化學工程與工藝中綠色化工技術的應用分析

隋沖

(東營坤寶新材料有限公司,山東 東營 257000)

目前,我國社會正處于攻堅時期,各行各業(yè)的發(fā)展使得環(huán)境污染問題日益突出。為此,國家高度重視環(huán)境保護,明確要求各行業(yè)立足實際,不斷完善自身,積極滲透綠色發(fā)展理念。而現(xiàn)代社會中化學工程與工藝的廣泛運用,使得環(huán)境污染問題備受關注,因此,必須深入化學工程與工藝的應用實際,探究出綠色化工技術應用方法,積極引入多種清潔型技術,助力我國社會構建生態(tài)文明城市,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 綠色化工技術概述

化學工程與工藝發(fā)展進程中,隨著綠色化工技術的出現(xiàn)和廣泛應用,使得化學工程生產(chǎn)效率得以不斷提升,同時,在綠色化工技術作用下,可以進一步提高化學工業(yè)的節(jié)能環(huán)保效果。從目前綠色化工技術應用市場發(fā)展趨勢來看,大量技術不斷涌現(xiàn),并且種類日益繁多,現(xiàn)階段的主要發(fā)展重點在于綠色化工技術的應用,致力于提高其效用。由此延伸出的綠色化工理念,突出強調(diào)了運用綠色環(huán)保理念,使化學工程中的化工技術可以綠色化,并且優(yōu)先選擇綠色化的化學原料,運用綠色環(huán)保的化學生產(chǎn)方法,全面提高化學工程綠色化水平,實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的同時,最大程度上降低化工生產(chǎn)對環(huán)境的污染程度,從而全面實現(xiàn)綠色化技術研發(fā)與產(chǎn)品推廣應用[1]。

與以往傳統(tǒng)化學生產(chǎn)工藝相比,引入綠色化工技術的化工工藝,更加低碳環(huán)保。傳統(tǒng)化工工藝中容易殘留大量的有毒、污染物質(zhì),雖然多數(shù)化學工業(yè)企業(yè)采取針對性措施處理這些污染物,但實際效果并不徹底,還是會影響到生態(tài)環(huán)境。比如,一些化工廠的煙塵處理工藝,雖然采取一定措施進行煙塵凈化處理,可從實際處理效果看,仍留有大量的殘余物,存在很多一氧化碳氣體,若是再利用同一工序進行處理,會導致處理成本不斷增加。而引入綠色化工技術,選用綠色材料,運用綠色化學工藝進行處理,不僅可以減少對環(huán)境的污染,同時也可以實現(xiàn)資源的高效利用,可以很大程度上提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

2 綠色化工技術應用要求

分析化學工程與工藝中可知,在應用綠色化工技術過程中,有著非常明確且嚴格的標準,同時應用要求也頗多。從化學原料選擇到催化劑配置,再到化學反應的控制各個環(huán)節(jié)中,都必須嚴格按照相關標準實施,確保綠色化工技術的應用真正發(fā)揮效用。

2.1 保證化學原料選擇合理

化學原料的選擇必須依據(jù)化學工程項目具體情況進行合理選擇,在此過程中,工作人員必須按照相關化工產(chǎn)品生產(chǎn)制造規(guī)范條例內(nèi)容、產(chǎn)品設計要求,合理選擇相應的化學原料,確保原料綠色性、無污染。為保證原料在后續(xù)化學工程應用中符合實際需求,相關工作人員必須做好市場調(diào)研,開展實驗室原料試驗工作,保證將化學原料的毒性控制到最低[2]。此外,在購置化學原料,包括后續(xù)原料運輸、存放,以及實際提取和應用中,都應當提高重視度,加強化學原料使用的環(huán)境保護。根據(jù)過往綠色化工技術應用經(jīng)驗看,應當優(yōu)先選擇無化學藥劑的材料,如植物、農(nóng)作物類環(huán)保材料,這類材料的應用效果要更好。

