本质安全催化工程

第1章绪论/1

1.1化工生产特点与危险性2

1.2本质安全概念提出3

1.3本质安全定义及原理4

1.3.1本质安全定义4

1.3.2本质安全原理及应用简介5

1.4本质安全指数评价法8

1.5本质安全催化工程方法11

参考文献12



第2章多步反应一步化安全过程/14

2.1苯胺一步化安全合成15

2.1.1苯胺传统生产工艺15

2.1.2传统苯胺生产过程危险性分析20

2.1.3一步化合成苯胺安全催化反应过程23

2.2苯酚一步化安全合成30

2.2.1苯酚传统生产工艺30

2.2.2传统苯酚生产过程危险性分析33

2.2.3一步化合成苯酚安全催化反应过程36

2.3DMC一步化安全合成48

2.3.1气相两步法碳酸二甲酯传统生产工艺48

2.3.2传统碳酸二甲酯生产过程危险性分析49

2.3.3一步化合成碳酸二甲酯安全催化反应过程50

2.4正丁胺一步化安全合成53

2.4.1正丁胺传统生产工艺53

2.4.2传统正丁胺生产过程危险性分析54

2.4.3一步化合成正丁胺安全催化反应过程55

2.5CPK一步化安全合成56

2.5.1环己基苯基甲酮传统生产工艺56

2.5.2传统环己基苯基甲酮生产过程危险性分析56

2.5.3一步化合成环己基苯基甲酮安全催化反应过程57

2.6TDI一步化安全合成58

2.7一步化安全反应思考60

参考文献62



第3章纳微尺度反应集成安全过程/70

3.1羟胺盐非安全中间反应物71

3.1.1羟胺盐危险性71

3.1.2直接合成环己酮肟的纳微尺度集成催化反应过程72

3.2环己酮肟非安全中间反应物82

3.2.1环己酮肟危险性82

3.2.2直接合成己内酰胺的纳微尺度集成催化反应过程82

3.3甲醇非安全中间反应物92

3.3.1甲醇危险性92

3.3.2直接制低碳烯烃的纳微尺度集成催化反应过程94

3.3.3直接制二甲醚的纳微尺度集成催化反应过程106

3.4甲醛非安全中间反应物110

3.4.1甲醛危险性110

3.4.2甲醇氧化直接制二甲氧基甲烷的纳微尺度集成催化反应过程111

3.5CO非安全中间反应物119

3.5.1CO2加氢直接制化学品的纳微尺度集成催化反应过程119

3.5.2CO2加氢制CO——逆水煤气变换反应路线及催化剂119

3.5.3CO2加氢直接制化学品的纳微尺度集成催化反应实例124

3.6光气非安全中间反应物思考125

参考文献126



第4章替代危险反应物安全过程/134

4.1碳酸二甲酯替代光气134

4.1.1光气性质、用途及危害性135

4.1.2合成甲苯二异氰酸酯136

4.1.3合成二苯基甲烷二异氰酸酯143

4.1.4合成六亚甲基二异氰酸酯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合成对苯二异氰酸酯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、氯甲烷的性质、用途及危害性169

