绿色清洁生产工艺在化工行业的应用

绿色清洁生产工艺在化工行业的应用

孙青青¹,杨路路²

山东博瑞达环保科技有限公司¹,山东 济南250014

山东鲁环检测科技有限公司²，山东 济南 250014

摘要：化工是国民经济的支柱，是农业、建筑、冶金、国防等行业健康发展的主要推动力量。然而，现如今随着我国化学工业粗放式发展，不断暴露出生态环境问题。当今世界，在可持续发展和保护生态环境推动经济健康发展方面已达成共识。由于传统化学工业依靠高耗能和高污染环境，导致经济发展方式与新时代发展趋势不符。因此，在此大环境下，绿色化学工业日益成为人们研究热点。对此，本文主要探讨绿色清洁生产工艺在化工行业的应用策略，以供参考。

关键词：绿色清洁；生产工艺；化工行业

前言：近几年，环保已经逐渐被国际社会所重视。由于由对生态的破坏所产生的影响与每个人息息相关。因此，全世界都在积极寻求一条环保低碳、污染治理行之有效的发展之路。化学工业与人类日常生产密切相关，但同时也会产生诸多有毒的气体，会对空气环境产生影响。目前，由于现行环保法规及碳排放政策促使化学工业环境问题难以得到根本治理，诸多政策都要经过一轮又一轮实施，投入很多人力、物力。21世纪以来，人们开始日益关注绿色环保问题。国家《“十四五”现代能源体系规划》提出，必须严格控制能耗强度，力争在2060年前实现碳达峰。化学工业是典型高能量工业。迫切需要对能源体系进行系统改造和完善。“绿色化学”是指利用现代科技，开发出无污染、无害的化工原料、催化剂等环保化学的药剂，以达到低污染、低排放、可持续发展的目的。

一、绿色化学基本理念概述

绿色化学也称为无害化学。在绿色化学发展过程中相继产生绿色技术、洁净技术、环境友好技术等等。“绿色化学”和“化工技术”主要是以科技进步为基础而发展起来的一种新型化学处理技术。从化学角度出发，从源头上降低对化学过程的污染，而不是采用常规废气、废水、废渣等一套末端处理方式。绿色化学主要内容是使化工产品的化学反应、工艺及产物的下列特性得到进一步发展。

首先，是采用无害化学物质；其次是建立无毒性反应环境，随后提高化学反应选择性，降低副产物产生，以追求原子经济过程。即在转化获取的新物质期间最大限度地提高原材料利用率，从而实现低污染。同时，高选择性反应转化率也要高，以满足技术经济性；最后，所生产的化工产品无污染，无毒害。

二、绿色清洁生产工艺在化工行业的应用

在化学工业中采用的是绿色化学及化工技术，其本质在于利用多种清洁生产技术。清洁生产技术不包含末端处理技术，如大气污染控制、固体废弃物焚烧、废水处理等，而是主要包含废物综合利用。下面是一些重要化工行业清洁生产技术。

（一）已内酰胺清洁工艺

在塑料、纺织等领域，已内酰胺是生产各种塑料、薄膜和尼龙的主要原料。目前，世界范围内的已内酰胺胺年产率逐年上升。然而，大部分厂商仍沿用德国学者所开发的基本工艺技术。此种工艺技术缺点在于它必须要用到含有剧毒的羟胺和高腐蚀性浓硫磺，从而致使环境污染恶化。而在己内酰胺制备中，由于存在副产物硫酸原，促使在工业上的应用受到限制。近几年，国内外各大院校与科研院所都在积极开展对己内酰胺新技术探索，并将重点放在开发利用环保技术上。与已内酰胺常规生产工艺相比，改良后的绿色生产技术具有如下特点：

