化學工程中化工生產(chǎn)工藝的分析

刁麗華，王軍偉

(1.山東德辰注冊安全工程師事務(wù)所有限公司，山東 淄博 255000； 2.淄博鑫泰石化有限公司，山東 淄博 255000)

0 引言

化學工程涉及的工藝流程較多，這些化工生產(chǎn)工藝流程可以更加科學地處理原材料，從原材料中提取相應(yīng)的物質(zhì)?；瘜W工程中的化工生產(chǎn)具有較高的危險性，從事化工行業(yè)生產(chǎn)的人員要全面把控化工生產(chǎn)涉及的化學工藝，確保每個環(huán)節(jié)均具有較高的安全性和可靠性，及時查明化學工程生產(chǎn)中存在的安全隱患，切實保障化工行業(yè)的有序發(fā)展。

1 化學工程中化工生產(chǎn)工藝流程是工藝設(shè)計的核心

工藝流程設(shè)計的成品通過圖解形式形象、具體地表示——工藝流程圖，它反映了化工生產(chǎn)由原料到產(chǎn)品的全部過程即物料和能量的變化，物料的流向以及生產(chǎn)中所經(jīng)歷的工藝過程和使用的設(shè)備儀表。工藝流程圖集中地概括了整個生產(chǎn)過程的全貌。生產(chǎn)同一化工產(chǎn)品可以采用不同原料，經(jīng)過不同生產(chǎn)路線而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生產(chǎn)路線，同一生產(chǎn)路線中也可以采用不同的工藝流程。選擇生產(chǎn)路線也就是選擇生產(chǎn)方法，這是決定設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。如果某產(chǎn)品只有一種生產(chǎn)方法，就無須選擇；若有幾種不同的生產(chǎn)方法，就應(yīng)逐個進行分析研究，通過各方面比較篩選一個最好的生產(chǎn)方法，作為下一步工藝流程設(shè)計的依據(jù)。其中化工生產(chǎn)和工藝流程選擇要秉持以下原則：一是適用性原則，確保所選擇的生產(chǎn)方法和工藝流程與具體環(huán)境、資源和技術(shù)的接收能力相適應(yīng)；二是技術(shù)合理性原則；三是先進性原則，技術(shù)上的先進和經(jīng)濟上的合理可行，應(yīng)選擇物料損耗小、循環(huán)量少，能量消耗少和回收利用好的生產(chǎn)方法 。

2 化學工程中化工生產(chǎn)工藝操作流程

2.1 科學處理原材料

原材料處理是化學工程化工生產(chǎn)工藝流程之一，該環(huán)節(jié)至關(guān)重要直接影響后續(xù)化工流程的正常開展。工作人員要積極優(yōu)化氣體材料，以此提高化工生產(chǎn)效果，并且工作人員要做好對原材料的處理工作，切實保障原材料質(zhì)量。工作人員在處理液體化學材料時要嚴格把控液體材料的過濾和蒸發(fā)環(huán)節(jié)，確保原材料處理達標后方可投入正常的化工生產(chǎn)[1]?；瘜W工程中化學生產(chǎn)工藝原料路線的選擇要注意以下內(nèi)容：一是一個工業(yè)項目的產(chǎn)品可以從幾種原料選取，首先遇到的問題就是選擇哪種原料?？煽啃裕罕仨毐ＷC在其服務(wù)期限內(nèi)有足夠的、穩(wěn)定的原料來源。例如若是礦石原料，要看它的儲藏量、品位和開采量。凡以經(jīng)過加工的原材料和部件作為原料的工業(yè)項目，最好與供應(yīng)部門達成協(xié)議，以保證供應(yīng)的可靠性；二是經(jīng)濟性：在產(chǎn)品成本中，原料價格是一個重要因素。即要對各種原料投入后對單位成本的影響進行詳細的分析。原料價格受其供求關(guān)系變化的影響很大，要根據(jù)供求關(guān)系對將來的價格進行預(yù)測；三是合理性：這主要是指對資源的綜合利用是否合理。例如煤、石油和天然氣為主要起始原料的合理利用問題；在選擇原料路線時，適當提高化工用煤的比例；油改煤，以節(jié)約石油消耗是合理的。

