綠色化工技術在化學工程與工藝中的運用

羅琴芳，屠歡歡，李海峰

(桐昆集團股份有限公司，浙江 嘉興 314500)

隨著人們生活水平的提升，對于生態問題的重視程度也變得越來越高。可持續發展戰略是環境保護工作的重要保障，也是推進我國生產結構升級與轉型的重要途徑。隨著近年來可持續發展戰略在我國的有效落實，綠色化工技術在化學工程與工藝中得到了廣泛的普及與應用[1]。化學工程在生產的過程中會產生大量的污染物，綠色化工技術則能夠針對這些污染問題進行優化與改革，推進化學工程的進步與發展[2]。

1 綠色化工技術概述

綠色化工技術是一種將化學工程與工藝與節能環保理念相融合，針對化工產業生產過程中產生的環境污染進行最大程度的控制，實現化工行業產業結構升級與轉型的全新生產技術[3]。其能夠有效降低化工生產過程中有害污染物的排放量，使污染物的污染程度降低[4]。化工生產過程中，會涉及到大量的化工產品、化工生產原材料、化工溶劑、化工廢物、催化劑等，這些物品如果沒有處理得當，就會對我國的生態環境造成破壞，對我國居民的生命健康產生嚴重的影響[5]。綠色化工技術就是針對這類危害性物質進行控制，通過轉變危害化學物質的性質，推進廢棄材料的循環使用，提升化工材料的循環利用率，降低生態環境的污染，推進化工生產工藝的發展與改革的一門技術。

2 傳統化學工程與工藝污染原因探究

2.1 材料成本的限制

在進行化工生產時，為了提升經濟效益，化工企業會根據生產的需求使用非環保的廉價材料進行生產。這些化工企業只意識到這類材料能夠提升化工生產的產量，提升眼前的經濟效益，卻沒有意識到應用這類材料會導致環境的嚴重污染，產生大量的廢料[6]。在廢料的處理上，企業還需要花費更多的財力與精力，這樣不僅危害了環境，還降低了企業的經濟效益，得不償失。

2.2 生產技術的限制

在化工生產的過程中，化工原材料難以得到有效地利用也是以往化工產業在發展過程中所面臨的問題。針對這種問題，化工企業只能通過提升自身技術水平，推進化工生產的標準與規范化，才能夠實現化工原材料的有效利用和合理配置。

3 綠色化工技術的原則

3.1 合理應用化工原材料

原材料，作為化工生產的重要資源，對于化工生產有著重要的意義。在綠色化工技術中，應更加注重化工原材料的選擇。首先要優先選擇污染程度低、可控性高的化工原材料，以便通過控制化工原材料的源頭，減輕化工生產造成的污染[7]。綠色的、天然的化工原材料有著較好的環保效果，能夠降低污染物的產量。同時，要控制化工原材料的數量，嚴格按照化工生產工藝的規范與標準使用原材料，避免原材料數量投入過多導致的浪費和污染問題。

3.2 合理應用綠色催化劑

催化劑是化工生產中比較常用到的材料之一，其能夠加快物質與物質之間的反應速率，提升化學物質反應的效果。催化劑對于化工生產有著重要的意義，其能夠推進化工生產進度和化工生產效率[8]。在傳統的化工技術中，大多數催化劑因性質問題，在使用的過程中都會產生污染。在應用催化劑過程中，產生的廢棄物對環境會造成非常嚴重的污染。

綠色化工技術下應該采用無害的綠色催化劑。綠色催化劑能夠避免材料浪費的同時也降低對環境的污染，并提升化工生產的效率。綠色催化劑，雖然相較于傳統催化劑而言，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省化工企業處理廢料、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，因此綠色催化劑的應用必將成為未來化工產業發展的重要趨勢之一。

3.3 合理利用綠色化學反應

在進行化工生產的過程中，要意識到同一產物是可以通過不同的化學反應進行生產的。要根據原料自身的潛力，化學反應對環境造成的污染量，選擇綠色的化學反應進行化工生產。綠色化學反應的代表就是加成反應與重排反應，這種化學反應能夠實現結果的有效轉化，不會出現廢物與副反應，有著較強的經濟性，是效率極高的綠色化學工藝之一[9]。對綠色化學反應的研究，能夠推進企業提升綠色化工技術的水平，還能夠降低企業因處理廢料所造成的不必要的成本，對化工企業實現健康可持續發展有著重要的意義。

4 綠色化工技術在化學工程與工藝中的運用

4.1 清潔生產技術

清潔生產技術被廣泛的應用于海水的淡化、廢棄物的處理、冶金等方面。清潔生產技術具有不會產生毒副作用的優勢，因此對于環境的污染與破壞較小。海水淡化可以采用清潔生產技術提取海水中的鹽分與其他物質，不僅能夠將海水轉換為生活用淡水，還能夠提取海水中的物質應用在其他方面。膜化學技術能夠推進可再生資源的轉化，實現化工產品的有效輸出[10]。

膜技術是清潔生產技術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行分離、純化與濃縮的技術。其類似于過濾技術，但是卻能夠達到分子范圍的分離。膜技術的應用，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技術。它被應用在各種類型的化工生產當中，不僅在海水淡化中有所應用，在有色冶金、能源電力、給水工程、污水回收、食品醫藥等方面也有著廣泛的應用，是綠色化工技術發展的重要推動力之一。