2.2 催化劑必須合理配置

為保證綠色化工技術應用科學有效性,應當優(yōu)先使用無毒、無害化學催化劑。若是催化劑本身具有毒害性,相關技術人員在實際使用前,必須參考化學工程生產(chǎn)工藝需求和要求,預先做好無害化處理,防止對后續(xù)工藝操作產(chǎn)生損害。在化學工程領域中,引入綠色化工技術后,不僅要深入研究、開發(fā),也需要積極落實到實踐應用中。而在技術研發(fā)環(huán)節(jié),化學催化劑的配置情況直接影響著化學工程與工藝水平,以往化學催化劑應用較為廣泛,隨著現(xiàn)代科學技術水平不斷提升,衍生出較多化學催化劑,比如,烷基化固相催化劑的研發(fā)和應用,可以實現(xiàn)無污染、無毒害,有效促進化學催化劑進一步發(fā)展,并在化學工程與工藝中得到較為廣泛的應用。

2.3 化學反應過程實施精細化管控

化學工程與工藝中,必須依托實際的化學反應過程才能發(fā)揮出綠色化工技術作用,同樣的,檢驗過程中也需要建立在化學反應之上才能實現(xiàn)。因此,除了保證化學原料、催化劑綠色化,還必須加強對化學反應過程的綠色化處理,對反應過程實施精細化管控。在具體實踐中,工作人員可以立足資源消耗視角,對反應的充分性、無污染性加以控制,也可以進一步深化化學供應反應,不斷提高綠色化工技術應用[3]。比如,在石油化工生產(chǎn)過程中,若想加快化學反應氧化程度,可以使用烴類物質(zhì),可實際上氧化物的出現(xiàn)會對環(huán)境產(chǎn)生一定污染,因此,若想達到綠色化目標,必須加強對生產(chǎn)過程的精細化控制,確?；瘜W反應充分,達到抑制污染物質(zhì)產(chǎn)生的目的,真正意義上實現(xiàn)保護生態(tài)環(huán)境的目標。

3 綠色化工技術在化學工程與工藝中的實踐應用

現(xiàn)階段,化學工程與工藝中可以看到較多的綠色化工技術,從該技術實際應用效果看,取得不錯成效。目前,化學工程與工藝領域已經(jīng)對綠色化工技術的應用達成共識,明確其應用的方向,主要包括了清潔技術、生物技術、環(huán)境友好型產(chǎn)品,還有潔凈新能源等,具體應用分析如下:

3.1 積極應用清潔技術

隨著現(xiàn)代社會不斷發(fā)展,推動化學工程與工藝不斷發(fā)展,其中清潔能源備受社會各界關注,而在清潔能源實際應用過程中,往往需要借助清潔技術才能實現(xiàn)。首先,目前市場上的清潔生產(chǎn)技術較多,比如綠色催化技術、臨界流體技術等等。這些技術在冶金領域、煤氣加工領域、海水淡化領域,還有印染領域、垃圾處理等領域得到廣泛應用。其次,現(xiàn)階段的清潔技術一般常應用于廢棄物處理和利用方面,比如,處理一些化學反應產(chǎn)生的有毒、有害殘留物,可以借助清潔技術的作用完成相應的操作。再有,從清潔技術應用實踐看,還與人們實際生活建立了密切聯(lián)系,例如,太陽能發(fā)電技術、垃圾沼氣技術、高效煤氣化技術,這些技術的廣泛應用,不僅改善了人們生活便利條件,同時也很大程度上緩解能源需求緊張現(xiàn)狀[4]。比如,將清潔技術應用到海水淡化領域中,可以將鹽水分離出來,得到大量的水資源,與此同時,Mg(OH)2的產(chǎn)量也較多,經(jīng)過后續(xù)一系列處理后可以獲得較大效益。

3.2 加強生物技術應用效果

現(xiàn)代化學工程與工藝在不斷實踐發(fā)展中,日漸復雜多變,使得化學工程、生物工程之間的聯(lián)系日益增多,二者聯(lián)合應用也逐步成為共識。在化學仿生學、生物化工領域中,生物技術得到廣泛應用,并且獲得了一定實踐效果?；蚣夹g、細胞技術、微生物技術等均屬于生物技術范疇,將生物技術應用到化學工程與工藝領域中,不僅符合綠色化工要求,與此同時,由于發(fā)生化學合成反應,生成的再生能源可以再次利用,比如,在柴油生產(chǎn)過程中,可以借助蘋果等相關天然燃料的作用,實現(xiàn)化工合成,將其轉(zhuǎn)化為能源應用。也可以改變丙烯腈催化劑的使用,改用生物酶,從而在合成過程中有效降低能源消耗[5]。從現(xiàn)代生物技術研究結果看,生物酶廣泛存在于自然界,并且其利用途徑也更加多元化,因此,在化學工程生產(chǎn)中,可以積極利用生物酶作為催化劑,充分發(fā)揮其綠色化特性,使得化學工程生產(chǎn)效率得到進一步提升,促使綠色化工技術可以廣泛應用到化學工程與工藝領域中。

