綠色化學(xué)工程與工藝對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進(jìn)研究

吳 濤

（河南化工技師學(xué)院，河南開封 475000）

1 綠色化學(xué)工程與工藝介紹

1.1 基本概念

現(xiàn)代化工行業(yè)快速發(fā)展的過程中，逐漸對(duì)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)生了更高的重視程度，并以此為基礎(chǔ)，開發(fā)出很多與此相關(guān)的技術(shù)與工藝，綠色化學(xué)工程與工藝是非常關(guān)鍵的一種，指的是在化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，通過相應(yīng)手段對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行控制，降低污染物的排放量，減少各類能源的消耗，最大程度上對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，確保環(huán)境符合現(xiàn)代人的生活需求。從整體角度來說，也就是說在化學(xué)工業(yè)快速發(fā)展的過程中，并未對(duì)環(huán)境造成破壞，使得自然、社會(huì)與人類和諧發(fā)展。

1.2 綠色化學(xué)工程與工藝的內(nèi)涵

1.2.1 綠色能源

化工產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，由很多環(huán)節(jié)構(gòu)成，如前期的原料準(zhǔn)備，中期的反應(yīng)，一直到后期產(chǎn)品的處理等，每一個(gè)環(huán)節(jié)的進(jìn)行，都要與能量具有直接關(guān)系，一方面，會(huì)使用大量能源，另一方面，還可以釋放大量能量，且釋放出來的能量并未有效進(jìn)行應(yīng)用?；ぎa(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，如果以吸熱反應(yīng)為主，應(yīng)在生產(chǎn)活動(dòng)開展之前，增加一定的熱量，以保證整個(gè)反應(yīng)順利進(jìn)行；如果以放熱反應(yīng)為主，則要在出現(xiàn)熱量后，及時(shí)將其導(dǎo)出，防止高溫抑制反應(yīng)進(jìn)行?；瘜W(xué)反應(yīng)結(jié)束之后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行分離、提純，這一過程可以采用蒸餾、結(jié)晶等方法，而這些方法也要使用很多能量。因此，在綠色化學(xué)工業(yè)當(dāng)中，應(yīng)尋找出更加清潔的能源，利用其代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，以減少能源的消耗，或提升能源的應(yīng)用效率。如可以采用光能、潮汐能等，這些能源是自然界中廣泛存在的，取之不盡，用之不竭。

1.2.2 綠色溶劑

化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，不論是反應(yīng)的進(jìn)行，還是產(chǎn)品的分離，均需要加入相應(yīng)的溶劑，防止各種因素對(duì)反應(yīng)與分離造成干擾。但通過大量實(shí)踐研究表明，對(duì)于當(dāng)前常見的溶劑來說，均含有一定毒性，當(dāng)其流入到自然環(huán)境當(dāng)中，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，而且還危害人的身體健康，不利于社會(huì)和諧、穩(wěn)定的發(fā)展。因此，在綠色化學(xué)工程與工藝當(dāng)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這一內(nèi)容的重視程度，并開發(fā)出綠色、環(huán)保的溶劑。使用綠色、環(huán)保型溶劑，一方面，能夠提升反應(yīng)速度，提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率，而且還降低能源需求，便于產(chǎn)品的分離，對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。如在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)當(dāng)中，已經(jīng)研制出一些離子液體，這些液體毒性非常低，具有良好的環(huán)保性能，不論是化學(xué)反應(yīng)，還是混合物的分離，均可應(yīng)用這一新溶劑。

1.2.3 綠色催化劑

通過對(duì)化學(xué)工業(yè)進(jìn)行觀察可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)某種化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，可以采用多種生產(chǎn)方法，每種方法中的化學(xué)反應(yīng)存在一定的差異，但不論是哪種化學(xué)反應(yīng)，均應(yīng)加入相應(yīng)的催化劑，采取最佳的催化劑，不但能夠提升反應(yīng)速度，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，使加入的物料能夠完全轉(zhuǎn)化為企業(yè)所需要的產(chǎn)品，從而增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量，減少投入成本。同時(shí)，還可以對(duì)整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行控制，生成最多的產(chǎn)物，減少其他物質(zhì)的出現(xiàn)，降低混合物中雜質(zhì)的含量，有利于環(huán)境的保護(hù)。

1.2.4 綠色原料

原料是化學(xué)反應(yīng)中最為關(guān)鍵的一部分，只有加入合理的原料，才會(huì)使反應(yīng)順利進(jìn)行，生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品?，F(xiàn)代化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，主要材料包括烷烴及其衍生物、烯烴及其衍生物、炔烴及衍生物、醌類、醛類等有機(jī)物，以及無機(jī)鹽、氧化物、單質(zhì)、工業(yè)氣體等無機(jī)物，其中很多原料應(yīng)用時(shí)，會(huì)釋放一些污染物，對(duì)環(huán)境造成較大的破壞。所以，綠色化學(xué)工程與工藝開發(fā)時(shí)，應(yīng)采用綠色環(huán)保的原料，如利用人類生活與生產(chǎn)活動(dòng)常見的廢紙、塑料、農(nóng)作物秸稈等，通過一定技術(shù)的處理，生成相應(yīng)的化學(xué)原料，不僅對(duì)廢棄物再利用，減少廢棄物對(duì)環(huán)境的破壞，而且這些原料更加清潔，也可對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

