導語：如何才能寫好一篇常見的化學工藝，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]電廠；化學水；工藝

中圖分類號：D322 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0023-01

0 前言

化學水處理是火電廠重要的生產過程，確保化學水處理設備可靠運行和補給水質量對火電廠的安全經濟運行起著非常重要的作用。電廠水處理主要是指給水處理，即鍋爐用水的處理。鍋爐用水必須經過嚴格的凈化處理才能使用，否則將會造成嚴重的危害。

1 化學水處理工藝原理

化學水處理工藝系統包括化學預處理、一級除鹽系統和酸堿再生系統，其中除鹽系統由離子交換除鹽系統、酸堿再生系統、廢液中和系統組成。

1.1 化學水預處理

一般天然水中含有較多的懸浮物和膠體物質，如不首先除去，含有懸浮物和膠體物質的水如直接進入鍋爐，易使鍋內結生泥垢；若水中含有有機物的膠體，進入鍋爐則易使鍋水起泡，從而惡化蒸汽品質。因此，在電廠水處理工藝中，應首先除去懸浮物和膠體物質，使水得到澄清，或者預先除去部分硬度，這就是水的預處理目的。化學預處理工藝系統主要包括原水加藥系統、澄清池排污系統；升壓泵、工業水泵、生消水泵控制等。由于水源直接取自較混濁的天然水，通過在水中加入化學藥劑，使鈣、鎂離子轉變為難溶化物而沉淀析出。從而降低水中的硬度。

1.2 除鹽原理

化學水預處理僅僅是除掉水中的鈣、鎂離子，而水中的除鹽處理則是除掉水中溶解的鹽類，常用的方法是化學除鹽。化學除鹽就是應用離子交換反應的原理進行除鹽。

由一個強酸性陽離子交換器和一個強堿性陰離子交換器所組成的除鹽系統，是除鹽系統中最簡單的，原水一次相繼地經過強酸性陽離子和強堿性陰離子交換器稱做一級，這種形式稱為一級除鹽系統。在這種系統中，原水中所有的陰離子都被陰離子樹脂所吸著，其中包括有HCO-3。這種方法經濟性較差，因為當原水通過強酸性陽離子交換后，其中所有的HCO-3都轉變成游離的CO2，這就有可能用除碳器將它除去，在上述系統中因不設除碳器，那么HCO-3就被陰離子樹脂吸著，這樣就需要多量的陰離子樹脂，并且在再生中要消耗更多的再生劑，所以這種系統只適用于供水量很小或進水中含HCO-3一量很小的情況。

原水在強酸性陽離子交換器中經陽離子交換后，除去了水中所有的陽離子。被交換下來的H+與水中的陰離子結合成相應的酸，其中與HCO-3結合生成的CO2連同水中原有的CO2在除碳器中被脫除。水進入強堿性陰離子交換器后，以酸形式存在的陽離子與強堿性陰離子樹脂進行交換反應，除去水中所有的陰離子，從而將水中溶解鹽類全部除去制得除鹽水。

2 化學水處理系統流程

化學水處理系統主要由離子交換除鹽系統、酸堿再生系統、廢液中和系統組成。

2.1 離子交換除鹽系統

以采用地下水的水質為例，地下水一般水質很好，離子交換除鹽系統采用一級除鹽系統加混床處理，其流程為：地下水――深井泵――生水池――生水泵――生水加熱器――過濾器――清水池――清水泵――強酸性陽離子交換器――除碳器――中間水池――中間水泵――強堿性陰離子交換器――混床――除鹽水池――除鹽水泵――主廠房，設有五套過濾器、強酸性陽離子交換器、強堿性陰離子交換器和混床以進行切換使生產連續。

從生水加熱器來的原水進入過濾器進行過濾，將原水中殘留的懸浮物去除。經過過濾后的水進入清水箱，由清水泵打入強酸性陽離子交換器，經強酸性陽離子交換除去水中鐵、鈣、鎂、鈉等陽離子，再送入除二氧化碳器，通過鼓風方式除去水中 CO2，再送入強堿性陰離子交換器，通過強堿性陰離子交換，除去水中強酸根（Cl-、SO42-），碳酸氫根（HCO3-）及硅酸氫根（HSiO3-） 等陰離子，進入混床對剩余的陰、陽離子進行處理，最后送入除鹽水池，由除鹽水泵送入主廠房，以供鍋爐使用。經過以上工藝處理的水就是合格的鍋爐補給水，稱作無鹽水。用來吸收陽離子的樹脂稱為陽樹脂，用來吸收陰離子的樹脂稱為陰樹脂。強酸性陽離子交換器也稱為陽床，強堿性陰離子交換器也稱為陰床。

2.2 酸堿再生系統

酸罐中的濃鹽酸（HCl ）由酸泵輸送到酸計量箱，當陽床再生時，由除鹽水使酸噴霧器產生負壓，將酸計量箱內的一定量的濃鹽酸稀釋成稀酸溶液，送入陽床進行再生。

堿罐中的堿液（ NaOH ）由堿泵輸送到堿計量箱，當陰床再生時，由除鹽水使堿噴霧器產生負壓，將堿計量箱內的一定量的濃堿稀釋成稀堿溶液，送入陰床進行再生。

2.3 廢液中和系統

由于在本系統采用的是化學除鹽工藝，再生已經失效的陽、陰離子交換樹脂時，所用的酸、堿液耗量不可低于或等于理論量。所以除鹽工藝的水處理系統再生過程中就必定產生大量的酸、堿廢水。不經處置的廢液就直接排放，會污染水域、影響農作物及魚類正常生長和危及人民群眾的健康。這就必須要進行廢酸、堿的處理，以使排放水 PH 值達到允許排放的標準。

陰陽床再生過程中會產生一定量的廢堿和廢酸（總量約占化學制水10%），通常采用的方法是把這些廢堿和廢酸排到中和池中，進行自然中和，但實際使用中很難達到自然中和處理的目的，即廢堿和廢酸混合反應后 pH 值不能滿足環保排放（pH值6-9）標準。其工作原理就是設置一個中和池，讓陰陽離子交換器再生所產生的廢酸堿液排放到中和池中，首先讓廢酸堿液自行中和，并根據需要，加入適量的酸堿進行中和，然后排放掉廢液。為了加快中和速度，這里設置壓縮空氣管進行攪拌，使得加入作調節用的酸（或堿）與廢液能夠混合均勻、互相中和。

3 化學水處理系統的自動控制

3.1 過濾器自動控制過程

運行時水經上部進水閥進入過濾器，過濾后的水從下部送出。當過濾器出水濁度超過規定值時必須進行反沖洗。進行反沖洗操作時，將過濾器內的水排放到濾層上緣為止，首先用壓縮空氣（氣壓 0.6-1.0MPa）吹洗，然后用水和壓縮空氣混合沖洗，再反洗，最后正洗至水質合格后運行或備用。根據具體的工藝要求設定上部排水、吹洗、混合沖洗、反洗的時間。

3.2 強酸陽離子交換器自動控制

運行過程中，當出水的鈉離子濃度超過規定值時必須進行再生，再生主要有反洗、排水、頂壓、還原、置換、正洗等工藝步驟。反洗又分小反洗和大反洗兩種，一般經過10-20個制水周期后進行一次大反洗，由于大反洗后再進行還原時，還原劑的用量應比平時增加 20%-50%，所以需要增加一個補充還原過程。各個步驟的時間需要根據具體的工藝要求設定。

3.3 強堿陰離子交換器自動控制

運行過程中，當出水的SiO2含量超過規定值時必須進行再生，再生主要有反洗、還原、置換、正洗等工藝步驟。各個步驟的時間需要根據具體的工藝要求設定。

3.4 除鹽系統的流程控制

一級除鹽系統聯接方式可分為單元制和母管制，不同的聯接方式具有不同的控制方法。單元制是指系統正常運行時，當某套設備失效時，備用的整套設備運行，失效設備整套停止并進入再生狀態。采用單元制聯接，只要系統設計合理，只需監測陰床出水的 Si02含量，就可判斷該套設備是否失效。母管制是指系統正常運行時，當某個設備失效時，備用的該類設備運行，失效的設備停止并進入反沖洗或再生狀態。對兩個相同設備的操作可分為手動和自動，設置一個手動一自動位（1：自動 0：手動），通過改變手動一自動位來進行手動和自動的切換。手動狀態下設備由用戶控制，用戶可以根據需要對任一單臺設備進行運行、停止、反沖洗或再生；自動狀態下設備由程序控制，當某個設備失效時，備用的該類設備自動運行，失效的設備停止并進入反沖洗或再生狀態。設備可以是過濾器、強酸陽離子交換器或強堿陰離子交換器。

