论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用

黎永海

摘 要：随着先进工业技术的快速发展，人们对绿色化学已经有了一定程度的认识，所以对化工原材料的利用、节能和环保的性能要求越来越高。在化学工业中，通过采用科学的方法对化工原材料、过程催化剂、溶剂、试剂及产品等进行改善，不但有效地解决了化工生产过程中三废对生态环境的污染，还提高了化工原材料的资源利用率。本文首先对化学化工的概念进行研究，并对绿色化学工程与工艺的开发过程进行研究，重点在于其节能措施。

关键词：绿色化学；工程与工艺；化学工业；化工生产

1 绿色化学化工的概念

绿色化学又称为环境无害化学，是利用化学来防止污染的一门科学。其研究的目的是通过利用一系列的原理与方法来降低或除去化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生，使化学产品或过程的设计更加环保化。绿色化学包括所有可以降低对人类健康产生负面影响的化学方法和技术，在此基础上产生的无害化工过程，被称为绿色化工。

2 绿色化学工程与工艺的开发

传统的化学工程与工艺对有害污染物的处理很被动，有滞后性，并且达不到根除污染物的效果，不但治理成本高，而且治标不治本。比如利用烟气除尘、脱硫，虽然净化了气体，却把污染物转化成了废渣废水，不但没有解决问题，反应复杂了处理方式。绿色化学工程与工艺，以零排放、清洁生产为原则，从化学反应着手，对污染进行有效的防止和控制。

2.1选择、采用无毒害化学原料

生产化学产品的源头是原料的选择，它决定着化学生产流程和工艺的选择。绿色化学工程与工艺以不使用有毒有害的原料为首要开发目标，从源头上防止化学污染，同时绿色化学工程与工艺本着采用可再生的自然物质作原料的开发原则，来保证化学生产的无污染。比如芦苇、木屑、树枝等野生纤维植物以及诸如蔗渣、麦秸、稻草等农副产品的废弃物，这些物质可作为原料加工成为糠醛以及醇、酮、酸类化学品，气体物质经气化会产生氢气等，这些都是绿色原料应用的典型。

2.2提高化学反应的选择性

烃类选择性氧化是一类具有强放热性的反应，石油化工工业中时常发生这种反应，但是，它的生成物不稳定，很容易被进一步氧化，生成H2O和CO2。在各类的催化反应中，此反应一般不会被选择，因为有时生成物中还会存在同分异构提，不利于得到最终产物，所以，为了简化生产，一般都会使用选择性高的试剂。这样不仅可以降低分离产品和纯化产品的难度，还提高了反应的选择性，还能够起到降低成本，节约资源，减少环境污染的作用。所以加强这一方面的研究会有很强的实用性，比如开发载氧能力强、选择性好的新型催化剂，就可以应对不同的烃类氧化反应。

2.3采用无毒无害的化学催化剂

近年来，化学反应越来越多的应用到了工业化的生产中，而催化剂对提高反应速率有着明显的效果，所以开发新型高效、无毒无害的催化剂以成为绿色化学工艺的发展方向之一。如今，相关部门都在研发新的烷基化固相催化剂，此外，分子筛催化剂也得到了很好的开发和应用。

3 绿色化学工程与工艺在化学工业节能中的应用

绿色化学工程与工艺开始与使用，很大程度上促进了化学工业节能的实现。具体来讲，目前在国内主要有以下几方面的应用。

3.1清洁生产技术的应用

清洁生产技术也被称为无害、无毒、无废的绿色化技术，比如先进的脱硝和脱硫技术；城市垃圾的无害化处理技术；生活垃圾制沼气技术；高效清洁的煤气化技术；利用风能、太阳能等自然能发电技术等等，这些都利用了清洁生产的技术。清洁生产技术包括的范围很广，主要有以下几种技术：生物工程技术，这其中有细胞工程、酶工程、基因工程等等；辐射加工技术，如离子束、射线和中子束等在常温常压下就可以引起一些需要在高温高压下才能进行的反应；绿色催化技术，这里有多种催化剂，比如分子筛催化剂、相转移催化剂等；超临界流体技术，这里有超临界H2O和超临界 CO2，都能阻燃并且无毒。清洁生产技术具有许多优点，其产品清洁无毒，不管是对环境还是对人体都是安全的。

3.2结合生物技术的应用

生物技术领域包括有细胞、基因、微生物和酶等的技术范畴。它在化工领域的应用主要包括两个方面，化学仿生学和生物化工。生物酶在生物体内作为一种催化剂具有高效性和专一性，广泛参与到生物合成的各个过程。而在化学仿生学中主要是膜化学这一领域使用到生物技术。

绿色化学工程与工艺部分采用了生物技术，使可再生资源合成化学品。早期的有机化合物原料多数直接来源于动植物，之后才发展到利用石油和煤炭作为原料。在绿色化学工程与工艺中，催化剂一般用的都是自然界中存在的酶或者是工业酶。酶与一般的化学催化剂相比，具有无污染、反应条件温和产物性质优良等优点。比如制备丙烯酰胺，使用的是丙烯腈，换用酶催化后，能耗大幅度降低，反应完全且无副产物。

3.3生产环境友好型产品

发展绿色化学工程与工艺，其目的是生产出环境友好型产品。在生活中有许多实例，比如寻找替代品来替代氟利昂，这样可以保护大气的臭氧层；使用可降解的塑料制品；无磷洗衣粉、清洁汽油等等。因为传统汽油柴油给大气带来了严重污染，近年来国内外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他无污染燃料，大大减少汽车尾气造成的污染。又如在山东推行的用二甲醚来做汽车用的燃料，二甲醚既经济又环保，这具有很好的发展前景。巴西在生物能源的开发上取得一定成就，如使用乙醇汽油，利用甘蔗产酒精，酒精燃料已经取代了接近一半的汽油消费。另外还有H2和CO2在太阳能和电解质存在的条件下合成乙醇这一新工艺，生产过程和产品均对环境友好。

结语

绿色化学工程与工艺采用无毒的溶剂、原料，选择无污染、低耗、节能的化学工艺过程，应用清洁的生产技术，实现生产与环境相协调，产品和生态友好。开发和应用绿色化学工艺，已成为当代化学工业的发展趋势和前沿技术，是建设环境友好型社会，实现可持续发展的关键所在。

参考文献

[1] 张浩，杨顺博，马振.关于绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用探析[J].化工管理，2016（11）：211.

[2] 劉森，罗泽鹏，都颖，刘思乐.绿色化学工程工艺对化学工程节能的促进作用分析[J].黑龙江科技信息，2016（02）：75.