我國化工過程強(qiáng)化技術(shù)理論與應(yīng)用研究進(jìn)展

李昕桐，趙 壯，華恩樂

（沈陽理工大學(xué)，遼寧沈陽 110000）

我國化工過程強(qiáng)化技術(shù)理論與應(yīng)用研究進(jìn)展

李昕桐，趙 壯，華恩樂

（沈陽理工大學(xué)，遼寧沈陽 110000）

化工工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一，具有高能耗和高污染的特點(diǎn)，化工過程強(qiáng)化可以解決化學(xué)工業(yè)中存在這一問題，并實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的節(jié)能減排。化工過程強(qiáng)化技術(shù)在我國經(jīng)歷了一段較長時(shí)間的發(fā)展，取得了一定的研究成果，在各種不同的領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。針對(duì)我國一些比較典型的化工過程強(qiáng)化技術(shù)理論應(yīng)用進(jìn)行簡要探討。

超重力；化工過程強(qiáng)化技術(shù)；微化工

化學(xué)工業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有較為重要的比重，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。在創(chuàng)造可觀的價(jià)值同時(shí)也消耗了巨大的能源和資源，對(duì)環(huán)境也造成了相對(duì)嚴(yán)重的污染，并制約了我國經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。化工過程強(qiáng)化技術(shù)是一項(xiàng)可以有效節(jié)能減排的技術(shù)手段，其應(yīng)用研究在我國取得了一定的進(jìn)展，并推動(dòng)了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)綜述如下。

1 化工過程強(qiáng)化技術(shù)定義與作用

1.1化工過程強(qiáng)化技術(shù)的定義

化工過程強(qiáng)化技術(shù)是解決化工工業(yè)高污染、高能耗問題的基本手段，能從根本上改變化學(xué)工業(yè)的面貌。是解決發(fā)展和污染之間存在的矛盾的條件。多年的技術(shù)開發(fā)和基礎(chǔ)研究，我國在化工過程強(qiáng)化技術(shù)方面取得了不錯(cuò)的進(jìn)展，并形成了自優(yōu)勢(shì)與特色。

1.2化工過程強(qiáng)化技術(shù)的作用

化工過程強(qiáng)化技術(shù)可以減小設(shè)備體積、清潔環(huán)保、高效節(jié)能，并且能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。將原材料進(jìn)行轉(zhuǎn)化是化工過程的最終目的，形成滿足需求的產(chǎn)品，并做到轉(zhuǎn)化過程的零排放?；み^程強(qiáng)化技術(shù)有兩個(gè)不同的實(shí)現(xiàn)途徑，即設(shè)備的強(qiáng)化和過程的集成。設(shè)備強(qiáng)化指的是將設(shè)備小型化處理，減小體積的同時(shí)，提高生產(chǎn)力。過程集成指的是集成化的處理，是系統(tǒng)優(yōu)化的技術(shù)之一。

從概念上我們可以知道，這種技術(shù)就是通過技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)的前提下，通過減小設(shè)備尺寸來使工業(yè)布局更加緊湊、更加合理。

綠色化學(xué)是從化學(xué)的本身反應(yīng)來消除對(duì)環(huán)境造成的污染，而化工強(qiáng)過程強(qiáng)化技術(shù)是在生產(chǎn)力不變的情況下，運(yùn)用新的設(shè)備、新的技術(shù)，減小設(shè)備體積等方法，提升能量效率，減少了大量的廢物排放。

2 我國化工強(qiáng)化過程理論與應(yīng)用探究

2.1超重力強(qiáng)化技術(shù)

孫宏偉（2011）一文研究表明，超重力一般是指物質(zhì)在比地球的重力加速度大很多的環(huán)境下承受的力[1]。在地球上是很難感受到這種力，想要實(shí)現(xiàn)這種力必須將旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力進(jìn)行模擬。旋轉(zhuǎn)填充床和超重力機(jī)是能夠?qū)崿F(xiàn)這種旋轉(zhuǎn)模擬的設(shè)備。不同的物料在超重力環(huán)境下，被旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的強(qiáng)大剪切力撕成細(xì)小的微粒，相間傳質(zhì)速率得到了提高，混合效率也在提升，可以使設(shè)備體積減小。超重力強(qiáng)化技術(shù)在多相反應(yīng)和強(qiáng)化傳遞過程中的突破性得到了認(rèn)可。

