环保化工技术在化学工程工艺中的应用

靳慧轩(海湾工程有限公司，河北 石家庄 050000)

0 引言

化学工业作为涉及多个领域的工程。传统化工工艺在实际应用中存在高能耗、高污染等问题，与当前所提倡的环保化工生产理念不相符。而环保化工技术是继传统化工技术优点所形成的具有节能降耗、环保等特点的新型技术，能够弥补传统化工技术的不足，减少化工生产环节污染物，为化工行业的整体发展提供新的发展路径和方向，所以，在化工工程中应用该技术具有一定现实意义。

1 环保化工技术及其应用的必要性

1.1 定义

环保化工技术指的是对现有化工技术、化学原理进行优化和改良，降低化学工程中原料、溶剂以及废物等有害物质对环境污染，整个过程中可以体现环保、节能等理念的技术[1]。随着该技术的不断开发，可以从化学反应、化工污染源头处减少污染物的产生，在化工生产、加工中使用一些无毒害的原料、催化剂等实现无污染，比如在化工生产中多使用催化剂来促使反应速率提高。在环保化工技术开发中，可以使用一些无毒害的催化剂来提高反应速率，从源头处控制化学污染。

1.2 环保化工技术在化学工程工艺中应用的必要性

第一，近年来，环保、环境以及资源等问题成为人们关注的热点，对各行业产生一定的影响。化学工业涉及冶金、合成纤维、医药等多个领域，在满足生活、生产等需求的同时，给自然、人类带来一些负面影响，不利于化工行业可持续发展。而在化学工程工艺中应用环保化工技术，不仅可以缓解资源、环境等问题，而且为化学工程行业的发展提供新的思路和方向。从预防入手，对化工生产环境污染问题进行有效控制，比如利用废弃物资源回收技术减少有害废物的排放，使污染物的量得以控制，突显出环保化工技术的优势。第二，在以往化学工程生产中，受工艺的约束，所排放的部分废水、废物未进行有效处理而排放，不仅会污染周围河流、土壤以及空气，而且雾霾等恶劣天气出现的频率增多，对人类身体健康、出行等带来不良影响。此外，传统化学工程生产中所消耗的原材料比较多，且资源利用率相对较低，加之目前化工资源比较短缺，不利于该行业的持续发展。因此，在化学工程工艺中应用环保化工技术具有一定的必要性[2]。

2 化学工程工艺中环保化工技术的开发和应用

2.1 开发

2.1.1 使用环保原料

化学原料多通过化学方法生产所得，是化工生产环节不可或缺的原料，所使用的原料是否满足环保要求，会直接影响化工行业污染的治理。这就要求选用环保性的化工原料，即在化工生产中使用纯天然原料代替以为有毒害性的原料，达到无污染、零排放的目的，比如在生产酸、醇等化工原料过程中，可以使用一些天然植物纤维(树木、芦苇)、农副产品废弃物(麦秸、稻草) 替代以往的化学原料。

2.1.2 催化剂选用

大多数化学反应都需要催化剂的参与。催化剂性能会直接影响目标产物的产量、速率，在化学反应中起到加快反应速率，确保各类原料充分反应的作用，在促使资源利用率提高的同时，能够降低化工生产成本。在环保化工技术开发过程中，应根据目标产物、催化剂的性能等条件选择无害且具有回收价值的催化剂，在满足目标产物产量的同时，提高催化剂的利用率。

2.1.3 高反应速率

在化学工程工艺中，部分化学反应需在高温环境下进行，即需要设置相应的供热装置，如果使用传统单线供热方式，一方面在局部设备需要供热的情况下，容易导致部分热量浪费；另一方面如果需对多种设备进行供热，存在热能供应不足的情况，会降低生产效率。因此，在化工工程工艺中，应从节能、环保的视角出发，对反应供热系统进行优化，促使生产效率提高。

2.2 应用

2.2.1 物技术

随着科技的快速发展，为生物技术的发展提供了广阔的环境，在医药、工业以及农业等多个领域中会应用到该技术，不仅促使化学工程产业结构的不断优化，而且会创造更多的经济、社会效益。生物技术的应用范围还涉及到基因、细胞以及酶工程等方面，在生物制造业中能够突显出环保化工技术的优点。比如细胞与酶的反应作为生物研究中常见的内容，为了提高该反应的速率，一般会添加合适的催化剂，使反应更加充分。在该反应中可以应用环保化工技术所研发的丙烯酸胺作为催化剂，一方面可以实现能源的节约，反应中所产生的废弃物相对较少；另一方面该反应可以体现生物与化学技术二者融合的优势，促使生产效率提高。同时，膜化学技术多应用于大气污染、水处理中，能够实现介质的分离，达到较好的生态环境治理效果。