4 總結

本文主要介紹了化學水處理的必要性，幾種典型的鍋爐用水名稱，重點敘述了鍋爐補給水的工藝流程，為電廠化學水處理系統的改造提供了理論依據和指導方向，具有重要的應用價值。

參考文獻：

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[關鍵詞]化學工藝；節能降耗；措施

中圖分類號：TQ083 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）22-0020-01

科學技術的不斷發展使得化學工藝的節能技術更加完善，但是可持續發展的基本要求使化學工藝面臨著巨大的挑戰，在化學工藝的生產活動越來越受到人們的關注與重視的大背景下，對能源資源的使用進行一定程度上的控制是十分必要的，只有在化學工藝中注重應用節能措施，才能為有效解決我國的能源危機奠定堅實的基礎，推進化學能源的可持續發展。

1.化學工藝發展基本概況

1.1 化學節能的主要特征

化工生產作為我國工業生產的重要組成部分，對國民經濟的建設作出了重要的貢獻，但是在化學生產和制造的過程中，會產生大量的污染物質，這不僅是由于化學工藝的節能減排不夠到位，而且是在化工后期的U物處理不及時和不徹底的緣故，因此加大化學工藝的節能技術創新研究的力度，有效地實現經濟效益和社會效益的相統一是必要且重要的。化學工藝主要是利用化學技術和化學生產技術將原材料經過一定的化學反應轉變為具體的產品，化學工藝的制作流程一般來說是不同的，但是在這一過程中高消耗和高耗能的工藝特點是相同的，常見的化學工藝中的能量損耗是導致能源浪費的重要因素，在化學生產中必然存在最小功率的使用，由于其工作運作方式具有一定的特殊性，因此在實際的操作過程中產生能量損失是正常的。在原材料的消耗方面，通常在化學工業生產中，原材料的大量使用造成的資源浪費在國家規定的范圍內就能被接受。

1.2 化學工藝進行節能的積極作用

實施化學工藝是社會發展的必然要求，作為具有污染性的化工行業，化學工藝加強節能減排措施的研究更具有意義。化學工藝中使用節能措施是國家的可持續發展戰略的要求，在全球環境逐漸惡劣和資源缺乏的背景下，環境保護的基本準則十分符合環境友好型社會的建設需求，是順應時展潮流的重要舉措。在化學生產中應用節能措施不僅能夠從長遠的角度來說對降低化學工藝的生產成本，而且有利于實現經濟效益與社會效益的統一。整體上來說，資源分布的不平衡性和能源使用效率的低下是發展節能減排的基本前提條件，只有減少生產過程中的能源損耗，才能為后期的化學工藝設計的完整性奠定良好的基礎。倡導節能環保需要增強化學節能的創新發展。推廣化學工藝的節能措施有利于化工行業提高市場競爭力。化工生產中使用的資源多為不可再生的資源，嚴重影響著化工的生產。總體來說，化學工藝進行節能是改善環境問題和節約能源的重要舉措。

1.3 化學工藝設計的主要節能裝備

每個的化學工廠的化工生產不同，在化學工藝中的節能裝置存在一定的差異性，根據工廠和發展要素和生產環境選擇合適的節能裝置和設備才能使其物盡其用。但是大部分的化學工廠都會選擇以下幾種常見的較為經濟適用的節能裝置。第一種是熱管換熱器，作為常見的節能設備，熱管換熱器內部的隔熱板具有重要的作用，能夠將熱水和冷水分開，盡量避免熱管受熱和受涼不均勻的情況出現，整體的換熱器的良好運行是保證熱管換熱器安全性和穩定性的重要前提，分開流動的冷、熱液體的逆流換熱較簡單，具有經濟性。第二種是熱泵裝置技術，這一裝備對技術性要求較高，利用熱泵消耗的部分輸出進行工作，通過消耗自身的熱量實現對周圍物質實現能量的聚集和釋放，循環系統的溫度的升高是蒸汽冷凝釋放熱量的重要途徑，具有節能價值的熱泵裝置由于其良好的性能受到廣泛的關注與使用。第三種是蓄熱器，蓄熱器是工業鍋爐系統中的重要組成部分，該設備不僅能夠將大量的熱量存儲起來，在使用的時候合理地釋放出去，其中含有的過濾負載在有效提高化學生產中的運行功率方面有重要作用。

2.化學工藝中有效的節能降耗措施

2.1 完善化學工藝建設環境

只有良好的建設環境才能有效地保證化學工藝的節能技術的實行，合理控制化學生產的綜合能耗與完善化學工藝的建設環境有著緊密相連的關系，化工反應條件的有效的改善是實施化工工藝的節能降耗的關鍵環節。確定化學工藝的生產是否具有可行性，反應外部壓力的降低需要根據計算來進行明確，為化學生產正常運行提供必要的保障，在氣態反應物通過化學反應產生的壓縮功耗的過程中，有效地完成化學工藝的節能減排，降低資源的損耗程度。在完善化學反應需要具備的環境條件過后，優化吸熱反應的控制，降低化學工藝的整體供熱水平，促進化學生產的最終實現。將節能降耗作為化工生產的基本理念，從體系化的角度對化工供熱系統進行改善配置，各裝備的結合協調才能優化整體配置，控制化學生產產生的動力能耗，盡量保證最小程度的能源耗費。

2.2 積極引進新工藝和設備

在知識經濟和科學技術水平快速發展的今天，化學工藝需要積極引進新型的設備和新興的技術，主動創造更大的技術產能，利用節能型設備對化學工藝進行升級與更新，避免在生產的過程中出現更多的能源損耗。由于耗能設備和生產水平的高低在很大的程度上決定著化學工藝的減排能力，因此合理開發可行的綠色化工技術是必要的，重復利用生產產生的廢棄物，及時處理污染物，促使其對環境的不良影響減低到最小。同時，引進國外先進技術之后，應該根據我國的化學工藝的實際情況進行適當的應用，現代化的生產也需要加強基礎設施的建設，為高效的化學生產和資源的合理使用創造穩定的條件，盡可能地減少化學物質在分離過程中的損失耗費。

2.3 提升工藝管理水平

化學工藝的節能生產不僅應該有新型的技術作為保障，而且應該提高化工企業及工藝技術的管理水平，相關的企業在進行管理的過程中應該貫徹落實節約資源、保護環境的準則，設置化工能源的監督機構和能源管理部門，建立健全化學工藝的制度規范和相關的技術標準，專門的節能規定被認真落實才能起到作用，設置化工管理人員，提高相關的工作人員的綜合素質和技術水平，通過較為完善的化工管理方式達到降耗減排的目標，建立全面、協調和可持續的發展方式需要完整的獎懲制度，提高能源利用率，重視生態文明的建設是離不開污染物的處理的，廢棄物的處理需要化學工藝管理水平的提高，提高設備的應用水平，減少操作過程中的錯誤也是提升工藝管理水平的關鍵舉措。

3.結語

現階段，國家經濟的發展離不開化學工業的建設，在經濟建設朝著資源節約型的趨勢發展的過程中，在化學工藝中采用節能措施有利于實現化學工業的全面和可持續的發展。日益嚴峻的環境壓力和能源危機需要相關的研究人員探索更加合理的化學工藝節能方法，但是同時也應該注意化學工藝節能措施的可衡量性、可實現性和可反饋性等多方面的技術條件的完整，只有具有可操作性的節能方法才能被給予足夠的人力、物力和財力進行研究以及實踐。建設環境友好型社會和資源節約型社會是當代人民群眾共同的社會責任。

參考文獻

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經濟在發展，時代在變化，人們的消費理念也發生了較大的變化，他們對物質的需求越來越高，市場上出現豐富的物質的同時，也在消耗大量的各種材料，致使化學廢物的大量產生。因為人們毫無節制的使用和排放各種化學物品，當前已經出現了很多的環境問題，例如：空氣被嚴重的污染、全球范圍內的氣候變暖、水資源被污染等等，目前人類的生活被這些污染嚴重的困擾，同時還大大的影響了大自然的生態環境。如今，工農業的發展異常迅速，到處都充斥著有毒有害的物品，在這個過程中，有毒有害化學品的污染是最嚴重的。總而言之，化學工藝在生產過程中會排出大量的有毒物質，如果不對這些有毒物質進行有效的控制，最終的后果是不可想象的，對生態環境不僅會產生深遠的影響，還會給我們的的健康帶來嚴重的困擾，因此，為了我們有一個良好的生活居所以及出于自己的健康考慮，我們現在必須在化工工藝過程中使用節能技術。

