綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的運(yùn)用

任偉峰，潘葉平(浙江工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310002)

1 綠色化工技術(shù)基本概述

綠色化工技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用前景廣闊。該技術(shù)投入使用后，可以提高化工產(chǎn)業(yè)的原材料使用效率，原材料使用量降低。如果充分發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)當(dāng)前化工生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，還可以降低能耗，削減能源需求量。在此基礎(chǔ)上，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，循環(huán)使用各種資源，不僅在一定程度上解決了垃圾處理問題，還可以減少對(duì)資源的開采，多管齊下，有效達(dá)成環(huán)保目標(biāo)。再生循環(huán)是指回收生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種廢料及污染物，憑借現(xiàn)有化工技術(shù)對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行處理，使之轉(zhuǎn)化成有用材料，再一次投入到生產(chǎn)中。借助優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)減少向大自然排放污染物，緩解環(huán)境危機(jī)。化學(xué)工業(yè)覆蓋面很廣，無論是制造、冶金、高分子材料合成，還是生物工程，都離不開化學(xué)工程工藝。而在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，綠色環(huán)保已然成為不得不考慮的因素。在未來，隨著工藝的優(yōu)化，技術(shù)的進(jìn)步，以及環(huán)保理念的強(qiáng)化，還會(huì)出現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，全面推進(jìn)化工項(xiàng)目取得發(fā)展[1]。

2 化學(xué)工程中綠色化工技術(shù)應(yīng)用作用

應(yīng)用綠色化工技術(shù)，走創(chuàng)新之路，就是要盡可能降低傳統(tǒng)化學(xué)生產(chǎn)產(chǎn)生的各種污染，全面降低有害物質(zhì)含量，消除給環(huán)境帶來的負(fù)面影響。綠色化工技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，優(yōu)化創(chuàng)新成為化工生產(chǎn)必不可少的工作。化學(xué)工程需要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展，必須廣泛運(yùn)用綠色化工技術(shù)。通過運(yùn)用新技術(shù)，可以降低對(duì)原材料的需求，使用清潔能源，可以降低對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，這都有助于我們走向節(jié)約型社會(huì)。將生物技術(shù)投入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)研究人員也提出更高要求，他們必須清晰技術(shù)應(yīng)用流程。目前，應(yīng)用化學(xué)工程的行業(yè)主要集中在冶煉和生物制藥上，未來，還會(huì)有更多領(lǐng)域運(yùn)用綠色化學(xué)技術(shù)，通過改良工藝，提高生產(chǎn)效率，降低環(huán)境污染，減少資源消耗，提高人員素質(zhì)，促使行業(yè)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)社會(huì)全面發(fā)展[2]。

3 綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的研發(fā)要求

3.1 提高化學(xué)反應(yīng)選擇性

在生產(chǎn)階段，合理應(yīng)用綠色化工技術(shù)是基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，還要力求創(chuàng)新，同時(shí)普及綠色技術(shù)，使之得到全面應(yīng)用，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，讓化學(xué)工程使用環(huán)保要求，跟上時(shí)代發(fā)展步伐，既要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，也要保證不破壞環(huán)境。因此，有關(guān)部門高度關(guān)注綠色化工技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，明確如何達(dá)成要求推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，為技術(shù)進(jìn)步創(chuàng)造有利條件。提高化學(xué)反應(yīng)選擇性，就可以在提升化學(xué)反應(yīng)上實(shí)現(xiàn)事半功倍。運(yùn)用綠色化工技術(shù)解決污染問題，提高反應(yīng)率是關(guān)鍵，化學(xué)反應(yīng)選擇性的提升有助于節(jié)省資源，降低生產(chǎn)成本。以石油生產(chǎn)為例，烴類選擇性氰化物屬于易氧化的物質(zhì)，在氧化過程中會(huì)生成各種污染性較大的物質(zhì)，對(duì)環(huán)境的破壞性較高[3]。因此要對(duì)烴類物質(zhì)進(jìn)行合理選取，重視對(duì)化學(xué)反應(yīng)的選擇性，努力做好研究工作，推進(jìn)綠色生產(chǎn)。

3.2 合理選用化學(xué)生產(chǎn)原料

研發(fā)化學(xué)工程和工藝，運(yùn)用綠色化工技術(shù)，選擇化學(xué)原料是其中的關(guān)鍵舉措。只有選取的化學(xué)原料得到優(yōu)化，原材料質(zhì)量才能得到保證。如果在化學(xué)反應(yīng)過程中出現(xiàn)問題，就會(huì)限制國(guó)內(nèi)化工技術(shù)發(fā)展，這一點(diǎn)必須引起有關(guān)部門的足夠重視，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，明確生產(chǎn)要求，合理選擇化學(xué)原料。在化學(xué)原料選擇過程中，要把無污染無危害的清潔原料放在首位，保障化工生產(chǎn)工作得以穩(wěn)定推進(jìn)，嚴(yán)格控制污染排放，對(duì)污染情況進(jìn)行合理調(diào)控，比如合理利用各類農(nóng)作物和植物，使之成為清潔化工原料，減少化工生產(chǎn)帶來的有害污染物。

