清洁生产包含了两个全过程控制，生产全过程和产品整个生命周期过程。对生产过程而言，包括节约原材料与能源，尽可能不用有毒原料，并在生产过程中就减少它们的数量和毒性；对产品而言，则是从原材料获取到产品最终处置的全过程中，尽可能将对环境的影响减少到最低。

清洁生产（Cleaner Production）是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。清洁生产将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。从本质上来说，就是生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济最大化的一种生产模式。

根据经济可持续发展对资源与环境的要求，清洁生产谋求达到两个目标，第一，通过资源的综合利用，短缺资源的替代，一次能源的利用，以及节能（节水）、降耗，合理地利用自然资源，减缓资源的耗竭。第二，减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产、消耗过程与环境接触，降低工业活动对人类和环境的风险。

清洁生产的历史进程

工业发展的进步，就是要把资源转化引向纵深发展，环境又是工业发展的基础，同时又对工业的发展起着制约作用。工业生产过程中排放到环境中污染物，具有自然的稀释净化能力，但当工业排放污染物的浓度和数量超过一定的限度，就会造成严重的环境污染，反过来又使得工业生产难以持续发展下去。

“清洁生产”概念的出现，可追溯到1976年，欧共体在巴黎举行了“无废工艺和无废生产国际研讨会”，提出消除造成污染的根源的设想，1979年欧共体理事会宣布推行清洁生产政策。1984年在巴黎召开世界工业环境管理大会，提出在工业上采用少废和无废工艺技术。1985年联合国环境规划署在德国召开了国际清洁工艺学术会议，1989年10月，在荷兰召开了国际少废和无废技术经济意义的研讨会，1990年6月，在美国召开清洁技术和清洁产品会议。从20世纪九十年代开始，联合国环境规划署先后在英国坎特伯雷、巴黎、华沙、牛津、首尔、蒙特利尔举办了六次国际清洁生产高级研讨会。其中，1998年10月，在汉城的第五次国际清洁生产高级研讨会上，出台了《国际清洁生产宣言》，包括13个国家部长及其他高级代表和9个公司领导人在内的64位代表签署了该宣言， 《国际清洁生产宣言》的主要目的在于提高公共部门和私有部门中关键决策者对清洁生产战略的理解，将激励对清洁生产咨询服务的更广泛的需求。

新旧乙烯工艺比较

上世纪90年代初，我国从发达国家引进清洁生产概念，并与多个国家发展了多种形式的合作。1993年10月，第二次全国工业污染防治会议上提出，对工业污染的防治必须从末端治理向对生产全过程控制转移，实现清洁生产。1995年，颁布的《中华人民共和国固体废物污染环境保护法》中指出，国家鼓励、支持开展清洁生产，减少固体废物的产生量。1997年，国家环保局发布《关于推行清洁生产的若干意见》，要求地方环保主管部门将清洁生产纳入已有的环境管理政策中，以便深入地促进清洁生产工作的开展。国家环保总局曾于2000年、2004年、2006年先后发布了三批《国家重点行业清洁生产技术导向目录》，目录涉及冶金、石化、化工、轻工、纺织、机械、有色金属、建材、电力、煤炭等多个行业，共141项清洁生产技术。2003年1月1日起我国施行《中华人民共和国清洁生产促进法》，该法中强调了对落后生产技术、工艺、设备和产品的淘汰制度。我国于2005年和2011年分别出版了《产品结构调整指导目录》，为加快转变经济发展方式，推动产业结构调整和优化升级，完善和发展现代产业体系提供了导向，这是政府引导投资的方向，是管理投资项目、制定和实施财税、金融、土地、进出口等政策的重要依据。其特点为：1.力求全面反映结构调整和产业升级的主要内容；2.更加注重战略性新兴产业发展和自主创新；3.更加注重对服务业大发展的支持；4.更加注重对产能过剩行业的限制和引导；5.更加注重落实可持续发展的要求。

清洁生产标准和评价体系

国家环保总局（环保部）从2003年开始，陆续发布了59个清洁生产标准。清洁生产与ISO14000环境管理体系都是从经济-环境可持续发展角度提出的新思想、新措施，是上世纪九十年代以来环保发展的新特点。清洁生产为ISO14000环境管理体系提供了技术支持，两者共同体现了治理污染以预防为主的思想，两者相辅相成，互相促进。

