绿色化工技术在精细化工中的应用

李春程

（秦皇岛市城市管理综合应急处置中心，河北秦皇岛 066000）

化工行业与人们的生活及生产之间存在紧密联系，能够对全球范围内的经济产生直接且显著的影响。传统模式下的化工产业存在污染大、能耗高等问题，且由于设备老化及技术落后等因素的影响，对环境发展产生巨大影响。当前我国逐渐推广落实可持续发展战略，对于生态保护工作越来越重视，使得人们对于环境的要求越来越高。在此背景下，化工产业势必需要及时转型创新，创造性地转变化工企业的生产设备及生产技术，使得生产效率与化工工艺技术向绿色化方向发展[1]。

1 精细化工及绿色化工技术概述

1.1 精细化工

精细化工的反应装置普遍规模较小，较传统化工装置而言，其在生产能力等多个方面都与之存在明显差异。随着化工产业的发展，精细化工的生产规模也在发展与扩张，其在设备管控方面更具优势。

1.2 绿色化工技术

在遵循绿色化工理念的基础上，精细化工对于污染物的处理能力显著上升，通过分析污染物自身的化学与物理性质，确定最为合适的污染物处理措施，并基于此制定污染物的循环利用方案，尽可能从整体上降低污染物的总排放量。

化工产品生产过程中，每一个环节都可能会出现相关的副产物，不仅可能会影响生产的整体效率，还可能会对生态环境造成危害。所以在遵循绿色化工理念的基础上，有效控制生产过程中的中间产物，确保所有环节都能够满足可持续发展目标。产品的控制和管理是绿色化工技术的控制关键点，此外还涉及产品被使用完毕后的循环再生利用，从而实现全过程可持续发展。

2 绿色化工技术在精细化工中的应用现状

精细化工在我国属于新兴产业之一，随着我国社会经济的发展而不断发展。当前精细化工已经成为工业的重要组成部分。尽管我国基于绿色化工技术的精细化工发展速度迅猛，但由于其出现和发展较晚，与发达国家相比仍存在一定差异。因此，必须高度重视我国精细化工的未来发展[2]。

目前，我国精细化工发展过程中所存在的问题主要为3个方面。（1）国家层面对于基于绿色化工技术的精细化工缺乏充分重视。因为其属于我国新兴产业之一，大部分企业都未能充分认识到精细化工的重要性，由于不注重在精细化工中引进与应用先进的信息技术，导致其在国际竞争中处于劣势地位。（2）尽管我国绿色化工技术与精细化工都在持续、快速发展，但很大一部分企业依然坚持使用陈旧技术和老旧设备，不注重创新和引进先进技术，如此对于精细化工的普及和广泛应用存在不利影响。（3）当前我国应用绿色化工技术的精细化工产业普遍对应的是小企业，大企业极少，导致精细化工的后续发展缺乏足够的力量支持，而且市场秩序混乱，在此背景下会使得人们过度关注经济效益，忽略环境的保护。精细化工发展得越快，其可能造成的环境污染也就越严重，这违背了绿色化工技术和精细化工的基本原则[3]。

3 绿色化工技术在精细化工中的实践应用

3.1 纳米技术

自纳米技术诞生，就一直是全球范围内的热门话题和尖端科技之一，到目前为止依然长久不衰，其主要原因是纳米技术所涉及的材料在各方面的性能都远远超过同类材料[4]。例如，铜被纳米技术处理后，其硬度较处理前要坚硬6倍；铁被纳米技术处理后，韧性较普通铁提升12倍左右。纳米科技的快速发展催生出各种先进的纳米材料，其应用范围也越来越广。

3.1.1 化工转化与催化

化工领域对于纳米技术的应用主要集中在其转化与催化功能方面。催化剂在化工行业必不可少，当前已经开始大量应用纳米型多孔材料，随着对该材料的持续开发和研究，有力推动了化工合成工业企业的科技化与现代化发展。例如，纳米型多孔材料在石油加工行业应用得极为广泛，其作为催化剂可以将甲烷更为高效地转化为液体工业燃料，从而有效控制生产成本。

3.1.2 化工过滤与分离

过滤和分离化工材料过程对于纳米材料的应用较为广泛，其主要被应用在提纯空气和水的过程中，以及其他相关工业的生产环节，如生物制药、生物酶萃取、过滤工业废料、分离有水成分等方面。借助纳米技术可以从氮氧化合物分子结构中脱除氧原子，并通过此工艺获得纯净的液态氧，彻底解决传统深冷液化工艺操作复杂和费用高昂等问题，使生产成本大大下降。而且由于可以对孔径的大小进行精准、自由地控制，该工艺能够被广泛应用到精细化工的不同行业中。

3.2 微化工技术

微化工技术作为精细化工的重要组成部分，较传统化工设备，其主要以借助微通道反应器来完成化学反应，存在反应液量少、高传热性等优势。微化工技术的研发过程是将微反应器作为工作的核心内容与重点，其主要是借助微加工技术及精密仪器加工技术，制作三维结构原件，使得其能够发挥换热、混合、分离及分析等作用[5]。微反应器可以筛选催化剂，其对于催化剂的筛选效率会随着微反应器的换代更新而不断上升，相关的筛选方法也在持续更新优化。

