淺析綠色化學工程與工藝對化學工業節能減排的促進作用

摘 要：近年來，隨著現代化學工業中科學技術的快速發展，人們開始認識到在化學工業生產過程中進行節能、環保的重要性。綠色化學工程與工藝通過運用科學的方法對原料、催化劑、溶劑、能源等進行綠色化處理，可以提高化學工業生產中的利用率，還能有效解決化學工業對生態環境的污染問題，文章簡要分析了綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用，希望能為我國今后的化工業節能減排生產提供參考依據。

關鍵詞：綠色化學工程與工藝；化學工業；節能減排

前言

化學工業推動著人類社會和物質文明的快速發展，也為人類社會作出了重大的貢獻，同時伴隨而來環境污染問題越來越嚴重，因此化學工業表現出的“貢獻”和“環境污染問題”的兩重性對化學工業領域的科研工作者和生產人員提出了挑戰[1]。

用綠色的化工工藝取代傳統的化工工藝是綠色化學工程與工藝所提出的思想，通過在化學工業生產過程中，在無毒、無害的反應條件下去采用無毒、無害的原料來進行反應，同時使整個反應具有高選擇性，進而能夠最大限度地減少副產物的生成。要達到此目的，必須在化工行業推行清潔生產，實現零排放，把污染消滅在生產過程中。

文章針對傳統化學工業的發展問題，通過對綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用進行探討，從而在我們國家今后的化學工業生產中環保性和節能性提供參考依據。

1 綠色化學工業概念

綠色化學又稱“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”，綠色化學的最大特點是在始端就采用預防污染的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。其研究目的在于尋找充分利用原材料和能源且在各個環節都潔凈和無污染的反應途徑和工藝。綠色化學工業是把綠色化學的思想引入傳統化學工業生產中，并此基礎上產生對人類健康、社區安全、生態環境無害的化學工業過程[2，3]。

2 綠色化學工程與工藝的開發

早期人們對化學工業所引起的環境污染常常采用的辦法是 “末端治理”，開發了多種環境保護手段，如：水處理技術、大氣污染防治技術、固體廢棄物處理技術和噪聲治理技術等，對生態環境的保護作出了重要貢獻。但隨著人類社會和物質文明的不斷發展和進步，環境污染的速度遠遠快于治理環境污染速度，并且治理環境污染的費用不斷增加，而且治標不治本。而綠色化學工程與工藝是用綠色的化工工藝取代傳統的化工工藝，采用無毒、無害的原料，在無毒、無害的反應條件下進行，使反應具有高選擇性，最大限度地減少副產物的生成。從而在化工行業推行清潔生產，實現零排放，實施綠色化工生產，從污染的源頭防止污染的發生。綠色化學工程與工藝在化學工業中具體實施方法主要有以下幾種[4]。

2.1 原料的綠色化

在化學產品生產中，原料的選擇是決定化學生產過程和生產工藝的主要因素之一，綠色化學工程與工藝以無毒無害的原料作為綠色化學工業重點研發目標，選用可再生資源作為綠色化學原料，如生物質資源包括植物、農作物、林產物、海產物（各種海草）和城市廢棄物（報紙、天然纖維）采用生物轉化法通過一系列的反應轉化得到醇、酮、酸類等常見的化工原料，在轉化過程中依賴各種微生物在細胞內產生出我們所需要的各種化學品，整個過程清潔無污染，這都是綠色原料應用的典型。

2.2 催化劑的綠色化

近幾年來，隨著化學工業的快速發展，采用合理的化學反應應用在化工生產過程中成為了現代化學工業可持續發展的重要因素之一。在常規的化學反應中都離不開催化劑的使用，正確合理的使用催化劑不僅可以加速反應進程，改善化學反應的選擇性和提高轉化率，提高產品質量、降低加工成本，而且從根本上減少或消除副產物的產生，減少環境污染，最大限度地利用各種資源，保護生態環境。目前，針對化學反應催化研究已經研發出各種催化劑，例如，在精細化工生產中，已使用安全的固體催化劑分子篩、雜多酸等來替代有害的液體催化劑濃硫酸，從而簡化了工藝過程，減少“三廢”的排氣量。

2.3 溶劑和助劑的綠色化

在化學工業生產過程中，無論是化學反應過程，還是化學產品的分離過程，都會使用大量的溶劑或者助劑來克服反應或分離過程中的特殊障礙，但是這些溶劑和助劑都是有毒的，往往會對人類健康和社會環境造成負面影響，所以開發出無毒無害的溶劑和助劑也是綠色化學工業重點研發目標之一。合適的綠色的溶劑和助劑不僅僅能使反應加速進行，也能使反應能耗低、效果更好、選擇性更高以及產品更容易分離，更有利于環境保護。例如，現已開發出各種離子液體來應用于化學工業生產過程中的化學反應提供新的反應環境，也應用在化學工業生產過程中的分離過程進行產品與副產物的分離。

