化工行業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)研究

（天津市化工設(shè)計學院，天津 300193）

隨著全球環(huán)境污染日益的惡化，清潔生產(chǎn)這個名詞越來越被人熟知。清潔生產(chǎn)(Cleaner Production)是由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署工業(yè)與環(huán)境規(guī)劃行動中心(UN-EP EC/PAC)提出的，它表述了原材料-生產(chǎn)-產(chǎn)品-消費使用的全過程的污染防治途徑[1]?；瘜W工業(yè)的清潔生產(chǎn)即是要實現(xiàn)化工過程的綠色化，即要使用綠色化工技術(shù)，綠色化工技術(shù)是指在綠色化學基礎(chǔ)上開發(fā)的從源頭阻止環(huán)境污染的化工技術(shù)[2]。

典型的綠色化工技術(shù)包括原料綠色化、化學反應綠色化、反應介質(zhì)綠色化、產(chǎn)品綠色化，而“工藝”是將原料和能源轉(zhuǎn)化成中間品和終產(chǎn)品的過程?；み^程問題涉及到從分子工程到化學工程的所有問題。要實現(xiàn)綠色化工技術(shù)必須從綠色化工設(shè)計著手，通過化工設(shè)計過程的綠色化，實現(xiàn)“三廢”減量化、資源化和無害化，或?qū)ⅰ叭龔U”消滅于生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的綠色化工生產(chǎn)技術(shù)。

1 主要方法

針對以上諸多綠色化，在生產(chǎn)工藝已確定的基礎(chǔ)上，可以有相應的技術(shù)手段[3]來實現(xiàn)化工過程的綠色化[4]。

1）使用清潔原料，針對有些化工過程所使用的原料是有害化學品，或者原有工藝會產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品或中間產(chǎn)物，可以通過改進生產(chǎn)工藝來達到清潔生產(chǎn)的目的。最好可以采用能實現(xiàn)原子經(jīng)濟性的生產(chǎn)工藝。

2）控制反應途徑和深度，很多化學反應會產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物和副產(chǎn)品，在反應過程中可以通過適當?shù)目刂品磻獥l件，提高反應的轉(zhuǎn)化率和選擇性，盡量少生產(chǎn)有害產(chǎn)品。

3）開發(fā)高選擇性的催化劑，對于催化反應，可以通過高選擇性的催化劑的開發(fā)來實現(xiàn)提高反應選擇性的目的，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，減少有害化學品的生成。

4）采用清潔催化劑，對于必須使用催化劑的化學反應，有些催化劑會對環(huán)境有產(chǎn)生污染，這種情況下我們要設(shè)法開發(fā)清潔的催化劑來代替原有催化劑，避免污染環(huán)境和設(shè)備，提高生產(chǎn)效益。

5）使用清潔溶劑、試劑，很多化學反應過程需要在溶劑中進行，有些溶劑易揮發(fā)不易回收，會對大氣造成嚴重污染?？梢酝ㄟ^開發(fā)在清潔溶劑中進行的化學反應過程來減少污染。

6）副產(chǎn)品深加工和循環(huán)利用，很多情況下有毒有害的副產(chǎn)品暫時還沒有辦法完全避免，需要對其進行進一步加工，得到有用的產(chǎn)品，或者循環(huán)利用，減少浪費和污染，提高經(jīng)濟效益。

7）尋找對環(huán)境有害產(chǎn)品的清潔替代產(chǎn)品，對于某些本身對環(huán)境有污染的化學品，為了環(huán)境友好，要開發(fā)能替代的環(huán)境友好的產(chǎn)品來減少污染。

另外，在生產(chǎn)工藝已確定的基礎(chǔ)上，在化工過程的設(shè)計和生產(chǎn)過程中，也要以清潔生產(chǎn)為目標來設(shè)計，做到少排放、少污染、少浪費[5]。

1）改革工藝和設(shè)備，在生產(chǎn)過程中，由于所使用設(shè)備水平較低，造成生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)品選擇性低，這種情況下會造成生產(chǎn)消耗高、損耗大、廢棄物多，從而使企業(yè)成本增加，污染也變的嚴重。要達到清潔生產(chǎn)的目標，就必須采用先進的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備，這樣才能提高企業(yè)的競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2）合理有效利用資源，在生產(chǎn)過程中原材料、能源等消耗占成本的大部分，如果不能合理利用這些資源將造成很大浪費，增加無謂的成本。在生產(chǎn)中要實現(xiàn)原料的綜合利用，充分利用和回收各種能源，使資源的利用發(fā)揮最大效益。

3）合理組織物料循環(huán)，物料循環(huán)主要包括流失的物料回收后作為原料返回流程；生產(chǎn)過程中生成的廢料經(jīng)處理后作為原料或原料的替代物返回生產(chǎn)流程；生產(chǎn)中生成的廢料經(jīng)處理后作為原料用于其它生產(chǎn)過程。如企業(yè)生產(chǎn)過程中的循環(huán)用水、煤氣等的綜合利用，既能節(jié)約能源和資源，降低成本，又能大幅度減少了物料流失和“三廢”的排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

