從源頭解決化工污染問題探討

張連海 史向榮(天津瀛江香精香料有限公司,天津 300000)

化工生產(chǎn)的污染是一個令全世界頭痛的問題。過去，隨著發(fā)達國家對國內(nèi)環(huán)保問題的日益重視，很多污染嚴重的化工產(chǎn)業(yè)逐步向發(fā)展中國家轉移。如今，世界各地都開始重視環(huán)境問題，發(fā)展中國家也紛紛開始反思以犧牲環(huán)境換取經(jīng)濟發(fā)展的重大弊端。因此，找到切實可行、有效的辦法解決化工生產(chǎn)的污染問題，已經(jīng)成為世界各國重點攻關的重要戰(zhàn)略性課題。

目前化工污染廢物的治理主要還是以末端治理為主。也就是，先產(chǎn)生污染廢物，然后再進行治理。由于這種末端治理的費用高，難度大，因此很多不具備廢物處理能力的企業(yè)就會私自、非法排放污染物，給環(huán)境保護帶來巨大壓力。另外，末端治理還容易產(chǎn)生二次污染。即便采用一定技術手段處理生成的廢物，這也是治標不治本的，同時也是不經(jīng)濟的。最好的解決方案就是從源頭上消除污染[1]。

1 采用新原料、新路線

以苯甲醛的生產(chǎn)為例。最早普遍采用甲苯氯代并水解法，污染大，且成品苯甲醛中含有氯代物，而氯代物的存在因其潛在的生物毒害性限制了該產(chǎn)品在食品及化妝品等中的應用。目前新上馬的苯甲醛工藝主要采用甲苯直接氧化法。直接氧化法可以用空氣氧化甲苯制備苯甲醛，不會引入氯代物，不會產(chǎn)生大量廢鹽，污染相對來說就大為減小。

由醇制備醛、酮，最直接的辦法就是化學氧化法，最常用的就是鉻系、錳系等的氧化劑。這些氧化劑的氧化效果較好，但污染卻很嚴重，會產(chǎn)生大量固體廢渣，難以處理，也是一類重要環(huán)境污染物。而采用催化脫氫法，則可以避免這一重大環(huán)境問題。脫氫法無需化學氧化劑，催化劑用量很少且可以循環(huán)使用，產(chǎn)物只有目標產(chǎn)物和氫氣，而氫氣又是一種清潔能源，因此催化脫氫法將是未來由醇制備醛、酮的主流發(fā)展方向[2]。

傳統(tǒng)的酯化反應主要使用小分子酸做催化劑，如：硫酸、磷酸、對甲苯磺酸等，污染大且腐蝕設備。而采用固體形式的酸做催化劑，反應結束后通過過濾等辦法回收催化劑并循環(huán)套用，就可以消除因使用普通酸催化所帶來的廢水、廢鹽等污染問題。目前工業(yè)上已經(jīng)有很多此類工藝采用酸性離子交換樹脂等固體酸做催化劑，工藝簡單、污染小，符合綠色化工工藝的要求[3]。

2 物料、廢水等的循環(huán)套用

化工生產(chǎn)中，有些環(huán)節(jié)的物料、廢水等經(jīng)過一定的技術處理，可以循環(huán)套用，實現(xiàn)零排放，這樣就可以大大減輕環(huán)保壓力。而且，因為企業(yè)對這種物料、廢水的成分、性質(zhì)等非常了解，可以采用具有針對性的處理辦法，往往事半功倍，最終實現(xiàn)物料、水等的閉路循環(huán)，既降低了生產(chǎn)成本，又大大減輕環(huán)保治理的壓力。

比如，瀛洋集團生產(chǎn)苯乙醇，過去的老工藝會產(chǎn)生大量廢水，環(huán)保壓力很大。后來采用了廢水循環(huán)套用的新技術，基本達到了廢水零排放的效果[4]。這使得他們在該產(chǎn)品生產(chǎn)上可以領先于其他競爭對手。

羥醛縮合反應也是一個污染較大的反應，反應一般需要堿催化，會產(chǎn)生難以用生化法處理的高鹽廢水，處理起來非常麻煩，處理成本很高。但針對不同性質(zhì)的產(chǎn)品，基本上都可以找到廢物循環(huán)套用的辦法，使得催化劑和溶劑可以循環(huán)使用，這樣就從根本上杜絕了這些污染物的排放，且可以明顯降低生產(chǎn)成本。

3 生化等工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)化工工藝

生化法在制備某些化工產(chǎn)品方面具有傳統(tǒng)化學法所不具備的優(yōu)點，如反應條件溫和、廢物容易處理等。生物發(fā)酵法，一般都是在常溫或略高于常溫條件下反應，不使用強酸、強堿、重金屬等比較苛刻的催化劑。反應產(chǎn)生的廢物以有機物為主，可以通過常規(guī)處理方法處理。而且生化工藝還可以用比較簡單的工藝制備出用化學法需要特別復雜工藝才能生產(chǎn)的產(chǎn)品。因此，生化工藝是未來化工生產(chǎn)的一個重要發(fā)展方向。

