运用绿色化工技术推动化学工程与工艺节能发展

基于绿色化学的运用理念，深入分析了绿色化学对化学工业节能的绿色促进作用，同时从绿色工业的化工化学基本概念出发，对绿色化学革命推行的技术节必要性进行了论证。此外，推动对绿色化工技术研发过程中的工程工艺应采取的措施进行了简要探讨。最后通过对绿色化学发展前景的发展展望论述了发展绿色化工技术的重要意义。绿色化学是运用20世纪90年代在国际化学领域兴起的全球绿色革命。近年来，绿色随着工业化的化工化学快速发展，由此带来的技术节负面影响，包括自然资源的推动过渡开发，环境的工程工艺严重污染，生态的发展肆意破坏，促使人类的运用环保意识日益增强。基于传统发展，结合绿色创新发展，集资源节约，高效利用和环境保护于一体，推进绿色化工技术的有序发展是探索化学工业节能，绿色和可持续发展以及大幅缓解工程与工艺污染的必经之路。

1研究绿色化学对化学工业节能的促进作用

传统化工行业存在高能耗，高污染，高排放和工艺落后等特点，对环境的影响是显而易见的。绿色化学的兴起始于环境保护的推动，终于资源的合理有效利用，各项成本费用的降低，这对化学工业节能的促进作用是不言而喻的。

1.1促进发展理念的转变

传统化工的发展过程中，各个企业多以经济利益最大化为目标。绿色化学理念的提出，让人类意识到经济发展应与生态环保的步调保持一致，并驾齐驱，这一发展理念的转变推动了绿色化工技术的开发，加速了节能减排技术的提升。绿色化学理念的践行能够促使科研工作者在开发新技术的同时注重工艺流程的优化，生产效率的提高以及控制尾气，废水，废渣的排放。绿色化学的号召不仅仅是当前工程与工艺的简单改进，还是对能源的有效，合理和清洁利用，更是对环境和生态的呵护，是可持续发展观与科学发展观的有机结合。

1.2促进交叉学科的融合

绿色化工技术得以有序的开发主要依赖于生物技术的研发。现代生物技术涵盖了生物学，化学等多个基础学科的工程原理和技术，属于高新技术之一。目前生物质的的研发主要涉及物理，化学和生物转换三种。例如，生物质通过物理转化可以制成固体成型燃料；通过化学转换（细分为液化、气化和热解等）能够制备燃料油，甲醇，乙醇，氢气和化工产品等；通过生物转换（发酵）可以甲烷气和乙醇等的制备。此外，研究表明生物酶可以作为催化剂加速反应的进行，避免了在长时间反应过程中副产物的产生，能够强化生物酶对化学相关工程的应用，加速多学科之间的交叉与融合。

1.3促进清洁技术的研发

绿色化工技术多以清洁，高效和节能等特点著称。清洁技术的成功研发可以大大缩短工艺的流程以及显著降低能量的消耗。无毒无害的原料预处理技术能够在某种程度上大大降低后续处理的负荷。例如常用的脱硫，脱氮技术可以将原料中杂原子化合物在未参加反应初期直接除去，一方面提高了目标产物的产量和收率，另一方面减少了后期废弃物的排放。清洁技术的研发是推动各种绿色产品生产和使用的前提，也是保护生态，促进社会和谐发展的重要途径。

2绿色工业的概念分析

绿色工业是基于绿色化学理论和生产工艺的有机结合，在利用无毒无害的原材料实现清洁，绿色生产的同时，减少原材料和副产物对环境的污染，满足化学工业产品要求，避免有害物质的排放，实现废物减量化，资源化和无害化的工业。日常的化学工业主要涉及化工原料，化学催化剂，溶剂，化工产品，工艺流程，主要设备以及工艺参数等方面。各个方面的绿色化的程度决定着最终绿色化学工程与工艺开发的可靠性，可行性和经济性。

2.1化工原料的无毒性

化工原料应尽可能地选择自然界中含量较为丰富的物质，避免使用不可再生的化石能源，如煤，石油，天然气等，最好选用生物质（木质纤维素和淀粉等），农副产品，废旧塑料等易于环境降解，可再生的物质为原料。我国有丰富的生物质能源，以稻草，秸秆等生物质依旧是农村居民的主要能源。除原料的选用之外，反应过程中所用到的溶剂亦应实现无毒化，水是唯一一种没有毒性，而且对大多数物质都有亲和性的化学溶剂。以水为介质的工业化生产一直是众多化学科研工作者的目标。

2.2催化剂的选择，无害，可回收性

化学工艺中的化学反应多数涉及催化剂的参与，催化剂的性能直接关系到目标产物的产量和收率。在催化剂的制备过程中不仅要考察其对目标产物的选择性，还要考虑其使用寿命和可回收性。

