化學(xué)工程中化工生產(chǎn)工藝

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【摘要】化學(xué)工程是一個(gè)個(gè)化工生產(chǎn)線以及具體的化工生產(chǎn)工藝組成的，和我們的生活密切相關(guān)?，F(xiàn)如今我國(guó)化工生產(chǎn)工藝雖然很多，但是都離不開(kāi)三個(gè)步驟，即原料與處理、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)物的分離以及精制。其中化學(xué)反應(yīng)這個(gè)環(huán)節(jié)最為重要，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)于改進(jìn)我國(guó)化工生產(chǎn)工藝、促進(jìn)我國(guó)化學(xué)工程的提升都有積極意義。本文主要針對(duì)化學(xué)反應(yīng)涉及到的工藝進(jìn)行敘述。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)工程；化工生產(chǎn)；工藝解析

1化工生產(chǎn)流程

化工生產(chǎn)工藝并非專指化學(xué)反應(yīng)這一環(huán)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)其還涉及到了原材料采購(gòu)、存放、原材料預(yù)處理、設(shè)備選擇、化學(xué)反應(yīng)選擇、成品精制以及三廢處理組成的。因?yàn)檫@是一個(gè)科學(xué)統(tǒng)一的流程，彼此不可分割，每個(gè)環(huán)節(jié)都有對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工藝要求，更有一些注意事項(xiàng)。下邊筆者展開(kāi)敘述。

1.1原料的選擇

原料的選擇是化工生產(chǎn)的前置工作，是一個(gè)大學(xué)問(wèn)，要綜合考慮成本、安全以及目前生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)。

1.1.1利潤(rùn)最大化

企業(yè)最終目的是利潤(rùn)最大化，化工生產(chǎn)也是如此，因此需要選擇成本最低的原材料。筆者認(rèn)為很多生活垃圾可以成為原材料，經(jīng)過(guò)化學(xué)再利用，產(chǎn)出生活所需產(chǎn)品來(lái)。例如生活中常見(jiàn)的廢塑料就可以成為一些塑料容器的原材料，當(dāng)然考慮到成品的安全性，筆者不建議用廢塑料來(lái)生產(chǎn)一些食品、藥品的容器。但是利用廢塑料二次化工生產(chǎn)出外包裝等聚乙烯產(chǎn)品還是可行的。

1.1.2安全性

一樣的化學(xué)成品可以通過(guò)多種原料通過(guò)不同形式化學(xué)反應(yīng)而獲得，因此筆者認(rèn)為在考慮利潤(rùn)最大化同時(shí)，要充分考慮制取成品過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的安全性，其要從源頭把控，那就是具體考慮原材料的安全性。比如玻璃生產(chǎn)中，原材料就有很多，其涉及到的成本，生產(chǎn)安全性以及產(chǎn)出成品的比例各有不同。在成品產(chǎn)量相似的基礎(chǔ)上，要選擇價(jià)格較低而安全性又較高的原材料。再者安全性也是存儲(chǔ)時(shí)考慮的主要因素，避免因原材料不正確儲(chǔ)存使得彼此間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此原材料入庫(kù)之后要按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)存，避免原料混放，對(duì)水敏感的原材料要遠(yuǎn)離水源最好獨(dú)立真空干燥存放。這是保證原材料安全的前提。只有原材料安全，才有接下來(lái)的預(yù)處理環(huán)節(jié)。當(dāng)然，在選擇原材料時(shí)，第一步是要先考慮企業(yè)的生產(chǎn)線狀態(tài)，比如具備什么樣的反應(yīng)容器，能給予什么樣的溫度環(huán)境或者壓力環(huán)境。如果選擇原材料時(shí)，不考慮企業(yè)生產(chǎn)線狀況，最終只能導(dǎo)致采購(gòu)成本的浪費(fèi)。

1.2原料預(yù)處理

原材料預(yù)處理包括粉碎、干燥、加濕、凈化、除塵等等。預(yù)處理環(huán)節(jié)決定了接下來(lái)的化學(xué)反應(yīng)的程度，因此預(yù)處理必須按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以保證原材料利用最大化。比如粉碎過(guò)程，顆粒越大溶解時(shí)間越長(zhǎng)，因此需要粉碎的原材料，需要盡量保證顆粒最小，這樣不僅能提高化學(xué)反應(yīng)速度節(jié)省時(shí)間，還能保證產(chǎn)出最大化。又例如除塵，必須按照要求操作到位，才能保證接下來(lái)的化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)徹底高效。

1.3設(shè)備選型要科學(xué)合理

設(shè)備型號(hào)不同，功能不同，因此必須充分考慮原材料性質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)種類，具體地選擇相應(yīng)的設(shè)備。比如考慮到抗腐蝕性就非常重要?；どa(chǎn)中的泄露，大部分都是因?yàn)樵O(shè)備腐蝕而導(dǎo)致的。另外，在化學(xué)反應(yīng)中會(huì)有廢水廢氣廢渣產(chǎn)生，而廢氣會(huì)產(chǎn)生壓力。因此如果生產(chǎn)項(xiàng)目的化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量氣體，就要充分考慮設(shè)備的壓力因素。