2.2.2 清洁、回收技术

清洁技术作为环保化工技术中的一种，主要应用于造纸工业、废水处理等领域，能够起到环境保护的作用[3]。在化学生产中应用该技术，对废弃物进行处理，使部分废物通过转化进行再次利用，对有毒物质进行溶解处理，降低其对环境的威胁，达到节能、环保的目的。比如在造纸工业中，为了降低对环境的污染，使用木素降解菌对纤维原料进行处理，替代以往的化学法制浆方式，并且在废纸脱墨、改性中应用纤维素酶，在漂泊工艺中使用木素酶等。同时，高分子材料在使用中降解的难度比较大，容易造成环境问题，可以两方面入手减少污染，一方面在材料合成制备过程中，将光热、生物酶敏感基团引入分子链中，目的是从源头上防止高分子材料的污染；另一方面采取聚合物解聚、降解的方式收回废弃材料中有价值的化学品，对部分塑料进行生物降解；或者采取零污染的物理法对废气高分子材料的相容性、流变性进行改变，实现高分子材料的再次利用，在降低环境污染的同时，促使资源的利用率提高。

2.2.3 催化技术

该技术作为化学工艺中不可或缺的一部分。目前，化工企业在化学产品生产中多应用该技术。与传统化学技术相比较，该技术的应用可以促使催化剂的利用率提高，降低化工污染，比如目前多使用固体催化剂，能够弥补传统液体催化剂的缺陷，在保证化学产品质量的同时，实现废弃物的有效利用，降低对生态环境的污染。

2.2.4 应用环保产品

为了降低和防止环境污染问题发生的几率，化工企业应站在行业可持续发展的立场，生产出对环境友好的新型产品。如为了降低汽车燃料对环境的污染，减少对人体的伤害，可以应用环保化工技术生产出新的环保产品，以乙醇汽油来代替传统的汽油作为汽车的燃料。同时，在环保理念的倡导下，应用生物航煤来替代普通的航煤，减少二氧化碳的排放，并且该燃料的应用要求比较低，无需改装原有的发动机，突显出该新型燃料在使用便捷性、环保等方面的优势。此外，所生产的可降解塑料袋不仅可以满足人们实用性需求，而且这类材质的塑料袋在短期内可以分解，避免对环境的破坏。

3 基于环保化工技术提高化学工程工艺的策略

3.1 化工工艺流程改进

化工生产工艺流程即原料预处理、加工以及生产成为半成品或成品的过程[4]。化工工艺流程设计要符合产品质量、环保、经济以及易操作等方面的要求。而传统化工企业在发展过程中，多使用单线、单一设备进行能源的供应，且部分反应过程对压力、温度等条件要求比较高，比如在高温、高压条件下进行，这种情况下会导致部分热量浪费，与环保化工理念相背离。因此，可以通过优化化工工艺流程的方式实现节能，如对化工反应过程的热能需求进行分析，对反应能源分配方式进行重新规划，以联合加热的方式对能耗进行控制，促使能源利用率提高。另外，使用变频电机代替以往的定频电机，使反应过程能源需求与供给相匹配，达到节约能源的目的。此外，针对化学反应不充分，所产生的废弃物量比较大的情况，应对化工技术、设备进行更新，使用专门的收集和回收设备对其处理，实现废物的再次利用。

3.2 合理布局设备、场地

在当前激烈的市场竞争环境下，化工企业在应用环保化工技术的过程中，需综合考虑经济、环保以及安全等因素，通过成本的控制增强自身的竞争力。对于化学工程设计人员、技术人员而言，应根据实际情况对化工设备、场地进行合理布局和规划，比如设计新的设备系统，对传统系统进行改进，依据产品需求、设备要求等制定出简单、实用的设施布局方案。关于车间设备的布置，应考虑地形、主导风向等因素，充分发挥车间地理位置方面的优势，通常将配电室、控制室布置于生产区域的中心处，确保设备布局与工艺流程相适应。此外，关于各车间、各部门位置的布局，应遵循协调、紧凑以及整齐等布局原则，使各设备之间协调、配合运作，对操作区域设备、管线进行合理分布，对不同管道进行标识，确保有毒、腐蚀性介质被集中放置、处理，防止对周围环境的污染。

4 结语

传统化工企业在生产过程中过分强调效益，忽视了资源、环境等问题，给生态环境、人类带来一些负面影响，一定程度阻碍了化工行业的可持续发展。因此，在化学工程工艺中应用环保化工技术具有一定的可行性，将环保化工理念融入化工生产的各环节，对化工原料和催化剂质量进行把控，优化化工工艺流程、设备以及整个反应过程，在保证化工产品质量的同时，尽可能地降低对环境的污染，为环保化学工程发展打下基础。