物料衡算法在化工項目環評中的應用

馬丹丹 李靜 劉柄蘊 趙凡 孟麗麗

摘 要：伴隨社會的進步，科技迎來重大突破，國民經濟各行業都在飛速發展，而化工業在奠定穩固根基的基礎上不斷開闊新道路、新前景、新目標，迎來了行業發展的高峰。對于化工類開發制造項目而言，存在著各種各樣的物質轉化、化學變化、有害物質生成、原料回收、原料損耗等過程，在針對化工開發生產項目中，為了可以高效利用每一種原料，減少損耗浪費以及在一些生產反應過程中會產生有害物質的化工項目中，都要對有害物質進行調控篩選，將有害物質分離排出，再進行凈化等后續工作。要想實現以上目標，對化工企業生產全過程有可靠的控制，就必須要使用到物料衡算法。物料衡算法作為重要的一種計算工具，幫助開發人員對化工項目進行合理的分配調控，起到了重要的意義。本文就物料衡算法在化工生產開發項目環評過程中的運用進行相關介紹。

關鍵詞：物料衡算法;化工項目環評;應用

中圖分類號：X82 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0028-02

0引言

化工項目生產進行環評時，最重要的一項就是工程分析。由于會發生一系列化學反應，得到其它新物質，并伴隨著原料損耗產生雜質以及一些污染物，對這些損耗雜質以及污染物進行調控，在這一環節對污染物等進行分析控制，才能有助于后續的排污減污工作。工程分析能得出生產反應中的污染物和損耗，也能得出生產的物料效率，通過損耗程度，來對化工生產情況有所了解，并能通過這些數據來適當修整物料投入情況，修改工藝過程來提高生產效率，減少損耗。

1工程分析中的方法

由于工程分析在化工生產過程中起到至關重要的作用，因此在工程分析時，要注重分析的嚴謹性和高效性。對于工程分析，有三種方法最為常見，如類比分析法、實測法和物料平衡計算法。這三種方法都適用于進行工程分析，也各有特點，對這三種方法做如下分析比較。

類比分析法是通過對一個與擬建的化工項目的各項數值、類型、情況都相似的已有項目進行相關生產分析，模擬成將要投入的化工項目，通過對已有項目進行各項環節分析計算處理來總結出新項目的生產情況。類比項目需要和新項目具有大致相同的規模、生產工藝，外環境基本一致并具備穩定生產運行條件才具備可類比性。使用類比分析法需要對已有項目各個環節分析計算，參考類比項目對新項目進行推測驗算，適用于評價深度等級不太高的建設項目[1]。

實測法是通過選擇與擬建化工項目生產過程中的一個或幾個環節過程類似的生產過程，然后對此生產過程進行實測，包括物料的進出流向，污染物的產生和排放量等數據，對其實際運行生產后產生的一系列損耗和污染物進行統計，并推測出擬建化工項目生產的實際損耗和排污量，這種方法測量出來的數據相對精確，是比較嚴謹的一種工程分析方法。缺點就是需要對每一環節都要進行實測計算，再推測出實際的排污量，通常實際的化工生產是非常復雜繁瑣的，不單單只有幾個環節，所以這種方法周期長，投入的人力物力較大，適用于評價深度高的項目。

物料衡算法是一種物理方法，是通過對化工生產項目中總投入原料情況的核算，基于質量守恒定律來得出產品量，推算出損耗流失量，計算出生產工藝中的排污情況。因為生產過程中必定遵循質量守恒定律，因此可適用于所有化工生產項目，由于此方法便捷有效，相對科學嚴謹，物料衡算法成為了所有化工生產工藝過程的核算基礎，是主流的工程分析方法。也可以作為實測法、類比分析法的有效補充。

2物料衡算法

物料衡算法的理論依據是質量守恒定律，指的是在進行化工工藝生產時，在設備中投入的原料總質量，必定等于工藝生產結束后得到的產品質量和損耗質量。這些數據受到不同地區、不同設備、不同科技程度的影響，在數據選擇中還是要根據實際廠家生產而定[2]。

