开发绿色化工产业链促进化工能源安全可持续发展

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1、2 0 0 5 年全国甲醛行业年会暨国内外甲醛与甲醇交流会 开发绿色化工产业链 促进化工能源安全可持续发展 田恒水朱云峰郝晔王贺玲黄河 ( 华东理工大学化工学院) S t u d y o n aS e r i e so fG r e e nC h e m i c a lP r o c e s s e sP r o m o t i n gE n e r g yS a f e t y a n dC o n t i n u a n c eD e v e l o p m e n t A b s t r a c t ：As e r i e so fg r e e nc h e m i c a lp r

2、o c e s s e sh a sb e e no u t l i n e dw h i c ha r ep r o d u c i n ge t h y l e n ew i t h m e t h a n o l ，e t h y l e n eo x i d e ，d i m e t h y lc a r b o n a t ea s s o c i a t e dw i t he t h y l e n eg l y c o l ，d i p h e n y lc a r b o n a t e ，d i e t h y l c a r b o n a t e ，m e t h y

3、le t h y lc a r b o n a t e ，c a r b o n a t e ，3 - a m i n o - 2 一o x a z o l i d o n e ，f u r a z o l i d o n e ，c a r b o h y d r a z i d e ， c a r b a m a t es u c ha sp h e n y l ，b e n z y l ，P - p h e n y l e n ed i a m i n e ，r e s o r c y l ，m h y d r o x y p h e n y l ，a l k y l ，h y d r a

4、 z i n o ， m e t h y l o p h e n y l e n e d i a m i n e ，4 , 4 - d i a m i n o d i p h e n y l m e t h a n e ，1 ，6 - h e x a n e d i a m i n e ，m e t h y lc a r b a m a t e ，a sw e l la s s u l f o m e t u r o n , A l l y , c h l o r s u l f u r o ne ta lf o rr e p l a c i n gp h o s g e n ew i t h

5、d i m e t h y lc a r b o n a t e Ac l e a nc o n c o c t i o n m e t h a n o lf u e lw i t hd i m e t h y lc a r b o n a t eW a sa l s od e v e l o p e d Ag r e e nc h e m i c a li n d u s t r yc h a i nW a s i n v e s t i g a t e d 我国是世界上最大的发展中国家，也是能源 生产和消费的大国，石油储量不足是威胁我国的能 源安全与经济安全的严重问题。煤炭是我国含量最 多

6、、产量最大的主导能源，在全国一次能源生产和 消费中的比例长期占7 0 以上。已探明储量为l 万亿t ，占能源探明总储量的9 0 以上，煤炭资源 总量为5 6 万亿t ，占世界总储量的1 1 ，而石油 仅占2 4 ，天然气仅占1 2 。因此，发展洁净煤 制甲醇，甲醇复配甲醇燃料以及甲醇制烯烃，发展 系列化工产品，节约石油资源是我国规避能源安全 威胁的可持续发展的良好途径。 可持续发展就要求在发展中积极地解决环境 问题，既要推进人类发展，又要促进自然和谐。因 此它既有别于不计自然成本的传统经济增长观念， 又不同于消极保护自然环境的零增长观念。在具体 内容方面，可持续发展涉及可持续经济、可持续生 态

7、和可持续社会三方面的协调统一，要求人类在发 展中讲究经济效率，关注生态安全和追求社会公 平，最终达到人类生活质量的提高。经济可持续是 基础，生态可持续是条件，社会可持续才是目的。 人类应该追求的是以人为目标的自然经济社会 复合系统的持续、稳定、健康发展。可持续发展虽 然缘于环境保护问题，但作为指导人类走向的发展 理论，它已经超越了单纯的环境保护，而是将环境 问题和发展问题有机地结合起来，已经成为一个有 关社会经济发展的全面性战略。具体地说：可持续 发展战略是一个新的发展观，是工业革命以来人类 发展观念的重大革命，是一个有利于人类健康地走 向2 1 世纪的新的发展理念和行动纲领。可持续的 生态文

