常见的化学工艺范文
时间：2024-04-09 16:37:04
导语：如何才能写好一篇常见的化学工艺，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中图分类号：D322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0023-01
0 前言
化学水处理是火电厂重要的生产过程，确保化学水处理设备可靠运行和补给水质量对火电厂的安全经济运行起着非常重要的作用。电厂水处理主要是指给水处理，即锅炉用水的处理。锅炉用水必须经过严格的净化处理才能使用，否则将会造成严重的危害。
1 化学水处理工艺原理
化学水处理工艺系统包括化学预处理、一级除盐系统和酸碱再生系统，其中除盐系统由离子交换除盐系统、酸碱再生系统、废液中和系统组成。
1.1 化学水预处理
一般天然水中含有较多的悬浮物和胶体物质，如不首先除去，含有悬浮物和胶体物质的水如直接进入锅炉，易使锅内结生泥垢；若水中含有有机物的胶体，进入锅炉则易使锅水起泡，从而恶化蒸汽品质。因此，在电厂水处理工艺中，应首先除去悬浮物和胶体物质，使水得到澄清，或者预先除去部分硬度，这就是水的预处理目的。化学预处理工艺系统主要包括原水加药系统、澄清池排污系统；升压泵、工业水泵、生消水泵控制等。由于水源直接取自较混浊的天然水，通过在水中加入化学药剂，使钙、镁离子转变为难溶化物而沉淀析出。从而降低水中的硬度。
1.2 除盐原理
化学水预处理仅仅是除掉水中的钙、镁离子，而水中的除盐处理则是除掉水中溶解的盐类，常用的方法是化学除盐。化学除盐就是应用离子交换反应的原理进行除盐。
由一个强酸性阳离子交换器和一个强碱性阴离子交换器所组成的除盐系统，是除盐系统中最简单的，原水一次相继地经过强酸性阳离子和强碱性阴离子交换器称做一级，这种形式称为一级除盐系统。在这种系统中，原水中所有的阴离子都被阴离子树脂所吸着，其中包括有HCO-3。这种方法经济性较差，因为当原水通过强酸性阳离子交换后，其中所有的HCO-3都转变成游离的CO2，这就有可能用除碳器将它除去，在上述系统中因不设除碳器，那么HCO-3就被阴离子树脂吸着，这样就需要多量的阴离子树脂，并且在再生中要消耗更多的再生剂，所以这种系统只适用于供水量很小或进水中含HCO-3一量很小的情况。
原水在强酸性阳离子交换器中经阳离子交换后，除去了水中所有的阳离子。被交换下来的H+与水中的阴离子结合成相应的酸，其中与HCO-3结合生成的CO2连同水中原有的CO2在除碳器中被脱除。水进入强碱性阴离子交换器后，以酸形式存在的阳离子与强碱性阴离子树脂进行交换反应，除去水中所有的阴离子，从而将水中溶解盐类全部除去制得除盐水。
2 化学水处理系统流程
化学水处理系统主要由离子交换除盐系统、酸碱再生系统、废液中和系统组成。
2.1 离子交换除盐系统
以采用地下水的水质为例，地下水一般水质很好，离子交换除盐系统采用一级除盐系统加混床处理，其流程为：地下水――深井泵――生水池――生水泵――生水加热器――过滤器――清水池――清水泵――强酸性阳离子交换器――除碳器――中间水池――中间水泵――强碱性阴离子交换器――混床――除盐水池――除盐水泵――主厂房，设有五套过滤器、强酸性阳离子交换器、强碱性阴离子交换器和混床以进行切换使生产连续。
从生水加热器来的原水进入过滤器进行过滤，将原水中残留的悬浮物去除。经过过滤后的水进入清水箱，由清水泵打入强酸性阳离子交换器，经强酸性阳离子交换除去水中铁、钙、镁、钠等阳离子，再送入除二氧化碳器，通过鼓风方式除去水中 CO2，再送入强碱性阴离子交换器，通过强碱性阴离子交换，除去水中强酸根（Cl-、SO42-），碳酸氢根（HCO3-）及硅酸氢根（HSiO3-） 等阴离子，进入混床对剩余的阴、阳离子进行处理，最后送入除盐水池，由除盐水泵送入主厂房，以供锅炉使用。经过以上工艺处理的水就是合格的锅炉补给水，称作无盐水。用来吸收阳离子的树脂称为阳树脂，用来吸收阴离子的树脂称为阴树脂。强酸性阳离子交换器也称为阳床，强碱性阴离子交换器也称为阴床。
2.2 酸碱再生系统
酸罐中的浓盐酸（HCl ）由酸泵输送到酸计量箱，当阳床再生时，由除盐水使酸喷雾器产生负压，将酸计量箱内的一定量的浓盐酸稀释成稀酸溶液，送入阳床进行再生。
碱罐中的碱液（ NaOH ）由碱泵输送到碱计量箱，当阴床再生时，由除盐水使碱喷雾器产生负压，将碱计量箱内的一定量的浓碱稀释成稀碱溶液，送入阴床进行再生。
2.3 废液中和系统
由于在本系统采用的是化学除盐工艺，再生已经失效的阳、阴离子交换树脂时，所用的酸、碱液耗量不可低于或等于理论量。所以除盐工艺的水处理系统再生过程中就必定产生大量的酸、碱废水。不经处置的废液就直接排放，会污染水域、影响农作物及鱼类正常生长和危及人民群众的健康。这就必须要进行废酸、碱的处理，以使排放水 PH 值达到允许排放的标准。
阴阳床再生过程中会产生一定量的废碱和废酸（总量约占化学制水10%），通常采用的方法是把这些废碱和废酸排到中和池中，进行自然中和，但实际使用中很难达到自然中和处理的目的，即废碱和废酸混合反应后 pH 值不能满足环保排放（pH值6-9）标准。其工作原理就是设置一个中和池，让阴阳离子交换器再生所产生的废酸碱液排放到中和池中，首先让废酸碱液自行中和，并根据需要，加入适量的酸碱进行中和，然后排放掉废液。为了加快中和速度，这里设置压缩空气管进行搅拌，使得加入作调节用的酸（或碱）与废液能够混合均匀、互相中和。
3 化学水处理系统的自动控制
3.1 过滤器自动控制过程
运行时水经上部进水阀进入过滤器，过滤后的水从下部送出。当过滤器出水浊度超过规定值时必须进行反冲洗。进行反冲洗操作时，将过滤器内的水排放到滤层上缘为止，首先用压缩空气（气压 0.6-1.0MPa）吹洗，然后用水和压缩空气混合冲洗，再反洗，最后正洗至水质合格后运行或备用。根据具体的工艺要求设定上部排水、吹洗、混合冲洗、反洗的时间。
3.2 强酸阳离子交换器自动控制
运行过程中，当出水的钠离子浓度超过规定值时必须进行再生，再生主要有反洗、排水、顶压、还原、置换、正洗等工艺步骤。反洗又分小反洗和大反洗两种，一般经过10-20个制水周期后进行一次大反洗，由于大反洗后再进行还原时，还原剂的用量应比平时增加 20%-50%，所以需要增加一个补充还原过程。各个步骤的时间需要根据具体的工艺要求设定。
3.3 强碱阴离子交换器自动控制
运行过程中，当出水的SiO2含量超过规定值时必须进行再生，再生主要有反洗、还原、置换、正洗等工艺步骤。各个步骤的时间需要根据具体的工艺要求设定。
3.4 除盐系统的流程控制
一级除盐系统联接方式可分为单元制和母管制，不同的联接方式具有不同的控制方法。单元制是指系统正常运行时，当某套设备失效时，备用的整套设备运行，失效设备整套停止并进入再生状态。采用单元制联接，只要系统设计合理，只需监测阴床出水的 Si02含量，就可判断该套设备是否失效。母管制是指系统正常运行时，当某个设备失效时，备用的该类设备运行，失效的设备停止并进入反冲洗或再生状态。对两个相同设备的操作可分为手动和自动，设置一个手动一自动位（1：自动 0：手动），通过改变手动一自动位来进行手动和自动的切换。手动状态下设备由用户控制，用户可以根据需要对任一单台设备进行运行、停止、反冲洗或再生；自动状态下设备由程序控制，当某个设备失效时，备用的该类设备自动运行，失效的设备停止并进入反冲洗或再生状态。设备可以是过滤器、强酸阳离子交换器或强碱阴离子交换器。
4 总结
本文主要介绍了化学水处理的必要性，几种典型的锅炉用水名称，重点叙述了锅炉补给水的工艺流程，为电厂化学水处理系统的改造提供了理论依据和指导方向，具有重要的应用价值。
参考文献：
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[关键词]化学工艺；节能降耗；措施