根据《国务院办公厅转发发展改革委等部门关于加快推进清洁生产意见的通知》（国发办[2003]100号）和《工业清洁生产评价指标体系编制通则》（GB/T20106－2006），国家发展改革委已组织编制了多个重点行业的清洁生产评价指标体系。

清洁生产评价指标分为六大类：1. 生产工艺与装备要求；2. 资源能源利用指标（物耗指标、能耗指标、新用水量指标、原辅料选取）；3. 产品指标；4. 污染产生指标（废水、废气、固废）；5. 废物回收指标；6. 环境管理指标。国家发改委清洁生产评价指标体系，根据清洁生产的原则要求和指标的可度量性，分为定量评价和定性评价两部分。定量评价指标选取有代表性的、能反映“节能”、“降耗”、“减污”和“增效”等清洁生产最终目标的指标，建立评价模式。通过对各项指标的实际到达值、评价基准值和指标的权重值进行计算和评分，综合考评企业实施清洁生产的状况和企业清洁生产程度。

《清洁生产审核指南制定技术导则》（HJ469-2009）中规定了清洁生产审核指南的通用术语和定义、制订原则和工作程序、制订内容和方法以及格式条例的要求。在《环境影响评价技术导则总纲》（HJ2.1-2011）中专门对清洁生产和循环经济内容提出要求：国家已发布行业清洁生产规范性文件和相关技术指南的建设项目，应按所发布的规定内容和指标进行清洁生产水平分析，必要时提出进一步改进措施与建议；国家发布的行业清洁生产规范性文件和相关技术指南的建设项目，则结合了行业及工程特点，从资源能源利用、生产工艺与设备、生产过程、污染物产生、废物处理与综合利用、环境管理要求等方面确定清洁生产指标和开展评价。清洁生产在我国建设项目环境影响评价报告书中一个重要的章节，国家在审批新建和改扩建项目时，已将清洁生产标准作为依据之一。

清洁生产在化学工业中的应用

改进生产工艺

现在工业化生产聚乙烯醇有高碱含水醇解法（简称高碱法）和低碱无水醇解法（简称低碱法）两种。在高碱法工艺中，产生的废液含2%NaAc，需增加一道回收醋酸作为合成单体醋酸乙烯酯原料的工序，这既消耗了化工原料硫酸，又产生大量低价值的Na2SO4废渣，难以处理。而低碱无水醇解工艺产生的废水量减少30.6%，废液中NaAc含量减少91.5%，从而省掉了回收工序，大大减少了对水环境的污染和固体废物的产生量。低碱法生产的产品质量指标有了提高，其产品致密，其填充比重提高了一倍多，从而使微粉减少，分散的损失大大减少，60目以下的微粒仅占高碱法的10%，一方面改善了工人的劳动环境，另一方面减少了环境空气中的粉尘污染。低碱法的醋酸消耗量比高碱法减少了35.7%，NaOH消耗量比高碱法减少85%，循环水用量减少46.5%，蒸汽用量减少36.5%。

改进原料路线

乙炔（CH≡CH）是有机合成工业的基本原料，但从上世纪八十年代以来，在许多有机合成领域里，乙炔已逐渐被乙烯所取代。从1981年到1988年间，日本的电石产量下降了30%，而乙烯产量却增加27.5%。

传统生产乙炔的方法是由电石（碳化钙CaC2）为原料制得的，而电石是由石灰（氧化钙CaO）与焦炭在电石炉内于2200℃下反应而生成的：
CaO+3C→CaC2+CO-469kj/mol

此反应要吸收大量的热，消耗很大的能量。生产过程中，将石灰与干燥的焦炭，分别粉碎到3~40mm大小的颗粒，再按一定的比例混合，送入电弧炉内高温反应。生成的熔融的CaC2冷却后，凝固成块，经粉碎、筛分，便得到成品电石。

