化学工程中化工生产工艺的分析

刁丽华，王军伟

(1.山东德辰注册安全工程师事务所有限公司，山东 淄博 255000； 2.淄博鑫泰石化有限公司，山东 淄博 255000)

0 引言

化学工程涉及的工艺流程较多，这些化工生产工艺流程可以更加科学地处理原材料，从原材料中提取相应的物质。化学工程中的化工生产具有较高的危险性，从事化工行业生产的人员要全面把控化工生产涉及的化学工艺，确保每个环节均具有较高的安全性和可靠性，及时查明化学工程生产中存在的安全隐患，切实保障化工行业的有序发展。

1 化学工程中化工生产工艺流程是工艺设计的核心

工艺流程设计的成品通过图解形式形象、具体地表示——工艺流程图，它反映了化工生产由原料到产品的全部过程即物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表。工艺流程图集中地概括了整个生产过程的全貌。生产同一化工产品可以采用不同原料，经过不同生产路线而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生产路线，同一生产路线中也可以采用不同的工艺流程。选择生产路线也就是选择生产方法，这是决定设计质量的关键。如果某产品只有一种生产方法，就无须选择；若有几种不同的生产方法，就应逐个进行分析研究，通过各方面比较筛选一个最好的生产方法，作为下一步工艺流程设计的依据。其中化工生产和工艺流程选择要秉持以下原则：一是适用性原则，确保所选择的生产方法和工艺流程与具体环境、资源和技术的接收能力相适应；二是技术合理性原则；三是先进性原则，技术上的先进和经济上的合理可行，应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗少和回收利用好的生产方法 。

2 化学工程中化工生产工艺操作流程

2.1 科学处理原材料

原材料处理是化学工程化工生产工艺流程之一，该环节至关重要直接影响后续化工流程的正常开展。工作人员要积极优化气体材料，以此提高化工生产效果，并且工作人员要做好对原材料的处理工作，切实保障原材料质量。工作人员在处理液体化学材料时要严格把控液体材料的过滤和蒸发环节，确保原材料处理达标后方可投入正常的化工生产[1]。化学工程中化学生产工艺原料路线的选择要注意以下内容：一是一个工业项目的产品可以从几种原料选取，首先遇到的问题就是选择哪种原料。可靠性：必须保证在其服务期限内有足够的、稳定的原料来源。例如若是矿石原料，要看它的储藏量、品位和开采量。凡以经过加工的原材料和部件作为原料的工业项目，最好与供应部门达成协议，以保证供应的可靠性；二是经济性：在产品成本中，原料价格是一个重要因素。即要对各种原料投入后对单位成本的影响进行详细的分析。原料价格受其供求关系变化的影响很大，要根据供求关系对将来的价格进行预测；三是合理性：这主要是指对资源的综合利用是否合理。例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理利用问题；在选择原料路线时，适当提高化工用煤的比例；油改煤，以节约石油消耗是合理的。

2.2 多项化学生产反应

采用一定的原材料生产某种产品，可能有多种生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产工具和工艺制造过程各不相同，也就是说，有不同的工艺技术路线。每种工艺技术路线的投资费用和日常操作费用也不相同。把几种不同的工艺技术路线进行技术和经济比较，挑选出最适合的加以采用，这就是工艺技术路线的选择。化学工艺技术路线涉及的化学反应较多，这些化学反应是化学生产非常关键的环节，可以决定最终产物。化工生产涉及的化学反应较多，包括吸热反应和放热反应。一些化学生产流程还存在多项化学反应同时存在的情况，此时需要工作人员严格把控，避免因化学反应控制不当引发的生产安全事故。

2.3 分离、精制产物

分离、精制产物是化工生产非常重要的化工工艺。化工生产所获得的化学产物并不是最终的产物，工作人员还需要对化学产物进行有效分离，将产物中一些杂质分离出来，这样最终形成的化学产物具有较高的价值。除此之外，工作人员还需要对化学产物进行精制处理，充分挖掘化学产物中的应用价值，最大程度提高化学产物利用率。

