绿色化工技术在化学工程与工艺中的运用

罗琴芳，屠欢欢，李海峰

(桐昆集团股份有限公司，浙江 嘉兴 314500)

随着人们生活水平的提升，对于生态问题的重视程度也变得越来越高。可持续发展战略是环境保护工作的重要保障，也是推进我国生产结构升级与转型的重要途径。随着近年来可持续发展战略在我国的有效落实，绿色化工技术在化学工程与工艺中得到了广泛的普及与应用[1]。化学工程在生产的过程中会产生大量的污染物，绿色化工技术则能够针对这些污染问题进行优化与改革，推进化学工程的进步与发展[2]。

1 绿色化工技术概述

绿色化工技术是一种将化学工程与工艺与节能环保理念相融合，针对化工产业生产过程中产生的环境污染进行最大程度的控制，实现化工行业产业结构升级与转型的全新生产技术[3]。其能够有效降低化工生产过程中有害污染物的排放量，使污染物的污染程度降低[4]。化工生产过程中，会涉及到大量的化工产品、化工生产原材料、化工溶剂、化工废物、催化剂等，这些物品如果没有处理得当，就会对我国的生态环境造成破坏，对我国居民的生命健康产生严重的影响[5]。绿色化工技术就是针对这类危害性物质进行控制，通过转变危害化学物质的性质，推进废弃材料的循环使用，提升化工材料的循环利用率，降低生态环境的污染，推进化工生产工艺的发展与改革的一门技术。

2 传统化学工程与工艺污染原因探究

2.1 材料成本的限制

在进行化工生产时，为了提升经济效益，化工企业会根据生产的需求使用非环保的廉价材料进行生产。这些化工企业只意识到这类材料能够提升化工生产的产量，提升眼前的经济效益，却没有意识到应用这类材料会导致环境的严重污染，产生大量的废料[6]。在废料的处理上，企业还需要花费更多的财力与精力，这样不仅危害了环境，还降低了企业的经济效益，得不偿失。

2.2 生产技术的限制

在化工生产的过程中，化工原材料难以得到有效地利用也是以往化工产业在发展过程中所面临的问题。针对这种问题，化工企业只能通过提升自身技术水平，推进化工生产的标准与规范化，才能够实现化工原材料的有效利用和合理配置。

3 绿色化工技术的原则

3.1 合理应用化工原材料

原材料，作为化工生产的重要资源，对于化工生产有着重要的意义。在绿色化工技术中，应更加注重化工原材料的选择。首先要优先选择污染程度低、可控性高的化工原材料，以便通过控制化工原材料的源头，减轻化工生产造成的污染[7]。绿色的、天然的化工原材料有着较好的环保效果，能够降低污染物的产量。同时，要控制化工原材料的数量，严格按照化工生产工艺的规范与标准使用原材料，避免原材料数量投入过多导致的浪费和污染问题。

3.2 合理应用绿色催化剂

催化剂是化工生产中比较常用到的材料之一，其能够加快物质与物质之间的反应速率，提升化学物质反应的效果。催化剂对于化工生产有着重要的意义，其能够推进化工生产进度和化工生产效率[8]。在传统的化工技术中，大多数催化剂因性质问题，在使用的过程中都会产生污染。在应用催化剂过程中，产生的废弃物对环境会造成非常严重的污染。

绿色化工技术下应该采用无害的绿色催化剂。绿色催化剂能够避免材料浪费的同时也降低对环境的污染，并提升化工生产的效率。绿色催化剂，虽然相较于传统催化剂而言，使用成本可能会有所增加，但相对的使用绿色催化剂能够节省化工企业处理废料、处理污染的成本，还能够提升化工原材料的利用效率，减少资源的浪费，因此绿色催化剂的应用必将成为未来化工产业发展的重要趋势之一。

