綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排的促進作用

馮宇宏

（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438002）

化工生產(chǎn)是經(jīng)濟市場多種生產(chǎn)行業(yè)中的重要組成部分，其發(fā)展與人們的生活有著密切聯(lián)系，但是在發(fā)展過程中，往往會對周圍的環(huán)境造成影響。化工生產(chǎn)想要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就要重視對周圍環(huán)境的治理。在化工生產(chǎn)中，有必要使用綠色生產(chǎn)技術(shù)和材料減少工業(yè)污染與能耗，降低對周圍環(huán)境的影響。

1 綠色化學(xué)工業(yè)的概念

綠色化學(xué)又被稱為清潔化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)等。總而言之，無污染的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)就是綠色化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)運用化學(xué)原理，從生產(chǎn)過程中減少污染源，降低對生態(tài)環(huán)境造成的影響。化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)是化工生產(chǎn)技術(shù)，當前，綠色化學(xué)已經(jīng)成為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的重要發(fā)展方向。具體而言，綠色化學(xué)生產(chǎn)有兩個特征：（1）綠色化學(xué)生產(chǎn)的基本思想是對自然資源的保護以及實現(xiàn)自然資源的可持續(xù)發(fā)展，保護自然生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建人與自然的和諧關(guān)系。（2）綠色化學(xué)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，可以降低對外界環(huán)境的影響。本質(zhì)上，綠色化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)是一種預(yù)防環(huán)境污染的生產(chǎn)技術(shù)，而環(huán)境化學(xué)是一種環(huán)境治理技術(shù)，兩者之間存在明顯的不同，并且所得到的結(jié)果也不同。

現(xiàn)階段，國內(nèi)對綠色化學(xué)生產(chǎn)的研究重點是綠色化工技術(shù)。綠色化學(xué)生產(chǎn)的技術(shù)原理是在化學(xué)反應(yīng)過程中去除或者減少污染物，將化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程最終的污染物排放量降到最低[1]。

2 綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)研究

傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)存在一定的滯后性，尤其是對有毒物質(zhì)的不合理處理，造成了環(huán)境污染和能源損耗，不符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。綠色化學(xué)工程生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)與研究，彌補了傳統(tǒng)化工生產(chǎn)的缺漏。

生產(chǎn)原料是影響化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品性質(zhì)與發(fā)展的重要因素。傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)以不可再生能源為生產(chǎn)原料，不僅會消耗大量的能源，還會增加污染物的排放量，對生態(tài)環(huán)境造成不利影響。如果選擇蘆葦、玉米秸稈等植物作為化學(xué)原料，可以在化工生產(chǎn)中將其轉(zhuǎn)化為醇、酸等化學(xué)制品，不會產(chǎn)生有害化學(xué)物質(zhì)。化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心，原料、時間、環(huán)境等因素都會對化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生不同程度的影響，選擇合適的反應(yīng)形式可以提高反應(yīng)速率、加快生產(chǎn)速度。在綠色化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，采用沒有毒害的催化劑和原料可以降低能源的損耗、減少環(huán)境污染，實現(xiàn)真正意義上的減排[2]。

3 綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能發(fā)展的必要性

3.1 化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要

未來化工行業(yè)必然朝著環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展，因此，需要在技術(shù)層面消除對大氣、水資源、土地資源的污染，同時從源頭上控制投入的資源。此外，化工行業(yè)的發(fā)展需要全面貫徹對化學(xué)生產(chǎn)全過程的科學(xué)管理，實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)各個步驟的環(huán)保化，對化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義。

3.2 化工行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的需要

化工行業(yè)的專業(yè)技術(shù)較為密集，技術(shù)創(chuàng)新對行業(yè)的發(fā)展有重要影響。同時，技術(shù)創(chuàng)新也是化工行業(yè)的主要發(fā)展方向。化工行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新要秉持綠色節(jié)能的發(fā)展理念，這也是技術(shù)創(chuàng)新的基本要求。因此，在化工行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展過程中，要研究綠色環(huán)保的施工工藝，在此基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)效率，同時控制生產(chǎn)成本和擴大發(fā)展空間，使化工行業(yè)獲得更長遠的發(fā)展[3]。