1.4選擇合適的化學(xué)反應(yīng)

一樣的原料不一樣的化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)出來(lái)的成品種類和質(zhì)量也不盡相同。因此，提高化學(xué)反應(yīng)程度，是提升勞動(dòng)生產(chǎn)率的關(guān)鍵。當(dāng)然，溶劑、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)等化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)分析也非常重要。也就是說(shuō)，這些原材料特性是選擇化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)。

1.5成品精制

成品精制包括蒸餾、精餾、萃取、吸收、吸附、結(jié)晶等等。不同的操作會(huì)有不同的結(jié)果，要考慮到成品的熔點(diǎn)、溶點(diǎn)、吸收、揮發(fā)等特性，進(jìn)行有目的的選擇。在這個(gè)過(guò)程中，要盡力保證原料、溶劑的循環(huán)利用，從而降低企業(yè)成本。

1.6廢水廢渣廢氣處理

在成品出現(xiàn)的同時(shí)，也產(chǎn)生了相應(yīng)的廢水廢氣和廢渣。這些物質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中生成的，都有不同程度的危害性，降低這三種物質(zhì)的生成，或者有效地降低這些物質(zhì)的危害程度，也是化工生產(chǎn)中的重要步驟。

2目前我國(guó)化工成產(chǎn)工藝的狀況

我國(guó)化工生產(chǎn)和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展休戚相關(guān)，但是現(xiàn)階段的化工生產(chǎn)存在一些弊端，比如：生產(chǎn)效率低下、環(huán)境污染嚴(yán)重、化學(xué)工程不連貫等等。這些因素制約了我國(guó)化工生產(chǎn)，導(dǎo)致化學(xué)工程發(fā)展緩慢，間接地影響到了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.1生產(chǎn)效率低下

生產(chǎn)效率低下的因素很多，比如人才因素、設(shè)備因素、生產(chǎn)工藝以及技術(shù)因素、資源整合因素。化工生產(chǎn)需要化學(xué)方面人才，也需要物理以及其他專業(yè)人才，是一個(gè)人才需求比較全面的領(lǐng)域。而現(xiàn)階段我國(guó)化學(xué)人才并不能滿足社會(huì)生產(chǎn)需要，其根源在于我國(guó)化學(xué)教育的落后。設(shè)備因素則是限于生產(chǎn)工藝和技術(shù)，導(dǎo)致我國(guó)的化工生產(chǎn)設(shè)備較比國(guó)外落后，這必然導(dǎo)致生產(chǎn)效率的低下。生產(chǎn)工藝以及技術(shù)較比國(guó)外還存在很大的發(fā)展差距。

2.2環(huán)境污染加重

化工生產(chǎn)工藝在很大程度上受生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)思維所影響，比如后者看重成本而不考慮三廢的處理，自然會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染加重，讓更多的群眾處在不安全的空氣或者環(huán)境中。對(duì)于化工生產(chǎn)企業(yè)，在占領(lǐng)市場(chǎng)追求利潤(rùn)的同時(shí)，必須要考慮到環(huán)境因素，要積極地處理三廢，盡量降低對(duì)環(huán)境的污染。只是我國(guó)目前三廢處理手段落后，而且相應(yīng)的環(huán)保要求也低，執(zhí)法不嚴(yán)，給一部分化工企業(yè)提供了違規(guī)操作的溫床。

2.3化學(xué)工程不連貫

化學(xué)工程中，很多時(shí)候前一個(gè)環(huán)節(jié)的成品正是下一個(gè)環(huán)節(jié)的原材料，如果化學(xué)工程不考慮這個(gè)因素，就會(huì)造成工序上的脫節(jié)，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，甚至于因此而導(dǎo)致上一環(huán)的產(chǎn)物失效，增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。化學(xué)工程不連貫和生產(chǎn)線不全、人員分配不均、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不熟練、生產(chǎn)場(chǎng)地不足等等有著直接關(guān)聯(lián)。

2.4資源整合不到位

我國(guó)近幾年的化工生產(chǎn)雖然取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但在各種資源整合方面仍然存在不足，比如原材料供給，特殊生產(chǎn)設(shè)備需求，消費(fèi)市場(chǎng)的低迷等等，造成生產(chǎn)和需求的斷鏈。資源整合不到位，必然對(duì)化工生產(chǎn)本身產(chǎn)生影響，推遲其生產(chǎn)日期，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，傷害了需求市場(chǎng)消費(fèi)熱情?；蛘邥?huì)導(dǎo)致消費(fèi)市場(chǎng)轉(zhuǎn)而購(gòu)買別的企業(yè)或者國(guó)外企業(yè)的產(chǎn)品。