4.2.2合成甲基化产品170

4.3二氧化碳替代一氧化碳177

4.3.1一氧化碳的性质、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合成低碳烯烃188

4.3.7合成低碳醇191

4.3.8合成二甲醚194

4.3.9合成液体燃料196

4.3.10合成碳酸二甲酯199

4.3.11烯烃氢甲酰化200

4.4固体酸、离子液体替代无机液体酸催化剂202

4.4.1异丁烷与烯烃烷基化安全工艺过程202

4.4.2苯与乙烯烷基化制乙苯安全反应过程206

4.4.3固体酸替代液体酸的其他重要安全催化过程208

4.5替代非安全反应物思考213

参考文献214



第5章膜催化组合反应安全过程/223

5.1氢氧混合爆炸机理224

5.2透氢膜组合反应体系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羟基苯甲酸甲酯231

5.2.3H2-O2直接合成双氧水232

5.2.4H2-O2-丙烯直接合成环氧丙烷235

5.3混合导体透氧膜组合反应237

5.3.1控制反应物输入型膜反应器与安全性237

5.3.2甲烷部分氧化反应的安全性分析238

5.3.3甲烷部分氧化制合成气238

5.3.4甲烷氧化偶联制乙烷和乙烯241

5.3.5乙烷氧化脱氢制乙烯242

5.4封装孔道液膜催化剂思考243

参考文献244



第6章氢/氧载体组合反应安全过程/247

6.1化学储氢载体248

6.1.1环烷类储氢载体248

6.1.2氨硼烷化合物储氢载体250

6.1.3氨储氢载体251

6.1.4甲醇、乙醇储氢载体251

6.1.5肼硼烷储氢载体253

6.1.6甲醇水溶液储氢载体253

6.1.7甲酸储氢载体253

6.1.8其他储氢载体256

6.2化学储氢载体组合反应256

6.2.1甲醇-水为储氢载体的组合反应256

6.2.2乙醇-水为储氢载体的组合反应261

6.2.3四氢化萘为供氢剂的组合反应264

6.2.4甘油-水为储氢载体的甘油加氢制丙二醇的组合反应264

6.2.5甲酸铵为储氢和储氮载体的组合反应265

6.2.6甲酸为储氢和羰基载体的组合反应265

6.2.7十氢萘为储氢载体的组合反应266

6.2.8甲酸为储氢载体的加氢原位制备Cu /ZnO催化剂的组合反应267

6.2.9氨为储氢载体的CO2加氢制甲烷安全膜的组合反应267

6.3固体储氧载体组合反应268

6.3.1载氧体为氧源的化学链燃烧过程269

6.3.2载氧体为氧化剂的化学链重整制合成气271

6.3.3利用处于还原态载氧体与水反应的化学链制氢272

6.3.4载氧体与气化剂提供氧的煤化学链气化275

6.3.5以晶格氧为氧源的选择氧化合成重要化学品反应体系275

6.3.6以二氧化碳为氧源的选择氧化合成重要化学品安全反应体系285

6.4氯化铵储氢载体思考296

参考文献297



第7章危险物安全化及转化过程/302

7.1异氰酸酯安全性分析302

7.2非安全物质安全化处理303

7.3TDI的安全中间反应物305

7.4氯化铵及原位转化过程307

7.4.1氯化铵与氨、氯化氢安全性对比308

7.4.2氯化铵分解为氨和氯化物反应路线310

7.4.3氯化铵为氮源和氯源合成环己酮肟和有机氯化物安全反应路线315

7.5危险物安全化及转化思考321

参考文献321



第8章温和条件安全反应过程/323

8.1合成氨安全反应体系324

8.1.1苛刻条件下合成氨工艺及安全性分析324

8.1.2温和条件下合成氨安全催化反应体系326

8.2合成甲醇安全反应体系331

8.2.1低温液相合成甲醇两步法332

8.2.2低温液相合成甲醇一步法334

8.3低压烯烃氢甲酰化安全反应体系334

8.4渣油低压加氢安全反应体系337

8.4.1石油炼化行业加氢过程安全性分析338

8.4.2低压下渣油加氢裂化安全反应体系339

8.5外场强化安全反应体系340

8.5.1微波强化技术340

8.5.2低温等离子体强化技术346

8.5.3超声波强化技术350

8.6过程强化安全反应体系353

8.6.1微反应技术与反应过程安全性353

8.6.2微反应技术在化工安全生产中的应用354

8.6.3微反应技术应用实例356

8.6.4撞击流技术在化工过程强化中的应用361

8.6.5其他过程强化的安全反应体系362

8.7CO2温和条件转化思考364

8.7.1CO2活化方法364

8.7.2载体分子反应活化CO2概念365

参考文献367