8、明将成为2 l 世纪人类社会发展的主题。 JJJ JJJ JJJJJJJJJ 了1 0 0 0 t a 规模的工业化生产，设备装置已经运行 一年多的时间，生产运行良好，各项指标均达到了 攻关的要求，社会经济效益显著，与国外2 0 世纪 9 0 年代水平相当。 研究了不同M o F e 摩尔比和反应温度的条件 下，催化剂对甲缩醛氧化制备甲醛的收率所产生的 影响。考察了钼铁原子比对甲缩醛氧化制甲醛铁钼 二元催化剂和铁钼钴三元催化剂活性的影响。试验 结果表明：该氧化反应的控制步骤是中间产物甲醇 1 0 7 的进一步氧化；在铁钼二元催化剂中引入适量的第 三组C o ，可提高催化剂的活性。M o F e

9、 C r - O 甲缩 醛氧化制高浓度甲醛催化剂的最适宜工艺条件为 反应温度3 6 0 - - 3 8 0 ，混合气空速7 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 “ 1 ， 甲缩醛：0 2 = 1 ：2 ( 摩尔比) 。它具有良好的热稳定 性和重现性，催化剂制备技术可靠，小试寿命超过 1 0 0 0 h 。单管反应器考察结果表明催化剂具有很高 的活性和选择性，甲缩醛转化率1 0 0 ，甲醛选择 性为9 3 5 9 5 4 。 2 0 0 5 年全国甲醛行业年会暨国内外甲醛与甲醇交流会 绿色化学即是用化学的技术和方法去消灭或 减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的 原料、催化剂、溶剂和试

10、剂在生产过程中的使用， 同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物、 废物和产品。绿色化学的理想在于不再使用有毒、 有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。它的 特点是在获取新物质的转化过程中充分利用每个 原料原子，即原子的有效利用率1 0 0 ，实现“零 排放”；因此可以充非利用资源，又不产生污染。 从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更 新：从环境观点看，它是从源头上消除污染；从经 济观点看，它合理利用资源和能源，降低生产成本； 是可持续发展的根本保证。绿色化学正发展成为化 工生产的主流战略。 绿色化学工业应在生产原料、产品设计、工艺 技术、反应路线、生产设备和能源消耗等各个环节 实

11、行全程的污染控制，要能够制造对环境无毒无害 的新型化学品和在无毒无害条件下生产新型化学 品，减冲直至实现化学反应中废物的“零排放”， 最终实现使用绿色植物代替石油作为有机化工原 料和能源等。绿色化工完全不同于现有的末端污染 治理，是解决环境与生态问题的根本出路。 绿色化学与化工的根本目的是从节约资源和 防止污染的观点来重新审视和改革传统化学，从而 使我们对环境的治理，可以从治标( 即从末端治理 污染) ，转向治本( 即开发清洁工艺技术，减少污 染源头，生产环境友好产品) 。可以预见，绿色化 学的发展将不仅对环境保护产生重大影响，而且将 为我国食业尽快与国际接轨创造条件。在2 l 世纪， 化学不

12、绿色化，化学工业就不能现代化，化工产品 就不会有国际市场。绿色化学与化工是有效的，也 是有益的。2 1 世纪绿色化学与化工的进步将会证 明我们有能力为我们生存的地球负责；致力于绿色 化学与化工研究与发展，是对人类健康和我们的生 存环境所作的是正义事业。 1 甲醇制烯烃 8 0 年代开始，国外在甲醇制烯烃的研究中有 了重大的突破。其中所发现的硅铝磷酸盐催化剂对 甲醇转化为乙烯和丙烯有高的选择性，乙烯和丙烯 的比例可以调节。连续运转的数据表明，催化剂性 能良好，烯烃( 乙烯、丙烯和丁烯) 占甲醇制烯反 应器出口产物干基总重量的9 3 6 。这说明甲醇制 烯有效产物的收率很高，但最终确定产品生产能力

