淺論綠色化學(xué)工程與工藝，創(chuàng)建高效、節(jié)能、清潔的未來化工廠

蔡永宏(江蘇鹽城華陽醫(yī)藥科技有限公司 224000)

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，環(huán)境友好化學(xué)，清潔化學(xué)，而在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)稱為綠色技術(shù)，清潔生產(chǎn)技術(shù)或環(huán)境友好技術(shù)。利用化學(xué)原理從源頭上清除或減少其對(duì)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染是其核心。

化學(xué)化工研究的前沿綠色化工，是未來化學(xué)工業(yè)主要發(fā)展方向研究之一，有以下顯著特點(diǎn)：

綠色化學(xué)更多的考慮社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)自然和人關(guān)系的協(xié)調(diào)。人類用環(huán)境危機(jī)的巨大代價(jià)換來了對(duì)綠色化學(xué)的新認(rèn)識(shí)，新思維和新科學(xué)，綠色化學(xué)是更高層次上的化學(xué)。

綠色化學(xué)是研究環(huán)境友好的化學(xué)反應(yīng)和技術(shù)，綠色化學(xué)中新的催化反應(yīng)技術(shù)，如酶催化反應(yīng)、膜催化反應(yīng)、清潔合成技術(shù)、生物工程技術(shù)等。環(huán)境化學(xué)則是研究影響環(huán)境的化學(xué)問題。

從源頭上防止污染的生成，即污染預(yù)防（pollution prevention），是綠色化學(xué)；對(duì)已被污染的環(huán)境進(jìn)行治理，即“末端治理”，是環(huán)境化學(xué)。兩者的側(cè)重點(diǎn)完全不一樣，目的更不一樣。發(fā)展綠色化學(xué)是工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研究和生態(tài)經(jīng)濟(jì)生態(tài)工業(yè)發(fā)展關(guān)鍵和必由之路。

從源頭上阻止環(huán)境污染的化工技術(shù)即綠色化工技術(shù)是綠色化學(xué)基礎(chǔ)上開發(fā)研究。采用“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)，即原料中的每一原子轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，不產(chǎn)生任何廢物和副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”，也不采用有毒有害的原料、催化劑和溶劑，并生產(chǎn)環(huán)境友好的產(chǎn)品是這類技術(shù)最理想。綠色化工技術(shù)是指采用綠色技術(shù)，進(jìn)行化工清潔生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)境友好產(chǎn)品的全過程。

化學(xué)工業(yè)與我們的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的日常生活密切相關(guān)，汽油、柴油，三大合成材料，醫(yī)藥、農(nóng)藥、日用化工產(chǎn)品等生產(chǎn)和生活用品都是由化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的。但是，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)給人們印象都是塔器林立，廠房高大、龐大的生產(chǎn)設(shè)備隨處可見，并帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。不過，現(xiàn)在這種情況正在發(fā)生著改變，新型石油化工企業(yè)自動(dòng)化程度提高后情況有很大改觀。未來化工廠的設(shè)計(jì)正向高效、清潔、節(jié)能方向發(fā)展。從傳統(tǒng)的化工建設(shè)投資來看，用于大型設(shè)備、土建工程和管網(wǎng)設(shè)施的資本，一般占投資的80﹪左右，如果能向設(shè)備微型化，流程密集化，生產(chǎn)過程精細(xì)化方向發(fā)展，就能重組綠色高新化工生產(chǎn)。綠色化學(xué)是從化學(xué)反應(yīng)本身來消除環(huán)境污染，充分利用資源、減少能源消耗，從而推動(dòng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。通過化工過程強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)化工過程的高效、安全、環(huán)境友好、密集的生產(chǎn)，也可推動(dòng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

以下淺述了綠色化工過程：

一、綠色化工過程設(shè)備的強(qiáng)化

綠色化工過程設(shè)備的強(qiáng)化是對(duì)各種反應(yīng)器和各種化工過程單元設(shè)備，包括傳熱設(shè)備、傳質(zhì)過程設(shè)備。

1、構(gòu)件催化反應(yīng)器，它又分為三類：整塊蜂窩構(gòu)件催化反應(yīng)器、膜構(gòu)件催化反應(yīng)器和規(guī)整構(gòu)件催化反應(yīng)器。

以整塊蜂窩構(gòu)件催化反應(yīng)器為例，目前，整塊蜂窩構(gòu)件催化反應(yīng)器已經(jīng)在不少領(lǐng)域獲得了商業(yè)應(yīng)用，最重要的應(yīng)用是環(huán)境保護(hù)方面。由于流體阻力小，整塊蜂窩構(gòu)件催化反應(yīng)器被用作汽車尾氣、火力發(fā)電廠廢氣和工業(yè)排放廢氣的凈化器。由于體積小、效率高，整塊蜂窩構(gòu)件催化反應(yīng)器還被應(yīng)用于消除飛機(jī)機(jī)艙、復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)使用中產(chǎn)生的臭氧，避免了臭氧危害人體的健康。