3提升我國(guó)化工生產(chǎn)工藝的幾個(gè)建議

3.1化工生產(chǎn)流程的優(yōu)化、智能化

主要針對(duì)的是原材料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)、成品精制以及三廢處理上。盡可能實(shí)現(xiàn)設(shè)備整合，縮短各環(huán)節(jié)之間的時(shí)間，增加各環(huán)節(jié)的效率，提升原材料利用程度，增加成品產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出比。這個(gè)就要依靠智能化設(shè)備的介入。比如在材料預(yù)處理上設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，等到處理完畢自動(dòng)投料到化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)，此時(shí)智能設(shè)備監(jiān)控化學(xué)反應(yīng)程度，待到完全反應(yīng)后，自動(dòng)地分離提取成品，處理三廢。也就是說(shuō)，未來(lái)化工生產(chǎn)效率的提升，要從設(shè)備入手，更新老化的設(shè)備，采購(gòu)具有現(xiàn)代化水平的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全面更新。當(dāng)然設(shè)備更新不可能一蹴而就，對(duì)于目前生產(chǎn)效率的改善，筆者認(rèn)為需要從化學(xué)反應(yīng)本身去尋找提升化學(xué)反應(yīng)效率的關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)化學(xué)所需的溫度、壓力、催化、溶劑等是主要影響因素，比如提升溫度、增加壓力或者說(shuō)改變催化劑和溶劑等等，盡量提升化學(xué)產(chǎn)物生成的效率。

3.2化學(xué)人才的培養(yǎng)

企業(yè)可以聯(lián)合那些以化學(xué)為主的院校，靶向培養(yǎng)人才，提升企業(yè)人才儲(chǔ)備和提高人才素質(zhì)。更可以從內(nèi)部員工選拔，以委培代培等方式定向培養(yǎng)。對(duì)現(xiàn)有人才制定比較優(yōu)厚的工作待遇，增加崗位粘性，盡力留住人才降低人才流失率。對(duì)在職的化學(xué)人才進(jìn)行企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)，或者出國(guó)培訓(xùn)，增加人才知識(shí)含金量。

3.3引進(jìn)先進(jìn)工藝技術(shù)

可以和國(guó)外化工生產(chǎn)工藝技術(shù)先進(jìn)的地區(qū)學(xué)習(xí)，如果本國(guó)內(nèi)沒(méi)有相應(yīng)的工藝技術(shù)，則需要從國(guó)外進(jìn)口工藝技術(shù)，或者學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)工藝技術(shù)。如果想要走到國(guó)外市場(chǎng)，則可以考慮和國(guó)外化工企業(yè)合作的方式，一來(lái)利用對(duì)方的市場(chǎng)渠道銷售產(chǎn)品，二來(lái)吸引技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力的提升。

3.4建立三廢處理意識(shí)

現(xiàn)階段我國(guó)全面開(kāi)始實(shí)行環(huán)保一票否決制，也就是不管任何企業(yè)，只要環(huán)保不達(dá)標(biāo)，就不允許生產(chǎn)營(yíng)業(yè)?；て髽I(yè)早已經(jīng)上了環(huán)保黑名單，如果不能充分重視生產(chǎn)造成的環(huán)境污染，很可能導(dǎo)致停業(yè)整頓。故此，需要企業(yè)建立環(huán)保意識(shí)，增加三廢處理成本，確保排放物符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在三廢處理手段上，要考慮廢水、廢氣、廢渣的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理方式。比如廢水處理要經(jīng)過(guò)過(guò)濾、吸附、殺菌、生化等手段，消除水中有害物，實(shí)現(xiàn)廢水再次利用。而有的液體具有可燃性，可以對(duì)應(yīng)加工成為燃料，提升企業(yè)的利潤(rùn)。廢氣要進(jìn)行回收處理，降低SOX、NOX、CO、CO2的排放，一般可以采用脫硫脫硝技術(shù)，降低酸雨發(fā)生的可能。廢渣需要處理其中的重金屬之后，進(jìn)行集中填埋。廢料則需要回收二次利用，降低企業(yè)成本。

4總結(jié)

化學(xué)工程的化工生產(chǎn)是由不同的生產(chǎn)流程和工藝組成，從原料的選擇到最終的成品提純精制和三廢的處理，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)效益和社會(huì)效益的最大化。其中化學(xué)反應(yīng)一環(huán)和三廢處理最為重要?；瘜W(xué)反應(yīng)一環(huán)決定了具體的生產(chǎn)效率和投入產(chǎn)出，而三廢處理涉及到了社會(huì)效益。化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，考慮到目前我國(guó)現(xiàn)狀，建議提升化學(xué)反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)地改善設(shè)備，以保證生產(chǎn)效率的提升。另外，盡量實(shí)現(xiàn)集約化模塊化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)資源整合，避免不連貫的化學(xué)工程方式，確保我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展。

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作者：李俊豪 單位：山西大同大學(xué)