药物生物技术

探索绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用 

来源:药物生物技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-01-25

0 引言

化工产业在为居民生活和工农业生产提供丰富化学产品的同时,也产生了大量的有毒有害物质及难降解垃圾,严重危害生态环境和人们的身体健康。随着近年来国民环保意识的崛起,有关部门逐渐加强了化学工程和化工生产的监管力度,大力提倡化工行业节能减排及绿色化工技术的研发应用。在绿色化工技术已经成为化工行业可持续发展战略重要组成部分的背景下,化工领域研究人员尝试改进现有的化工生产方式,最大限度的利用能源及生产原材料,使用更多的低毒性、无污染的催化剂,降低生产过程的能耗及污染,达到减少废弃物甚至不产生废弃物的目的。由此看来,绿色化工技术是加快化工行业转型升级的重要技术之一,也是改善化工行业负面影响的重要手段。

1 绿色化工技术与化学工程

绿色化工技术在传统化学工程与工艺的基础上,通过技术改良和原理创新,减少化工原料、反应溶剂和催化剂的消耗,并降低中间副产物和生产过程中废弃物,实现污染物零排放,降低化工生产对居民生活和环境造成的负担。用资源-产品-回收资源的模式替代传统的资源-产品-废物的模式。21 世纪初,西方发达国家就已经将绿色化工技术广泛应用于分析化学、合成化学和生物化学等领域中,并取得了较好的应用效果。

1.1 绿色化工技术内涵分析

绿色化工技术,又称可持续化学,是化学和化学工程的一个领域,致力于产品和工艺的设计,以尽量减少有害物质的使用和产生。环境化学则侧重于污染化学品对自然的影响,而绿色化工技术则侧重于环境化学的影响,包括防止污染和减少不可再生资源消耗的技术方法。绿色化工技术的首要目标,即更有效地利用资源和更安全地设计分子、材料、产品和工艺,可以在广泛的背景下实现。在日益关注化学污染和资源枯竭问题背景下,上世界90 年代,欧美等发达国家的科研人员开始了绿色化工技术的研究工作,同时环境保护署和自然资源部等相关部门着手制定了相应的管理规范及技术标准,标志着化工行业环保问题从污染治理转向污染物源头控制。

1.2 化学工程

化学工程是利用化学、物理、数学和经济学原理有效利用、生产、转化和运输化学品、材料和能源的工程分支。化学工程将化学物质、原材料、活细胞、微生物和能量转化为有用形式和产品的大规模工艺。在工厂设计和运行的许多方面,包括安全和危害评估、工艺设计和分析、控制工程、化学反应工程、施工规范和操作说明。化学工程在具体实施环节受到多种因素的影响,包括工艺条件、环境保护要求、政策法规、资金投入和安全标准等,这也就导致了在技术路线的选择上无法完全按照环保和绿色的要求进行。

2 绿色化工技术在化学工程于工艺研发中的要求

绿色化工技术能够降低化工生产造成的环境破坏,并全面清理化学反应导致的负面影响,将绿色化工技术充分融入化工生产中,对于实现资源节约型、环境友好型社会,促进社会发展具有积极影响。

2.1 提升化学反应选择性

在化学工程的工艺选择阶段,应首先强化各类绿色化工技术的科学应用范围;其次,需要创新绿色化工技术的实现手段,全面优化技术路径,使其更好地适应绿色化工发展要求。所以,化工生产管理部门应强化绿色化工技术的实际应用效果,创造技术发展的氛围,实现绿色化工的基本发展要求。提升化学反应选择性是实现绿色化工生产的基本前提,在技术应用阶段,提升化学反应选择性需要和提升资源和能源的利用效率结合起来,加强化工生产的经济效益。例如,在石油化工生产阶段,优化氰化物和烃类使用方式,降低此类易氧化物质在反应中氧化的概率,减少污染物产生。

2.2 科学规范使用化工生产原材料

化工生产原材料的使用是绿色化工技术研究的热点领域,通过科学的优化化工原料种类及用量,提升反应原料质量与配比。化工生产原料的使用是现阶段化工生产污染问题的集中表现,有关部门应强化问题导向,加大对违规材料使用的查处力度。同时,采用财政补贴或者降税等手段,引导化工企业使用绿色环保的生产原材料。较为常见的绿色原材料包括农作物、有机质等。例如使用竹子等天然植物纤维和蔗渣、麦秆、稻草等农业有机质作为醛、醇、酮、酸等物质的原材料,能够大幅降低难降解废弃物的产生。与此同时,有机质废弃物结合发酵工艺,可产生生物质燃料,这都是绿色化工技术的典型案例。

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