3 化学工程中化工生产工艺流程存在的问题

3.1 产品质量不高

产品质量不高是目前化学工程中化工生产工艺流程普遍存在的问题。重数量、轻质量的问题在化工企业生产中较为常见，该问题的存在直接降低了化工企业生产水平。比如化工企业生产中存在原材料不完全反应的问题，直接降低了产品质量，存在较大程度的资源浪费。此外，化工生产使用的生产设备性能难以满足生产要求，整个生产过程产生的废水、废气、废渣较多，对周围生态带来了较大程度污染。

3.2 环境污染较为严重

化工生产存在较为严重的环境污染问题。化工企业生产过程中需要的原材料经过相应的化学反应处理后会生成气体、固体、液体等不同的产物，这些产物很大程度上均具有一定的毒性，如果企业没有处理直接将其排放到外界环境，会导致周围生态环境遭受巨大的污染和破坏。还有些化工企业生产期间为了获取更多的经济效益，盲目降低成本，过度排放有毒有害物质的情况较为多见，尤其一些重金属污染较为严重的化工企业，对周围生态环境带来了巨大影响。

3.3 管理力度不高

管理力度不高也是现阶段我国化学工程中化工生产工艺普遍存在的问题。尽管我国相关政府部门出台了一系列的法律法规，对化工企业作出了严格的约束和管理。但是这些法律法规在具体落实方面依然存在一些问题，具体表现为法律法规执行力度不高，睁一只眼闭一只眼的问题较为普遍，难以切实确保化工企业安全有序生产[2]。

4 优化化学工程中化工生产工艺的措施

4.1 积极改善化工反应条件

化工反应条件直接关系化学工程化工生产水平，与化工工艺的提升密切相关。因此化工生产人员要意识到积极改善化工反应条件的重要性，为化工生产创设良好的外界环境。工作人员要尽可能在有限的生产时间内实现对原材料的最大化利用，减轻对周围环境带来的不良影响。化工生产部门要切实提高自身执行力，不断优化和改善化学反应条件。选择合适的催化剂，严格控制化工生产中废弃物的产生，满足化工行业绿色及可持续发展的目的。

4.2 选择合适的生产原料和化工设备

化工生产会涉及较多的原材料和化工设备。化学工程化工生产工艺水平与原材料质量密切相关，科学合理的原材料可以推动我国化学工程的有序发展。但是一般情况下，化工生产所需要的原材料经过一系列的化学反应，难免对周围环境和工作人员产生一定的负面影响，尤其是长期从事化工生产的人员，身体健康会遭受严重影响。

为了减轻原材料对周围环境和人体带来的伤害，化工企业就需要谨慎选择原材料，将原材料在化工生产中的危害降低到最小。化工行业生产部门和监管部门要切实提高对原材料质量的监管力度，并结合原材料的特点选择最佳的化学设备，提高原材料与化学设备的匹配度，避免两者不匹配增大对周围环境和人体带来的不利影响。

4.3 严格控制化工生产动力消耗

严格控制化工生产动力消耗可以从以下方面做起。一是引入变频控制。一般情况下，化工生产中电机拖动系统较为常见。但是电机拖动系统在实际应用中消耗大量的电能，而积极将变频调节系统纳入其中可以起到静态调节阀门的作用，能最大程度实现电机推动系统传输的动态平衡，由此实现节约电能消耗的目的；二是积极优化供热系统。化工生产中供热系统的作用非常重要，该系统可以为化工生产所产生的化学反应提供充足的动力。

但是这类化工生产往往需要消耗大量的能源，积极优化并升级供热系统可以打破对以往单套装置的约束，能促使进一步优化单套装置，从根本上解决了传统供热系统热能浪费的问题，提高了能源利用率；三是需积极寻找化工新能源。化石燃烧是化工生产所需的主要能源，化学能源作为一种不可再生资源，如今在世界上的占有量不断减少。化工资源燃烧过程中会产生诸多有害的物质，严重污染周围环境，影响人类身体健康。而将生物化工、电化工以及纳米技术等应用其中，借助新能源可以推动我国化工行业的可持续发展，尽可能减少传统化工行业对周围环境和人类带来的不利影响。

