綠色化學(xué)工程對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能的作用
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摘要：目前，我國的生態(tài)環(huán)境惡化速度較快，因此，必須在提高化學(xué)工程技術(shù)水平和工藝水平的同時(shí)，強(qiáng)化化學(xué)工程與工藝的評(píng)估，強(qiáng)化環(huán)保管理，采取綠色評(píng)估方法，合理利用化工原料，從而促進(jìn)綠色環(huán)保工作的有效推進(jìn)。隨著傳統(tǒng)化工行業(yè)的不斷發(fā)展，許多化學(xué)工藝在應(yīng)用過程所消耗的大量資源已經(jīng)成為了一個(gè)當(dāng)前急需解決的關(guān)鍵問題。同時(shí)，當(dāng)前環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的損害。因此，必須加強(qiáng)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)，提高對(duì)化學(xué)工藝的利用效率，從而促進(jìn)自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)工程；化學(xué)工業(yè)節(jié)能
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，綠色能源和環(huán)境保護(hù)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，它在促進(jìn)工業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮了重要的作用。隨著我國化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，化學(xué)原料的用量也在不斷增加，對(duì)人體的健康和生活質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。為此，有關(guān)部門也開始采用綠色化學(xué)技術(shù)，將綠色的化學(xué)技術(shù)應(yīng)用到化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。從而，在降低環(huán)境污染與破壞的前提下，對(duì)化工產(chǎn)品的相關(guān)工藝進(jìn)行改進(jìn)。在推動(dòng)綠色環(huán)保工作有效進(jìn)行的同時(shí)，也可以推動(dòng)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。
1綠色化學(xué)工程工藝概述
綠色化學(xué)技術(shù)也被稱為環(huán)保無害化，它是一種利用化學(xué)方法避免在化學(xué)過程中引起的環(huán)境污染的科學(xué)。綠色化學(xué)工程技術(shù)的核心內(nèi)容就是利用化學(xué)的基本原理，對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒有害成分進(jìn)行有效的處理，從而達(dá)到綠色、環(huán)保的目的，從而降低化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境和人們身體健康造成的傷害，正是因?yàn)榭梢宰尰どa(chǎn)反應(yīng)過程實(shí)現(xiàn)無害化，所以被稱之為綠色化學(xué)工程工藝。綠色化學(xué)工程技術(shù)在世界范圍內(nèi)已被廣泛采用，它的特點(diǎn)是可以從源頭上解決化工污染，并可預(yù)防污染，而非污染后的凈化治理。應(yīng)用綠色化學(xué)工程技術(shù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)化工產(chǎn)品，既能最大限度地提高材料利用率，又能有效地防止非再生資源的浪費(fèi)[2]。
2綠色化學(xué)工程與工藝對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能發(fā)展的必要性
2.1產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的需要
隨著化工行業(yè)的發(fā)展，化工行業(yè)的發(fā)展必然會(huì)向著無公害、可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，這就要求化學(xué)工程和技術(shù)手段對(duì)大氣、水體和土壤的污染進(jìn)行有效的處理，從而達(dá)到對(duì)化工原料、加工、生產(chǎn)、處理、儲(chǔ)運(yùn)等全過程的清潔管理，這對(duì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)性發(fā)展具有重要的意義。
2.2技術(shù)創(chuàng)新的需要
化學(xué)工業(yè)是一個(gè)技術(shù)密集的行業(yè)，它的技術(shù)創(chuàng)新與整個(gè)工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，而技術(shù)創(chuàng)新則是整個(gè)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α；ぜ夹g(shù)創(chuàng)新的方向總是要確保綠色、環(huán)保、節(jié)約能源，這是技術(shù)創(chuàng)新的根本條件。因此，在化工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中，應(yīng)重視綠色工藝和技術(shù)的研究，采取綠色工藝，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)品的成本。
2.3發(fā)展趨勢的需要
隨著化工技術(shù)的不斷發(fā)展，化學(xué)行業(yè)的發(fā)展思路和方式也發(fā)生了變化，化工行業(yè)的發(fā)展需要大量的資源來支撐，而在新的時(shí)代，化工必須要朝著綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。隨著全球環(huán)境的變化，能源的緊缺，化工行業(yè)的發(fā)展也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何使化工技術(shù)和流程達(dá)到綠色節(jié)能是化工企業(yè)發(fā)展的必然要求。