中图分类号：TQ083 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0020-01
科学技术的不断发展使得化学工艺的节能技术更加完善，但是可持续发展的基本要求使化学工艺面临着巨大的挑战，在化学工艺的生产活动越来越受到人们的关注与重视的大背景下，对能源资源的使用进行一定程度上的控制是十分必要的，只有在化学工艺中注重应用节能措施，才能为有效解决我国的能源危机奠定坚实的基础，推进化学能源的可持续发展。
1.化学工艺发展基本概况
1.1 化学节能的主要特征
化工生产作为我国工业生产的重要组成部分，对国民经济的建设作出了重要的贡献，但是在化学生产和制造的过程中，会产生大量的污染物质，这不仅是由于化学工艺的节能减排不够到位，而且是在化工后期的U物处理不及时和不彻底的缘故，因此加大化学工艺的节能技术创新研究的力度，有效地实现经济效益和社会效益的相统一是必要且重要的。化学工艺主要是利用化学技术和化学生产技术将原材料经过一定的化学反应转变为具体的产品，化学工艺的制作流程一般来说是不同的，但是在这一过程中高消耗和高耗能的工艺特点是相同的，常见的化学工艺中的能量损耗是导致能源浪费的重要因素，在化学生产中必然存在最小功率的使用，由于其工作运作方式具有一定的特殊性，因此在实际的操作过程中产生能量损失是正常的。在原材料的消耗方面，通常在化学工业生产中，原材料的大量使用造成的资源浪费在国家规定的范围内就能被接受。
1.2 化学工艺进行节能的积极作用
实施化学工艺是社会发展的必然要求，作为具有污染性的化工行业，化学工艺加强节能减排措施的研究更具有意义。化学工艺中使用节能措施是国家的可持续发展战略的要求，在全球环境逐渐恶劣和资源缺乏的背景下，环境保护的基本准则十分符合环境友好型社会的建设需求，是顺应时展潮流的重要举措。在化学生产中应用节能措施不仅能够从长远的角度来说对降低化学工艺的生产成本，而且有利于实现经济效益与社会效益的统一。整体上来说，资源分布的不平衡性和能源使用效率的低下是发展节能减排的基本前提条件，只有减少生产过程中的能源损耗，才能为后期的化学工艺设计的完整性奠定良好的基础。倡导节能环保需要增强化学节能的创新发展。推广化学工艺的节能措施有利于化工行业提高市场竞争力。化工生产中使用的资源多为不可再生的资源，严重影响着化工的生产。总体来说，化学工艺进行节能是改善环境问题和节约能源的重要举措。
1.3 化学工艺设计的主要节能装备
每个的化学工厂的化工生产不同，在化学工艺中的节能装置存在一定的差异性，根据工厂和发展要素和生产环境选择合适的节能装置和设备才能使其物尽其用。但是大部分的化学工厂都会选择以下几种常见的较为经济适用的节能装置。第一种是热管换热器，作为常见的节能设备，热管换热器内部的隔热板具有重要的作用，能够将热水和冷水分开，尽量避免热管受热和受凉不均匀的情况出现，整体的换热器的良好运行是保证热管换热器安全性和稳定性的重要前提，分开流动的冷、热液体的逆流换热较简单，具有经济性。第二种是热泵装置技术，这一装备对技术性要求较高，利用热泵消耗的部分输出进行工作，通过消耗自身的热量实现对周围物质实现能量的聚集和释放，循环系统的温度的升高是蒸汽冷凝释放热量的重要途径，具有节能价值的热泵装置由于其良好的性能受到广泛的关注与使用。第三种是蓄热器，蓄热器是工业锅炉系统中的重要组成部分，该设备不仅能够将大量的热量存储起来，在使用的时候合理地释放出去，其中含有的过滤负载在有效提高化学生产中的运行功率方面有重要作用。
2.化学工艺中有效的节能降耗措施
2.1 完善化学工艺建设环境
只有良好的建设环境才能有效地保证化学工艺的节能技术的实行，合理控制化学生产的综合能耗与完善化学工艺的建设环境有着紧密相连的关系，化工反应条件的有效的改善是实施化工工艺的节能降耗的关键环节。确定化学工艺的生产是否具有可行性，反应外部压力的降低需要根据计算来进行明确，为化学生产正常运行提供必要的保障，在气态反应物通过化学反应产生的压缩功耗的过程中，有效地完成化学工艺的节能减排，降低资源的损耗程度。在完善化学反应需要具备的环境条件过后，优化吸热反应的控制，降低化学工艺的整体供热水平，促进化学生产的最终实现。将节能降耗作为化工生产的基本理念，从体系化的角度对化工供热系统进行改善配置，各装备的结合协调才能优化整体配置，控制化学生产产生的动力能耗，尽量保证最小程度的能源耗费。
2.2 积极引进新工艺和设备
在知识经济和科学技术水平快速发展的今天，化学工艺需要积极引进新型的设备和新兴的技术，主动创造更大的技术产能，利用节能型设备对化学工艺进行升级与更新，避免在生产的过程中出现更多的能源损耗。由于耗能设备和生产水平的高低在很大的程度上决定着化学工艺的减排能力，因此合理开发可行的绿色化工技术是必要的，重复利用生产产生的废弃物，及时处理污染物，促使其对环境的不良影响减低到最小。同时，引进国外先进技术之后，应该根据我国的化学工艺的实际情况进行适当的应用，现代化的生产也需要加强基础设施的建设，为高效的化学生产和资源的合理使用创造稳定的条件，尽可能地减少化学物质在分离过程中的损失耗费。
2.3 提升工艺管理水平
化学工艺的节能生产不仅应该有新型的技术作为保障，而且应该提高化工企业及工艺技术的管理水平，相关的企业在进行管理的过程中应该贯彻落实节约资源、保护环境的准则，设置化工能源的监督机构和能源管理部门，建立健全化学工艺的制度规范和相关的技术标准，专门的节能规定被认真落实才能起到作用，设置化工管理人员，提高相关的工作人员的综合素质和技术水平，通过较为完善的化工管理方式达到降耗减排的目标，建立全面、协调和可持续的发展方式需要完整的奖惩制度，提高能源利用率，重视生态文明的建设是离不开污染物的处理的，废弃物的处理需要化学工艺管理水平的提高，提高设备的应用水平，减少操作过程中的错误也是提升工艺管理水平的关键举措。
3.结语
现阶段，国家经济的发展离不开化学工业的建设，在经济建设朝着资源节约型的趋势发展的过程中，在化学工艺中采用节能措施有利于实现化学工业的全面和可持续的发展。日益严峻的环境压力和能源危机需要相关的研究人员探索更加合理的化学工艺节能方法，但是同时也应该注意化学工艺节能措施的可衡量性、可实现性和可反馈性等多方面的技术条件的完整，只有具有可操作性的节能方法才能被给予足够的人力、物力和财力进行研究以及实践。建设环境友好型社会和资源节约型社会是当代人民群众共同的社会责任。
参考文献
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经济在发展，时代在变化，人们的消费理念也发生了较大的变化，他们对物质的需求越来越高，市场上出现丰富的物质的同时，也在消耗大量的各种材料，致使化学废物的大量产生。因为人们毫无节制的使用和排放各种化学物品，当前已经出现了很多的环境问题，例如：空气被严重的污染、全球范围内的气候变暖、水资源被污染等等，目前人类的生活被这些污染严重的困扰，同时还大大的影响了大自然的生态环境。如今，工农业的发展异常迅速，到处都充斥着有毒有害的物品，在这个过程中，有毒有害化学品的污染是最严重的。总而言之，化学工艺在生产过程中会排出大量的有毒物质，如果不对这些有毒物质进行有效的控制，最终的后果是不可想象的，对生态环境不仅会产生深远的影响，还会给我们的的健康带来严重的困扰，因此，为了我们有一个良好的生活居所以及出于自己的健康考虑，我们现在必须在化工工艺过程中使用节能技术。
二、化工工艺中常见的节能降耗技术措施
（一）完善化工能源的管理力度
