精細(xì)化工中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用研究

王國超，焦立霞

（1.浙江永太手心醫(yī)藥科技有限公司，浙江 臺州 317016；2.浙江六合工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 311100）

0 引言

無論哪個國家，在發(fā)展各項科技或者是工業(yè)的時候，首先要考慮的就是環(huán)境污染的問題。只有真正樹立起環(huán)境保護(hù)的意識，才能夠獲得更加長遠(yuǎn)、可持續(xù)的發(fā)展。而化工業(yè)則是造成環(huán)境污染的一個主要因素，所以在發(fā)展化工業(yè)時就要盡量應(yīng)用綠色化工技術(shù)，從最大程度上減少工業(yè)生產(chǎn)污染。

1 精細(xì)化工概述

精細(xì)化工是化工業(yè)的一個新的領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的化工業(yè)相比，精細(xì)化工的綜合性要更強(qiáng)，技術(shù)的密集度也更高。而且精細(xì)化工所需的原材料比較復(fù)雜，制作流程也比較繁瑣。精細(xì)化工不僅涉及了多個領(lǐng)域，還綜合了多項技術(shù)。目前市面上的精細(xì)化工產(chǎn)品有很多，不僅種類多樣，用途也十分廣泛。我國為了讓這門化工技術(shù)能夠得到真正的發(fā)展，還出臺了相關(guān)的法律政策，創(chuàng)建“精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”組織，這就從很大程度上提升了精細(xì)化工的市場核心競爭力，為很多化工企業(yè)的發(fā)展提供了更大的可能性。目前精細(xì)化工在化工總產(chǎn)值所占的比例已經(jīng)成為一個國家化工發(fā)展水平高低衡量的標(biāo)準(zhǔn)，這充分體現(xiàn)出了精細(xì)化工的重要地位。雖然不同國家的精細(xì)化工涉及的領(lǐng)域有差異，但是大概都是農(nóng)藥、醫(yī)學(xué)、試劑等多方面，精細(xì)化工所覆蓋的領(lǐng)域也會越來越寬廣，包含的行業(yè)門類也會越來越豐富。其實最初精細(xì)化工就是指產(chǎn)品小、純度高、價格貴的化工產(chǎn)品，直到近年，經(jīng)過各國專家的不斷研究，精細(xì)化工才被真正賦予了本質(zhì)意義。每個國家也會在其中加入自己的見解，對其進(jìn)行深一層次的定義，這也說明了精細(xì)化工的多樣。表1 為2015—2020 年全球精細(xì)化工行業(yè)的市場規(guī)模情況，市場規(guī)模的漲幅情況見圖1。

表1 2015—2020 年全球精細(xì)化工行業(yè)的市場規(guī)模情況 單位：億歐元

圖1 市場規(guī)模的漲幅情況

2 應(yīng)用綠色化工技術(shù)的意義

隨著我國化工業(yè)的不斷發(fā)展，對各項資源的需求也越來越大。但是對資源的過度使用就會導(dǎo)致環(huán)境污染，因此為了能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就要將綠色化工技術(shù)作為化工業(yè)主要的發(fā)展方向。綠色化工技術(shù)的意思就是通過化學(xué)手段降低或者是消滅對生態(tài)環(huán)境造成危害的物質(zhì)，這也符合我國綠色發(fā)展的基本理念。雖然目前我國的化工水平與發(fā)達(dá)國家相比還有一段差距，但是發(fā)展也不是一朝一夕的事情，要做到一步一個腳印，腳踏實地的發(fā)展。這樣發(fā)展的也會更加穩(wěn)定，絕對不能夠急于求成。對于現(xiàn)階段來說，我國首先要思考的并不是如何追趕上發(fā)達(dá)國家的腳步，而是要解決現(xiàn)今化工業(yè)發(fā)展中存在的問題。目前最緊要的就是如何解決化工業(yè)發(fā)展與環(huán)境之間的矛盾，要為我國化工業(yè)的發(fā)展打下牢固的基礎(chǔ)。而綠色化工技術(shù)就是化工業(yè)實現(xiàn)綠色發(fā)展的有效途徑，能夠通過科學(xué)的方式對環(huán)境進(jìn)行保護(hù)與治理。如果能夠合理地運(yùn)用這門技術(shù)就能夠從源頭上解決化工業(yè)產(chǎn)生污染的問題，對于實現(xiàn)綠色化學(xué)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。發(fā)展化工業(yè)的人員一定要樹立起綠色環(huán)保的意識，要明白綠色化工的重要性。因為化工產(chǎn)品其實就是一把雙刃劍，一方面能夠提高人民的生活品質(zhì)，化工產(chǎn)品的出現(xiàn)滿足了很多人的生活需求。另一方面則是對人們的生活造成了影響，就像很多有害的化工產(chǎn)品都會危害到人們的身體健康，還破壞了生態(tài)環(huán)境。所以在化工業(yè)中應(yīng)用綠色技術(shù)就能夠避免傳統(tǒng)化工中出現(xiàn)的弊端，實現(xiàn)化工業(yè)與生態(tài)環(huán)境同步發(fā)展。

