論綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用

吳慶權

摘要：綠色化學工程與工藝呈現出原料綠色化、催化劑綠色化、溶劑及助劑綠色化、能源綠色化的特征，應用于化學工業中，有助于實現生產過程綠色環保、節能降耗的目標，能夠提升資源利用率，提升反應效率，減少廢棄物排放，優勢明顯。

關鍵詞：綠色化學工程與工藝;化學工業;節能;促進作用

化學工業（chemical industry）是國民經濟性基礎工業，其生產過程中對多采用化學方法，能源消耗大，而且生產過程中會排出大量對環境具有危害性的副產品。隨著社會的發展，人們的環保節能意識提升，化學工業要想實現可持續發展，就必須順應時勢，貫徹落實綠色環保、節能降耗理念。綠色化學工程與工藝的發展進步，為化學工業節能發展提供了技術與工藝支持，在工業生產中大力推廣綠色化學工程與工藝，是當前化工企業改變生產現狀的一個有效途徑。

1 綠色化學工程與工藝概述

在環境友好型社會建設背景下，各個領域的研究都逐步朝著綠色化的方向發展，在化工生產中，綠色化學工程與工藝替代了傳統的生產工藝，從生產原料選擇，到化學反應環境，再到反應過程，到副產品排放，都最大限度實現了綠色生態、節能環保的目標。

整體而言，綠色化學工程與工藝呈現出以下特征：①原料的綠色化。在化工生產中，原材料很大程度決定了其生產過程的環保性，綠色化學工程與工藝提倡采用無毒、無害、可再生原料進行生產，這樣能夠減少污染物的排放，同時提升資源利用率，當前科學家們正致力于將生活廢棄物、農作物、林業產物等作為原料生產出常見化工原料的研究，期間多采用生物轉化方法，整個過程不會有污染;②催化劑的綠色化。催化劑能夠加快化學反應進程，是當前化工生產中不可或缺的要素，研究更為綠色高效的催化劑，優化催化劑使用方式，能夠在發揮其基礎作用的前提下，進一步提升反應物轉化率，優化產品質量，降低副產物生成量，減少廢棄物排放，提升資源利用率，實現節能減排目標，比如說，將固體催化劑的分子篩和雜多酸應用于化工生產中，取代有害液體催化劑，能夠提升生產過程的環保性，而且可簡化工藝流程，減少副產品;③溶劑和助劑的綠色化。在化學反應及化學工程分離中，需要借助于各類溶劑和助劑，這些化學試劑通常有毒，會危害人類健康及自然環境，研發綠色無害溶劑和助劑，是當前綠色化學工程與工藝研究的重點項目，目前這項研究已經取得一定成果，比如說離子液體，就是一種新型的高效低能耗助劑，能夠將產品與副產物分離開來;④能源的綠色化。在化工生產的各個環節，都涉及較大的能源消耗，以化學反應為例，吸熱反應中，需提供足夠熱量推動反應發生，放熱反應中，需要進行冷卻來控制反應溫度，此外，在分離、純化、萃取等化學工程中，也需消耗大量能量，綠色化學工程與工藝提倡使用電能、太陽能、微波與超聲波等清潔能源，為化工生產過程供能。

2 綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用

2.1 應用清潔生產技術

清潔生產技術（cleaner production technology）種類繁多，常見的有利用風能或太陽能等清潔能源的發電技術、脫硝脫硫技術、城市垃圾無害處理技術、清潔煤氣技術等，這些技術實現了對于自然資源及廢棄物等的合理利用。在化學工業中，清潔生產技術應用范圍廣泛，比如說，在化學加工領域，人們應用射線、離子束、中子束等，讓高溫高壓條件下的化學反應在常溫常壓條件下也能夠發生，降低了化學反應耗能，再比如說，在催化劑使用中，分子篩催化劑、相轉移催化劑等多種綠色無害催化劑得到了廣泛應用，再比如說，化學工業中應用了超臨界的流體技術，應用無毒無害的超臨界的H2O 及CO2 等物質阻燃。上述均為綠色化學工程與工藝方向的研究成果，這些成果的應用，有效降低了化學工業能耗，促進了綠色生產目標的實現。

2.2 應用結合生物技術

生物技術覆蓋細胞工程、酶工程、基因工程及微生物工程等多個方面，被廣泛應用于化學工業生產中。酶是生物體內各類生理反應中的催化劑，特異性高，反應效率高，如果以自然界中的動植物作為化學工業原料，將酶作為化工生產中的催化劑，不僅沒有污染，而且其催化作用也毫不遜色于傳統的工業催化劑。比如說，在制備丙烯酰胺的化工生產過程中，以生物酶替代丙烯腈作為催化劑，其能耗顯著降低，而且原料轉化率更高，副產品減少。

2.3 生產綠色環保產品

在化學工業中，應用綠色化學工程與工藝，目標在于生產綠色環保產品，而這些化工產品對于環境的污染更低。比如說，當前常用的可降解塑料制品、無磷洗衣粉、乙醇汽油等，就是綠色化學工程與工藝的應用成果，這些產品不僅綠色環保，而且某種程度上緩解了能源緊缺的情況比如說乙醇汽油，就是借助甘蔗來生產酒精，以酒精替代部分汽油，這樣能夠降低汽油這一不可再生能源的消耗，節能效果良好。

3 結語

在現代化社會，全球人口持續增長，環境污染形式日益嚴峻，能源緊缺，為了實現人類的可持續發展，推行環保節能理念已是必然要求。化學工業作為高能耗、高污染型產業，對于社會環境所造成的額負面影響是不可忽略的，引進綠色化學工程與工藝，是該產業可持續發展的需求，是化學工業生產技術創新的要求，同時也是世界大發展趨勢的需要。化工企業必須充分重視綠色化學工程與工藝，借助相關研究達成節能生產目標。

參考文獻：

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（作者單位：大連市化工設計院有限公司沈陽分公司）