對(duì)材料在化學(xué)工程中重要性的探究

白華 錢(qián)鐵鑫

摘 要：改革開(kāi)放已經(jīng)持續(xù)推進(jìn)40年，經(jīng)濟(jì)社會(huì)取得了良好發(fā)展，各行各業(yè)都取得了快速發(fā)展，化學(xué)工程也是如此。一般來(lái)說(shuō)，材料對(duì)于化學(xué)工程是非常重要的，關(guān)系到化學(xué)工程的長(zhǎng)期、可持續(xù)發(fā)展。從《材料化學(xué)》我們可以得知，材料在化工行業(yè)當(dāng)中的一些具體應(yīng)用和一些有關(guān)的原理，這就讓我們知道不同材料功能和哪些基礎(chǔ)知識(shí)有著關(guān)系，如何運(yùn)用這些基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)具體的解釋好材料的相關(guān)性能，有效解決材料設(shè)計(jì)當(dāng)中的一些常見(jiàn)問(wèn)題，進(jìn)而使得任務(wù)完成更加高效。在本文中，筆者主要就材料在化雪工程中重要性進(jìn)行了相關(guān)的深入探究，希望這些能夠引起有關(guān)人員的重視。

關(guān)鍵詞：材料；化學(xué)工程；重要性

化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)支柱性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展情況事關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在本文中，筆者主要是從3個(gè)方面介紹了化工行業(yè)中材料的重要性，這3個(gè)方面分別是：化學(xué)工程技術(shù)需要新材料的支撐、材料的需求決定化學(xué)工程的研究與生產(chǎn)的方向以及新材料的制造對(duì)化工行業(yè)的必要性，然后通過(guò)材料對(duì)于化工行業(yè)的具體作用來(lái)間接的闡述了其重要性。

1化工行業(yè)中材料的重要性

1.1化學(xué)工程技術(shù)需要新材料的支撐

工程技術(shù)水平的提高需要新材料的支撐。材料的力學(xué)、化學(xué)等方面的性能對(duì)化學(xué)工程的規(guī)模、成本、效率等密切相關(guān)?；瘜W(xué)工程領(lǐng)域的核心技術(shù)是分離與反應(yīng)及過(guò)程裝備技術(shù)，新材料的特性在其中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。其中關(guān)注較多的新材料如膜材料，新型吸附材料，并且依靠這些新材料發(fā)展起來(lái)許多新技術(shù)，例如膜分離等技術(shù)。

吸附蒸餾技術(shù)是以吸附材料為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出的一項(xiàng)新型技術(shù)，該過(guò)程使用一個(gè)吸附蒸餾塔讓吸附與蒸餾同時(shí)操作得以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使分離因素，脫附作用等得到了提高和強(qiáng)化，從而使得這種吸附蒸餾技術(shù)與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，除了前面列舉的優(yōu)點(diǎn)，還有可以持續(xù)操作并且生產(chǎn)能力較大等優(yōu)點(diǎn)。又比如，新開(kāi)發(fā)的陶瓷膜材料，使我國(guó)率先形成陶瓷膜新產(chǎn)業(yè)，同時(shí)以陶瓷膜為基礎(chǔ)發(fā)展出一系列的新興技術(shù)：用膜催化反應(yīng)制備合成氣、納米催化陶瓷膜集成反應(yīng)器。這一些依靠新材料發(fā)展出來(lái)的新型的工業(yè)技術(shù)，使我國(guó)的化學(xué)工程向國(guó)際上邁了很大的一步，并且使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展。

1.2材料的需求決定化學(xué)工程的研究與生產(chǎn)的方向

現(xiàn)目前，我國(guó)在化工材料方面有了很大的進(jìn)展，主要的石油和化工產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列?；げ牧蠌淖畛鯘M足基本生產(chǎn)需要的基本材料發(fā)展到現(xiàn)在用于各種新領(lǐng)域的新材料，如用于可再生能源產(chǎn)業(yè)的多晶硅、碳纖維；用于腐蝕環(huán)境的芳綸、氟材料、硅材料、工程塑料；用于海水淡化、污水處理、現(xiàn)代分類技術(shù)的各種膜材料；有利于環(huán)境的各種生物質(zhì)基材料；用于國(guó)防、軍工的特種纖維、特種聚合物等。這些新材料的需求對(duì)于我國(guó)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展都有著及其重要的意義。