2.3化学工艺的高效性

化学工艺主要包括原料的预处理，化学反应，产品的转化和精制等过程。工艺流程的长短，设备的布局直接关系着设备费用，占地面积以及能量能否回收利用等问题。例如，工艺流程排放的尾气中常常还有相当一部分二氧化碳和氢气等，二氧化碳的肆意排放不仅造成全球变暖，形成“温室效应”，还会污染环境。研究表明，二氧化碳还是一种重要的化工原料，例如它是制备甲醇的主要原料。通过精馏法，变压吸附法，膜分离法等可以将废气中相对较低含量的二氧化碳提高至纯度高到95%以上的二氧化碳精制气作为制备甲醇的原料。

3绿色化工技术采用的措施

绿色化工技术从最初的研发到最终的使用推广并不是一蹴而成，而是在循序渐进，持续改进中逐步改善实现的。在整个工艺的开发中需要考虑众多的因素，包括工艺的设计，设备的选型，合理的布局以及节能降耗等。

3.1工艺流程的设计

生产工艺流程是产品从原材料的预处理，加工转化，到成品的生成，精制等所有操作单元的组合。工艺流程的组织应包含以下基本要求：（1）工艺流程应满足产品的质量和数量要求；（2）工艺流程具有经济性，包括从流程的规划，设计，施工，开工和成品产出等整个周期内的成本和消耗的费用；（3）工艺流程具有合理性，布局合理，设备与设备之间的间距紧凑而不拥挤；（4）符合环保要求，这也是绿色化学的初衷之一，应彻底考虑各个操作单元运行过程中的副产物的收集，处理以及再利用等后续工作；（5）过程可操作和可控制性，工艺流程的设计最终是为了生产，易于操作，便于控制，确保安全生产是实现绿色化生产的保障。

3.2设备的引进

工艺流程中的设备大致可分为动设备和静设备两类，动设备包括压缩机、离心泵和风机等传动设备，静设备包括塔器、换热器、溶剂储罐，反应釜，吸附设备等。它们的质量和寿命的长短直接影响着整个系统的生产能力。引进设备可以在较短的时间内，较低的风险下提高生产系统对产品的生产能力。

3.3合理的布局

市场竞争的日益加剧，化工基础制造业都在试图通过缩减自身成本来增加企业竞争力。企业主管，工程技术人员以及工艺流程设计者开始注重设备的优化布置以及场地的使用情况。设备的布局优化主要包括旧系统的改造和新系统的设计。随着对产品需求的增加，工艺流程也由之前的流水线模式向操作单元和大规模定制方向发展。加之操作单元和设备之间相互关系的复杂化，密集化和多样化，简单实用的设施布局方案是化工企业急需制定和出台的。从车间设备平面布置来看设备布局应顺从工艺流程，有效的利用车间属地，根据地形和主导风向将明火设备放置于全年最小频率风向的下侧。而配电室和控制室则应在生产区域的中心位置。各车间和各部门之间的地理位置在总体上应做到协调、整齐、紧凑、相互融合，方便联系，尽可能地缩短输送管线。设备和管线应在操作区之内整齐分布，主要管道的走向要一致。不同管道应按有关标准做好标示，对于有毒，有腐蚀性的介质和设备应集中放置，并设有警示标志。

3.4节能降耗

节能降耗，顾名思义即节约能源，降低消耗。多数的化工企业工艺流程是长年累月的处于生产过程中。化工生产过程中的“跑、冒、滴、漏”现象严重，各化工企业应制定、发布和实施相应的管理制度，并将重点落到制度的实施，落实到人，将自检和互检相结合，让每位员工都意识到跑冒滴漏所造成的资源浪费的严重性。重点关注各自所管辖区的设备，管道的运行情况，一旦发现及时解决，减少或避免企业管理过程中跑冒滴漏现象的肆意发生。另外，应注重生产过程中热量，废气和废渣的回收，合理利用资源，争取做到将原料吃干榨净。系统中的能量最大化得到利用。

4绿色化学发展前景展望

绿色化学的提出是人类对自我发展的一种挑战，其不仅是在认识世界，改造世界，更是保护世界。绿色化学是一场从源头杜绝污染，全程零排放，零污染的技术革新的革命，是可持续发展观和科学发展观的进一步诠释。绿色化工技术致力于可再生资源的最大化利用来取代传统不可再生能源的消耗，以生物质为代表的绿色化学能源将成为未来社会发展的主要能源。此外，绿色化学在制药领域也初步崭露头角，由于制药过程中提炼技术的改进，很大程度上减少了有毒有害物质的融入，在降低药品对人体伤害的同时又强化了制造工艺过程中的原子经济性。绿色化学同时也强调了对生物和光等降解高分子的利用，促使对高效降解材料的研发，导致其在生物医学和材料领域等都有利用。

5结论

综上所述，绿色化学技术路径的探索不管从生态环境还是环境保护的角度来评价都是有利的，而且由此带来的社会效益远超过于经济效益。绿色化工技术的开发，是对传统化学工程与工艺的持续改进，是对不可再生资源的保护，是对可再生资源的有效、合理及最大化地利用，更是对环境和生态的呵护。大力推动绿色化工技术的研发不仅有利于推动化学工程与工艺的节能发展，还对新兴化学工业化国家的建立有着重要的意义。

声明：本文所用图片、文字来源《化学工程与装备》2020年10月，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题，请与本网联系

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