綠色化學工程對化學工業(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，必須在提高化學工程技術(shù)水平和工藝水平的同時，強化化學工程與工藝的評估，強化環(huán)保管理，采取綠色評估方法，合理利用化工原料，從而促進綠色環(huán)保工作的有效推進。隨著傳統(tǒng)化工行業(yè)的不斷發(fā)展，許多化學工藝在應用過程所消耗的大量資源已經(jīng)成為了一個當前急需解決的關鍵問題。同時，當前環(huán)境污染問題日益嚴重，對自然生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的損害。因此，必須加強對自然環(huán)境的保護，提高對化學工藝的利用效率，從而促進自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
隨著科學技術(shù)的進步，綠色能源和環(huán)境保護技術(shù)在各個領域得到了廣泛的應用，它在促進工業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮了重要的作用。隨著我國化學工業(yè)的迅速發(fā)展，化學原料的用量也在不斷增加，對人體的健康和生活質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。為此，有關部門也開始采用綠色化學技術(shù)，將綠色的化學技術(shù)應用到化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，從而達到節(jié)能減排的目的。從而，在降低環(huán)境污染與破壞的前提下，對化工產(chǎn)品的相關工藝進行改進。在推動綠色環(huán)保工作有效進行的同時，也可以推動社會的協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。
1綠色化學工程工藝概述
綠色化學技術(shù)也被稱為環(huán)保無害化，它是一種利用化學方法避免在化學過程中引起的環(huán)境污染的科學。綠色化學工程技術(shù)的核心內(nèi)容就是利用化學的基本原理，對設計和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒有害成分進行有效的處理，從而達到綠色、環(huán)保的目的，從而降低化工生產(chǎn)對環(huán)境和人們身體健康造成的傷害，正是因為可以讓化工生產(chǎn)反應過程實現(xiàn)無害化，所以被稱之為綠色化學工程工藝。綠色化學工程技術(shù)在世界范圍內(nèi)已被廣泛采用，它的特點是可以從源頭上解決化工污染，并可預防污染，而非污染后的凈化治理。應用綠色化學工程技術(shù)設計和生產(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[2]。
2綠色化學工程與工藝對化學工業(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)展必然會向著無公害、可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，這就要求化學工程和技術(shù)手段對大氣、水體和土壤的污染進行有效的處理，從而達到對化工原料、加工、生產(chǎn)、處理、儲運等全過程的清潔管理，這對化學工業(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
化學工業(yè)是一個技術(shù)密集的行業(yè)，它的技術(shù)創(chuàng)新與整個工業(yè)的發(fā)展息息相關，而技術(shù)創(chuàng)新則是整個化學工業(yè)發(fā)展的主要動力。化工技術(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)展也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，如何使化工技術(shù)和流程達到綠色節(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，在新的時代背景下，國家對原材料的綠色也非常的重視。綠色化學工程與技術(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、酮等常見的化學物質(zhì)，而這些物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，則是在微生物的細胞中進行化學反應，從而獲得所需的化學物質(zhì)，同時在這個過程中不會產(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，如何通過科學的化學反應促進化工行業(yè)的發(fā)展，是當前化工行業(yè)面臨的一個重大問題。在化學工業(yè)中，化學反應是非常重要的，因此，采用多種不同的催化劑，可以提高反應的速率，提高反應的轉(zhuǎn)化率，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，從而避免對環(huán)境造成的污染。在化學領域，使用綠色催化劑也是一項非常重要的任務，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
在化學產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，無論是化學反應還是化學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領域的一個重要課題。采用綠色溶劑和添加劑不僅可以加速反應，還可以達到節(jié)能高效的目的。
3.4化學反應形式的恰當選擇
在化工過程中，各種化學成分會發(fā)生一系列化學反應，是一種重要的化學過程。所以在化學過程中，必須對化學反應形態(tài)進行合理選擇，以提高產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效率。但是，由于化學原料的種類、反應時間等因素的存在，對反應的質(zhì)量和效率有很大的影響。以防止以上因素對化工生產(chǎn)產(chǎn)生不利的影響。在化學生產(chǎn)中，氧化反應需要相當長的時間，并且在此過程中，會產(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技術(shù)后，主要采用碳氫化合物的氧化反應，這是一種快速、不會對化學原料產(chǎn)生不良影響的化學反應[4]。