2.2 多項化學生產(chǎn)反應(yīng)

采用一定的原材料生產(chǎn)某種產(chǎn)品，可能有多種生產(chǎn)方法，每種生產(chǎn)方法所使用的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工具和工藝制造過程各不相同，也就是說，有不同的工藝技術(shù)路線。每種工藝技術(shù)路線的投資費用和日常操作費用也不相同。把幾種不同的工藝技術(shù)路線進行技術(shù)和經(jīng)濟比較，挑選出最適合的加以采用，這就是工藝技術(shù)路線的選擇。化學工藝技術(shù)路線涉及的化學反應(yīng)較多，這些化學反應(yīng)是化學生產(chǎn)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，可以決定最終產(chǎn)物?；どa(chǎn)涉及的化學反應(yīng)較多，包括吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。一些化學生產(chǎn)流程還存在多項化學反應(yīng)同時存在的情況，此時需要工作人員嚴格把控，避免因化學反應(yīng)控制不當引發(fā)的生產(chǎn)安全事故。

2.3 分離、精制產(chǎn)物

分離、精制產(chǎn)物是化工生產(chǎn)非常重要的化工工藝。化工生產(chǎn)所獲得的化學產(chǎn)物并不是最終的產(chǎn)物，工作人員還需要對化學產(chǎn)物進行有效分離，將產(chǎn)物中一些雜質(zhì)分離出來，這樣最終形成的化學產(chǎn)物具有較高的價值。除此之外，工作人員還需要對化學產(chǎn)物進行精制處理，充分挖掘化學產(chǎn)物中的應(yīng)用價值，最大程度提高化學產(chǎn)物利用率。

3 化學工程中化工生產(chǎn)工藝流程存在的問題

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量不高

產(chǎn)品質(zhì)量不高是目前化學工程中化工生產(chǎn)工藝流程普遍存在的問題。重數(shù)量、輕質(zhì)量的問題在化工企業(yè)生產(chǎn)中較為常見，該問題的存在直接降低了化工企業(yè)生產(chǎn)水平。比如化工企業(yè)生產(chǎn)中存在原材料不完全反應(yīng)的問題，直接降低了產(chǎn)品質(zhì)量，存在較大程度的資源浪費。此外，化工生產(chǎn)使用的生產(chǎn)設(shè)備性能難以滿足生產(chǎn)要求，整個生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣較多，對周圍生態(tài)帶來了較大程度污染。

3.2 環(huán)境污染較為嚴重

化工生產(chǎn)存在較為嚴重的環(huán)境污染問題?；て髽I(yè)生產(chǎn)過程中需要的原材料經(jīng)過相應(yīng)的化學反應(yīng)處理后會生成氣體、固體、液體等不同的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物很大程度上均具有一定的毒性，如果企業(yè)沒有處理直接將其排放到外界環(huán)境，會導(dǎo)致周圍生態(tài)環(huán)境遭受巨大的污染和破壞。還有些化工企業(yè)生產(chǎn)期間為了獲取更多的經(jīng)濟效益，盲目降低成本，過度排放有毒有害物質(zhì)的情況較為多見，尤其一些重金屬污染較為嚴重的化工企業(yè)，對周圍生態(tài)環(huán)境帶來了巨大影響。

3.3 管理力度不高

管理力度不高也是現(xiàn)階段我國化學工程中化工生產(chǎn)工藝普遍存在的問題。盡管我國相關(guān)政府部門出臺了一系列的法律法規(guī)，對化工企業(yè)作出了嚴格的約束和管理。但是這些法律法規(guī)在具體落實方面依然存在一些問題，具體表現(xiàn)為法律法規(guī)執(zhí)行力度不高，睜一只眼閉一只眼的問題較為普遍，難以切實確?；て髽I(yè)安全有序生產(chǎn)[2]。

