刍议化学工程工艺中的绿色化工技术(2)

2.3 等离子技术

等离子技术是指通过将反应用原料转化成电离气体，再进行化学反应，以提高原料的转化率，达到节约化工生产能耗目的的绿色化工技术。一般来说，出于具体操作、设施条件等考虑，当前化工生产中常用的等离子技术基本为低温等离子技术，即采用低温等离子体进行化工反应的等离子技术，虽然该等离子气氛总体温度仅为几百度或几十度，但其电子温度则高达103～104K，使其具备足够的活性，并提高其反应速度、反应完全度，达到更高的原料转化率，同时，等离子技术下的化工生产中，副反应极少，因此，基本不存在衍生污染物，甚至可以达到零排放的效果。此外，由于该技术会带来较高的能量输入，在常规条件下反应较慢，或无法出现反应的物质，都可以发生化学反应，提高原料与能耗的利用率，增强化学工程工艺的环保性能。

3 绿色化生物化工生产技术

3.1 生物酶催化合成技术

生物化工技术作为绿色化工技术中重要组成部分，其具备的环境友好特质，极大地推动了化学工程工艺的可持续发展。就目前来看，最为有效且应用广泛的生物技术就是生物酶催化合成技术。在该技术下，人们可以应用酶这一生物催化剂，进行合成化学反应，以提高化学反应效率，同时，借助酶无害、易降解等优势，提高反应产物的纯度，并达到零排放的反应效果。在此过程中，由于生物酶的催化效率远高于其他催化剂，应用生物酶催化合成技术，还可以提高化工生产的效率，例如：在过氧化氢水解工艺环节中，常规的铁离子催化剂只能达到每摩尔6×10-4mol 的过氧化氢水解催化率，而生物酶则可达到每摩尔5×106mol 的水解催化率。此外，生物酶作为一种可再生资源，用其替代不可再生的催化剂原料，可以有效提高化学工程工艺的可持续发展水平，增强绿色化工技术的落实效果[1]。

3.2 生物能源生产技术

生物能源生产技术主要是指以淀粉、纤维素等可再生生物能源作为化工生产原料，进行乙醇、甲烷、氢气等工业产品的生产，以减少对不可再生能源的耗费的绿色化工技术。在该技术下，太阳能生产工艺、固定化酶生产工艺的研发，使乙醇、甲烷等工业产品的生产效率迅速提高。但从目前来看，生物能源生产技术的落实成本依然高于传统的化工生产工艺，因此，在化工领域中，人们正积极寻求更加经济的技术应用方法。在此过程中，该领域研究者通过应用高性能转化率的高效生产菌种，提高乙醇的生产水平，降低生物能源生产技术应用成本，使生物能源生产技术逐步成为绿色化工技术发展的新趋势[2]。

3.3 生物制药化工技术

生物制药化工技术是指一种利用生物原料、催化剂进行药品合成生产的制药化工技术。该项技术最早应用于甾体类药物的生产，即利用微生物的催化作用，将天然的甾体化合物，进行氧化、羟基化、环氧化，以生产出医药品。如今，医药品种的氨基酸、有机酸、果糖等多种成分，均可以通过生物制药化工技术进行制备，其中在果糖的制备上，借助该技术能够使成本价格低廉的己糖转化为价格更为昂贵的单糖，减少了医药品原料成本，有助于化学工程生产水平的提高[3]。

4 结论

综上所述，优化绿色化工技术的应用效果，能够提升化学工程工艺技术水平。在化工生产中，借助绿色化工技术可以减少有毒有害物质的形成、减少化工生产能耗、增强化工原料的可再生性，从而降低化工生产对环境的影响，牢固树立可持续发展的化学工程发展观。

[1] 林玮，周裕民.化学工程与工艺中绿色化工技术的应用[J].当代化工研究，2020（16）：141-142.

[2] 郑启红.化学工程工艺中绿色化工技术的开发与应用[J].化工设计通讯，2020，46（8）：49，56.

[3] 姚崇.探索绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用[J].化工管理，2020（23）：173-174.