微反应器自身的高反应效率可以有效优化整体工艺水平，促进化工产业向现代化方向发展。当前我国政府及各化工企业都逐渐认识到微化工技术在提升企业生产效率方面的重要作用，并积极引进与应用该技术，有效提升企业经济效益，促进微化工技术的发展与创新。

3.3 绿色分离技术

分离技术在传统化工行业和精细化工行业都有所应用。相对于传统化工行业，遵循绿色化工理念的精细化工对绿色分离技术的应用更为广泛。当前绿色分离技术主要分为树脂吸附、膜分离和微波萃取3大方面。医药行业对于药物的制备侧重使用树脂吸附技术，其应用树脂吸附药物中的有效成分，再对树脂进行洗脱回收、去除杂质，实现药物的提纯。相对于传统分离技术，绿色分离技术存在效率高、污染小、耗能低等优势，所以其随着精细化工的广泛发展，在未来的应用势必会更加广泛。

3.4 生物化工技术

细胞工程、酶工程与遗传工程都属于生物化工技术，其作为尖端科技之一，存在操作复杂、价值高、意义重大等特点，而生物化工催化和生物化工生产技术是生物化工技术中较为突出的先进技术。

3.4.1 生物化工催化技术

催化剂是大部分化工生产过程中必不可少的成分，而生物化工催化技术则是应用酶替代传统的无机催化物。酶的获取渠道有植物、动物及微生物等，而微生物凭借自身种类繁多、培养简单等优势，成为酶获取的主要渠道，且与植物和动物相比，从微生物中获取酶的成本更低廉、操作更简单。

在遵循绿色化工理念的基础上，酶完成催化后应当对其进行回收，但酶的回收存在稳定性差、回收和提纯困难等问题。对此可以结合绿色分离技术，应用琼脂、纤维素等孔隙材料作为酶的载体，借助物理吸附和生物结合的方式，将酶从化工产品中分离出来，实现催化剂酶的重复循环利用。

3.4.2 生物化工生产技术

生物化工生产技术作为新兴科技之一，能够对传统化工生产模式产生颠覆性影响，并对化工生产的思路与模式进行创新。例如，在甘油的生产过程中，可以应用生物发酵生产法，替代传统甘油化工生产所使用的化解法与提取法，让化工原料的生产成本大大下降，并显著提升甘油的生产效率。基于发酵法的甘油生产对于设备要求不高，相关的生物原料具有广泛的来源渠道，如酿酒酵母、耐高渗透压酵母等都可以作为甘油生产的原料，该精细化工的生产过程中副产品极少，且都可以被循环利用或应用于其他行业，符合绿色化工技术的相关要求，所以具有广阔的发展前景。

3.5 分子设计技术

计算机技术快速发展，化工行业中也开始引进和应用先进的分子设计技术。其作为全新技术，一般被应用于解析化学材料分子结构方面，并总结其规律与特点。通过此形式开展精细化工生产，可以让实验的经费与时间大大下降，确保对于新材料的探索更为直观、可靠和科学[6]。精细化工、绿色化工技术和计算机技术的合理结合，衍生出分子设计技术，不仅让化学工业在公益研究和探索方面的效率显著提升，还从整体上提升了化学工业的整体科技水平。

3.6 超临界流体技术

超临界流体技术是绿色化工技术的代表性技术之一，其被广泛应用于食品、医药及精细化工等多个化工领域。

3.6.1 超临界二氧化碳萃取技术

该技术借助超临界流体，应用温度高于临界温度、压力高于临界压力的热力学流体，萃取原料中的金属离子、香料、色素等各种所需要的成分。医药方面对于该技术的应用，主要集中在萃取中药有效成分、制取热敏性生物制品药物及分离酯类混合物方面；香料化工对于该技术的应用，主要集中于提纯合成天然香料方面；食品化工方面则主要应用该技术提取食用色素，或将食物中对人体有害的物质提取出来。

3.6.2 超临界干燥技术

液体与气体在超临界状态下不再存在明显的界面，而是形成处于液体和气体状态之间的一种均匀流体，由于其失去明显的气-液界面，所以自身没有毛细管力，不会对产品的结构产生破坏或导致粘胶体收缩等问题，其可以从凝胶中逐渐排出，使得最后的材料存在纳米孔结构，并且充满气体。气凝胶是当前精细化工行业极具发展前景的新型材料，其凭借自身优势广泛应用于催化剂或催化剂载体的制取、高效隔热材料、气体过滤材料等多个领域。例如，二氧化硅气凝胶凭借其制作流程简单和原料来源广泛等优势，在冷冻储藏罐和真空设备的绝缘粉状填料方面得到广泛应用。

4 结语

绿色化工技术在精细化工方面的应用，有效促进了化工行业的发展，并显著提升了工业技术水平。鉴于当前我国对于可持续发展高度重视，而化学工业是支持我国经济发展、保证社会和谐稳定的基础行业之一，所以必须积极创新，强化化工企业的环保意识，通过对绿色化工技术的合理利用，促进化学工业向精细化工方向转型升级，提升自身的生产效率、减少污染物排放，为化工产业的持续、健康发展提供新的思路。