二、化工工藝中常見的節能降耗技術措施

（一）完善化工能源的管理力度

在化工工藝進行的過程中，直接的影響化工企業效益的是能量的轉換和傳輸效率，經研究表明如果在企業中對能源的管理制度進行完善，可以讓化工企業的能源利用率提高百分之七到百分之二十，這對于化工企業的經濟效益來講是非常可觀的。在化學企業中實行的能量管理措施，首先就是統計出能源的消耗統量，確定傳熱系數；其次要強化工作責任，不斷的提高施工人員和施工機械的工作效率。最后，合理的使用和維護設備，這就能讓化學工業的能源消耗有效的降低。

（二）采用先進技術對化工工藝進行改進

當前，節能技術在化工企業中的使用還存在很多問題，要是使用高科技技術對化學工藝進行改進并通過先進技術的引進，可以進一步的讓目前企業內的節能降耗技術的實用性大大的提高。在對化工工藝進行改進的時候，首先要提高的就是反應的催化劑和添加劑的性能，以便于讓化工裝置的靈活性提高，從而讓化學工業能源的消耗降低。其次，通過淘汰傳統的化學工藝，這有利于發展先進的技能降耗技術，在適當的淘汰舊設備的同時，也要引進具有節能降耗性能的機械設備，這對于化學工藝的發展非常有利，讓化學工藝的節能降耗技術進一步發展。

（三）重視對生產全過程中動力能耗的控制

在化工企業進行生產的全過程，需要引起企業重視的是動力的消耗。筆者認為通過以下三個方面可以對能源的消耗進行有效的控制：1）促進變頻調速控制技術的使用，是有效的降低電機驅動系統能源消耗的有效措施。在使用變頻節能調速的時候，使用合理的動態頻率控制方案，改進化工企業傳統的閥門靜態調節方案，對電機驅動系統提供了長期的動態平衡保護，在輸入和輸出的過程中降低了能源的消耗，尤其是對于設備負載存在較低的現象，能有有效的避免長時間的電機驅動系統在工頻運行工況的重要作用，這對于能量浪費現象的出現可以有效的杜絕。2）對化學加熱系統進行優化。化工企業要時刻具有降低能源消耗的思想，進行設備優化的時候要具有全局的觀念。著手點可以是加熱系統的溫度熱源，對系統進行優化，以便于設備之間結合的更有效，讓冷、熱源轉換的范圍進一步擴大，減少和防止發生“高熱量低使用效率”的現象。3）增加污水回用的技術支持。環保意識和水資源節約意識是從事化工行業的人員時刻要保持的，不僅如此，還要對污水回用技術進行積極的推廣和使用，讓水資源得到綜合的利用，盡可能減少水資源的浪費。

（四）采用阻垢劑實現節能降耗

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【關鍵詞】化工設計 化工工藝現狀 化工設計問題

化工工藝是依據化學過程以及化學反應來設計的，是整個化工工藝設計的核心，重視化工工藝設計，有助于在生產過程中保障人員和器械的安全，減少由于安全問題造成的損失，因此我們就需要關注化工工藝設計中可能會出現的問題。

1 化工工藝設計現狀

化工工藝往往會由于化學工業的資本密集性以及工藝失敗可能造成的巨大物資上的損失，導致在變革過程中遇到非常大的阻力，影響到化工工藝的發展。通過分析化學品生產成本的構成，我們能夠得出基本建設的投資以及原材料占總成本的主要份額。由于裝置往往需要多年運轉，并且費用較大，在化工工藝設計中將許多已經有五十年使用期的裝置進行改造，擴大裝置的能力，解決薄弱環節所需要的費用比一套新建的裝置要便宜很多。按照這個趨勢進行分析，在2020年所銷售的工藝設備產品大約有四分之三是由1999年就運轉的裝置生產出來的，可是由于這些老舊的生產裝置不具備新時代的環保要求，所以必須對其進行減少污染、擴大產能的改造，改善裝備的性能有助于綠色生產，對可持續發展也有重要作用。

2 化工工藝設計中的常見問題

2.1 安全危險問題

為了保障化工工藝設計其安全性，就需要對工藝物料、化學反應裝置、工藝路線、管道和閥門以及電氣等方面進行研究[1]。與此同時，在化工工藝設計中使用的工藝物料也需要進行物理化學性質、化學反應活性、穩定性等的測試，判定其是否有爆炸以及燃燒的特征、可能性和是否有毒。在工藝路線方面，我們考慮的是使用哪一條工藝路線肯一降低、減少甚至消除危險物質存在量。產品生產期核心在于化學反應，唯有通過化學反應，我們才能獲取生產需要的化學物質，可是，我們也要講反應之后帶來的危險考慮其中。

總而言之，化工工藝不但要符合標準規范以及相應的法律法規，還需要重視辨識安全危險，加強安全控制，對生產過程進行監控，及時發現問題解決問題，有效防止和控制事故發生，達到安全的目的。

2.2 設備安裝設計問題

在工程的設計中若是對設備安裝的設計重視不夠，或者在設備安裝設計過程中取法經驗、不夠細心，那么就會導致不必要的損失，造成返工等問題，不但要保證施工的進度，更要保證施工的質量，不可以因小失大，急功近利，大量的施工經驗讓我們知道，只有保證質量才能保證工程。

在化工工藝的設計中容易被工藝設計人員忽視的設備安裝設計，其實在整個工程中有著重要作用，工藝設計人員必須仔細，確保每一項設計都切實有效的進行。在進行設備安裝設計時，我們需要把設備的安裝檢修問題充分考慮到設計中，比如，在進行設備布置的時候，吊點的位置需要被充分考慮，水平運輸干線差距也是設備布置中不容忽視的一部分，它能夠保證設備安全的運送到主干線上。

總而言之，設備安裝設計在化工工藝中一定不能被忽視，若是設備安裝設計出現問題，那么工藝設計就不能算是完善的設計，就會給裝置維修、生產操作帶來消極影響，更嚴重的可能會影響到整個安全生產。

3 對化工工藝設計問題的探討

3.1 要能體現降低能耗

盡管在實際的設計生產中，很多人把能源成本當作生產總成本之中的一個重要部分，但是這種想法是錯誤的。將基建投資高和能量消耗大這兩個問題解決，能有效的提高生產效益，降低生產成本，減低能效和與之相關的投資課題一般來說頗為有效，比如在許多大型的分離裝置上運用超臨界流體。通過對當前資料和實際應用的研究可以看出，一些系統能源費用比很多常用的技術要低，比如恒沸蒸餾以及蒸餾的獲取。降低能耗是工藝設計與研究需要重視的一部分。

3.2 要能體現降低基本建設投資

由于化學工藝屬于密集型產業，如果沒有化學研究上的重大成果讓主要的產品生產工藝得到提升和完善，那么一般來說，要改進以及提高化學工藝設計就需要通過解決瓶頸問題、改造現有裝置、擴大產能的方式的來解決，這些方式可以有效地減少在基本建設上的投資。

3.3 要能體現改善環境行為

根據社會各界相關人士的研究得出，回收利用、減少污染源、終端處理等手段能夠解決污染的問題。從化學工藝過程上要達到減少環境污染的摸底就需要重視兩個設計戰略上的問題：第一個是在2020年之前再多數裝置上擴大和升級現有裝置；第二個是在終端處理的應用上可能會出現多數機遇。而在工藝過程自身的基礎上改進裝置也有以下幾種方式：

（1）提高分離效率和產品轉化率達到降低損失的目的，并且減少廢料處理費來提高收益；

（2）提高化學反應效率；

（3）運用HEN分析法減少用水量，縮小裝置的規模。在工藝過程的設計中進行水資源再次利用，將廢水量降到最低。

4 新模式：將設計與研究集成

目前的工藝設計需要進行拓展，但是在研究開發的過程中必須將設計建設和實驗成果相結合。新方式是將一個帶有物料以及能量平衡的流程、研究容器的制和尺寸以及熱力學軟件包結合起來制作出一個簡單的模型，當然，在這個過程中，難免會有不少的估算和推測，可是對試驗計劃的完成和這項工藝的經濟問題以及關鍵技術并不會產生較大影響。

總而言之，在未來化工工藝的設計中需要跟隨時代的發展將理論與實際相結合，具體問題具體分析，靈活運用化工工藝設計的細則，只有這樣才能將其功效發揮到最大。

5 結語

化工設計的核心在于化工工藝設計，在這個設計項目中占據著主導的地位。因為我們必須對化工工藝的現狀及特點進行分析，考慮到化工工藝設計中可能出現的問題，將設備安裝于安全危險問題重視起來，保證化工工藝設計安全、有效、完善，從而更好地對化工設計進行引導。

