绿色化学工程与工艺在化学工业节能中的运用

引言

化工作为经济发展的支柱产业，在推动经济增长以及契合社会需求等方面具有关键作用，但传统工程工艺在生产时会大量消耗资源与能源，并会产生诸多如废水、废渣等污染物，给环境造成了一定的负担，引发酸雨、土壤污染、水体富营养化等环境问题，对人类的生存环境以及可持续发展构成严重威胁。随着全球对于环境保护以及可持续发展的重视度持续攀升，绿色化工顺势诞生，化工关键技术的目标在于从根源处降低或消除化工生产给环境带来的负面效应，达到资源的高效利用以及能源的有效转变。

1 绿色化工环保技术的定义与特点

1.1 绿色化工环保技术的基本概念

绿色化工环保技术是追求资源最大化利用与环境污染最小化的化工技术探索，倡导化工制造全阶段的环保理念，其核心要素为技术创新与工艺精炼，力求削减对非可再生资源的依赖率，优化生产流程以降低能耗及废物排放，维护产品环保性能及其整个生命周期环境友好度，此技术集成了绿色化学、清洁生产及生态工程等多元学科手段，涉及从原料甄选、反应策略到废料处理的整个流程。我国化工产业迈向绿色未来，技术支撑功不可没。

1.2 绿色化工环保技术的特点

绿色化工环保技术有 4 种主要特点：1）资源实施效率，技术核心是对原料的优化整合，优先采用可更新资源，削减对化石燃料的依赖性，极致强化反应与流程管控，追求资源转化效率巅峰。2）环保节能，实现工艺优化与设备升级，减少生产能源消耗量，减少温室气体及有害排放量，并重废弃物资源回收，力求实现闭环生产最大化。3）环境友好性，绿色化工技术追求生态与经济的双赢，力求在生产流程中减少有毒有害物质产出，重视产品在使役及废弃环节的生态保护特性。4）系统集成性，该技术采纳了多学科技术组合，绿色化学、清洁生产及数字化管理协同发展，促进工艺流程整体革新与产业链绿色革命，环保化工新纪元，技术创新引领潮流，全方位实施资源节流、流程精简及环保措施。

2 绿色化学工程在化学工业节能中的应用

2.1 催化剂绿色化技术

在化工生产中，催化剂具有关键的作用，它能加快化学反应的速度并提升反应的选择性。传统催化剂存在活性较低、选择性欠佳、容易失活以及对环境有害等一系列问题，催化剂绿色化技术能够研发新型的绿色催化剂。例如，纳米催化剂是近些年来研究的热门方向之一，因为它具有较高的比表面积以及独特的表面活性，能有效提高反应速率与选择性。例如，纳米级别的金属催化剂在加氢、脱氢等反应中呈现出优异的性能，可以在相对较低的温度和压力条件下达成高效催化，降低能源消耗以及生产成本。目前，固体酸、碱催化剂正逐步取代传统的液体酸、碱催化剂，如分子筛、杂多酸这类固体酸催化剂，具有容易分离、可重复使用、腐蚀性较小等优点，在酯化、烷基化等反应中得以广泛的应用。生物催化剂同样是绿色催化剂的关键部分，酶作为一种生物催化剂，具有高效、专一、反应条件温和等特性，在生物柴油生产、有机合成等领域彰显出独特的优势。

2.2 绿色分离技术

在精细化工产品纯化与分离技术的应用中，膜分离技术独具特色，该机制的工作原理源自膜对物质渗透的特定选择性特性，巧妙地把握薄膜对不同物质透过率差异这一关键原理，在压力梯度与浓度梯度等动力因素的精妙驱动下，精确无误地实施混合物中各类组分的分离操作。在精细化工产品的生产环节，流程的复杂性与操作的烦琐性尤为明显，膜分离技术在工业生产中展现出强大实力，该技术在产品纯化、浓缩的关键环节中占据核心地位。与常规的蒸馏、萃取分离手段相较，膜分离技术凸显出在能耗控制方面的卓越性能，果断放弃了依赖高温加热或相变等高能耗分离技术的传统模式，大幅降低能源消耗量，与现阶段的绿色发展主流理念完美融

合。

2.3 原料绿色化技术

原料绿色化作为绿色化工的关键，传统化工生产在很大程度上依赖于石油、煤炭等这类不可再生资源，且部分原料存在毒性以及污染性，原料绿色化技术强调对可再生、无毒无害原料的开发与利用。在这个过程中，生物质燃料作为关键的绿色原料，如木质纤维素、淀粉、油脂等都包含在内。以木质纤维素为例，它在植物秸秆、木材等中广泛存在，借助预处理、水解以及发酵等技术手段，能转化为生物燃料如乙醇、生物柴油，以及生物基化学品如乳酸、丁二酸等，这些原料一方面来源丰富且可再生，另一方面在生产以及使用过程中的碳排放较少，对环境十分友好。当然，工业废弃物和城市垃圾同样可以充当绿色化工原料。

3 绿色化学工程实施中的对策

3.1 完善技术创新机制

在碳中和背景下，要想推动绿色化工技术创新工作的深化落实，就需先明确创新阶段的影响因素，优化完善对应的创新机制，增强技术创新的实力。优化完善产业内部创新机制，对化工企业的技术、人才及资金等各项资源进行最大化利用，结合技术缺口，创新及发展绿色化工的新型技术，如零碳能源技术及高效循环利用技术等，促使其工艺水准在创新中得到进一步提高，基于技术能效在产品生产及流通的全过程中保持低碳化特性，对生产阶段形成的废弃物进行循环利用，并将之转变为可供其他产业应用的原料或燃料。因此，应根据化工行业的实际情况，创新产业内部机制，如企业内部人才创新机制等，通过培训等方式，提高相关从业人员的低碳理念，或采取物质激励方式，调动起技术人才自主创新的积极性，推动绿色化工技术创新工作的实现，不断学习及挖掘地方绿色低碳循环发展的经验，促使技术创新得到持续发展。

3.2 构建市场导向的绿色低碳化工体系

随着人们环保意识的提升，法规标准逐步完善，市场对绿色环保产品的需求也在不断增加，当消费者对绿色产品的偏好及购买力有所转变时，也进一步推动了绿色产品市场的快速增长，化工企业应当积极响应市场需求，加大绿色产品的研发与生产力度。因此，我国绿色低碳科学创新的能力有待提高，首先，应通过市场调研及分析，明确化工行业消费者的需求，对各大企业之间的竞争格局进行分析，严格依照市场规律，加快推动绿色化工技术的创新及发展，提高绿色化工技术在其中所占据的主导性地位；其次，加强对现代互联网技术的应用，通过线上平台宣传绿色发展理念，同步开展线下多元化的活动，形成较强的宣传效应，促使绿色发展理念能够全面渗透及传播，形成全民共同参与的绿色环保新模式；最后，积极引进专业技术人才，建设专业的研发队伍，专门负责开展绿色化工技术的创新工作，随时关注同领域的技术研发成果，加强学习与技术培训，推动技术研发工作的高效进行。

结束语

总之，绿色化学工程与工艺在化学工业节能中具有重要的作用，它不仅可以降低能源消耗，减少污染物排放，还可以提高企业的经济效益，实现化学工业的可持续发展。我们应积极推广和应用绿色化学工程与工艺，为解决全球能源危机和环境问题做出贡献。

参考文献

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