绿色化工技术在化工生产中的应用

彭华蓉

（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830000）

绿色经济是我国经济发展的主流趋势，化学工业作为最重要的经济板块，必须加强在化工生产中使用绿色化工技术，才能实现与高质量化学工业发展相匹配的高水平生态环境保护目标，从而推动化工生产从粗放型向集约型转型。因此，应当明晰绿色化工技术在化工生产中的使用优势，根据化工生产和推进的实际需求，科学合理地引入绿色化工技术，促进化工生产全过程绿色化，从而控制化工污染，同步提升环保效益和经济效益。

1 绿色化工技术概述

绿色化工技术，主要是针对化工生产全过程采用环保技术手段，包括对无毒无害原材料的选择、化学反应绿色化、应用环境友好型催乳剂和溶剂，清洁生产技术、二氧化碳应用技术、生产资源节约和再利用技术以及生产环境污染控制措施的应用等。传统化工项目都会产生一定的污染物，不利于化学工业的可持续发展，应用绿色化工技术是降低化工生产对环境不利影响的主要途径，同时提高各项化工能源的利用率，实现化工生产集约化、经济化、绿色化目标。

2 绿色化工技术在化工项目中的使用优势

2.1 使用绿色化工技术有助于降低化工生产污染

绿色化工技术在化工生产中的使用优势表现在多个层面，其中最突出的优势就是有助于降低化工污染。以往化工生产使用的原料具有一定的毒害性质，采用的催化剂和溶剂也以液体酸、碱为主，生产技术在无害化处理方面能力偏低，由此产生的化工废渣和其他污染物都会给生态环境造成破坏。绿色化工技术强调对无毒无害生产原料的选择，同时在生产过程中推崇清洁技术的应用，同时重视对生产污染物排放的控制和处理，从而大幅减轻化工生产的环境污染，从根本上扭转我国化学工业发展先污染后治理的局面，达到工业经济和生态文明建设同步发展的目标。

2.2 使用绿色化工技术有助于提高化工物料利用率

传统的化工对物料和能源的消耗量是非常大的，很多物料和能源都是一次性使用，不仅存在显著的资源占用问题，而且会产生大量工业垃圾，影响化工生产的环保效益和经济效益。在化工生产中使用绿色化工技术最大的价值，就是有助于提高物料利用率，绿色化工技术可以在满足化工生产标准的前提下，最大化地减少物料和能源耗量，比如将化工生产产生的二氧化碳利用于甲酸、水杨酸等有机化学品的制造，或是采用太阳能技术减少电能和热能的消耗量，这些都可以妥善解决化工生产的资源占用问题，从而发挥绿色化工技术的环境保护功用。

2.3 使用绿色化工技术有助于化工生产绿色转型

在十四五时期的绿色发展背景下，推动化工生产绿色转型是最紧迫的任务。现阶段化工生产整体尚未完全拜托高投入、高消耗、高排放的发展方式，使用绿色化工技术有助于化工生产绿色转型。绿色化工技术的科技含量更高，将其引入化工生产，可以加快构建资源消耗低、环境污染少的绿色生产体系，同时也能提高化学工业供给侧结构改革、行业调结构、转方式的效率。如在化工生产中加强应用循环利用技术和化工垃圾处理技术，使化工生产节能降耗、降本增效、减少污染，这些都是化工生产实现绿色转型的重要标志，从而补齐化学工业绿色发展的技术短板。

3 绿色化工技术在化工生产中的使用策略

3.1 化工生产原料绿色化

具有毒害性的化工原料是最重要的环境污染源，同时也大量占用化石能源，在化工生产中使用绿色化工技术，必须先保证生产原料绿色化，才能从源头上控制化工生产的污染物排放。

（1）化工生产应该加强发展低碳化生产原料，利用生物质原料代替化石能源，可以有效降低化工生产中的碳排放和污染物排放，同时节约化石能源和项目成本，同步落实节能减排、绿色生产等目标。

比如，在选择和应用低碳化生产原料时，可以在传统的石油原料中加入生物乙醇，借助生物乙醇技术提高石油原料的燃烧利用率，产生的毒害废气更少，进而发挥生物质能在化工原料绿色化中的实际作用。

（2）在实施原料绿色化过程中，还应该广泛应用一氧化碳、二氧化碳与胺类反应生产异氰酸酯的新技术，以取代传统化工生产的光气合成方式，可以实现无毒无害，同时也能促进化工生产降本增收。