參考文獻

[1] 劉立寶.工藝設計在實施GMP工作中的重要性[J].中國禽業導刊，2011（09）34-78

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關鍵詞：節能降耗；綠色環保；精細化工

引言：生態環境的不斷惡化，不可再生能源面臨枯竭，現階段，節約能源，提高能源使用效率，發展先進能源使用技術，是我國實現經濟可持續發展必由之路。

一、使用節能降耗措施的必要性

化工工藝生產對能源的需求一直都是不可忽視的，尤其是化工企業中以傳統能源為主導的產業，若想持續穩定健康的發展，就必須將化工產業能源損耗的經濟成本制約在必要的范圍內。因此通過節約經濟成本，提高企業競爭力，進一步搶占市場份額，擴大市場占有率，有益于進一步提高企業的經濟效益，增強企業競爭率。對于能源損耗過高，應對生態環境破壞污染程度過深的企業項目嚴加把控。加強對落后能源產業的篩選力度，推廣使用清潔高效的能源，建設新型綠色環保企業新模式，生產無污染或低污染的綠色產品。這些舉措對于有效控制污染氣體、液體、固體的排放有著至關重要的作用。同時加強監督，放棄高耗能高污染的粗放式能源利用模式，逐步改善傳統落后的不健康經濟結構，是發展健康綠色經濟不可缺少的重要環節。

當前，節能技術在化工企業中的使用還存在很多問題，要是使用高科技技術對化學工藝進行改進并通過先進技術的引進，可以進一步的讓目前企業內的節能降耗技術的實用性大大的提高。在對化工工藝進行改進的時候，首先要提高的就是反應的催化劑和添加劑的性能，以便于讓化工裝置的靈活性提高，從而讓化學工業能源的消耗降低。其次，淘汰傳統的化學工藝，這有利于發展先進的技能降耗技術，在適當的淘汰舊設備的同時，也要引進具有節能降耗性能的機械設備，這對于化學工藝的發展非常有利，讓化學工藝的節能降耗技術進一步發展。

二、采用先進的生產工藝

1、在化工工藝中運用新工藝、新材料、新設備和技術

在對化工工藝生產的管理過程中新元素的應用不可或缺。受傳統工藝的影響以及現有材料的制約，讓化工工藝的改革步履艱難，因此更加適應現有技術水平的輕便合理性材料，應該被廣泛的試用于更多化工領域，與此同時高效能的環保器械也能為節約能源提供更好的保障。通過整合各方面資源達到連續型節能減排的新型模式，從而為更多化工技術創新提供可能性。區別于通過傳統落后的能源損耗模式（如通過焚燒麥稈，煤炭等不可再生能源）提供人們必不可少的生活能源，新型的化工生產工藝和技術將目光集中在新型能源（如太陽能，風能，水能，潮汐能等）的使用效率和開發力度上。

優選節能連續型的化工生產工藝，通過生產工藝的技術升級改造，提高化學產品生產的綜合效益。生產工藝應盡量優選連續型、操作便捷、能量轉換效率較高的工藝，這樣可以有效避免間歇性生產工藝過程切換中的能源浪費。優選高效分餾塔、反應器、換熱器、空冷器、電機拖動系統、加熱爐等先進傳質、換熱、旋轉等節能型電氣設備，降低機械設備在運行過程中的綜合能耗特別對于耗熱量大的設備，采用導熱性能更好的材料進行設備關鍵部位設計制造，廣泛將余嶧厥丈璞浮⒂τ帽淦燈鶻詰縞璞贛糜詿笞諢工生產裝置中來。

2、改善化工反應的工藝條件，降低化工生產工藝綜合能耗

首先，降低化工生產反應外部壓力。合理計算確定化工生產反應的壓力，一方面可以確保化學反應高效穩定的進行；另一方面還可以降低輸送反應物的電機拖動系統的綜合能耗，尤其可以降低氣態反應物的壓縮功耗，達到降耗的目的。其次，在確保化學物質正常反應環境條件的基礎上，合理優化降低吸熱反應溫度，降低系統反應所需的整體供熱量，提高系統熱能利用率。再次，加快化學反應轉化效率，有效抑制反應過程中的副反應作用，進而減少反應過程能耗和產品分離能耗。

三、關鍵性物質對節能的重要性

反應器，交換器等許多化學工藝生產過程中必不可少的器械儀器，在生產產品的過程中因為各種原因不可避免會有所損耗，會在機體部分結垢，或更進一步產生銹跡，這種情況的發生會大大降低機器的熱交換功能，從而影響其傳熱效率。機械的傳熱系數下降使其換熱功能減退，能源利用率降低，化工生產機器的外部壓力過大，縮短了化工設備的運行周期，減少其使用壽命。而阻垢劑的使用可合理提高機器設備的能源轉換利用率，降低機器完成能源轉換的整體供熱量，確保化工生產過程的安全，這對于化學工藝節約耗能的發展十分有利。

在化學工藝的生產過程中，添加一些關鍵性物質會起到意想不到催化效果。如新的類型的催化劑。催化劑可以優化化學工業生產過程中的環境，提高生產過程中能源的使用效率，同時提高這種催化劑在化學有反應中的綜合反應活性，對于能源的合理配置，及節約成本方面有著十分重要的作用。

四、降低生產全過程的動力能耗

首先，采取變頻節能調速降低電機拖動系統的電能消耗。采用變頻節能動態調速方案對常規的閥門靜態調節方案進行技術升級改造，可以確保電機拖動系統輸出與輸入之間長期處于動態平衡狀態，尤其對化工企業裝置負荷率普遍較低的問題，可以避免電機拖動系統長時間處于工頻運行工況，降低無謂電能資源浪費。其次，供熱系統的優化改進。供熱系統在優化升級改造過程中，要打破常規單套裝置界限，實現組合裝置的整體優化匹配。如：在進行供熱系統優化改進過程中，要根據不同溫位熱源的功能特點，合理地進行供熱裝置的匹配組合，實行裝置間的聯合運行，進而實現在較大范圍內進行冷、熱能源流的優化轉換，從設備源的基礎上避免“高熱低用”等不利情況發生，實現熱能資源的最優化利用。再次，推廣污水回用技術。在實際生產施加過程中，化工企業必須高度重視水資源管理和綜合利用，杜絕出現跑、冒、滴、漏和常流水等不利現象，并積極結合化工生產實際特點推廣污水回用技術，降低水資源的綜合消耗。做好電、熱、水等資源的余能回收利用，可以大幅提高化工企業的綜合節能降耗效果。利用生產工藝中的余壓、余熱等資源進行綜合利用，通過制冷、發電等轉換技術，有效節省化工生產過程中的常規能源浪費，進而實現能源資源的高效、安全可靠、經濟節能、低碳環保的綜合轉換利用。

五、結語

化工工藝的節能降耗技術在整個化工產業的科學研究中占據主導地位，落后的產業技術模式會消耗大量的資源，也會對環境造成不可逆轉的傷害。對資源進行綜合的利用，以及高效的使用能源已經成為快速推動國家經濟發展的重大課題。阻垢劑，催化劑等等新物質的使用也逐漸成為節能降耗工藝發展不可或缺的助力。越來越多的人將目光放在了如何提高能源利用率這一問題上。合理調配資源，發展綠色經濟，提高能源利用率，將成為我國未來經濟發展的重中之重。

參考文獻：

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關鍵詞：化工流程題；命題特點；知識考點；高考化學

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9132（2017）02-0180-02

DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2017.02.114

化學新課程突出化學的實用性和創造性，所以化學高考試題必然與生產、生活緊密聯系。化學工藝流程題以真實的化學工業生產為題材，問題設計靈活多變，試題知識含量大，綜合性強，對考生的思維能力要求高，與現實生產生活聯系緊密度高，要求考生了解工業生產的基本原理和基本流程，對題中信息能進行深刻領會并準確解讀，所以答題難度較大，區分度較明顯。所以研究化學工藝流程題的解決策略對提高考生的高考化學成績具有非常重要的意義。

一、化工流程題特點

（一）情境新穎

廣東省從2005年到2014年，10年時間，高考化學試題中就有13道化工流程試題。如2009年是以硼砂為原料制取鎂，2005年是在鈦鐵礦中制備二氧化鈦。這類試題的情境是比較新穎的，也是真實客觀的，在化工生產中常見，但師生對鈦鐵礦和硼砂見識不多，所以在一定程度上能扼制教師施行的題海戰術。

（二）跨度較大

化工流程試題的題干較長，文字敘述較多，也有較多的設問，并且一般都以框圖形式呈現化工流程，試題跨度較大，從原料到初產品再到目標產物，流程較多，學生必須仔細閱讀、認真分析、準確判斷、邏輯推理，提取有價值的信息，才能最終完成準確答題。

（三）綜合性強

化工流程題涉及到流程分析、圖像分析、表格分析、化學方程式書寫、物質的結晶、過濾、沉淀等基本操作過程，往往把實驗設計及其基本操作、化學基礎理論知識與化工流程融合在一起，綜合性較強，考查考生的基礎知識掌握程度、解決問題的思維能力和學生對信息的采集、歸納和應用能力，答題難度較大、區分度較好。

