化工工程工藝中的綠色化工技術(shù)研究

李 強(qiáng)

（江蘇快達(dá)農(nóng)化股份有限公司，江蘇南通 226400）

化工廠若要想得到更良好的發(fā)展，就一定要改變傳統(tǒng)的化學(xué)工藝技術(shù)，以綠色化學(xué)工藝技術(shù)代替了不適宜的傳統(tǒng)工藝。現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展目標(biāo)是需要新科技結(jié)合綠色化工技術(shù)，這不僅可降低環(huán)境對化學(xué)工業(yè)所造成的影響，還是現(xiàn)代化工工程發(fā)展中的重點(diǎn)建設(shè)趨勢。

1 傳統(tǒng)化工與綠色化工

化工工藝和其他冶金類工藝技術(shù)有所不同，主要是利用化工理論實(shí)現(xiàn)了高速的工藝設(shè)計(jì)，對于促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。然而化工的高速運(yùn)用，也造成了對環(huán)境的大范圍污染，因此為實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)進(jìn)程，要求全體的化學(xué)工作人員必須合理改善相關(guān)化工業(yè)的生產(chǎn)手段，在持續(xù)增加經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)，也必須更進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能減排意識，為日后持續(xù)的生產(chǎn)生活打下良好基礎(chǔ)。綠色化工技術(shù)，通常是指在利用傳統(tǒng)化學(xué)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用生物或類生物學(xué)技術(shù)等新方法改善傳統(tǒng)化學(xué)工藝技術(shù)的基本方法，從而減少傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)企業(yè)對原料的需求以及化學(xué)廢棄物對環(huán)境的損害，提高材料利用，并爭取使化學(xué)產(chǎn)業(yè)沿著可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)進(jìn)行健康穩(wěn)定的前進(jìn)。

多數(shù)中國化工企業(yè)都已把綠色環(huán)境和節(jié)能減排視為生產(chǎn)的首要目標(biāo)，并在企業(yè)化學(xué)制造過程中合理運(yùn)用綠色化學(xué)技術(shù)，以此加強(qiáng)對廠區(qū)周圍環(huán)境的防護(hù)，進(jìn)而降低化學(xué)污染，最后實(shí)現(xiàn)使環(huán)境和公司產(chǎn)品之間相互保持平衡，為日后的人類生存發(fā)展建立了良好的環(huán)境物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 綠色化工技術(shù)的重要性

目前我國的化學(xué)工程工藝整體發(fā)展得十分快速，為我國各領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了重要的促進(jìn)作用，所以，要進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究最先進(jìn)的化學(xué)工藝技術(shù)，對關(guān)鍵技術(shù)加以新突破，并重視它對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展所產(chǎn)生的重大影響。在化學(xué)工程工藝中大量使用綠色化學(xué)技術(shù)，我國化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域十分關(guān)鍵的科技突破，也將會對整個(gè)化工中起到關(guān)鍵性的影響，化工企業(yè)一定要高度重視。

通過綠色化工技術(shù)，最突出的經(jīng)濟(jì)效益就是可以把化工產(chǎn)品加工過程中產(chǎn)生的各種污染物加以合理降低，而在通過利用先進(jìn)設(shè)備更新和技術(shù)創(chuàng)新，就可以全面改善化學(xué)產(chǎn)品技術(shù)，從而提升了主要化學(xué)成分效率，即使降低了原材料需求也會形成較小的主要化學(xué)廢物，而整個(gè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、污水也就更少，從而減輕了對自然生態(tài)環(huán)境的損害。同時(shí)，利用綠色化工技術(shù)還可以全面地回收再利用化學(xué)產(chǎn)品廢料，從而提升了資源利用率，使公司可以取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3 化工工程工藝應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