在化工工艺进行的过程中，直接的影响化工企业效益的是能量的转换和传输效率，经研究表明如果在企业中对能源的管理制度进行完善，可以让化工企业的能源利用率提高百分之七到百分之二十，这对于化工企业的经济效益来讲是非常可观的。在化学企业中实行的能量管理措施，首先就是统计出能源的消耗统量，确定传热系数；其次要强化工作责任，不断的提高施工人员和施工机械的工作效率。最后，合理的使用和维护设备，这就能让化学工业的能源消耗有效的降低。
（二）采用先进技术对化工工艺进行改进
当前，节能技术在化工企业中的使用还存在很多问题，要是使用高科技技术对化学工艺进行改进并通过先进技术的引进，可以进一步的让目前企业内的节能降耗技术的实用性大大的提高。在对化工工艺进行改进的时候，首先要提高的就是反应的催化剂和添加剂的性能，以便于让化工装置的灵活性提高，从而让化学工业能源的消耗降低。其次，通过淘汰传统的化学工艺，这有利于发展先进的技能降耗技术，在适当的淘汰旧设备的同时，也要引进具有节能降耗性能的机械设备，这对于化学工艺的发展非常有利，让化学工艺的节能降耗技术进一步发展。
（三）重视对生产全过程中动力能耗的控制
在化工企业进行生产的全过程，需要引起企业重视的是动力的消耗。笔者认为通过以下三个方面可以对能源的消耗进行有效的控制：1）促进变频调速控制技术的使用，是有效的降低电机驱动系统能源消耗的有效措施。在使用变频节能调速的时候，使用合理的动态频率控制方案，改进化工企业传统的阀门静态调节方案，对电机驱动系统提供了长期的动态平衡保护，在输入和输出的过程中降低了能源的消耗，尤其是对于设备负载存在较低的现象，能有有效的避免长时间的电机驱动系统在工频运行工况的重要作用，这对于能量浪费现象的出现可以有效的杜绝。2）对化学加热系统进行优化。化工企业要时刻具有降低能源消耗的思想，进行设备优化的时候要具有全局的观念。着手点可以是加热系统的温度热源，对系统进行优化，以便于设备之间结合的更有效，让冷、热源转换的范围进一步扩大，减少和防止发生“高热量低使用效率”的现象。3）增加污水回用的技术支持。环保意识和水资源节约意识是从事化工行业的人员时刻要保持的，不仅如此，还要对污水回用技术进行积极的推广和使用，让水资源得到综合的利用，尽可能减少水资源的浪费。
（四）采用阻垢剂实现节能降耗
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【关键词】化工设计 化工工艺现状 化工设计问题
化工工艺是依据化学过程以及化学反应来设计的，是整个化工工艺设计的核心，重视化工工艺设计，有助于在生产过程中保障人员和器械的安全，减少由于安全问题造成的损失，因此我们就需要关注化工工艺设计中可能会出现的问题。
1 化工工艺设计现状
化工工艺往往会由于化学工业的资本密集性以及工艺失败可能造成的巨大物资上的损失，导致在变革过程中遇到非常大的阻力，影响到化工工艺的发展。通过分析化学品生产成本的构成，我们能够得出基本建设的投资以及原材料占总成本的主要份额。由于装置往往需要多年运转，并且费用较大，在化工工艺设计中将许多已经有五十年使用期的装置进行改造，扩大装置的能力，解决薄弱环节所需要的费用比一套新建的装置要便宜很多。按照这个趋势进行分析，在2020年所销售的工艺设备产品大约有四分之三是由1999年就运转的装置生产出来的，可是由于这些老旧的生产装置不具备新时代的环保要求，所以必须对其进行减少污染、扩大产能的改造，改善装备的性能有助于绿色生产，对可持续发展也有重要作用。
2 化工工艺设计中的常见问题
2.1 安全危险问题
为了保障化工工艺设计其安全性，就需要对工艺物料、化学反应装置、工艺路线、管道和阀门以及电气等方面进行研究[1]。与此同时，在化工工艺设计中使用的工艺物料也需要进行物理化学性质、化学反应活性、稳定性等的测试，判定其是否有爆炸以及燃烧的特征、可能性和是否有毒。在工艺路线方面，我们考虑的是使用哪一条工艺路线肯一降低、减少甚至消除危险物质存在量。产品生产期核心在于化学反应，唯有通过化学反应，我们才能获取生产需要的化学物质，可是，我们也要讲反应之后带来的危险考虑其中。
总而言之，化工工艺不但要符合标准规范以及相应的法律法规，还需要重视辨识安全危险，加强安全控制，对生产过程进行监控，及时发现问题解决问题，有效防止和控制事故发生，达到安全的目的。
2.2 设备安装设计问题
在工程的设计中若是对设备安装的设计重视不够，或者在设备安装设计过程中取法经验、不够细心，那么就会导致不必要的损失，造成返工等问题，不但要保证施工的进度，更要保证施工的质量，不可以因小失大，急功近利，大量的施工经验让我们知道，只有保证质量才能保证工程。
在化工工艺的设计中容易被工艺设计人员忽视的设备安装设计，其实在整个工程中有着重要作用，工艺设计人员必须仔细，确保每一项设计都切实有效的进行。在进行设备安装设计时，我们需要把设备的安装检修问题充分考虑到设计中，比如，在进行设备布置的时候，吊点的位置需要被充分考虑，水平运输干线差距也是设备布置中不容忽视的一部分，它能够保证设备安全的运送到主干线上。
总而言之，设备安装设计在化工工艺中一定不能被忽视，若是设备安装设计出现问题，那么工艺设计就不能算是完善的设计，就会给装置维修、生产操作带来消极影响，更严重的可能会影响到整个安全生产。
3 对化工工艺设计问题的探讨
3.1 要能体现降低能耗
尽管在实际的设计生产中，很多人把能源成本当作生产总成本之中的一个重要部分，但是这种想法是错误的。将基建投资高和能量消耗大这两个问题解决，能有效的提高生产效益，降低生产成本，减低能效和与之相关的投资课题一般来说颇为有效，比如在许多大型的分离装置上运用超临界流体。通过对当前资料和实际应用的研究可以看出，一些系统能源费用比很多常用的技术要低，比如恒沸蒸馏以及蒸馏的获取。降低能耗是工艺设计与研究需要重视的一部分。
3.2 要能体现降低基本建设投资
由于化学工艺属于密集型产业，如果没有化学研究上的重大成果让主要的产品生产工艺得到提升和完善，那么一般来说，要改进以及提高化学工艺设计就需要通过解决瓶颈问题、改造现有装置、扩大产能的方式的来解决，这些方式可以有效地减少在基本建设上的投资。
3.3 要能体现改善环境行为
根据社会各界相关人士的研究得出，回收利用、减少污染源、终端处理等手段能够解决污染的问题。从化学工艺过程上要达到减少环境污染的摸底就需要重视两个设计战略上的问题：第一个是在2020年之前再多数装置上扩大和升级现有装置；第二个是在终端处理的应用上可能会出现多数机遇。而在工艺过程自身的基础上改进装置也有以下几种方式：
（1）提高分离效率和产品转化率达到降低损失的目的，并且减少废料处理费来提高收益；
（2）提高化学反应效率；
（3）运用HEN分析法减少用水量，缩小装置的规模。在工艺过程的设计中进行水资源再次利用，将废水量降到最低。
4 新模式：将设计与研究集成
目前的工艺设计需要进行拓展，但是在研究开发的过程中必须将设计建设和实验成果相结合。新方式是将一个带有物料以及能量平衡的流程、研究容器的制和尺寸以及热力学软件包结合起来制作出一个简单的模型，当然，在这个过程中，难免会有不少的估算和推测，可是对试验计划的完成和这项工艺的经济问题以及关键技术并不会产生较大影响。
总而言之，在未来化工工艺的设计中需要跟随时代的发展将理论与实际相结合，具体问题具体分析，灵活运用化工工艺设计的细则，只有这样才能将其功效发挥到最大。
5 结语
化工设计的核心在于化工工艺设计，在这个设计项目中占据着主导的地位。因为我们必须对化工工艺的现状及特点进行分析，考虑到化工工艺设计中可能出现的问题，将设备安装于安全危险问题重视起来，保证化工工艺设计安全、有效、完善，从而更好地对化工设计进行引导。
参考文献
[1] 刘立宝.工艺设计在实施GMP工作中的重要性[J].中国禽业导刊，2011（09）34-78
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关键词：节能降耗；绿色环保；精细化工
