李春程

（秦皇島市城市管理綜合應(yīng)急處置中心，河北秦皇島 066000）

化工行業(yè)與人們的生活及生產(chǎn)之間存在緊密聯(lián)系，能夠?qū)θ蚍秶鷥?nèi)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生直接且顯著的影響。傳統(tǒng)模式下的化工產(chǎn)業(yè)存在污染大、能耗高等問(wèn)題，且由于設(shè)備老化及技術(shù)落后等因素的影響，對(duì)環(huán)境發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。當(dāng)前我國(guó)逐漸推廣落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)于生態(tài)保護(hù)工作越來(lái)越重視，使得人們對(duì)于環(huán)境的要求越來(lái)越高。在此背景下，化工產(chǎn)業(yè)勢(shì)必需要及時(shí)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新，創(chuàng)造性地轉(zhuǎn)變化工企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)，使得生產(chǎn)效率與化工工藝技術(shù)向綠色化方向發(fā)展[1]。

1 精細(xì)化工及綠色化工技術(shù)概述

1.1 精細(xì)化工

精細(xì)化工的反應(yīng)裝置普遍規(guī)模較小，較傳統(tǒng)化工裝置而言，其在生產(chǎn)能力等多個(gè)方面都與之存在明顯差異。隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，精細(xì)化工的生產(chǎn)規(guī)模也在發(fā)展與擴(kuò)張，其在設(shè)備管控方面更具優(yōu)勢(shì)。

1.2 綠色化工技術(shù)

在遵循綠色化工理念的基礎(chǔ)上，精細(xì)化工對(duì)于污染物的處理能力顯著上升，通過(guò)分析污染物自身的化學(xué)與物理性質(zhì)，確定最為合適的污染物處理措施，并基于此制定污染物的循環(huán)利用方案，盡可能從整體上降低污染物的總排放量。

化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的副產(chǎn)物，不僅可能會(huì)影響生產(chǎn)的整體效率，還可能會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害。所以在遵循綠色化工理念的基礎(chǔ)上，有效控制生產(chǎn)過(guò)程中的中間產(chǎn)物，確保所有環(huán)節(jié)都能夠滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。產(chǎn)品的控制和管理是綠色化工技術(shù)的控制關(guān)鍵點(diǎn)，此外還涉及產(chǎn)品被使用完畢后的循環(huán)再生利用，從而實(shí)現(xiàn)全過(guò)程可持續(xù)發(fā)展。

2 綠色化工技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用現(xiàn)狀

精細(xì)化工在我國(guó)屬于新興產(chǎn)業(yè)之一，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷發(fā)展。當(dāng)前精細(xì)化工已經(jīng)成為工業(yè)的重要組成部分。盡管我國(guó)基于綠色化工技術(shù)的精細(xì)化工發(fā)展速度迅猛，但由于其出現(xiàn)和發(fā)展較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差異。因此，必須高度重視我國(guó)精細(xì)化工的未來(lái)發(fā)展[2]。

目前，我國(guó)精細(xì)化工發(fā)展過(guò)程中所存在的問(wèn)題主要為3個(gè)方面。（1）國(guó)家層面對(duì)于基于綠色化工技術(shù)的精細(xì)化工缺乏充分重視。因?yàn)槠鋵儆谖覈?guó)新興產(chǎn)業(yè)之一，大部分企業(yè)都未能充分認(rèn)識(shí)到精細(xì)化工的重要性，由于不注重在精細(xì)化工中引進(jìn)與應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)，導(dǎo)致其在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)地位。（2）盡管我國(guó)綠色化工技術(shù)與精細(xì)化工都在持續(xù)、快速發(fā)展，但很大一部分企業(yè)依然堅(jiān)持使用陳舊技術(shù)和老舊設(shè)備，不注重創(chuàng)新和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，如此對(duì)于精細(xì)化工的普及和廣泛應(yīng)用存在不利影響。（3）當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用綠色化工技術(shù)的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)普遍對(duì)應(yīng)的是小企業(yè)，大企業(yè)極少，導(dǎo)致精細(xì)化工的后續(xù)發(fā)展缺乏足夠的力量支持，而且市場(chǎng)秩序混亂，在此背景下會(huì)使得人們過(guò)度關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益，忽略環(huán)境的保護(hù)。精細(xì)化工發(fā)展得越快，其可能造成的環(huán)境污染也就越嚴(yán)重，這違背了綠色化工技術(shù)和精細(xì)化工的基本原則[3]。

3 綠色化工技術(shù)在精細(xì)化工中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 納米技術(shù)

自納米技術(shù)誕生，就一直是全球范圍內(nèi)的熱門(mén)話(huà)題和尖端科技之一，到目前為止依然長(zhǎng)久不衰，其主要原因是納米技術(shù)所涉及的材料在各方面的性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)同類(lèi)材料[4]。例如，銅被納米技術(shù)處理后，其硬度較處理前要堅(jiān)硬6倍；鐵被納米技術(shù)處理后，韌性較普通鐵提升12倍左右。納米科技的快速發(fā)展催生出各種先進(jìn)的納米材料，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。