3.2 化学反应绿色化

在化工生产过程中，化学反应是最重要的流程，生产原料若经过完全反应，通常不会产生有毒有害物质，但是若反应不足，毒害物质的产生量就会倍增，给环境造成不利影响。在化工生产中使用绿色化工技术，需要着力推进化学反应绿色化，开发新型原子经济反应，将化工原料中的原子最大化转变为目标原子，从而解决化学反应不足引发的环境污染问题。

（1）在化工生产中，可以采用丙烯氢甲酰化制丁醛、丙烯的聚合、丁二烯以及氢氰酸合成己二腈，可以提高完全反应效率、减少化学反应中产生的毒害气体。

（2）在实施化学反应绿色化过程中，还可以加强引进采用Ti-Si分子筛进行环己酮肟化的化学反应技术，同步提高原料中环己酮的转化率以及氧化氢的收集率，从而实现化工生产的原子经济反应目标，促进化学反应绿色技术的推广应用。

3.3 化工生产催化剂、溶剂绿色化

催化剂和溶剂也是化工生产污染物的主要来源，以往化工生产应用的催化剂以氢氟酸、硫酸和三氧化铝为主，常用的溶剂是氟氯烃，这类催化剂和溶剂具有一定缺陷，如腐蚀化工生产设备、释放毒害气体以及产生化工废渣等，不符合绿色化工理念。因此，在化工生产中适用绿色化工技术，应该加强采用环境友好型的催化剂和溶剂，从而提高化工设备的使用寿命，最大程度减少化工废气、废渣的排放量，达到化工生产技术绿色化的目标。

（1）在化工生产中引入绿色催化剂过程中，应该重点开发和应用杂多酸、超强酸等固体酸催化剂，以及天然无害的树脂催化剂，用来替代硫酸、三氯化铝等具有毒害性的催化剂，这样催化剂使用引发的环境污染问题就能得到有效控制，同时最大化节约原料资源。

（2）从化工生产绿色溶剂的应用来讲，目前应用效果最理想的是超临界二氧化碳溶剂，比如在塑料制品生产中，就可以采用二氧化碳溶剂，替代传统的氟氯烃溶剂，增强泡沫塑料发泡剂的绿色性能，在控制生成物状态方面作用显著。

（3）在造纸、产品加工等化工项目中，还可以引入水基过程生产带电聚丙烯酞胺的溶剂，利用水溶高分子去除化工废水中的污染物和悬浮固体，从而减少环境污染物的产生，促进化工生产绿色健康发展[2]。

3.4 在化工生产中加强应用清洁生产技术

化工生产中对能源的消耗和占有量是非常大的，我国化工生产对电能、石油和燃煤的消耗量占据世界前列，虽然带来客观的化工经济效益，但是能源消耗以及给环境造成的污染也是不容小觑的。在化工生产中使用绿色化工技术，最关键的是要加强清洁生产技术的应用，一方面有利于解除能源占用、降本增收，另一方面也能有效防治能源消耗和燃烧过程引发的环境污染问题。目前在化工生产领域常用的清洁生产技术，包括煤炭气化技术、辐射热处理技术、清洁气体技术、风力、太阳能发电技术、潮汐能技术以及秸秆制沼气技术等，使用这些清洁生产技术是集约能源、确保环境友好型化工生产的主要途径。

例如，在以煤炭为主要燃料的化工生产中，就可以引入清洁煤技术和煤的气化技术，采用等离子气体或离子束脱硫脱硝的生产工艺，使煤炭充分燃烧，并排放出可以在自然环境中降解的污染物，减轻燃煤化工生产对大气、土壤等环境的破坏。

在用水量较大的印染、冶金类化工生产中，也可以应用潮汐能技术，将海水进行淡化处理，实现水和盐的分离，得到优质淡水，这个过程中只产生氢氧化镁，该物质在自然环境中也能降解，不会破坏生态平衡，同时大幅降低淡水资源耗用量，从而全面推动化工生产清洁化、绿色化生产。

在化工生产中应用清洁生产技术时，还可以推广生物性清洁生产技术，比如膜化工技术，该技术以天然气、石油、植物中提炼的有机化合物为主要材料，化工生产的废弃物和毒害物排放相对降低，从而起到化工生产绿色生产、环境保护等效用。

3.5 提升二氧化碳应用技术

在化工生产过程中，二氧化碳排放量非常大，碳排放量超标会破坏自然环境，如引发全球变暖和自然灾害等。在化工生产中使用绿色化工技术，必须加强二氧化碳应用技术的研究和推广，一方面持续发展清洁能源和清洁生产技术，另一方面对于化学项目日常产生的二氧化碳，则要考虑应用先进技术进行充分利用和转化，使化工生产碳排放变废为宝，从而减少能源消耗以及化工生产的碳排放污染，促进化学工业经济型、绿色化转型发展。