3.3 化工行業(yè)全球化發(fā)展的需要

隨著化工行業(yè)不斷發(fā)展，發(fā)展理念與形式也在逐漸轉(zhuǎn)變。在化工行業(yè)發(fā)展初期，需要大量資金以及資源的支持。在新時期，需要秉持綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念，這也是推動化工行業(yè)全球化發(fā)展的基礎(chǔ)。在如今全球氣候變暖與能源緊張的背景下，化工行業(yè)的發(fā)展也面臨考驗。如何實現(xiàn)化工行業(yè)技術(shù)工藝的節(jié)能化，已經(jīng)成為全球化發(fā)展必須解決的難題與考驗。

4 促進化學(xué)工業(yè)中的環(huán)保化學(xué)品和節(jié)能工藝發(fā)展

4.1 合理使用環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)

隨著人們生活水平的提升和社會不斷進步，保護環(huán)境已經(jīng)成為整個社會的主流趨勢。在這種情況下，綠色生產(chǎn)技術(shù)格外重要。加工無毒材料后，要保證原材料得到有效改善，提高化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。調(diào)查顯示，最常見的清潔生產(chǎn)技術(shù)為脫硫脫氮技術(shù)，采用環(huán)保的方法對生活垃圾與受到污染的物體進行科學(xué)的集中處理，使其發(fā)酵產(chǎn)生沼氣供人們使用。這種方式既處理了有害垃圾，又未產(chǎn)生有害物質(zhì)，是一種處理垃圾的理想方式。同時，自然綠色的生產(chǎn)技術(shù)也非常重要，例如陽光、風力等能量都可以轉(zhuǎn)換為清潔能源，尤其是在生物工程技術(shù)中使用清潔能源，對城市環(huán)境的保護可以發(fā)揮出更大的作用，同時可以拓展綠色生產(chǎn)技術(shù)的使用范圍[4]。

4.2 使用環(huán)保化學(xué)品

從生產(chǎn)角度來看，綠色化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)在一定程度上推動著我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，這種生產(chǎn)方式更符合經(jīng)濟市場的可持續(xù)發(fā)展需求，也更符合國家的發(fā)展理念，因此，很多日常生活用品被更加環(huán)保的化學(xué)產(chǎn)品替代，例如聯(lián)合國推出的新型環(huán)保制冷劑，在一定程度上可以取代空調(diào)制冷系統(tǒng)中的制冷劑。傳統(tǒng)的制冷劑會導(dǎo)致土地外層發(fā)生形變，進而引起溫室效應(yīng)，對環(huán)境有著十分惡劣的影響。新型制冷劑對環(huán)境的影響較小，這種制冷劑的使用，間接保護了人們的生命健康，也保護了自然環(huán)境。因此，綠色環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用對環(huán)境保護有重要意義，對國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展起重要的推動作用。

4.3 生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品

發(fā)展綠色化學(xué)工程與工藝的主要目的是生產(chǎn)環(huán)保健康產(chǎn)品。只有用綠色健康產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)品，才能有效降低對環(huán)境的污染，在真正意義上實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。例如為了保護地球的臭氧層，應(yīng)該使用新型環(huán)保材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料氟利昂；使用能被生物降解的塑料制品以及不含磷元素的清潔劑；由于大氣污染的主要原因是汽油燃料與柴油燃料的使用，需要研究新型能源代替汽油、柴油等燃料；應(yīng)用低硫含量的柴油與環(huán)保材料可以有效減少汽車尾氣污染。部分地區(qū)應(yīng)用二甲醚作為汽車燃料，成本低、發(fā)展?jié)摿Υ螅话闹薜纳锬茉撮_發(fā)研究發(fā)現(xiàn)，可以使用乙醇代替汽油。一種方式是通過植物發(fā)酵催生出酒精，這種能源材料可以代替一般的汽油，有效降低生產(chǎn)成本，具有一定的經(jīng)濟性，同時對環(huán)境的污染也更小。另一種方式是在電解質(zhì)與太陽能的作用下，氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成乙醇，這種反應(yīng)方式對外界環(huán)境的