3綠色化學(xué)工程工藝特征
3.1原料的綠色化
在化工產(chǎn)品的加工中，原材料的選用將直接影響到化工的生產(chǎn)。因此，在新的時(shí)代背景下，國家對(duì)原材料的綠色也非常的重視。綠色化學(xué)工程與技術(shù)，就是要把無毒的、無害的材料，用大量的可再生資源來制造化學(xué)產(chǎn)品，例如，植物、林業(yè)產(chǎn)品、農(nóng)作物、城市垃圾，這些都可以轉(zhuǎn)化為乙醇、酸、酮等常見的化學(xué)物質(zhì)，而這些物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，則是在微生物的細(xì)胞中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而獲得所需的化學(xué)物質(zhì)，同時(shí)在這個(gè)過程中不會(huì)產(chǎn)生任何污染物[3]。
3.2催化劑的綠色化
在化工行業(yè)飛速發(fā)展的今天，如何通過科學(xué)的化學(xué)反應(yīng)促進(jìn)化工行業(yè)的發(fā)展，是當(dāng)前化工行業(yè)面臨的一個(gè)重大問題。在化學(xué)工業(yè)中，化學(xué)反應(yīng)是非常重要的，因此，采用多種不同的催化劑，可以提高反應(yīng)的速率，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，從而避免對(duì)環(huán)境造成的污染。在化學(xué)領(lǐng)域，使用綠色催化劑也是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)，經(jīng)過不斷的探索，已研制出了很多環(huán)境友好的新型催化劑，比如，在化工領(lǐng)域，用固體催化劑的分子篩、雜多酸等代替了毒性液體，在安全的前提下，可以簡化化工流程，降低“三廢”的排放量。
3.3溶劑和助劑的綠色化
在化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，無論是化學(xué)反應(yīng)還是化學(xué)分離都需要使用大量的溶劑和助劑，但是目前較為常用的溶劑和助劑往往都是有毒的，因此，無毒、無污染的添加劑已成為綠色化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。采用綠色溶劑和添加劑不僅可以加速反應(yīng)，還可以達(dá)到節(jié)能高效的目的。
3.4化學(xué)反應(yīng)形式的恰當(dāng)選擇
在化工過程中，各種化學(xué)成分會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，是一種重要的化學(xué)過程。所以在化學(xué)過程中，必須對(duì)化學(xué)反應(yīng)形態(tài)進(jìn)行合理選擇，以提高產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效率。但是，由于化學(xué)原料的種類、反應(yīng)時(shí)間等因素的存在，對(duì)反應(yīng)的質(zhì)量和效率有很大的影響。以防止以上因素對(duì)化工生產(chǎn)產(chǎn)生不利的影響。在化學(xué)生產(chǎn)中，氧化反應(yīng)需要相當(dāng)長的時(shí)間，并且在此過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，從而影響到化工生產(chǎn)的整體質(zhì)量。而在采用了綠色化學(xué)技術(shù)后，主要采用碳?xì)浠衔锏难趸磻?yīng)，這是一種快速、不會(huì)對(duì)化學(xué)原料產(chǎn)生不良影響的化學(xué)反應(yīng)[4]。
3.5能源的綠色化
化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，從原料的獲取、化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生、產(chǎn)品的分離和提純，都需要能源的消耗和生產(chǎn)。同時(shí)，在化工生產(chǎn)中，若使用的化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則必須在反應(yīng)之前添加一定的熱量，以使化學(xué)反應(yīng)更高效地進(jìn)行。若所使用的化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則需要去除化學(xué)反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的熱量。在化學(xué)工業(yè)中，精餾、結(jié)晶、萃取、超濾等過程中，都會(huì)消耗大量的能量，所以必須要有合適的能源來補(bǔ)充和利用。比如，電能、微波、光能、超聲波等，電能是最常用的一種，利用維生素B12作為催化劑，在溫和的中性環(huán)境下，進(jìn)行游離基的氧化。
4綠色化學(xué)工程工藝對(duì)化工節(jié)能的促進(jìn)作用
4.1清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用
目前，清潔生產(chǎn)技術(shù)能提高化工產(chǎn)品的綠色程度，減少環(huán)境污染，同時(shí)也能提高產(chǎn)品的品質(zhì)，提高資源的利用率。清潔生產(chǎn)技術(shù)所采用的原材料均為環(huán)保型原料，不僅其用途十分廣泛，同時(shí)也提高了人們對(duì)于環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意識(shí)。在使用清潔生產(chǎn)技術(shù)時(shí)可以使原料的功能和作用得到最大程度的發(fā)揮，從而達(dá)到環(huán)保、提高經(jīng)濟(jì)效益、增加利潤的目的。潔凈生產(chǎn)技術(shù)在我國已得到了廣泛的應(yīng)用，在我國的化學(xué)行業(yè)中占有舉足輕重的地位。例如，脫硫技術(shù)是一項(xiàng)十分重要的清潔生產(chǎn)技術(shù)，在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生大量的硫化物，而含硫的污水，對(duì)環(huán)境造成很大的危害，而且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，因此必須采用脫硫技術(shù)來減少污染，不然的話，直接排放到空氣中、河流中，很容易引發(fā)酸雨，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。通過采用脫硫技術(shù)，可以將廢水和廢氣中的硫分離，達(dá)到零排放，減少對(duì)環(huán)境的污染，提高化工過程的技術(shù)水平，從而有利于環(huán)保工作的有效開展[5]。