3.3 合理利用绿色化学反应

在进行化工生产的过程中，要意识到同一产物是可以通过不同的化学反应进行生产的。要根据原料自身的潜力，化学反应对环境造成的污染量，选择绿色的化学反应进行化工生产。绿色化学反应的代表就是加成反应与重排反应，这种化学反应能够实现结果的有效转化，不会出现废物与副反应，有着较强的经济性，是效率极高的绿色化学工艺之一[9]。对绿色化学反应的研究，能够推进企业提升绿色化工技术的水平，还能够降低企业因处理废料所造成的不必要的成本，对化工企业实现健康可持续发展有着重要的意义。

4 绿色化工技术在化学工程与工艺中的运用

4.1 清洁生产技术

清洁生产技术被广泛的应用于海水的淡化、废弃物的处理、冶金等方面。清洁生产技术具有不会产生毒副作用的优势，因此对于环境的污染与破坏较小。海水淡化可以采用清洁生产技术提取海水中的盐分与其他物质，不仅能够将海水转换为生活用淡水，还能够提取海水中的物质应用在其他方面。膜化学技术能够推进可再生资源的转化，实现化工产品的有效输出[10]。

膜技术是清洁生产技术的重要组成部分之一，是一种通过利用具有选择性分离功能的材料，将料液的不同组分进行分离、纯化与浓缩的技术。其类似于过滤技术，但是却能够达到分子范围的分离。膜技术的应用，不涉及相的变化，也不需要添加助剂，是一种高效的清洁生产技术。它被应用在各种类型的化工生产当中，不仅在海水淡化中有所应用，在有色冶金、能源电力、给水工程、污水回收、食品医药等方面也有着广泛的应用，是绿色化工技术发展的重要推动力之一。

在海水淡化处理方面，绿色化工技术发挥着重要的作用。海水的储备量是比较大的，但是没有经过特殊处理，是无法进行使用的，因此需要进行海水淡化处理。海水淡化处理中会应用到绿色化工技术，以羟基乙叉二膦酸聚丙烯酸、水解聚马来酸酐为主的阻垢剂，是海水淡化处理的主要原材料[11]。随着绿色化工技术的发展，清洁型生产工艺技术也有了更高的标准。如为提升阻垢剂的活性，可以加入超支化聚酯材料，提升阻垢剂的活性，提升海水淡化处理的效率[12]。

4.2 生物技术

生物技术在化学工程与工艺中也得到了广泛地使用。生物技术主要是利用微生物、酶等物质推进化工生产效率的提升，降低化工生产过程中对环境造成的污染。生物技术能够实现资源的循环利用，推进化工生产效率的提升。

生物酶技术在化工生产中的应用比较广泛，这是因为生物酶有着较好的催化效果，具备高效性和转移性，是推进生物化工生产的重要基础[13]。绿色化工技术中更加重视原材料、催化剂的选择，因此会选择使用自然界中的酶以实现资源的再生以及循环利用，减少对环境的破坏。

在化工生产中，应用生物酶技术也是绿色化工技术的重要途径，是绿色化工技术发展的重要体现。例如，在生产石油化工产品的过程中，为了提取石油原材料，会采用一些化工材料或催化剂，这就会对环境造成较为严重的污染，而利用生物酶，即自然界存在的酶进行处理，就能够减少对自然环境的污染，提升化工生产的效率。

4.3 生产环境友好型化工产品

可持续发展战略中提到了在新时期我们不能仅注重眼前的经济，更要注重生态环境未来的发展。生态环境，作为人类日常生活的基础，一旦遭受破坏，就会对人类的存亡产生威胁。经济水平的提升使得人们越来越重视环境污染的治理。人类未来的一切生产活动，都应该在环境保护的基础上开展。因此，化工生产的过程中也越来越重视环境友好型产品的研发。

环境友好型产品的构成种类比较多，不仅是常见的绿色环保节能设备，还有新型无污染建筑材料、低毒性涂料等，都是环境友好型产品发展的产物[14]。绿色化工技术的应用，推进了环境友好型产品的发展，能够控制能源总量的消耗，使资源浪费问题降低，有效控制环境的污染。环境友好型化工产品，不仅体现在产品方面，在燃料、原料等方面也能有所体现。以汽油的生产为例，油气资源的紧缺导致了汽油价格不断上涨，燃油车对生态环境也造成了巨大的破坏，因此车企与化工企业开始寻求更加优质的汽油替代物，如乙醇、电能等新型绿色环保燃料的出现，是环境友好型产品的具现化体现。

