化學工程工藝中化工技術的開發(fā)與應用

潘廣大(國家電投集團山西清潔能源有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

化工生產(chǎn)促進國家工業(yè)發(fā)展，推進經(jīng)濟繁榮，為人們的生活提供便利，例如石油的生產(chǎn)，極大方便人們的出行，卻給環(huán)境帶來重大影響，企業(yè)需要加強對綠色化學的開發(fā)應用，堅定綠色環(huán)保理念，結合國內外先進的清潔技術，合理選擇化工原料與化學催化劑，控制有害物質的排放，減輕環(huán)境的沉重負擔，積極研發(fā)新型化工技能，促進自然環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調發(fā)展。

1 化學工程工藝與化工技術概述

1.1 化學工程工藝

化學工程工藝通常指工業(yè)化學生產(chǎn)中涉及的領域，如生物制藥工程、冶金工程等?；瘜W工程包括單元操作(蒸發(fā)提取、結晶干燥)、化學反應工程、化學系統(tǒng)工程等內容。其中工程師為了使化學生產(chǎn)更科學，重復進行單元操作，進行物理實驗，保障化工生產(chǎn)的可靠進行；化學反應工程是重要的化工生產(chǎn)內容，與工廠發(fā)展息息相關，工程師通過分析記錄化學反應，有效擴展化工工程的內容與方法；此外，工程師通過有效控制化學系統(tǒng)工程的系統(tǒng)與過程，可以優(yōu)化化學操作系統(tǒng)，降低化工工廠的研發(fā)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。同時，為了促使化學工程的持續(xù)發(fā)展，需要重視綠色環(huán)保生態(tài)理念，減少環(huán)境污染，通過不斷優(yōu)化產(chǎn)品新工藝，實現(xiàn)工藝規(guī)范化發(fā)展。

1.2 化工技術

化工技術需要加強化學技術研發(fā)，通過化學有效防止污染，保護生態(tài)環(huán)境，確?；瘜W產(chǎn)品環(huán)保。雖然化學工程為人們提供物質與能源，促使人類社會快速發(fā)展，但其嚴重污染環(huán)境，造成能源短缺，企業(yè)需要加強生態(tài)化學技術的開發(fā)，減少有害物質的排放，優(yōu)化生產(chǎn)運作流程，轉移發(fā)展中心，重視環(huán)境保護與工業(yè)運作協(xié)調發(fā)展。此外，企業(yè)還可以構建科學的廢物處理機制，對廢物加工回收、再利用，實現(xiàn)化工工程綠色發(fā)展，同時充分利用能源資源，提高產(chǎn)品產(chǎn)出，增加資源利用率，在生產(chǎn)過程中盡可能使用無毒無害的生產(chǎn)原料，降低污染物的產(chǎn)生，完善化工生產(chǎn)工藝，將綠色環(huán)保理念貫徹到化學工程技術中，避免化工生產(chǎn)造成環(huán)境破壞，促進化學工程的可持續(xù)發(fā)展?；瘜W是科技發(fā)展的重要部分，企業(yè)需要加大化學的研發(fā)力度，合理使用先進的化學技術，釋放大量的人力物力資源，減少化學生產(chǎn)對周邊環(huán)境造成的影響，實現(xiàn)資源的有效利用。

2 化學工程工藝中化工技術的開發(fā)

2.1 合理選擇化工原料

化工原料對化工技術的發(fā)展起到重要作用，需要進行合理選擇，避免化工原料影響企業(yè)綠色生產(chǎn)的推進。在實際工作中，研究人員需要選擇不含化學添加劑的無毒害農(nóng)作物、植物等原料，從源頭上減少環(huán)境污染。例如應用于醫(yī)藥、紡織行業(yè)的有機化工產(chǎn)品環(huán)氧丙烷（PO），可以采用過氧化氫氧化法（HPPO）進行生產(chǎn)，降低化工原料對生態(tài)環(huán)境的影響。目前，國內環(huán)保原料的開發(fā)利用程度不高，需要加強研究環(huán)保原料，改進環(huán)保生產(chǎn)工藝。企業(yè)在選購原材料時，需要綜合分析材料的特征，選擇破壞性低的原料，丟棄部分毒害程度高的材料，節(jié)約企業(yè)經(jīng)濟投入，提高環(huán)保意識，做好化工防范工作，同時重視化工原料的研發(fā)，進行技術創(chuàng)新，要嚴格控制原材料采購，提升工業(yè)自動化水平[1]。

