1、綠色化工發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 【摘要】：綠色化工就是用先進的化工技術(shù)和方法來減少或消除那些對人類健康、 社區(qū)安全、 生態(tài)環(huán)境有害的各種物質(zhì)的一種技術(shù)手段。它是人類和化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求 , 是 控制化工污染的最有效手段 , 是化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。 中國在不久的將來將成為 全球最大的化學品消費市場 , 但傳統(tǒng)的高消耗、高排放、低效率的粗放型增長方式仍未從根 本上得到轉(zhuǎn)變。資源利用率低 , 環(huán)境污染嚴重 ,21 世紀我國面臨的資源和環(huán)境形勢將更加嚴 峻。為此開展綠色化工的技術(shù)途徑與思路應(yīng)該是 : 采用分子設(shè)計技術(shù)和產(chǎn)品生命周期全過程 綠色化控制的策略來設(shè)計化工新產(chǎn)品 ; 改革傳統(tǒng)化

2、工產(chǎn)品體系 , 利用可再生資源和生物化 工方法尋求無污染的新產(chǎn)品或替代品 , 從源頭上控制化工污染的發(fā)生。 同時還應(yīng)該開展綠色 化工的教育、 宣傳、 信息交流和人才培養(yǎng)工作 , 對新建項目進行全過程環(huán)境影響評價 , 鼓勵 化工企業(yè)推進綠色化工生產(chǎn)。引言：我國人多地少 ,急劇增加的人口只會增加環(huán)境的負荷 ,加劇資源、能源的枯竭 , 加劇資源的 供需矛盾。當今人類面臨著人口增長迅速、自然資源短缺、環(huán)境污染嚴重等問題，人類無節(jié) 制地開發(fā)利用自然資源， 給自身生存環(huán)境造成危機。 除了工業(yè)、 農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)過程造成的破壞 之外， 人們?nèi)粘Ｉ钪兄圃斓拇罅坷步o生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞。家庭日常生活資源消耗的

3、大幅度增加。不僅是由于人口的增加，還由于人均物資消費量的增加。有證據(jù)表明，地 球上 50以上的人在近 40年里依然希望生活水平有所提高， 這意味著將消耗更多的資源， 產(chǎn) 生更多的廢棄物。傳統(tǒng)的化學工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴重，目前全世界每年產(chǎn)生的有害廢物達 3億噸4億噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類的生存。某些傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)及一些地方正低效地 耗費著國家資源 , 一方面產(chǎn)生嚴重的環(huán)境損害 ,另一方面會導致資源的短缺。 為了社會的永續(xù) 繁榮 , 一方面必須走資源節(jié)約型的發(fā)展道路 , 另一方面需要開拓新的資源 , 以期實現(xiàn)資源的生 態(tài)化利用 ,并且要求整個開發(fā)和利用過程都是環(huán)境友好的 , 而這正是化

4、學化工科學與技術(shù)研 究的重點領(lǐng)域 , 可見每個化學化工科技工作者任重而道遠。在過去的幾十年中，環(huán)保技術(shù)在制造過程中的運用已取得了相當大的進步，現(xiàn)在人們逐 漸認識到設(shè)計對環(huán)保所起的重要作用， “綠色設(shè)計 ”成為關(guān)注的焦點。 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計理論與 方法， 是以人為中心， 從滿足人的需求和解決問題為出發(fā)點進行的， 而無視后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn) 及使用過程中的資源消耗以及對環(huán)境的影響。 因此， 對傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的理論與方法必須 進行改革與創(chuàng)新。一、綠色化工發(fā)展現(xiàn)狀1. 綠色化工簡介 綠色化工代表了化學和化工學科的共同發(fā)展趨勢和目標之一，即無論是化學還是化工， 不僅要面對社會發(fā)展對環(huán)境、 健康和能源等方面日益

5、嚴格的要求， 而且還要面臨來自其他新 興學科前所未有的挑戰(zhàn)。 “綠色化工” 剛出現(xiàn)時，它更多的是代表一種理念、一種愿望。但 隨著時間的流逝， 它本身在不斷的發(fā)展變化中逐步趨于實際應(yīng)用， 且其發(fā)展與化工密切相關(guān)。從它現(xiàn)在代表的意思來看，還可用環(huán)境友好化學、可持續(xù)發(fā)展、清潔生產(chǎn)等詞匯來描述。但 是，綠色化學與環(huán)境化學、可持續(xù)發(fā)展、清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟等詞匯有密切的聯(lián)系，但卻不 是等同的概念。石油和化學工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)， 在國家經(jīng)濟發(fā)展中起著舉足輕重的作用。 “綠色 化工”是當今國際化學工業(yè)科學研究的前沿，它從源頭上消除污染，合理利用資源和能源， 降低生產(chǎn)成本， 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 我國是一個能