第一，在钌催化剂中将更多氢气用作环己烯，从而减少与常规制造过程的能源损耗。在ZSM-5分子筛上用环己烷进行反应。

第二，类似于常规方法，在铜-锌催化作用下，环已醇会发生脱氧反应生成环已酮。

第三，在TS-1型分子筛催化剂中，将环已酮与双氧水、氧气发生化学反应，生成环已酮肟类化合物。

第四，通过对环己酮肟重排，最后生成已内酰氨基酚。贝克曼重排技术在很长一段时间中被广泛采用，比如意大利 EniChem采用半绿色处理技术。但该技术仍然无法将已内酰胺全流程绿色化。因此，贝克曼重排优化工艺是目前国内工业所采用的主要技术，其主要目的是防止产生副产物，方便进行催化剂加工，其产量远远超过常规生产流程。目前，贝克曼重排技术发展已逐渐受到重视，其中以硅烷醇基团为主的固态酸催化剂被认为是贝克曼重排中最有潜力的绿色催化材料。另外，丁二烯是一种用于制备己内酰胺的新方法，可以防止生成硫酸铵，而气原料和副产品都是一种清洁工艺技术。此技术在某些具有一定储量的地方开发和应用价值极高。

（二）丙烯腈清洁工艺

丙烯氨氧化制丙烯腈工业化已持续多年。随着催化剂不断发展及技术改进，目前丙烯腈产率已经有很大提高。中国石化基团对丙烯氨氧化制丙烯腈催化剂和相应工艺流程进行改造，使氨气几乎达到完全转化状态，由此降低硫酸铵生成。采用该技术无硫酸氨生产丙烯晴是一种清洁生产工艺技术，且经济效益较高。此外，在丙烯晴生产工艺中，丙烷是以V-Sb系和V-Bi-Mo系的催化剂为主，近几年来，丙烯腈收率逐步提高，具有较为广阔的工业化前景。

（三）丙二醇醚合成技术

与醋二醇相比，乙二醇醚具有很好的取代 EVA和其它有毒溶剂的优势特点。目前，我国化学工业采用液相法制取丙二醇醚。在国外，一般采用碱性、酸性催化剂后进行压力处理。在我国， BF是主要催化剂。但后者生产技术落后，产物产率低，对装置腐蚀严重。同时，中国石化开发出一种新型丙二醇类固化剂以及相应工艺流程，实现对产物简单分离，降低能耗和物料损耗和废水、废气、废渣对环境的影响。另外，美国 UOP公司开发以氢气为原料制备苯乙烯 SMART工艺、丁烷晶格氧化、顺酐移动式工艺等，均在工业上得到广泛应用。

（四）十二烷基苯生产新工艺

在常规十二烷基苯制备工艺中，常用催化剂为硫酸和氢氨酸钠。但其对装置腐蚀和对周围环境产生一定影响。美国 UOP公司研制一种以固体酸作催化剂进行固定床反应器的新技术，它可以通过两种固定床进行反应和转化。虽然能够在一定程度上降低经济指标，但同时也会存在操作复杂等不足。由清华大学和中国石化集团研究所联合开发一种以TH-06为催化剂进行液-固-循环流化床连续反应——再生技术。经实际应用证明，十二烷转化效率可高达99.9%，烷基苯类选择性可达100%，可有效避免该技术对装置腐蚀及对环境的影响。

（五）超临界二氧化碳介质型涂料新工艺

为了进一步降低化学过程中易挥发性有机物的排放量，相继开发诸多新环保涂料绿色技术。其中，主要包括超临界二氧化碳质型涂层。超临界二氧化碳质型涂层作为一种新型高效液相色谱涂层，采用一种型超临界流体喷涂工艺，提高雾化效果及致密涂膜效果。在超临界二氧化碳流体中，存在大量氟化聚合物、低分子聚物、聚硅氧烷等，从而降低体系粘性。同时在喷射时，由于二氧化碳迅速挥发，增加雾滴粘性，从而可以防止雾滴流动，有利于生成高密度涂层。目前，超临界二氧化碳可以直接进行聚合，并有望在今后工业和喷涂工业中达到无 VOC目标。另外，作为一种溶剂，碳酸二甲酯也是一种环保原材料，可以取代氟利昂、氯仿和其他替代品。目前，碳酸二甲酯已经成为一种新型二氧化碳载体，开始应用于喷涂中。

结论：总之，目前绿色清洁生产技术的推广，能够在一定程度上促进化学工业技术革新与发展，为化学工业带来巨大经济效益、环保效益以及社会效益。对此，今后，将会在有关研究单位及各行业中逐步开展绿色清洁生产工艺，从而促进化工行业、环保事业持续、健康发展。

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