綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

彭華蓉

（新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830000）

綠色經(jīng)濟(jì)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主流趨勢(shì)，化學(xué)工業(yè)作為最重要的經(jīng)濟(jì)板塊，必須加強(qiáng)在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)與高質(zhì)量化學(xué)工業(yè)發(fā)展相匹配的高水平生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，從而推動(dòng)化工生產(chǎn)從粗放型向集約型轉(zhuǎn)型。因此，應(yīng)當(dāng)明晰綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)中的使用優(yōu)勢(shì)，根據(jù)化工生產(chǎn)和推進(jìn)的實(shí)際需求，科學(xué)合理地引入綠色化工技術(shù)，促進(jìn)化工生產(chǎn)全過(guò)程綠色化，從而控制化工污染，同步提升環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 綠色化工技術(shù)概述

綠色化工技術(shù)，主要是針對(duì)化工生產(chǎn)全過(guò)程采用環(huán)保技術(shù)手段，包括對(duì)無(wú)毒無(wú)害原材料的選擇、化學(xué)反應(yīng)綠色化、應(yīng)用環(huán)境友好型催乳劑和溶劑，清潔生產(chǎn)技術(shù)、二氧化碳應(yīng)用技術(shù)、生產(chǎn)資源節(jié)約和再利用技術(shù)以及生產(chǎn)環(huán)境污染控制措施的應(yīng)用等。傳統(tǒng)化工項(xiàng)目都會(huì)產(chǎn)生一定的污染物，不利于化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)用綠色化工技術(shù)是降低化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境不利影響的主要途徑，同時(shí)提高各項(xiàng)化工能源的利用率，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)集約化、經(jīng)濟(jì)化、綠色化目標(biāo)。

2 綠色化工技術(shù)在化工項(xiàng)目中的使用優(yōu)勢(shì)

2.1 使用綠色化工技術(shù)有助于降低化工生產(chǎn)污染

綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)中的使用優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在多個(gè)層面，其中最突出的優(yōu)勢(shì)就是有助于降低化工污染。以往化工生產(chǎn)使用的原料具有一定的毒害性質(zhì)，采用的催化劑和溶劑也以液體酸、堿為主，生產(chǎn)技術(shù)在無(wú)害化處理方面能力偏低，由此產(chǎn)生的化工廢渣和其他污染物都會(huì)給生態(tài)環(huán)境造成破壞。綠色化工技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)無(wú)毒無(wú)害生產(chǎn)原料的選擇，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中推崇清潔技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)重視對(duì)生產(chǎn)污染物排放的控制和處理，從而大幅減輕化工生產(chǎn)的環(huán)境污染，從根本上扭轉(zhuǎn)我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展先污染后治理的局面，達(dá)到工業(yè)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明建設(shè)同步發(fā)展的目標(biāo)。

2.2 使用綠色化工技術(shù)有助于提高化工物料利用率

傳統(tǒng)的化工對(duì)物料和能源的消耗量是非常大的，很多物料和能源都是一次性使用，不僅存在顯著的資源占用問(wèn)題，而且會(huì)產(chǎn)生大量工業(yè)垃圾，影響化工生產(chǎn)的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)最大的價(jià)值，就是有助于提高物料利用率，綠色化工技術(shù)可以在滿足化工生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，最大化地減少物料和能源耗量，比如將化工生產(chǎn)產(chǎn)生的二氧化碳利用于甲酸、水楊酸等有機(jī)化學(xué)品的制造，或是采用太陽(yáng)能技術(shù)減少電能和熱能的消耗量，這些都可以妥善解決化工生產(chǎn)的資源占用問(wèn)題，從而發(fā)揮綠色化工技術(shù)的環(huán)境保護(hù)功用。

2.3 使用綠色化工技術(shù)有助于化工生產(chǎn)綠色轉(zhuǎn)型

在十四五時(shí)期的綠色發(fā)展背景下，推動(dòng)化工生產(chǎn)綠色轉(zhuǎn)型是最緊迫的任務(wù)。現(xiàn)階段化工生產(chǎn)整體尚未完全拜托高投入、高消耗、高排放的發(fā)展方式，使用綠色化工技術(shù)有助于化工生產(chǎn)綠色轉(zhuǎn)型。綠色化工技術(shù)的科技含量更高，將其引入化工生產(chǎn)，可以加快構(gòu)建資源消耗低、環(huán)境污染少的綠色生產(chǎn)體系，同時(shí)也能提高化學(xué)工業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革、行業(yè)調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式的效率。如在化工生產(chǎn)中加強(qiáng)應(yīng)用循環(huán)利用技術(shù)和化工垃圾處理技術(shù)，使化工生產(chǎn)節(jié)能降耗、降本增效、減少污染，這些都是化工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志，從而補(bǔ)齊化學(xué)工業(yè)綠色發(fā)展的技術(shù)短板。

