化學(xué)工程與工藝中的節(jié)能分析

田冠杰

摘 ? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念逐漸被人們所重視。節(jié)能在化學(xué)工程工藝中的作用越來(lái)越重要。化學(xué)工程與工藝的節(jié)能能夠有效提高自然資源的利用率，幫助企業(yè)控制生產(chǎn)成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，還是建設(shè)節(jié)約型企業(yè)的前提。新時(shí)期，化學(xué)工程與工藝中的節(jié)能途徑呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)，無(wú)論是生產(chǎn)設(shè)備還是生產(chǎn)技術(shù)都貫穿了低碳發(fā)展的理念。

關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展;化學(xué)工程與工藝;節(jié)能

在社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到可持續(xù)發(fā)展對(duì)于化工行業(yè)發(fā)展的重要性。近年來(lái)，政府在低碳環(huán)保、節(jié)能減排方面出臺(tái)了很多政策，有效改善了人們的生存環(huán)境，提高了自然資源在工業(yè)生產(chǎn)中的利用率。節(jié)能理念在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用協(xié)調(diào)了化工行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與保護(hù)環(huán)境之間的關(guān)系。這對(duì)于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式具有重要的意義。在過(guò)去，隨著化工行業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)給居住環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，這是強(qiáng)調(diào)節(jié)能理念應(yīng)用在化學(xué)工程與工藝中的根本原因，實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 ? ?化學(xué)工程與工藝的綜合概述

化學(xué)工程與工藝可以簡(jiǎn)稱為化工，其研究的主要重點(diǎn)是化工企業(yè)生產(chǎn)以及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的基本化學(xué)規(guī)律。煤礦的開(kāi)采、金屬的冶煉、食品安全以及印刷工藝都離不開(kāi)化工技術(shù)?；瘜W(xué)的基本規(guī)律能夠應(yīng)用到大型生產(chǎn)裝置及設(shè)計(jì)上。時(shí)代的發(fā)展，使得化學(xué)工程與工藝出現(xiàn)了新的研究方向，如化工生產(chǎn)技術(shù)的綠色化研究等。節(jié)能技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)在化學(xué)生產(chǎn)的過(guò)程中必須使用無(wú)毒、無(wú)害的化學(xué)原料，同時(shí)對(duì)自然環(huán)境不能造成嚴(yán)重的污染。盡可能使用綠色的化學(xué)生產(chǎn)工藝，降低化工生產(chǎn)過(guò)程中的自然資源消耗，構(gòu)建可持續(xù)生態(tài)環(huán)境發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本理念，協(xié)調(diào)人的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然環(huán)境之間的關(guān)系。因此，以化學(xué)知識(shí)規(guī)律為背景的新興行業(yè)發(fā)展較為迅速，如人們最關(guān)心的半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展，從另一方來(lái)說(shuō)促進(jìn)了化學(xué)工業(yè)的變革。

2 ? ?化學(xué)工程與工藝的節(jié)能現(xiàn)狀

在化學(xué)工程與工藝發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)于參與化學(xué)反應(yīng)的原料需要按照綠色化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。例如提取石油副產(chǎn)品的過(guò)程中，過(guò)去常常使用氫化反應(yīng)對(duì)石油的產(chǎn)物進(jìn)行處理。氫化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程后的產(chǎn)物性質(zhì)較為活躍，容易與氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成物又會(huì)變成新的化學(xué)物質(zhì)。因此，在提取石油副產(chǎn)物生產(chǎn)的過(guò)程中單純使用氫化反應(yīng)并不能達(dá)到很好的生產(chǎn)效果。如果想要提升生產(chǎn)原料在化學(xué)工程工藝的重要性，就需要?jiǎng)?chuàng)新化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，選擇反應(yīng)較為完全的催化技術(shù)，降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的成本，同時(shí)減少能源的消耗。上述的例子表明，實(shí)現(xiàn)化學(xué)工程與工藝的綠色化需要有先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)為前提，人們?cè)诰G色化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中需要做更多的嘗試與實(shí)驗(yàn)，才能推動(dòng)化學(xué)工程與工藝的顯著發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)雖然在無(wú)毒催化劑、高效催化劑的研究上已經(jīng)取得了顯著的成果，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足化學(xué)工程飛速發(fā)展的需要，在研究的過(guò)程中也存在不少問(wèn)題。但是這些研究工作將會(huì)推動(dòng)化工行業(yè)進(jìn)行質(zhì)的變化，符合社會(huì)構(gòu)建能源節(jié)約型、環(huán)保社會(huì)、實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的偉大構(gòu)想，對(duì)于改善居民的生存環(huán)境與推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義[1-2]。