影響同樣較小，適合用來取代傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)。通過這些新型技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，可創(chuàng)造一個可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境[5]。

4.4 生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用

生物領(lǐng)域包含多種技術(shù)，其中少不了化學(xué)技術(shù)的支持。為了使生物領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)揮出最大的價值，將綠色工程化學(xué)與生物技術(shù)領(lǐng)域相結(jié)合，形成生物化工領(lǐng)域與化學(xué)仿生學(xué)領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)，任何一個生物個體都有生物酶。作為一種高效的催化劑，生物酶在生物體的運轉(zhuǎn)中起到重要作用。綠色化學(xué)工程與生物技術(shù)的結(jié)合促進了多種技術(shù)的融合，提高了再生資源的利用率，促進了生產(chǎn)創(chuàng)造過程中的節(jié)能減排。綠色化學(xué)工程主要以工業(yè)酶或者自然界中存在的酶作為催化劑，優(yōu)勢在于既不會對環(huán)境造成污染，反應(yīng)過程也更徹底，在實際操作過程中消耗的能量更少，產(chǎn)品質(zhì)量更好。

5 環(huán)保化學(xué)品和工藝可以采取的節(jié)能措施

5.1 積極引進新設(shè)備與技術(shù)

科學(xué)合理地使用先進的設(shè)備與技術(shù)可以在一定程度上節(jié)約能源，降低化工生產(chǎn)中的能源消耗。根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，化學(xué)用品中普遍存在有毒物質(zhì)且不便處理，因此，需要使用先進的科學(xué)技術(shù)與設(shè)備，更好地處理化學(xué)品中的有害物質(zhì)，例如轉(zhuǎn)爐爐體的空氣冷卻裝置，需要根據(jù)實際情況進行適當?shù)恼{(diào)整，及時改善反應(yīng)過程，減少能量損耗；使用節(jié)能、綠色、電阻低的電子元件；在高熱耗化工生產(chǎn)期間，宜采用可以控制污染的新設(shè)備，實現(xiàn)生產(chǎn)過程環(huán)保化[6]。

5.2 化工生產(chǎn)理念的轉(zhuǎn)變

從目前國內(nèi)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展來看，企業(yè)生產(chǎn)過于追求利潤，忽視了對生態(tài)環(huán)境的保護，這種生產(chǎn)模式會對環(huán)境造成極大的影響。因此，生產(chǎn)企業(yè)要轉(zhuǎn)變生產(chǎn)理念，應(yīng)用綠色生產(chǎn)技術(shù)，節(jié)約能源，促進化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。如今，綠色化學(xué)工程不僅是我國的發(fā)展目標，更已成為全球性的發(fā)展目標。自然資源緊缺、生態(tài)環(huán)境不平衡等問題對人類的生產(chǎn)與生活造成了極大的影響，因此，相關(guān)人員應(yīng)該積極探索、創(chuàng)新綠色化學(xué)技術(shù)，促進經(jīng)濟與社會快速發(fā)展，重點關(guān)注先進技術(shù)的開發(fā)，以提高綠色化工生產(chǎn)效率；要從技術(shù)生產(chǎn)的源頭排除污染物，將污染控制到最小。

6 綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進作用

6.1 加強無毒溶劑的研發(fā)

