收稿:2009年1月,收修改稿:2009年2月 ＊湖北省高等学校省级教学研究项目(No.20060086)和武汉理工大学研究生教改基金项目(No.200505)资助＊＊Correspondingauthor e-mail:wqcai@绿色化学原则在发展＊
蔡卫权1＊＊ 程 蓓2 张光旭1 刘小平1(1.武汉理工大学化学工程学院 武汉430070;2.武汉理工大学材料科学与工程学院 武汉430070)
摘 要 从源头上减少或消除化学污染是绿色化学的理想,而绿色化学原则是对绿色化学内涵最好的诠释。自Anastas等在1998年提出12条绿色化学原则以来,Anastas本人和Winterton又从技术、经济和商业等角度出发,分别提出了另外12条绿色化学补充原则。但这些原则缺乏清晰地反映与环境影响高度相关的概念,绿色工程的概念和绿色工程原则由此应运而生。Tang等随后将Anastas等提出的绿色化学原则和绿色工程原则简化为“IMPROVEMENTSPRODUCTIVELY”中字母表示的24条原则,以便于记忆、交流和推广。然而,上述原则主要是直觉和常识的结晶,难以清晰地反映绿色化学的目标和相关研究领域的内在联系。预计从绿色的认定,原子经济性和有效质量收率等的兼顾,生命周期评价数据的采集,催化剂的性质及其反应、分离和循环使用的一体化以及绿色程度评价指标和评价方法的优化与平衡等几方面发展和凝炼绿色化学原则将是长期的研究课题。关键词 绿色化学 绿色工程 原则 可持续发展中图分类号:O6-1;X38 文献标识码:A 文章编号:1005-281X(2009)10-2001-08
DevelopingtheGreenChemistryPrinciples
CaiWeiquan1＊＊ ChengBei2 ZhangGuangxu1 LiuXiaoping1(1.SchoolofChemicalEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China;2.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)
绿色化学及12原则综述
随着时代的发展，化学逐渐真正成为了一门最有用的科学。化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步起了决定性的作用。目前，化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域，达到了人人、事事、处处都离不开化学及其制品的程度。但２０世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。这是因为，化学化工的发展在为人类的生活改善提供源源不断的能源和物质基础的同时，又造成了很多的能源和环境问题：黑色的污水，黄色的烟尘，五颜六色的废渣和看不见的无色毒物威胁着人们的健康，给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁。随着化学品的大量生产和广泛应用，人类对全球性环境污染的加剧、能源的匮乏和资源的减少日益关注。人们逐渐发现，仅依靠开发更有效的污染控制技术对改善环境是很有限的， 而把注意力集中到原始污染的预防上则对消除污染更有效。正是在这样的背景下，绿色化学逐渐引起了人们的重视。
１ 绿色化学及其产生
绿色化学（Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ），又称为环境无害化学（Ｅｎｖｉ－ｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ＢｅｎｉｇｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ），是指设计生产不具有或具有较小环境负作用，并在技术和经济上具有可行性的化学品和化学过程。它包括合成、催化、工艺、分离和分析监测等多个领域［１］。
从１９６０年化学农药的污染问题被提出来开始，人们开始注意到人口的急剧增加、工业的高度发达、资源的极度消耗、污染的日益严重，使人类不得不面对严重的环境危机。这些问题不但影响一个国家的经济发展，而且对环境造成的危害将对人类自身的健康甚至是生存都造成了严重的威胁。解决问题的办法，初期主要以治理为主，但这些办法效果有限、费用昂贵。在积累了３０年治理污染的经验后，人们提出了污染预防这一新的概念，最后美国环保局提出了“绿色化学”这一“新化学婴儿”。
２ 绿色化学的基本特征
绿色化学是当今化学科学研究的前沿，它吸收了传统化学化工、环境、物理、生
化工进展
CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2019年第38卷第10期
开放科学（资源服务）标识码（OSID）
：
绿色化学原则下国内外乙腈生产工艺分析
陈阳，白鹏，郭翔海
（天津大学化工学院，天津300072）
摘要：从绿色化学角度对乙腈合成、提纯、废物处理、成本控制等方面进行了分析。主要介绍了以乙醇为原料直
接合成乙腈的方法，包括氢化氨化法和氨氧化法；分析了合成方法中催化剂的性能，对比了各类催化剂对应的乙
醇转化率和对乙腈的选择性；介绍了萃取精馏和变压精馏的提纯工艺，分析了变压精馏的优势、废物处理的方法
以及成本控制的策略。提出了符合绿色化学要求的乙腈生产工艺组合：生物乙醇来源广泛且工艺逐渐成熟，适合
作为合成原料；合成工艺宜采用氨氧化法，以分子氧为氧化剂，负载钒或钯的活性氧化锆作为催化剂，乙醇转化
率接近99%，乙腈的选择性达到95%～99%。变压精馏作为提纯工艺比萃取精馏更加符合绿色化学要求，达到产
品纯度99.9%的同时避免了溶剂的使用，有利于进行工艺放大。分析了副产物处理工艺的有效性和经济性，严格
控制全流程的碳排放，为乙腈工厂升级转型提供了新思路。
关键词：乙腈；制备；绿色化学；氨氧化；催化剂；纯化；过程系统
中图分类号：TQ226.6文献标志码：A文章编号：1000-6613（2019）10-4374-15
Analysisoftheacetonitrileproductiontechnologyunderprinciplesof
greenchemistry
CHENYang，BAIPeng，GUOXianghai
(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)
Abstract:Thesyntheticmethods,purification,wastetreatmentandcostcontrolofacetonitrilesynthesis
绿色化学的十二条原则
1. 防止污染优于污染治理：防止废物的产生而不是产生后再来处理；
2. 提高原子经济性：合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中；
3. 尽量减少化学合成中的有毒原料、产物：只要可能;反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小；
4. 设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小；
5. 使用无毒无害的溶剂和助剂：尽量不使用辅助性物质如溶剂、分离试剂等;如果一定要用;也应使用无毒物质；
6. 合理使用和节省能源;合成过程应在环境温度和压力下进行：能量消耗越小越好;应能为环境和经济方面的考虑所接受；
7. 原料应该可再生而非耗尽：只要技术上和经济上可行;使用的原材料应是能再生的；
8. 减少不必要的衍生化步骤：应尽量避免不必要的衍生过程如基团的保护;物理与化学过程的临时性修改等
9. 采用高选择性催化剂：尽量使用选择性高的催化剂;而不是提高反应物的配料比;
10. 产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物：设计化学产品时;应考虑当该物质完成自己的功能后;不再滞留于环境中;而可降解为无毒的产品;
11. 应进一步发展分析技术对污染物实行在线监测和控制：分析方法也需要进一步研究开发;使之能做到实时、现场监控;以防有害物质的形成;
12. 减少使用易燃易爆物质;降低事故隐患：化学过程中使用的物质或物质的形态;应考虑尽量减少实验事故的潜在危险;如气体释放、爆炸和着火等..
原子经济性
原子经济性atomeconomy;即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物..
原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost提出的 ;他以原子利用率衡量反应的原子性..
原子利用率= 预期产物的分子量×100%
反应物质的原子量总和
原子利用率越高;反应产生的废弃物越少;对环境造成的污染也越少..