2.2 改進化學反應

企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中，需要改進化學反應，充分利用生產(chǎn)原料，實現(xiàn)化工技術開發(fā)。例如進行石油化學工程工藝生產(chǎn)，一般采用烴類物質充當氧化物，容易產(chǎn)生大量污染廢物，不利于發(fā)展綠色環(huán)保理念。為此，企業(yè)需要深化化工工藝反應，盡量減少污染物產(chǎn)生，從而推進環(huán)?；だ砟畹陌l(fā)展。改進化學反應可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，有利于降低生產(chǎn)成本的投入，避免環(huán)境污染，提高企業(yè)的社會效益。例如8 000 m3/h火炬氣的化工制作，通過氣柜混合、脫硫等工序，煉化石化企業(yè)的煉油、化工、芳烴、老煉油等火炬氣，然后生產(chǎn)出氫氣、燃料氣，接著加壓氫氣投入石化氫氣管網(wǎng)進行石油煉制，加壓燃料氣投入石化燃料氣管網(wǎng)作為燃料，加熱鍋爐，生產(chǎn)企業(yè)可以降低成本，避免污染物發(fā)生反應，造成環(huán)境污染。

2.3 廢物回收利用

化學工程產(chǎn)生有毒害的廢棄物，將嚴重破壞周圍生態(tài)環(huán)境，針對無毒害廢物若不能進行循環(huán)利用，會造成資源浪費，長期堆積廢物不及時處理，也會造成環(huán)境污染。為此，化工技術，應當重點關注化學廢物的再利用，企業(yè)通過合理使用廢棄物，進行產(chǎn)品生產(chǎn)，可以減少資源浪費，降低周邊環(huán)境污染，實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此企業(yè)需要加大力度鉆研廢物回收再利用措施，實現(xiàn)工業(yè)垃圾變廢為寶，減輕生態(tài)環(huán)境的負擔，降低企業(yè)環(huán)保成本。

2.4 優(yōu)化供熱體系

供熱系統(tǒng)是化工企業(yè)進行化工生產(chǎn)的重要部分，目前化工企業(yè)通常采用單線供熱的傳統(tǒng)供熱方法進行供熱，即單套裝置為所有生產(chǎn)設備供熱，容易降低熱量的使用效率。例如供熱不平衡，給不需要供熱的設備供熱，造成供熱嚴重浪費，提高企業(yè)生產(chǎn)成本，不利于化工過程環(huán)保經(jīng)濟的發(fā)展；同時供熱不足，單線供熱不能迅速給相應的設備提供熱量，導致儀器供熱效率低。因此，企業(yè)想要獲得長遠發(fā)展，需要優(yōu)化供熱體系，減少熱能浪費的情況，可以結合化學工程反應產(chǎn)生的熱量，使用不同供熱設備進行聯(lián)合熱量供應，從而減少熱能浪費，有效解決實際問題，提高企業(yè)化學反應的效率，完善化工技術，促使化工企業(yè)可以更綠色健康發(fā)展。

3 化工技術在化學工程工藝中的應用

3.1 清潔生產(chǎn)技術與催化技術

清潔生產(chǎn)技術可以改進原有生產(chǎn)技術，降低污染物毒性，在實際生產(chǎn)過程中，應用清潔生產(chǎn)技術可以降低化學反應對周邊環(huán)境的影響，企業(yè)可以在阻垢劑里添加羧基端的超支化聚酯，使其成為低磷復配阻垢劑。針對分子蒸餾技術的應用，可以分離純化花生四烯酸（ARA），一種可以調節(jié)生理功能、改善視網(wǎng)膜的多不飽和脂肪酸，傳統(tǒng)的分離方法一般是使用工藝簡單的低溫結晶、尿素包合，不過反應期間需要消耗大量有機溶劑，同時極難回收溶劑的介質。為此，可以高真空運用分子蒸餾技術進行連續(xù)蒸餾，實現(xiàn)物質分離獲取ARA，降低廢物排放。