引言：生态环境的不断恶化，不可再生能源面临枯竭，现阶段，节约能源，提高能源使用效率，发展先进能源使用技术，是我国实现经济可持续发展必由之路。
一、使用节能降耗措施的必要性
化工工艺生产对能源的需求一直都是不可忽视的，尤其是化工企业中以传统能源为主导的产业，若想持续稳定健康的发展，就必须将化工产业能源损耗的经济成本制约在必要的范围内。因此通过节约经济成本，提高企业竞争力，进一步抢占市场份额，扩大市场占有率，有益于进一步提高企业的经济效益，增强企业竞争率。对于能源损耗过高，应对生态环境破坏污染程度过深的企业项目严加把控。加强对落后能源产业的筛选力度，推广使用清洁高效的能源，建设新型绿色环保企业新模式，生产无污染或低污染的绿色产品。这些举措对于有效控制污染气体、液体、固体的排放有着至关重要的作用。同时加强监督，放弃高耗能高污染的粗放式能源利用模式，逐步改善传统落后的不健康经济结构，是发展健康绿色经济不可缺少的重要环节。
当前，节能技术在化工企业中的使用还存在很多问题，要是使用高科技技术对化学工艺进行改进并通过先进技术的引进，可以进一步的让目前企业内的节能降耗技术的实用性大大的提高。在对化工工艺进行改进的时候，首先要提高的就是反应的催化剂和添加剂的性能，以便于让化工装置的灵活性提高，从而让化学工业能源的消耗降低。其次，淘汰传统的化学工艺，这有利于发展先进的技能降耗技术，在适当的淘汰旧设备的同时，也要引进具有节能降耗性能的机械设备，这对于化学工艺的发展非常有利，让化学工艺的节能降耗技术进一步发展。
二、采用先进的生产工艺
1、在化工工艺中运用新工艺、新材料、新设备和技术
在对化工工艺生产的管理过程中新元素的应用不可或缺。受传统工艺的影响以及现有材料的制约，让化工工艺的改革步履艰难，因此更加适应现有技术水平的轻便合理性材料，应该被广泛的试用于更多化工领域，与此同时高效能的环保器械也能为节约能源提供更好的保障。通过整合各方面资源达到连续型节能减排的新型模式，从而为更多化工技术创新提供可能性。区别于通过传统落后的能源损耗模式（如通过焚烧麦秆，煤炭等不可再生能源）提供人们必不可少的生活能源，新型的化工生产工艺和技术将目光集中在新型能源（如太阳能，风能，水能，潮汐能等）的使用效率和开发力度上。
优选节能连续型的化工生产工艺，通过生产工艺的技术升级改造，提高化学产品生产的综合效益。生产工艺应尽量优选连续型、操作便捷、能量转换效率较高的工艺，这样可以有效避免间歇性生产工艺过程切换中的能源浪费。优选高效分馏塔、反应器、换热器、空冷器、电机拖动系统、加热炉等先进传质、换热、旋转等节能型电气设备，降低机械设备在运行过程中的综合能耗特别对于耗热量大的设备，采用导热性能更好的材料进行设备关键部位设计制造，广泛将余峄厥丈璞浮⒂τ帽淦灯鹘诘缟璞赣糜诖笞诨工生产装置中来。
2、改善化工反应的工艺条件，降低化工生产工艺综合能耗
首先，降低化工生产反应外部压力。合理计算确定化工生产反应的压力，一方面可以确保化学反应高效稳定的进行；另一方面还可以降低输送反应物的电机拖动系统的综合能耗，尤其可以降低气态反应物的压缩功耗，达到降耗的目的。其次，在确保化学物质正常反应环境条件的基础上，合理优化降低吸热反应温度，降低系统反应所需的整体供热量，提高系统热能利用率。再次，加快化学反应转化效率，有效抑制反应过程中的副反应作用，进而减少反应过程能耗和产品分离能耗。
三、关键性物质对节能的重要性
反应器，交换器等许多化学工艺生产过程中必不可少的器械仪器，在生产产品的过程中因为各种原因不可避免会有所损耗，会在机体部分结垢，或更进一步产生锈迹，这种情况的发生会大大降低机器的热交换功能，从而影响其传热效率。机械的传热系数下降使其换热功能减退，能源利用率降低，化工生产机器的外部压力过大，缩短了化工设备的运行周期，减少其使用寿命。而阻垢剂的使用可合理提高机器设备的能源转换利用率，降低机器完成能源转换的整体供热量，确保化工生产过程的安全，这对于化学工艺节约耗能的发展十分有利。
在化学工艺的生产过程中，添加一些关键性物质会起到意想不到催化效果。如新的类型的催化剂。催化剂可以优化化学工业生产过程中的环境，提高生产过程中能源的使用效率，同时提高这种催化剂在化学有反应中的综合反应活性，对于能源的合理配置，及节约成本方面有着十分重要的作用。
四、降低生产全过程的动力能耗
首先，采取变频节能调速降低电机拖动系统的电能消耗。采用变频节能动态调速方案对常规的阀门静态调节方案进行技术升级改造，可以确保电机拖动系统输出与输入之间长期处于动态平衡状态，尤其对化工企业装置负荷率普遍较低的问题，可以避免电机拖动系统长时间处于工频运行工况，降低无谓电能资源浪费。其次，供热系统的优化改进。供热系统在优化升级改造过程中，要打破常规单套装置界限，实现组合装置的整体优化匹配。如：在进行供热系统优化改进过程中，要根据不同温位热源的功能特点，合理地进行供热装置的匹配组合，实行装置间的联合运行，进而实现在较大范围内进行冷、热能源流的优化转换，从设备源的基础上避免“高热低用”等不利情况发生，实现热能资源的最优化利用。再次，推广污水回用技术。在实际生产施加过程中，化工企业必须高度重视水资源管理和综合利用，杜绝出现跑、冒、滴、漏和常流水等不利现象，并积极结合化工生产实际特点推广污水回用技术，降低水资源的综合消耗。做好电、热、水等资源的余能回收利用，可以大幅提高化工企业的综合节能降耗效果。利用生产工艺中的余压、余热等资源进行综合利用，通过制冷、发电等转换技术，有效节省化工生产过程中的常规能源浪费，进而实现能源资源的高效、安全可靠、经济节能、低碳环保的综合转换利用。
五、结语
化工工艺的节能降耗技术在整个化工产业的科学研究中占据主导地位，落后的产业技术模式会消耗大量的资源，也会对环境造成不可逆转的伤害。对资源进行综合的利用，以及高效的使用能源已经成为快速推动国家经济发展的重大课题。阻垢剂，催化剂等等新物质的使用也逐渐成为节能降耗工艺发展不可或缺的助力。越来越多的人将目光放在了如何提高能源利用率这一问题上。合理调配资源，发展绿色经济，提高能源利用率，将成为我国未来经济发展的重中之重。
参考文献：
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关键词：化工流程题；命题特点；知识考点；高考化学
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）02-0180-02
DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2017.02.114
化学新课程突出化学的实用性和创造性，所以化学高考试题必然与生产、生活紧密联系。化学工艺流程题以真实的化学工业生产为题材，问题设计灵活多变，试题知识含量大，综合性强，对考生的思维能力要求高，与现实生产生活联系紧密度高，要求考生了解工业生产的基本原理和基本流程，对题中信息能进行深刻领会并准确解读，所以答题难度较大，区分度较明显。所以研究化学工艺流程题的解决策略对提高考生的高考化学成绩具有非常重要的意义。
一、化工流程题特点
（一）情境新颖
广东省从2005年到2014年，10年时间，高考化学试题中就有13道化工流程试题。如2009年是以硼砂为原料制取镁，2005年是在钛铁矿中制备二氧化钛。这类试题的情境是比较新颖的，也是真实客观的，在化工生产中常见，但师生对钛铁矿和硼砂见识不多，所以在一定程度上能扼制教师施行的题海战术。
（二）跨度较大
化工流程试题的题干较长，文字叙述较多，也有较多的设问，并且一般都以框图形式呈现化工流程，试题跨度较大，从原料到初产品再到目标产物，流程较多，学生必须仔细阅读、认真分析、准确判断、逻辑推理，提取有价值的信息，才能最终完成准确答题。
（三）综合性强