物料衡算法在不同項目評測時發揮的作用也不同，就像在進行化工項目環評時，物料衡算法主要是為了能得出化工生產工藝中的物料損耗情況，并得出這些損耗都是什么，去了哪里。而對于工程設計中，其主要是為了得出生產效率，也就是原料的投入情況以及產品的生產情況，對于在化工生產時物料的損耗不做具體的研究分析，僅僅是研究工藝生產效率。當然，物料衡算法也可以幫助生產人員了解各個生產環節的轉化情況，從而對這些生產環節作出有效調整，修整生產工藝過程，達到最優化生產，提高生產效率。

3物料衡算法在環評中的具體應用

3.1某一化工生產項目實例

列舉相關的化工生產實例，譬如2-溴-3，3，3-三氟丙烯，這是一種新型高效安全的滅火劑，其生產過程是通過溴素和三氟丙烯合成的，這一滅火劑在進行滅火時無污染產物，如HF，是一種非常清潔的滅火劑，同時其可降解，在外界存在時間較短，還能有效滅火，非常有效。

3.2生產工藝流程介紹

這一滅火劑項目是通過以三氟丙烯和溴作為物料，然后進行合成反應，得到了2-溴三氟丙烯，在此反應充分完成之后，再向反應釜內加入氫氧化鉀溶液，同時伴隨有乙醇輔助，使得消去反應成功進行，最終得到了所需產物，也就是2-溴-3，3，3-三氟丙烯以及溴化鉀。這一整套反應過程包括了合成反應、消去反應、精餾提純過程、對輔助物乙醇進行處理過程、溴化鉀過濾蒸發干燥過程。這一整套完整工藝，生產出新型滅火劑2-溴-3，3，3-三氟丙烯[3]。

3.3物料衡算法的應用

3.3.1物料衡算的原理

通過列舉這一化學工藝的化學方程式以及各原料產品的質量，得出反應的轉化率，確定化學反應時的物料反應和變化情況。

3.3.2物料衡算的過程

（1）鹵代：將三氟丙烯氣體適量的通入設備，經過首次過濾后，進入反應室內，與配比得當的液溴進行合成反應，合成反應方程式為如下，而在這項反應中，其物質轉化率接近100%。

（2）消去：在將乙醇用作溶劑，再加入氫氧化鉀水溶液，使得氫氧化鉀可以成功與之前產生的2-溴三氟丙烯進行反應，在這一消去反應中需要確保加入的氫氧化鉀是過量的，在反應中，還會將之前的溴與氫氧化鉀進行反應，最終生成溴化鉀。

（3）精餾提純冷凝：在上一消去反應完全反應結束之后進行精餾，在此過程中，需要將溫度調控至45℃，常壓環境，然后進行7h的精餾。

（4）蒸餾冷凝：在精餾提純后，將剩余的溶液進行蒸餾，并對乙醇進行提濃。

（5）離心分離：將蒸餾提濃結束后，還剩余的溶液進行離心過濾。

（6）蒸發冷凝：對離心過濾后的濾液進行蒸發冷凝。

（7）離心分離：蒸發后的剩余溶液放至離心機進行固液分離。

（8）干燥，得出如表1。

由表1看出來，通過總的物料衡算，可以得出廢氣、廢水的產生量，為工程分析提供有效合理的數據。

4結語

隨著國內化工企業的崛起和突破，化工技術也在突飛猛進，而對于國內部分企業在進行項目開發進行中，存在各種大大小小的問題，譬如企業對于部分開發項目認知度不夠，對項目的化學反應轉化率不夠清楚，還有相關的工藝流程環節中的各項參數問題都比較模糊，因此在這樣的情況下，使用這些不夠準確的參數和數據，得來的數據值都有所偏差，使得反應結束后產生的污染量等數據有所誤差。因此為了保證對于化工項目環評數據的準確性，對于企業來說，可以同時使用實測法、類比法與物料衡算法這三種方法互相校驗，來完成項目的環評，確保最終數據的準確性。

參考文獻

[1] 張傳秀.環境影響評價中的工程分析與工程考察[J].化工環保，1993（6）：365-367.

[2] 胡志鋒，孫靜.淺析化工項目環境影響評價要點及應注意的問題[J].安徽農業科學，2007（16）：4893-4894+4897.

[3] 饒爍.淺談化工項目環評工作中的工程分析要點與方法[J].海峽科學，2009（6）：5-8.