2.4 能源的綠色化

在化學工業中，從獲取的化學原料到發生的化學反應以及反應產物的分離和純化等各個環節均伴隨能量的產生和消耗，而且耗能巨大。然而，在化工生產的化學反應中，若反應是吸熱的，則需要在反應開始時加入熱量來使反應進行完全；若反應是放熱的，則需要冷卻以移出熱量來控制反應進行。同樣在化工過程的分離與純化中，可通過精餾、萃取、再結晶、超濾等操作來實現，也需要消耗大量能量。所以找到合適的能源也是綠色化學工業重點研發目標。例如，比較清潔的能源有電能、光能、微波以及超聲波等能量，其中電能是運用較多的一種，在利用天然、無毒、手性的維生素B12為催化劑的電催化反應中可以實現在溫和中性條件下的自由基環氧化。

3 綠色化學工程與工藝對化學工業節能減排中的促進作用

近些年來，在國內的化學工業中，綠色化學工程與工藝主要應用在以下幾個方面[5]。

3.1 清潔生產技術的應用

在化工行業清潔生產包括清潔生產過程、清潔的產品以及清潔的能源等三個方面。而在化學工業節能減排中，主要以清潔生產過程為主。清潔生產過程是指在生產中盡量少用和不用有毒有害的原料，采用少廢、無廢的新工藝和高效設備，改進常規的產品生產工藝；盡量減少生產過程中的各種危險因素，如高溫、高壓、易燃、易爆、強噪聲、強震動等；采用可靠、簡單的生產操作和控制。已有的化學工業中清潔生產技術應用案例為：磷肥工業清潔生產工藝、鉻酸酐生產工藝的綠色化改造、環氧丙烷的清潔生產、對苯二甲酸二甲酯氧化尾氣的回收利用、二氯苯胺的清潔生產以及苯甲醛的清潔生產工藝等，這些清潔生產技術對化學工業節能減排有促進作用，實現了化學工業的綠色化，對人類健康和生態環境的保護作出了重要的貢獻。

3.2 與生物技術相結合的應用

在化學工業生產中，綠色化學工程與工藝常常與生物技術相結合，采用生物煉制技術將可再生資源轉化化學原料，進而合成出所需要的化學品。通過這種技術得到的化學原料相對于一般的工業原料來講，反應效果和催化效率較好，反應產生的污染物和廢棄物較少，還具有良好的無污染性、高效性、節能性。生物煉制是開拓創新型技術，是生產能源、材料與化工產品的新型工業模式。例如，全作物生物煉制方法以油菜、大豆、甘蔗、玉米等為原料，采用發酵技術，用基因組合方法在有氧條件下生成1，3-丙二醇重要的化工中間體。

3.3 環境友好型的化學品的應用

大力發展綠色化學工程與工藝可以使化學工業為我們生產出更符合社會、自然環境可持續發展的環境友好型產品，在生活中有許多具體應用實例。例如，已被聯合國列為新一代環保制冷劑含雜原子N、Si的三氟碘甲烷（FIC-1311）來替代傳統制冷劑氟利昂，FIC-1311不損耗臭氧層，溫室效應可以忽略，對環境破壞作用較小；2005年美國環境保護署已批準的新型熏蒸氣體殺蟲劑硫酰氟來替代溴甲烷，殺蟲效果比溴甲烷好，對堅果和干果氣味無影響，同時對臭氧耗損潛能值為零，對大氣臭氧層無影響。

4 結束語

在化學工業生產的過程中運用綠色化學工程與工藝的思想，從化工生產的源頭上采用無毒無害的原料、催化劑、溶劑等，使用節能減排的生產工藝，采用清潔生產的技術，能夠降低化學工業生產過程中能源消耗，實現人與自然的和諧，保護生態環境。因此，開發和應用綠色化學工程與工藝對現代化學工業的發展至關重要，也是促進現代化學工業可持續發展的重要前提條件。

參考文獻

[1]于賀.論綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用[J].科技與企業，2013，5：132.

[2]席國榮.化工企業在環境保護方面的現狀及趨勢淺析[J].化工管理，2013（24）：8-8+10.

[3]紀紅兵，佘遠斌.綠色化學化工基本問題的發展與研究[J].化工進展，2012，4（33）：418-419.

[4]沈玉龍，曹文華.綠色化學[M].北京：中國環境科學出版社，2009.

[5]王超群.論綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用[J].化工管理，2014（1）：173.

作者簡介：劉冠辰（1983-），女，吉林長春人，碩士，助教，研究方向：主要從事材料化學與綠色化學。