绿色化学技术在石油天然气化工行业的有哪些应用前景?

2024-12-29 19:50:02
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绿色化学是当今国际化学研究的前沿,是21世纪化学工业可持续发展的基础,其主要思路是把现有化工生产的“先污染、后治理”方式改变为“从源头上根除污染”。发展绿色化学技术不仅能保护生态环境,充分利用资源,降低成本,同时也提高了国际竞争能力。
在石油化工领域,绿色技术的应用研究主要有三个方面:绿色催化剂、“原子经济反应”新工艺、无毒无害溶剂。
目前石油加工中的烃基烷化工艺中要用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂,这些酸腐蚀设备,对人体有危害,还产生污染环境的废渣。现在已从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料中开发出固体酸烷基化催化剂以减少对设备的腐蚀和对环境的污染。
原子经济是在1991年提出的,即考察在化学反应过程中有多少原料的原子进入所需的产品中。理想的原子经济反应要求原料中的原子百分之百地转变成产品,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。对于大宗基本有机原料的生产来说,选择原子经济反应十分重要。目前,在某些有机原料的生产中,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氢氰酸合成己二腈等已采用原子经济反应。还有一些基本有机原料的生产所采用的反应,已由过去的二步反应改成一步原子经济反应,并已实现工业化。对于已在工业上应用的原子经济反应,也还要从环境保护和技术经济等方面继续改进。
在溶剂方面,当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物,会造成环境污染,采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向。如开发无毒、不可燃、价格低廉的超临界流体(特别是超临界二氧化碳)和“离子液体”作溶剂。“离子液体”是在常温下呈液态的离子化合物。在这种液体里没有分子,只有阴离子和阳离子。这种“离子液体”易于操作,没有任何危害,为名副其实的绿色化学所追求的溶剂。采用无溶剂的固相反应也是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
2000年,国家科技部批准“石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学”为国家重点基础研究项目之一。该项目针对我国石化工业2010年前发展急需的、加工量大的清洁汽、柴油及有机化学品绿色化技术的要求,选择了下列重要领域和课题开展导向性基础研究:①清洁汽、柴油生产的绿色化途径和化学基础;②基本有机化学品合成的“原子经济”反应;③支撑和扩展相关技术绿色化跨越的新催化材料和新反应工程。