化學(xué)工程與工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用分析

屠雪英 歸麗麗 吳亞萍 李芬(桐昆集團(tuán)股份有限公司，浙江 嘉興 314500)

0 引言

我國正處于現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，構(gòu)建了生態(tài)文明發(fā)展戰(zhàn)略，伴隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的持續(xù)進(jìn)行，化學(xué)工程與工藝的運(yùn)用也越來越受到重視。按照當(dāng)前化學(xué)工程與工藝的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看，通過對其中的綠色化工技術(shù)應(yīng)用研究，可以更好的促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，提升環(huán)境友好型產(chǎn)品研究成效，推進(jìn)清潔技術(shù)的快速研發(fā)與推廣應(yīng)用等。下面以此為出發(fā)點(diǎn)對主題進(jìn)行闡述。

1 綠色化工技術(shù)概述

綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中屬于主要技術(shù)與重點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)，具體表現(xiàn)在提升化學(xué)工程生產(chǎn)效率、增強(qiáng)節(jié)能環(huán)保效用等方面?，F(xiàn)階段，綠色化工技術(shù)應(yīng)用市場較大，技術(shù)種類較多。從應(yīng)用效用方面看，當(dāng)前的發(fā)展重點(diǎn)集中于綠色化工技術(shù)的應(yīng)用效用最大化方面，也就是采取何種方法保障其技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的最大化。在綠色化工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，形成了相對寬泛的綠色化工理念，旨在通過綠色環(huán)保理念，促進(jìn)化學(xué)生產(chǎn)中的化工技術(shù)綠色化與技術(shù)應(yīng)用的綠色化；同時，也要求在實(shí)際的應(yīng)用實(shí)踐中，選擇綠色化的化學(xué)原料與化學(xué)生產(chǎn)方法，增強(qiáng)其應(yīng)用中的環(huán)保節(jié)能特性，爭取將化工生產(chǎn)產(chǎn)生的有害影響降低到最低程度，在化學(xué)工程與工藝生產(chǎn)領(lǐng)域全面推進(jìn)綠色化技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品推廣應(yīng)用。

2 化綠色化工技術(shù)的應(yīng)用要求

在化學(xué)工程與工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格，應(yīng)用要求也相對較多。包括對化學(xué)原料的科學(xué)選擇、催化劑的合理配置、化學(xué)反應(yīng)的過程控制、廢料與反應(yīng)殘留物的處理等。

2.1 科學(xué)選擇化學(xué)原料

在選擇化學(xué)原料的過程中，應(yīng)該根據(jù)化學(xué)工程項(xiàng)目，嚴(yán)格遵循化工產(chǎn)品生產(chǎn)制造相關(guān)規(guī)范條例，按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)，科學(xué)選擇化學(xué)原料，在保證其綠色無污染的基本前提下，先進(jìn)行市場調(diào)研與實(shí)驗(yàn)室原料試驗(yàn)，包括化學(xué)原料的購置、化學(xué)原料的運(yùn)輸、化學(xué)原料的存放、化學(xué)原料的提取、化學(xué)原料的生產(chǎn)應(yīng)用，從而將化學(xué)原料的毒性控制到最低程度。常態(tài)化的綠色化工技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，原料選擇時盡可能以無化學(xué)藥劑的材料為主較好，比如，選擇植物、農(nóng)作物類的環(huán)保材料。

2.2 合理配置最佳催化劑

綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的應(yīng)用，包括對綠色化工技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。在整個研發(fā)過程中，化學(xué)催化劑的合理配置起著關(guān)鍵作用，因此，在實(shí)踐中應(yīng)該注重以無毒害的化學(xué)催化劑為主要選擇方向。對于有毒害的催化劑則應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)工藝進(jìn)行一些無害化處理。與傳統(tǒng)時期的化學(xué)催化劑應(yīng)用相比，現(xiàn)階段對化學(xué)催化劑的研發(fā)相對較多，技術(shù)突破的同時也取得了較好的成果。比如，對于烷基化固相催化劑的研發(fā)成功，有效促進(jìn)了化學(xué)催化劑向無污染、無毒害方向的發(fā)展與應(yīng)用。

