论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用

2023-01-20

前言:

自二十世纪到二十一世纪以来, 社会发生了惊天动地的变化, 人们的生活水平逐渐提高, 伴随着经济和科学的发展, 对于自然环境和资源造成的问题越来越受人关注。并且, 由于人口的急剧增加, 能源逐渐减少, 可持续发展的自然资源遭到破坏, 生活垃圾与工业污染会造成自然环境的破坏, 人与自然的和谐被打破。本文将针对化学工业问题, 探讨绿色化学工程与工艺给人们和社会带来如何变化。

一、绿色化学工业的概念

绿色化学又被称为无污染化学, 以此为理念而开发出的技术就是绿色化学工程技术, 采用化学原理从根本上降低化学工业对环境造成的破坏。化学工业发展的基础是绿色化学工程, 它已成为了未来化学工业发展方向的重要研究目标之一, 绿色化学具有以下两种特性:首先, 绿色化学的根本思想在于保护环境, 使自然资源可持续发展, 让人与自然之间的关系和谐, 人们对环境造成的破坏促使了对绿色化学的研究;其次, 绿色化学是将环境改变的技术, 发展下的绿色化学技术以逐渐可以应付各种环境下对自然的破坏。

从根本上来说, 绿色化学是预防环境污染;而环境化学则是对污染后的环境进行改善和治理。两者之间是根本不一样的, 在最终目的上也是千差万别的。目前, 对绿色化学进行研究的重要发现和实践活动为绿色化工技术。基本原理是采用原料中的原子进行转化, 这就使化学工业在进行工作时不会产生污染物, 达到对化学工业污染物的零排放。并且, 在进行化学工业工作时, 不使用任何具有危害性和毒性的原材料, 这样可以生产出对环境不造成破坏的产品。这种技术目前处于理论状况, 但是在众多科研人员的努力探索下, 还是可以逐渐实现此种设想的[1]。

二、绿色化学工程与工艺的发展

以传统化学工程技术来说, 对造成环境污染的处理效果很低, 并且治理的成本较高, 从根本上无法根除化学工业带来的危害。例如:在清除尘埃等方面, 虽然使气体得到有效处理, 但是却将污染源变为残渣废物, 并没有解决实际问题。而绿色化学工程则是以“零排放, 清洁生产”为基本原则, 以化学反应方式, 对化学污染采取了有效的防治措施。

1. 选择无害化学原料

对于化学产品来说, 最根本的问题在于原料的选择, 它是影响着化学生产过程和生产工艺重要原因之一。绿色化学工程与工艺是以无毒无害的化学原料为基本原则, 在化学工业生产的起始就进行了防治手段, 并且, 绿色化学工程与工艺采用可再生资源为开发原料, 保证在化学工业生产过程中进行无污染操作。

2. 增强化学反应的选择

烃类选择氧化是一种放热性的化学反应, 在石油加工过程中常常发生这类反应, 但由于它具有不稳定性, 容易产生氧气和二氧化碳。所以, 在化学反应中, 一般情况下不会选择此种氧化反应, 在部分情况下, 生成物会产生异种结构, 对于最终产品来说具有不利的影响, 因此, 采用选择性较强的原料, 可以有效降低产品的生产难度, 并使化学反应的选择性得到提高, 而且, 还能使生产成本降低, 达到节约能源、减少污染排放的目的。因此, 开发此类化学工业反应是一项十分重要的研究[2]。

3. 不使用有毒有害的催化原料

在近些年, 随着化学工业的发展, 在化工生产过程中采用化学反应成为了当代工业发展的重要前提之一。在进行化学反应前使用催化剂可以使反应的时间加快, 因此, 采用无毒无害的催化原料是绿色化学工程与工艺发展的重要因素之一。在我国相关部门已展开对化学反应催化原料进行相关研究, 开发出众多催化剂, 例如分子筛除催化剂就是一种优良的催化原料。

三、绿色化学工程与工艺在化学工业中的应用

1. 清洁生产的应用

在绿色化学工程技术中具有一项无毒无害无废弃的生产技术, 称之为清洁生产。此技术在目前生活中应用范围非常广, 在城市垃圾处理、高效煤气技术、采用自然可循环能源技术等方面都有清洁生产技术的影子。清洁生产包含了多种学术与技术, 例如:细胞工程学、生物工程技术、基因工程技术等;在利用化学辐射工程技术中采用正常温度和压力的情况下, 可以达到在高温和高压情况下产生的反应;在绿色催化技术里, 采用最新研制出的无毒无害催化剂, 例如上文提到的:分子筛除催化剂等, 都可以达到防燃、无毒无害的作用。

2. 与生物技术相结合的应用

生物技术领域是由细胞、基因等多种技术构成的, 在化学工业中的应用主要在于生物学化工和化学仿生技术。在绿色化学工程与工艺中采取部分生物技术进行化学合成, 例如:使用的有机化合物采用的是动植物原料, 在随后逐渐发展了采用石油和煤等为原料。在绿色化学工程中, 催化原料一般是由自然界中的酶和人工生产的工业酶来进行催化的。酶和别的化学催化原料相比, 具有无毒无害、性质优良的特点, 可以有效的使化学产品的能源消耗降低, 并且没有副作用[3]。