為了滿足這些新材料的需求量，就必須把它們實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，這就需要化學(xué)工業(yè)結(jié)合各個(gè)方面的因素對(duì)這些生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)與推廣，以達(dá)到最優(yōu)化綠色經(jīng)濟(jì)的要求實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。所謂綠色經(jīng)濟(jì)包括原子經(jīng)濟(jì)，零排放等，目前，一種新型鈦硅分子篩催化材料能夠?qū)崿F(xiàn)“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)，原因在于這種材料具有定向氧化催化的功能。并且由于化工工業(yè)上的氧化反應(yīng)大多都難做到零排放，例如丙烯環(huán)氧化反應(yīng)，而這種新材料便有可能使其成為零排放反應(yīng)，并且將其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，為化工生產(chǎn)提供了一個(gè)發(fā)展方向。

1.3新材料的制造對(duì)化工行業(yè)的必要性

我國(guó)在化工新材料的研究上與國(guó)際水平還有較大的差距，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

化工行業(yè)專用設(shè)備在大型化、創(chuàng)新性以及核心技術(shù)方面能力不足。核心與高端技術(shù)及設(shè)備依賴進(jìn)口（依賴度70%），成為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的“瓶頸”。

化工設(shè)備核心材料使用的可靠性與壽命不高，腐蝕失效及其事故頻繁，腐蝕防護(hù)和工藝過(guò)程與國(guó)外有較大差距。

由此可見(jiàn)，新材料的研發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急，將材料化學(xué)應(yīng)用于化工行業(yè)，走理工交融、理論知識(shí)與實(shí)踐技能并重的路子，能有效地提升能源的利用效率，使得污染排放量不斷降低。因此，我們要充分挖掘其有效價(jià)值，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2材料對(duì)從事化工行業(yè)的具體作用

2.1在設(shè)備材料設(shè)計(jì)方面的作用

對(duì)于化學(xué)工業(yè)中的生產(chǎn)設(shè)備，不是所有的材料都是標(biāo)準(zhǔn)的，當(dāng)我們需要一些非標(biāo)準(zhǔn)的材料時(shí)，就需要對(duì)一些原有的一些材料進(jìn)行設(shè)計(jì)與模擬，這就需要運(yùn)用到“材料化學(xué)”中所學(xué)到的各種關(guān)于材料的知識(shí)，從材料的成分與結(jié)構(gòu)、制備（合成）與加工、性質(zhì)（性能）及使用性能方面對(duì)材料進(jìn)行更深層次的設(shè)計(jì)運(yùn)用。

2.2在設(shè)備材料選擇方面的作用

由于化學(xué)工業(yè)是多品種的基礎(chǔ)工業(yè)，所以為了適應(yīng)多種化工產(chǎn)品生產(chǎn)的需要，工程上設(shè)計(jì)出很多化工設(shè)備，不同種的化工設(shè)備的型號(hào)，材質(zhì)又有多種，并且不同種的化工設(shè)備有不同的操作條件。比如說(shuō)，最?？紤]又必須要考慮的條件有溫度，壓力，處理的介質(zhì)，對(duì)于溫度來(lái)說(shuō)，常常有低溫、常溫、中溫、高溫、超高溫之分，同樣對(duì)于壓力來(lái)說(shuō)也是如此。而介質(zhì)則分為腐蝕性的、易燃易爆的、有毒或者劇毒的。所以在選擇化工設(shè)備的材料時(shí)需要從材料的化學(xué)性能、力學(xué)性能、物理性能和加工工藝性能等方面出發(fā)，所以，合理選擇和正確使用材料對(duì)化學(xué)工業(yè)來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。

例如液氨貯罐材料的選擇：首先考慮到貯罐內(nèi)的介質(zhì)為冷凝后的液氨，對(duì)大多數(shù)材料沒(méi)有腐蝕作用；其次考慮壓力，由于氨氣冷凝需要加壓，又考慮到貯罐受大氣溫度的影響，所以根據(jù)規(guī)定，確定其壓力；最后選擇材料的品種，根據(jù)前面的分析，確定其材料需要耐壓，耐低溫，且抗壓力波動(dòng)。在根據(jù)材料性能的對(duì)比，選出符合這些條件的材料，例如16MnR材料。

3結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，資源、資金、技術(shù)密集，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣。而材料是一切科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，一切工業(yè)的發(fā)展都要有賴于材料的發(fā)展。一方面，化工設(shè)備及反應(yīng)原料的更新，都需要依托材料的進(jìn)步；另一方面很多材料的制備與加工需要用化學(xué)工程中化工單元技術(shù)與理論，所以，材料化學(xué)與化學(xué)工程是相互交聯(lián)，相互滲透的?！安牧匣瘜W(xué)”綜合了有關(guān)材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性能等知識(shí)，使我們了解結(jié)構(gòu)與材料物性之間的關(guān)系，更好地促進(jìn)化工與材料的交融。

參考文獻(xiàn)

[1]孫宏偉，段雪等.化學(xué)工程學(xué)科前沿與展望[J].北京：科學(xué)出版社，2012.

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（作者單位：沈陽(yáng)市宇馳檢測(cè)技術(shù)有限公司）