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绿色化学化工与社会经济可持续发展天津大学化工学院王静康2006年6月9日绿色化学化工与社会经济可持续发展科学与中国国策：“可持续发展”，即“满足当前的需要但不损及后代满足他们自己的需要”。绿色化学科学与工程技术：实现世界与中国社会与经济可持续发展的基础与保证。全球系统循环经济生态城市生态工业园区分布业务绿色化学与工程微观过程对宏观系统的影响的评估宏观可持续发展对微观过程的要求物流及服务原料输入预加工产品制造过程及包装配送回收、循环及排放物流及影响绿色化学与工程技术——生态工业园区——循环经济——可持续发展可持续发展绿色化学化工与社会经济可持续发展目录一、绿色化学与化工1、国际化学化工发展趋势2、绿色化学与化工二、可持续发展与生态工业园区三、开拓创新与科学发展—建设创新型国家，培养创新型的人才！结论绿色化学化工与社会经济可持续发展1、作为现代制造业核心——国际化学化工发展趋势在21世纪仍是全球经济中强大的传统基础产业之一：发达国家90-99年化学工业GDP平均增长率是其全部工业GDP平均增长率的2.69倍。化学工业在2002-05年年收益增长率仍高于全球GDP(国民生产总值)增长率。根据英国化工协会对全球化学品的统计和预测，2010年将达到2.04万亿美元（是2000年的1.42倍），仍将一直保持较高的平均增长率。一、绿色化学与化工世界化学工业生产能力分布Facts&Figures2000Production1999:euro1370bnOtherW.Europe2%Central&EasternEurope4%Japan14%Asia13%LatinAmerica3%Other5%EU29%USA30%Sources:ESCIMO,UNIDOIndustrialStatistics&CEFIC-TEA(Trade&EconomicAffairs)Analysis.Notes:Estimatedworldproduction;estimatesforallregionsexceptEU,USA&Japan.Other=Africa,Oceania,Canada,Turkey,Malta&otherBalkanStates.(*)Strictlyspeaking,valueofproductionsold,augmentedbyvalueofsalesofproductspurchasedandresoldintheiroriginalcondition.Percentageshares美国30%日本14%亚洲13%欧共体29%（欧洲共35%）Facts&Figures2000CHART1.4SectoralbreakdownoftheEUchemicalindustryproduction(*)1999Man-madefibres2.0%Perfumes&cosmetics7.4%Oleochemicals0.8%Otherchemicals12.6%Fertilisers2.0%Plastics13.5%Syntheticrubber0.9%Soaps&detergents4.6%Pharmaceuticals25.9%Agrochemicals(cropprotection)2.7%Otherinorganics3.8%Dyes&pigments2.5%Industrialgases1.4%Paints&inks6.5%Petrochemicalsandderivatives13.4%Sources:ESCIMO&CEFIC-TEAAnalysis.Notes:WeightedaveragecalculatedonthebasisofdataforD,F,UK,I,NL,E,A&SF.(Weightingfactor=1999valueofproduction)(*)Strictlyspeaking,valueofproductionsold,augmentedbyvalueofsalesofproductspurchasedandresoldintheiroriginalcondition.PercentagesharesInorganicchemicals5.2%Plasticsandpolymer-relatedproducts14.4%Specialties,performanceandconsumer-orientedproducts21.6%Oleochemicals,surfactantsandderivatives12.8%Agriculture,foodchainandprotectionproducts4.7%国际大化工过程工业（流程工业）包括石化、化纤与塑料、精细化工、海洋化工、各种产品工程如制药、轻工、农产品及食品、功能品产业等。“21世纪化学工程进展”专家结构预测（10—25年，全球）产品重组与技术前沿权重1.生化工程产品3.92.制药3.63a.半导体及电子器件3.43b.功能陶瓷及复合材料3.44.新型能源与燃料3.15.新型材料（塑料，高聚物，合纤等）3.06.催化剂2.37a.新型食品2.77b.海底资源2.38.石化产品1.99.其它新型功能产品3.2绿色化学化工与社会经济可持续发展美国化学过程工业是美国少数具有正的贸易顺差的制造工业之一，它获得的附加值占美国全部制造业的1/3。根据联邦政府统计，在近六年中对于化工R&D的投入，每$1(美元)可获得$2的收益，即税后年收益率17%。