在海水淡化處理方面，綠色化工技術發揮著重要的作用。海水的儲備量是比較大的，但是沒有經過特殊處理，是無法進行使用的，因此需要進行海水淡化處理。海水淡化處理中會應用到綠色化工技術，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]。隨著綠色化工技術的發展，清潔型生產工藝技術也有了更高的標準。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

生物技術在化學工程與工藝中也得到了廣泛地使用。生物技術主要是利用微生物、酶等物質推進化工生產效率的提升，降低化工生產過程中對環境造成的污染。生物技術能夠實現資源的循環利用，推進化工生產效率的提升。

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

在化工生產中，應用生物酶技術也是綠色化工技術的重要途徑，是綠色化工技術發展的重要體現。例如，在生產石油化工產品的過程中，為了提取石油原材料，會采用一些化工材料或催化劑，這就會對環境造成較為嚴重的污染，而利用生物酶，即自然界存在的酶進行處理，就能夠減少對自然環境的污染，提升化工生產的效率。

4.3 生產環境友好型化工產品

可持續發展戰略中提到了在新時期我們不能僅注重眼前的經濟，更要注重生態環境未來的發展。生態環境，作為人類日常生活的基礎，一旦遭受破壞，就會對人類的存亡產生威脅。經濟水平的提升使得人們越來越重視環境污染的治理。人類未來的一切生產活動，都應該在環境保護的基礎上開展。因此，化工生產的過程中也越來越重視環境友好型產品的研發。

環境友好型產品的構成種類比較多，不僅是常見的綠色環保節能設備，還有新型無污染建筑材料、低毒性涂料等，都是環境友好型產品發展的產物[14]。綠色化工技術的應用，推進了環境友好型產品的發展，能夠控制能源總量的消耗，使資源浪費問題降低，有效控制環境的污染。環境友好型化工產品，不僅體現在產品方面，在燃料、原料等方面也能有所體現。以汽油的生產為例，油氣資源的緊缺導致了汽油價格不斷上漲，燃油車對生態環境也造成了巨大的破壞，因此車企與化工企業開始尋求更加優質的汽油替代物，如乙醇、電能等新型綠色環保燃料的出現，是環境友好型產品的具現化體現。

可降解塑料也是近年來興起的一種新型環境友好型產品。隨著我國禁塑令的逐漸落實，可降解塑料的研發速度也得到了加速。可降解塑料，根據其特性，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點，但是溶劑型涂料含有的大量揮發性有機化合物、殺菌劑、有機顏料，會對生態環境和人體健康造成嚴重的破壞。高固含量溶劑型涂料(HSSC)是在普通溶劑型涂料基礎上發展而成的一種新型涂料，其降低了有機溶劑的用量，優化了涂裝工藝與生產方法，提高了固體組分，近年來得到了廣泛的應用。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化。溶體無溶劑涂料與粉末涂料也是綠色涂料發展的產物，在普通刷涂與噴涂工藝中應用較多。其中，粉末涂料有著較多的優勢，在未來將成為綠色涂料發展的重要趨勢之一。

4.4 優化綠色化工生產流程與環境

綠色化工技術對推進化工生產流程的優化也有著重要的意義。在新時期，化工企業在生產化工產品的過程中應意識到經濟效益與產量的所占權重已經有所下降。優質的化工企業不僅要帶來好的經濟效益，有著客觀的產量，而且還要推動綠色化工技術的進步，引領化工行業環保技術的發展。

因此，綠色化工技術在新時期化工生產中占據著重要的地位。以熱量的消耗為例，大部分化工產業對于熱量的需求是比較高的。大部分化工企業為了節約成本、減少流程，采用的都是單一的供熱設備與方式，雖然滿足了化工企業生產的需求，但是也造成了資源的浪費，熱量的流失。化工企業應該根據自身的需求輸出熱量，豐富加熱設備的種類和類型，避免熱量在生產和傳輸過程中的浪費現象。除此之外，利用變頻電機等設備降低化工生產過程中的能耗，減少電力資源的損耗，也能夠有效降低對環境的污染[15]。

隨著近年來國際能源危機問題變得愈發嚴重，因資源緊缺導致的原材料上漲等現象已經越來越普遍。綠色化工技術的應用迫在眉睫，廣大化工企業在新時期必須重視綠色化工技術的應用，提升材料的利用效率，實現資源的可回收利用。綠色化工技術不僅能夠提升企業的經濟效益，還能為企業帶來良好的社會效益，推進企業的健康可持續發展，需引起我們的重視。

4.5 推進化學廢料的可回收利用

有機化學廢料的處理一直都是化工企業進行化工生產的難題，如果處理不好有機化學廢料就會對環境造成嚴重的破壞。綠色化工技術要注重有機化學廢料的回收與利用，避免以往化工生產過程中存在的廢料沉積問題。事實上，廢料的沉積已經對化工生產場所的環境安全造成了嚴重的威脅，因此要重視綠色化工技術在有機化學肥料中的應用，推進化工產業生態價值的提升。

5 結束語

本文主要首先闡述了綠色化工技術，分析了傳統化學工程與工藝生產存在的問題，探究了綠色化工技術的應用原則，在此基礎上對綠色化工技術在化學工程與工藝的運用進行了探討。綠色化工技術是化學工程與工藝未來發展的重要方向，對推進我國化工行業的升級優化與轉型有著重要的意義，是實現可持續發展戰略的重要途徑。廣大化工企業只有重視綠色化工技術，加大綠色化工技術在化學工程與工藝中的應用，才能夠實現化工行業的健康可持續發展。