本質安全催化工程

第1章緒論/1

1.1化工生產(chǎn)特點與危險性2

1.2本質安全概念提出3

1.3本質安全定義及原理4

1.3.1本質安全定義4

1.3.2本質安全原理及應用簡介5

1.4本質安全指數(shù)評價法8

1.5本質安全催化工程方法11

參考文獻12



第2章多步反應一步化安全過程/14

2.1苯胺一步化安全合成15

2.1.1苯胺傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝15

2.1.2傳統(tǒng)苯胺生產(chǎn)過程危險性分析20

2.1.3一步化合成苯胺安全催化反應過程23

2.2苯酚一步化安全合成30

2.2.1苯酚傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝30

2.2.2傳統(tǒng)苯酚生產(chǎn)過程危險性分析33

2.2.3一步化合成苯酚安全催化反應過程36

2.3DMC一步化安全合成48

2.3.1氣相兩步法碳酸二甲酯傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝48

2.3.2傳統(tǒng)碳酸二甲酯生產(chǎn)過程危險性分析49

2.3.3一步化合成碳酸二甲酯安全催化反應過程50

2.4正丁胺一步化安全合成53

2.4.1正丁胺傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝53

2.4.2傳統(tǒng)正丁胺生產(chǎn)過程危險性分析54

2.4.3一步化合成正丁胺安全催化反應過程55

2.5CPK一步化安全合成56

2.5.1環(huán)己基苯基甲酮傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝56

2.5.2傳統(tǒng)環(huán)己基苯基甲酮生產(chǎn)過程危險性分析56

2.5.3一步化合成環(huán)己基苯基甲酮安全催化反應過程57

2.6TDI一步化安全合成58

2.7一步化安全反應思考60

參考文獻62



第3章納微尺度反應集成安全過程/70

3.1羥胺鹽非安全中間反應物71

3.1.1羥胺鹽危險性71

3.1.2直接合成環(huán)己酮肟的納微尺度集成催化反應過程72

3.2環(huán)己酮肟非安全中間反應物82

3.2.1環(huán)己酮肟危險性82

3.2.2直接合成己內(nèi)酰胺的納微尺度集成催化反應過程82

3.3甲醇非安全中間反應物92

3.3.1甲醇危險性92

3.3.2直接制低碳烯烴的納微尺度集成催化反應過程94

3.3.3直接制二甲醚的納微尺度集成催化反應過程106

3.4甲醛非安全中間反應物110

3.4.1甲醛危險性110

3.4.2甲醇氧化直接制二甲氧基甲烷的納微尺度集成催化反應過程111

3.5CO非安全中間反應物119

3.5.1CO2加氫直接制化學品的納微尺度集成催化反應過程119

3.5.2CO2加氫制CO——逆水煤氣變換反應路線及催化劑119

3.5.3CO2加氫直接制化學品的納微尺度集成催化反應實例124

3.6光氣非安全中間反應物思考125

參考文獻126



第4章替代危險反應物安全過程/134

4.1碳酸二甲酯替代光氣134

4.1.1光氣性質、用途及危害性135

4.1.2合成甲苯二異氰酸酯136

4.1.3合成二苯基甲烷二異氰酸酯143

4.1.4合成六亞甲基二異氰酸酯163

4.1.5合成碳酸二苯酯166

4.1.6合成吡唑磺酰氨基甲酸酯168

4.1.7合成對苯二異氰酸酯168

4.2碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯、氯甲烷169

4.2.1硫酸二甲酯、氯甲烷的性質、用途及危害性169

4.2.2合成甲基化產(chǎn)品170

4.3二氧化碳替代一氧化碳177

4.3.1一氧化碳的性質、用途及危害性178

4.3.2合成甲酸178

4.3.3合成乙酸180

4.3.4合成甲醇181

4.3.5合成甲烷183

4.3.6合成低碳烯烴188

4.3.7合成低碳醇191

4.3.8合成二甲醚194

4.3.9合成液體燃料196