催化反應技術得到廣泛應用，傳統(tǒng)催化劑活性較低，后續(xù)生產(chǎn)容易產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，導致原料轉化率不高。為此，可以采用固化催化劑或者是高效流化床技術，提高催化活性，大幅度延長催化劑壽命，避免在反應中降低產(chǎn)生副產(chǎn)物與廢催化劑，減少對環(huán)境的污染。此外，隨著鈀催化技術的更新，雙氧水生產(chǎn)逐步實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，可以實現(xiàn)更有效的化工技術發(fā)展。在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，采用環(huán)保的催化劑，可以提高原料利用率，如采用固體催化劑雜多酸、分子篩等，減少有害液體催化劑的使用，針對固體能源可以使用催化燃燒法，催化劑大孔分子篩可以實現(xiàn)固體能源快速反應，推動化工綠色發(fā)展[2]。

3.2 環(huán)境友好型產(chǎn)品與綠色環(huán)保型產(chǎn)品

企業(yè)應當進行環(huán)境友好型產(chǎn)品的生產(chǎn)，有效保護生態(tài)平衡。例如石油生產(chǎn)，其燃燒會產(chǎn)生危害人體的氣體，為此需要控制汽油燃燒，避免石油過多使用，增加環(huán)境負擔，工作人員可以專注于研究開發(fā)新型燃料以及環(huán)保性強的汽油，避免私家車數(shù)量增加，造成環(huán)境污染。針對塑料袋，可以使用可降解的塑料袋，避免污染環(huán)境，危害人體健康。因此化工企業(yè)需要加強研發(fā)力度，扶持環(huán)保材料的研發(fā)，堅持綠色環(huán)保理念。

經(jīng)濟發(fā)展應當以生態(tài)環(huán)境為前提，企業(yè)需要開發(fā)綠色環(huán)保型產(chǎn)品，一種不會破壞生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)品。例如食品級CO2產(chǎn)品，高純食品級CO2產(chǎn)品以粗CO2氣體為原料，通過脫硫干燥提純，普通食品級CO2產(chǎn)品的原料氣經(jīng)脫硫干燥凈化，再次過濾后經(jīng)液化系統(tǒng)由氣態(tài)轉為液態(tài)，經(jīng)過不同的工序步驟回收CO2氣體，減少周邊環(huán)境的污染。同時液體CO2還可以生產(chǎn)干冰，應用其他領域，如食品海鮮、集成電路板清洗，避免產(chǎn)生有毒害廢物，實現(xiàn)廢物再利用。

3.3 生物技術在化學工程工藝中的應用

生物酶技術是重要的生物技術，企業(yè)運用生物酶技術可以發(fā)揮生物技術的強催化作用，加快化學反應速度，避免出現(xiàn)化學污染物。例如生物酶取代丙烯腈物質，可以實現(xiàn)丙烯酰胺物質的高純凈度提煉，避免出現(xiàn)不必要的能源損耗。同時，還可以借助生物合成技術，將農(nóng)業(yè)廢物小麥稈轉化為生產(chǎn)原料，使其經(jīng)過反應后形成聚乳酸，從而生產(chǎn)出高效的生物降解塑料，降解聚乙烯塑料，避免塑料廢物污染環(huán)境。此外，深入研究微生物、細胞等領域，還可以實現(xiàn)生物技術的快速發(fā)展，基因重組技術可以實現(xiàn)化工工藝的環(huán)保發(fā)展，經(jīng)過有效控制可以生產(chǎn)出預防并且治療腫瘤類疾病的疫苗、多肽藥物。生物技術可以整合化學物質以及再生能源，其中化工工程的有機化合物可以從動植物中提煉，具有較強的環(huán)保性[3]。

4 結語

應用化工技術，合理選擇化學原料，運用清潔生產(chǎn)技術、環(huán)境友好型產(chǎn)品，可以實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護，減少有毒害的化工廢料產(chǎn)生，減少環(huán)境污染。企業(yè)需要加強對綠色化工技術的開發(fā)力度，積極應用先進的化工技術，充分發(fā)揮其優(yōu)勢功能，實現(xiàn)化學工程工藝的環(huán)保發(fā)展，落實環(huán)保理念，優(yōu)化化工產(chǎn)品流程，促進化工行業(yè)快速發(fā)展，提高社會經(jīng)濟效益。