比如，愛普公司的杜毅等用發(fā)酵法制備天然香蘭素[5]，就是一個很好的例子?；瘜W合成香蘭素早期用亞硝化法，污染非常大，后來開發(fā)了乙醛酸法等新工藝，污染相對亞硝化法大大減小，但還是會產(chǎn)生大量廢水。若是能夠用生化法代替化學法，污染會進一步大幅減小。

4 尋找高污染產(chǎn)品的綠色替代品

氟利昂是導致大氣臭氧層空洞的罪魁禍首之一。目前全世界都在用其他制冷劑代替氟利昂，以減少對大氣臭氧層的破壞。

硫酸二甲酯曾是工業(yè)甲基化反應的首選原料，因為用它進行甲基化反應，收率高、選擇性好、條件溫和、價格便宜。但硫酸二甲酯毒性太大，環(huán)保及安全方面的壓力都較大。后來人們用低毒的碳酸二甲酯代替硫酸二甲酯，并逐漸成為當今工業(yè)甲基化反應的首選原料。

脲醛樹脂是用于制備膠合板、密度板的主要粘合劑，但隨著人們環(huán)保意識的加強，這種可以緩慢釋放甲醛的粘合劑逐漸被人們厭惡。Oregon州立大學的Kaichang Li等推出了一種用大豆粉制備的綠色環(huán)保粘合劑，并獲得了美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎[6]。

很多污染較大的產(chǎn)品均可以找到有效的、更加環(huán)保的替代品。目前阻礙這種替代過程的最大問題是成本問題。隨著技術的不斷進步，目前還在使用的高污染產(chǎn)品必將被更加環(huán)保的新產(chǎn)品所替代。

5 新技術節(jié)能降耗

能耗越高的產(chǎn)品，環(huán)保壓力越大。因此，減少能耗，也是減輕化工生產(chǎn)環(huán)保壓力的一個有效手段。

比如熱泵精餾技術。傳統(tǒng)精餾餾出物在通過冷凝器降溫之后，冷凝介質(zhì)吸收的熱量就白白浪費掉了。傳統(tǒng)冷凝器的冷凝介質(zhì)需要采用冷卻塔進行冷卻，然后再循環(huán)工作，這樣這部分熱量沒有任何再利用的價值。采用熱泵精餾技術，可以將這部分熱量經(jīng)過絕熱壓縮提高溫度后用于加熱待蒸餾物料，這就使得精餾的能耗可以大幅降低。這種技術尤其適合蒸餾水等蒸發(fā)潛熱較大的物料[7]。

6 副產(chǎn)物的綜合利用

化工生產(chǎn)中，原子經(jīng)濟性100%的產(chǎn)品并不多見，大多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)都會生成一定的副產(chǎn)物。很多副產(chǎn)物對生產(chǎn)企業(yè)來說屬于廢物，需要花費一定資金進行處理；而對其他行業(yè)或企業(yè)來說卻是有用的原料或產(chǎn)品。因此，若能將生產(chǎn)中的副產(chǎn)物綜合利用，既也可以從源頭上減小環(huán)保壓力，又可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

德國巴斯夫公司使用副產(chǎn)的一氧化二氮作為氧化劑，用于氧化環(huán)戊烯制備環(huán)戊酮，既避免了大量氮氧化物的直接排放，又降低了生產(chǎn)成本[8]。

河北金牛公司，將自己副產(chǎn)的氫氣供應給周邊其他需要氫氣的公司，使得其他公司總體能耗大幅降低，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

7 結語

從源頭采取技術手段解決潛在的污染問題是未來化工生產(chǎn)發(fā)展的主流。源頭治理費用低、工藝簡潔、次生污染小，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。只有從源頭上治理化工生產(chǎn)的環(huán)保問題，才是真正高效、治本的解決之道。

[1]吳鑫干，尹娟娟，胡在君.苯甲醛的合成進展.精細石油化工，2002年7月，第4期，57-63.

[2]雷濤.正己醇催化脫氫制備正己醛研究.西北大學，碩士學位論文，2010年.

[3]劉浩，劉雷，曾哲靈，陳蓮花.離子交換樹脂型催化劑在酯化反應中的應用.江西科學，2008年8月，26卷4期，658-661.

[4]張賓山等.廢水零排放工藝制備環(huán)氧苯乙烷的方法，中國發(fā)明專利CN102311408A.

[5]杜毅，張兆斌，曾義勇，陳洪.發(fā)酵法制備天然香蘭素的研究.香料香精化妝品，2011年6月第3期，30-34.

[6]高彤.綠色的化學，綠色的產(chǎn)品----總統(tǒng)獎表彰推進綠色環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的化學成就.上?；ぃ?007年，32卷，12期，13-14頁.

[7]許維秀，朱圣東，李其京.化工節(jié)能中的熱泵精餾工藝流程分析.節(jié)能，2004年第10期，19-22.

[8]J-特萊斯等.制備環(huán)戊酮的方法，2007年，中國發(fā)明專利CN101027273A.