4.3.10合成碳酸二甲酯199

4.3.11烯烴氫甲?；?00

4.4固體酸、離子液體替代無機液體酸催化劑202

4.4.1異丁烷與烯烴烷基化安全工藝過程202

4.4.2苯與乙烯烷基化制乙苯安全反應過程206

4.4.3固體酸替代液體酸的其他重要安全催化過程208

4.5替代非安全反應物思考213

參考文獻214



第5章膜催化組合反應安全過程/223

5.1氫氧混合爆炸機理224

5.2透氫膜組合反應體系224

5.2.1H2-O2-苯直接合成苯酚225

5.2.2H2-O2-苯甲酸甲酯直接合成羥基苯甲酸甲酯231

5.2.3H2-O2直接合成雙氧水232

5.2.4H2-O2-丙烯直接合成環(huán)氧丙烷235

5.3混合導體透氧膜組合反應237

5.3.1控制反應物輸入型膜反應器與安全性237

5.3.2甲烷部分氧化反應的安全性分析238

5.3.3甲烷部分氧化制合成氣238

5.3.4甲烷氧化偶聯(lián)制乙烷和乙烯241

5.3.5乙烷氧化脫氫制乙烯242

5.4封裝孔道液膜催化劑思考243

參考文獻244



第6章氫/氧載體組合反應安全過程/247

6.1化學儲氫載體248

6.1.1環(huán)烷類儲氫載體248

6.1.2氨硼烷化合物儲氫載體250

6.1.3氨儲氫載體251

6.1.4甲醇、乙醇儲氫載體251

6.1.5肼硼烷儲氫載體253

6.1.6甲醇水溶液儲氫載體253

6.1.7甲酸儲氫載體253

6.1.8其他儲氫載體256

6.2化學儲氫載體組合反應256

6.2.1甲醇-水為儲氫載體的組合反應256

6.2.2乙醇-水為儲氫載體的組合反應261

6.2.3四氫化萘為供氫劑的組合反應264

6.2.4甘油-水為儲氫載體的甘油加氫制丙二醇的組合反應264

6.2.5甲酸銨為儲氫和儲氮載體的組合反應265

6.2.6甲酸為儲氫和羰基載體的組合反應265

6.2.7十氫萘為儲氫載體的組合反應266

6.2.8甲酸為儲氫載體的加氫原位制備Cu /ZnO催化劑的組合反應267

6.2.9氨為儲氫載體的CO2加氫制甲烷安全膜的組合反應267

6.3固體儲氧載體組合反應268

6.3.1載氧體為氧源的化學鏈燃燒過程269

6.3.2載氧體為氧化劑的化學鏈重整制合成氣271

6.3.3利用處于還原態(tài)載氧體與水反應的化學鏈制氫272

6.3.4載氧體與氣化劑提供氧的煤化學鏈氣化275

6.3.5以晶格氧為氧源的選擇氧化合成重要化學品反應體系275

6.3.6以二氧化碳為氧源的選擇氧化合成重要化學品安全反應體系285

6.4氯化銨儲氫載體思考296

參考文獻297



第7章危險物安全化及轉化過程/302

7.1異氰酸酯安全性分析302

7.2非安全物質安全化處理303

7.3TDI的安全中間反應物305

7.4氯化銨及原位轉化過程307

7.4.1氯化銨與氨、氯化氫安全性對比308

7.4.2氯化銨分解為氨和氯化物反應路線310

7.4.3氯化銨為氮源和氯源合成環(huán)己酮肟和有機氯化物安全反應路線315

7.5危險物安全化及轉化思考321

參考文獻321



第8章溫和條件安全反應過程/323

8.1合成氨安全反應體系324

8.1.1苛刻條件下合成氨工藝及安全性分析324

8.1.2溫和條件下合成氨安全催化反應體系326

8.2合成甲醇安全反應體系331

8.2.1低溫液相合成甲醇兩步法332

8.2.2低溫液相合成甲醇一步法334

8.3低壓烯烴氫甲酰化安全反應體系334

8.4渣油低壓加氫安全反應體系337

8.4.1石油煉化行業(yè)加氫過程安全性分析338

8.4.2低壓下渣油加氫裂化安全反應體系339

8.5外場強化安全反應體系340

8.5.1微波強化技術340

8.5.2低溫等離子體強化技術346

8.5.3超聲波強化技術350

8.6過程強化安全反應體系353

8.6.1微反應技術與反應過程安全性353

8.6.2微反應技術在化工安全生產(chǎn)中的應用354

8.6.3微反應技術應用實例356

8.6.4撞擊流技術在化工過程強化中的應用361

8.6.5其他過程強化的安全反應體系362

8.7CO2溫和條件轉化思考364

8.7.1CO2活化方法364

8.7.2載體分子反應活化CO2概念365

參考文獻367