3 綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)中的使用策略

3.1 化工生產(chǎn)原料綠色化

具有毒害性的化工原料是最重要的環(huán)境污染源，同時(shí)也大量占用化石能源，在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)，必須先保證生產(chǎn)原料綠色化，才能從源頭上控制化工生產(chǎn)的污染物排放。

（1）化工生產(chǎn)應(yīng)該加強(qiáng)發(fā)展低碳化生產(chǎn)原料，利用生物質(zhì)原料代替化石能源，可以有效降低化工生產(chǎn)中的碳排放和污染物排放，同時(shí)節(jié)約化石能源和項(xiàng)目成本，同步落實(shí)節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)等目標(biāo)。

比如，在選擇和應(yīng)用低碳化生產(chǎn)原料時(shí)，可以在傳統(tǒng)的石油原料中加入生物乙醇，借助生物乙醇技術(shù)提高石油原料的燃燒利用率，產(chǎn)生的毒害廢氣更少，進(jìn)而發(fā)揮生物質(zhì)能在化工原料綠色化中的實(shí)際作用。

（2）在實(shí)施原料綠色化過(guò)程中，還應(yīng)該廣泛應(yīng)用一氧化碳、二氧化碳與胺類反應(yīng)生產(chǎn)異氰酸酯的新技術(shù)，以取代傳統(tǒng)化工生產(chǎn)的光氣合成方式，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)毒無(wú)害，同時(shí)也能促進(jìn)化工生產(chǎn)降本增收。

3.2 化學(xué)反應(yīng)綠色化

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)是最重要的流程，生產(chǎn)原料若經(jīng)過(guò)完全反應(yīng)，通常不會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，但是若反應(yīng)不足，毒害物質(zhì)的產(chǎn)生量就會(huì)倍增，給環(huán)境造成不利影響。在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)，需要著力推進(jìn)化學(xué)反應(yīng)綠色化，開(kāi)發(fā)新型原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，將化工原料中的原子最大化轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)原子，從而解決化學(xué)反應(yīng)不足引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題。

（1）在化工生產(chǎn)中，可以采用丙烯氫甲酰化制丁醛、丙烯的聚合、丁二烯以及氫氰酸合成己二腈，可以提高完全反應(yīng)效率、減少化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的毒害氣體。

（2）在實(shí)施化學(xué)反應(yīng)綠色化過(guò)程中，還可以加強(qiáng)引進(jìn)采用Ti-Si分子篩進(jìn)行環(huán)己酮肟化的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)，同步提高原料中環(huán)己酮的轉(zhuǎn)化率以及氧化氫的收集率，從而實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)目標(biāo)，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)綠色技術(shù)的推廣應(yīng)用。

3.3 化工生產(chǎn)催化劑、溶劑綠色化

催化劑和溶劑也是化工生產(chǎn)污染物的主要來(lái)源，以往化工生產(chǎn)應(yīng)用的催化劑以氫氟酸、硫酸和三氧化鋁為主，常用的溶劑是氟氯烴，這類催化劑和溶劑具有一定缺陷，如腐蝕化工生產(chǎn)設(shè)備、釋放毒害氣體以及產(chǎn)生化工廢渣等，不符合綠色化工理念。因此，在化工生產(chǎn)中適用綠色化工技術(shù)，應(yīng)該加強(qiáng)采用環(huán)境友好型的催化劑和溶劑，從而提高化工設(shè)備的使用壽命，最大程度減少化工廢氣、廢渣的排放量，達(dá)到化工生產(chǎn)技術(shù)綠色化的目標(biāo)。

（1）在化工生產(chǎn)中引入綠色催化劑過(guò)程中，應(yīng)該重點(diǎn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用雜多酸、超強(qiáng)酸等固體酸催化劑，以及天然無(wú)害的樹(shù)脂催化劑，用來(lái)替代硫酸、三氯化鋁等具有毒害性的催化劑，這樣催化劑使用引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題就能得到有效控制，同時(shí)最大化節(jié)約原料資源。

（2）從化工生產(chǎn)綠色溶劑的應(yīng)用來(lái)講，目前應(yīng)用效果最理想的是超臨界二氧化碳溶劑，比如在塑料制品生產(chǎn)中，就可以采用二氧化碳溶劑，替代傳統(tǒng)的氟氯烴溶劑，增強(qiáng)泡沫塑料發(fā)泡劑的綠色性能，在控制生成物狀態(tài)方面作用顯著。

（3）在造紙、產(chǎn)品加工等化工項(xiàng)目中，還可以引入水基過(guò)程生產(chǎn)帶電聚丙烯酞胺的溶劑，利用水溶高分子去除化工廢水中的污染物和懸浮固體，從而減少環(huán)境污染物的產(chǎn)生，促進(jìn)化工生產(chǎn)綠色健康發(fā)展[2]。