3 ? ?化學(xué)工程與工藝的節(jié)能重要性分析

通過(guò)對(duì)過(guò)去的化學(xué)工程與工藝進(jìn)行分析，在過(guò)去的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的有害物質(zhì)處理技術(shù)較為落后。如果不能對(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行處理，必然對(duì)人的生活環(huán)境造成破壞，而且加重了化學(xué)有毒物質(zhì)處理的成本，最后的處理結(jié)果往往不盡如人意。將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)工程與工藝的過(guò)程中，在有效處理有毒、有害物質(zhì)的同時(shí)，降低了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的成本，達(dá)到節(jié)能減排的終極目標(biāo)?；瘜W(xué)反應(yīng)原料的正確選擇對(duì)于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程至關(guān)重要。因?yàn)檫@會(huì)涉及以后的化學(xué)生產(chǎn)工藝技術(shù)。而節(jié)能技術(shù)在化學(xué)工程工藝的應(yīng)用，能夠從化學(xué)反應(yīng)的源頭出發(fā)，從而保證化學(xué)過(guò)程的科學(xué)性及原料選擇的規(guī)范性。提高了化學(xué)原料的利用率，同時(shí)也緩解了由于化學(xué)反應(yīng)原料選擇不當(dāng)而導(dǎo)致生成物污染處理難的問(wèn)題。因此，研究化學(xué)工程與工藝的節(jié)能對(duì)于保護(hù)自然環(huán)境、實(shí)現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)具有重要的意義[3]。

首先，節(jié)能技術(shù)在化學(xué)工程與工藝的廣泛應(yīng)用能夠降低化學(xué)行業(yè)的生產(chǎn)成本。當(dāng)前化學(xué)行業(yè)所需要的原材料價(jià)格上升，化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)成本不斷上升。但是化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)出含量較低，這對(duì)于企業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)會(huì)產(chǎn)生消極的影響。節(jié)能技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是化學(xué)工程與工藝整個(gè)環(huán)節(jié)的綠色環(huán)保。通過(guò)降低化學(xué)反應(yīng)所需要的原料，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)原材料的最大化利用。其次，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是企業(yè)落實(shí)綠色生產(chǎn)的重任。環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)成為影響化學(xué)行業(yè)發(fā)展的重要阻礙。環(huán)保的責(zé)任不僅只能依靠國(guó)家的治理，同樣需要社會(huì)的共同參與。化工企業(yè)應(yīng)該積極主動(dòng)承擔(dān)起綠色生產(chǎn)的責(zé)任。化工企業(yè)如果在將來(lái)需要一個(gè)好的發(fā)展，就必須重視化學(xué)工程與工藝中的節(jié)能。新的化學(xué)工藝生產(chǎn)技術(shù)能夠提高自然資源的利用率，降低化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所需要的生產(chǎn)成本及原料使用。節(jié)能技術(shù)在化工行業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用能夠減少化學(xué)反應(yīng)中“三廢”的產(chǎn)生。

4 ? ?化學(xué)工程與工藝中的節(jié)能策略研究

4.1 ?及時(shí)更新化學(xué)生產(chǎn)設(shè)備

化學(xué)設(shè)備的整體性能關(guān)乎整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，并且與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能源消耗有著密切的關(guān)系，要盡可能使用制冷效率、換熱效率較高的反應(yīng)設(shè)備。以化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所需要的分離提純?cè)O(shè)備為例，在實(shí)驗(yàn)室或者制備車間都存在不少不合規(guī)格的分離裝置，不合格的分離裝置應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致分離提純效果不佳，在一定程度上降低了化學(xué)原料使用率。如果化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)分離的物質(zhì)不夠純凈時(shí)，勢(shì)必會(huì)進(jìn)行第二次提純，這樣消耗的能源就會(huì)增加，所以必須選擇合理的化學(xué)分離裝置。在化學(xué)工程工藝中需要使用到很多的實(shí)驗(yàn)儀器，長(zhǎng)時(shí)間使用這些實(shí)驗(yàn)儀器會(huì)沾滿污垢，或者部分化學(xué)儀器已經(jīng)出現(xiàn)了腐蝕。如果不及時(shí)清洗化學(xué)設(shè)備中存在的污垢就會(huì)使得化學(xué)設(shè)備的反應(yīng)速率下降，能源的消耗增加，所以要及時(shí)對(duì)參與化學(xué)反應(yīng)之后的設(shè)備進(jìn)行清洗，加強(qiáng)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的養(yǎng)護(hù)[4-5]。

4.2 ?優(yōu)化化學(xué)生產(chǎn)工藝

化學(xué)工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程。在化學(xué)行業(yè)發(fā)展的初期，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)還沒(méi)有形成足夠的重視。這也是化學(xué)生產(chǎn)污染環(huán)境的重要原因。自然資源的浪費(fèi)、水資源短缺、居民生存環(huán)境差已經(jīng)成為化學(xué)行業(yè)發(fā)展的重要阻礙，研究化學(xué)工程與工藝的節(jié)能成為亟待人們解決的問(wèn)題。就當(dāng)前而言，如果要實(shí)現(xiàn)化學(xué)工程工藝中的節(jié)能，首先需要對(duì)化學(xué)反應(yīng)的新技術(shù)進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)，從源頭上對(duì)化學(xué)反應(yīng)造成的污染進(jìn)行治理。其次是打造循環(huán)生態(tài)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