（1）从二氧化碳的利用来讲，可以加强引进液态阳光技术，利用风能、太阳能、水能等可再生能源发电供能，以及电解水制氢、二氧化碳加氢生成甲醇，把二氧化碳转变成液态燃料形式的甲醇，甲醇是清洁高效的化工生产原料，同时还能作为氢能的载体，这样既减少传统甲醇生产对煤炭和天然气的消耗量，也能实现对二氧化碳的绿色化开发利用。

（2）从二氧化碳的合成、转化来讲，可以对二氧化碳采用双功能催化剂体系，以及多种反应机制的耦合方式，使二氧化碳加氢后合成、转化为低碳烯烃、液化石油气和航煤馏分油等材料。

（3）化工生产所排放的二氧化碳，还可以采用CO2-CTP技术，将二氧化碳直接合成为可降解聚合物材料，应用于碳酸酯工业装置和高阻燃保温材料生产等领域，从而提升二氧化碳应用技术水平，收获理想的节能减碳效果。

3.6 重视使用化工生产资源节约和再利用技术

在化工生产中使用绿色化工技术，强调对生产资源的节约和再利用，相关人员应该深化资源集约和循环利用、综合利用等目标，不断升级生产技术工艺和设备，使化工生产资源消耗量从源头上得到控制，提高化工资源再利用效率，从而构建生态保护和经济增长协调共生的发展模式。比如在磷化工生产中，磷矿伴生碘资源的耗用量非常大，还会产生低品位碘资源，节约和再利用时可以引进磷矿伴生碘资源回收技术，技术工艺主要是采用强氧化性的H2O2作氧化剂，将稀磷酸中吹出的碘用SO2吸收并循环吸收，达到富集和回收碘的目的。该技术工艺包括催化氧化萃取、两段还原吸收、净化、结晶和干燥等工序，对于化工生产磷矿伴生碘资源、卤水中的碘，以及其他含碘废水中的碘都能做到回收和利用，从而显著提升化工生产的资源节约和经济效益。

在氯化钾生产中，传统生产方式对淡水、天然气资源的消耗量，以及尾液排放量都是非常大的，在发展资源节约和再利用时，可以使用冷结晶-正浮选生产氯化钾技术，结合氯化钠、氯化钾表面性质的区别，在化工生产中加入对氯化钾有浮选作用的浮选药剂，使氯化钾表面的疏水性得到提升，并确保氯化钾产品的细粒度，这样水资源、天然气资源量都能得到节约和控制，减少尾液和污染物的排放量，从而增强化工生产品质和资源保护效果，实现绿色化工技术的合理使用目标。

3.7 科学应用污染物控制处理技术

在化工生产中使用绿色化工技术的关键点，在于控制和防治化工生产所引发的生态环境污染，绿色化工技术应用需要集中在化工生产废气、废水、扬尘和化工垃圾污染控制等方面。比如，在控制化工废弃污染过程中，可以采用烟气净化处理技术，在化工焚烧炉上安装内置SCNR、余热锅炉、烟气再加热及排放、布袋除尘器等装置，使化工生产中焚烧产生的热量得到回收利用，大幅减少烟尘、酸性气体、重金属和二噁英的排放量，达到脱硝、除尘、将有害烟气转化为水和氮等目的，从而实现废气的污染因子排放值达标，彰显绿色化工技术的污染防治效力。

在控制固体垃圾污染过程中，可以着重应用化工固废环保处置技术，按照科学比例将化工固废和废水进行搅拌，然后将搅拌物通过管道输送至固废处置中转站，根据固废类型加入不同的处理剂或添加剂，待固废搅拌物自然干燥后，再进行固化围堰，形成新的化工垃圾处理池，这样固废和垃圾就能得到绿色化处理，全面降低化工废渣、废水、扬尘给自然环境造成的危害，从而实现绿色化工技术在化工生产的全过程使用。

4 结束语

在化工生产中加强推行绿色化工技术，有助于降低环境污染，提高物料、资源利用率，推动化工生产方式绿色转型。因此，在将绿色化工技术引入化工生产过程中，应采用无毒无害、可再生的原料，环境友好型的化学反应方式、催化剂和溶剂，同时着力推广清洁生产技术、资源节约和再利用技术、二氧化碳应用技术以及化工污染物处理技术，实现化工生产节能减排、降本增收等目标，从而促进我国化学工业可持续发展。