6、源緊缺、 資源短缺、 人口眾多的國家， 因此， 節(jié)能、環(huán)保和節(jié)約資源是今后石油和化工持續(xù)、快速、健康發(fā)展的重要內(nèi)容和前提條件。綠色化工產(chǎn)品設(shè)計要求對環(huán)境的影響最小化，這包括設(shè)計過程中的生命周期分析和循環(huán) 回收、 回用設(shè)計等。 如果一個產(chǎn)品本身對環(huán)境有害， 僅僅降低其成本和改進其生產(chǎn)工藝對環(huán) 境的影響是不夠的， 化學工業(yè)需要思考更多的是產(chǎn)品全生命周期中的成本和收益， 特別是要 考慮社會和環(huán)境的成本。因此， 國家在這方面的法律法規(guī)對于產(chǎn)品設(shè)計的綠色化具有很大的影響。 其中發(fā)達國家 對于化工產(chǎn)品 “綠色化 ”的要求，以及發(fā)展中國家受到 “綠色壁壘 ”的限制，使得化工產(chǎn)品設(shè)計 的綠色化成為必然趨勢。

7、在綠色化工產(chǎn)品設(shè)計時， 要遵循全生命周期設(shè)計、 再循環(huán)和再使用 設(shè)計、 降低原料和能量消耗設(shè)計以及利用計算機技術(shù)進行綠色化工產(chǎn)品的設(shè)計等原則。由于大多數(shù)人只考慮到他們直接控制的產(chǎn)品的生命周期部分， 造成化工產(chǎn)品全生命周期的想法尚 不能深入化學工業(yè)界。2. 綠色化工發(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴增趨勢強勁，但總體發(fā)展水平仍然較低。如何平衡發(fā) 展與環(huán)保的矛盾成為亟待解決的問題。此外，很多企業(yè)的能源消耗和排污統(tǒng)計方法不健全， 也成為行業(yè)發(fā)展的劣勢。1984年美國環(huán)保局首先提出“廢物最小化”，初步體現(xiàn)綠色化學的思想。而到1989 年美國環(huán)保局提出“污染預防”綠色化學思想才初步形成，1990年美

8、國聯(lián)邦政府通過“防止污染行動”的法令，將污染的防止確立為國策之后，才第一次出現(xiàn)“綠色化工”這個詞匯。1995年4月美國副總統(tǒng)戈爾宣布了國家環(huán)境技術(shù)戰(zhàn)略，其目標為： 至2020 年地球日時， 將廢棄物減少40%.每套裝置消耗原材料減少 20%25%。另外，1995年美國政府設(shè)立了 “總 統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎” 這些活動推動了綠色化學在美國的迅速興起和發(fā)展 并引起全世界的 極大關(guān)注。1999年英國皇家化學會 【1】創(chuàng)辦了第一份國際性 綠色化學 雜志， 日本也制定了以環(huán)境 無害制造技術(shù)等綠色化學為內(nèi)容的“新陽光計劃” ，在環(huán)境技術(shù)的研究與開發(fā)領(lǐng)域，確定了 環(huán)境無還制造技術(shù)、 減少環(huán)境污染技術(shù)和二氧化碳固

9、定與利用技術(shù)等綠色化學的內(nèi)容。綠色化學很快成為國際化學科。但是， 近年來社會上有一種偏見， 認為化工是夕陽產(chǎn)業(yè)、 污染產(chǎn)業(yè)， 更有甚者， 談“化” 色變。 一些環(huán)境污染事件和安全事故更造成了極其不好的社會影響。造成這種現(xiàn)狀的原因在 于：一些地方政府或個別企業(yè)只為片面追求經(jīng)濟利益，實行粗放式生產(chǎn)，隨意排放“三廢” ， 既浪費了寶貴能源和資源， 又污染了環(huán)境， 造成對生態(tài)的破壞。 但這并不是化學工業(yè)本身的 過錯，化工行業(yè)實際在為一些人的愚蠢行動“背黑鍋” 。迄今為止， 化學家構(gòu)筑了大量的化學反應(yīng)， 已有十幾年沒有新的人名反應(yīng)出現(xiàn)， 因此僅 從化學反應(yīng)本身開發(fā)新的反應(yīng)已經(jīng)難上加難。從綠色角度來看，

