綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的運(yùn)用

羅琴芳，屠歡歡，李海峰

(桐昆集團(tuán)股份有限公司，浙江 嘉興 314500)

隨著人們生活水平的提升，對于生態(tài)問題的重視程度也變得越來越高。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是環(huán)境保護(hù)工作的重要保障，也是推進(jìn)我國生產(chǎn)結(jié)構(gòu)升級與轉(zhuǎn)型的重要途徑。隨著近年來可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在我國的有效落實，綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中得到了廣泛的普及與應(yīng)用[1]?；瘜W(xué)工程在生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生大量的污染物，綠色化工技術(shù)則能夠針對這些污染問題進(jìn)行優(yōu)化與改革，推進(jìn)化學(xué)工程的進(jìn)步與發(fā)展[2]。

1 綠色化工技術(shù)概述

綠色化工技術(shù)是一種將化學(xué)工程與工藝與節(jié)能環(huán)保理念相融合，針對化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染進(jìn)行最大程度的控制，實現(xiàn)化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級與轉(zhuǎn)型的全新生產(chǎn)技術(shù)[3]。其能夠有效降低化工生產(chǎn)過程中有害污染物的排放量，使污染物的污染程度降低[4]?；どa(chǎn)過程中，會涉及到大量的化工產(chǎn)品、化工生產(chǎn)原材料、化工溶劑、化工廢物、催化劑等，這些物品如果沒有處理得當(dāng)，就會對我國的生態(tài)環(huán)境造成破壞，對我國居民的生命健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[5]。綠色化工技術(shù)就是針對這類危害性物質(zhì)進(jìn)行控制，通過轉(zhuǎn)變危害化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)，推進(jìn)廢棄材料的循環(huán)使用，提升化工材料的循環(huán)利用率，降低生態(tài)環(huán)境的污染，推進(jìn)化工生產(chǎn)工藝的發(fā)展與改革的一門技術(shù)。

2 傳統(tǒng)化學(xué)工程與工藝污染原因探究

2.1 材料成本的限制

在進(jìn)行化工生產(chǎn)時，為了提升經(jīng)濟(jì)效益，化工企業(yè)會根據(jù)生產(chǎn)的需求使用非環(huán)保的廉價材料進(jìn)行生產(chǎn)。這些化工企業(yè)只意識到這類材料能夠提升化工生產(chǎn)的產(chǎn)量，提升眼前的經(jīng)濟(jì)效益，卻沒有意識到應(yīng)用這類材料會導(dǎo)致環(huán)境的嚴(yán)重污染，產(chǎn)生大量的廢料[6]。在廢料的處理上，企業(yè)還需要花費(fèi)更多的財力與精力，這樣不僅危害了環(huán)境，還降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，得不償失。

2.2 生產(chǎn)技術(shù)的限制

在化工生產(chǎn)的過程中，化工原材料難以得到有效地利用也是以往化工產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中所面臨的問題。針對這種問題，化工企業(yè)只能通過提升自身技術(shù)水平，推進(jìn)化工生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范化，才能夠?qū)崿F(xiàn)化工原材料的有效利用和合理配置。

3 綠色化工技術(shù)的原則

3.1 合理應(yīng)用化工原材料

原材料，作為化工生產(chǎn)的重要資源，對于化工生產(chǎn)有著重要的意義。在綠色化工技術(shù)中，應(yīng)更加注重化工原材料的選擇。首先要優(yōu)先選擇污染程度低、可控性高的化工原材料，以便通過控制化工原材料的源頭，減輕化工生產(chǎn)造成的污染[7]。綠色的、天然的化工原材料有著較好的環(huán)保效果，能夠降低污染物的產(chǎn)量。同時，要控制化工原材料的數(shù)量，嚴(yán)格按照化工生產(chǎn)工藝的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)使用原材料，避免原材料數(shù)量投入過多導(dǎo)致的浪費(fèi)和污染問題。