二、化工流程題類型

（一）按化工流程結構來分有單線結構和多線結構

單線結構就是指整個流程只有一個主目的，如2008年廣東卷的石英砂制高純硅。多線結構就是指整個流程的主目的有兩個或兩個以上，如2004年廣東卷的利用海水制精鹽和鎂。

（二）從考察原理上分有除雜型、制備型和除雜+制備型

2007年廣東卷第24題是除雜型，在軟錳礦中除雜提純二氧化錳。2007年廣東卷第21題是制備型，以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨。如2010年廣東卷第32題是除雜+制備型，這類題的解答需要分別解答除雜和制備，除雜把解答重點放在分離和提純上，制備則把解答重點放在反應源上。

（三）從自然資源開發與利用分有空氣、水、礦石、化石工藝流程題

合成氨以空氣為資源，海水制鹽、海水提溴是以水為資源，冶煉鋼鐵、電解制鋁是以礦石為資源，合成有機玻璃、合成樹脂是以化石燃料為資源。

三、化工流程題的常見考點

化學工藝流程一般分為原料預處理、核心反應和產品分離提純三個階，所以化工生產流程題重點考查學生對化工流程中化學發生過程的綜合分析、解決問題的能力。常見考點有化學反應方程式或離子方程式的書寫，反應條件的控制，氧化劑、除雜試、沉淀劑等試劑的選擇，沉淀、洗滌、蒸餾、結晶、過濾、干燥等提純除雜基本操作及一些特殊操作或操作的原因、目的，廢物處理與環境保護以及純度、轉化率、產量等定量測定與誤差分析。這些考點要求考生的綜合能力較高，因此學生普遍反映此類題較難解答。

四、高考化工流程題的解題基本思路

在解答高考化工流程試題時，首先，要認真快速讀題，初步了解試題大意，明確題目提供什么原料，原料含有什么雜質，要制取什么產品，找出流程的終極目標，大體了解制備原理和方法。其次，要根據題中設問，再次閱讀全部流程，認真仔細分析，找出流程中的關鍵詞和操作目的，理清原料到產品的過程，明確如何從原料出發、經過除雜、最終得到產品，理清步驟與目的的關系，明確每一步驟應該做什么、如何做、才能達到目的，第三，要瞄準目的，根據既定流程，“順藤摸瓜”，逐步解決，最后得出問題的答案。第四，要把所得的答案帶回流程逐步進行檢驗，查看答案是否正確。高考化工流程題大多提問可直接回答，有時需要逆推，有時需要考慮生產實際，往往要考慮成本低廉、環境友好、產量產率高等，所以考生要大膽回答。

五、高考化工流程題的解題基本策略

（一）化工流程題的解題基本策略

第一，要明確原料的主要成分及其的溶解性、氧化性、還原性。第二，要明確目標產品和副產品。第三，要明確流程圖中每個流程的目的是什么，發生了什么化學反應，生成了什么產物。第四，要有效結合題中信息，聯系大腦中儲存的溶液配制、物質分離與提純、酸堿中和滴定等基本操作知識，準確表述和工整書寫，最后完成準確答題。

（二）化工流程題的高分突破策略

第一，要讀懂流程圖，理解每一流程的目的和意義，是合成新物質還是分離提純物質。解題技巧就是要首尾呼應，根據原料和產品確定主線和支線，確定核心反應，根據流程的箭頭指向，實現對整個流程的全盤分析。

第二，要了解掌握基本的化工術語含義，如“浸出”就是先粉碎原料，后加溶劑適量，使原料和溶劑發生化學反應或粉碎的原料溶解。“浸出”有水浸、酸浸、堿浸、稀醇溶液浸取等。

第三，要用準確規范的專業術語答題，尤其要注意使用原理性語言和操作性語言。如試題要求檢驗濾液中是否含有硫酸根離子，考生就要用操作性語言。如果試題要求檢驗硫酸根離子，那就要用原理性語言。

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化工設計在化工生產中占據極其重要的位置，是化工企業的立足之本。伴隨計算機技術的飛速發展，它在化工設計中的應用由最初的局部輔助發展到如今的全面輔助，在化工設計中扮演著越來越重要的角色。借助于計算機技術，人們不光能夠進行繪圖、工藝路線設計、設備計算等工作，還能完成對環境、經濟和社會效益的評估，因而化工設計又是一項系統工程。當前化工設計中通過使用圖形軟件AutoCAD系統，可以代替圖板和計算器并依照相應制圖標準來完成化工機器圖、化工設備圖、工藝流程圖等的繪制。傳統的紙質圖紙設計存在改動麻煩且只能進行二維空間上的繪畫的不足，利用計算機輔助制圖(CAD)就能有效彌補這方面的缺陷。不僅能夠方便快捷的繪圖和編輯與修改，顯著提高設計質量；而且將圖紙拓展至三維空間，減低遺漏、片面等繪圖錯誤，縮短設計周期，加快工程建設進度，最終節省工程投資，節約成本。可以說利用計算機的輔助計算是專業化工設計人員必備的一項基本技能，他能保質、保量的完成化工生產中的化工設計。

2計算機技術在化工模擬設計中的應用

化工模擬設計的主要工作內容是通過數學模型將一個以許多單元過程所組成的化工流程準確表現出來，應用化工模擬設計能顯著提高化工設計的品質與效率。在實際的化工生產中，化學實驗和化學反應測試非常重要，但由于存在一定程度上的不可預知性，需要我們逐一的去嘗試，將會消耗巨大的人力、物力與時間，不利于化工生產的進行。而化工過程涉及到的模擬包含結構分子模擬或微觀過程以及研究宏觀過程的流程模擬，根據反應物的性質，矯正副反應系數，通過化工模擬設計準確且快速的預測化學分析條件，能在節約時間的同時大幅提高生產效率，為企業的發展奠定良好的基礎。如今Aspenplus和ProII等不但能夠進行物料與熱量衡算，還可以進行單元過程計算與設計方案的優選或優化，在制藥、石油煉化、化學工程等過程設計領域中獲得廣泛應用。常見的化工工程流模擬圖如圖1所示。伴隨計算機技術的快速發展，設計、控制并優化現有的化工工藝過程，是當前化工企業需解決的重點。而作為過程開發、工業設計及生產優化控制的有力工具，化工流程模擬與優化技術在生產設備的參數優化及增產降耗上發揮了巨大的作用。

3計算機仿真技術在化工生產中的應用

計算機仿真是一門為系統分析、綜合、研究、設計和對專業人員的培訓提供一種先進技術手段的綜合性技術學科，在化工領域中占據了日益重要的地位。通過化工仿真，能夠形象的將化工生產中流程中設計的閥門、管道、調節器、分析儀器等等化工設備更為逼真的再現，讓化學工業領域的工作者們更好的進行模擬與仿真，從而使設計的化工生產系統更好的為化工行業服務。將計算機技術與化學工業相結合，在化工生產前進行動態仿真模擬，為實際化工生產進行操作優化和技術改造提供了有力依據。

4結束語

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一、工藝流程題的特點和作用

其特點與作用有三:一是試題源于生產實際,以解決化學實際問題作思路進行設問,使問題情境真實,能培養學生理論聯系實際,學以致用的學習觀;二是試題內容豐富,涉及化學基礎知識的方方面面,能考查學生化學雙基知識的掌握情況和應用雙基知識解決化工生產中有關問題的遷移推理能力;三是試題新穎,一般較長,閱讀量大,能考查學生的閱讀能力和資料的收集處理能力.

二、解題方法

化學工藝生產主要解決的矛盾,歸納起來主要有六個方面問題:一是解決將原料轉化為產品的生產原理;二是除去所有雜質并分離提純產品;三是提高產量與產率;四是減少污染,考慮“綠色化學”生產;五是原料的來源既要考慮豐富問題,又要考慮成本問題:六是生產設備簡單,生產工藝簡便可行等工藝生產問題.化學工藝流程題,一般也就圍繞以上六個方面設問求解.要準確、順利解答化學工藝流程題,除了必須要掌握物質的性質和物質之間相互作用的基本知識以及除雜分離提純物質的基本技能外,最關鍵的問題要掌握和具備分析工藝生產流程的方法和能力.為此特提出下列四種解題基本方法,供參考.

1.首尾分析怯

對一些線型流程工藝(從原料到產品為一條龍生產工序)試題,首先對比分析生產流程示意圖中的第一種物質原材料與最后一種物質產品,從對比分析中找出原料與產品之間的關系,弄清生產流程過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜分離提純產品的化工工藝,然后再結合題設的問題,逐一推敲解答.

