論綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進(jìn)作用

黎永海

摘 要：隨著先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對綠色化學(xué)已經(jīng)有了一定程度的認(rèn)識，所以對化工原材料的利用、節(jié)能和環(huán)保的性能要求越來越高。在化學(xué)工業(yè)中，通過采用科學(xué)的方法對化工原材料、過程催化劑、溶劑、試劑及產(chǎn)品等進(jìn)行改善，不但有效地解決了化工生產(chǎn)過程中三廢對生態(tài)環(huán)境的污染，還提高了化工原材料的資源利用率。本文首先對化學(xué)化工的概念進(jìn)行研究，并對綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)過程進(jìn)行研究，重點在于其節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；工程與工藝；化學(xué)工業(yè)；化工生產(chǎn)

1 綠色化學(xué)化工的概念

綠色化學(xué)又稱為環(huán)境無害化學(xué)，是利用化學(xué)來防止污染的一門科學(xué)。其研究的目的是通過利用一系列的原理與方法來降低或除去化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計、制造與應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生，使化學(xué)產(chǎn)品或過程的設(shè)計更加環(huán)?；?。綠色化學(xué)包括所有可以降低對人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響的化學(xué)方法和技術(shù)，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的無害化工過程，被稱為綠色化工。

2 綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)

傳統(tǒng)的化學(xué)工程與工藝對有害污染物的處理很被動，有滯后性，并且達(dá)不到根除污染物的效果，不但治理成本高，而且治標(biāo)不治本。比如利用煙氣除塵、脫硫，雖然凈化了氣體，卻把污染物轉(zhuǎn)化成了廢渣廢水，不但沒有解決問題，反應(yīng)復(fù)雜了處理方式。綠色化學(xué)工程與工藝，以零排放、清潔生產(chǎn)為原則，從化學(xué)反應(yīng)著手，對污染進(jìn)行有效的防止和控制。

2.1選擇、采用無毒害化學(xué)原料

生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的源頭是原料的選擇，它決定著化學(xué)生產(chǎn)流程和工藝的選擇。綠色化學(xué)工程與工藝以不使用有毒有害的原料為首要開發(fā)目標(biāo)，從源頭上防止化學(xué)污染，同時綠色化學(xué)工程與工藝本著采用可再生的自然物質(zhì)作原料的開發(fā)原則，來保證化學(xué)生產(chǎn)的無污染。比如蘆葦、木屑、樹枝等野生纖維植物以及諸如蔗渣、麥秸、稻草等農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物，這些物質(zhì)可作為原料加工成為糠醛以及醇、酮、酸類化學(xué)品，氣體物質(zhì)經(jīng)氣化會產(chǎn)生氫氣等，這些都是綠色原料應(yīng)用的典型。

2.2提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性

烴類選擇性氧化是一類具有強(qiáng)放熱性的反應(yīng)，石油化工工業(yè)中時常發(fā)生這種反應(yīng)，但是，它的生成物不穩(wěn)定，很容易被進(jìn)一步氧化，生成H2O和CO2。在各類的催化反應(yīng)中，此反應(yīng)一般不會被選擇，因為有時生成物中還會存在同分異構(gòu)提，不利于得到最終產(chǎn)物，所以，為了簡化生產(chǎn)，一般都會使用選擇性高的試劑。這樣不僅可以降低分離產(chǎn)品和純化產(chǎn)品的難度，還提高了反應(yīng)的選擇性，還能夠起到降低成本，節(jié)約資源，減少環(huán)境污染的作用。所以加強(qiáng)這一方面的研究會有很強(qiáng)的實用性，比如開發(fā)載氧能力強(qiáng)、選擇性好的新型催化劑，就可以應(yīng)對不同的烴類氧化反應(yīng)。

2.3采用無毒無害的化學(xué)催化劑

近年來，化學(xué)反應(yīng)越來越多的應(yīng)用到了工業(yè)化的生產(chǎn)中，而催化劑對提高反應(yīng)速率有著明顯的效果，所以開發(fā)新型高效、無毒無害的催化劑以成為綠色化學(xué)工藝的發(fā)展方向之一。如今，相關(guān)部門都在研發(fā)新的烷基化固相催化劑，此外，分子篩催化劑也得到了很好的開發(fā)和應(yīng)用。