2.3 精細(xì)控制化學(xué)反應(yīng)

化學(xué)工程與工藝中的綠色化工技術(shù)應(yīng)用，需要在具體的化學(xué)反應(yīng)過程中進(jìn)行實(shí)踐，并通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)。在確保基本的化學(xué)原料與催化劑具備綠色化特性的基礎(chǔ)上，對于化學(xué)反應(yīng)的過程也需要做到綠色化。一方面，要從資源消耗的角度控制其反應(yīng)的充分性與無污染性；另一方面，應(yīng)該深化化學(xué)供應(yīng)反應(yīng)，推進(jìn)綠色化工技術(shù)應(yīng)用的綠色化發(fā)展。比如，在石油化工生產(chǎn)中，烴類物質(zhì)能夠較為容易的促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)氧化，但是，氧化物的選擇也易產(chǎn)生污染物質(zhì)，因此，在實(shí)際的生產(chǎn)中要求做到精細(xì)控制化學(xué)反應(yīng)，通過化學(xué)供應(yīng)反應(yīng)的深化方案，控制其污染物質(zhì)的產(chǎn)生，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。

3 化學(xué)工程與工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前，綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的應(yīng)用相對較多，因此，也形成了基本的應(yīng)用共識，尤其是通常市場化的產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)與技術(shù)應(yīng)用看，其應(yīng)用的方向相對明確，包括生物技術(shù)的應(yīng)用、清潔技術(shù)的應(yīng)用、環(huán)境友好型產(chǎn)品的應(yīng)用等。具體如下：

3.1 生物技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)代化學(xué)工程與工藝已經(jīng)趨于復(fù)雜化，化學(xué)工程與生物工程之間的聯(lián)合應(yīng)用也較為普遍。比如，在化學(xué)仿生學(xué)和生物化工領(lǐng)域，對生物技術(shù)應(yīng)用相對廣泛。生物技術(shù)應(yīng)用中，包括對細(xì)胞技術(shù)、微生物技術(shù)、基因技術(shù)的應(yīng)用。以現(xiàn)代生物化工領(lǐng)域?yàn)槔诿總€生物化工合成的參與過程中，就可以應(yīng)用生物體內(nèi)的生物酶作為催化劑，進(jìn)而促進(jìn)其化工合成。以化學(xué)仿生學(xué)領(lǐng)域?yàn)槔?，對生物技術(shù)中的膜化技術(shù)應(yīng)用就十分廣泛。而且，化學(xué)工程與工藝中對于生物技術(shù)的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了綠色化，也在很大程度上通過化學(xué)合成生成了可以有效利用的再生能源，比如，柴油的生產(chǎn)，就可以從蘋果等天然原料中進(jìn)行化工合成，并將其轉(zhuǎn)化為能源。再如，通過生物酶取代丙烯腈催化劑，就能夠使化學(xué)工程中的炳酰胺制與準(zhǔn)備轉(zhuǎn)身綠色化，并在合成的過程中降低能源消耗。尤其是在現(xiàn)代生物技術(shù)研究領(lǐng)域，證實(shí)了生物酶在自然界的普遍存在與多元化的利用途徑，因此，將其作為綠色催化劑，既可以提升化學(xué)工程效用生產(chǎn)效率，也能夠在整體上推進(jìn)化學(xué)工程與工藝中的綠色化工技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