化工流程题涉及到流程分析、图像分析、表格分析、化学方程式书写、物质的结晶、过滤、沉淀等基本操作过程，往往把实验设计及其基本操作、化学基础理论知识与化工流程融合在一起，综合性较强，考查考生的基础知识掌握程度、解决问题的思维能力和学生对信息的采集、归纳和应用能力，答题难度较大、区分度较好。
二、化工流程题类型
（一）按化工流程结构来分有单线结构和多线结构
单线结构就是指整个流程只有一个主目的，如2008年广东卷的石英砂制高纯硅。多线结构就是指整个流程的主目的有两个或两个以上，如2004年广东卷的利用海水制精盐和镁。
（二）从考察原理上分有除杂型、制备型和除杂+制备型
2007年广东卷第24题是除杂型，在软锰矿中除杂提纯二氧化锰。2007年广东卷第21题是制备型，以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵。如2010年广东卷第32题是除杂+制备型，这类题的解答需要分别解答除杂和制备，除杂把解答重点放在分离和提纯上，制备则把解答重点放在反应源上。
（三）从自然资源开发与利用分有空气、水、矿石、化石工艺流程题
合成氨以空气为资源，海水制盐、海水提溴是以水为资源，冶炼钢铁、电解制铝是以矿石为资源，合成有机玻璃、合成树脂是以化石燃料为资源。
三、化工流程题的常见考点
化学工艺流程一般分为原料预处理、核心反应和产品分离提纯三个阶，所以化工生产流程题重点考查学生对化工流程中化学发生过程的综合分析、解决问题的能力。常见考点有化学反应方程式或离子方程式的书写，反应条件的控制，氧化剂、除杂试、沉淀剂等试剂的选择，沉淀、洗涤、蒸馏、结晶、过滤、干燥等提纯除杂基本操作及一些特殊操作或操作的原因、目的，废物处理与环境保护以及纯度、转化率、产量等定量测定与误差分析。这些考点要求考生的综合能力较高，因此学生普遍反映此类题较难解答。
四、高考化工流程题的解题基本思路
在解答高考化工流程试题时，首先，要认真快速读题，初步了解试题大意，明确题目提供什么原料，原料含有什么杂质，要制取什么产品，找出流程的终极目标，大体了解制备原理和方法。其次，要根据题中设问，再次阅读全部流程，认真仔细分析，找出流程中的关键词和操作目的，理清原料到产品的过程，明确如何从原料出发、经过除杂、最终得到产品，理清步骤与目的的关系，明确每一步骤应该做什么、如何做、才能达到目的，第三，要瞄准目的，根据既定流程，“顺藤摸瓜”，逐步解决，最后得出问题的答案。第四，要把所得的答案带回流程逐步进行检验，查看答案是否正确。高考化工流程题大多提问可直接回答，有时需要逆推，有时需要考虑生产实际，往往要考虑成本低廉、环境友好、产量产率高等，所以考生要大胆回答。
五、高考化工流程题的解题基本策略
（一）化工流程题的解题基本策略
第一，要明确原料的主要成分及其的溶解性、氧化性、还原性。第二，要明确目标产品和副产品。第三，要明确流程图中每个流程的目的是什么，发生了什么化学反应，生成了什么产物。第四，要有效结合题中信息，联系大脑中储存的溶液配制、物质分离与提纯、酸碱中和滴定等基本操作知识，准确表述和工整书写，最后完成准确答题。
（二）化工流程题的高分突破策略
第一，要读懂流程图，理解每一流程的目的和意义，是合成新物质还是分离提纯物质。解题技巧就是要首尾呼应，根据原料和产品确定主线和支线，确定核心反应，根据流程的箭头指向，实现对整个流程的全盘分析。
第二，要了解掌握基本的化工术语含义，如“浸出”就是先粉碎原料，后加溶剂适量，使原料和溶剂发生化学反应或粉碎的原料溶解。“浸出”有水浸、酸浸、碱浸、稀醇溶液浸取等。
第三，要用准确规范的专业术语答题，尤其要注意使用原理性语言和操作性语言。如试题要求检验滤液中是否含有硫酸根离子，考生就要用操作性语言。如果试题要求检验硫酸根离子，那就要用原理性语言。
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化工设计在化工生产中占据极其重要的位置，是化工企业的立足之本。伴随计算机技术的飞速发展，它在化工设计中的应用由最初的局部辅助发展到如今的全面辅助，在化工设计中扮演着越来越重要的角色。借助于计算机技术，人们不光能够进行绘图、工艺路线设计、设备计算等工作，还能完成对环境、经济和社会效益的评估，因而化工设计又是一项系统工程。当前化工设计中通过使用图形软件AutoCAD系统，可以代替图板和计算器并依照相应制图标准来完成化工机器图、化工设备图、工艺流程图等的绘制。传统的纸质图纸设计存在改动麻烦且只能进行二维空间上的绘画的不足，利用计算机辅助制图(CAD)就能有效弥补这方面的缺陷。不仅能够方便快捷的绘图和编辑与修改，显著提高设计质量；而且将图纸拓展至三维空间，减低遗漏、片面等绘图错误，缩短设计周期，加快工程建设进度，最终节省工程投资，节约成本。可以说利用计算机的辅助计算是专业化工设计人员必备的一项基本技能，他能保质、保量的完成化工生产中的化工设计。
2计算机技术在化工模拟设计中的应用
化工模拟设计的主要工作内容是通过数学模型将一个以许多单元过程所组成的化工流程准确表现出来，应用化工模拟设计能显著提高化工设计的品质与效率。在实际的化工生产中，化学实验和化学反应测试非常重要，但由于存在一定程度上的不可预知性，需要我们逐一的去尝试，将会消耗巨大的人力、物力与时间，不利于化工生产的进行。而化工过程涉及到的模拟包含结构分子模拟或微观过程以及研究宏观过程的流程模拟，根据反应物的性质，矫正副反应系数，通过化工模拟设计准确且快速的预测化学分析条件，能在节约时间的同时大幅提高生产效率，为企业的发展奠定良好的基础。如今Aspenplus和ProII等不但能够进行物料与热量衡算，还可以进行单元过程计算与设计方案的优选或优化，在制药、石油炼化、化学工程等过程设计领域中获得广泛应用。常见的化工工程流模拟图如图1所示。伴随计算机技术的快速发展，设计、控制并优化现有的化工工艺过程，是当前化工企业需解决的重点。而作为过程开发、工业设计及生产优化控制的有力工具，化工流程模拟与优化技术在生产设备的参数优化及增产降耗上发挥了巨大的作用。
3计算机仿真技术在化工生产中的应用
计算机仿真是一门为系统分析、综合、研究、设计和对专业人员的培训提供一种先进技术手段的综合性技术学科，在化工领域中占据了日益重要的地位。通过化工仿真，能够形象的将化工生产中流程中设计的阀门、管道、调节器、分析仪器等等化工设备更为逼真的再现，让化学工业领域的工作者们更好的进行模拟与仿真，从而使设计的化工生产系统更好的为化工行业服务。将计算机技术与化学工业相结合，在化工生产前进行动态仿真模拟，为实际化工生产进行操作优化和技术改造提供了有力依据。
4结束语
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一、工艺流程题的特点和作用
其特点与作用有三:一是试题源于生产实际,以解决化学实际问题作思路进行设问,使问题情境真实,能培养学生理论联系实际,学以致用的学习观;二是试题内容丰富,涉及化学基础知识的方方面面,能考查学生化学双基知识的掌握情况和应用双基知识解决化工生产中有关问题的迁移推理能力;三是试题新颖,一般较长,阅读量大,能考查学生的阅读能力和资料的收集处理能力.
二、解题方法
化学工艺生产主要解决的矛盾,归纳起来主要有六个方面问题:一是解决将原料转化为产品的生产原理;二是除去所有杂质并分离提纯产品;三是提高产量与产率;四是减少污染,考虑“绿色化学”生产;五是原料的来源既要考虑丰富问题,又要考虑成本问题:六是生产设备简单,生产工艺简便可行等工艺生产问题.化学工艺流程题,一般也就围绕以上六个方面设问求解.要准确、顺利解答化学工艺流程题,除了必须要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂分离提纯物质的基本技能外,最关键的问题要掌握和具备分析工艺生产流程的方法和能力.为此特提出下列四种解题基本方法,供参考.
