有机反应中的清洁工艺及绿色化学探讨

阮薇薇

摘 要：清洁工艺和绿色化学在上个世纪得到重视，在化学研究领域中逐渐受到了关注，在环境破坏严重下，将环境发展从被动转向主动。本文讲述了当前有机反应中比较成熟的清洁工艺和绿色化学，旨在为相关工作提供理论参考。

关键词：有机反应;清洁工艺;绿色化学

当前，水、大气污染严重，在此方面的治理技术研究上，取得了很好的效果，不管是空气质量，还是水体洁净度，都比几十年前好很多。因此，化工技术技术和化学研究，促进我国可持续发展。

1 有机反应中的清洁工艺

1.1 严加选择

1.1.1 Ti-Si分子筛过氧水氧化法制备手段

环己酮肟是己内酰胺制造的一个主要部分，现在现有的生产工艺有一氧化氮换元法、DSM/HPO法和拉西法，但是以往工艺生产中，存在硫酸铵、稀硝酸和NOx等副产品的缺陷。世界先进化学公司就开发使用Ti-Si分子筛催化剂进行环己酮肟化的新型技术，转化率上升到99.99%。其中环己酮肟选择性为98.2%，反应条件温和，催化反应原材料温和容易获取，影响小，对于硫酸铵等物质降低75%，减少其他物质的产生，利于环境保护工作。对于此，我国大连理工学校也使用Ti-Si分析筛实验，已经取得良好效果。

1.1.2 Mobil高选择性甲苯歧化工艺

该公司研发出甲苯选择歧化工艺，令甲苯歧化工艺在实际工作中，直接得到相应浓度的二甲苯，大大超过多种传统工艺下得到平衡浓度为23-25%的对二甲苯，增强选择性，该工作过程主要使用焦化预处理催化剂[1]。一段时间后，研发出新的甲苯歧化工艺，即MTPX。与之前选择歧化工会不同的是，新型技术使用硅改性催化剂，对二氨基苯的选择性高达98%以上，经过对催化剂的改性，减少副产品乙苯的量，最终产物中有害物质大大降低。

1.1.3 苯一步法制苯酚新工艺

催化剂研究院利用合作手段，开发出由苯直接制作苯酚，却不产生丙酮副产物的一步法工艺，挑选沸石基为催化剂，苯和一氧化氮经过催化剂的反应，生成苯酚，最终产出率高达99%，大大高于之前技术94%的经典产率，加上有很少的副产物，原材料的获取还可从己二酸生产的废料中获取，在环境保护上作出很大的功效。并因为工艺简单，在设计过程中，无需考虑废物的处理，只需在实验过程中，无可燃气体成分即可，摒弃了传统清洁工艺的可能出现安全事故的情况，因此，此设计工艺值得广泛推广，另外，美国UOP企业与日本三菱油合作开发出的新工艺，是利用乙苯催化脱氢植被苯乙烯的脱氢环节，对氢有选择性氧化，令反应平衡整体向右，将单程转化率上升到82%。加上丙二醇醚中的毒性比较低，因此在实验中，可作为溶剂，和传统单一使用液相手段相比，效果明显。我国上海石化研究院，开发出合成丙二醇醚固体酸性催化剂，实现产品的高度分离，降低耗能。

1.2 使用无污染原始物料和催化剂的清洁工艺

一方面，分子筛合成乙苯的工艺。以往合成乙苯的方法是：以三氯化铝为催化剂，进行付氏烷基化反应，液相法分子筛的合成工艺，使用超稳Y沸石为催化剂，因为具有很好的烷基转化和烃化的能力，将催化剂的再生周期延长到一年或者更长。

另一方面，乙烯生产过程中，副产品为丁二烯，为了实现无污染清洁工艺，各个厂家都在探寻提升丁二烯生产附加值的途径，DOW公司，开发出以丁二烯为原材料生产的新工艺，最主要的就是丁二烯环二聚合制作乙烯基环己烯，并在催化剂影响下，产生苯乙烯单体，转化率为90%以上，但是该催化剂对苯乙烯单体的选择上，超过90%。

2 有机反应中的绿色化学

2.1 原料性能的转变

以生产芳香胺为例，以往在化学反应中，都使用的是氯代芳烃，通过胺进行亲核取代反应，但是氯代芳烃是污染很强的物质。在此基础上，使用芳烃代替氯代芳烃，即直接使用胺亲核的形式，发展新型方法。

2.2 反应方法转变

在实际实验中，以往经常使用的甲基化试剂是硫酸二甲酯，但是因为有很高的致癌性，对接触人员身体健康影响很大，经过开发和利用，使用碳酸二甲酯代替，实际实验中有很好效果，其化学公式为：PhNH2+DMCPhNHCH3+

CH3OH+CO2。其中DMC为二甲基碳酸酯，GL-TPC为气液相转移催化剂。

近几年我国在有机反应方式上，有了很大的转变，串联反应因为具有可避免分离的优势，几个原料从反应到后期的实验，都极大限度的减少了中间环节废弃物的产生和去除。实际实验中，经常出现的为苯制备乙酰苯胺的反应，不但提升实验效果，还降低对环境的污染。

2.3 反应条件的转变

有机反应中的绿的化学，将之前以有机溶剂为介质进行转变，因为之前的有机溶剂，暴露的空气中会产生污染，需要不断的解决和处理，现在处理的方法有：使用超临界液体为溶剂，其中使用较多的是超临界二氧化碳。或者使用含水量大的有机溶剂，代替以往溶剂当做反应介质[2]。此处考虑到实际反应中对空气溶剂污染的降低，避免产生大量的废水和废气等。除此之外，还要使用催化反应，代替传统的当量反应，防止出现大量的溶剂，同样减少污染。

3 结论

21世纪是科技的世界，其生产和发展以保护环境为主，在此过程中环境污染和资源浪费，已经成为国家重视的焦点，提升到发展方针中。早在多年以前，我國就实现了清洁工艺的研究和应用，现在已经取得良好成效。通过本文讲述，希望为多数企业发展提供理论参考，促进其快速进步。

参考文献：

[1]王宇.基于绿色化学的化学工程节能研究[J].中国建材科技，2019（03）：81-82.

[2]杨鹏波.基于沉淀置换的发酵法生产有机酸的清洁工艺过程[D].北京：中国科学院研究生院（过程工程研究所），2015.