化學(xué)工程與工藝發(fā)展趨勢(shì)淺析

司成瑜　林玉虎　李會(huì)杰

摘要：化化學(xué)工程是生產(chǎn)化學(xué)品的重要環(huán)節(jié)也是化工生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，隨著人們對(duì)環(huán)保理念的關(guān)注，化工生產(chǎn)的工藝也受到了挑戰(zhàn)。本文對(duì)化工生產(chǎn)工藝進(jìn)行探討。以期提高化學(xué)工程與工藝發(fā)展水平，為人類生存環(huán)境做出一定的努力。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程；化工工藝

引言：在化工生產(chǎn)中，往往存在著一定的污染，對(duì)人們生活環(huán)境質(zhì)量和身體健康帶來了很大的威脅，隨著人們對(duì)環(huán)保理念的關(guān)注，化工生產(chǎn)的工藝也受到了挑戰(zhàn)。為了能夠滿足當(dāng)前節(jié)能環(huán)保以及節(jié)能減排的主流理念，基于環(huán)境化以及高效化的原則，在化工生產(chǎn)中應(yīng)該不斷加深對(duì)化工工藝的研究與革新，因?yàn)榛瘜W(xué)生產(chǎn)造成的污染，從很大程度是化工生產(chǎn)工藝不夠成熟所致。

一、關(guān)于化學(xué)工程與化工工藝發(fā)展中存在的問題？

一是化學(xué)工程水平不高。在化學(xué)反應(yīng)過程中，由于生產(chǎn)環(huán)境以及生產(chǎn)設(shè)備的不過關(guān)，從而使反應(yīng)不充分，造成大量廢氣、廢水和廢渣的產(chǎn)生。例如，在進(jìn)行化學(xué)肥料的生產(chǎn)過程中，反應(yīng)器皿往往無法達(dá)到反應(yīng)需求溫度，造成反應(yīng)不徹底，產(chǎn)生三廢。化學(xué)反應(yīng)不充分是化工工藝不成熟的表現(xiàn)，在這種情況下，生產(chǎn)出來的化學(xué)產(chǎn)品合格率十分低，質(zhì)量無法得到保證，不能滿足人們對(duì)生產(chǎn)和生活的需要。最為嚴(yán)重的是，不充分的化工生產(chǎn)會(huì)造成巨大的能源與資源的浪費(fèi)，而大大降低了化工生產(chǎn)效率。并且，在我國化工生產(chǎn)過程中，連續(xù)型的化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)在具體操作時(shí)往往不能連續(xù)，造成整個(gè)工程的連續(xù)性不佳，生產(chǎn)的進(jìn)度容易受到影響，尤其是當(dāng)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)脫節(jié)的時(shí)候，就會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程造成很大的影響，這些都是由于化工生產(chǎn)工藝不完善所致。

二是環(huán)保能力低下。我國的環(huán)境污染和空氣污染之所以這么嚴(yán)重，很大程度上是因?yàn)榛どa(chǎn)的環(huán)保能力低下。造成我國環(huán)境污染這么嚴(yán)重的罪魁禍?zhǔn)字槐闶腔どa(chǎn)工程的污染?；どa(chǎn)中污染環(huán)境的能力最強(qiáng)的幾個(gè)行業(yè)則是：造紙業(yè)、印刷業(yè)、紡織業(yè)、印染業(yè)、重金屬的生產(chǎn)等行業(yè)。這些行業(yè)的廢水檢測(cè)結(jié)果，一般都是重金屬超標(biāo)非常嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境造成的危害不可估量，從而嚴(yán)重影響人們的衣食住行，也影響了我國的環(huán)境污染指數(shù)。這些重金屬污染型廢水的排放會(huì)嚴(yán)重影響我國人民飲水的質(zhì)量以及土壤的質(zhì)量，使得生態(tài)環(huán)境失調(diào)。而且，由于很多化工廠的規(guī)模不大，沒有足夠的人力以及財(cái)力對(duì)這些污水進(jìn)行處理，通常都是直接排放到江河湖泊中，從而影響了較大范圍的生態(tài)環(huán)境。

三是安全管理制度不嚴(yán)格。在化工污染的巨大威脅之下，國家出臺(tái)了很多相關(guān)法律政策來約束化工工業(yè)的發(fā)展，希望化工行業(yè)能轉(zhuǎn)變生產(chǎn)模式，走上綠色化發(fā)展道路。然而在實(shí)際的化工生產(chǎn)中各種問題層出不窮，如環(huán)境污染、資源浪費(fèi)、安全問題等，這些問題都會(huì)成為制約我國化工行業(yè)良性發(fā)展的絆腳石。而產(chǎn)生這些問題的根本原因就是相關(guān)部門沒有嚴(yán)格地執(zhí)行安全管理制度。在化工生產(chǎn)時(shí)往往是先考慮到經(jīng)濟(jì)利益，可能為了節(jié)省成本不愿意投入先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，采用不成熟或者落后的化工生產(chǎn)工藝，而忽略了安全和環(huán)境的重要性。