1.首尾分析怯
对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题,首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答.
【例1】 (2008年,广州高考一模23题)聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n].本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制碱式氯化铝.其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:Al2O3(25%~34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%~3.0%)以及少量杂质和水分.已知氧化铝有多种结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸.制备碱式氯化铝的实验流程如下:
根据流程图回答下列问题:
(1)“煅烧”的目的是 .
(2)配制质量分数15%的盐酸需要200mL30%的浓盐酸(密度约为1.15g/cm3)和 g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、 .
(3)“溶解”过程中发生反应的离子方程式为 .
(4)加少量铝粉的主要作用是 .
(5)“调节溶液pH在4.2～4.5”的过程中,除添加必要的试剂,还需借助的实验用品是: ;“蒸发浓缩”需保持温度在90~100℃,控制温度的实验方法是.
解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将Al2O3利用水解絮凝法转化为产品.再进一步分析,除铁用铝置换后过滤,高岭土中的Al2O3不溶于酸,必须经煅烧改变结构.该题经这样分析,题设的所有问题的答案就在分析之中.
参考答案:(1)改变高岭土的结构,使其能溶于酸 (2)230 量筒
(3)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(4)除去溶液中的铁离子; (5)pH计(或精密pH试纸);水浴加热
简评:首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法,这种方法的特点是:简单、直观,很容易抓住解题的关键,用起来方便有效.使用这一方法解题,关键在于认真对比分析原材料与产品组成,从中产生的将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施.当把生产的主线弄清楚了,围绕生产主线所设计的系列问题,也就迎刃而解.
2.截段分析法
对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点.
【例2】 (2007年,广东高考第21题)以氯化钠和硫酸钠为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下:
氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如下图所示.回答下列问题.
(1)欲制备10.7gNH4Cl,理论上需NaCl g.
(2)实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有 、烧杯,玻璃棒、酒精灯等.
(3)“冷却结晶”过程中,析出NH4Cl晶体的合适温度为 .
(4)不用其他试剂,检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是 .
(5)若NH4Cl产品中含有硫酸钠杂质,进一步提纯产品的方法是 .
解析:该生产流程的特点是:用同样原材料既生产主要产品氯化铵,同时又生产副产品硫酸钠.因此,为了弄清整个生产流程工艺,只能分段分析,即先分析流程线路中如何将原料转化为硫酸钠的,然后再分析又如何从生产硫酸钠的母液中生产氯化铵,即将题供的流程路线截成两段分析,这样,便可以降低解题的难度.
结合流程示意图和溶解度曲线图分析,生产硫酸钠只能用热结晶法,生产氯化铵用冷结晶法,因为温度降到35℃以下,结晶得到的产品为Na2SO4•10H2O.
参考答案:(1)11.7g (2)蒸发皿 (3)35℃(或33~40℃之间任意值) (4)加热法.取少量氯化铵产品于试管底部,加热,若试管底部无残留物,表明氯化铵产品纯净 (5)重结晶.
简评:用截断分析法解工艺流程题是一种主流解题方法.因为当前的化工生产,为了降低成本,减少污染,增加效益,大都设计成综合利用原材料,生产多种产品的工艺生产线.为此这种工艺流程题很多.用截断分析法解工艺流程题关键在于选对属型和如何截段,截几段更合理.一般截段以生产的产品为准点.但也不一定,特殊情况也很多,必须具体情况作具体分析.
3.交叉分析法
有些化工生产选用多组原材料,事先合成一种或几种中间产品,再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品.以这种工艺生产方式设计的工艺流程题,为了便于分析掌握生产流程的原理,方便解题,最简单的方法,就是将提供的工艺流程示意图画分成几条生产流水线,上下交叉分析.
【例3】 某一化工厂的生产流程如下图:
(1)L、M的名称分别是_____ 、 .
(2)GH过程中为什么通入过量空气: .
(3)用电子式表示J: .
(4)写出饱和食盐水、E、F生成J和K(此条件下K为沉淀)的化学方程式:_____ ,要实现该反应,你认为应该如何操作: .
解析:根据流程示意图分析可知,用空气、焦炭和水为原材料,最终生产产品L和J、M.首先必须生产中间产品E,这样,主要生产流水线至少有两条(液态空气-E-M;焦炭-E-L).为了弄清该化工生产的生产工艺,须将这两条生产流水线交叉综合分析,最终解答题设的有关问题.
参考答案:(1)硝酸铵;碳酸钠 (2)提高NO的转化率
(3)
(4)NH3+H2O+NaCl+CO2=NaHCO3+NH4Cl 向饱和的食盐水中先通入足量的NH3,再通入足量的CO2
简评:从本题分析得知,构成交叉分析的题型,从提供的工艺流程上看,至少有三个因素(多组原材料、中间产品、多种产品)和两条或多条生产流水线的化工生产工艺.利用交叉分析法解工艺流程题的关键,在于找准中间产品(因为有时会出现多种中间产品)和流水生产的分线,在分析过程中,抓住中间物质的关联作用,逐一破解.
4.“瞻前顾后”分析法
有些化工生产,为了充分利用原料,变废为宝,设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外,同时还要考虑将生产过程的副产品转化为原料的循环生产工艺.解答这种类型题时宜用“瞻前顾后”分析法.“瞻前顾后”分析法,指分析工艺生产流程时,主要考虑原料转化为产品的问题(瞻前),同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后).
【例4】 利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下:
依据上述流程,完成下列填空:
(1)天然气脱硫时的化学方程式是__________.
(2)nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol,产生H2 mol(用含n的代数式表示).
(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是 .
A.相似相容原理
B.勒夏特列原理
C.酸碱中和原理
(4)分析流程示意图回答:该合成氨工艺主要原料是 ,辅助原料有 .
(5)请写出由CH4为基本原料经四次转化为合成氨的N2、H2的化学反应方程式 .
(6)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,请在上述流程图上标出第三处循环(循环方向和循环物质).
解析:该生产工艺属于多处循环生产工艺,因此分析工艺流程示意图时,分析的主线是弄清基本原材料CH4转化为合成氨的基本原料N2和H2的工艺生产原理.但还要回头分析循环生产的理由和循环生产的工艺生产段.通过这样既考虑产品的合成,又考虑原料的充分利用,该题所涉及的问题也就可以解答了.
