|
|
【摘 要】运用科学的方法对化工原料、催化剂、溶剂、试剂、废物、产品等进行改善来减少甚至现出其对人类健康以及生态环境的危害，并促进化工工业的节能发展，这就是绿色化学工程与工艺。作者根据多年的工作和实践经验，就绿色化学工程与工艺的开发、化工企业的节能减排以及在化学工业节能中的应用等方面做了相关论述。
【关键字】开发；节能减排；应用
前言
进入21世纪以来，环境问题越来越严重，而且，随着人口的继续增加，能源的持续减少，不可再生资源已经临近枯竭，生活垃圾核工业污染物也在无情的破坏着生态环境，人与自然的矛盾就这样不断被激化。
在化学生产过程中，通过不再使用有毒、有害的物质，不再产生以及处理废物，生产无污染无伤害的目的正是绿色化学的设想。这虽然只是设想，但通过改进化学技术和方法，是可以达到减少有危害的化学产物的，绿色化学工程与工艺正是为了保证人类健康、生态环境，为促进化学工业节能目标而实施的。
一、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。
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、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。
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。
二、化工企业节能减排的研究
1、化工企业节能减排的迫切性。随着化工工业的发展，人类经济活动对资源环境的影响越来越大，工业“三废”问题日渐突出，19世纪末20世纪初世界已出现了不可再生资源的日渐枯竭、环境污染、生态破坏、人口急剧增加等问题。
2、化工企业节能减排的途径。大型化工企业在生产过程中需要消耗大量的石油、煤炭和化工原材料，排放大量的废水、废渣、废气，只有大力发展循环经济，才能在国内外市场竞争中取得优势。化工企业发展循环经济以实现节能减排目的的途径有：加大污染治理的科技、资金投入，全过程控制污染；建立项目选用先进、清洁的工艺，从源头消除污染；实施技术集成创新，创建绿色生态产业链；广泛提高职工循环经济意识并从自身做起；加大技改力度，实现规模经营。
三、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。
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。
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。
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、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。
四、结束语
总之，绿色化学工程与工艺采用无毒害的溶剂、原料、催化剂等，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，实现生产与环境相容，产品和生态友好。开发和应用绿色化学工艺，已成为现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。 |
|
发表于 2022-2-21 20:37:16