化學工程中化工生產工藝的分析

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的物質。化學工程中的化工生產具有較高的危險性，從事化工行業生產的人員要全面把控化工生產涉及的化學工藝，確保每個環節均具有較高的安全性和可靠性，及時查明化學工程生產中存在的安全隱患，切實保障化工行業的有序發展。

1 化學工程中化工生產工藝流程是工藝設計的核心

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

2 化學工程中化工生產工藝操作流程

2.1 科學處理原材料

原材料處理是化學工程化工生產工藝流程之一，該環節至關重要直接影響后續化工流程的正常開展。工作人員要積極優化氣體材料，以此提高化工生產效果，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環節，確保原材料處理達標后方可投入正常的化工生產[1]。化學工程中化學生產工藝原料路線的選擇要注意以下內容：一是一個工業項目的產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。可靠性：必須保證在其服務期限內有足夠的、穩定的原料來源。例如若是礦石原料，要看它的儲藏量、品位和開采量。凡以經過加工的原材料和部件作為原料的工業項目，最好與供應部門達成協議，以保證供應的可靠性；二是經濟性：在產品成本中，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系變化的影響很大，要根據供求關系對將來的價格進行預測；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，以節約石油消耗是合理的。

2.2 多項化學生產反應

采用一定的原材料生產某種產品，可能有多種生產方法，每種生產方法所使用的生產設備、生產工具和工藝制造過程各不相同，也就是說，有不同的工藝技術路線。每種工藝技術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路線進行技術和經濟比較，挑選出最適合的加以采用，這就是工藝技術路線的選擇。化學工藝技術路線涉及的化學反應較多，這些化學反應是化學生產非常關鍵的環節，可以決定最終產物。化工生產涉及的化學反應較多，包括吸熱反應和放熱反應。一些化學生產流程還存在多項化學反應同時存在的情況，此時需要工作人員嚴格把控，避免因化學反應控制不當引發的生產安全事故。

2.3 分離、精制產物

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

3 化學工程中化工生產工藝流程存在的問題

3.1 產品質量不高

產品質量不高是目前化學工程中化工生產工藝流程普遍存在的問題。重數量、輕質量的問題在化工企業生產中較為常見，該問題的存在直接降低了化工企業生產水平。比如化工企業生產中存在原材料不完全反應的問題，直接降低了產品質量，存在較大程度的資源浪費。此外，化工生產使用的生產設備性能難以滿足生產要求，整個生產過程產生的廢水、廢氣、廢渣較多，對周圍生態帶來了較大程度污染。

3.2 環境污染較為嚴重

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

3.3 管理力度不高

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

4 優化化學工程中化工生產工藝的措施

4.1 積極改善化工反應條件

化工反應條件直接關系化學工程化工生產水平，與化工工藝的提升密切相關。因此化工生產人員要意識到積極改善化工反應條件的重要性，為化工生產創設良好的外界環境。工作人員要盡可能在有限的生產時間內實現對原材料的最大化利用，減輕對周圍環境帶來的不良影響。化工生產部門要切實提高自身執行力，不斷優化和改善化學反應條件。選擇合適的催化劑，嚴格控制化工生產中廢棄物的產生，滿足化工行業綠色及可持續發展的目的。

4.2 選擇合適的生產原料和化工設備

化工生產會涉及較多的原材料和化工設備。化學工程化工生產工藝水平與原材料質量密切相關，科學合理的原材料可以推動我國化學工程的有序發展。但是一般情況下，化工生產所需要的原材料經過一系列的化學反應，難免對周圍環境和工作人員產生一定的負面影響，尤其是長期從事化工生產的人員，身體健康會遭受嚴重影響。

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

4.3 嚴格控制化工生產動力消耗

嚴格控制化工生產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，化工生產中電機拖動系統較為常見。但是電機拖動系統在實際應用中消耗大量的電能，而積極將變頻調節系統納入其中可以起到靜態調節閥門的作用，能最大程度實現電機推動系統傳輸的動態平衡，由此實現節約電能消耗的目的；二是積極優化供熱系統。化工生產中供熱系統的作用非常重要，該系統可以為化工生產所產生的化學反應提供充足的動力。

但是這類化工生產往往需要消耗大量的能源，積極優化并升級供熱系統可以打破對以往單套裝置的約束，能促使進一步優化單套裝置，從根本上解決了傳統供熱系統熱能浪費的問題，提高了能源利用率；三是需積極尋找化工新能源。化石燃燒是化工生產所需的主要能源，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。化工資源燃燒過程中會產生諸多有害的物質，嚴重污染周圍環境，影響人類身體健康。而將生物化工、電化工以及納米技術等應用其中，借助新能源可以推動我國化工行業的可持續發展，盡可能減少傳統化工行業對周圍環境和人類帶來的不利影響。