参考答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3=Fe2S3+6H2O
(2)2.7n (3)B (4)CH4、H2O、空气;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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关键词：化工；节能减排；措施；经济发展
化工事业的发展与我国众多行业之间存在密切关联，是高新技术材料研发与生产的主阵地。而随着化工行业的迅猛发展，随之产生的环境污染、能耗浪费问题愈发明显，这使得我国经济发展与环境保护之间的矛盾冲突逐渐升级，如何在环境保护的前提下大力发展化工经济，已经成为化工行业发展的重要研究课题。
1化工企业节能减排的重要性
相较于发达国家而言，我国工业发展先天不足，进程相对较短。尽管自20世纪50年代后我国开始加大对化工领域的研究与发展力度，但是因发展经济实力和科技水平的局限，使得大部分化工企业在设备、工艺应用方面滞后，并在发展的过程中造成环境污染以及能源资源的大量浪费。化工生产多以化学反应为原理，在高温、高压条件下进行材料转化和利用，而在材料反应过程中势必会产生一定的能量消耗和碳排放。研究表明，在我国总能耗占比中，化工生产能耗占比超过10%，而在全国电能消耗占比中，化工行业占比超过17%。同时，化工生产过程还会伴随一定量的废渣、废水、废气排放，倘若不加以有效治理，则会对我国生态环境造成不同程度污染，对人民群众的生命安全造成威胁。在此背景下，要想实现化工经济的绿色化、生态化发展，需要加大节能减排的实施力度，依据化工企业自身经济条件进行工艺改造，通过对清洁化生产模式的构建来推动化工行业发展达成节能减排目标。
2化工企业节能减排的现状
2.1节能减排意识薄弱
纵观现阶段我国化工行业发展，部分规模较小的化工企业在实际经营生产过程中仍以传统理念为主。即采用较为陈旧滞后的设备、工艺进行化工生产，对于生产工艺的改造没有正确的认知，导致企业化工生产以高能耗、低效率、高污染、低产能为主要特点。节能减排能力低下，导致相关治理措施受到严重阻碍，不仅影响着化工企业经济效益获取，亦对环境保护、治理的开展产生不利影响。
2.2缺乏相关专业人才
虽然一些化工企业对节能减排有一定的认知，并且依据自身发展现状进行治理措施的实施。但是因专业人才的匮乏，使得节能减排措施实施无法获取显著成效，主要原因在于大部分节能减排措施的落实离不开专业技术人才，倘若化工企业在节能减排过程中缺乏专业人员，极易出现相关措施无法落到实处、节能减排治理不到位等问题，无法为企业发展绿色化、生态化经济提供强有力的支撑。
2.3知识生产环节脱节
理论与实践的结合是推动节能减排全面落实，以及推动化工经济长久发展的关键所在。部分企业只侧重对节能减排理论概念的渗透，却未做到在实际生产中进行相关措施的具体落实，导致节能减排只停留于表面形式。现阶段尽管企业已经认知节能减排的必要性，但是一些小企业仍未做到将节能减排理念全面贯穿于生产经营过程中。导致其无法达到节能减排目标的要求，对于化工经济的绿色化发展产生不利影响。
3强化节能减排措施，促进化工经济发展
3.1优化产业结构
产业结构调整是推动化工行业达成节能减排目标的关键所在，所以为助力化工经济发展，需要立足于节能减排对化工产业结构调整与优化。依据对化工产业发展现状的分析，强调对高能耗、高污染设备、工艺的淘汰，重视对生产工艺的改进与升级，以期通过产业结构的升级来提升化工生产的节能减排效果。以钢铁、煤化等化工项目为例，可以加大对IGFC、IGCC等技术的引进与应用。依据对企业生产工艺实际情况的分析，充分利用气化一体化联合循环技术来改善生产品质，并做到在生产期间合理控制污染排放，避免化工生产对生态环境造成严重影响。另外，化工产业发展需秉持可持续发展理念，构建具备生态化、绿色化的产业链。在实际发展过程中，可以构建以建材、轻工以及电力等企业为核心，以粉煤灰为枢纽的生态化、综合化利用产业链条。以电力、钢铁、石油化工等行业资源为基础，促使电力、钢铁、石油化工等企业之间形成具有循环性、综合性的利用链条。
3.2加强科技创新
科技创新是实现化工经济生态化、绿色化发展的必要手段，企业可以结合以下几点来加大科技创新的力度。
3.2.1重视产品升级
产品生产工艺的升级与改造有助于化工企业从源头处进行节能降耗，对于化工企业现存的高污染、高能耗设备、生产工艺，相关部门需要以规定期间为限制，要求化工企业进行整改升级。现阶段化工行业发展仍有部分企业因资金条件、发展规模等方面的影响而无力按照国家规定标准进行整改升级，对此政府需出台相关政策文件进行此类小型企业的取缔，以期通过构建大型集约生产的格局来提升节能减排效果，避免因化工生产的分散化布局而影响到相关节能减排措施的开展效果。此外，作为节能减排措施落实的基础前提，其节能减排技术的研究与开发直接影响到化工企业在未来发展过程中能够真正达成相关目标。所以，当地政府部门可以积极联动高校与化工研究机构，引进人才、技术和设备，对化工产品升级，以实现对节能减排科研成果的有效转化，为化工企业生产技术的升级与优化提供支撑。
3.2.2实施清洁生产
化工企业要想走上化工经济可持续发展的道路，必须以清洁生产为前提，只有做到在实际生产经营过程中落实清洁化生产模式，才能进一步帮助化工企业进行循环经济体系的构建，在降低企业污染排放的同时，实现对企业化工经济效益的创造提供支撑。而要想发挥出清洁化生产模式的最大作用，务必在化工企业生产运营全过程中进行清洁理念的贯彻，做到将清洁生产与产品生产全周期的全面融合。即从产品生产材料的选择到产品包装等过程中实施清洁生产模式，以期通过对清洁能源、清洁材料的合理利用，进一步降低化工生产的能源消耗与污染物排放。例如现阶段部分企业化工生产仍以燃煤为生产动力源，对此可以利用天然气、电能、核能等进行传统燃煤的取代。另外，企业还需借助对先进设备与工艺应用，进行清洁型产品的生产，做到在产品使用、回收过程中进行节能减排目标的渗透。此外，化工企业还需以节能减排为理念核心，构建具备再循环、减量化特点的循环经济体系，实现在化工生产过程中进行废物的再利用，在显著提升化工企业资源利用率的同时，避免因产品废物丢弃而造成环境污染破坏。
3.2.3构建市场体系
要想促进化工行业发展进一步达成节能降耗目标，构建完善且合理的市场体至关重要[8]。对此，相关政府部门在构建节能减排市场运行机制时，需要以全面落实节能减排市场化运作为前提，并做到在发展过程中立足于节能减排角度，借助对资本、技术对接功能的充分发挥，进行新能源项目、再生能源等项目的全面开发。同时，针对现存的专业人才不足问题，政府部门可以依托于相关税收减免、资金奖励等措施的实施，鼓励化工企业加大对专业人才的引进与培养力度。或者是政府部门可以出台相关政策文件，为节能减排服务公司的创建提供支撑。鼓励化工企业在实际生产过程中积极与专业服务公司加强合作，通过专业化的治理服务来降低企业污染排放以及能耗消耗。此外，可以以市场平台为载体，鼓励科研机构、服务商、评估机构以及投资机构等积极参与到节能减排治理中，加大对节能减排相关项目而定资金投入，并重视对节能减排措施、机制等方面的创新，为节能减排的市场化发展提供支撑。
3.2.4制定经济政策
经济政策的制定是创新化工行业发展模式，推动节能减排措施落实的关键所在。对此，相关部门需要依托于对行业发展现状的分析，对化工生产能耗、排放进行交易平台的构建，进而实现以市场化为手段助力节能减排目标的达成。同时，依据对节能减排措施落实现象的分析，构建契合现阶段化工企业发展需求的节能量化指标，并做到对二氧化硫等化学物排污权益的确定，以市场化交易的形式进行温室气体排放的控制，通过加大企业排污成本来实现对外部节能减排成本的内部转化，引导企业在内部运行成本中纳入排污、降耗成本，进而加大企业对节能减排措施实施的重视度，主动通过技术革新、设备革新等形式来加强对废弃物的循环利用。只有做到对循环经济的大力发展，才能为化工企业达成节能减排目标提供保障。
4结束语
我国化工工业发展不仅与人们生活息息相关，亦与我国国民经济发展建设存在直接关联。而纵观现阶段化工生产的开展，能耗大、污染强等问题始终影响着我国资源节约型、环境友好型社会的构建。鉴于此，为进一步实现对节能减排目标的达成，需在充分剖析当前化工生产现状的前提下，采取科学措施来推动节能减排措施的深入，并为我国化工经济的绿色化、生态化发展助力。
参考文献
[1]张华.化工工艺中常见的节能降耗技术措施探析[J].中国化工贸易，2019（2）：150.
[2]高海生.浅析化工生产与企业节能减排技术措施[J].化工管理，2018（26）：236–237.
[3]丁曦.绿色化学对化学工业节能减排的促进作用[J].决策探索，2020（3）：21.
[4]杨海云，郝宏伟.化工工艺中常见节能降耗技术措施探究[J].中国化工贸易，2019（33）：166.
[5]范有为，杨雪.化工企业节能减排与发展循环经济[J].科技经济导刊，2018（8）：88.
[6]钟颖，杨杰.绿色化学对化学工业节能减排的促进作用简析[J].化工中间体，2018（7）：18–19.
[7]刘丽.浅析绿色化学工程与工艺对化学工业节能减排的促进作用[J].工程技术，2016（6）：110.