4）產(chǎn)品體系改革，清潔生產(chǎn)的目的是節(jié)約原料和能源，減少昂貴或稀缺原料的使用，對于生產(chǎn)的產(chǎn)品要在使用過程中及使用后，均不含危害人體健康和生態(tài)環(huán)境的因素，且易于回收、復用和再生，易處置，易降解，另外還要簡化包裝，鼓勵采用可再生的材料制成包裝材料或便于多次使用的包裝材料。總之，清潔產(chǎn)品應該在生產(chǎn)過程、使用過程中甚至使用之后，都對環(huán)境無害。

2 清潔生產(chǎn)技術(shù)

在清潔生產(chǎn)過程中我們會用到各種技術(shù)[6]來達到目的。

1）過程模擬技術(shù)，過程模擬技術(shù)可以通過過程建模與優(yōu)化控制技術(shù)相結(jié)合進行生產(chǎn)流程優(yōu)化，因此成為國內(nèi)外研究的熱點和實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的重要技術(shù)之一。

2）過程集成技術(shù)，要使化工過程的能耗物耗和環(huán)境污染最小，就必須把整個反應系統(tǒng)集成起來作為一個有機整體進行優(yōu)化。

3）清潔的生產(chǎn)工藝，化工生產(chǎn)中，采取新工藝，不但可提高生產(chǎn)效率，而且可以解決廢水處理問題。

4）清潔的反應體系，反應體系對反應十分重要，以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態(tài)水和離子液體等作為清潔生產(chǎn)的反應體系，可以獲得良好的反應效果。

5）超常規(guī)反應技術(shù)，由于人們對物質(zhì)狀態(tài)和反應過程的認識有限，對物質(zhì)的利用主要基于其正常狀態(tài)下的物性。隨著人們對各種物質(zhì)處于不同極限狀態(tài)的特性的研究，化學反應過程在極限狀態(tài)下的特性受到化工界的廣泛關(guān)注，于是各種超常規(guī)狀態(tài)的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如超臨界流體技術(shù)、超重力技術(shù)等。

6）催化技術(shù)，催化技術(shù)是化學工業(yè)實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的主要方法。在有機化工中，為了得到盡可能多的目標產(chǎn)品，減少副產(chǎn)品和廢物，除了采用合適的工藝設(shè)備和工藝線路外，非常重要的是采用高效環(huán)保的催化劑，如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。

7）化工設(shè)備技術(shù)，隨著化工工藝的進步和發(fā)展以及環(huán)保要求的不斷提高，化工設(shè)備技術(shù)也不斷發(fā)展和完善。目前，化工設(shè)備逐漸專業(yè)化、系列化，并朝著大型化、微型化和智能化方向發(fā)展。

8）清潔能源，現(xiàn)在化學工業(yè)的供能主要來自石油和煤炭，這兩種能源在消耗過程中都會產(chǎn)生大量的污染，而且石油和煤炭在開采過程中也會對環(huán)境造成破壞。面對國際國內(nèi)節(jié)能減排的重壓，使用清潔能源是發(fā)展的必然趨勢。為了降低對環(huán)境造成的污染，人們努力開發(fā)清潔的能源技術(shù)，包括利用太陽能、風能、地熱等。

3 清潔生產(chǎn)發(fā)展的不利因素

我國的清潔生產(chǎn)正在發(fā)展中，難免會遇到各種阻礙。其中包括法制不健全，產(chǎn)品生命周期評價不足，對清潔生產(chǎn)存在認識誤區(qū)，清潔生產(chǎn)沒能很好地與企業(yè)政治、經(jīng)濟、文化生活掛鉤等[7]。

總的來說，我們在實際工作中要從源頭開始通過采用適當?shù)姆椒?，有效利用現(xiàn)有技術(shù)，開發(fā)新技術(shù)，避免各種不利因素的影響，促成我國清潔生產(chǎn)的發(fā)展。

[1]張淑群.化工清潔生產(chǎn)[J].化工環(huán)保，1997，17（3）：151-152.

[2]劉江萍.綠色化工技術(shù)與綠色化工設(shè)計相關(guān)問題研究[J].科技信息，2010，（33）：45.

[3]田昀.清潔生產(chǎn)應用于化工過程中的一些方法及前景展望[J].環(huán)境科學動態(tài)，2000，（4）：27-29.

[4]尹發(fā)平.化工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)措施分析[J].北方環(huán)境，2013，29（3）：24-25.

[5]楊輝.化工企業(yè)開展清潔生產(chǎn)的主要途徑，安全、健康和環(huán)境[J].2006，6（4）：27-28.

[6]陳和平，包存寬.我國化學工業(yè)中清潔生產(chǎn)技術(shù)的研究進展[J].化工進展，2013，32（6）：1407-1414.

[7]陳金思.化工行業(yè)開展清潔生產(chǎn)的不利因素分析[J].安徽化工，2003，（3）：9-40.