电石与水反应就生成乙炔和氢氧化钙：

CaC2+2H2O→CH≡CH+Ca(OH)2+138kj/mol

由于电石中还含有硫化物、磷化物等杂质，使得电石水解生成的乙炔气中含有硫化氢、磷化氢等有害气体，必须将其通入次氯酸盐溶液，使其所含的杂质经氧化除去。这一工艺路线每生产1t乙炔要消耗数千度电，产生400~500m3的废气，进一步生成乙炔要产生6t含电石的碱性废水（pH>12）和1.2t含有Ca(OH)2的电石渣。生产过程中还产生大量的粉尘和少量的硫化物、磷化物、氯气等有害气体污染大气，电石水解产生大量的碱性废水和废渣严重污染环境。

生产聚氯乙烯的氯乙烯（CH2=CHCl）单体和有机中间体醋酸乙烯酯（CH3COOCH=CH2）的生产，在过去多以乙炔为原料而制得，当原料由乙烯取代乙炔后，就可大大减少污染物的产生，降低了能耗，使整个生产过程的经济效益和环境效益大大提高。

采用以乙烯为原料的工艺路线就显现了较好的环境效益。图1显示了以乙炔和乙烯为原料生产聚氯乙烯和EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）树脂不同的工艺路线，很显然，以乙烯为原料要比传统的以乙炔为原料的工艺路线具有显著的优越性。

采用生物技术

在有机合成反应中，由于反应步骤多，副产物多，或多或少总会产生一些污染物，而利用生物技术则可以简化反应，发挥生物潜在能量，减少对环境的污染，这在制药工业中成功的例子就是维生素C的生产。

传统维生素C的生产采用莱氏合成法，其间歇式酮化和次氯酸钠氧化，生产周期长，使用的化工原料多，是造成污染的主要原因。改进的莱氏法将氧化过程改变为电解氧化，使其在节能减排方面油料一定程度的改进，而两部发酵法则是利用生物发酵来替代化学合成，即通过细菌发酵和树脂交换，使山梨糖直接生成2-酮基古龙酸，从而避开了莱氏法中酮化和氧化两个合成阶段。

在传统莱氏法制VC工艺中，一步发酵、酮化、氧化3个阶段排出的总盐占全车间所有工段的97.7%，排出的COD占全车间所有工段的84.0%。由此可知，一步发酵、酮化、氧化是污染治理的重点。采用新的二步发酵工艺后，去掉了酮化和氧化两个合成工段，使全厂排放总盐量下降67%，排放COD下降16%。与传统莱氏法相比，成本可下降29.4%，具有良好的经济效益和环境效益。应用生物发酵技术，缩短了反应过程，减少了化工原料的用量，新工艺中完全摒弃了传统莱氏法中用到的苯和发烟硫酸，且丙酮单耗下降了80%，液氯单耗下降了75%，二步发酵工艺多为液相反应，物料输送方便，有利于生产的连续化和大型化，同时由于不使用酸，腐蚀性小，设备维修周期和维修费用均得到不同程度的下降。

改进反应设备

烧碱是重要的无机化工原料，由电解食盐而制得，按电解食盐设备不同又分为隔膜法、汞阴极法和离子膜法。

目前汞阴极法已逐渐被淘汰，由于离子膜烧碱的设备国产已经能够满足需要，使得采用离子膜法生产烧碱的比例大大上升，它必然成为生产烧碱的主流。

减少反应步骤

在精细有机化工生产中，一般从原料到产品或有多步反应，而有机反应的收率一般难以超过90%，如果将有机反应的收率以90%计的话，两步反应的收率就是81%，三步反应的收率就是73%，6步反应的收率就是53%，剩余的47%原材料就进入副产品或废物。基于此，英国帝国化工公司（ICI）提出，在开发新产品时，要进行安全风险评价，使设计者能及时改变工艺路线，寻找合理的少废和无废清洁生产技术，减少溶剂和化学品用量，并尽量循环使用这些物质。他们还提出了减少反应步骤的思路，即将原先的多步反应降低到少步反应，采用更少量的溶剂和化学品用量，获取更好的环境效益。在有机合成反应中，尤其是药物合成十几步、甚至几十步反应的情况都会碰到，我们可以从实验的设计开始着手，减少反应步骤，减少溶剂和化学品用量，减少污染物的产生量和后续治理的麻烦，减少向环境的排放量。