【例1】 (2008年,廣州高考一模23題)聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑,其單體是液態的堿式氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n].本實驗采用鋁鹽溶液水解絮凝法制堿式氯化鋁.其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土,化學組成為:Al2O3(25%~34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%~3.0%)以及少量雜質和水分.已知氧化鋁有多種結構,化學性質也有差異,且一定條件下可相互轉化;高嶺土中的氧化鋁難溶于酸.制備堿式氯化鋁的實驗流程如下:

根據流程圖回答下列問題:

(1)“煅燒”的目的是 .

(2)配制質量分數15%的鹽酸需要200mL30%的濃鹽酸(密度約為1.15g/cm3)和 g蒸餾水,配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、 .

(3)“溶解”過程中發生反應的離子方程式為 .

(4)加少量鋁粉的主要作用是 .

(5)“調節溶液pH在4.2～4.5”的過程中,除添加必要的試劑,還需借助的實驗用品是: ;“蒸發濃縮”需保持溫度在90~100℃,控制溫度的實驗方法是.

解析:對比原料與產品可知,該生產的主要工序:一是除去原料高嶺土中的雜質,二是將Al2O3利用水解絮凝法轉化為產品.再進一步分析,除鐵用鋁置換后過濾,高嶺土中的Al2O3不溶于酸,必須經煅燒改變結構.該題經這樣分析,題設的所有問題的答案就在分析之中.

參考答案:(1)改變高嶺土的結構,使其能溶于酸 (2)230 量筒

(3)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

(4)除去溶液中的鐵離子; (5)pH計(或精密pH試紙);水浴加熱

簡評:首尾分析法是一種解工藝流程題的常見方法,這種方法的特點是:簡單、直觀,很容易抓住解題的關鍵,用起來方便有效.使用這一方法解題,關鍵在于認真對比分析原材料與產品組成,從中產生的將原料轉化為產品和除去原材料中所包含的雜質的基本原理和所采用的工藝生產措施.當把生產的主線弄清楚了,圍繞生產主線所設計的系列問題,也就迎刃而解.

2.截段分析法

對于用同樣的原材料生產多種(兩種或兩種以上)產品(包括副產品)的工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點.

【例2】 (2007年,廣東高考第21題)以氯化鈉和硫酸鈉為原料制備氯化銨及副產品硫酸鈉,工藝流程如下:

氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如下圖所示.回答下列問題.

(1)欲制備10.7gNH4Cl,理論上需NaCl g.

(2)實驗室進行蒸發濃縮用到的主要儀器有 、燒杯,玻璃棒、酒精燈等.

(3)“冷卻結晶”過程中,析出NH4Cl晶體的合適溫度為 .

(4)不用其他試劑,檢查NH4Cl產品是否純凈的方法及操作是 .

(5)若NH4Cl產品中含有硫酸鈉雜質,進一步提純產品的方法是 .

解析:該生產流程的特點是:用同樣原材料既生產主要產品氯化銨,同時又生產副產品硫酸鈉.因此,為了弄清整個生產流程工藝,只能分段分析,即先分析流程線路中如何將原料轉化為硫酸鈉的,然后再分析又如何從生產硫酸鈉的母液中生產氯化銨,即將題供的流程路線截成兩段分析,這樣,便可以降低解題的難度.

結合流程示意圖和溶解度曲線圖分析,生產硫酸鈉只能用熱結晶法,生產氯化銨用冷結晶法,因為溫度降到35℃以下,結晶得到的產品為Na2SO4•10H2O.

參考答案:(1)11.7g (2)蒸發皿 (3)35℃(或33~40℃之間任意值) (4)加熱法.取少量氯化銨產品于試管底部,加熱,若試管底部無殘留物,表明氯化銨產品純凈 (5)重結晶.

簡評:用截斷分析法解工藝流程題是一種主流解題方法.因為當前的化工生產,為了降低成本,減少污染,增加效益,大都設計成綜合利用原材料,生產多種產品的工藝生產線.為此這種工藝流程題很多.用截斷分析法解工藝流程題關鍵在于選對屬型和如何截段,截幾段更合理.一般截段以生產的產品為準點.但也不一定,特殊情況也很多,必須具體情況作具體分析.

3.交叉分析法

有些化工生產選用多組原材料,事先合成一種或幾種中間產品,再用這一中間產品與部分其他原材料生產所需的主流產品.以這種工藝生產方式設計的工藝流程題,為了便于分析掌握生產流程的原理,方便解題,最簡單的方法,就是將提供的工藝流程示意圖畫分成幾條生產流水線,上下交叉分析.

【例3】 某一化工廠的生產流程如下圖:

(1)L、M的名稱分別是_____ 、 .

(2)GH過程中為什么通入過量空氣: .

(3)用電子式表示J: .

(4)寫出飽和食鹽水、E、F生成J和K(此條件下K為沉淀)的化學方程式:_____ ,要實現該反應,你認為應該如何操作: .

解析:根據流程示意圖分析可知,用空氣、焦炭和水為原材料,最終生產產品L和J、M.首先必須生產中間產品E,這樣,主要生產流水線至少有兩條(液態空氣-E-M;焦炭-E-L).為了弄清該化工生產的生產工藝,須將這兩條生產流水線交叉綜合分析,最終解答題設的有關問題.

參考答案:(1)硝酸銨;碳酸鈉 (2)提高NO的轉化率

(3)

(4)NH3+H2O+NaCl+CO2=NaHCO3+NH4Cl 向飽和的食鹽水中先通入足量的NH3,再通入足量的CO2

簡評:從本題分析得知,構成交叉分析的題型,從提供的工藝流程上看,至少有三個因素(多組原材料、中間產品、多種產品)和兩條或多條生產流水線的化工生產工藝.利用交叉分析法解工藝流程題的關鍵,在于找準中間產品(因為有時會出現多種中間產品)和流水生產的分線,在分析過程中,抓住中間物質的關聯作用,逐一破解.

4.“瞻前顧后”分析法

有些化工生產,為了充分利用原料,變廢為寶,設計的生產流水線除了主要考慮將原料轉化為產品外,同時還要考慮將生產過程的副產品轉化為原料的循環生產工藝.解答這種類型題時宜用“瞻前顧后”分析法.“瞻前顧后”分析法,指分析工藝生產流程時,主要考慮原料轉化為產品的問題(瞻前),同時也要考慮原料的充分利用和再生產問題(顧后).

【例4】 利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖如下:

依據上述流程,完成下列填空:

(1)天然氣脫硫時的化學方程式是__________.

(2)nmolCH4經一次轉化后產生CO0.9nmol,產生H2 mol(用含n的代數式表示).

(3)K2CO3(aq)和CO2反應在加壓下進行,加壓的理論依據是 .

A.相似相容原理

B.勒夏特列原理

C.酸堿中和原理

(4)分析流程示意圖回答:該合成氨工藝主要原料是 ,輔助原料有 .

(5)請寫出由CH4為基本原料經四次轉化為合成氨的N2、H2的化學反應方程式 .

(6)整個流程有三處循環,一是Fe(OH)3循環,二是K2CO3(aq)循環,請在上述流程圖上標出第三處循環(循環方向和循環物質).

解析:該生產工藝屬于多處循環生產工藝,因此分析工藝流程示意圖時,分析的主線是弄清基本原材料CH4轉化為合成氨的基本原料N2和H2的工藝生產原理.但還要回頭分析循環生產的理由和循環生產的工藝生產段.通過這樣既考慮產品的合成,又考慮原料的充分利用,該題所涉及的問題也就可以解答了.