3.3 規(guī)范化利用化學(xué)催化劑

在遵守上述研發(fā)要求的基礎(chǔ)上，化學(xué)催化劑的合理選用也是必須考慮的問題。在實(shí)際生產(chǎn)中，化學(xué)催化劑發(fā)揮著重要作用，應(yīng)用價(jià)值較高。借助化學(xué)催化劑，可以提高化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力，推進(jìn)化學(xué)工程項(xiàng)目的快速發(fā)展。在化學(xué)催化劑的選擇上，也應(yīng)該按照前述中提及的原則，盡可能選擇無害的清潔催化劑，保障化工技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，降低化學(xué)生產(chǎn)帶來的污染，做好環(huán)境保護(hù)的同時(shí)推進(jìn)化工項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。

4 綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的具體應(yīng)用

4.1 清潔生產(chǎn)技術(shù)

與傳統(tǒng)化工生產(chǎn)技術(shù)不同，清潔生產(chǎn)技術(shù)可以降低毒性，減少污染，使化工生產(chǎn)沒有廢物排放，因而得到有關(guān)部門的高度關(guān)注。在清潔生產(chǎn)技術(shù)中，綠色化工技術(shù)是不可或缺的。目前，清潔生產(chǎn)技術(shù)主要運(yùn)用于垃圾處理和印染行業(yè)，如果這項(xiàng)技術(shù)得到合理應(yīng)用，就可以避免因各種污染物排放到大自然造成的嚴(yán)重污染。以海水淡化技術(shù)為例，這項(xiàng)技術(shù)也屬于清潔生產(chǎn)技術(shù)的一種。目前，國(guó)內(nèi)淡水資源總量出現(xiàn)下降趨勢(shì)，發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)有助于補(bǔ)充緊缺的淡水資源，在日后發(fā)揮的作用會(huì)更加明顯。通過使用海水淡化技術(shù)，可以提高水資源擁有量，滿足生產(chǎn)活動(dòng)中對(duì)水資源的需求。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以穩(wěn)定生態(tài)結(jié)構(gòu)，還可以產(chǎn)生大量氫氧化鎂，這種化學(xué)物質(zhì)在清潔化工產(chǎn)品中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

4.2 生物技術(shù)

生物技術(shù)是綠色化工技術(shù)中的重要內(nèi)容，合理開發(fā)生物技術(shù)，并將其運(yùn)用到化學(xué)工程和工藝中，可以起到全面改良的作用。通過合理應(yīng)用，可以倒逼生物技術(shù)研發(fā)，提高技術(shù)有助于快速達(dá)成目標(biāo)。在生物技術(shù)的幫助下，可以有效把控化學(xué)物質(zhì)生成量，這就意味著污染物的產(chǎn)生量可以得到掌控。目前，在研究生物技術(shù)過程中，要做好基因和細(xì)胞的控制，研究該項(xiàng)技術(shù)投入化工生產(chǎn)中存在的各類影響因素。在科技不斷進(jìn)步的今天，生物化工在國(guó)內(nèi)也在不斷創(chuàng)新發(fā)展，生物技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，各類微生態(tài)得到合理應(yīng)用，比如利用生物酶技術(shù)，不僅催化性能顯著，還具有良好的環(huán)保特性，這些優(yōu)勢(shì)性能在生物技術(shù)上都可以發(fā)揮作用。

4.3 環(huán)境友好型產(chǎn)品生產(chǎn)

由于綠色技術(shù)得到推廣，各種環(huán)境友好型產(chǎn)品層出不窮。生產(chǎn)此類產(chǎn)品，不會(huì)排放出大量污染物質(zhì)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的毒害也會(huì)大大降低。化工生產(chǎn)在當(dāng)今這個(gè)階段，主要任務(wù)就是使用各類創(chuàng)新的節(jié)能設(shè)備，運(yùn)用各種無毒害材料進(jìn)行生產(chǎn)。研發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品有助于降低能耗，節(jié)約使用能源，滿足當(dāng)前化工生產(chǎn)要求。目前，有關(guān)部門高度重視化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品，除了推廣這種思想，還在普及相關(guān)技術(shù)，使之?dāng)U大覆蓋面，通過高效利用此類產(chǎn)品，獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)全面推進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。