可降解塑料也是近年来兴起的一种新型环境友好型产品。随着我国禁塑令的逐渐落实，可降解塑料的研发速度也得到了加速。可降解塑料，根据其特性，可以分为光降解塑料、生物破坏性塑料、与生物可降解塑料。生物可降解塑料能够替代聚乙烯、聚丙烯，减少白色污染。

涂料也是重要的化工产品之一，常见的涂料有溶剂型涂料、水性涂料等。溶剂型涂料虽然有着较高的黏度与流展性、具备着方便贮藏等优点，但是溶剂型涂料含有的大量挥发性有机化合物、杀菌剂、有机颜料，会对生态环境和人体健康造成严重的破坏。高固含量溶剂型涂料(HSSC)是在普通溶剂型涂料基础上发展而成的一种新型涂料，其降低了有机溶剂的用量，优化了涂装工艺与生产方法，提高了固体组分，近年来得到了广泛的应用。水基涂料是一种成本与危险性都比较低的涂料，但是水基涂料的水汽化焓高，容易受到相对湿度的影响，耐水性较差，还有许多方面还可以加以优化。溶体无溶剂涂料与粉末涂料也是绿色涂料发展的产物，在普通刷涂与喷涂工艺中应用较多。其中，粉末涂料有着较多的优势，在未来将成为绿色涂料发展的重要趋势之一。

4.4 优化绿色化工生产流程与环境

绿色化工技术对推进化工生产流程的优化也有着重要的意义。在新时期，化工企业在生产化工产品的过程中应意识到经济效益与产量的所占权重已经有所下降。优质的化工企业不仅要带来好的经济效益，有着客观的产量，而且还要推动绿色化工技术的进步，引领化工行业环保技术的发展。

因此，绿色化工技术在新时期化工生产中占据着重要的地位。以热量的消耗为例，大部分化工产业对于热量的需求是比较高的。大部分化工企业为了节约成本、减少流程，采用的都是单一的供热设备与方式，虽然满足了化工企业生产的需求，但是也造成了资源的浪费，热量的流失。化工企业应该根据自身的需求输出热量，丰富加热设备的种类和类型，避免热量在生产和传输过程中的浪费现象。除此之外，利用变频电机等设备降低化工生产过程中的能耗，减少电力资源的损耗，也能够有效降低对环境的污染[15]。

随着近年来国际能源危机问题变得愈发严重，因资源紧缺导致的原材料上涨等现象已经越来越普遍。绿色化工技术的应用迫在眉睫，广大化工企业在新时期必须重视绿色化工技术的应用，提升材料的利用效率，实现资源的可回收利用。绿色化工技术不仅能够提升企业的经济效益，还能为企业带来良好的社会效益，推进企业的健康可持续发展，需引起我们的重视。

4.5 推进化学废料的可回收利用

有机化学废料的处理一直都是化工企业进行化工生产的难题，如果处理不好有机化学废料就会对环境造成严重的破坏。绿色化工技术要注重有机化学废料的回收与利用，避免以往化工生产过程中存在的废料沉积问题。事实上，废料的沉积已经对化工生产场所的环境安全造成了严重的威胁，因此要重视绿色化工技术在有机化学肥料中的应用，推进化工产业生态价值的提升。

5 结束语

本文主要首先阐述了绿色化工技术，分析了传统化学工程与工艺生产存在的问题，探究了绿色化工技术的应用原则，在此基础上对绿色化工技术在化学工程与工艺的运用进行了探讨。绿色化工技术是化学工程与工艺未来发展的重要方向，对推进我国化工行业的升级优化与转型有着重要的意义，是实现可持续发展战略的重要途径。广大化工企业只有重视绿色化工技术，加大绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用，才能够实现化工行业的健康可持续发展。