3.4 在化工生產(chǎn)中加強(qiáng)應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)

化工生產(chǎn)中對(duì)能源的消耗和占有量是非常大的，我國(guó)化工生產(chǎn)對(duì)電能、石油和燃煤的消耗量占據(jù)世界前列，雖然帶來(lái)客觀的化工經(jīng)濟(jì)效益，但是能源消耗以及給環(huán)境造成的污染也是不容小覷的。在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)，最關(guān)鍵的是要加強(qiáng)清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，一方面有利于解除能源占用、降本增收，另一方面也能有效防治能源消耗和燃燒過(guò)程引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題。目前在化工生產(chǎn)領(lǐng)域常用的清潔生產(chǎn)技術(shù)，包括煤炭氣化技術(shù)、輻射熱處理技術(shù)、清潔氣體技術(shù)、風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)、潮汐能技術(shù)以及秸稈制沼氣技術(shù)等，使用這些清潔生產(chǎn)技術(shù)是集約能源、確保環(huán)境友好型化工生產(chǎn)的主要途徑。

例如，在以煤炭為主要燃料的化工生產(chǎn)中，就可以引入清潔煤技術(shù)和煤的氣化技術(shù)，采用等離子氣體或離子束脫硫脫硝的生產(chǎn)工藝，使煤炭充分燃燒，并排放出可以在自然環(huán)境中降解的污染物，減輕燃煤化工生產(chǎn)對(duì)大氣、土壤等環(huán)境的破壞。

在用水量較大的印染、冶金類化工生產(chǎn)中，也可以應(yīng)用潮汐能技術(shù)，將海水進(jìn)行淡化處理，實(shí)現(xiàn)水和鹽的分離，得到優(yōu)質(zhì)淡水，這個(gè)過(guò)程中只產(chǎn)生氫氧化鎂，該物質(zhì)在自然環(huán)境中也能降解，不會(huì)破壞生態(tài)平衡，同時(shí)大幅降低淡水資源耗用量，從而全面推動(dòng)化工生產(chǎn)清潔化、綠色化生產(chǎn)。

在化工生產(chǎn)中應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)時(shí)，還可以推廣生物性清潔生產(chǎn)技術(shù)，比如膜化工技術(shù)，該技術(shù)以天然氣、石油、植物中提煉的有機(jī)化合物為主要材料，化工生產(chǎn)的廢棄物和毒害物排放相對(duì)降低，從而起到化工生產(chǎn)綠色生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等效用。

3.5 提升二氧化碳應(yīng)用技術(shù)

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，二氧化碳排放量非常大，碳排放量超標(biāo)會(huì)破壞自然環(huán)境，如引發(fā)全球變暖和自然災(zāi)害等。在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)，必須加強(qiáng)二氧化碳應(yīng)用技術(shù)的研究和推廣，一方面持續(xù)發(fā)展清潔能源和清潔生產(chǎn)技術(shù)，另一方面對(duì)于化學(xué)項(xiàng)目日常產(chǎn)生的二氧化碳，則要考慮應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行充分利用和轉(zhuǎn)化，使化工生產(chǎn)碳排放變廢為寶，從而減少能源消耗以及化工生產(chǎn)的碳排放污染，促進(jìn)化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟(jì)型、綠色化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

（1）從二氧化碳的利用來(lái)講，可以加強(qiáng)引進(jìn)液態(tài)陽(yáng)光技術(shù)，利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等可再生能源發(fā)電供能，以及電解水制氫、二氧化碳加氫生成甲醇，把二氧化碳轉(zhuǎn)變成液態(tài)燃料形式的甲醇，甲醇是清潔高效的化工生產(chǎn)原料，同時(shí)還能作為氫能的載體，這樣既減少傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)對(duì)煤炭和天然氣的消耗量，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳的綠色化開(kāi)發(fā)利用。

（2）從二氧化碳的合成、轉(zhuǎn)化來(lái)講，可以對(duì)二氧化碳采用雙功能催化劑體系，以及多種反應(yīng)機(jī)制的耦合方式，使二氧化碳加氫后合成、轉(zhuǎn)化為低碳烯烴、液化石油氣和航煤餾分油等材料。

（3）化工生產(chǎn)所排放的二氧化碳，還可以采用CO2-CTP技術(shù)，將二氧化碳直接合成為可降解聚合物材料，應(yīng)用于碳酸酯工業(yè)裝置和高阻燃保溫材料生產(chǎn)等領(lǐng)域，從而提升二氧化碳應(yīng)用技術(shù)水平，收獲理想的節(jié)能減碳效果。