13、 的是烯烃分离精制后的产物。每吨甲醇可以生产 02 0 6 7 t 乙烯、0 1 3 8 5 t 丙烯、00 4 1 t 正丁烯，每吨 总烯烃需要2 5 7 6 t 甲醇。 按照鲁奇公司所提供的资料表明，他们在 2 0 0 2 年一季度“M T P ”示范工程投入运转后，从 所获得的资料和数据中已证实了可行性评价得出 的结论。当其甲醇成本为$ 7 0 1 0 0 A 的条件下，如 丙烯的国际巾场价为$ 3 8 0 - 4 0 0 t 时，该装置企业的 内部收益率将达到1 0 - - 3 3 。实践证明：在当前 石油价格的条件下完全可与石油化工技术路线的 企业相竞争。 甲醇制烯烃技术经济评价。

14、3 j 内如 部为 收加 益1 5 奉1 0 5 0 枷美竞肫r 心；一 姗美元屯怖垃 印7 0踟9 0l I t 0 甲醇原封美元l 2 乙烯制环氧乙烷 平衡点 2 0 年折旧 事：1 0 环氧乙烷( E o ) 是乙烯工业衍生物中仅次于聚 乙烯和聚氯乙烯的重要有机化工产品。全球约6 0 的环氧乙烷用于生产聚酯纤维、树脂以及防冻剂 用单体乙二醇，1 3 的环氧乙烷用于生产其它多元 醇，例如二乙二醇、三乙二醇和多乙二醇，还用于 生产洗涤剂乙氧基化合物、乙醇醚、乙二醇醚、熏 蒸剂和药物的消毒剂等。 u c c ( 联碳公司) 在1 9 3 8 年又建成了首套空气 法工业装置。1 9 5 8 年S

15、 h e l l ( 壳牌公司) 建成首套氧 气法工业装置。因此日前困内外环氧乙烷生产几乎 全部采用乙烯直接氧化法技术，而且大部分厂商以 氧气作氧化剂，大规模的工业装置采用氧气法可节 省设备投资费用。 E O 由乙烯和氧直接氧化生产，典型的壳牌公 司工艺和联碳公司( 陶氏化学公司的子公司) 工艺。 这些工艺均采用多管式催化反应器，氧、乙烯和循 环气压缩混合后进入反应器，氧化温度由反应器壳 程中水的沸腾来控制。我国燕山石化公司也在原有 催化剂基础上推出更高性能的催化剂，相继在燕山 石化、辽化、抚顺石化和扬子石化等公司装置上应 用。选择性达到8 6 - - 8 8 ，反应温度低于2 3 5 。 基

16、于传统环氧乙烷生产存在能耗高、收率低的 不足，国内外正在探索一种新反应器。例如华东理 2 0 0 5 年全国甲醛行业年会暨国内外甲醛与甲醇交流会 工大学正在探索种新型三相鼓泡淤浆床反应器。 在1 8 0 2 3 0 、2 1 M P a 条件下反应后环氧乙烷含 量为1 5 时，选择性可达8 7 8 7 。 3 环氧乙烷生产碳酸二甲酯联产乙二醇 碳酸二甲酯( D i m e t h y lC a r b o n a t e ，以下简称 D M C ) 是一种十分有用的有机合成中间体，能与 多种醇、酚、胺及氨基醇等反应，从D M C 出发可 合成聚碳酸酯，异氰酸酯、氨基甲酸酯、丙二酸酯、 丙二尿烷等许多化工产品。因此，它在制取高性能 树脂、溶剂、染料中间体、药物、增香剂，食品防 腐剂、润滑油填加剂，汽油添加剂等领域的应用越 来越广泛。因而，D M C 已被称为当今有机合成的 “新基石”。 D M C 是一种很好的甲基化剂和羰基化剂。众 = 氧化碳 环氧乙烷 甲