3.1.1 化工轉(zhuǎn)化與催化

化工領(lǐng)域?qū)τ诩{米技術(shù)的應(yīng)用主要集中在其轉(zhuǎn)化與催化功能方面。催化劑在化工行業(yè)必不可少，當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)始大量應(yīng)用納米型多孔材料，隨著對(duì)該材料的持續(xù)開(kāi)發(fā)和研究，有力推動(dòng)了化工合成工業(yè)企業(yè)的科技化與現(xiàn)代化發(fā)展。例如，納米型多孔材料在石油加工行業(yè)應(yīng)用得極為廣泛，其作為催化劑可以將甲烷更為高效地轉(zhuǎn)化為液體工業(yè)燃料，從而有效控制生產(chǎn)成本。

3.1.2 化工過(guò)濾與分離

過(guò)濾和分離化工材料過(guò)程對(duì)于納米材料的應(yīng)用較為廣泛，其主要被應(yīng)用在提純空氣和水的過(guò)程中，以及其他相關(guān)工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如生物制藥、生物酶萃取、過(guò)濾工業(yè)廢料、分離有水成分等方面。借助納米技術(shù)可以從氮氧化合物分子結(jié)構(gòu)中脫除氧原子，并通過(guò)此工藝獲得純凈的液態(tài)氧，徹底解決傳統(tǒng)深冷液化工藝操作復(fù)雜和費(fèi)用高昂等問(wèn)題，使生產(chǎn)成本大大下降。而且由于可以對(duì)孔徑的大小進(jìn)行精準(zhǔn)、自由地控制，該工藝能夠被廣泛應(yīng)用到精細(xì)化工的不同行業(yè)中。

3.2 微化工技術(shù)

微化工技術(shù)作為精細(xì)化工的重要組成部分，較傳統(tǒng)化工設(shè)備，其主要以借助微通道反應(yīng)器來(lái)完成化學(xué)反應(yīng)，存在反應(yīng)液量少、高傳熱性等優(yōu)勢(shì)。微化工技術(shù)的研發(fā)過(guò)程是將微反應(yīng)器作為工作的核心內(nèi)容與重點(diǎn)，其主要是借助微加工技術(shù)及精密儀器加工技術(shù)，制作三維結(jié)構(gòu)原件，使得其能夠發(fā)揮換熱、混合、分離及分析等作用[5]。微反應(yīng)器可以篩選催化劑，其對(duì)于催化劑的篩選效率會(huì)隨著微反應(yīng)器的換代更新而不斷上升，相關(guān)的篩選方法也在持續(xù)更新優(yōu)化。

微反應(yīng)器自身的高反應(yīng)效率可以有效優(yōu)化整體工藝水平，促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代化方向發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)政府及各化工企業(yè)都逐漸認(rèn)識(shí)到微化工技術(shù)在提升企業(yè)生產(chǎn)效率方面的重要作用，并積極引進(jìn)與應(yīng)用該技術(shù)，有效提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)微化工技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。

3.3 綠色分離技術(shù)

分離技術(shù)在傳統(tǒng)化工行業(yè)和精細(xì)化工行業(yè)都有所應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)化工行業(yè)，遵循綠色化工理念的精細(xì)化工對(duì)綠色分離技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。當(dāng)前綠色分離技術(shù)主要分為樹(shù)脂吸附、膜分離和微波萃取3大方面。醫(yī)藥行業(yè)對(duì)于藥物的制備側(cè)重使用樹(shù)脂吸附技術(shù)，其應(yīng)用樹(shù)脂吸附藥物中的有效成分，再對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行洗脫回收、去除雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)藥物的提純。相對(duì)于傳統(tǒng)分離技術(shù)，綠色分離技術(shù)存在效率高、污染小、耗能低等優(yōu)勢(shì)，所以其隨著精細(xì)化工的廣泛發(fā)展，在未來(lái)的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)更加廣泛。

3.4 生物化工技術(shù)

細(xì)胞工程、酶工程與遺傳工程都屬于生物化工技術(shù)，其作為尖端科技之一，存在操作復(fù)雜、價(jià)值高、意義重大等特點(diǎn)，而生物化工催化和生物化工生產(chǎn)技術(shù)是生物化工技術(shù)中較為突出的先進(jìn)技術(shù)。

3.4.1 生物化工催化技術(shù)

催化劑是大部分化工生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的成分，而生物化工催化技術(shù)則是應(yīng)用酶替代傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)催化物。酶的獲取渠道有植物、動(dòng)物及微生物等，而微生物憑借自身種類(lèi)繁多、培養(yǎng)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，成為酶獲取的主要渠道，且與植物和動(dòng)物相比，從微生物中獲取酶的成本更低廉、操作更簡(jiǎn)單。