1.3 綠色化學(xué)工程與工藝的原則

（1）采購輔助物的過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其環(huán)保性能進(jìn)行調(diào)查，了解其是否會(huì)對(duì)人體健康造成危害，是否會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞等，并以此為基礎(chǔ)，從中選擇那些環(huán)保性能良好的物品。

（2）確定化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)流程時(shí)，不僅要考慮成本與效益，更重要的是關(guān)注原料等的應(yīng)用，是否符合環(huán)境保護(hù)的要求。

（3）提升產(chǎn)品產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，最大程度減少其他物質(zhì)的生產(chǎn)，減少污染物的排放。

（4）加強(qiáng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝的分析，了解廢棄物出現(xiàn)的主要原因嗎，并以此為基礎(chǔ)，采取有效的控制方式，減少污染物的生成。

（5）生產(chǎn)過程中，選擇最佳的原料、催化劑與溶劑，提升各物質(zhì)的利用率，降低能源的消耗。

2 綠色化學(xué)工程與工藝對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進(jìn)

2.1 清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，逐漸出現(xiàn)了很多清潔生產(chǎn)技術(shù)，這些技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能大展提供重要幫助。如很多地區(qū)都構(gòu)建出了沼氣池，并在生活垃圾回收后，將其投入到沼氣池內(nèi)，利用其生產(chǎn)人類生活當(dāng)中常用的沼氣，不僅為人類的生活提供了便利，而且還減少了生活垃圾對(duì)環(huán)境的破壞。在沿海、風(fēng)能充足等地區(qū)，逐漸對(duì)潮汐能、風(fēng)能等產(chǎn)生了更高的重視程度，逐漸利用其完成發(fā)電活動(dòng)，在一定程度上替代了傳統(tǒng)火力發(fā)電，一方面減少煤炭等資源的消耗，另一方面由減少CO2、SO2等污染氣體的排放，有利于環(huán)境保護(hù)?；瘜W(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，對(duì)離子束等進(jìn)行了應(yīng)用，使得很多需要在特殊條件下才會(huì)發(fā)生的反應(yīng)，在正常情況下即可實(shí)現(xiàn)。

2.2 結(jié)合生物技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于生物技術(shù)來說，涉及很多方面的內(nèi)容，如細(xì)胞、酶等，這些內(nèi)容均能夠應(yīng)用到化學(xué)工業(yè)當(dāng)中，針對(duì)應(yīng)用情況的不同，可以將其分為兩種類型：

（1）化學(xué)仿生學(xué)。

（2）生物化工。

在生物體當(dāng)中，酶是重要的組成部分，具有催化的作用，直接關(guān)系到體內(nèi)各種物質(zhì)的合成。而在化學(xué)仿生學(xué)內(nèi)，開展膜化學(xué)相關(guān)的研究工作時(shí)，對(duì)生物技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用。化學(xué)工業(yè)發(fā)展初期，原料以動(dòng)植物為主，而后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槊禾康茸匀毁Y源，通過化學(xué)催化劑的方式，完成整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)。不論是原料還是催化劑，均具有較大的污染性。而應(yīng)用生物技術(shù)后，將煤炭等資源，轉(zhuǎn)變?yōu)樯飺Q料，且以酶作為催化劑，有效減少了能耗，并降低了其他物質(zhì)的生成量。

2.3 生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品

綠色化學(xué)工程與工藝的應(yīng)用，主要是減少對(duì)環(huán)境的破壞，即生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)的產(chǎn)品。在日常生活當(dāng)中，均會(huì)出現(xiàn)一些與此相關(guān)的事件，如塑料制品生產(chǎn)時(shí)，逐漸采用了降解效率更高的材料；洗衣粉生產(chǎn)時(shí)，減少了磷等危害元素的使用等。以汽油為例，汽油的主要成分為各類烷烴與烯烴，并含有硫等元素，燃燒后，會(huì)產(chǎn)生CO2、SO2等污染氣體。針對(duì)這一問題，我國(guó)化學(xué)工業(yè)逐漸對(duì)其產(chǎn)生了較高的重視程度，并紛紛開發(fā)出新型汽油，如利用糧食及植物纖維加工處理后，生產(chǎn)出了乙醇汽油等，其可以替代傳統(tǒng)汽油，減少汽油能源的使用量，并降低CO2、SO2等污染氣體的排放，有利于環(huán)境保護(hù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，在我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的過程中，綠色化學(xué)工程與工藝的應(yīng)用，能夠減少能源的消耗，降低污染物的排放，縮減運(yùn)營(yíng)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，有利于企業(yè)的發(fā)展。所以，在未來一段時(shí)間內(nèi)，化工企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)綠色化學(xué)工程與工藝的重視程度，針對(duì)各個(gè)時(shí)期的經(jīng)濟(jì)、科技情況，加強(qiáng)對(duì)原料、溶劑等的研究力度，研發(fā)出更加節(jié)能、環(huán)保的物質(zhì)，為化學(xué)工業(yè)節(jié)能打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。