化學(xué)工程工藝主要包括冶金加工和藥物制造兩個(gè)方面，即通過依靠化工的基礎(chǔ)理論，來突出產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)。而目前，對其工業(yè)環(huán)境發(fā)展趨勢的要求，是從現(xiàn)代企業(yè)的科學(xué)理論體系入手，在導(dǎo)入新型環(huán)保理念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推動現(xiàn)代工業(yè)的健康發(fā)展，以達(dá)到民眾日益增長的物質(zhì)生活水平的要求。具體來說，就是通過把綠色化工科學(xué)技術(shù)運(yùn)用于化工過程，達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)的節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。這樣不但會增加工業(yè)生產(chǎn)，而且還會提高社會效益。但是，在我國現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大背景下，工業(yè)市場環(huán)境多元化發(fā)展趨勢的影響增加了綠色化工科技在化學(xué)工程中的實(shí)際運(yùn)用的困難。因此，研發(fā)技術(shù)人員應(yīng)該在明確綠色化工技術(shù)實(shí)際運(yùn)用現(xiàn)狀的情況下，積極尋找并優(yōu)化控制發(fā)展策略，是在完成當(dāng)前社會主義現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)背景下，工業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵性課題，政府有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)將之全面關(guān)注起來，并作用于社會實(shí)際。

4 化學(xué)工程工藝中，綠色化學(xué)技術(shù)的發(fā)展

4.1 工業(yè)原料

化學(xué)工程污染問題和化工生產(chǎn)條件問題是產(chǎn)生污染環(huán)境問題的根源，如果不在上述方面進(jìn)行努力，那即使發(fā)展環(huán)保化工，也是非常被動的，最終結(jié)果是只處理了表層的環(huán)境問題，而忽略了內(nèi)部的環(huán)境問題。這種原材料一般均為不可再生資源回收系統(tǒng)，不但這種原材料的需求量高和排放量大，同時(shí)也增加了國內(nèi)對不可再生資源回收系統(tǒng)的供應(yīng)量。所以在發(fā)展現(xiàn)代化工科技與工藝的過程中，對原材料的合理選用是必不可 少的。

原材料、化工溶劑、催化劑都應(yīng)選用沒有毒害的化學(xué)原料進(jìn)行加工制造，以做成零污染物和零排放的化工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了綠色潔凈工藝，從而避免了化學(xué)廢物污染的產(chǎn)生。因?yàn)楝F(xiàn)在許多化工原料所采用的都是揮發(fā)性有機(jī)物溶液，而這些水溶液會產(chǎn)生大量臭氧，而且還會污染飲用水。需要使用一些較新型而無毒害的化學(xué)溶劑，如今這已變成了主要的化學(xué)應(yīng)用研發(fā)方面。

從最近幾年來看，又有了一些更加安全的化工原料：農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和動植物。比如小麥廢棄秸稈、蘆荻、蔗茅，這些都是可加工為工業(yè)上所需要的石油原材料。比如一個(gè)最簡單的實(shí)例就是“沼氣池”，這是由一種非常典型綠色化工技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的新型環(huán)境能源系統(tǒng)。它的基本原理就是以小麥秸稈和人、牲畜的排泄物為原材料，首先投放沼氣微生物，再由細(xì)菌分解有機(jī)質(zhì)形成沼氣和垃圾，廢棄物還可當(dāng)作農(nóng)作物的飼料，所以這是一種循環(huán)再利用的綠色化生產(chǎn)過程。

4.2 綠色化工技術(shù)的開發(fā)

在對綠色化工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究過程中，必須在以下兩個(gè)方面加以完善。

（1）優(yōu)化原材料。根據(jù)綠色化學(xué)技術(shù)在科學(xué)發(fā)展下的總體趨勢，在化學(xué)技術(shù)、化學(xué)工藝的逐步發(fā)展中，通過選用某些無污染溶液、原材料、催化等進(jìn)行影響，進(jìn)行化工產(chǎn)品、化學(xué)制作工藝生產(chǎn)等，既可起到一定的零排放效果，又可在零環(huán)境污染形勢下，進(jìn)行潔凈化工制造技術(shù)和工藝生產(chǎn)，也可對化工環(huán)境污染狀況進(jìn)行合理預(yù)防與管理。近幾年，較為普遍的無毒化學(xué)原材料主要是對野外植被、農(nóng)產(chǎn)品及某些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物品，以及對某些垃圾，尤其是某些副產(chǎn)品的垃圾，經(jīng)過對其經(jīng)過機(jī)械加工，就能形成化工原材料。利用對生物質(zhì)氣化形成氫氣，就可以在更綠色的化工技術(shù)發(fā)展下，使原料成為一個(gè)主要使用方式。