0 引言绿色化工技术又被称为可持续化学技术，是指一种能够最大限度减少有毒有害物质产生、降低生产能耗、避免化工污染的化学工程生产技术，利用该工艺能够提升化工生产的可持续发展水平，因此，应深入分析该项化工技术，并探索更好的绿色化工技术应用方法，促进各项化学工程工艺环节的完善和优化。1 绿色化清洁化工生产技术1.1 微波技术微波也被称为厘米波、分米波，是指波长为1mm～1m、频率在300MHz～300GHz 的电磁波，该部分电磁波能够对物质进行内加热，且微波的热效率较高，通常仅需1/100～1/10 的周期时长，即可将物质加热到预定的温度，同时，微波加热较为均匀，不存在滞后效应，因此，微波技术（见图1）应用到化学工程工艺中的加热环节中，能够有效满足化学加工生产需求。在此过程中，微波技术的绿色化、清洁化特质显著体现在其加热期间，仅需清洁的电力能源，无需煤炭等资源的方面，所以该技术在应用时，不会产生含硫废气等污染物，能够增强化学工程工艺的清洁性，达到清洁化工生产的目的。就目前来看，该项绿色清洁化工生产技术通常应用于无机合成化工工艺中的烧结合成、水热合成，以及有机合成中的辅助反应方面，以满足上述工艺环节对加热速度、加热均匀性的需求，提高化工生产水平 超声波技术在化学工程工艺中，超声波技术（见图2）设置利用频率为20～50Hz 超声波的作用，引起化学反应或改变化学反应的绿色清洁化工生产技术。该项技术具有反应温度低、反应速度快、效率高等优势，且在作用过程中，无需额外的化学药剂，也不会产生额外的有毒有害物质，因此，具有良好的清洁性、可持续性。在该技术下，超声波会引发气穴效应，使物质急剧运动，并形成微泡，然后待到微泡爆裂后，受作用物质的内部则会产生很强的冲击波，且该冲击波会带来以兆计算的局部空间压力、104～106K 的中心温度，进而引发或改变化学反应。基于此，该技术通常用于水的氢氧自由基、氢原子分解工艺中，以引发生产加工所需的化学反应，同时，也用于金属表面有机反应、聚合分子解聚反应等化学反应中。此外，由于该技术在分解物质方面具有显著作用，也可将其用于化学生产中的有机污染物降解中，以提高废水处理效率。图1 微波技术图2 超声波技术1.3 高级氧化技术高级氧化技术是指通过在化学反应中产生氧化能力极强的·OH 自由基，并利用·OH 自由基无选择性的对有机物进行氧化，使之转化为CO2和H2O 等无害无机物的化工工艺技术。基于此，高级氧化技术通常被应用到化学工程中的废水处理工艺环节上，以减少化工生产所形成的污染物，实现绿色化、清洁化的化工生产。现阶段，该清洁技术在化工废水处理中的应用，呈现出了明显的可控、高效等优势，但该技术在应用过程中所需的费用较高、操作较为复杂，因此，虽然该技术可以处理多种有机污染物，但仅适用于小流量、污染物浓度高的废水处理。2 绿色化节能化工生产技术2.1 膜技术膜技术是指借助具有选择性分离功能的材料，对化工原料进行分离、纯化、浓缩加工的化学工程工艺技术。该技术所体现出的绿色、节能优势主要体现在，其所具备的良好分离功能。在此过程中，膜技术利用新型膜材料，减少了传统分离条件下，膜污染的问题，提高了纯化、分离、浓缩等化工生产环节的效率，降低了此过程所需的能耗，达到了节能的目的。此外，还可以采用该技术，构建出“超平衡”的化学反应环境，提高反应的选择性、化工原料转化率，以节省原料用量，减少污染物的产生，提升化学工程工艺的环保性能水平。现阶段，基于该技术的上述优势和作用，人们通常将其用于化工染料的脱盐、浓缩，以及增白剂的过滤、浓缩等工艺中，以提高化工生产力水平 催化技术在绿色化工技术的领域中，催化技术主要是指通过采用安全的催化剂，来代替传统有害的催化剂，以简化工艺流程，降低污染物排放量的化学工艺技术。在该技术下，人们会采用杂多酸、分子筛等固体催化剂，代替含硫、氮的HF、硫酸等有害催化剂，以防止这部分催化剂在反应过程中产生含硫废气、含硫废水以及有机污染物，降低后续三废处理所需的能耗，达到节能的效果。