在如今的化工生產(chǎn)過程中，普遍伴隨著較大的污染，這種污染不僅來自有毒的生產(chǎn)原料，還源于許多化學(xué)反應(yīng)中常用的有毒溶劑。目前，常見的溶劑一般都有一定程度的揮發(fā)性，使用有毒的溶劑勢必會對水資源與空氣造成不良影響。為了避免有毒溶劑在化學(xué)反應(yīng)過程中造成較大的污染，相關(guān)研究人員對超臨界流體進行了更深入的研究，這對實現(xiàn)化學(xué)溶劑無毒化的突破有積極作用，能有效減少有毒溶劑造成的污染。超臨界流體不僅具備液體的密度，還具備一定程度的黏性，加強對超臨界流體的研究對研發(fā)無毒溶劑有重要意義。在目前的化工生產(chǎn)過程中，為了有效保護外界環(huán)境、避

免產(chǎn)生過多的能源消耗與資源投入，需要研發(fā)無毒害溶劑，這對促進綠色化工生產(chǎn)有重要意義[7]。

6.2 提高生產(chǎn)過程中的原子利用率

要想進一步發(fā)展綠色化學(xué)，需要提高原子使用率，同時減少化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)需要投入的能源，這是達到化工生產(chǎn)節(jié)能減排目標的重要手段，對促進化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展有特殊意義。目前，各個國家都在重點研究原子經(jīng)濟，通過研發(fā)新型催化劑提高原子使用率。采用催化劑可以減少化學(xué)材料和生產(chǎn)能源的損耗，極大程度地降低投入成本，有效提高經(jīng)濟效益。

7 綠色化學(xué)工程與工藝的注意事項

7.1 化學(xué)原料的無毒性

在化工行業(yè)造成的污染中，生產(chǎn)所需要的原材料毒害是污染的重要來源。只有從源頭上進行控制，才能真正實現(xiàn)對化工行業(yè)污染的治理。綠色化學(xué)工程與工藝治理必須從根源著手，在生產(chǎn)過程中使用無毒害的原料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有毒害原料，最好研發(fā)出一種具有可再生能力或者天然植物屬性的原材料作為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，不僅可以保證生產(chǎn)過程的環(huán)保性，還能提升化工行業(yè)技術(shù)水平，使人們在日常生活中擺脫塑料、石油燃料等有害原料的危害。

7.2 化學(xué)反應(yīng)的選擇性

化工行業(yè)的污染主要來自化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品或者衍生物，包括反應(yīng)過程中生成的氣體、液體以及固體廢棄物。這些廢棄物不僅會對生態(tài)環(huán)境造成污染，還難以處理，浪費了大量化學(xué)生產(chǎn)原料。綠色化工行業(yè)的廢棄物治理必須從化學(xué)反應(yīng)著手，盡量減少反應(yīng)的衍生物，降低化學(xué)反應(yīng)過程中原材料的損耗，抑制廢棄物的生成[8]。

7.3 催化劑的高效無害性

化學(xué)反應(yīng)通常離不開催化劑，催化劑可以加快或減緩化學(xué)反應(yīng)的速率，是化學(xué)反應(yīng)的重要條件，有助于生產(chǎn)出更多化工產(chǎn)品，為企業(yè)帶來更大的利潤空間。但是，催化劑也是主要的污染源。隨著化工生產(chǎn)反應(yīng)的完成，催化劑就成為一種廢棄物。一般情況下，催化劑難以處理，若隨意排放非常容易造成環(huán)境污染。綠色化學(xué)工程與工藝不僅關(guān)注化學(xué)原理與產(chǎn)品，還關(guān)注催化環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染物，目的在于研發(fā)出輔助化學(xué)反應(yīng)進行、推動化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)無污染催化的生產(chǎn)過程，直接推動化工行業(yè)的綠色環(huán)保發(fā)展。

8 結(jié)語

化工技術(shù)的研發(fā)與進步會促進化工行業(yè)的發(fā)展，同時也會促進社會經(jīng)濟建設(shè)的進步。隨著綠色化工生產(chǎn)技術(shù)不斷被應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，化工生產(chǎn)結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，可有效提高資源利用率，減少不必要的能源損耗，對生態(tài)環(huán)境的治理與改善有重要意義。因此，綠色化工工藝在化工行業(yè)中可以起到良好的促進作用，有助于構(gòu)建人與自然和諧相處的環(huán)境。