3.6 重視使用化工生產(chǎn)資源節(jié)約和再利用技術(shù)

在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)，強(qiáng)調(diào)對(duì)生產(chǎn)資源的節(jié)約和再利用，相關(guān)人員應(yīng)該深化資源集約和循環(huán)利用、綜合利用等目標(biāo)，不斷升級(jí)生產(chǎn)技術(shù)工藝和設(shè)備，使化工生產(chǎn)資源消耗量從源頭上得到控制，提高化工資源再利用效率，從而構(gòu)建生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)協(xié)調(diào)共生的發(fā)展模式。比如在磷化工生產(chǎn)中，磷礦伴生碘資源的耗用量非常大，還會(huì)產(chǎn)生低品位碘資源，節(jié)約和再利用時(shí)可以引進(jìn)磷礦伴生碘資源回收技術(shù)，技術(shù)工藝主要是采用強(qiáng)氧化性的H2O2作氧化劑，將稀磷酸中吹出的碘用SO2吸收并循環(huán)吸收，達(dá)到富集和回收碘的目的。該技術(shù)工藝包括催化氧化萃取、兩段還原吸收、凈化、結(jié)晶和干燥等工序，對(duì)于化工生產(chǎn)磷礦伴生碘資源、鹵水中的碘，以及其他含碘廢水中的碘都能做到回收和利用，從而顯著提升化工生產(chǎn)的資源節(jié)約和經(jīng)濟(jì)效益。

在氯化鉀生產(chǎn)中，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式對(duì)淡水、天然氣資源的消耗量，以及尾液排放量都是非常大的，在發(fā)展資源節(jié)約和再利用時(shí)，可以使用冷結(jié)晶-正浮選生產(chǎn)氯化鉀技術(shù)，結(jié)合氯化鈉、氯化鉀表面性質(zhì)的區(qū)別，在化工生產(chǎn)中加入對(duì)氯化鉀有浮選作用的浮選藥劑，使氯化鉀表面的疏水性得到提升，并確保氯化鉀產(chǎn)品的細(xì)粒度，這樣水資源、天然氣資源量都能得到節(jié)約和控制，減少尾液和污染物的排放量，從而增強(qiáng)化工生產(chǎn)品質(zhì)和資源保護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)綠色化工技術(shù)的合理使用目標(biāo)。

3.7 科學(xué)應(yīng)用污染物控制處理技術(shù)

在化工生產(chǎn)中使用綠色化工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，在于控制和防治化工生產(chǎn)所引發(fā)的生態(tài)環(huán)境污染，綠色化工技術(shù)應(yīng)用需要集中在化工生產(chǎn)廢氣、廢水、揚(yáng)塵和化工垃圾污染控制等方面。比如，在控制化工廢棄污染過(guò)程中，可以采用煙氣凈化處理技術(shù)，在化工焚燒爐上安裝內(nèi)置SCNR、余熱鍋爐、煙氣再加熱及排放、布袋除塵器等裝置，使化工生產(chǎn)中焚燒產(chǎn)生的熱量得到回收利用，大幅減少煙塵、酸性氣體、重金屬和二噁英的排放量，達(dá)到脫硝、除塵、將有害煙氣轉(zhuǎn)化為水和氮等目的，從而實(shí)現(xiàn)廢氣的污染因子排放值達(dá)標(biāo)，彰顯綠色化工技術(shù)的污染防治效力。

在控制固體垃圾污染過(guò)程中，可以著重應(yīng)用化工固廢環(huán)保處置技術(shù)，按照科學(xué)比例將化工固廢和廢水進(jìn)行攪拌，然后將攪拌物通過(guò)管道輸送至固廢處置中轉(zhuǎn)站，根據(jù)固廢類型加入不同的處理劑或添加劑，待固廢攪拌物自然干燥后，再進(jìn)行固化圍堰，形成新的化工垃圾處理池，這樣固廢和垃圾就能得到綠色化處理，全面降低化工廢渣、廢水、揚(yáng)塵給自然環(huán)境造成的危害，從而實(shí)現(xiàn)綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)的全過(guò)程使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

在化工生產(chǎn)中加強(qiáng)推行綠色化工技術(shù)，有助于降低環(huán)境污染，提高物料、資源利用率，推動(dòng)化工生產(chǎn)方式綠色轉(zhuǎn)型。因此，在將綠色化工技術(shù)引入化工生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)采用無(wú)毒無(wú)害、可再生的原料，環(huán)境友好型的化學(xué)反應(yīng)方式、催化劑和溶劑，同時(shí)著力推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)、資源節(jié)約和再利用技術(shù)、二氧化碳應(yīng)用技術(shù)以及化工污染物處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)節(jié)能減排、降本增收等目標(biāo)，從而促進(jìn)我國(guó)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。