二、提高化工生產(chǎn)工藝質(zhì)量的控制措施

一是提高反應(yīng)技術(shù)以及反應(yīng)裝置的先進(jìn)性。反應(yīng)條件和反應(yīng)技術(shù)是化工生產(chǎn)中最為重要的環(huán)節(jié)，也是提升化工工藝質(zhì)量的關(guān)鍵所在，只有具備充分的化學(xué)反應(yīng)條件，才能切實(shí)保證反應(yīng)結(jié)果，提升反應(yīng)效率，減少廢料的產(chǎn)生。例如當(dāng)精餾塔中的壓力發(fā)生變化時(shí)，回流比會(huì)減小。而運(yùn)用熱泵蒸餾之類的技術(shù)能夠減少分離過程中的能量損失。當(dāng)反應(yīng)壓力減小時(shí)，氣態(tài)反應(yīng)物的壓縮作用會(huì)顯著減小。吸熱的反應(yīng)溫度下降時(shí)，供熱溫度也會(huì)減小，這樣能限制副反應(yīng)的發(fā)生，使產(chǎn)品的反應(yīng)和分離過程中的能耗減少。通過高效填料和傳熱裝置，能夠提升傳熱性能和轉(zhuǎn)換效率。新一代的隔熱材料及其最合適的厚度可以大大地減小熱損失，所以要盡量多使用高效的節(jié)能設(shè)備。并且，在提高反應(yīng)條件的過程中，必須保證化學(xué)反應(yīng)材料齊全，反應(yīng)材料質(zhì)量也必須符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，反應(yīng)中所須的催化劑也要準(zhǔn)備到位，反應(yīng)器皿和設(shè)備等都不能有遺漏，只有這樣才能保證在化工生產(chǎn)過程中高效生產(chǎn)，并減少廢物的產(chǎn)生。保證這些廢物不直接排放到自然環(huán)境中，就能減少化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的危害。

二是降低生產(chǎn)全過程的動(dòng)力能耗。在化工生產(chǎn)過程中，常會(huì)用到電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)在使用時(shí)耗費(fèi)電能較多，可以采用變頻控制來調(diào)速達(dá)到節(jié)能的效果。變頻節(jié)能調(diào)速可以改善普通的閥門靜態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)，讓電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的輸入輸出能夠保持持久的動(dòng)態(tài)平衡，在化工工藝中可以減少電能能耗。化工工藝具體操作時(shí)需要熱能來促成反應(yīng)，對(duì)熱能的消耗也是極其巨大的，在供熱系統(tǒng)改造時(shí)，要不受傳統(tǒng)的單套裝置的約束，對(duì)組合裝置全體優(yōu)化，可以從源頭上解決“高熱低用”的問題，最合理地利用熱能源。

三是合理處理廢棄物。在化學(xué)品的生產(chǎn)過程中，反應(yīng)條件和反應(yīng)環(huán)境固然重要，但廢棄物的處理也很重要。我們國家是一個(gè)資源大國同時(shí)也是一個(gè)人口大國，使得人均資源占有率很有限，為了以后子孫后代的發(fā)展，我們不能走先污染后治理的道路，應(yīng)該合理處理好廢棄物。我國現(xiàn)行的法律規(guī)定，化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬和有毒污染物一定不能直接排放到江河湖泊中。另外，對(duì)有毒廢氣也要經(jīng)過處理才能排放到大氣中。被污染水質(zhì)的排放應(yīng)該嚴(yán)格采用化學(xué)原理對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理，等到指標(biāo)合格后，才能通過專用渠道，排放到自然環(huán)境中。比較簡(jiǎn)單的則是通過基本反映，利用沉淀的方式，將重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔锍恋硐聛?，使其危害性降到最低。而廢氣則應(yīng)該在排放裝置的中部和頂端設(shè)置有效的廢氣處理系統(tǒng)，過濾掉有毒的粉塵和氣體，之后再排放到空氣中。

三、化學(xué)工程與工藝發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和化學(xué)行業(yè)的不斷進(jìn)步，專業(yè)人員已經(jīng)把化學(xué)專業(yè)的研究重點(diǎn)從單一研究化學(xué)過程、設(shè)備等單一方面轉(zhuǎn)而研究化學(xué)行業(yè)與其他行業(yè)的融合方面。最大限度地節(jié)約地資源、能源，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。探究化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)分析與發(fā)展趨勢(shì)，通過對(duì)現(xiàn)有的化學(xué)工程技術(shù)的分析，研究其技術(shù)熱點(diǎn)，從而經(jīng)過理論分析，判斷未來的化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)?；瘜W(xué)的影響以及需要重點(diǎn)探討的方向，就是化學(xué)環(huán)保問題。由于化學(xué)工程往往都會(huì)涉及污染問題，因此從化學(xué)工程技術(shù)角度分析，將從技術(shù)角度出發(fā)，從而盡最大限度來降低化工技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響。未來化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展，直接影響著其發(fā)展態(tài)勢(shì)。

結(jié)束語

化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)是將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)深入各行各業(yè)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)可以收集大量信息，并對(duì)此進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算，隨著大量的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，可以得出很多重要的規(guī)律和結(jié)論，這些規(guī)律可以用來作為提高效率和生產(chǎn)效益的理論依據(jù)，同時(shí)可以預(yù)見，將化學(xué)工程和材料科學(xué)結(jié)合起來進(jìn)行分析必將是化學(xué)工程領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題，必將成為引領(lǐng)化學(xué)研究的主要方向。