3.2 合理應(yīng)用綠色催化劑

催化劑是化工生產(chǎn)中比較常用到的材料之一，其能夠加快物質(zhì)與物質(zhì)之間的反應(yīng)速率，提升化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的效果。催化劑對于化工生產(chǎn)有著重要的意義，其能夠推進(jìn)化工生產(chǎn)進(jìn)度和化工生產(chǎn)效率[8]。在傳統(tǒng)的化工技術(shù)中，大多數(shù)催化劑因性質(zhì)問題，在使用的過程中都會產(chǎn)生污染。在應(yīng)用催化劑過程中，產(chǎn)生的廢棄物對環(huán)境會造成非常嚴(yán)重的污染。

綠色化工技術(shù)下應(yīng)該采用無害的綠色催化劑。綠色催化劑能夠避免材料浪費(fèi)的同時也降低對環(huán)境的污染，并提升化工生產(chǎn)的效率。綠色催化劑，雖然相較于傳統(tǒng)催化劑而言，使用成本可能會有所增加，但相對的使用綠色催化劑能夠節(jié)省化工企業(yè)處理廢料、處理污染的成本，還能夠提升化工原材料的利用效率，減少資源的浪費(fèi)，因此綠色催化劑的應(yīng)用必將成為未來化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。

3.3 合理利用綠色化學(xué)反應(yīng)

在進(jìn)行化工生產(chǎn)的過程中，要意識到同一產(chǎn)物是可以通過不同的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)的。要根據(jù)原料自身的潛力，化學(xué)反應(yīng)對環(huán)境造成的污染量，選擇綠色的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行化工生產(chǎn)。綠色化學(xué)反應(yīng)的代表就是加成反應(yīng)與重排反應(yīng)，這種化學(xué)反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)果的有效轉(zhuǎn)化，不會出現(xiàn)廢物與副反應(yīng)，有著較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，是效率極高的綠色化學(xué)工藝之一[9]。對綠色化學(xué)反應(yīng)的研究，能夠推進(jìn)企業(yè)提升綠色化工技術(shù)的水平，還能夠降低企業(yè)因處理廢料所造成的不必要的成本，對化工企業(yè)實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

4 綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的運(yùn)用

4.1 清潔生產(chǎn)技術(shù)

清潔生產(chǎn)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于海水的淡化、廢棄物的處理、冶金等方面。清潔生產(chǎn)技術(shù)具有不會產(chǎn)生毒副作用的優(yōu)勢，因此對于環(huán)境的污染與破壞較小。海水淡化可以采用清潔生產(chǎn)技術(shù)提取海水中的鹽分與其他物質(zhì)，不僅能夠?qū)⒑ＫD(zhuǎn)換為生活用淡水，還能夠提取海水中的物質(zhì)應(yīng)用在其他方面。膜化學(xué)技術(shù)能夠推進(jìn)可再生資源的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)化工產(chǎn)品的有效輸出[10]。

膜技術(shù)是清潔生產(chǎn)技術(shù)的重要組成部分之一，是一種通過利用具有選擇性分離功能的材料，將料液的不同組分進(jìn)行分離、純化與濃縮的技術(shù)。其類似于過濾技術(shù)，但是卻能夠達(dá)到分子范圍的分離。膜技術(shù)的應(yīng)用，不涉及相的變化，也不需要添加助劑，是一種高效的清潔生產(chǎn)技術(shù)。它被應(yīng)用在各種類型的化工生產(chǎn)當(dāng)中，不僅在海水淡化中有所應(yīng)用，在有色冶金、能源電力、給水工程、污水回收、食品醫(yī)藥等方面也有著廣泛的應(yīng)用，是綠色化工技術(shù)發(fā)展的重要推動力之一。

在海水淡化處理方面，綠色化工技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。海水的儲備量是比較大的，但是沒有經(jīng)過特殊處理，是無法進(jìn)行使用的，因此需要進(jìn)行海水淡化處理。海水淡化處理中會應(yīng)用到綠色化工技術(shù)，以羥基乙叉二膦酸聚丙烯酸、水解聚馬來酸酐為主的阻垢劑，是海水淡化處理的主要原材料[11]。隨著綠色化工技術(shù)的發(fā)展，清潔型生產(chǎn)工藝技術(shù)也有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。如為提升阻垢劑的活性，可以加入超支化聚酯材料，提升阻垢劑的活性，提升海水淡化處理的效率[12]。