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关键词：化学工程；技术创新；石化工业；装置建设
引言
化学工程是研究化学工业为代表的，是对石化工业的生产过程中有关化学过程与物理过程的原理和规律进行研究，并利用这些规律来解决工业装置的建设。随着石化工业的不断发展，石化工业所涉及的范围也越来越广，因此重视化学工程技术的创新，并在石化工业装置建设中得到实践与发展是非常必要的。而同时，随着石化工业装置建设的发展，化学工程技术创新提供了必要的条件。
一、石化工业装置建设中的主要改造的部分
在石化工业装置中，工业炉是整个生产工艺中的重点设备，无论是炼油、有机原料的炼成和合成树脂的工艺都需要借助不同工业炉完成。比如在炼油中，最为常见的石化工业装置有裂解炉、转化炉和加热炉等。它们能够按照不同的作用，不同的工艺要求，发挥不同的效果。但目前大多数的石化工业装置仍然是根据其外形将工业炉分为五类：
1.管式加热炉：按形状分为圆筒炉、立式炉、箱型炉。管式炉炉体一般由钢架及筒体（或箱体）组成，炉内衬有耐火材料和隔热材料，还有炉管系统、炉配件和烟囱等部分。根据其受热形式有纯辐射式和辐射-对流式。管式加热炉是石油化工行业最常用的炉型，以后各节主要围绕管式加热炉展开介绍。
2.立式反应炉：这类炉的炉体基本上是受压容器，如甲烷化炉、中（低）温变换炉、气化炉、二段转化炉等；另一部分类似平顶(底)或锥形顶(底)的常压容器，如沸腾炉、蓄热炉、煤气发生炉等，炉体多数均有复杂的内件和衬耐火材料，催化剂填料等。
3.卧式旋转反应炉：炉体呈卧式旋转筒体，内部装有螺旋输运器或加热炉管，外部有传动及减速装置，如HF旋转反应炉等。
4.带传动、升降投料装置的反应炉：这类炉设备类似容器，但外部有投料提升装置，炉内有内衬或砌筑耐火和隔热材料，如电热炉等。
5.其他工业炉：焚烧炉：用于废气、废液、废渣的焚烧。将其中有害物质经焚烧转化为无害物质排出。如污泥焚烧炉、硫磺回收装置焚烧炉。干燥炉：用于干燥工艺物料。热载体炉：塑料厂用的较多。当化学工程技术得到创新，石油化工装置也需要做出相应的改变，以发挥化学工程技术的作用，提升自我生产率。所以为了进一步提升我国石油工业事业的发展，并且配合化学工程技术的创新发展，石化工业装置的主体——工业炉也应该进行相应的改造。
二、化学工程技术创新在炼油方面的实践与进展
1.催化裂化技术
在炼油装置中的创新体现催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化裂化的主要工程需要在裂解炉中完成，裂解炉，主要以石油馏分为原料，进行热裂解生产烯烃，其结构特征为：立管加热裂解炉。裂解炉大多数为立式钢架结构炉体，将几种不同管径组合成一组，炉底有油气联合喷嘴；对流室在顶部，为卧式盘管，预热原料或燃料等。如今催化裂化技术已经成为石化工业装置建设中的核心技术，是石化工业炼油都需要用到的一种方式。在这项技术中就体现了许多化学工程技术的创新之处，如自动开发的高效雾化喷嘴，PV高效旋风分离器、油浆旋液除尘和烟气能量回收等。这些技术的创新与使用，很好的解决了炼油中长期存在的回收烟气压力、取出多余热量等难题。有效的提升了炼油的效率和环保性，让炼油取得了更好的经济效益。
2.炼油装置
炼油装置中的核心部分为常压装置，是处理炼油的重要装置。能有效提升其处理能力，降低能耗，提升拔除率。镇海炼化与SEI对炼油装置大型化开发应用了一系列化学工程创新技术，如在两段闪蒸、三级蒸馏节能型常压蒸馏技术应用其中，并使用真空技术来降低低压降、高减压的拔除率，是其研发出的炼油装置成为目前国内最大的长减压装置。经过实际的投入运用，该常减压设置的处理能力达到了102%，总拔除率达到了79.12%，整个装置的能耗量低至每吨11千克标油。
3.催化重整技术创新
在炼油装置中的体现催化重整是在催化剂的作用下，对油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程。石油在炼制的过程中需要在加热、氢压和催化剂发挥作用的共同环境中，让原油中蒸馏所得的轻汽油馏分转变成富含芳烃的高辛烷值汽油，并副产液化石油气和氢气的过程。催化重整中可以用作汽油调合组分，也可以使用芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯，副产的氢气是炼油厂中重要的氢气来源。需要注意的是，制氢装置转化炉的结果与其他工业炉的结构不同，炉管里都装有催化剂，并在关于制氢反应过程是在炉管内完成的。炉内温度较高，达到1000°C，反应介质出口温度为800°C左右。而催化重整技术的创新主要是在其中应用了新型再生器催化剂分布器，能均匀的分布下料，有效提升反应器的利用率和催化剂的再生治疗。该技术在进气方式及气体分配流动技术也有所创新改进，通过改善气体的轴向及径向分流的均匀性及提升了气体在径向床成内的压力降和气体在轴向的压力分布情况。这些技术方面的创新都有助于提升整个催化重整技术的效果。
4.新型塔板、填料和冷换设备
在改进炼油中相关的化学工程技术中，选择合适的材料能有效保证创新技术的效果发挥，并能帮助炼油厂的合理成本管理。新型规整的填料或乱堆填料已经成为催化裂化中吸收稳定塔和常减压塔的主要材料。高效换热器也已经成为常减压装置的主要构件，其能很好的回收烟气热能，将热炉热效率提升到90%以上。此外，表面蒸发冷凝器、表面多孔管换热器也已经在炼油装置中得到广泛的应用与普及。
三、化学工程技术创新在有机原料方面
1.乙烯成套技术
自“九五”计划以来，我国乙烯事业就开始快速的发展，仅2000年中国石化集团公司的乙烯产量就达到287×104t，并且在乙烯成套技术方面有了很好的创新和发展。石化股份公司对裂解炉和分离工艺技术进行了创新改进，通过在文丘里管流量控制技术对裂解原料在众多的辐射段炉管中的流量实现了精密的均匀分布控制；应用“湿壁”模型解决了废热锅炉结焦的问题。此外，在底部供热和侧壁供热中是由辐射段，建立有效的供热模式系统，让供热更快、更为均匀。乙烯分离技术一直是化学工程技术集中度非常密集的一个范围，并且对于乙烯大型化节能效果与深冷条件都有着非常严苛的要求。通过对该技术的不断研究与创新，在通过多种考虑后，石化公司选择中型乙烯作为乙烯分离技术创新、改进的切入点。如今该项技术已经成功的在石油化工中得到使用。
2.甲苯歧化和烷基转移成套技术
甲苯歧化和烷基转移技术是芳烃技术中的一个重要组成单元，是满足石油化工对二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究将HAT系列作为催化剂，并以此为基础研制出大型轴向固定床反应器和反应器进口气体分布器，以提升甲苯歧化反应的效率，并提升对二甲苯的回收率，满足了石油化工对二甲苯日渐增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基转移成套技术所使用的40×104t/a已经安全、稳定的使用了6年。
3.苯乙烯成套技术
在苯脱氢制成苯乙烯的成套技术中，乙苯脱氢轴径向反应器是该项技术的创新点。对反应器中的原料与反应物料流向进行更合理、更环保、更节约的改进，能降低对催化剂的使用量，并提升乙苯烯的制成率。华东理工大学在6×104t/a和10×4t/a的反应器中进行多次实验后，终于建立了两维气体的数学模型，并计算出反应器入口处轴向催化器的气封高度。另外，也有研究发现使用新型的高效静态混合器，是解决原有反应器入口处乙苯与水蒸气在高温和高速流动状态发生的质量偏离及乙苯脱氢转化率偏低的问题的最好方式。
4.化工型MTBE合成及裂解一体化成套技术
化工型MTBE合成及裂解一体化技术为制出高纯度的聚合级异丁烯，上海石油化工研究院就以下两点进行了创新：(1)使用带有环柱形催化剂装填构件，以实现深液层塔盘的催化蒸馏技术的使用；(2)在预反应器中是由外循环工艺，改变床层抽出的位置。这两点的创新抓住了化工型MTBE合成及裂成一体化技术的关键所在，因此其所发生的效果也是颠覆性的。在MTBE裂解单元中使用固体酸裂解工艺技术，并适当的放大固定床反应器，并对裂解产物分离和精馏塔系进行合理的设计。目前该项技术已经得到很好的使用，以燕化公司为例，其所生产的高纯度异丁烯很好的与丁基橡胶合成。
结论