3.2 清潔技術(shù)應(yīng)用

清潔能源已經(jīng)成為現(xiàn)代化學(xué)工程與工藝中的常用術(shù)語與普遍認(rèn)知，而清潔能源目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有賴于對清潔技術(shù)的應(yīng)用。從應(yīng)用范疇看，現(xiàn)階段的清潔技術(shù)應(yīng)用主要集中于對廢棄物的處理與利用，包括對化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的有毒、有害殘留物的清潔處理等。從應(yīng)用技術(shù)方面看，清潔生產(chǎn)技術(shù)具有多元性特征，包括輻射熱加工技術(shù)、綠色催化技術(shù)、臨界流體技術(shù)等。比如，在煤氣加工業(yè)、冶金業(yè)、印染業(yè)，以及垃圾處理與海水淡化領(lǐng)域，此類技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。而且，清潔技術(shù)的應(yīng)用與現(xiàn)實(shí)生活形成了緊密關(guān)聯(lián)，比如，對于垃圾沼氣技術(shù)、太陽能發(fā)電技術(shù)、高效煤氣化技術(shù)的推廣應(yīng)用，既緩解了能源需求緊張的問題，也改善了人們的生活方式，為生活提供了便利條件。再如，對于超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用，就以臨界狀態(tài)的流體為萃取劑，其溫度與壓強(qiáng)的臨界狀態(tài)控制，能夠使待分離物質(zhì)與超臨界流體發(fā)生接觸，從而按照分子量大小、極性大小、沸點(diǎn)高低，進(jìn)行有序的選擇性萃取。再如，海水淡化領(lǐng)域?qū)τ谇鍧嵓夹g(shù)應(yīng)用，可以分離出鹽水，從而獲取一定程度的水資源，其中Mg(OH)2的產(chǎn)量也相對可觀，通過對該物質(zhì)的后續(xù)處理，其應(yīng)用效益相對較大。

3.3 環(huán)境友好型產(chǎn)品應(yīng)用

生態(tài)環(huán)境破壞產(chǎn)生的后果已經(jīng)對人類的生存造成了嚴(yán)重威脅，人類也從中認(rèn)識到了生態(tài)環(huán)境與人之間和諧相處的必然性。因此，在生態(tài)文明發(fā)展戰(zhàn)略之下，采取了對生態(tài)保護(hù)與環(huán)境治理的綜合方案。一方面，在資源開采方面，通過對綠色化工技術(shù)的應(yīng)用，提高了開采過程中的資源浪費(fèi)與生態(tài)環(huán)境污染；另一方面，在資源相對緊缺的條件下，也通過現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈思維，擴(kuò)大了環(huán)境友好型產(chǎn)品的研發(fā)。比如，以污染較大的汽車燃料為例，在現(xiàn)代酒精生產(chǎn)業(yè)中，以甘蔗為原料，利用綠色化工技術(shù)生產(chǎn)一定量的新型乙醇汽油，以此替代高能耗與高污染的汽油。需要注意的是，環(huán)境友好型產(chǎn)品的研發(fā)應(yīng)用，離不開對于現(xiàn)實(shí)生態(tài)環(huán)境的密切監(jiān)測與科學(xué)分析，因此，在實(shí)際的環(huán)境友好型產(chǎn)品應(yīng)用中，需要對自然生態(tài)現(xiàn)狀、氣候氣溫變化條件、空氣質(zhì)量、動植物生長情況等，進(jìn)行全面的系統(tǒng)性監(jiān)測，從而將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)作為參考依據(jù)，在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上，促進(jìn)化學(xué)工程與工藝中綠色化工技術(shù)的針對性應(yīng)用。

4 結(jié)語

總之，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)中，已經(jīng)擴(kuò)大了化學(xué)工程與工藝的應(yīng)用，借助對其中的綠色化工技術(shù)分析，基本上促成了以生態(tài)環(huán)保凈化和綠色經(jīng)濟(jì)為核心的發(fā)展思路。但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，還應(yīng)該注重對綠色化工技術(shù)開發(fā)時的科學(xué)選擇，包括化學(xué)原料的選擇、催化劑的選擇、化學(xué)反應(yīng)方式的選擇；另外，在具體的應(yīng)用中，應(yīng)該注重區(qū)分不同領(lǐng)域的綠色化工技術(shù)應(yīng)用，如清潔技術(shù)的應(yīng)用、生物技術(shù)的應(yīng)用、環(huán)境友好型產(chǎn)品的應(yīng)用等。建議運(yùn)用現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造中的產(chǎn)業(yè)鏈思維，在各個領(lǐng)域強(qiáng)大對綠色化工技術(shù)的研發(fā)投入，并將其與相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來，擴(kuò)增其效用生產(chǎn)效率。