3 精細(xì)化工中應(yīng)用綠色化工技術(shù)的策略

3.1 微化工技術(shù)

微化工技術(shù)其實屬于一種傳感器技術(shù)，主要是對各種微型構(gòu)件以及裝置進(jìn)行使用。同時還會對各種化學(xué)進(jìn)行研究與分析的微化學(xué)工藝，這種技術(shù)就能夠應(yīng)用在精細(xì)化工中的制藥產(chǎn)業(yè)方面。微化工技術(shù)在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中，其技術(shù)的核心就在于微型反應(yīng)以及傳熱技術(shù)。這種技術(shù)需要通過微型的結(jié)構(gòu)設(shè)備才能夠完成，而且在整個研究過程中，設(shè)備需要不斷的進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。不過這種技術(shù)也有一定的優(yōu)勢，就是能夠適應(yīng)惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。微化工技術(shù)的研究工作主要集中在三方面：一是傳統(tǒng)化工技術(shù)的更新?lián)Q代，主要集中在石油化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、火（炸）藥等領(lǐng)域，主要包括磺化、硝化、直接氟化、氧化、過氧化、酰胺化、重氮化等各類強(qiáng)放熱和易燃易爆的氣—液和液—液反應(yīng)過程。二是國家安全領(lǐng)域的研究工作，主要涉及化學(xué)激光器微型化、核燃料高效處理、特種材料的安全生產(chǎn)等。三是納米材料合成等領(lǐng)域，特別是可以將精細(xì)化工、醫(yī)藥化工等間歇式、利用率較低的制備工序，使之變成像石油化工一樣的可控連續(xù)工藝，使反應(yīng)由幾小時減少到幾十秒。一旦能夠使用可直接放大、安全高效、反應(yīng)流程易于控制的工藝技術(shù)，就能夠徹底改變化工某個環(huán)節(jié)、某些反應(yīng)污染物重、能耗高和穩(wěn)定性不好的形象，讓化工產(chǎn)品流程的強(qiáng)化、微型化和綠色化，提升化工產(chǎn)品的資源和能量效率，是完全可以做到的[1]。

3.2 生物化工技術(shù)

生物化工技術(shù)主要就是利用微生物、細(xì)胞之間的結(jié)合，完成相應(yīng)的生產(chǎn)工作。還可以用于精細(xì)化工生產(chǎn)基礎(chǔ)化工原料，如：乙、醇等物質(zhì)都是通過生物化工的技術(shù)生產(chǎn)出來的，這類由生物化工技術(shù)生產(chǎn)出來的物質(zhì)有一個特性，它們都是純天然無公害的。可以應(yīng)用于精細(xì)化工中生產(chǎn)基礎(chǔ)化工原料這一方面，像乙、醇等都可以通過生物化工技術(shù)生產(chǎn)出來，用生物化工技術(shù)生產(chǎn)出的化工原料是真正綠色的、無毒無害的。其實生物化工技術(shù)最廣泛還是應(yīng)用在農(nóng)業(yè)當(dāng)中，用于生產(chǎn)各種殺蟲劑，還不會對農(nóng)作物造成影響，這就足以證明生物化工技術(shù)足夠“綠色”。生物化工技術(shù)能夠在滿足精細(xì)化工生產(chǎn)質(zhì)量的同時，解決化工業(yè)在生產(chǎn)工因排放產(chǎn)生的污染問題。這就是在提高精細(xì)化工生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，完成了保護(hù)環(huán)境的任務(wù)。因為生物化工技術(shù)就是通過微生物本身的運(yùn)動規(guī)律與特征進(jìn)行精細(xì)化工的生產(chǎn)，像在生產(chǎn)石油的原材料時就可以通過細(xì)菌劃分，還有很多化工產(chǎn)品都可以通過生物酶等物質(zhì)進(jìn)行生產(chǎn)。生物化工技術(shù)中一項重要的技術(shù)就是生物催化技術(shù)，生物催化技術(shù)具有高選擇性、轉(zhuǎn)化快、降低成本等優(yōu)點，在化工行業(yè)的使用已相當(dāng)成熟。產(chǎn)品應(yīng)用主要在生物新材料、生物燃料以及相關(guān)領(lǐng)域。在生物資源領(lǐng)域，涉及生物柴油的提取、生物制氫、生物制乙醇等領(lǐng)域。在生物產(chǎn)品的廣泛使用中，主要用來解決白色污染，環(huán)保，開發(fā)生物可講解塑料，和高分子復(fù)合材料等領(lǐng)域。同時由于精細(xì)化工一直是中國化工行業(yè)的重點研究領(lǐng)域，生物化工科技在精細(xì)化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用也促進(jìn)了新產(chǎn)品的發(fā)展。包括了水處理添加劑，食物添加劑，動物營養(yǎng)添加劑，飼料添加劑，從而大大提高了人類的健康水平[2]。