3 綠色化學(xué)工程與工藝在化學(xué)工業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用

綠色化學(xué)工程與工藝開始與使用，很大程度上促進(jìn)了化學(xué)工業(yè)節(jié)能的實現(xiàn)。具體來講，目前在國內(nèi)主要有以下幾方面的應(yīng)用。

3.1清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用

清潔生產(chǎn)技術(shù)也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術(shù)，比如先進(jìn)的脫硝和脫硫技術(shù)；城市垃圾的無害化處理技術(shù)；生活垃圾制沼氣技術(shù)；高效清潔的煤氣化技術(shù)；利用風(fēng)能、太陽能等自然能發(fā)電技術(shù)等等，這些都利用了清潔生產(chǎn)的技術(shù)。清潔生產(chǎn)技術(shù)包括的范圍很廣，主要有以下幾種技術(shù)：生物工程技術(shù)，這其中有細(xì)胞工程、酶工程、基因工程等等；輻射加工技術(shù)，如離子束、射線和中子束等在常溫常壓下就可以引起一些需要在高溫高壓下才能進(jìn)行的反應(yīng)；綠色催化技術(shù)，這里有多種催化劑，比如分子篩催化劑、相轉(zhuǎn)移催化劑等；超臨界流體技術(shù)，這里有超臨界H2O和超臨界 CO2，都能阻燃并且無毒。清潔生產(chǎn)技術(shù)具有許多優(yōu)點，其產(chǎn)品清潔無毒，不管是對環(huán)境還是對人體都是安全的。

3.2結(jié)合生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)領(lǐng)域包括有細(xì)胞、基因、微生物和酶等的技術(shù)范疇。它在化工領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括兩個方面，化學(xué)仿生學(xué)和生物化工。生物酶在生物體內(nèi)作為一種催化劑具有高效性和專一性，廣泛參與到生物合成的各個過程。而在化學(xué)仿生學(xué)中主要是膜化學(xué)這一領(lǐng)域使用到生物技術(shù)。

綠色化學(xué)工程與工藝部分采用了生物技術(shù)，使可再生資源合成化學(xué)品。早期的有機(jī)化合物原料多數(shù)直接來源于動植物，之后才發(fā)展到利用石油和煤炭作為原料。在綠色化學(xué)工程與工藝中，催化劑一般用的都是自然界中存在的酶或者是工業(yè)酶。酶與一般的化學(xué)催化劑相比，具有無污染、反應(yīng)條件溫和產(chǎn)物性質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點。比如制備丙烯酰胺，使用的是丙烯腈，換用酶催化后，能耗大幅度降低，反應(yīng)完全且無副產(chǎn)物。

3.3生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品

發(fā)展綠色化學(xué)工程與工藝，其目的是生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)品。在生活中有許多實例，比如尋找替代品來替代氟利昂，這樣可以保護(hù)大氣的臭氧層；使用可降解的塑料制品；無磷洗衣粉、清潔汽油等等。因為傳統(tǒng)汽油柴油給大氣帶來了嚴(yán)重污染，近年來國內(nèi)外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他無污染燃料，大大減少汽車尾氣造成的污染。又如在山東推行的用二甲醚來做汽車用的燃料，二甲醚既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，這具有很好的發(fā)展前景。巴西在生物能源的開發(fā)上取得一定成就，如使用乙醇汽油，利用甘蔗產(chǎn)酒精，酒精燃料已經(jīng)取代了接近一半的汽油消費(fèi)。另外還有H2和CO2在太陽能和電解質(zhì)存在的條件下合成乙醇這一新工藝，生產(chǎn)過程和產(chǎn)品均對環(huán)境友好。

結(jié)語

綠色化學(xué)工程與工藝采用無毒的溶劑、原料，選擇無污染、低耗、節(jié)能的化學(xué)工藝過程，應(yīng)用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)境相協(xié)調(diào)，產(chǎn)品和生態(tài)友好。開發(fā)和應(yīng)用綠色化學(xué)工藝，已成為當(dāng)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展趨勢和前沿技術(shù)，是建設(shè)環(huán)境友好型社會，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)

[1] 張浩，楊順博，馬振.關(guān)于綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進(jìn)作用探析[J].化工管理，2016（11）：211.

[2] 劉森，羅澤鵬，都穎，劉思樂.綠色化學(xué)工程工藝對化學(xué)工程節(jié)能的促進(jìn)作用分析[J].黑龍江科技信息，2016（02）：75.