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近日，南京工業(yè)大學(xué)喬旭教授牽頭申報(bào)的“嵌入臨氧裂解過(guò)程的三廢治理與化學(xué)品生產(chǎn)耦合關(guān)鍵技術(shù)”入選工業(yè)和信息化部發(fā)布第一批先進(jìn)適用技術(shù)名單。該技術(shù)通過(guò)源頭綠色、原位減量和嵌入治理三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)解決了化工行業(yè)污染治理效果差、過(guò)程集成度弱和資源利用率低這三大“痛點(diǎn)”，展現(xiàn)出獨(dú)特的核心價(jià)值與技術(shù)突破，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

首提“臨氧裂解”新概念

實(shí)現(xiàn)廢棄物近零排放

精細(xì)化學(xué)品與人們的日常生活息息相關(guān)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化用品等多個(gè)領(lǐng)域。其應(yīng)用范圍廣、專(zhuān)用性強(qiáng)、附加值高，但背后卻隱藏著嚴(yán)重的污染問(wèn)題。在精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量廢氣、廢水和廢渣（簡(jiǎn)稱(chēng)“三廢”）?！澳壳?，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家化工產(chǎn)品精細(xì)化率已達(dá)到60%-70%，我國(guó)化工產(chǎn)品精細(xì)化率雖已提高到45%，但仍有很大發(fā)展空間?！眴绦窠榻B，目前國(guó)內(nèi)精細(xì)化工行業(yè)的整體技術(shù)水平較低，特別是由于精細(xì)化工行業(yè)產(chǎn)品種類(lèi)繁多、工藝流程長(zhǎng)、生產(chǎn)技術(shù)精密，生產(chǎn)企業(yè)往往呈現(xiàn)出“產(chǎn)品分散生產(chǎn)，污染集中治理”或“重產(chǎn)品生產(chǎn)，輕污染治理”的粗放型發(fā)展模式。

“一般來(lái)說(shuō)，不少化工企業(yè)，會(huì)同時(shí)運(yùn)行很多套生產(chǎn)裝置以生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。然而，不同裝置產(chǎn)出來(lái)的廢氣廢水等污染物會(huì)集中匯總到統(tǒng)一的‘三廢’處理設(shè)施，導(dǎo)致處理不充分，缺乏針對(duì)性?！蹦暇┕I(yè)大學(xué)綠色化工研究所骨干成員湯吉海教授介紹，“不同的生產(chǎn)原料，決定廢棄物的分子結(jié)構(gòu)不同，所以處理的原則和方法就應(yīng)該不同，如果其中有難以降解的化學(xué)物質(zhì)，按照常規(guī)的處理方式，就會(huì)影響整體的‘三廢’治理成效。”

早在十年前，喬旭及其團(tuán)隊(duì)便敏銳地意識(shí)到問(wèn)題的關(guān)鍵所在，依循“嵌入治理”的思路，首次提出基于大分子有機(jī)物結(jié)構(gòu)特征的廢棄物處理“臨氧裂解”新概念，研發(fā)出“三廢”臨氧裂解一體化凈化技術(shù)。該技術(shù)利用大分子有機(jī)物裂解和氣態(tài)有機(jī)小分子深度氧化的耦合反應(yīng)機(jī)理，通過(guò)臨氧裂解熱量傳遞過(guò)程的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自熱平衡。湯吉海解釋道：“這種方法將化學(xué)廢棄物或污染物中的大分子，輸入臨氧裂解反應(yīng)器，在裂解、催化燃燒雙功能催化劑作用下，裂解氧化成二氧化碳和水?！?/p>

值得一提的是，這套反應(yīng)器直接嵌入化工生產(chǎn)裝置中運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)化學(xué)品制造過(guò)程廢棄物近零排放，真正做到了讓化工廠(chǎng)只有生產(chǎn)裝置和產(chǎn)品，沒(méi)有污水池和煙囪。

創(chuàng)新反應(yīng)集成技術(shù)和工藝

將原料“吃干榨盡”