參考答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3=Fe2S3+6H2O

(2)2.7n (3)B (4)CH4、H2O、空氣;K2CO3、Fe(OH)3

(5)CH4+H2O=CO+3H2;

2CH4+3O2=2CO+4H2O;

CO+H2O=CO2+H2;

CO2+H2O+K2CO3=2KHCO3

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關鍵詞：化工；節能減排；措施；經濟發展

化工事業的發展與我國眾多行業之間存在密切關聯，是高新技術材料研發與生產的主陣地。而隨著化工行業的迅猛發展，隨之產生的環境污染、能耗浪費問題愈發明顯，這使得我國經濟發展與環境保護之間的矛盾沖突逐漸升級，如何在環境保護的前提下大力發展化工經濟，已經成為化工行業發展的重要研究課題。

1化工企業節能減排的重要性

相較于發達國家而言，我國工業發展先天不足，進程相對較短。盡管自20世紀50年代后我國開始加大對化工領域的研究與發展力度，但是因發展經濟實力和科技水平的局限，使得大部分化工企業在設備、工藝應用方面滯后，并在發展的過程中造成環境污染以及能源資源的大量浪費。化工生產多以化學反應為原理，在高溫、高壓條件下進行材料轉化和利用，而在材料反應過程中勢必會產生一定的能量消耗和碳排放。研究表明，在我國總能耗占比中，化工生產能耗占比超過10%，而在全國電能消耗占比中，化工行業占比超過17%。同時，化工生產過程還會伴隨一定量的廢渣、廢水、廢氣排放，倘若不加以有效治理，則會對我國生態環境造成不同程度污染，對人民群眾的生命安全造成威脅。在此背景下，要想實現化工經濟的綠色化、生態化發展，需要加大節能減排的實施力度，依據化工企業自身經濟條件進行工藝改造，通過對清潔化生產模式的構建來推動化工行業發展達成節能減排目標。

2化工企業節能減排的現狀

2.1節能減排意識薄弱

縱觀現階段我國化工行業發展，部分規模較小的化工企業在實際經營生產過程中仍以傳統理念為主。即采用較為陳舊滯后的設備、工藝進行化工生產，對于生產工藝的改造沒有正確的認知，導致企業化工生產以高能耗、低效率、高污染、低產能為主要特點。節能減排能力低下，導致相關治理措施受到嚴重阻礙，不僅影響著化工企業經濟效益獲取，亦對環境保護、治理的開展產生不利影響。

2.2缺乏相關專業人才

雖然一些化工企業對節能減排有一定的認知，并且依據自身發展現狀進行治理措施的實施。但是因專業人才的匱乏，使得節能減排措施實施無法獲取顯著成效，主要原因在于大部分節能減排措施的落實離不開專業技術人才，倘若化工企業在節能減排過程中缺乏專業人員，極易出現相關措施無法落到實處、節能減排治理不到位等問題，無法為企業發展綠色化、生態化經濟提供強有力的支撐。

2.3知識生產環節脫節

理論與實踐的結合是推動節能減排全面落實，以及推動化工經濟長久發展的關鍵所在。部分企業只側重對節能減排理論概念的滲透，卻未做到在實際生產中進行相關措施的具體落實，導致節能減排只停留于表面形式。現階段盡管企業已經認知節能減排的必要性，但是一些小企業仍未做到將節能減排理念全面貫穿于生產經營過程中。導致其無法達到節能減排目標的要求，對于化工經濟的綠色化發展產生不利影響。

3強化節能減排措施，促進化工經濟發展

3.1優化產業結構

產業結構調整是推動化工行業達成節能減排目標的關鍵所在，所以為助力化工經濟發展，需要立足于節能減排對化工產業結構調整與優化。依據對化工產業發展現狀的分析，強調對高能耗、高污染設備、工藝的淘汰，重視對生產工藝的改進與升級，以期通過產業結構的升級來提升化工生產的節能減排效果。以鋼鐵、煤化等化工項目為例，可以加大對IGFC、IGCC等技術的引進與應用。依據對企業生產工藝實際情況的分析，充分利用氣化一體化聯合循環技術來改善生產品質，并做到在生產期間合理控制污染排放，避免化工生產對生態環境造成嚴重影響。另外，化工產業發展需秉持可持續發展理念，構建具備生態化、綠色化的產業鏈。在實際發展過程中，可以構建以建材、輕工以及電力等企業為核心，以粉煤灰為樞紐的生態化、綜合化利用產業鏈條。以電力、鋼鐵、石油化工等行業資源為基礎，促使電力、鋼鐵、石油化工等企業之間形成具有循環性、綜合性的利用鏈條。

3.2加強科技創新

科技創新是實現化工經濟生態化、綠色化發展的必要手段，企業可以結合以下幾點來加大科技創新的力度。

3.2.1重視產品升級

產品生產工藝的升級與改造有助于化工企業從源頭處進行節能降耗，對于化工企業現存的高污染、高能耗設備、生產工藝，相關部門需要以規定期間為限制，要求化工企業進行整改升級。現階段化工行業發展仍有部分企業因資金條件、發展規模等方面的影響而無力按照國家規定標準進行整改升級，對此政府需出臺相關政策文件進行此類小型企業的取締，以期通過構建大型集約生產的格局來提升節能減排效果，避免因化工生產的分散化布局而影響到相關節能減排措施的開展效果。此外，作為節能減排措施落實的基礎前提，其節能減排技術的研究與開發直接影響到化工企業在未來發展過程中能夠真正達成相關目標。所以，當地政府部門可以積極聯動高校與化工研究機構，引進人才、技術和設備，對化工產品升級，以實現對節能減排科研成果的有效轉化，為化工企業生產技術的升級與優化提供支撐。

3.2.2實施清潔生產

化工企業要想走上化工經濟可持續發展的道路，必須以清潔生產為前提，只有做到在實際生產經營過程中落實清潔化生產模式，才能進一步幫助化工企業進行循環經濟體系的構建，在降低企業污染排放的同時，實現對企業化工經濟效益的創造提供支撐。而要想發揮出清潔化生產模式的最大作用，務必在化工企業生產運營全過程中進行清潔理念的貫徹，做到將清潔生產與產品生產全周期的全面融合。即從產品生產材料的選擇到產品包裝等過程中實施清潔生產模式，以期通過對清潔能源、清潔材料的合理利用，進一步降低化工生產的能源消耗與污染物排放。例如現階段部分企業化工生產仍以燃煤為生產動力源，對此可以利用天然氣、電能、核能等進行傳統燃煤的取代。另外，企業還需借助對先進設備與工藝應用，進行清潔型產品的生產，做到在產品使用、回收過程中進行節能減排目標的滲透。此外，化工企業還需以節能減排為理念核心，構建具備再循環、減量化特點的循環經濟體系，實現在化工生產過程中進行廢物的再利用，在顯著提升化工企業資源利用率的同時，避免因產品廢物丟棄而造成環境污染破壞。

3.2.3構建市場體系

要想促進化工行業發展進一步達成節能降耗目標，構建完善且合理的市場體至關重要[8]。對此，相關政府部門在構建節能減排市場運行機制時，需要以全面落實節能減排市場化運作為前提，并做到在發展過程中立足于節能減排角度，借助對資本、技術對接功能的充分發揮，進行新能源項目、再生能源等項目的全面開發。同時，針對現存的專業人才不足問題，政府部門可以依托于相關稅收減免、資金獎勵等措施的實施，鼓勵化工企業加大對專業人才的引進與培養力度。或者是政府部門可以出臺相關政策文件，為節能減排服務公司的創建提供支撐。鼓勵化工企業在實際生產過程中積極與專業服務公司加強合作，通過專業化的治理服務來降低企業污染排放以及能耗消耗。此外，可以以市場平臺為載體，鼓勵科研機構、服務商、評估機構以及投資機構等積極參與到節能減排治理中，加大對節能減排相關項目而定資金投入，并重視對節能減排措施、機制等方面的創新，為節能減排的市場化發展提供支撐。

3.2.4制定經濟政策

經濟政策的制定是創新化工行業發展模式，推動節能減排措施落實的關鍵所在。對此，相關部門需要依托于對行業發展現狀的分析，對化工生產能耗、排放進行交易平臺的構建，進而實現以市場化為手段助力節能減排目標的達成。同時，依據對節能減排措施落實現象的分析，構建契合現階段化工企業發展需求的節能量化指標，并做到對二氧化硫等化學物排污權益的確定，以市場化交易的形式進行溫室氣體排放的控制，通過加大企業排污成本來實現對外部節能減排成本的內部轉化，引導企業在內部運行成本中納入排污、降耗成本，進而加大企業對節能減排措施實施的重視度，主動通過技術革新、設備革新等形式來加強對廢棄物的循環利用。只有做到對循環經濟的大力發展，才能為化工企業達成節能減排目標提供保障。

4結束語

我國化工工業發展不僅與人們生活息息相關，亦與我國國民經濟發展建設存在直接關聯。而縱觀現階段化工生產的開展，能耗大、污染強等問題始終影響著我國資源節約型、環境友好型社會的構建。鑒于此，為進一步實現對節能減排目標的達成，需在充分剖析當前化工生產現狀的前提下，采取科學措施來推動節能減排措施的深入，并為我國化工經濟的綠色化、生態化發展助力。

參考文獻

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篇10

關鍵詞：化學工程；技術創新；石化工業；裝置建設

引言

化學工程是研究化學工業為代表的，是對石化工業的生產過程中有關化學過程與物理過程的原理和規律進行研究，并利用這些規律來解決工業裝置的建設。隨著石化工業的不斷發展，石化工業所涉及的范圍也越來越廣，因此重視化學工程技術的創新，并在石化工業裝置建設中得到實踐與發展是非常必要的。而同時，隨著石化工業裝置建設的發展，化學工程技術創新提供了必要的條件。