10、由于很多傳統(tǒng)有機合成反 應(yīng)用到有毒試劑和溶劑， 這些有毒試劑和溶劑的綠色替代物的開發(fā)給這些傳統(tǒng)反應(yīng)的重新構(gòu) 筑提供了機遇。 另外反應(yīng)與生物技術(shù)、 分離技術(shù)、 納米技術(shù)等的結(jié)合使得開發(fā)新型反應(yīng)路徑 仍有空間。另外，從另一個角度看，化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的問題，也只能依靠化工自身來解決。出 路就在于摒棄粗放的化工生產(chǎn)模式，改變“資源- 廢物”排放的線形物質(zhì)流動過程為“資源-產(chǎn)品 - 再生資源”的循環(huán)物質(zhì)流動過程，也就是我們倡導的綠色化工。這是符合發(fā)展循環(huán)經(jīng) 濟潮流的。推崇“綠色化工” ，要根據(jù)環(huán)境保護大趨勢的要求，發(fā)展環(huán)保型產(chǎn)品，采用先進 技術(shù)，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，最大限度地降低三廢排放量。一批落后的生產(chǎn)工

11、藝勢必被逐步淘汰； 節(jié)約能源和資源方面主要趨勢是：采用先進工藝技術(shù)，降低原材料消耗；增加節(jié)水措施，提 高水的重復利用率等。加快化工廢水處理設(shè)備、藥劑、廢氣處理設(shè)備、排煙設(shè)備的系列化、 成套化也將是發(fā)展的重點領(lǐng)域，以提高化工環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)和裝備水平。要真正實現(xiàn)化工生產(chǎn)的綠色化，一方面要受到來自社會、技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、政治等多方面的推動力，根據(jù) Crystal Faraday協(xié)會在2004年提出的路線圖中給出的 8個技術(shù)領(lǐng)域2，即 綠色產(chǎn)品設(shè)計、原料、反應(yīng)、催化、溶劑、工藝改進、分離技術(shù)和實現(xiàn)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上， 作者提出了綠色化工產(chǎn)品設(shè)計、 原料綠色化及新型原料平臺、 新型反應(yīng)技術(shù)、 催化劑制備的

12、綠色化和新型催化技術(shù)、 溶劑的綠色化及綠色溶劑、 新型反應(yīng)器及過程強化與耦合技術(shù)、 新 型分離技術(shù)、綠色化工過程系統(tǒng)集成、計算化學與綠色化學化工結(jié)合等9個方面綠色化學和化工的發(fā)展趨勢。從源頭上盡量減少甚至杜絕污染， 實現(xiàn)廢物的零排放， 這是綠色化學的研究范疇； 另一 方面， 由于綠色化學還有相當?shù)穆芬撸?必須從工藝和設(shè)備兩方面著手， 大力研究與開發(fā)從 整個工程鏈中減少或消除污染的綠色工程技術(shù)， 并在此基礎(chǔ)上進行過程系統(tǒng)綜合， 降低能耗， 實現(xiàn)廢物最小化和環(huán)境影響最小化。 綠色化學技術(shù)綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好 化學和清潔化學，它是一門從源頭上阻止環(huán)境污染的新興科學。其研究工作主要是圍

13、繞化學反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化展開的。綠色化學的研究與開發(fā)綠色化學技術(shù) 中最理想的是采用“原子經(jīng)濟”反應(yīng)，實現(xiàn)反應(yīng)的綠色化，即原料分子中的每一原子都轉(zhuǎn)化 成產(chǎn)品，不產(chǎn)生任何廢物和副產(chǎn)物，實現(xiàn)廢物的 “零排放”。綠色化工發(fā)展趨勢 綠色化工過程以“減量化、再利用、再循環(huán)”為原則 , 以減少或消除有毒害物質(zhì)使用與生 成; 減少廢棄物并使廢棄物最大限度轉(zhuǎn)化為再生資源 ; 盡可能延長產(chǎn)品使用周期的化工生產(chǎn)過程設(shè)計策略與方法 , 鑒于生產(chǎn)化工產(chǎn)品的合成路線多種多樣 , 設(shè)計工藝流程需要對反應(yīng)原 料、溶劑、反應(yīng)路徑和反應(yīng)條件進行篩選 , 設(shè)計方案的選擇對化工過程的總體環(huán)境性能有顯 著影響。企業(yè)

14、要生存和發(fā)展，必須首先降低能源和原料等成本，并并提高產(chǎn)品品質(zhì)以占領(lǐng)市場。早在 1998 年，Anastas 和 Warner 就出版了" Green Chemistry : Theory and Practice ” 專著并提出了十二條原則 3 ，這要求企業(yè)采用更先進的技術(shù)生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，而新技術(shù)和 新產(chǎn)品通常都會在環(huán)保方面優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品。 另一方面， 隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格和企業(yè) 社會責任感的提高，企業(yè)也在自主或半自主的提高生產(chǎn)過程的技術(shù)水平。目前，綠色化工已被全球列為 21 世紀實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略，是解決資源、能 源緊缺、 環(huán)境惡化的重要途徑， 是提高人類生存質(zhì)量和