4 優(yōu)化化學工程中化工生產(chǎn)工藝的措施

4.1 積極改善化工反應(yīng)條件

化工反應(yīng)條件直接關(guān)系化學工程化工生產(chǎn)水平，與化工工藝的提升密切相關(guān)。因此化工生產(chǎn)人員要意識到積極改善化工反應(yīng)條件的重要性，為化工生產(chǎn)創(chuàng)設(shè)良好的外界環(huán)境。工作人員要盡可能在有限的生產(chǎn)時間內(nèi)實現(xiàn)對原材料的最大化利用，減輕對周圍環(huán)境帶來的不良影響?；どa(chǎn)部門要切實提高自身執(zhí)行力，不斷優(yōu)化和改善化學反應(yīng)條件。選擇合適的催化劑，嚴格控制化工生產(chǎn)中廢棄物的產(chǎn)生，滿足化工行業(yè)綠色及可持續(xù)發(fā)展的目的。

4.2 選擇合適的生產(chǎn)原料和化工設(shè)備

化工生產(chǎn)會涉及較多的原材料和化工設(shè)備?；瘜W工程化工生產(chǎn)工藝水平與原材料質(zhì)量密切相關(guān)，科學合理的原材料可以推動我國化學工程的有序發(fā)展。但是一般情況下，化工生產(chǎn)所需要的原材料經(jīng)過一系列的化學反應(yīng)，難免對周圍環(huán)境和工作人員產(chǎn)生一定的負面影響，尤其是長期從事化工生產(chǎn)的人員，身體健康會遭受嚴重影響。

為了減輕原材料對周圍環(huán)境和人體帶來的傷害，化工企業(yè)就需要謹慎選擇原材料，將原材料在化工生產(chǎn)中的危害降低到最小。化工行業(yè)生產(chǎn)部門和監(jiān)管部門要切實提高對原材料質(zhì)量的監(jiān)管力度，并結(jié)合原材料的特點選擇最佳的化學設(shè)備，提高原材料與化學設(shè)備的匹配度，避免兩者不匹配增大對周圍環(huán)境和人體帶來的不利影響。

4.3 嚴格控制化工生產(chǎn)動力消耗

嚴格控制化工生產(chǎn)動力消耗可以從以下方面做起。一是引入變頻控制。一般情況下，化工生產(chǎn)中電機拖動系統(tǒng)較為常見。但是電機拖動系統(tǒng)在實際應(yīng)用中消耗大量的電能，而積極將變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)納入其中可以起到靜態(tài)調(diào)節(jié)閥門的作用，能最大程度實現(xiàn)電機推動系統(tǒng)傳輸?shù)膭討B(tài)平衡，由此實現(xiàn)節(jié)約電能消耗的目的；二是積極優(yōu)化供熱系統(tǒng)?；どa(chǎn)中供熱系統(tǒng)的作用非常重要，該系統(tǒng)可以為化工生產(chǎn)所產(chǎn)生的化學反應(yīng)提供充足的動力。

但是這類化工生產(chǎn)往往需要消耗大量的能源，積極優(yōu)化并升級供熱系統(tǒng)可以打破對以往單套裝置的約束，能促使進一步優(yōu)化單套裝置，從根本上解決了傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)熱能浪費的問題，提高了能源利用率；三是需積極尋找化工新能源?；紵腔どa(chǎn)所需的主要能源，化學能源作為一種不可再生資源，如今在世界上的占有量不斷減少?；べY源燃燒過程中會產(chǎn)生諸多有害的物質(zhì)，嚴重污染周圍環(huán)境，影響人類身體健康。而將生物化工、電化工以及納米技術(shù)等應(yīng)用其中，借助新能源可以推動我國化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，盡可能減少傳統(tǒng)化工行業(yè)對周圍環(huán)境和人類帶來的不利影響。