3.3 注重應用環(huán)境友好型產(chǎn)品

人類社會生產(chǎn)生活沒有約束的發(fā)展,嚴重影響了原有生態(tài)環(huán)境,如果生態(tài)系統(tǒng)不平衡,會直接危害人類的生存和發(fā)展。近年來,社會各界開始廣泛關注生態(tài)環(huán)境問題,并一直加大力度保護環(huán)境,致力于實現(xiàn)人與自然的和諧相處。為此,國家在實施生態(tài)保護過程中,也加強了環(huán)境治理,二者共同推進、融合,意在構建良好的生態(tài)環(huán)境。比如,在資源開采中引用綠色化工技術,注重綠色化發(fā)展,在先進技術作用下,可以進一步優(yōu)化以往資源開采時造成的資源浪費情況,最大程度上降低生態(tài)環(huán)境污染程度,更好保護環(huán)境;目前,我國資源緊缺現(xiàn)狀不斷加劇,必須提高環(huán)境友好型產(chǎn)品的開發(fā)重視和力度,比如,汽車燃料的使用存在很大污染,危害著環(huán)境,為此,可以嘗試將甘蔗作為原料,結合綠色化工技術生產(chǎn)出新型乙醇汽油,減少環(huán)境污染,同時也有效降低能耗。在應用環(huán)境友好型產(chǎn)品過程中,必須注重了解并掌握現(xiàn)下的環(huán)境生態(tài)情況,從空氣質(zhì)量到氣候氣溫變化等各個方面的內(nèi)容,都必須全面監(jiān)測,并利用監(jiān)測到的數(shù)據(jù)作為參考,引入綠色化工技術,達到環(huán)境保護,優(yōu)化生態(tài)的目的。

3.4 深入研究潔凈新能源

隨著當前國民經(jīng)濟水平不斷提高,汽車成為人們生活必需品,并且人均汽車擁有量也日漸增多,對環(huán)境污染的程度也不斷加大,因此,相關領域科研人員,必須加強研究,改善這一現(xiàn)狀。目前,新能源汽車已經(jīng)融入人們生活,并且大量的節(jié)約能源的燃料廣泛應用于人們生產(chǎn)生活,這種潔凈新能源的使用,不僅降低了環(huán)境污染程度,同時也很大程度上提高了資源利用率。縱觀新能源應用情況看,不難發(fā)現(xiàn),這類資源一般較為容易獲取,并且可以實現(xiàn)循環(huán)利用,不會對環(huán)境產(chǎn)生較大危害,有助于推動當前的綠色技術發(fā)展。在潔凈新能源的研究和應用下,可以有效減少生態(tài)環(huán)境污染程度,同時也方便了居民出行,對進一步提高人們生活質(zhì)量具有重要作用[6]。

4 綠色化工技術未來展望

在我國化學工業(yè)不斷發(fā)展中,綠色化工技術的應用可謂是發(fā)揮了巨大作用,對推動化學工業(yè)長久發(fā)展具有重要意義和深遠影響。實現(xiàn)綠色化工,不僅確保了化學工程運用有效性,同時也幫助廣大居民改善了生活質(zhì)量,并在此過程中實現(xiàn)了對人類生存環(huán)境的保護。在綠色化工工作理念影響下,能夠有效提高綠色化工技術利用率,最大程度上減少生態(tài)資源浪費。立足當前化學工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,分析日后綠色技術發(fā)展趨勢,不難發(fā)現(xiàn):