4.2融合生物技術(shù)
生物技術(shù)與基因工程技術(shù)細(xì)胞工程、技術(shù)生化工程技術(shù)等聯(lián)系甚密。不過，當(dāng)涉及到綠色化學(xué)的時(shí)候，就會(huì)涉及到仿生技術(shù)。我國的生物技術(shù)和綠色化工技術(shù)已完成了相關(guān)的化學(xué)合成，并在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。目前，我國國內(nèi)多數(shù)化工企業(yè)所用的原材料大都是植物和動(dòng)物的原材料。如此一來，所產(chǎn)生的有機(jī)物就會(huì)變得無毒無害。同時(shí)，通過對(duì)綠色化工技術(shù)和工藝的深入研究，開發(fā)出了一種新的無毒的催化劑。它的主要成分是天然的酵素，或者是人造的工業(yè)酵素。相比起普通的催化劑，這兩種催化劑都是綠色的，無毒、無害、幾乎沒有任何副作用，可以大大的減少能源的使用和成本。當(dāng)然，因?yàn)榛瘜W(xué)工程是將許多生物技術(shù)都融入到了化學(xué)工程中，可以將其轉(zhuǎn)化成化學(xué)物質(zhì)，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的[6]。
4.3生產(chǎn)綠色環(huán)保產(chǎn)品
許多產(chǎn)品在人類社會(huì)的發(fā)展中對(duì)自然環(huán)境的損害是不可避免的。這些商品的誕生，實(shí)質(zhì)上是為了便利人們的生活，為了社會(huì)的發(fā)展，但是它們的出現(xiàn)，對(duì)自然環(huán)境造成了更大的損害。所以，要真正地進(jìn)行綠色化工技術(shù)與技術(shù)的開發(fā)與研究，實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)，就需要大量的綠色產(chǎn)品。比如洗衣粉、農(nóng)藥等相關(guān)制造企業(yè)，都可以通過綠色化學(xué)工程和技術(shù)生產(chǎn)出無公害的洗衣粉和無毒的肥料，從而改變以犧牲自然環(huán)境為代價(jià)，改善人類生存的商品狀況?；ぎa(chǎn)品是用來滿足人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)需要的，因此，既要保證安全，又要改善環(huán)境，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展，這是當(dāng)今人類的一個(gè)重要目標(biāo)。而在綠色化工技術(shù)的發(fā)展和研究中，雖然會(huì)遇到一些困難，但仍然要繼續(xù)努力。而一旦技術(shù)有所突破，就必須要明白它對(duì)環(huán)境的影響，這樣才能達(dá)到環(huán)保的目的。
4.4實(shí)現(xiàn)無害化處理
同時(shí)，在化工生產(chǎn)中要注意節(jié)約能源，節(jié)約能源是化學(xué)工程和綠色化工工藝技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。在化工生產(chǎn)中，既要注重環(huán)境的無污染和無公害，又要盡可能地減少能耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。例如，在采用潔凈工藝的過程中，主要是從原料的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)無毒和無害化的生產(chǎn)，從而提高化工產(chǎn)品的生產(chǎn)率，以及提升化工產(chǎn)品的品質(zhì)和環(huán)保性。目前，在化工行業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，無公害化處理技術(shù)得到了極為廣泛的推廣與應(yīng)用，同時(shí)，各種環(huán)保材料的開發(fā)以及對(duì)環(huán)境污染的控制與治理使得我國的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)逐步實(shí)現(xiàn)了無公害化處理，從而有效的推動(dòng)化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
4.5對(duì)污染物進(jìn)行凈化處理
在綠色化學(xué)工程及工藝應(yīng)用中，要解決環(huán)境污染問題必須持續(xù)改進(jìn)綠色化學(xué)工藝，強(qiáng)化污染治理，提高化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。另外，應(yīng)重視無機(jī)催化劑技術(shù)、強(qiáng)化生產(chǎn)管理、分析各工序的潛在污染物、采取多種方法提高綠色化工技術(shù)水平。例如，在使用生物酶技術(shù)時(shí)，可以采用酶對(duì)其進(jìn)行處理，以達(dá)到提高處理效率、減少能耗的目的。在使用酶的過程中，既能達(dá)到環(huán)境保護(hù)，又能有效地控制廢物的產(chǎn)出量，同時(shí)還能使有害物質(zhì)得以降解，又能提高生產(chǎn)效率，從而確保企業(yè)的經(jīng)營效益。
5結(jié)語
綜上所述，在當(dāng)前我國大力倡導(dǎo)環(huán)保、節(jié)約能源的形勢下，運(yùn)用綠色化學(xué)工程和工藝來改善化工產(chǎn)品的品質(zhì)，運(yùn)用潔凈技術(shù)和生物技術(shù)來解決化工產(chǎn)品的環(huán)境問題，并對(duì)其在化工行業(yè)中的作用進(jìn)行了深入的探討，既可以加深對(duì)綠色化工產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)，又可以促進(jìn)人們的環(huán)保意識(shí)。在化學(xué)工業(yè)中，合理運(yùn)用綠色化學(xué)的技術(shù)和思想，降低能耗，降低各種污染，從而促進(jìn)環(huán)保我國化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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作者：劉龍濤 董娜 張峰 單位：山東富海石化工程有限公司 山東齊創(chuàng)石化工程有限公司