4.2 生物技術(shù)

生物技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中也得到了廣泛地使用。生物技術(shù)主要是利用微生物、酶等物質(zhì)推進(jìn)化工生產(chǎn)效率的提升，降低化工生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成的污染。生物技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)資源的循環(huán)利用，推進(jìn)化工生產(chǎn)效率的提升。

生物酶技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用比較廣泛，這是因為生物酶有著較好的催化效果，具備高效性和轉(zhuǎn)移性，是推進(jìn)生物化工生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)[13]。綠色化工技術(shù)中更加重視原材料、催化劑的選擇，因此會選擇使用自然界中的酶以實現(xiàn)資源的再生以及循環(huán)利用，減少對環(huán)境的破壞。

在化工生產(chǎn)中，應(yīng)用生物酶技術(shù)也是綠色化工技術(shù)的重要途徑，是綠色化工技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。例如，在生產(chǎn)石油化工產(chǎn)品的過程中，為了提取石油原材料，會采用一些化工材料或催化劑，這就會對環(huán)境造成較為嚴(yán)重的污染，而利用生物酶，即自然界存在的酶進(jìn)行處理，就能夠減少對自然環(huán)境的污染，提升化工生產(chǎn)的效率。

4.3 生產(chǎn)環(huán)境友好型化工產(chǎn)品

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中提到了在新時期我們不能僅注重眼前的經(jīng)濟(jì)，更要注重生態(tài)環(huán)境未來的發(fā)展。生態(tài)環(huán)境，作為人類日常生活的基礎(chǔ)，一旦遭受破壞，就會對人類的存亡產(chǎn)生威脅。經(jīng)濟(jì)水平的提升使得人們越來越重視環(huán)境污染的治理。人類未來的一切生產(chǎn)活動，都應(yīng)該在環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)上開展。因此，化工生產(chǎn)的過程中也越來越重視環(huán)境友好型產(chǎn)品的研發(fā)。

環(huán)境友好型產(chǎn)品的構(gòu)成種類比較多，不僅是常見的綠色環(huán)保節(jié)能設(shè)備，還有新型無污染建筑材料、低毒性涂料等，都是環(huán)境友好型產(chǎn)品發(fā)展的產(chǎn)物[14]。綠色化工技術(shù)的應(yīng)用，推進(jìn)了環(huán)境友好型產(chǎn)品的發(fā)展，能夠控制能源總量的消耗，使資源浪費(fèi)問題降低，有效控制環(huán)境的污染。環(huán)境友好型化工產(chǎn)品，不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品方面，在燃料、原料等方面也能有所體現(xiàn)。以汽油的生產(chǎn)為例，油氣資源的緊缺導(dǎo)致了汽油價格不斷上漲，燃油車對生態(tài)環(huán)境也造成了巨大的破壞，因此車企與化工企業(yè)開始尋求更加優(yōu)質(zhì)的汽油替代物，如乙醇、電能等新型綠色環(huán)保燃料的出現(xiàn)，是環(huán)境友好型產(chǎn)品的具現(xiàn)化體現(xiàn)。

可降解塑料也是近年來興起的一種新型環(huán)境友好型產(chǎn)品。隨著我國禁塑令的逐漸落實，可降解塑料的研發(fā)速度也得到了加速?？山到馑芰?，根據(jù)其特性，可以分為光降解塑料、生物破壞性塑料、與生物可降解塑料。生物可降解塑料能夠替代聚乙烯、聚丙烯，減少白色污染。

涂料也是重要的化工產(chǎn)品之一，常見的涂料有溶劑型涂料、水性涂料等。溶劑型涂料雖然有著較高的黏度與流展性、具備著方便貯藏等優(yōu)點，但是溶劑型涂料含有的大量揮發(fā)性有機(jī)化合物、殺菌劑、有機(jī)顏料，會對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重的破壞。高固含量溶劑型涂料(HSSC)是在普通溶劑型涂料基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一種新型涂料，其降低了有機(jī)溶劑的用量，優(yōu)化了涂裝工藝與生產(chǎn)方法，提高了固體組分，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。水基涂料是一種成本與危險性都比較低的涂料，但是水基涂料的水汽化焓高，容易受到相對濕度的影響，耐水性較差，還有許多方面還可以加以優(yōu)化。溶體無溶劑涂料與粉末涂料也是綠色涂料發(fā)展的產(chǎn)物，在普通刷涂與噴涂工藝中應(yīng)用較多。其中，粉末涂料有著較多的優(yōu)勢，在未來將成為綠色涂料發(fā)展的重要趨勢之一。