首先,可以積極引入直接轉(zhuǎn)換技術,借助該技術進一步提升合成過程中相關性能,從過往合成過程看,主要分為2～3步進行,在直接轉(zhuǎn)換技術作用下,能夠改變以往繁瑣程序,縮減為一步完成,但目前的化學工業(yè)領域,還不具備滿足縮減步驟所需的原子經(jīng)濟條件,因此,在日后發(fā)展中,相關領域研究人員還需要進一步深入研究、運用更好的方法,完成廢棄物排泄。其次,應當加大力度管理好輸入端能量、過程中能量,主要目的在于保證整體過程所需能量為最低,避免能量浪費。在未來研究中,相關人員應當積極研發(fā)新工藝、技術,達到節(jié)能減排效果,改善傳統(tǒng)技術的同時,充分利用新能源作用,有效落實環(huán)境保護工作。最后,應當確保輸出端二氧化碳可以集中轉(zhuǎn)化,提高轉(zhuǎn)化技術水平,可以引入高效催化劑,進一步促進二氧化碳相關技術作用發(fā)揮,從而減少工業(yè)生產(chǎn)二氧化碳排放量[7]。

5 綠色化工技術優(yōu)化措施

目前,綠色化工技術已經(jīng)在化工業(yè)發(fā)展中得到廣泛推廣和應用,可從技術層面看還存在不成熟。以往化工體系以及人們對產(chǎn)品的諸多質(zhì)疑,直接阻礙了綠色化工技術在行業(yè)中的發(fā)展。對此,應當采取有效措施加以優(yōu)化:

首先,可以引入分子設計技術設計相應的化工產(chǎn)品。在具體實踐中,可以借助國際相關計算機軟件,輔助新鏟平合成路線,進而在根源上解決化工污染問題。

其次,可以在化工新產(chǎn)品生命周期全過程中,開展綠色化控制策略,并在此過程中引入不同高新技術,對化工原材料進行嚴格把控,促使化學反應綠色化,保證得到綠色化工產(chǎn)品。簡單說,就是在化工生產(chǎn)中應用綠色化原料,并運用綠色化催化劑、溶劑、助劑等輔助,促使原料得到充分轉(zhuǎn)化,獲得理想的綠色化工產(chǎn)品,促使化工生產(chǎn)實現(xiàn)廢物、廢水、廢渣的零排放。

再次,還需要積極地優(yōu)化調(diào)整以往傳統(tǒng)化工產(chǎn)品體系,尋找更新的,無污染的產(chǎn)品,替代污染性產(chǎn)品的生產(chǎn),進而更好地滿足環(huán)境保護需求,同時也可以促進化工企業(yè)進一步發(fā)展。對于化工行業(yè)而言,借助可再生資源,采取生物化工方法所得的綠色化工產(chǎn)品,將促使化工行業(yè)逐步實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。

最后,在化學化工相關教學活動中納入綠色化工知識,將其作為重要研究內(nèi)容。在此過程中,需要開展相關的綠色化學化工的教學,促使更多人對化工行業(yè)樹立正確認知,并充分認識到自然、社會與化工科技之間的統(tǒng)一性、和諧性,相互融合協(xié)作發(fā)展,并認識到綠色化工技術在人類社會持續(xù)性發(fā)展以及化工行業(yè)發(fā)展中的重要性,進而培養(yǎng)出更具有綠色環(huán)境意識、競爭力的高素質(zhì)、高能力人才。從而進一步發(fā)揮綠色化工技術在化學工程和化學工藝方面的應用優(yōu)勢,推動化學工業(yè)長久發(fā)展的同時,也實現(xiàn)社會綠色化發(fā)展。

6 結束語

綜上所述,隨著化學工程與工藝的不斷發(fā)展,有害物質(zhì)的產(chǎn)生必將危害人類生存和發(fā)展,因此,必須予以高度重視,加強處理,保證自然生態(tài)環(huán)境與人類社會和諧發(fā)展。現(xiàn)代社會發(fā)展下,人們環(huán)保意識不斷增強,使得綠色化工技術備受各界關注,通過本文對化學工程與工藝中綠色化工技術的應用相關部分,不難得知,將綠色化工技術應用到各個行業(yè)中,可以很好地控制環(huán)境污染,減少能耗,達到節(jié)能減排效果,因此,必須高度重視能源與原料的合理利用,緩解現(xiàn)有環(huán)境污染問題。