王家興 周偉

摘要：進(jìn)入21世紀(jì)以來，在科技進(jìn)步的推動下，當(dāng)前化學(xué)工業(yè)發(fā)展迅猛，使得綠色化工工藝的應(yīng)用具有廣闊前景。因此，我們要更深入的認(rèn)識化工工藝，才能提現(xiàn)化學(xué)工藝對化工產(chǎn)業(yè)節(jié)能環(huán)保的促進(jìn)作用。文章通過綠色化學(xué)工藝與清潔生產(chǎn)的相關(guān)概述展開分析，并對開發(fā)綠色化工工藝與清潔生產(chǎn)技術(shù)展開敘述，最后針對綠色工藝對清潔生產(chǎn)過程的節(jié)能環(huán)保作用進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)工程與工藝;清潔生產(chǎn);節(jié)能環(huán)保

化學(xué)工業(yè)在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)市場中占有重要地位，不但是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，而且影響到人們生活方方面面。但是過去粗放式發(fā)展也帶給社會環(huán)境污染問題，這不僅影響化工行業(yè)的發(fā)展，還對人類健康造成了極其嚴(yán)重的影響。為了實(shí)現(xiàn)人民群眾生活質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)繁榮的雙重發(fā)展，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)開始衍生出清潔生產(chǎn)的理念及其相關(guān)綠色化工工藝，至此，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)工藝技術(shù)發(fā)展方向與理念基本完善，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)越來越重視清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)的改進(jìn)，許多催化副產(chǎn)品或二次污染物被用于在工業(yè)節(jié)能生產(chǎn)中，這一舉措對我國現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有著重要的意義[1，2]。

1概述

1.1綠色化工工藝

化工工藝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)綠色化學(xué)理論與實(shí)踐相結(jié)合，綠色工藝可以在源頭上使環(huán)境污染物得到有效的控制，減少化工中間體及廢棄物對環(huán)境的污染?；ぎa(chǎn)品在進(jìn)行生產(chǎn)過程中，往往會采用相關(guān)催化劑來提升整體工藝的生產(chǎn)效率，但這一過程中會產(chǎn)生較多的有毒性中間產(chǎn)物，如廢棄的催化劑等往往是含有重金屬的化合物，影響著生態(tài)環(huán)境安全。通過引入綠色化學(xué)理念和工藝技術(shù)，進(jìn)一步開發(fā)無害化的綠色催化劑，通過提升化學(xué)反應(yīng)速率的同時(shí)減少污染物的排放[3]。

1.2清潔生產(chǎn)

清潔生產(chǎn)是保障化工工業(yè)長久發(fā)展的前提，是指整個(gè)生產(chǎn)工藝過程基本消除了污染物的產(chǎn)生，通過對資源的合理利用，將廢物“吃干榨盡”，從而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。目前，工業(yè)與信息化部門應(yīng)按照國家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的合理化調(diào)整，充分利用信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的節(jié)能環(huán)保。

為了保障化工產(chǎn)業(yè)健康的發(fā)展，不僅要求工程技術(shù)人員優(yōu)化工藝技術(shù)，也要求化工企業(yè)要重視清潔生產(chǎn)的理念，為企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，專業(yè)技術(shù)人員在日常工作管理過程中，要以選擇環(huán)境友好型的化工原料為前提，通過資源的循環(huán)利用以及可再生能源開發(fā)，才能將生產(chǎn)能耗減少到最低，實(shí)行清潔生產(chǎn)。綠色化工原料是清潔生產(chǎn)過程開展的重要前提，因此要將其列入化工產(chǎn)品原料重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，同時(shí)也有效地起到減少生態(tài)環(huán)境污染的情況[4]。

2綠色化工工藝與清潔生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1綠色催化劑的選擇

在傳統(tǒng)化學(xué)工程中，濫用催化劑不僅無法加快化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程，還會影響到生成物的產(chǎn)品質(zhì)量，因此，科學(xué)、合理、正確的選擇并使用催化劑是加快反應(yīng)進(jìn)程、提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)品質(zhì)量的有效方法。綠色催化劑不僅能協(xié)調(diào)各項(xiàng)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化效率，還能有效減少乃至消除相應(yīng)的副產(chǎn)物出現(xiàn)。高效環(huán)保的催化劑包括生物催化劑、手性催化劑及仿生催化劑等，有研究表明[5]，2-羥基異丁酰-CoA的酶能將直鏈C4轉(zhuǎn)化為支鏈C4，作為甲基丙烯酸甲酯的前提物，開辟一條新型的生化法工藝反應(yīng)路線，而生物酶本身作為一種蛋白類的酶，無污染。除了生物類催化劑，在現(xiàn)階段的氯堿化工中使用的無汞的分子篩類固體催化劑也污染較小，這些環(huán)保類的催化劑可以減少“三廢”排放。