4.4 提高催化劑利用率

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

4.5 構建完善的安全生產機制

化學工程企業要制定完善的安全生產機制。化工行業具有很高的危險性，是高危行業的典型代表。因此當地政府部門要結合化工行業的生產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每一位員工的人身安全。化工企業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意識，并促使每一位員工均能熟練掌握安全生產技能，在具體的化工生產中嚴格規范自身行為，嚴格遵守安全生產規章制度落實每一項生產任務。化工企業定期開展的安全主題教育可以穩步提高全體員工的職業素養，能提高化工企業工作人員靈活應對突發狀況的能力，最大程度降低意外事件帶來的不利影響，確保化工生產安全有序推進。

4.6 科學回收化工生產廢棄物

化學工程化工生產整個過程會產生許多的生產廢物。化工生產廢物較多的情況下如果直接丟棄不僅會污染周圍環境，也難以提高資源利用率。因此針對化工生產產生的諸多廢棄物，化工企業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生產中廢棄物的利用率。我國的化學工程企業在生產廢棄物的處置上秉持預防性治理的原則，避免化工行業排放出來的污染物未經處理就直接排放到外界環境中，加劇環境的污染程度。化工企業生產過程中會產生較多的廢氣，排放出來的廢氣含有諸多的有害物質，如果這些廢氣沒有經過特殊處理就直接排放出來，勢必會加重大氣污染的程度，因此針對化工企業排放出來的廢氣需要經過特殊性的處理，確保廢氣過濾后再排放到外界環境中，減輕對周圍大氣帶來的污染，滿足化工企業廢氣二次回收利用的需求。比如化工生產中排放出來的廢氣如果存在較多的硫元素，則化工企業借助廢氣二次處理設備可以用來生產硫酸、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，也實現了硫元素的最大化利用，給化工企業帶來了額外的經濟價值[4-5]。

4.7 完善設備儀表功能，確保化工生產安全性

新時代下化學工程化學生產所需要的設備功能要更加完善，最大程度確保化工生產的安全性。化工生產的環境較為惡劣，存在很大系數的易燃易爆特點，所處的化學環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工藝流程，密切監控化工生產存在的安全隱患，一經發現要立即采取措施加以處理，最大程度確保化工生產的安全性。化工管道在化工生產中較為常見，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備出現不同程度的故障。儀表和設備一旦出現故障，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對人體有害的物質清理干凈，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噴出，傷害工作人員。針對此種問題化工企業要及時淘汰落后的化工設備，積極優化化工生產工藝，積極將網絡化信息技術應用其中，實現對整個化工生產鏈的遠程化監控。工作人員只需要將相關的數據輸入到計算機中就需要自動運行相應的程序，實現對化工生產各個環節的全面化監控和管理。一旦出現故障系統會啟動自動報警裝置，并準確鎖定故障位置，分析故障原因。網絡化信息技術的應用可以提高化工生產設備儀表的創新性，不僅可以提高化工企業生產效率，還可以確保工作人員生產安全性[6-7]。

4.8 引入綠色化工生產工藝

化學工程引入綠色化工生產工藝可以從以下方面考慮：一是積極引入生物技術。化學仿生學、生物化學是生物技術重要體現的方面。生物技術可以實現對可再生資源的轉化，使其成為有價值的化學品。其中生物酶在化工生產中較為常見，生物酶可以凸顯化工生產綠色化特征；二是環保型產品生產。伴隨我國生產領域的不斷發展，人們對環保型產品的需求量也越來越大。環保型生產技術是對傳統生產技術的進一步創新，該技術可以取代之前的污染型產品，為化工行業綠色可持續發展開辟道路。目前化學工程化工生產較為常見的環保型產品主要包括以下幾種，分別是環保型汽油、新型燃料、綠色酒精、降解塑料等；三是清潔生產技術。化學工程化工生產中清潔生產技術也較為常見，該技術可以實現對化工生產廢棄物的有效控制，使其在合理范圍內。海水淡化技術作為化工生產常見的清潔生產技術，該技術在實現對海水淡化處理的基礎上，不會污染周圍環境，因此具有很高的環保價值。

4.9 加強排污監督管理力度

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

5 結語

綜上所述，化工工藝直接關系化工企業生產水平，積極優化化工生產工藝可以推動我國化工行業的有序發展。以上就是本文對化學工程中化工生產相關工藝的分析，希望對該方面研究有一定幫助。