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绿色化学工程对化学工业的促进作用

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【摘要】近年来,我国经济水平迅速发展,这也带动了化学工业的发展,同时随着国民环保节能意识的逐渐增强,对化学工业的环保节能发展也是十分重视。在化学工业生产中,往往存在一定的生态环境污染问题,在人们的生活中也是频繁发生,面对这样的情况,就需要其具有绿色化学工程与工艺,实现其行业的可持续发展。本文就针对绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用进行分析,希望为化学工业发展提供一定的帮助。

【关键词】绿色化学工程与工艺;化学工业;环保节能;促进作用

化学工业是经济市场中的重要组成部分,其和人们的生活以及我国经济发展都有着密切的关系,而在其发展中也时常存在环境污染问题,这对其行业的发展也造成了严重的影响,化学工业想要长期稳定的发展,具有绿色化学工程与工艺至关重要,因此,这就需要化学工业充分认识到绿色化学工程与工艺的重要性,进而不断进行研究来加强其在工业节能生产中的应用,这对化学工业的可持续性发展具有着重要的意义。

1绿色化学工程与工艺概述

化学工程是对工程化学以及物理过程进行研究,同时要全面掌握其原理与共性规律的认识,促进对工程的合理开发设计以及操作优化,实现对化学工程的力学、反应过程、分离工程以及反应工程的科学化管理;化学工艺指的是相应的原料物质在经过一定的化学反应后,完成对相应产品的转变,在转变的过程中还要对其系统进行合理的管理,从而来保证化学工艺的合理性,并做好对化学工程的学科设计,保证化学工程有着先进与经济的管理原则与效果,来推动其化学工程的管理和发展。绿色化学工程与工艺就是使用绿色化工工艺来代替传统化工的工艺,尽可能的使用无害和无毒的原料,于无害和无毒的反应环境中进行使用,促进其反应有良好的高效性同时,还能够最大限度的避免副产物的出现,这种清洁生产、零排放的绿色化工工艺,也是化工工程发展的主要方向[1]。

2绿色化学工程工艺特征

2.1原料的绿色化

化学产品的生产过程中,原料选择直接决定化学的生产过程以及生产工艺,在新时期环境下,国家也是十分重视原料的绿色化。绿色化学工程与工艺就是需要以无毒无害原料来作为化学工业的研究目标,尽可能的使用一些可再生的资源来当作化学生产的原料,比如,对于生物质的资源的利用,使用植物、林业产物、农作物、以及城市的废弃物等,通过生物转化的方法和反应将其转化为醇、酸、酮等常见化工的原料,在进行转化的过程中,主要是借助各种的微生物细胞内的反应来得到所需的化学品,在这个过程中是没有污染的[2]。

2.2催化剂的绿色化

化学工业在不断的发展,如何使用合理科学的化学反应来促进化工的生产,已经成为现代化的化学工业发展重要的内容。在化学工业的生产中,是需要涉及到大量的化学反应,同时也需要使用各种的催化剂,催化剂的正确合理使用不仅能够实现对反应进程的加速,提高反应的转化率以及产品的质量,同时还能够有效的减少和消除相应副产物出现,避免对环境造成污染,实现最大限度的对各种资源的利用。绿色化催化剂的使用也是化学工艺研究中的重点内容,经过不断的研究也是研发出了多种绿色催化剂,比如,化工生产的过程中,固体催化剂的分子筛和杂多酸等代替有害液体的催化剂,不仅具有良好的安全性,同时还对化工工艺过程进行了简化,有效减少了“三废”排放。

2.3溶剂和助剂的绿色化

化学工业的生产中,不管是化学的反应过程还是化学工程分离的过程,都是需要使用很多溶剂以及助剂来进行反应或者分离中的障碍克服,但是使用的溶剂以及助剂一般都是具有一定的毒性,这也可能对人类的健康以及生态环境产生一定的消极影响,因此,无毒无害溶剂以及助剂的使用也成为绿色化工研发的重点。绿色溶剂与助剂不仅能够有效的促进化学反应的速度,同时还能够实现能耗低以及效果好的特点,比如,离子液体在化学工业中的应用,就为其化学反应营造了一种新的环境,其在化学工业的分离生产过程中也能够实现产品和副产物的有效分离[3]。

2.4能源的绿色化

化学工业的生产中,从化学原料的获取、化学反应的发生和反应产物分离与纯化等,都需要涉及到大量能量的消耗和产出,同时化工生产过程中,如果化学反应是吸热反应,就需要反应的起初加入一定的热量促进反应的进行,如果化学反应是放热反应,就需要进行冷却后对以热量进行移除来对反应条件进行控制,在化工工程的分离以及纯化中,在精馏、再结晶、萃取、以及超滤等相关操作中也要对大量的能量进行消耗,这就需要使用合适能源来进行能量消耗的补充以及使用,这也是绿色化工研发的目标。比如,绿色清洁能源的使用包括电能、微波、光能与超声波等,电能则是运用比较广泛的能源类型,使用无毒天然的维生素B12作为催化剂进行电反应的催化,就能够实现于温和的中性条件中进行自由基的环氧化。

