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绿色化工技术:产品高端化的关键

字体: 】 中国塑料加工工业协会专家委员会转自:中国化工报  

  绿色化学化工科学与技术是新兴产业发展的技术基础与支撑,是产品高端化的核心共性技术。为了实现石化工业的可持续发展,近年来,各国高度重视推动石化产业向绿色化方向发展。那么,石化产业绿色化包括哪些具体内容?国外石化公司采用了哪些新工艺、新技术?绿色化工的发展前景及关键是什么?针对这些问题,中国工程院院士、天津大学教授王静康深入浅出地描述了世界绿色化工竞先发展的趋势。
  “绿色化学化工作为应对21世纪可持续发展挑战的关键技术与基础,已成为世界科技研究的前沿热点。”王静康指出,具体而言,石化产业绿色化包括原料绿色化、化学反应绿色化、反应介质绿色化、产品绿色化和能源绿色化。
  王静康介绍,原料绿色化主要包括无毒、无害原料以及替代性和可再生原料的选择和利用。例如,目前生产聚碳酸酯(PC)的主要工艺技术需用剧毒的光气做原料,为了实现原料绿色化,美国德士古公司已研究成功以环氧乙烷、二氧化碳和甲醇为原料两步法制备碳酸二甲酯(DMC)的技术,用碳酸二甲酯苯酚酯交换法可合成碳酸二苯酯(DPC),而碳酸二苯酯是非光气法生产聚碳酸酯的主要原料。另外,壳牌公司近期开发了以二氧化碳、苯酚和环氧丙烷为原料生产丙二醇和碳酸二苯酯的新工艺,可显著降低生产成本,是典型的绿色工艺技术。
  王静康说:“化学反应绿色化的目标是实现‘原子经济反应’。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子百分之百地转化成产品,不产生副产品和废物。”如乙烯、丙烯、长链α-烯烃与苯合成乙苯、异丙苯、长链烷基苯,乙烯聚合生产聚乙烯、丙烯聚合生产聚丙烯,对苯二甲酸和乙二醇聚合生产聚酯以及杜邦公司以丁二烯和氰化氢合成己二腈、用甲醇羰化制醋酸等都是原子经济反应,提高了资源利用率。
  反应介质绿色化主要是指反应过程中采用无毒、无害的催化剂、溶剂和助剂。例如,在钛硅分子筛催化剂存在下,利用过氧化氢作氧化剂直接氧化丙烯生产环氧丙烷是一条工艺简单、反应条件温和、选择性高、无污染的绿色工艺路线。巴斯夫公司和陶氏化学联合开发的过氧化氢氧化丙烯生产环氧丙烷(HPPO)新技术,就是反应介质绿色化的典型工艺。
  “产品绿色化就是生产环境友好的石化产品。”王静康表示,利用生物质转化可生产聚酯系列产品。目前利用天然生物质制备聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚对苯二甲酸丁二酯-丁二酸丁二酯(PBTS)等聚酯产品以及主要原料乙二醇(EG)、1,3-丙二醇(PDO)、1,4-丁二醇(BDO)等已得到工业化开发和应用。PLA、PBS、PBTS等生物基聚酯产品具有可降解性,最终可成为有机肥料。
  她同时指出,在油价高涨、石油资源日益紧缺的背景下,开发石化替代原料、发展战略性新兴产业成为能源绿色化的热点。美国通用原子公司(Genomatica)开发出由C5或C6糖类和水为原料制取1,4-丁二醇(BDO)工艺,该工艺为以木屑、废纸、农业废物等木质纤维素为原料的第二代BDO生产工艺提供了新途径。在此基础上,该公司又开发出将糖和水转化成甲乙酮(MEK)的新型生物产品制备技术,该技术可采用与乙醇生产相同的设备和工艺,装置仅需极少投资便可生产出比乙醇市场价值更高的MEK产品。
  王静康强调,近年来,石化技术不断发展,以蒸汽裂解制乙烯为代表的传统工艺技术持续改进和优化,清洁生产、绿色产品和节能减排技术受到高度重视,工程技术的不断进步推动生产装置向更大型化方向发展。新一代催化剂技术、新聚合技术、纳米复合技术将催生合成材料新产品,新的替代燃料、替代原料技术和化工新材料技术的快速发展正孕育着战略性新兴产业。
  她认为,发展生态工业园区是绿色化工发展绿色经济的关键举措,中国应深入开展化工系统工程优化软件研究,参与设计并建设好具有中国特色的国际一流生态工业园区,建设成循环经济示范区,这是中国应对全球资源、能源与环境危机的挑战,保持可持续发展的重要战略措施。化工技术创新将继续对世界化工业的发展起重要的推动作用。

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