（2）選用無毒害催化劑，在較大規(guī)模的化工產(chǎn)品中，催化劑可提高化學(xué)反應(yīng)速效率，也是其中的重點(diǎn)產(chǎn)品。但是，在對綠色化學(xué)技術(shù)進(jìn)行研究期間，進(jìn)行無毒害的催化研發(fā)工作，是現(xiàn)代科學(xué)研究中的重要。而通過環(huán)境友好型綠色化制備過程，既可以使烯丙基醇類的物質(zhì)直接轉(zhuǎn)變?yōu)橥榛噭貏e是在無溶劑的條件下，直接對其進(jìn)行反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)后期所用的過程一般都比較為簡單，同時(shí)又可以提高催化劑系統(tǒng)的循環(huán)應(yīng)用，從而保證了循環(huán)后的收率能夠逐年增加。

（3）為加強(qiáng)生物化學(xué)反應(yīng)性能研究，在綠色生物化學(xué)技術(shù)的研發(fā)過程中，著重對基本類型物質(zhì)進(jìn)行了深入研究，使能夠進(jìn)行化學(xué)過程產(chǎn)生物質(zhì)的篩選工作，在特定條件下，能降低其環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)條件，以避免其引起的一些危險(xiǎn)，在化工制造過程中，又能減少實(shí)際成本，以實(shí)現(xiàn)資源效率的穩(wěn)步提高。

4.3 化學(xué)反應(yīng)選擇性

深化對綠色化工技術(shù)的具體鉆研過程中，要著力關(guān)注對基本類型的選擇，使之切實(shí)有效地符合化工所產(chǎn)生物質(zhì)的提取條件，以確保降低污染，達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，從更大幅減少了化工成本，使生產(chǎn)資源的效率得以提高。例如，在石化中，一般都會使用烴類選擇性氧化劑，但由于它的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)特別易于形成強(qiáng)氧化劑，在產(chǎn)生物材質(zhì)方面對環(huán)境并不會產(chǎn)生非常重大的污染。所以面對這樣的狀況，必須更加有效選用科學(xué)合理的基本類型物，同時(shí)著重關(guān)注化工沿著綠色生產(chǎn)發(fā)展趨勢，以減少對環(huán)境的潛在影響。

5 化工工程工藝中的綠色化工技術(shù)使用情況

5.1 綠色清潔的生產(chǎn)技術(shù)

綠色潔凈化工技術(shù)是沒有毒氣污染、沒有大量垃圾污染的潔凈工程技術(shù)。這種潔凈技術(shù)有很多種類型，例如：綠色催化、輻射及熱加工等，這些技術(shù)都可被稱為生物潔凈技術(shù)。同時(shí)這種技術(shù)也在印染產(chǎn)業(yè)等行業(yè)廢棄物的處置方面，都取得了很好的經(jīng)驗(yàn)與運(yùn)用。

還有清潔的燃?xì)饧夹g(shù)、小麥秸稈利用等原料，生產(chǎn)沼氣、潮汐能技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、太陽能發(fā)電設(shè)備等，這都是通過使用自然可循環(huán)再利用資源來實(shí)現(xiàn)的清潔技術(shù)。利用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也就是把風(fēng)的電能轉(zhuǎn)換為能源。而作為一個(gè)沒有自然公害且溫度較高、最重要的新型潔凈能源，利用風(fēng)能發(fā)電也是一個(gè)十分環(huán)保的清潔技術(shù)，而且由于其所產(chǎn)生的能源量是巨大的，所以現(xiàn)在許多發(fā)達(dá)國家也都開始對風(fēng)能發(fā)電技術(shù)更加關(guān)注。潮汐發(fā)電是通過海水的潮起潮落而轉(zhuǎn)換的能源，同時(shí)又是一個(gè)既潔凈又無污染的 資源。

在淡水資源匱乏問題日益嚴(yán)重的狀況下，人類開始對海洋開展水資源研究，人們利用對海洋的淡化技術(shù)，把鹽分和水在海洋中進(jìn)行分離，來獲取淡水資源。

5.2 催化技術(shù)

作為化學(xué)反應(yīng)工藝生產(chǎn)的技術(shù)基石，催化劑可以幫助將許多理想的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)使用。相對于傳統(tǒng)的工業(yè)催化劑技術(shù)來說，現(xiàn)今的化學(xué)催化劑技術(shù)通過選擇更加綠色環(huán)保的提煉方式，不但降低了成本，也增加了原材料利用率，而且還沒有形成過大規(guī)模的工業(yè)廢棄物，從而對環(huán)境污染具有了一定的防護(hù)效果。在生物催化劑技術(shù)中大量使用了固體催化劑，例如雜多酸、分子篩催化劑等，從而替代了以往的某些有害液體催化劑，在工業(yè)生產(chǎn)過程中也極大地降低了工業(yè)廢氣、垃圾等的排放量。