一、石化工業裝置建設中的主要改造的部分

在石化工業裝置中，工業爐是整個生產工藝中的重點設備，無論是煉油、有機原料的煉成和合成樹脂的工藝都需要借助不同工業爐完成。比如在煉油中，最為常見的石化工業裝置有裂解爐、轉化爐和加熱爐等。它們能夠按照不同的作用，不同的工藝要求，發揮不同的效果。但目前大多數的石化工業裝置仍然是根據其外形將工業爐分為五類：

1.管式加熱爐：按形狀分為圓筒爐、立式爐、箱型爐。管式爐爐體一般由鋼架及筒體（或箱體）組成，爐內襯有耐火材料和隔熱材料，還有爐管系統、爐配件和煙囪等部分。根據其受熱形式有純輻射式和輻射-對流式。管式加熱爐是石油化工行業最常用的爐型，以后各節主要圍繞管式加熱爐展開介紹。

2.立式反應爐：這類爐的爐體基本上是受壓容器，如甲烷化爐、中（低）溫變換爐、氣化爐、二段轉化爐等；另一部分類似平頂(底)或錐形頂(底)的常壓容器，如沸騰爐、蓄熱爐、煤氣發生爐等，爐體多數均有復雜的內件和襯耐火材料，催化劑填料等。

3.臥式旋轉反應爐：爐體呈臥式旋轉筒體，內部裝有螺旋輸運器或加熱爐管，外部有傳動及減速裝置，如HF旋轉反應爐等。

4.帶傳動、升降投料裝置的反應爐：這類爐設備類似容器，但外部有投料提升裝置，爐內有內襯或砌筑耐火和隔熱材料，如電熱爐等。

5.其他工業爐：焚燒爐：用于廢氣、廢液、廢渣的焚燒。將其中有害物質經焚燒轉化為無害物質排出。如污泥焚燒爐、硫磺回收裝置焚燒爐。干燥爐：用于干燥工藝物料。熱載體爐：塑料廠用的較多。當化學工程技術得到創新，石油化工裝置也需要做出相應的改變，以發揮化學工程技術的作用，提升自我生產率。所以為了進一步提升我國石油工業事業的發展，并且配合化學工程技術的創新發展，石化工業裝置的主體——工業爐也應該進行相應的改造。

二、化學工程技術創新在煉油方面的實踐與進展

1.催化裂化技術

在煉油裝置中的創新體現催化裂化是石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的作用下使重質油發生裂化反應，轉變為裂化氣、汽油和柴油等的過程。催化裂化的主要工程需要在裂解爐中完成，裂解爐，主要以石油餾分為原料，進行熱裂解生產烯烴，其結構特征為：立管加熱裂解爐。裂解爐大多數為立式鋼架結構爐體，將幾種不同管徑組合成一組，爐底有油氣聯合噴嘴；對流室在頂部，為臥式盤管，預熱原料或燃料等。如今催化裂化技術已經成為石化工業裝置建設中的核心技術，是石化工業煉油都需要用到的一種方式。在這項技術中就體現了許多化學工程技術的創新之處，如自動開發的高效霧化噴嘴，PV高效旋風分離器、油漿旋液除塵和煙氣能量回收等。這些技術的創新與使用，很好的解決了煉油中長期存在的回收煙氣壓力、取出多余熱量等難題。有效的提升了煉油的效率和環保性，讓煉油取得了更好的經濟效益。

2.煉油裝置

煉油裝置中的核心部分為常壓裝置，是處理煉油的重要裝置。能有效提升其處理能力，降低能耗，提升拔除率。鎮海煉化與SEI對煉油裝置大型化開發應用了一系列化學工程創新技術，如在兩段閃蒸、三級蒸餾節能型常壓蒸餾技術應用其中，并使用真空技術來降低低壓降、高減壓的拔除率，是其研發出的煉油裝置成為目前國內最大的長減壓裝置。經過實際的投入運用，該常減壓設置的處理能力達到了102%，總拔除率達到了79.12%，整個裝置的能耗量低至每噸11千克標油。

3.催化重整技術創新

在煉油裝置中的體現催化重整是在催化劑的作用下，對油餾分中的烴類分子結構進行重新排列成新的分子結構的過程。石油在煉制的過程中需要在加熱、氫壓和催化劑發揮作用的共同環境中，讓原油中蒸餾所得的輕汽油餾分轉變成富含芳烴的高辛烷值汽油，并副產液化石油氣和氫氣的過程。催化重整中可以用作汽油調合組分，也可以使用芳烴抽提制取苯、甲苯和二甲苯，副產的氫氣是煉油廠中重要的氫氣來源。需要注意的是，制氫裝置轉化爐的結果與其他工業爐的結構不同，爐管里都裝有催化劑，并在關于制氫反應過程是在爐管內完成的。爐內溫度較高，達到1000°C，反應介質出口溫度為800°C左右。而催化重整技術的創新主要是在其中應用了新型再生器催化劑分布器，能均勻的分布下料，有效提升反應器的利用率和催化劑的再生治療。該技術在進氣方式及氣體分配流動技術也有所創新改進，通過改善氣體的軸向及徑向分流的均勻性及提升了氣體在徑向床成內的壓力降和氣體在軸向的壓力分布情況。這些技術方面的創新都有助于提升整個催化重整技術的效果。

4.新型塔板、填料和冷換設備

在改進煉油中相關的化學工程技術中，選擇合適的材料能有效保證創新技術的效果發揮，并能幫助煉油廠的合理成本管理。新型規整的填料或亂堆填料已經成為催化裂化中吸收穩定塔和常減壓塔的主要材料。高效換熱器也已經成為常減壓裝置的主要構件，其能很好的回收煙氣熱能，將熱爐熱效率提升到90%以上。此外，表面蒸發冷凝器、表面多孔管換熱器也已經在煉油裝置中得到廣泛的應用與普及。

三、化學工程技術創新在有機原料方面

1.乙烯成套技術

自“九五”計劃以來，我國乙烯事業就開始快速的發展，僅2000年中國石化集團公司的乙烯產量就達到287×104t，并且在乙烯成套技術方面有了很好的創新和發展。石化股份公司對裂解爐和分離工藝技術進行了創新改進，通過在文丘里管流量控制技術對裂解原料在眾多的輻射段爐管中的流量實現了精密的均勻分布控制；應用“濕壁”模型解決了廢熱鍋爐結焦的問題。此外，在底部供熱和側壁供熱中是由輻射段，建立有效的供熱模式系統，讓供熱更快、更為均勻。乙烯分離技術一直是化學工程技術集中度非常密集的一個范圍，并且對于乙烯大型化節能效果與深冷條件都有著非常嚴苛的要求。通過對該技術的不斷研究與創新，在通過多種考慮后，石化公司選擇中型乙烯作為乙烯分離技術創新、改進的切入點。如今該項技術已經成功的在石油化工中得到使用。

2.甲苯歧化和烷基轉移成套技術

甲苯歧化和烷基轉移技術是芳烴技術中的一個重要組成單元，是滿足石油化工對二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究將HAT系列作為催化劑，并以此為基礎研制出大型軸向固定床反應器和反應器進口氣體分布器，以提升甲苯歧化反應的效率，并提升對二甲苯的回收率，滿足了石油化工對二甲苯日漸增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基轉移成套技術所使用的40×104t/a已經安全、穩定的使用了6年。

3.苯乙烯成套技術

在苯脫氫制成苯乙烯的成套技術中，乙苯脫氫軸徑向反應器是該項技術的創新點。對反應器中的原料與反應物料流向進行更合理、更環保、更節約的改進，能降低對催化劑的使用量，并提升乙苯烯的制成率。華東理工大學在6×104t/a和10×4t/a的反應器中進行多次實驗后，終于建立了兩維氣體的數學模型，并計算出反應器入口處軸向催化器的氣封高度。另外，也有研究發現使用新型的高效靜態混合器，是解決原有反應器入口處乙苯與水蒸氣在高溫和高速流動狀態發生的質量偏離及乙苯脫氫轉化率偏低的問題的最好方式。

4.化工型MTBE合成及裂解一體化成套技術

化工型MTBE合成及裂解一體化技術為制出高純度的聚合級異丁烯，上海石油化工研究院就以下兩點進行了創新：(1)使用帶有環柱形催化劑裝填構件，以實現深液層塔盤的催化蒸餾技術的使用；(2)在預反應器中是由外循環工藝，改變床層抽出的位置。這兩點的創新抓住了化工型MTBE合成及裂成一體化技術的關鍵所在，因此其所發生的效果也是顛覆性的。在MTBE裂解單元中使用固體酸裂解工藝技術，并適當的放大固定床反應器，并對裂解產物分離和精餾塔系進行合理的設計。目前該項技術已經得到很好的使用，以燕化公司為例，其所生產的高純度異丁烯很好的與丁基橡膠合成。

結論