“精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)的反應(yīng)、分離等單元過(guò)程大多采用離散、單向的序貫連接方式，各單元產(chǎn)生的廢棄物大多直接進(jìn)入‘三廢’處理系統(tǒng)，有時(shí)副產(chǎn)物排放量可能是目標(biāo)產(chǎn)品的10至100倍，這不僅增加了原料成本，還額外增加了廢棄物處置的費(fèi)用。”據(jù)南工大綠色化工研究所成員陳獻(xiàn)教授介紹，為了解決這一難題，團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)“將過(guò)量原料吃干榨盡”的目標(biāo)，經(jīng)過(guò)不懈努力，發(fā)明了捕獲分離利用精細(xì)化學(xué)品制造過(guò)程中過(guò)量原料的系列反應(yīng)-分離耦合技術(shù)，原位提高化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，降低廢棄物“逃逸”風(fēng)險(xiǎn)。

這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于，通過(guò)引入S型慣性因子以及淘汰機(jī)制，提高學(xué)習(xí)速率及運(yùn)算穩(wěn)定性，形成全局尋優(yōu)的增強(qiáng)型“蝙蝠”算法。借助該算法，團(tuán)隊(duì)能夠?qū)Ψ磻?yīng)-分離耦合工業(yè)化過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大限度降低過(guò)量組分逃逸量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程“三廢”的原位減量，有效提高了資源利用率，降低了生產(chǎn)成本和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

“采用綠色反應(yīng)工藝才能使精化品在工業(yè)生產(chǎn)中真正實(shí)現(xiàn)‘源頭綠色、原位減量、嵌入治理’?！?南工大綠色化工研究所成員崔咪芬教授介紹，該團(tuán)隊(duì)在提出“臨氧裂解”凈化新概念，發(fā)明了“三廢”臨氧裂解凈化新裝備的同時(shí)，還針對(duì)精細(xì)化學(xué)品合成副產(chǎn)生物量大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出系列提高原子利用率的綠色反應(yīng)工藝。團(tuán)隊(duì)提出極性溶劑原位還原、鹽析定向錨定等策略，構(gòu)筑了磺酸等有機(jī)官能團(tuán)、過(guò)渡/堿金屬均勻分布的分子篩催化劑，這種催化劑在加成、縮合等高原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)位協(xié)同的高效催化效應(yīng)，從源頭上減少?gòu)U棄物排放。

推廣應(yīng)用百余套裝置

彰顯綠色制造示范效應(yīng)

截至目前，“嵌入臨氧裂解過(guò)程的三廢治理與化學(xué)品生產(chǎn)耦合關(guān)鍵技術(shù)”已成功應(yīng)用于十余家企業(yè)的化學(xué)品生產(chǎn)。其中。臨氧裂解凈化技術(shù)與裝備已經(jīng)在江蘇、山東、浙江等地應(yīng)用百余套。成果應(yīng)用企業(yè)取得了減排廢氣6.72億立方、有價(jià)值原料回收1620噸、減排有機(jī)危廢近1萬(wàn)噸的環(huán)境效益。技術(shù)成果的落地應(yīng)用，將環(huán)保與產(chǎn)品生產(chǎn)深度融合，為精細(xì)化學(xué)品的綠色制造提供了可行路徑。

中鹽常州新東化工發(fā)展有限公司采用了南京工業(yè)大學(xué)三廢臨氧裂解一體化治理專(zhuān)利技術(shù)，杜絕了含過(guò)渡金屬鹽廢水的產(chǎn)生，經(jīng)臨氧裂解凈化后的尾氣VOCs降至40 mg/m3以下，優(yōu)于國(guó)家及江蘇省的行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。“在嚴(yán)苛的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下，大多數(shù)涉氯生產(chǎn)裝置被淘汰，我們公司的（氯代）氯化芐、氯代苯甲醛等產(chǎn)品依然具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?！痹摴径麻L(zhǎng)李景林對(duì)該技術(shù)贊不絕口，目前新一代4.465萬(wàn)噸/年二氯甲苯和二氯代苯甲醛系列產(chǎn)品生產(chǎn)裝置在公司再次投入使用。

通訊員：朱琳

2025年4月14日《中國(guó)化工報(bào)》第2版：http://mpaper.ccin.com.cn:81/pc/page.do?pageId=672542&pId=1879