化工行业的清洁生产技术研究

（天津市化工设计学院，天津 300193）

随着全球环境污染日益的恶化，清洁生产这个名词越来越被人熟知。清洁生产(Cleaner Production)是由联合国环境规划署工业与环境规划行动中心(UN-EP EC/PAC)提出的，它表述了原材料-生产-产品-消费使用的全过程的污染防治途径[1]。化学工业的清洁生产即是要实现化工过程的绿色化，即要使用绿色化工技术，绿色化工技术是指在绿色化学基础上开发的从源头阻止环境污染的化工技术[2]。

典型的绿色化工技术包括原料绿色化、化学反应绿色化、反应介质绿色化、产品绿色化，而“工艺”是将原料和能源转化成中间品和终产品的过程。化工过程问题涉及到从分子工程到化学工程的所有问题。要实现绿色化工技术必须从绿色化工设计着手，通过化工设计过程的绿色化，实现“三废”减量化、资源化和无害化，或将“三废”消灭于生产过程中，实现可持续发展的绿色化工生产技术。

1 主要方法

针对以上诸多绿色化，在生产工艺已确定的基础上，可以有相应的技术手段[3]来实现化工过程的绿色化[4]。

1）使用清洁原料，针对有些化工过程所使用的原料是有害化学品，或者原有工艺会产生有害的副产品或中间产物，可以通过改进生产工艺来达到清洁生产的目的。最好可以采用能实现原子经济性的生产工艺。

2）控制反应途径和深度，很多化学反应会产生有害中间产物和副产品，在反应过程中可以通过适当的控制反应条件，提高反应的转化率和选择性，尽量少生产有害产品。

3）开发高选择性的催化剂，对于催化反应，可以通过高选择性的催化剂的开发来实现提高反应选择性的目的，实现清洁生产，减少有害化学品的生成。

4）采用清洁催化剂，对于必须使用催化剂的化学反应，有些催化剂会对环境有产生污染，这种情况下我们要设法开发清洁的催化剂来代替原有催化剂，避免污染环境和设备，提高生产效益。

5）使用清洁溶剂、试剂，很多化学反应过程需要在溶剂中进行，有些溶剂易挥发不易回收，会对大气造成严重污染。可以通过开发在清洁溶剂中进行的化学反应过程来减少污染。

6）副产品深加工和循环利用，很多情况下有毒有害的副产品暂时还没有办法完全避免，需要对其进行进一步加工，得到有用的产品，或者循环利用，减少浪费和污染，提高经济效益。

7）寻找对环境有害产品的清洁替代产品，对于某些本身对环境有污染的化学品，为了环境友好，要开发能替代的环境友好的产品来减少污染。

另外，在生产工艺已确定的基础上，在化工过程的设计和生产过程中，也要以清洁生产为目标来设计，做到少排放、少污染、少浪费[5]。

1）改革工艺和设备，在生产过程中，由于所使用设备水平较低，造成生产过程中原料转化率低、产品选择性低，这种情况下会造成生产消耗高、损耗大、废弃物多，从而使企业成本增加，污染也变的严重。要达到清洁生产的目标，就必须采用先进的生产工艺和技术装备，这样才能提高企业的竞争力，实现可持续发展。

2）合理有效利用资源，在生产过程中原材料、能源等消耗占成本的大部分，如果不能合理利用这些资源将造成很大浪费，增加无谓的成本。在生产中要实现原料的综合利用，充分利用和回收各种能源，使资源的利用发挥最大效益。

3）合理组织物料循环，物料循环主要包括流失的物料回收后作为原料返回流程；生产过程中生成的废料经处理后作为原料或原料的替代物返回生产流程；生产中生成的废料经处理后作为原料用于其它生产过程。如企业生产过程中的循环用水、煤气等的综合利用，既能节约能源和资源，降低成本，又能大幅度减少了物料流失和“三废”的排放，实现清洁生产。

4）产品体系改革，清洁生产的目的是节约原料和能源，减少昂贵或稀缺原料的使用，对于生产的产品要在使用过程中及使用后，均不含危害人体健康和生态环境的因素，且易于回收、复用和再生，易处置，易降解，另外还要简化包装，鼓励采用可再生的材料制成包装材料或便于多次使用的包装材料。总之，清洁产品应该在生产过程、使用过程中甚至使用之后，都对环境无害。

2 清洁生产技术

在清洁生产过程中我们会用到各种技术[6]来达到目的。

1）过程模拟技术，过程模拟技术可以通过过程建模与优化控制技术相结合进行生产流程优化，因此成为国内外研究的热点和实现清洁生产的重要技术之一。

2）过程集成技术，要使化工过程的能耗物耗和环境污染最小，就必须把整个反应系统集成起来作为一个有机整体进行优化。

3）清洁的生产工艺，化工生产中，采取新工艺，不但可提高生产效率，而且可以解决废水处理问题。

4）清洁的反应体系，反应体系对反应十分重要，以超临界CO2、近临界水、高温液态水和离子液体等作为清洁生产的反应体系，可以获得良好的反应效果。

5）超常规反应技术，由于人们对物质状态和反应过程的认识有限，对物质的利用主要基于其正常状态下的物性。随着人们对各种物质处于不同极限状态的特性的研究，化学反应过程在极限状态下的特性受到化工界的广泛关注，于是各种超常规状态的技术不断涌现，如超临界流体技术、超重力技术等。

6）催化技术，催化技术是化学工业实现清洁生产的主要方法。在有机化工中，为了得到尽可能多的目标产品，减少副产品和废物，除了采用合适的工艺设备和工艺线路外，非常重要的是采用高效环保的催化剂，如利用酶催化剂、手性催化剂和仿生催化剂等。

7）化工设备技术，随着化工工艺的进步和发展以及环保要求的不断提高，化工设备技术也不断发展和完善。目前，化工设备逐渐专业化、系列化，并朝着大型化、微型化和智能化方向发展。

8）清洁能源，现在化学工业的供能主要来自石油和煤炭，这两种能源在消耗过程中都会产生大量的污染，而且石油和煤炭在开采过程中也会对环境造成破坏。面对国际国内节能减排的重压，使用清洁能源是发展的必然趋势。为了降低对环境造成的污染，人们努力开发清洁的能源技术，包括利用太阳能、风能、地热等。

3 清洁生产发展的不利因素

我国的清洁生产正在发展中，难免会遇到各种阻碍。其中包括法制不健全，产品生命周期评价不足，对清洁生产存在认识误区，清洁生产没能很好地与企业政治、经济、文化生活挂钩等[7]。

总的来说，我们在实际工作中要从源头开始通过采用适当的方法，有效利用现有技术，开发新技术，避免各种不利因素的影响，促成我国清洁生产的发展。

[1]张淑群.化工清洁生产[J].化工环保，1997，17（3）：151-152.

[2]刘江萍.绿色化工技术与绿色化工设计相关问题研究[J].科技信息，2010，（33）：45.

[3]田昀.清洁生产应用于化工过程中的一些方法及前景展望[J].环境科学动态，2000，（4）：27-29.

[4]尹发平.化工业清洁生产技术措施分析[J].北方环境，2013，29（3）：24-25.

[5]杨辉.化工企业开展清洁生产的主要途径，安全、健康和环境[J].2006，6（4）：27-28.

[6]陈和平，包存宽.我国化学工业中清洁生产技术的研究进展[J].化工进展，2013，32（6）：1407-1414.

[7]陈金思.化工行业开展清洁生产的不利因素分析[J].安徽化工，2003，（3）：9-40.