3绿色化学工程与工艺对化学工业节能发展的必要性

3.1产业可持续性发展的需要

随着化学工业的不断发展,未来的化学工业一定是朝着无污染以及可持续性发展,因此,这就需要其化学工程与工艺在技术上实现对大气、水域以及土地的污染消除,同时其工艺对环境控制以及产品生产都有着重要的意义,能够从源头处实现对资源的控制以及污染的消除,另外,化学工业发展需要全面贯彻对化学品全过程管理的方针,来实现对原料、加工、生产、处理以及储运等全过程的清洁管理,这对化学工业可持续性发展具有重要的意义[4]。

3.2技术创新的需要

化学工业是一种技术密集型的产业类型,其技术的创新对其行业的发展具有重要的影响,同时技术创新也是化学工业发展的主要方向,对其行业具有推进作用。化学工业技术的创新方向始终要保证绿色环保节能的观念,这也是技术创新的基本前提,因此,在化学工业技术创新中也要朝着绿色工艺和技术的研究,绿色工艺的基础上来实现生产效率的提升以及生产成本的降低,同时绿色工艺也能够有效的拓展其市场发展的空间,为其长远的发展具有积极影响。

3.3全球发展趋势的需要

随着化学工业的逐渐发展,其发展的理念以及形式也在逐渐的进行转变,在化学工业的初期发展中主要是借助大量资源作为发展的支持,在新时期环境下则需要其朝着绿色环保、可持续性的方向发展,这也是全球发展的趋势。在全球的气候变化以及资源的短缺背景下,化学工业的发展也面临着严峻的考验,如何实现化学工程与工艺的绿色节能,已经成为其发展中必须要面临的难题和考验。

4绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用

4.1清洁生产技术的应用

清洁生产技术是一种无毒、无害、无废的技术,比较常用的有脱硝脱硫技术、城市垃圾无害化的处理技术、生活垃圾的沼气技术、清洁煤气技术、风能和太阳能的发电技术,此类技术都是清洁生产技术的代表。对于清洁生产的技术来说,其涉及的范围也是很广,一般包括生物的工程技术中的酶工程、细胞工程以及基因工程;辐射的加工技术中的射线、离子束以及中子束等于常温常压的条件下来实现高温高压条件下的化学反应;绿色的催化技术中的催化剂使用,分子筛的催化剂以及相转移的催化剂类型;超临界的流体技术,超临界的H2O以及超临界的CO2都能够阻燃,并且没有毒性[5]。

4.2结合生物技术的应用

生物技术主要有基因、细胞、微生物以及酶技术等,其在化学工程领域应用包括化学的仿生学以及生物化工两个方面。其中生物酶于生物体内当作催化剂使用,其具有很强的专一性以及高效性,还能够参与到生物合成各个过程中。在绿色化学工程与工艺中使用生物技术实现可再生的资源来进行化学品的合成,在早期有机的化合物所使用的原料一般都是直接来自于动植物中,经过不断的发展使用到了石油以及煤炭原料等,而在绿色化工工艺中,则催化剂主要是使用自然界中具有的酶或工业酶,酶和传统的催化剂比较,具有显著的特点,其没有污染,并且反应的条件也比较温和,比如,在进行丙烯酰胺的制备,将丙烯腈换成酶催化之后,其能耗就能够大幅度的降低,并且反应彻底[6]。

4.3生产环境友好型产品

绿色化学工程与工艺主要的目的就是生产环境友好型的产品,其在发展中也一直重视对这方方面的研究。比如,使用更为环保物质来代替氟利昂的使用,实现对大气臭氧层的保护;使用能够降解性的塑料产品、无磷的洗衣粉以及清洁型汽油等;由于传统的汽油柴油对大气产生了严重的污染,也是不断进行新型汽油以及低硫柴油和无污染型燃料的研究和应用,这也有效的降低了汽车尾气的污染。有些地区还推行使用二甲醚作为汽车的燃料,而二甲醚具有经济环保的优势,因此,具有不错的发展潜力,在巴西地区也进行了生物能源研发,比如乙醇汽油,借助甘蔗产生酒精,这种酒精燃料逐渐取代近一半汽油的消费,另外,H2与CO2于太阳能与电解质共同存在条件下能够合成乙醇,这种新工艺在生产中对环境也没有危害。

5结语

综上所述,随着化学工业的不断发展,其发展观念也需要从资源消耗型转向绿色节能型,因此,绿色化学工程与工艺对化学工业节能具有重要的意义,这就需要对其不断进行重视,并积极对其进行探索和研究,来促进其能够更好的应用在化学工业节能发展中。

参考文献

[1]徐小平.绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用分析[J].中国高新区,2018(10):32.

[2]李世英.浅议绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用[J].科技与企业,2015(6):81.

[3]刘冠辰.浅析绿色化学工程与工艺对化学工业节能减排的促进作用[J].科技创新与应用,2015(34):107-108.

[4]张浩,杨顺博.马振.关于绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用探析[J].化工管理,2016(11):52.

[5]刘娜娜,王丹,宋立仙.绿色化学工程工艺对化学工程节能的促进作用分析[J].建筑工程技术与设计,2016(18):39-40.

[6]曹茂凯.绿色化学工程工艺对化学工程节能的促进作用分析[J].商品与质量,2016(43):75.

作者:史卓 单位:山西大同大学

工程科学学报责任编辑:陈老师    阅读:人次