3.3 綠色分離技術(shù)

目前我國的綠色分離技術(shù)已經(jīng)十分成熟，即使是在傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)當(dāng)中，綠色分離技術(shù)也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。綠色分離技術(shù)中可以應(yīng)用在精細(xì)化工中的技術(shù)有很多，如樹脂吸附、膜分離等，這些技術(shù)手段都能夠在精細(xì)化工中得到應(yīng)用。不過在實際的運(yùn)用過程中，還是存在著一定的差別。就像樹脂吸附技術(shù)在傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)當(dāng)中用于處理廢水，而在精細(xì)化工中主要是用于制作藥物，因為樹脂吸附技術(shù)中蘊(yùn)含的大孔樹脂能夠?qū)⑺幬镏械挠行С煞趾侠淼匚降揭黄穑@樣就能夠?qū)⑺幬镏泻械碾s質(zhì)分離祛除，達(dá)到綠色分離的目的。樹脂吸附技術(shù)還有一個十分優(yōu)質(zhì)的特點就是能夠反復(fù)使用，因為樹脂吸附技術(shù)很容易再生，樹脂中的陰陽離子容易產(chǎn)生交換，而且產(chǎn)生的分離效果也不會減弱。而且隨著不斷的發(fā)展，綠色分離的數(shù)量也會越來越多，不僅僅能夠制作藥物，還可以用于生產(chǎn)化妝品等。包括一些食品添加劑中都可以使用，這就使得綠色分離技術(shù)發(fā)揮出其自身真正的價值。由此可以看出，化學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá)導(dǎo)致其化學(xué)裝備的結(jié)構(gòu)也是日益完善和先進(jìn)，精細(xì)的化學(xué)設(shè)備與其他化學(xué)設(shè)備相比，其分離設(shè)備的運(yùn)用也是比較廣泛和多樣化，不過這里也有特例，諸如像超臨界流體萃取、膜分離、樹脂化學(xué)吸附、分子篩吸附、微波萃取等分離手段是進(jìn)展很快的一些重要的綠色分離手段。他們都具有能量小、環(huán)境污染少、效率高、使用簡便的優(yōu)點。這些提純工藝對某些醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、添加劑、表面活性劑、化妝品等行業(yè)中都得到了積極廣泛的應(yīng)用。不僅如此，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，針對信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用也得到了巨大的進(jìn)步。綠色精細(xì)化工合成技術(shù)不對稱催化合成技術(shù)在手性藥物、部分醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料等行業(yè)都提供了綠色高效的合成方法。有機(jī)電化學(xué)合成技術(shù)取代了一些高溫、高壓、高污染的傳統(tǒng)化學(xué)合成技術(shù)[3]。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)對于環(huán)境的危害非常大，不僅會對自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，還會影響到人民群眾的生活。因此應(yīng)用綠色化工技術(shù)就能夠在取得發(fā)展的同時，為保護(hù)環(huán)境貢獻(xiàn)一份力量。在市場競爭如此激烈的今天，綠色化工技術(shù)能夠更好地幫助化工企業(yè)實現(xiàn)更好發(fā)展，這也是化工業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。