在遵循綠色化工理念的基礎(chǔ)上，酶完成催化后應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行回收，但酶的回收存在穩(wěn)定性差、回收和提純困難等問(wèn)題。對(duì)此可以結(jié)合綠色分離技術(shù)，應(yīng)用瓊脂、纖維素等孔隙材料作為酶的載體，借助物理吸附和生物結(jié)合的方式，將酶從化工產(chǎn)品中分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)催化劑酶的重復(fù)循環(huán)利用。

3.4.2 生物化工生產(chǎn)技術(shù)

生物化工生產(chǎn)技術(shù)作為新興科技之一，能夠?qū)鹘y(tǒng)化工生產(chǎn)模式產(chǎn)生顛覆性影響，并對(duì)化工生產(chǎn)的思路與模式進(jìn)行創(chuàng)新。例如，在甘油的生產(chǎn)過(guò)程中，可以應(yīng)用生物發(fā)酵生產(chǎn)法，替代傳統(tǒng)甘油化工生產(chǎn)所使用的化解法與提取法，讓化工原料的生產(chǎn)成本大大下降，并顯著提升甘油的生產(chǎn)效率。基于發(fā)酵法的甘油生產(chǎn)對(duì)于設(shè)備要求不高，相關(guān)的生物原料具有廣泛的來(lái)源渠道，如釀酒酵母、耐高滲透壓酵母等都可以作為甘油生產(chǎn)的原料，該精細(xì)化工的生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)品極少，且都可以被循環(huán)利用或應(yīng)用于其他行業(yè)，符合綠色化工技術(shù)的相關(guān)要求，所以具有廣闊的發(fā)展前景。

3.5 分子設(shè)計(jì)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，化工行業(yè)中也開(kāi)始引進(jìn)和應(yīng)用先進(jìn)的分子設(shè)計(jì)技術(shù)。其作為全新技術(shù)，一般被應(yīng)用于解析化學(xué)材料分子結(jié)構(gòu)方面，并總結(jié)其規(guī)律與特點(diǎn)。通過(guò)此形式開(kāi)展精細(xì)化工生產(chǎn)，可以讓實(shí)驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)與時(shí)間大大下降，確保對(duì)于新材料的探索更為直觀、可靠和科學(xué)[6]。精細(xì)化工、綠色化工技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理結(jié)合，衍生出分子設(shè)計(jì)技術(shù)，不僅讓化學(xué)工業(yè)在公益研究和探索方面的效率顯著提升，還從整體上提升了化學(xué)工業(yè)的整體科技水平。

3.6 超臨界流體技術(shù)

超臨界流體技術(shù)是綠色化工技術(shù)的代表性技術(shù)之一，其被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥及精細(xì)化工等多個(gè)化工領(lǐng)域。

3.6.1 超臨界二氧化碳萃取技術(shù)

該技術(shù)借助超臨界流體，應(yīng)用溫度高于臨界溫度、壓力高于臨界壓力的熱力學(xué)流體，萃取原料中的金屬離子、香料、色素等各種所需要的成分。醫(yī)藥方面對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用，主要集中在萃取中藥有效成分、制取熱敏性生物制品藥物及分離酯類(lèi)混合物方面；香料化工對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用，主要集中于提純合成天然香料方面；食品化工方面則主要應(yīng)用該技術(shù)提取食用色素，或?qū)⑹澄镏袑?duì)人體有害的物質(zhì)提取出來(lái)。

3.6.2 超臨界干燥技術(shù)

液體與氣體在超臨界狀態(tài)下不再存在明顯的界面，而是形成處于液體和氣體狀態(tài)之間的一種均勻流體，由于其失去明顯的氣-液界面，所以自身沒(méi)有毛細(xì)管力，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或?qū)е抡衬z體收縮等問(wèn)題，其可以從凝膠中逐漸排出，使得最后的材料存在納米孔結(jié)構(gòu)，并且充滿(mǎn)氣體。氣凝膠是當(dāng)前精細(xì)化工行業(yè)極具發(fā)展前景的新型材料，其憑借自身優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于催化劑或催化劑載體的制取、高效隔熱材料、氣體過(guò)濾材料等多個(gè)領(lǐng)域。例如，二氧化硅氣凝膠憑借其制作流程簡(jiǎn)單和原料來(lái)源廣泛等優(yōu)勢(shì)，在冷凍儲(chǔ)藏罐和真空設(shè)備的絕緣粉狀填料方面得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綠色化工技術(shù)在精細(xì)化工方面的應(yīng)用，有效促進(jìn)了化工行業(yè)的發(fā)展，并顯著提升了工業(yè)技術(shù)水平。鑒于當(dāng)前我國(guó)對(duì)于可持續(xù)發(fā)展高度重視，而化學(xué)工業(yè)是支持我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保證社會(huì)和諧穩(wěn)定的基礎(chǔ)行業(yè)之一，所以必須積極創(chuàng)新，強(qiáng)化化工企業(yè)的環(huán)保意識(shí)，通過(guò)對(duì)綠色化工技術(shù)的合理利用，促進(jìn)化學(xué)工業(yè)向精細(xì)化工方向轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升自身的生產(chǎn)效率、減少污染物排放，為化工產(chǎn)業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展提供新的思路。