面對這樣的狀況，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對無毒害化學(xué)催化劑的研究力度，合理管控好廢水的排放量，使之與國家有關(guān)規(guī)范和要求高度一致，并著重注意對廢水的循環(huán)利用，大幅提高了資源的利用率。選用大孔徑分子篩用作生物化學(xué)反應(yīng)生成過程中的主要催化劑，在可移動或固態(tài)燃料中大量應(yīng)用了催化劑點(diǎn)燃法，在一定層面上，可對綠色生物友好型環(huán)境的建立產(chǎn)生促進(jìn)作用。

5.3 優(yōu)化整個(gè)化工工程的程序

進(jìn)行化工制造的整個(gè)流程中，一般都是通過供暖系統(tǒng)來進(jìn)行的，但是目前很多化工公司都還只是使用傳統(tǒng)的單線供暖方法，在這種情況下確實(shí)能夠節(jié)約很多設(shè)備資金的投入，但是很容易就在部分本來不需要進(jìn)行熱量的工序進(jìn)程中，由于給予熱量從而產(chǎn)生了大量浪費(fèi)，導(dǎo)致了整個(gè)流程進(jìn)行不合理，從而產(chǎn)生了過多的能量耗費(fèi)，造成了生產(chǎn)成本的進(jìn)一步增加。在目前，多數(shù)化工企業(yè)都已把綠色環(huán)境和節(jié)能減排視為生產(chǎn)的首要目標(biāo)，并在企業(yè)化學(xué)制造過程中合理運(yùn)用綠色化學(xué)技術(shù)，以此加強(qiáng)對廠區(qū)周圍環(huán)境的防護(hù)，進(jìn)而降低化學(xué)污染，最后實(shí)現(xiàn)使環(huán)境和公司產(chǎn)品之間相互保持平衡，為日后的人類生存發(fā)展建立了良好的環(huán)境物質(zhì)基礎(chǔ)。

單線供暖方法也很容易在整個(gè)供暖流程中產(chǎn)生功能缺陷，從而導(dǎo)致原料并沒有有效地與催化劑相融合，從而產(chǎn)生了大量有害物質(zhì)。因此，必須注意優(yōu)化工業(yè)體系，并針對不同的工藝選擇不同的供熱裝置，以幫助在整個(gè)化學(xué)工程過程中提供更高效率的化學(xué)反應(yīng)場所效能，讓整個(gè)技術(shù)流程更加完整，共同推動整個(gè)化工公司的綠色安全與發(fā)展。

6 結(jié)束語

綠色環(huán)保化學(xué)技術(shù)，在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中是一種嶄新的技術(shù)概念，與當(dāng)前時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展相適應(yīng)。把對環(huán)境友好的傳統(tǒng)化學(xué)工藝技術(shù)運(yùn)用到化學(xué)工業(yè)制造過程中，就能夠降低對傳統(tǒng)化學(xué)工藝技術(shù)所造成的環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)損失，并提供全新的替代燃料。而這種綠色環(huán)境能源運(yùn)用在化學(xué)反應(yīng)中，特性更為突出，反應(yīng)條件也更為溫和，不但創(chuàng)造了環(huán)境生態(tài)價(jià)值與社會效益，還創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。但綠色化學(xué)工藝技術(shù)還有很大的發(fā)展領(lǐng)域與空間，仍有待進(jìn)一步深入研究與探討。當(dāng)前，應(yīng)該全面地將化學(xué)工業(yè)公司綠色化工技術(shù)開發(fā)中的環(huán)保要求加以綜合考慮，以便確保化學(xué)工業(yè)公司技術(shù)開發(fā)條件與經(jīng)濟(jì)性的全面發(fā)揮，并確保主要化學(xué)成分的合理利用，使綠色生產(chǎn)技術(shù)滲透到主要化學(xué)產(chǎn)品中，從而強(qiáng)化對自然與生態(tài)環(huán)境的有效防護(hù)。