此外，催化技术的应用也在很大程度上减少了催化剂或其生成物质，在反应所得产品中的含量，提高了化工生产产品的纯度质量，有助于化工生产力水平的提高与发?等离子技术等离子技术是指通过将反应用原料转化成电离气体，再进行化学反应，以提高原料的转化率，达到节约化工生产能耗目的的绿色化工技术。一般来说，出于具体操作、设施条件等考虑，当前化工生产中常用的等离子技术基本为低温等离子技术，即采用低温等离子体进行化工反应的等离子技术，虽然该等离子气氛总体温度仅为几百度或几十度，但其电子温度则高达103～104K，使其具备足够的活性，并提高其反应速度、反应完全度，达到更高的原料转化率，同时，等离子技术下的化工生产中，副反应极少，因此，基本不存在衍生污染物，甚至可以达到零排放的效果。此外，由于该技术会带来较高的能量输入，在常规条件下反应较慢，或无法出现反应的物质，都可以发生化学反应，提高原料与能耗的利用率，增强化学工程工艺的环保性能。3 绿色化生物化工生产技术3.1 生物酶催化合成技术生物化工技术作为绿色化工技术中重要组成部分，其具备的环境友好特质，极大地推动了化学工程工艺的可持续发展。就目前来看，最为有效且应用广泛的生物技术就是生物酶催化合成技术。在该技术下，人们可以应用酶这一生物催化剂，进行合成化学反应，以提高化学反应效率，同时，借助酶无害、易降解等优势，提高反应产物的纯度，并达到零排放的反应效果。在此过程中，由于生物酶的催化效率远高于其他催化剂，应用生物酶催化合成技术，还可以提高化工生产的效率，例如：在过氧化氢水解工艺环节中，常规的铁离子催化剂只能达到每摩尔6×10-4mol 的过氧化氢水解催化率，而生物酶则可达到每摩尔5×106mol 的水解催化率。此外，生物酶作为一种可再生资源，用其替代不可再生的催化剂原料，可以有效提高化学工程工艺的可持续发展水平，增强绿色化工技术的落实效果[1] 生物能源生产技术生物能源生产技术主要是指以淀粉、纤维素等可再生生物能源作为化工生产原料，进行乙醇、甲烷、氢气等工业产品的生产，以减少对不可再生能源的耗费的绿色化工技术。在该技术下，太阳能生产工艺、固定化酶生产工艺的研发，使乙醇、甲烷等工业产品的生产效率迅速提高。但从目前来看，生物能源生产技术的落实成本依然高于传统的化工生产工艺，因此，在化工领域中，人们正积极寻求更加经济的技术应用方法。在此过程中，该领域研究者通过应用高性能转化率的高效生产菌种，提高乙醇的生产水平，降低生物能源生产技术应用成本，使生物能源生产技术逐步成为绿色化工技术发展的新趋势[2] 生物制药化工技术生物制药化工技术是指一种利用生物原料、催化剂进行药品合成生产的制药化工技术。该项技术最早应用于甾体类药物的生产，即利用微生物的催化作用，将天然的甾体化合物，进行氧化、羟基化、环氧化，以生产出医药品。如今，医药品种的氨基酸、有机酸、果糖等多种成分，均可以通过生物制药化工技术进行制备，其中在果糖的制备上，借助该技术能够使成本价格低廉的己糖转化为价格更为昂贵的单糖，减少了医药品原料成本，有助于化学工程生产水平的提高[3]。4 结论综上所述，优化绿色化工技术的应用效果，能够提升化学工程工艺技术水平。在化工生产中，借助绿色化工技术可以减少有毒有害物质的形成、减少化工生产能耗、增强化工原料的可再生性，从而降低化工生产对环境的影响，牢固树立可持续发展的化学工程发展观。参考文献[1] 林玮，周裕民.化学工程与工艺中绿色化工技术的应用[J].当代化工研究，2020（16）：141-142.[2] 郑启红.化学工程工艺中绿色化工技术的开发与应用[J].化工设计通讯，2020，46（8）：49，56.[3] 姚崇.探索绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用[J].化工管理，2020（23）：173-174.

文章来源：《化学工程师》 网址: http://www.hxgcszz.cn/qikandaodu/2021/0115/598.html