有機反應中的清潔工藝及綠色化學探討

阮薇薇

摘 要：清潔工藝和綠色化學在上個世紀得到重視，在化學研究領域中逐漸受到了關注，在環境破壞嚴重下，將環境發展從被動轉向主動。本文講述了當前有機反應中比較成熟的清潔工藝和綠色化學，旨在為相關工作提供理論參考。

關鍵詞：有機反應;清潔工藝;綠色化學

當前，水、大氣污染嚴重，在此方面的治理技術研究上，取得了很好的效果，不管是空氣質量，還是水體潔凈度，都比幾十年前好很多。因此，化工技術技術和化學研究，促進我國可持續發展。

1 有機反應中的清潔工藝

1.1 嚴加選擇

1.1.1 Ti-Si分子篩過氧水氧化法制備手段

環己酮肟是己內酰胺制造的一個主要部分，現在現有的生產工藝有一氧化氮換元法、DSM/HPO法和拉西法，但是以往工藝生產中，存在硫酸銨、稀硝酸和NOx等副產品的缺陷。世界先進化學公司就開發使用Ti-Si分子篩催化劑進行環己酮肟化的新型技術，轉化率上升到99.99%。其中環己酮肟選擇性為98.2%，反應條件溫和，催化反應原材料溫和容易獲取，影響小，對于硫酸銨等物質降低75%，減少其他物質的產生，利于環境保護工作。對于此，我國大連理工學校也使用Ti-Si分析篩實驗，已經取得良好效果。

1.1.2 Mobil高選擇性甲苯歧化工藝

該公司研發出甲苯選擇歧化工藝，令甲苯歧化工藝在實際工作中，直接得到相應濃度的二甲苯，大大超過多種傳統工藝下得到平衡濃度為23-25%的對二甲苯，增強選擇性，該工作過程主要使用焦化預處理催化劑[1]。一段時間后，研發出新的甲苯歧化工藝，即MTPX。與之前選擇歧化工會不同的是，新型技術使用硅改性催化劑，對二氨基苯的選擇性高達98%以上，經過對催化劑的改性，減少副產品乙苯的量，最終產物中有害物質大大降低。

1.1.3 苯一步法制苯酚新工藝

催化劑研究院利用合作手段，開發出由苯直接制作苯酚，卻不產生丙酮副產物的一步法工藝，挑選沸石基為催化劑，苯和一氧化氮經過催化劑的反應，生成苯酚，最終產出率高達99%，大大高于之前技術94%的經典產率，加上有很少的副產物，原材料的獲取還可從己二酸生產的廢料中獲取，在環境保護上作出很大的功效。并因為工藝簡單，在設計過程中，無需考慮廢物的處理，只需在實驗過程中，無可燃氣體成分即可，摒棄了傳統清潔工藝的可能出現安全事故的情況，因此，此設計工藝值得廣泛推廣，另外，美國UOP企業與日本三菱油合作開發出的新工藝，是利用乙苯催化脫氫植被苯乙烯的脫氫環節，對氫有選擇性氧化，令反應平衡整體向右，將單程轉化率上升到82%。加上丙二醇醚中的毒性比較低，因此在實驗中，可作為溶劑，和傳統單一使用液相手段相比，效果明顯。我國上海石化研究院，開發出合成丙二醇醚固體酸性催化劑，實現產品的高度分離，降低耗能。

1.2 使用無污染原始物料和催化劑的清潔工藝

一方面，分子篩合成乙苯的工藝。以往合成乙苯的方法是：以三氯化鋁為催化劑，進行付氏烷基化反應，液相法分子篩的合成工藝，使用超穩Y沸石為催化劑，因為具有很好的烷基轉化和烴化的能力，將催化劑的再生周期延長到一年或者更長。

另一方面，乙烯生產過程中，副產品為丁二烯，為了實現無污染清潔工藝，各個廠家都在探尋提升丁二烯生產附加值的途徑，DOW公司，開發出以丁二烯為原材料生產的新工藝，最主要的就是丁二烯環二聚合制作乙烯基環己烯，并在催化劑影響下，產生苯乙烯單體，轉化率為90%以上，但是該催化劑對苯乙烯單體的選擇上，超過90%。

2 有機反應中的綠色化學

2.1 原料性能的轉變

以生產芳香胺為例，以往在化學反應中，都使用的是氯代芳烴，通過胺進行親核取代反應，但是氯代芳烴是污染很強的物質。在此基礎上，使用芳烴代替氯代芳烴，即直接使用胺親核的形式，發展新型方法。

2.2 反應方法轉變

在實際實驗中，以往經常使用的甲基化試劑是硫酸二甲酯，但是因為有很高的致癌性，對接觸人員身體健康影響很大，經過開發和利用，使用碳酸二甲酯代替，實際實驗中有很好效果，其化學公式為：PhNH2+DMCPhNHCH3+

CH3OH+CO2。其中DMC為二甲基碳酸酯，GL-TPC為氣液相轉移催化劑。

近幾年我國在有機反應方式上，有了很大的轉變，串聯反應因為具有可避免分離的優勢，幾個原料從反應到后期的實驗，都極大限度的減少了中間環節廢棄物的產生和去除。實際實驗中，經常出現的為苯制備乙酰苯胺的反應，不但提升實驗效果，還降低對環境的污染。

2.3 反應條件的轉變

有機反應中的綠的化學，將之前以有機溶劑為介質進行轉變，因為之前的有機溶劑，暴露的空氣中會產生污染，需要不斷的解決和處理，現在處理的方法有：使用超臨界液體為溶劑，其中使用較多的是超臨界二氧化碳。或者使用含水量大的有機溶劑，代替以往溶劑當做反應介質[2]。此處考慮到實際反應中對空氣溶劑污染的降低，避免產生大量的廢水和廢氣等。除此之外，還要使用催化反應，代替傳統的當量反應，防止出現大量的溶劑，同樣減少污染。

3 結論

21世紀是科技的世界，其生產和發展以保護環境為主，在此過程中環境污染和資源浪費，已經成為國家重視的焦點，提升到發展方針中。早在多年以前，我國就實現了清潔工藝的研究和應用，現在已經取得良好成效。通過本文講述，希望為多數企業發展提供理論參考，促進其快速進步。

參考文獻：

[1]王宇.基于綠色化學的化學工程節能研究[J].中國建材科技，2019（03）：81-82.

[2]楊鵬波.基于沉淀置換的發酵法生產有機酸的清潔工藝過程[D].北京：中國科學院研究生院（過程工程研究所），2015.