超重力強(qiáng)化技術(shù)理論研究在近幾年廣泛展開，流體在超重力環(huán)境之下的力學(xué)特征和流動(dòng)特征慢慢被人們了解，而理論研究的主要方向是對(duì)于“三傳一反”規(guī)律的研究。三傳一反指的是傳質(zhì)規(guī)律、反應(yīng)耦合規(guī)律、混合規(guī)律等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可視化的研究技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。以此為基礎(chǔ)，研究學(xué)者建立了關(guān)于填料空間內(nèi)飛行液滴的傳質(zhì)方程，通過此方程得出表達(dá)式。

從海峰等（2015）專家學(xué)者建立了傳質(zhì)模型，對(duì)超重力機(jī)中的水脫氧過程進(jìn)行研究，通過相應(yīng)的計(jì)算，得出了液相傳質(zhì)的系數(shù)，第一次在模型理論上對(duì)超重力機(jī)中的傳質(zhì)非均勻性行為進(jìn)行了詮釋[2]。而且還對(duì)超重力環(huán)境下分子的混合性能和混合規(guī)律進(jìn)行了研究，通過模擬實(shí)驗(yàn)，得出了提高分子混合效率的有效方法。

經(jīng)過我國專家以及學(xué)者的努力，超重力強(qiáng)化技術(shù)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，并且米錢正處于世界先進(jìn)行列，在化學(xué)工業(yè)中也得到了廣泛的利用。要想使生產(chǎn)產(chǎn)量大幅度提升，就要在工業(yè)生產(chǎn)中建立利用重力法來制備納米顆粒的工業(yè)產(chǎn)線。目前，我國主要將重力水脫氧技術(shù)應(yīng)用在油田的海水處理之中。

2.2微化工強(qiáng)化技術(shù)

微化工技術(shù)是采用精細(xì)化、集成化的方法和手段，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程低耗、安全、高效的現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)，同樣也是化工學(xué)科的研究前沿。微化工系統(tǒng)具有高安全性、高效率、高集成、高安全性、低能耗等特點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。

微化工技術(shù)在近幾年得到了較快的發(fā)展，研究成果也十分顯著。專家學(xué)者通過理論研究開發(fā)出新型微化工生產(chǎn)設(shè)備。微化工技術(shù)的研究集中在對(duì)內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的研究，為微化工生產(chǎn)過程的相關(guān)實(shí)踐提供了有效可靠理論依據(jù)褚秀玲（2010）一文中曾指出微化工系統(tǒng)具有無振動(dòng)、無噪聲、無污染等優(yōu)點(diǎn)，解決了生產(chǎn)過程中的質(zhì)量、安全、環(huán)保、穩(wěn)定性等問題[3]。隨著科技進(jìn)步，微化工技術(shù)的研究也將向著新型的化工設(shè)備發(fā)展，微化工技術(shù)設(shè)備將全面有效地實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中的安全、綠色、高效等特點(diǎn)。

3 結(jié)語

化工過程強(qiáng)化技術(shù)還有很多，本文就其中的兩種進(jìn)行了簡要介紹，分析了其應(yīng)用研究與理論的相關(guān)進(jìn)展。在我國，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成就，為化工產(chǎn)業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)過程中的節(jié)能減排，并促進(jìn)了自然環(huán)境與化學(xué)工業(yè)之間的可協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1] 孫宏偉，陳建峰.我國化工過程強(qiáng)化技術(shù)理論與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2011，（34）：1-15.

[2] 從海峰，李洪，李鑫鋼，等.蒸餾技術(shù)在石油煉制工業(yè)中的發(fā)展與展望[J].石油學(xué)報(bào)（石油加工），2015，24）：315-324.

[3] 褚秀玲，仇汝臣.化工過程強(qiáng)化的理論與實(shí)踐初探[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2010，（23）：9-14.

Research Advances in Theory and Applications of Chemical Process Intensification

Li Xin-tong，Zhao Zhuang，Hua En-le

Chemical industry is an important pillar of our national economy，with high energy consumption and high pollution characteristics，chemical process intensification can solve this problem exists in the chemical industry and the chemical industry to achieve energy conservation.Chemical process intensification technology development in China has experienced a longer period of time，has made some achievements in various fi elds have been widely used.In this paper，some of our more typical chemical process intensifi cation technology theory briefl y discussed.

gravity；chemical process intensifi cation technology；micro-chemical

TQ02

A

1003-6490（2016）01-0048-02

2015-01-20

李昕桐（1992—），女，遼寧鞍山人，本科在讀，主要研究方向?yàn)榛?qiáng)化技術(shù)。