2、先催化反應(yīng)器3、靜態(tài)混合反應(yīng)器4、熱交換器或反應(yīng)器5、噴霧流化床造粒器 6、緊湊式換熱器

二、綠色化工過程技術(shù)的強(qiáng)化

過程強(qiáng)化技術(shù)包括將化學(xué)反應(yīng)和分離操作集成在一起的多功能反應(yīng)器，多種分離操作集中在一個(gè)設(shè)備內(nèi)完成的組合反應(yīng)及分離技術(shù)，以及新的各種技術(shù)的組合，下面有幾種一定應(yīng)用的過程強(qiáng)化技術(shù)：1、多種化工過程組合密集化技術(shù)；2、強(qiáng)化傳熱技術(shù)；3、以強(qiáng)化傳質(zhì)為目標(biāo)的耦合分離技術(shù)；4、以提高選擇性為目標(biāo)的生物分離技術(shù)；5、新能源利用技術(shù)。

三、過程設(shè)備微型化

微化學(xué)工程包括微型構(gòu)造的傳質(zhì)、傳熱、混合、分離、反應(yīng)設(shè)備等微型學(xué)無操作設(shè)備，微型傳感技術(shù)以及利用微型構(gòu)造設(shè)備進(jìn)行化學(xué)化工研究和生產(chǎn)的微化學(xué)工藝體系。

總之，現(xiàn)在的生產(chǎn)過程通過流程密集化，過程強(qiáng)化設(shè)備、過程強(qiáng)化技術(shù)、過程微型化、參數(shù)極限化、過程綠色化將逐步達(dá)到徹底改觀。要形成化學(xué)工業(yè)的清潔生產(chǎn)，其關(guān)鍵在于研究和開發(fā)“綠色化學(xué)新工藝”、“綠色化學(xué)工藝”的核心則是構(gòu)筑能量和物質(zhì)的閉路循環(huán)，可以把它看作是一門高超的科學(xué)藝術(shù)，因?yàn)椋挥猩羁汤斫夂褪炀氄莆樟擞嘘P(guān)化學(xué)化工各領(lǐng)域的知識(shí)，并做到融會(huì)貫通和靈活運(yùn)用，才有可能創(chuàng)造出“綠色化學(xué)工藝”這門藝術(shù)的科學(xué)。選擇不同的清潔工藝：如硫化清潔工藝、硝化清潔工藝、鹵化清潔工藝、還原清潔工藝等。如何正確的選擇這些工藝路線，實(shí)行清潔生產(chǎn)，發(fā)展無廢、少?gòu)U磺化工藝，降低物耗，能耗，提高反應(yīng)物的選擇性和產(chǎn)品的收率與質(zhì)量，減少對(duì)人體和環(huán)境的危害，是當(dāng)今世界化工的必須解決的重要問題，具有重大的戰(zhàn)略意義。

制定綠色化學(xué)與技術(shù)的獎(jiǎng)勵(lì)和扶持政策，加強(qiáng)對(duì)綠色化學(xué)與技術(shù)的宣傳，從頂層設(shè)計(jì)的高度促進(jìn)我國(guó)綠色化工，綠色化學(xué)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)而努力貢獻(xiàn)出化工人一份責(zé)任。

綠色化學(xué)需重點(diǎn)開放技術(shù)：1.綠色生物化工技術(shù) 2.礦產(chǎn)資源高效利用綠色技術(shù).3防治污染的潔凈煤技術(shù) 4.精細(xì)化學(xué)品的綠色合成技術(shù) 5.生態(tài)農(nóng)業(yè)的綠色技術(shù)

綠色化學(xué)是可持續(xù)發(fā)展的新科學(xué)和新技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維的創(chuàng)新和發(fā)展，是未來實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)的中心科學(xué)。因此，大力發(fā)展綠色化學(xué)工業(yè)化工，走資源—環(huán)境—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的道路是我國(guó)化學(xué)工業(yè)及至整個(gè)工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路，這是未來創(chuàng)建高效、節(jié)能、清潔的未來化工廠必然選擇。

[1]貢長(zhǎng)生 綠色化學(xué)——我國(guó)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路 《現(xiàn)代化工》2002.2.

[2]閔恩澤,傅軍 綠色石油化工技術(shù)的進(jìn)展 《石油化工管理班干部學(xué)院學(xué)報(bào)》1998.