4.4 提高催化劑利用率

催化劑是化工生產(chǎn)非常重要的原料。催化劑可以顯著提高化工生產(chǎn)效率，加快化學反應(yīng)速度，并可以針對化學生產(chǎn)中存在的浪費問題進行間接性控制，促使化工生產(chǎn)中所需資源利用率顯著提高。因此化工生產(chǎn)人員要選擇合理的催化劑，切實提高催化劑利用率，以此優(yōu)化和改善化工生產(chǎn)流程[3]。

4.5 構(gòu)建完善的安全生產(chǎn)機制

化學工程企業(yè)要制定完善的安全生產(chǎn)機制?；ば袠I(yè)具有很高的危險性，是高危行業(yè)的典型代表。因此當?shù)卣块T要結(jié)合化工行業(yè)的生產(chǎn)情況制定科學完善的安全管理機制，在健全機制的約束下切實保障從事化工生產(chǎn)每一位員工的人身安全?；て髽I(yè)管理者要定期開展對全體工作人員的安全教育，增強每一位員工的安全生產(chǎn)意識，并促使每一位員工均能熟練掌握安全生產(chǎn)技能，在具體的化工生產(chǎn)中嚴格規(guī)范自身行為，嚴格遵守安全生產(chǎn)規(guī)章制度落實每一項生產(chǎn)任務(wù)?；て髽I(yè)定期開展的安全主題教育可以穩(wěn)步提高全體員工的職業(yè)素養(yǎng)，能提高化工企業(yè)工作人員靈活應(yīng)對突發(fā)狀況的能力，最大程度降低意外事件帶來的不利影響，確?；どa(chǎn)安全有序推進。

4.6 科學回收化工生產(chǎn)廢棄物

化學工程化工生產(chǎn)整個過程會產(chǎn)生許多的生產(chǎn)廢物。化工生產(chǎn)廢物較多的情況下如果直接丟棄不僅會污染周圍環(huán)境，也難以提高資源利用率。因此針對化工生產(chǎn)產(chǎn)生的諸多廢棄物，化工企業(yè)要秉持回收可利用的原則，采取有效措施切實提高化工企業(yè)生產(chǎn)中廢棄物的利用率。我國的化學工程企業(yè)在生產(chǎn)廢棄物的處置上秉持預(yù)防性治理的原則，避免化工行業(yè)排放出來的污染物未經(jīng)處理就直接排放到外界環(huán)境中，加劇環(huán)境的污染程度?；て髽I(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生較多的廢氣，排放出來的廢氣含有諸多的有害物質(zhì)，如果這些廢氣沒有經(jīng)過特殊處理就直接排放出來，勢必會加重大氣污染的程度，因此針對化工企業(yè)排放出來的廢氣需要經(jīng)過特殊性的處理，確保廢氣過濾后再排放到外界環(huán)境中，減輕對周圍大氣帶來的污染，滿足化工企業(yè)廢氣二次回收利用的需求。比如化工生產(chǎn)中排放出來的廢氣如果存在較多的硫元素，則化工企業(yè)借助廢氣二次處理設(shè)備可以用來生產(chǎn)硫酸、二氧化硫等化學物品，這樣不僅減少了廢氣中硫元素的含量，也實現(xiàn)了硫元素的最大化利用，給化工企業(yè)帶來了額外的經(jīng)濟價值[4-5]。

