我國化工過程強化技術理論與應用研究進展

高春坡 李亞芳 趙中博

(1 山東宏濟堂制藥集團有限公司 山東省濟南市 250000)

(2 濟南沃茨數控機械有限公司 山東省濟南市 250000)

前言：

化學工業在我國國民經濟之中占有十分重要的比重，為我國經濟發展和國防建設做出了巨大的貢獻。在化學工業創造可觀的經濟價值的同時，也消耗了大量的能源和資源，對環境造成了巨大的污染，制約了我國經濟和環境的可持續發展。化工過程強化技術被認為是能夠有效節能減排的技術手段，其理論與應用研究在我國取得了一定的進展，為化學工業的發展提供了一定的動力。

一、化工過程強化技術概述

化工過程強化技術是一種能夠明顯減小工廠與設備的體積，高效節能、清潔環保并且能實現可持續發展的新型化工技術，化工過程的最終目的就是將原材料進行轉化，形成滿足需要的產品，并完成生產過程的零排放[1]。化工過程強化技術具有兩個不同的實現途徑，一個是設備的強化，一個是過程的集成。設備強化就是將設備進行小型化和微型化的處理，在減小設備體積的同時提高設備的生產能力。過程集成是要將化工的過程進行集成化的處理，是系統優化的技術之一。

二、我國化工過程強化技術理論與應用研究進展

1.超重力強化技術

超重力一般是指物質在比地球的重力加速度大很多的環境之下承受的力。在地球上很難在正常的環境中感受到這種力，實現超重力環境的常用方法是通過旋轉產生的離心力進行模擬。超重力機和旋轉填充床是能夠實現這種旋轉模擬的設備。不同物料在超重力的環境之下，會被旋轉時形成的強大剪切力撕成細小的微粒，相間傳質速率得到了很大的提高，分子的混合效率也在提升，從而可以使設備的體積減小[2]。超重力強化技術在強化傳遞和多相反應過程中的突破性得到了廣泛的認可。

關于超重力強化技術的理論研究在最近幾年廣泛展開，人們開始逐漸了解流體在超重力環境之下的流動特征和力學特征，理論研究的主要方向是對于“三傳一反”規律的研究。所謂“三傳一反”規律是指傳質規律、混合規律以及反應耦合規律等，最早的研究是對旋轉填充床之中的液相的總體積傳質系數進行了分析，研究結果表明超重力環境下比傳統塔器環境下的體積傳質系數有所提高。隨著科學技術的發展，可視化的研究技術逐漸產生并得到了廣泛的應用，在此基礎上，研究者建立了關于填料空間之內的飛行液滴的運動和傳質方程，并通過方程得出了空間液體傳質系數的表達式。陳建峰等專家學者建立了傳質模型，對超重力機中的水脫氧過程進行研究，通過相應的計算，得出了液相傳質的系數，為之后的相關研究提供了更加精確的模型，也第一次在模型理論上對超重力機中的傳質非均勻性行為進行了詮釋[3]。他們還對超重力環境下分子的混合性能和混合規律進行了研究，通過模擬實驗進行研究，得出了提高分子混合效率的方法。

經過我國專家學者的努力，我國超重力強化技術已經取得了很大的進步，處于世界先進行列，并在化學工業之中得到了廣泛的應用。在工業生產中建立了若干條利用超重力法來制備納米顆粒的工業生產線，生產產量大幅度提升。我國將超重力水脫氧技術率先應用在油田的海水處理之中。

2.微化工強化技術

微化工技術是采用集成化、精細化的手段和方法，實現工業生產過程高效、安全、低耗的現代化工業技術，是化工學科的研究前沿。微化工系統具有高效率、高集成、高安全性、低能耗的特點，應用前景十分廣闊。

微化工技術在最近幾年得到了快速的發展，研究成果十分顯著，專家學者已經通過理論研究開發出了不同類型的新型微化工生產設備。微化工技術的基礎研究主要集中在對內部微結構的研究以及對微結構特征等方面的研究，為微化工生產過程的相關實踐提供了理論依據[4]。

微化工技術在微分散設備內進行納米碳酸鈣的制備技術中得到了廣泛的應用，并且在磷酸二氫銨的工業生產之中應用了微化工系統，大幅度減小了設備的體積，提高了生產效率。微化工系統具有無污染、無噪聲、無振動、過程可控等優點，有效解決了生產過程中的安全、環保、質量穩定性等問題。隨著科技的不斷進步，關于微化工技術的研究也將向著更加新型的化工設備方向發展，將來的微化工技術設備將全面有效的實現工業生產過程中的高效、綠色、安全等特點。

結束語

化工過程強化技術還有很多，本文只是就其中的兩種進行了簡要的介紹，分析了其理論與應用研究的相關進展。我國化工過程強化技術的相關研究與應用已經取得了一定的成就，為化學工業的生產提供了強大的技術支持，有效實現了工業生產過程中的節能減排，促進了化學工業與自然環境的協調可持續發展。

[1]褚秀玲，仇汝臣.化工過程強化的理論與實踐初探[J].化工生產與技術，2010，01（13）:9-14.

[2]常凌飛，劉有智.化工過程強化的研究進展[J].化工中間體，2011，08（26）:15-19.

[3]崔國凱，錢晨陽，王從敏.離子液體強化有機化學反應的研究進展[J].化學反應工程與工藝，2013，03（12）:281-288.

[4]孫培永，張利雄，閔恩澤.新型反應器和過程強化技術在生物柴油制備中的應用研究進展[J].石油學報(石油加工)，2012，01（15）:1-8.