15、保證國家與民眾安全的核心基礎(chǔ)科學 與技術(shù)。未來，綠色化工與清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)將向節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。化學與材料、生 命、信息、能源、資源、環(huán)境等領(lǐng)域的結(jié)合將開辟新的發(fā)展方向，為提高人類生活質(zhì)量和環(huán) 境改善提供多種途徑目前世界各國都在大力推崇綠色化工的理念。在法國。綠色化工增長是有強勁給農(nóng)業(yè)發(fā) 展帶來了全新思路。 隨著綠色化工的迅速升溫， 未來這一新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的財富很可能超過農(nóng) 產(chǎn)品本身， 僅生物能源這一項就將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和社會效益。 美國國家研究委員會預測 到2020 年,50%的有機化學品和材料將產(chǎn)自植物,而生物化學工藝將起核心作用 4 。化工產(chǎn)品設(shè)計的綠色化并沒有成為企業(yè)發(fā)展的機遇，而

16、更多的是企業(yè)被大環(huán)境所逼而致 的。因此， 綠色化設(shè)計的積極性急需提升。 綠色化設(shè)計的標準和方法尚未建立也是其發(fā)展的 重要障礙。還有新材料，如納米材料的安全性等方面的問題。己內(nèi)酰胺生產(chǎn)綠色化學技術(shù)， 己內(nèi)酰胺是一種重要的石油化工產(chǎn)品， 廣泛用于工程塑料及纖維。 己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)方法有多 種，以環(huán)己酮肟貝克曼重排為基礎(chǔ)的環(huán)己酮 - 羥胺路線是目前世界工業(yè)化生產(chǎn)中廣泛使用的 方法。化學化工量大面廣 , 涉及人們衣食住行等方方面面 , 在國民經(jīng)濟中占有非常重要的地位。 欲判斷一個化學過程或化學現(xiàn)象是否綠色， 要涉及到對經(jīng)濟發(fā)展、 生態(tài)環(huán)境、 社會影響等多 方面的評價， 不僅要考慮是否產(chǎn)生污染、 對人類健

17、康有害， 而且還要考慮到原料資源是否得 到有效利用、是否可以再生、是否能促進經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展等。理想的化學反應(yīng)要具 備下列特點 : 操作簡便、安全、高收率和高選擇性、節(jié)能、使用可再生和可循環(huán)利用的試劑 與原料。通常 ,化工過程設(shè)計難以同時滿足所有的目標 ,按照多目標尋求優(yōu)化與平衡化工過程 恰是化學家和化學工程師的任務(wù)。為了實現(xiàn)綠色化工技術(shù)，許多工藝的改進，如反應(yīng)器的設(shè)計、單元過程的耦合強化，成 為這些技術(shù)得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)，可極大地提高原子效率并降低能耗。未來幾年，我國人口將繼續(xù)增加，資源、能源消耗將持續(xù)增長，面臨的環(huán)保壓力也將越 來越大。 化工行業(yè)的節(jié)能減排任務(wù)也更加艱巨。 我國將大力倡導

18、生態(tài)文明， 推動綠色化工的 建設(shè)， 通過環(huán)保、 綠色化學工藝過程的開發(fā)， 使化工生產(chǎn)從原料到產(chǎn)品的整個過程實現(xiàn)綠色 化。近幾年來，我國在綠色化學的工業(yè)化和基礎(chǔ)研究方面均取得了巨大進展。在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，離子液體、超臨界和高效綠色催化都取得了突破性進展。近年來，開 發(fā)了全綠色氨基酸離子液體家族， 研發(fā)了胍類離子液體并應(yīng)用于納米催化， 合成了手性離子 液體等。高效綠色催化作為綠色化學的核心內(nèi)容之一，一直為我國科學家所重視。近兩年， 圍繞綠色催化開展的系列工作受到國內(nèi)外高度評價。 我國提出的高選擇性氧化和鹵化催化劑 體系、高空間選擇性的立體選擇催化、手性Michael 加成、自擔載手性催化劑多相化、離子液體擔載超常壽命納米催化劑等，均處于國際領(lǐng)先水平。結(jié)語綠色化工的出現(xiàn)，為我國化工行業(yè)的快速發(fā)展提供了良好契機。綠色化工技術(shù)和科技產(chǎn) 品的逐漸完善，將通過“變廢為寶”做到“清潔生產(chǎn)”，資源利用“一體化”，使新興化工 工業(yè)園區(qū)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。化學工業(yè)的發(fā)展在不斷促進人類進步的同時，客觀上也帶來了環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等負 面效應(yīng)。一些著名的環(huán)境事件多與化學工業(yè)有關(guān)，諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體 富營養(yǎng)化（如太湖