化學(xué)生產(chǎn)工藝是整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的核心內(nèi)容。工藝的選擇與化學(xué)生產(chǎn)是否綠色環(huán)保有著緊密的聯(lián)系。首先，在化學(xué)反應(yīng)前應(yīng)該詳細(xì)記錄化學(xué)反應(yīng)所處的外在條件，嚴(yán)格控制化學(xué)反應(yīng)所需要的溫度，這樣才能讓化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，提高原料的利用率。其次，減少化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物的出現(xiàn)。最后，要對(duì)需要吸熱的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行合理控制，在滿足化學(xué)反應(yīng)的基本需要外，還應(yīng)該合理降低提供的熱量。

化學(xué)工程與工藝要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能還需要從反應(yīng)的本身出發(fā)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式不能走先發(fā)展再治理的老路，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展向低碳經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)變。使用先進(jìn)的化學(xué)生產(chǎn)工藝或者技術(shù)設(shè)備降低化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的原材料利用率，提高最終產(chǎn)物的產(chǎn)出量，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步提升。因此，對(duì)于化學(xué)工業(yè)來(lái)說(shuō)必須時(shí)刻關(guān)心最前沿的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)及相應(yīng)的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，盡可能將先進(jìn)的技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到實(shí)際的化學(xué)生產(chǎn)實(shí)踐中。降低對(duì)化學(xué)反應(yīng)中水資源的大量消耗，提高化工生產(chǎn)的污水處理水平，為構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)作出重要的努力。

4.3 ?控制能源消耗

在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中不可避免的是化學(xué)原料使用不完全的情況，原料反應(yīng)不完全與化學(xué)反應(yīng)所處的外部條件或者化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中使用的催化劑息息相關(guān)。通過(guò)合理的化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)能夠降低生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，提高自然資源的循環(huán)利用能夠促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)中供熱的裝置來(lái)說(shuō)，要從環(huán)保的角度對(duì)整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)過(guò)程及環(huán)節(jié)進(jìn)行整體優(yōu)化，對(duì)參與反應(yīng)的資源利用進(jìn)行合理配置。生產(chǎn)原料投入量大，最終生成物產(chǎn)出較小是化學(xué)行業(yè)生產(chǎn)面臨的重要問(wèn)題，在化學(xué)反應(yīng)中使用新的生產(chǎn)技術(shù)能夠有效提高化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)出率，降低生產(chǎn)過(guò)程中所需要的成本，從另一方面來(lái)說(shuō)也提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

綠色環(huán)保的化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)在市場(chǎng)上擁有極為廣泛的前景。首先在清潔生產(chǎn)上，節(jié)能的化學(xué)工程與工藝具有很好的環(huán)保特性。就目前的化學(xué)工程與工藝的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，脫磷、脫硫技術(shù)是顯著的化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用典范。在進(jìn)行化學(xué)污染物治理時(shí)，最為重要的是需要本著對(duì)環(huán)境無(wú)污染、對(duì)人體健康無(wú)害、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展的思想進(jìn)行。同時(shí)可以將化學(xué)處理過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物及參與的化學(xué)反應(yīng)原材料進(jìn)行二次回收處理利用。無(wú)論是哪個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，綠色化工生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用的范圍都較為廣闊。綠色的化學(xué)技術(shù)同樣可以應(yīng)用在細(xì)胞工程或者是生物工程中，例如生物酶在醫(yī)藥中的廣泛應(yīng)用。酶類的催化劑在生物工程上有著豐富的作用。酶類可以大致分為兩種，包括生物酶與工業(yè)生產(chǎn)的酶，與其他催化劑不同的是酶類催化劑除了能夠顯著提高化學(xué)反應(yīng)的效率，還能減少催化反應(yīng)的過(guò)程中生成的副產(chǎn)物，是非常良好的催化材料。大力發(fā)展綠色化學(xué)能夠顯著提高化工生產(chǎn)的節(jié)能效果，對(duì)于人們的生活條件改善有著重要的意義。

5 ? ?結(jié)語(yǔ)

本文以化學(xué)工程與工藝中的節(jié)能分析為題進(jìn)行探究，從化學(xué)工程與工藝的綜合概述、化學(xué)工程與工藝的節(jié)能重要性分析、化學(xué)工程與工藝中的節(jié)能策略研究3方面進(jìn)行綜合分析研究，強(qiáng)調(diào)了化學(xué)工程與工藝中節(jié)能的重要性。社會(huì)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)離不開(kāi)化工行業(yè)的支撐。但不容忽視的是化學(xué)工業(yè)在飛速發(fā)展的同時(shí)對(duì)自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。因此，在化學(xué)工業(yè)中貫穿節(jié)能的理念可以節(jié)能減排，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。在未來(lái)，將先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用到化學(xué)工業(yè)中，在確保我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的前提下，對(duì)自然資源同樣進(jìn)行了保護(hù)。

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