（美国化学科学与技术学会，2003）国际化学工业发展趋势Facts&Figures2000CHART3.3欧共体化学工业增长速度持续高于全部工业增长速度1990-1999901001101201301401990199119921993199419951996199719981999-40481216ChemicalindustryannualgrowthTotalindustryannualgrowthProductionindex1990=100Sources:ESCIMO,(*)OECD&CEFIC-TEAAnalysis.Notes:Germany16Bundesländerasfrom1991.ChemicalsTotalindustry(*)Growthinvolume,%p.a.Facts&Figures2000CHART5.2欧共体化工产业能源消耗指标持续降低1960-1998507090110130150170196019651970197519801985199019950510152025303540OilpriceEnergyefficiencyExponentialadjustmentSources:ESCIMO,IEA,UN&CEFIC-TEAAnalysisNotes:Energyefficiencyismeasuredbyenergyinputperunitofchemicalsproduction.Germany16Bundesländerasfrom1991.Energyconsumptionperunitofproduction(index1980=100)Oilprice(USDperbbl)能耗原油价格绿色化学化工与社会经济可持续发展•1995年美国总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战奖”；•日本政府规划了在21世纪重建绿色地球的“新阳光计划”；•英国皇家化学会主办的国际性杂志《绿色化学》1999年1月创刊；•澳大利亚也创建了绿色化学期刊；•在美国2003年公布的21世纪化学化工发展战略中，再次强调了绿色化学化工的重要性。绿色化学化工作为应对21世纪挑战的关键技术与基础,已成为21世纪世界科技研究前沿热点：2、绿色化学与化工绿色化学化工与社会经济可持续发展绿色化学与化工定义：为减少与消除有害物质对人类健康与环境的威胁所作的化学过程与产品的设计，开发和生产。绿色化学化工是具有重大社会需求和明确科学内涵的新兴交叉学科，是人类及全球环境安全的保证,是当今国际化学与化工的前沿。（GreenChemistry:TheoryandPractice,1998）绿色化学化工与社会经济可持续发展绿色化学十二条原则1.源头防止废弃物产生要比废弃物产生之后再去处理净化更为可取；2.设计的合成方法应使反应过程中所用物料最大限度地转化为最终产物；3.在任何可行的情况下，设计的合成方法都应当采用和产出那些对人类健康和环境毒性很小甚至是无毒的物质；4.化学产品的设计要考虑到维持高效并减少毒性；5.尽可能不使用辅助物质（如溶剂、析出剂等），在不得不使用时，也尽量使用无害物质；6.应当认识到能量需求对环境及经济的影响，并应使之降到最低。合成方法应在常温常压下进行；摘自—PoliakoffMet.al.Science,2002,297,607-810.绿色化学化工与社会经济可持续发展7.只要在技术和经济上可行，所用未加工材料或原料都应当是可回收而不是纯消耗的；8.尽量避免产生不必要的化学衍生物（如基团封闭、保护/去保护、在化学/物理过程中暂时修饰）；9.催化剂（尽可能具有选择性）更优于符合化学计量的试剂；10.设计出的化学产品在完成其效用后不应持续残留于环境，而应分解为无害的降解产物；11.需要进一步发展分析方法，以便在危险物质形成以前进行实时在线检测与控制；12.合理选择化学过程中所使用的物质及其形态，避免或尽量减少发生包括泄露、爆炸及火灾等化学事故。绿色化学十二条原则为了加速实现绿色化学与化工研发目标,必须向多尺度集成研究(时间及空间尺度)发展WithCFDtool(savingprocessdevelopmenttime)WithoutCFDtoolImprovedcashflowCashflowTimeShorterpaybacktimeReducedtimetomarketReducedprocessdevelopmenttime缩短开发周期减少投资环境友好改善产品质量迅速抢占市场绿色化学化工与社会经济可持续发展现代的集约型流程（1个装置）传统的常规型流程（11个装置设备）乙酸甲醇催化剂乙酸甲酯溶剂共沸物水溶剂共沸物水较重组分蒸馏萃取蒸馏反应蒸馏反应反应蒸馏蒸馏乙酸催化剂甲醇乙酸甲酯绿色化学与化工：由传统流程向集约型耦合过程发展3R绿色化学化工与社会经济可持续发展环氧乙烷草酸（媒染剂、除锈剂、漂白剂）墨水、染料、皮革二醋酸乙二醇酯（溶剂）反应分离与聚合醇酸树脂、涤纶二甘醇乙二醇三甘醇水合脱水氧化医药、化妆品等醋酸绿色石油化工的生产链——如环氧乙烷的深度加工，及再生资源的循环利用乙烯石油醇解或水解单体…….…….…….…….…….绿色石油化工的生产链与资源的循环利用绿色化学化工与社会经济可持续发展生物质原料产品所占比例，％产品种类当前2020年2090年液体燃料1－210≦50有机化学品1025﹥90对于生物质资源的利用，美国国家研究委员会提出的生物质原料制得产品目标***世界自然基金会和联合国环境规划署联合发表的《２０００年地球生态报告》显示，若按目前的速度继续消耗地球的资源，那么我们地球的资源会在２０７５年耗尽。绿色化学化工与社会经济可持续发展绿色化学与化工：生物质“循环利用”的绿色过程示意图生物质(例如玉米等)葡萄糖液细菌和酵母二步转化肥料特种精馏浓缩与分离(膜、超临界等)产品b肥料土壤聚合生物降解产品a精制（结晶等）绿色产品c……催化反应绿色产品d……绿色产品e……离子交换等绿色化学化工与社会经济可持续发展绿色化学与化工：热交换网络的建立仍是世界化工节能的主要技术绿色化学化工与社会经济可持续发展过程集成是实现绿色化工目标的核心技术1、夹点分析――（资源、能源节约型）基于热力学原理的集成换热器网络的夹点技术推广到传质交换网络中来。质交换器指的是任何逆向直接接触的传质操作，如吸收、吸附、液—液萃取、离子交换、浸取、汽提，氢夹点分析等。这种质交换网络分析的目的是