4.7 完善設(shè)備儀表功能，確?；どa(chǎn)安全性

新時代下化學工程化學生產(chǎn)所需要的設(shè)備功能要更加完善，最大程度確?；どa(chǎn)的安全性。化工生產(chǎn)的環(huán)境較為惡劣，存在很大系數(shù)的易燃易爆特點，所處的化學環(huán)境嚴重威脅人類身體健康，對工作人員帶來巨大的影響。針對此種問題就需要嚴格控制化工生產(chǎn)工藝流程，密切監(jiān)控化工生產(chǎn)存在的安全隱患，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)要立即采取措施加以處理，最大程度確保化工生產(chǎn)的安全性。化工管道在化工生產(chǎn)中較為常見，一般情況下化工管道承受的壓力較大，管道較高的壓力會促使儀表和設(shè)備出現(xiàn)不同程度的故障。儀表和設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，工作人員要想維修必須等管道壓力下降到一定標準后才可以操作，并且操作之前需要將管道內(nèi)對人體有害的物質(zhì)清理干凈，整個過程需要做好全方位的防護措施，避免管道壓力過高將里面的有毒有害物質(zhì)噴出，傷害工作人員。針對此種問題化工企業(yè)要及時淘汰落后的化工設(shè)備，積極優(yōu)化化工生產(chǎn)工藝，積極將網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)應(yīng)用其中，實現(xiàn)對整個化工生產(chǎn)鏈的遠程化監(jiān)控。工作人員只需要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入到計算機中就需要自動運行相應(yīng)的程序，實現(xiàn)對化工生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的全面化監(jiān)控和管理。一旦出現(xiàn)故障系統(tǒng)會啟動自動報警裝置，并準確鎖定故障位置，分析故障原因。網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)的應(yīng)用可以提高化工生產(chǎn)設(shè)備儀表的創(chuàng)新性，不僅可以提高化工企業(yè)生產(chǎn)效率，還可以確保工作人員生產(chǎn)安全性[6-7]。

4.8 引入綠色化工生產(chǎn)工藝

化學工程引入綠色化工生產(chǎn)工藝可以從以下方面考慮：一是積極引入生物技術(shù)。化學仿生學、生物化學是生物技術(shù)重要體現(xiàn)的方面。生物技術(shù)可以實現(xiàn)對可再生資源的轉(zhuǎn)化，使其成為有價值的化學品。其中生物酶在化工生產(chǎn)中較為常見，生物酶可以凸顯化工生產(chǎn)綠色化特征；二是環(huán)保型產(chǎn)品生產(chǎn)。伴隨我國生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，人們對環(huán)保型產(chǎn)品的需求量也越來越大。環(huán)保型生產(chǎn)技術(shù)是對傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)的進一步創(chuàng)新，該技術(shù)可以取代之前的污染型產(chǎn)品，為化工行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展開辟道路。目前化學工程化工生產(chǎn)較為常見的環(huán)保型產(chǎn)品主要包括以下幾種，分別是環(huán)保型汽油、新型燃料、綠色酒精、降解塑料等；三是清潔生產(chǎn)技術(shù)?；瘜W工程化工生產(chǎn)中清潔生產(chǎn)技術(shù)也較為常見，該技術(shù)可以實現(xiàn)對化工生產(chǎn)廢棄物的有效控制，使其在合理范圍內(nèi)。海水淡化技術(shù)作為化工生產(chǎn)常見的清潔生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)在實現(xiàn)對海水淡化處理的基礎(chǔ)上，不會污染周圍環(huán)境，因此具有很高的環(huán)保價值。

4.9 加強排污監(jiān)督管理力度

加強排污監(jiān)督管理也是積極優(yōu)化化學工程化工生產(chǎn)工藝的措施之一，只有這樣才能更好踐行我國化工行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。政府部門要針對化工行業(yè)制定標準化的污染物排放指南，促使全體化工行業(yè)均自覺遵守污染物排放制度，嚴格規(guī)范自身行為，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的最大化保護。我國政府部門要針對化工企業(yè)的污染物排放情況制定科學合理的監(jiān)管制度，加大對該行業(yè)的嚴格監(jiān)管，嚴肅查處違規(guī)作業(yè)的化工企業(yè)，對污染物超出環(huán)保要求的化工企業(yè)要勒令整改，規(guī)范化工企業(yè)日常生產(chǎn)行為。此外，政府部門要善于借助群眾的力量，依靠群眾外界監(jiān)督可以促使化工企業(yè)環(huán)保工作落實到實處，推動化工企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展[8-9]。

5 結(jié)語

綜上所述，化工工藝直接關(guān)系化工企業(yè)生產(chǎn)水平，積極優(yōu)化化工生產(chǎn)工藝可以推動我國化工行業(yè)的有序發(fā)展。以上就是本文對化學工程中化工生產(chǎn)相關(guān)工藝的分析，希望對該方面研究有一定幫助。