2.2綠色原料的選擇

清潔生產(chǎn)過程中，綠色化工原料的合理選擇至關(guān)重要，原料的合理選擇不僅能減少污染，還能實(shí)現(xiàn)資源的利用最大化。在傳統(tǒng)化工作業(yè)下，高反應(yīng)速率、高轉(zhuǎn)化率是評價(jià)化工行業(yè)生產(chǎn)的重要標(biāo)準(zhǔn)，而在現(xiàn)代環(huán)境下，無公害、無污染成為了現(xiàn)代化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要指標(biāo)。因此，現(xiàn)代綠色化學(xué)工程會盡量選擇無毒無公害的綠色原料用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，也有部分學(xué)者提倡，選擇如林業(yè)產(chǎn)物、農(nóng)作物、廢棄物等可再生資源作為化學(xué)生產(chǎn)的原料，其主要原理是以生物轉(zhuǎn)化的方式，將林業(yè)產(chǎn)物、農(nóng)作物、廢棄物等可再生資源轉(zhuǎn)化為醇、酸、酮等常見化工的原料，在這些資源的轉(zhuǎn)化中，主要是憑借微生物菌落的方式進(jìn)行發(fā)酵或轉(zhuǎn)化，這一過程是完全綠色、不會產(chǎn)生污染物的。

2.3清潔生產(chǎn)技術(shù)

從清潔生產(chǎn)的角度來講，要實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，需要在產(chǎn)量和質(zhì)量方面得到保證的前提下，通過化工工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)減少原料和能量消耗以及副產(chǎn)物和廢物的產(chǎn)生。主要的清潔生產(chǎn)技術(shù)分為過程模擬技術(shù)、過程集成技術(shù)、清潔生產(chǎn)工藝、清潔反應(yīng)體系、超常規(guī)反應(yīng)技術(shù)、催化技術(shù)、化工設(shè)備技術(shù)以及清潔能源等[5]。整個(gè)清潔生產(chǎn)系統(tǒng)還包括信息技術(shù)與化工技術(shù)結(jié)合，升級化學(xué)工程與工藝技術(shù);制造技術(shù)和化工技術(shù)相結(jié)合，設(shè)備制造迭代升級;開發(fā)綠色催化劑提高產(chǎn)品收率，較少污染物排量;開發(fā)超常規(guī)狀態(tài)的反應(yīng)技術(shù)以及清潔能源，實(shí)現(xiàn)根本上的節(jié)能環(huán)保[6]。

3綠色化工工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能環(huán)保的促進(jìn)作用

3.1加大可再生能源的開發(fā)

通過生產(chǎn)活動內(nèi)容的不同，對不可再生資源的利用率做相應(yīng)的調(diào)整，可以極大程度的降低不可再生能源的消耗。例如：在天然氣使用的過程中，人類可以使用農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方式減少石油天然氣的利用，產(chǎn)生的腐化污泥可以作為農(nóng)田的有機(jī)肥料，對生態(tài)環(huán)境污染物處置同時(shí)產(chǎn)生了可再生能源，減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生過程中無機(jī)化肥的使用量?？偟膩碇v，通過合理運(yùn)用再生資源逐步代替不可再生資源，消除環(huán)境污染問題，實(shí)現(xiàn)化工清潔生產(chǎn)過程中的節(jié)能環(huán)保，促進(jìn)化學(xué)工程的綠色發(fā)展。

3.2運(yùn)用生物技術(shù)

綠色化工生產(chǎn)過程常常與生物技術(shù)結(jié)合密切，實(shí)現(xiàn)綠色化工工藝就是將生物技術(shù)與化工技術(shù)結(jié)合?，F(xiàn)階段化工生產(chǎn)過程中，工業(yè)酶等均屬于生物催化劑，具有環(huán)境污染小的特點(diǎn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品環(huán)保性能比較好。例如生物制藥行業(yè)中，通過合成生物學(xué)的方法及工業(yè)發(fā)酵的手段實(shí)現(xiàn)藥物在生物體內(nèi)外中合成，反應(yīng)條件溫和，無需高溫高壓，減少安全事故及能源消耗。

3.3促進(jìn)清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展

CPT清潔生產(chǎn)技術(shù)的英文全稱為：cleanerproductiontechnology，它可以有效降低污染物排放量與污染物毒性，是當(dāng)前優(yōu)化節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)的化學(xué)工藝。

過程模擬技術(shù)可以優(yōu)化生產(chǎn)裝置的運(yùn)行，過程集成技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體優(yōu)化，綠色催化技術(shù)可以減少副產(chǎn)物和廢物產(chǎn)生量等，清潔生產(chǎn)需要運(yùn)用各種技術(shù)相互融合，是一個(gè)整體思維。CPT可以針對現(xiàn)有化工生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善與改造，運(yùn)用CPT技術(shù)優(yōu)化后，可以顯著降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的污染產(chǎn)量和能耗。諸如：開發(fā)的新型反滲透藥劑、循環(huán)水藥劑、化學(xué)清洗除垢劑、緩蝕劑等等，不僅能夠保護(hù)反應(yīng)裝置統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，還能夠降低反應(yīng)過程中排放的污染物總量。

結(jié)語

綜上所述，綠色化學(xué)工程工藝的應(yīng)用是化工產(chǎn)業(yè)清潔生產(chǎn)的前提保障，不但有效的保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，同時(shí)減少企業(yè)運(yùn)行成本。因此，化學(xué)工程和工藝中融合綠色技術(shù)領(lǐng)域的研究尤其重要，只有加大其研發(fā)力度，才能有效地減少資源浪費(fèi)的情況，從而達(dá)到促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用，實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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