4.4 全面優(yōu)化化工工藝流程

過去化工企業(yè)生產(chǎn)，采取的都是單線供熱方式，為了滿足化學(xué)反應(yīng)對(duì)熱量的需求，只能采取整體供熱的手段。這種供熱方式不便于調(diào)節(jié)溫度，常常出現(xiàn)熱量過多，這就意味著部分能量產(chǎn)生的熱量完全浪費(fèi)了。與此同時(shí)，不同化學(xué)反應(yīng)對(duì)熱量有不同要求，采用單一化裝置無法做到多樣化供熱，存在諸多弊端。只有使用聯(lián)合加熱設(shè)備，才能避免浪費(fèi)能源。除了供熱，傳統(tǒng)電機(jī)在生產(chǎn)中使用也會(huì)造成大量能源浪費(fèi)，原因是這種電機(jī)使用固定頻率。推廣使用變頻電動(dòng)機(jī)取代傳統(tǒng)電機(jī)，有利于節(jié)約電力資源。在傳統(tǒng)化學(xué)化工裝置中往往化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)中斷傳統(tǒng)電機(jī)還在工作，會(huì)造成嚴(yán)重的能量損耗。而使用變頻電機(jī)，可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)調(diào)節(jié)電機(jī)的工作狀態(tài)，可有效節(jié)約能源。化工反應(yīng)受到多種因素影響，反應(yīng)不完全是常態(tài)，雖然產(chǎn)生的固體殘?jiān)鼣?shù)量有限，但是日積夜累，也會(huì)積攢出大量污染物。對(duì)此，化工企業(yè)要做好分類處理，將同類廢物收集起來進(jìn)行資源回收再利用。降低能耗，節(jié)約能源已經(jīng)成為化工企業(yè)當(dāng)下工作的重點(diǎn)。如果廢棄物無法投入循環(huán)利用，也應(yīng)該做好處理工作，避免給自然造成污染。

5 綠色化工技術(shù)展望

綠色化工技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義深遠(yuǎn)，它不僅保障了化工產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，還維護(hù)了我們賴以生存的地球家園，保障人們生活品質(zhì)不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境污染而下降。綠色化工的思想觀念已經(jīng)深入人心，在綠色化工技術(shù)的運(yùn)用下，資源利用率得到明顯提高，循環(huán)再生技術(shù)的發(fā)展避免了有效扭轉(zhuǎn)了資源浪費(fèi)的嚴(yán)重局面。從當(dāng)前化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，深入分析綠色技術(shù)，可以得出以下三點(diǎn)結(jié)論：其一，直接轉(zhuǎn)換技術(shù)的投入運(yùn)用可以提升合成相關(guān)性，在傳統(tǒng)技術(shù)支撐下，這種合成工作需要?dú)v經(jīng)三個(gè)環(huán)節(jié)才能完成，但是在現(xiàn)代技術(shù)的支撐下，完全可以縮減其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。如果縮減環(huán)節(jié)，還要達(dá)成源于的生產(chǎn)目標(biāo)，必然存在較高難度，要克服這一困難，就必須改善工藝，不斷實(shí)現(xiàn)向上突破，在廢物排泄方面使用新技術(shù)，做出更佳成績(jī)。第二，在能量管理過程中，一定要嚴(yán)格掌控輸入端能量，保證整個(gè)生產(chǎn)所需的最低能量。為了達(dá)到節(jié)能減排的目的，不斷使用新技術(shù)，改進(jìn)工藝，充分發(fā)揮新能源的作用。第三，選用高效催化劑進(jìn)一步提升輸出端CO2的集中轉(zhuǎn)化，降低CO2排放量，使之達(dá)到最低值。

6 結(jié)語

綜上所述，在化工項(xiàng)目生產(chǎn)過程中，無論產(chǎn)生什么類型的有害物質(zhì)，一旦排放到大自然中，都會(huì)給環(huán)境造成污染，損害居民的身體健康。如今，越來越多的人認(rèn)識(shí)到環(huán)保的重要性，物質(zhì)條件的改善讓人們更加專注身體健康和生活品質(zhì)，這就意味著化工企業(yè)必須采用綠色化工技術(shù)替代傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)，降低污染排放，提高資源利用率，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，才能得到人與自然相和諧的畫面。發(fā)展化工產(chǎn)業(yè)關(guān)系到諸多行業(yè)，與整個(gè)社會(huì)的發(fā)展息息相關(guān)。通過合理選用化工原料和能源，可以有效解決諸多環(huán)境問題。在發(fā)達(dá)國(guó)家，綠色化工技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，我國(guó)雖然起步較晚，也已經(jīng)投入大量研究。就綠色化工技術(shù)而言，可以幫助化工企業(yè)降低原材料投入，縮減化工生產(chǎn)步驟，降低污染排放，不僅有助于解決化工生產(chǎn)造成的環(huán)境問題，還有助于提高生產(chǎn)效率，降低成本，同時(shí)取得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。