3.5能源的綠色化
化學產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，從原料的獲取、化學反應的發(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，在化工生產(chǎn)中，若使用的化學反應為吸熱反應，則必須在反應之前添加一定的熱量，以使化學反應更高效地進行。若所使用的化學反應為放熱反應，則需要去除化學反應時所產(chǎn)生的熱量。在化學工業(yè)中，精餾、結(jié)晶、萃取、超濾等過程中，都會消耗大量的能量，所以必須要有合適的能源來補充和利用。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，進行游離基的氧化。
4綠色化學工程工藝對化工節(jié)能的促進作用
4.1清潔生產(chǎn)技術(shù)的應用
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，同時也提高了人們對于環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意識。在使用清潔生產(chǎn)技術(shù)時可以使原料的功能和作用得到最大程度的發(fā)揮，從而達到環(huán)保、提高經(jīng)濟效益、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用，在我國的化學行業(yè)中占有舉足輕重的地位。例如，脫硫技術(shù)是一項十分重要的清潔生產(chǎn)技術(shù)，在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會產(chǎn)生大量的硫化物，而含硫的污水，對環(huán)境造成很大的危害，而且經(jīng)常會產(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，對環(huán)境造成嚴重的危害。通過采用脫硫技術(shù)，可以將廢水和廢氣中的硫分離，達到零排放，減少對環(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)細胞工程、技術(shù)生化工程技術(shù)等聯(lián)系甚密。不過，當涉及到綠色化學的時候，就會涉及到仿生技術(shù)。我國的生物技術(shù)和綠色化工技術(shù)已完成了相關的化學合成，并在實際應用中得到廣泛應用。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物的原材料。如此一來，所產(chǎn)生的有機物就會變得無毒無害。同時，通過對綠色化工技術(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。當然，因為化學工程是將許多生物技術(shù)都融入到了化學工程中，可以將其轉(zhuǎn)化成化學物質(zhì)，從而達到節(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)品在人類社會的發(fā)展中對自然環(huán)境的損害是不可避免的。這些商品的誕生，實質(zhì)上是為了便利人們的生活，為了社會的發(fā)展，但是它們的出現(xiàn)，對自然環(huán)境造成了更大的損害。所以，要真正地進行綠色化工技術(shù)與技術(shù)的開發(fā)與研究，實現(xiàn)化工行業(yè)的節(jié)能減排目標，就需要大量的綠色產(chǎn)品。比如洗衣粉、農(nóng)藥等相關制造企業(yè)，都可以通過綠色化學工程和技術(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，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，促進人與自然的和諧發(fā)展，這是當今人類的一個重要目標。而在綠色化工技術(shù)的發(fā)展和研究中，雖然會遇到一些困難，但仍然要繼續(xù)努力。而一旦技術(shù)有所突破，就必須要明白它對環(huán)境的影響，這樣才能達到環(huán)保的目的。
4.4實現(xiàn)無害化處理
同時，在化工生產(chǎn)中要注意節(jié)約能源，節(jié)約能源是化學工程和綠色化工工藝技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢。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)展的進程中，無公害化處理技術(shù)得到了極為廣泛的推廣與應用，同時，各種環(huán)保材料的開發(fā)以及對環(huán)境污染的控制與治理使得我國的化學工業(yè)生產(chǎn)逐步實現(xiàn)了無公害化處理，從而有效的推動化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
4.5對污染物進行凈化處理
在綠色化學工程及工藝應用中，要解決環(huán)境污染問題必須持續(xù)改進綠色化學工藝，強化污染治理，提高化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。另外，應重視無機催化劑技術(shù)、強化生產(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，可以采用酶對其進行處理，以達到提高處理效率、減少能耗的目的。在使用酶的過程中，既能達到環(huán)境保護，又能有效地控制廢物的產(chǎn)出量，同時還能使有害物質(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，在當前我國大力倡導環(huán)保、節(jié)約能源的形勢下，運用綠色化學工程和工藝來改善化工產(chǎn)品的品質(zhì)，運用潔凈技術(shù)和生物技術(shù)來解決化工產(chǎn)品的環(huán)境問題，并對其在化工行業(yè)中的作用進行了深入的探討，既可以加深對綠色化工產(chǎn)品的認識，又可以促進人們的環(huán)保意識。在化學工業(yè)中，合理運用綠色化學的技術(shù)和思想，降低能耗，降低各種污染，從而促進環(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