4.4 優(yōu)化綠色化工生產(chǎn)流程與環(huán)境

綠色化工技術(shù)對推進(jìn)化工生產(chǎn)流程的優(yōu)化也有著重要的意義。在新時期，化工企業(yè)在生產(chǎn)化工產(chǎn)品的過程中應(yīng)意識到經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)量的所占權(quán)重已經(jīng)有所下降。優(yōu)質(zhì)的化工企業(yè)不僅要帶來好的經(jīng)濟(jì)效益，有著客觀的產(chǎn)量，而且還要推動綠色化工技術(shù)的進(jìn)步，引領(lǐng)化工行業(yè)環(huán)保技術(shù)的發(fā)展。

因此，綠色化工技術(shù)在新時期化工生產(chǎn)中占據(jù)著重要的地位。以熱量的消耗為例，大部分化工產(chǎn)業(yè)對于熱量的需求是比較高的。大部分化工企業(yè)為了節(jié)約成本、減少流程，采用的都是單一的供熱設(shè)備與方式，雖然滿足了化工企業(yè)生產(chǎn)的需求，但是也造成了資源的浪費(fèi)，熱量的流失?；て髽I(yè)應(yīng)該根據(jù)自身的需求輸出熱量，豐富加熱設(shè)備的種類和類型，避免熱量在生產(chǎn)和傳輸過程中的浪費(fèi)現(xiàn)象。除此之外，利用變頻電機(jī)等設(shè)備降低化工生產(chǎn)過程中的能耗，減少電力資源的損耗，也能夠有效降低對環(huán)境的污染[15]。

隨著近年來國際能源危機(jī)問題變得愈發(fā)嚴(yán)重，因資源緊缺導(dǎo)致的原材料上漲等現(xiàn)象已經(jīng)越來越普遍。綠色化工技術(shù)的應(yīng)用迫在眉睫，廣大化工企業(yè)在新時期必須重視綠色化工技術(shù)的應(yīng)用，提升材料的利用效率，實現(xiàn)資源的可回收利用。綠色化工技術(shù)不僅能夠提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能為企業(yè)帶來良好的社會效益，推進(jìn)企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，需引起我們的重視。

4.5 推進(jìn)化學(xué)廢料的可回收利用

有機(jī)化學(xué)廢料的處理一直都是化工企業(yè)進(jìn)行化工生產(chǎn)的難題，如果處理不好有機(jī)化學(xué)廢料就會對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。綠色化工技術(shù)要注重有機(jī)化學(xué)廢料的回收與利用，避免以往化工生產(chǎn)過程中存在的廢料沉積問題。事實上，廢料的沉積已經(jīng)對化工生產(chǎn)場所的環(huán)境安全造成了嚴(yán)重的威脅，因此要重視綠色化工技術(shù)在有機(jī)化學(xué)肥料中的應(yīng)用，推進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)生態(tài)價值的提升。

5 結(jié)束語

本文主要首先闡述了綠色化工技術(shù)，分析了傳統(tǒng)化學(xué)工程與工藝生產(chǎn)存在的問題，探究了綠色化工技術(shù)的應(yīng)用原則，在此基礎(chǔ)上對綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝的運(yùn)用進(jìn)行了探討。綠色化工技術(shù)是化學(xué)工程與工藝未來發(fā)展的重要方向，對推進(jìn)我國化工行業(yè)的升級優(yōu)化與轉(zhuǎn)型有著重要的意義，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。廣大化工企業(yè)只有重視綠色化工技術(shù)，加大綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的應(yīng)用，才能夠?qū)崿F(xiàn)化工行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。