4.4 提高催化剂利用率

催化剂是化工生产非常重要的原料。催化剂可以显著提高化工生产效率，加快化学反应速度，并可以针对化学生产中存在的浪费问题进行间接性控制，促使化工生产中所需资源利用率显著提高。因此化工生产人员要选择合理的催化剂，切实提高催化剂利用率，以此优化和改善化工生产流程[3]。

4.5 构建完善的安全生产机制

化学工程企业要制定完善的安全生产机制。化工行业具有很高的危险性，是高危行业的典型代表。因此当地政府部门要结合化工行业的生产情况制定科学完善的安全管理机制，在健全机制的约束下切实保障从事化工生产每一位员工的人身安全。化工企业管理者要定期开展对全体工作人员的安全教育，增强每一位员工的安全生产意识，并促使每一位员工均能熟练掌握安全生产技能，在具体的化工生产中严格规范自身行为，严格遵守安全生产规章制度落实每一项生产任务。化工企业定期开展的安全主题教育可以稳步提高全体员工的职业素养，能提高化工企业工作人员灵活应对突发状况的能力，最大程度降低意外事件带来的不利影响，确保化工生产安全有序推进。

4.6 科学回收化工生产废弃物

化学工程化工生产整个过程会产生许多的生产废物。化工生产废物较多的情况下如果直接丢弃不仅会污染周围环境，也难以提高资源利用率。因此针对化工生产产生的诸多废弃物，化工企业要秉持回收可利用的原则，采取有效措施切实提高化工企业生产中废弃物的利用率。我国的化学工程企业在生产废弃物的处置上秉持预防性治理的原则，避免化工行业排放出来的污染物未经处理就直接排放到外界环境中，加剧环境的污染程度。化工企业生产过程中会产生较多的废气，排放出来的废气含有诸多的有害物质，如果这些废气没有经过特殊处理就直接排放出来，势必会加重大气污染的程度，因此针对化工企业排放出来的废气需要经过特殊性的处理，确保废气过滤后再排放到外界环境中，减轻对周围大气带来的污染，满足化工企业废气二次回收利用的需求。比如化工生产中排放出来的废气如果存在较多的硫元素，则化工企业借助废气二次处理设备可以用来生产硫酸、二氧化硫等化学物品，这样不仅减少了废气中硫元素的含量，也实现了硫元素的最大化利用，给化工企业带来了额外的经济价值[4-5]。

4.7 完善设备仪表功能，确保化工生产安全性

新时代下化学工程化学生产所需要的设备功能要更加完善，最大程度确保化工生产的安全性。化工生产的环境较为恶劣，存在很大系数的易燃易爆特点，所处的化学环境严重威胁人类身体健康，对工作人员带来巨大的影响。针对此种问题就需要严格控制化工生产工艺流程，密切监控化工生产存在的安全隐患，一经发现要立即采取措施加以处理，最大程度确保化工生产的安全性。化工管道在化工生产中较为常见，一般情况下化工管道承受的压力较大，管道较高的压力会促使仪表和设备出现不同程度的故障。仪表和设备一旦出现故障，工作人员要想维修必须等管道压力下降到一定标准后才可以操作，并且操作之前需要将管道内对人体有害的物质清理干净，整个过程需要做好全方位的防护措施，避免管道压力过高将里面的有毒有害物质喷出，伤害工作人员。针对此种问题化工企业要及时淘汰落后的化工设备，积极优化化工生产工艺，积极将网络化信息技术应用其中，实现对整个化工生产链的远程化监控。工作人员只需要将相关的数据输入到计算机中就需要自动运行相应的程序，实现对化工生产各个环节的全面化监控和管理。一旦出现故障系统会启动自动报警装置，并准确锁定故障位置，分析故障原因。网络化信息技术的应用可以提高化工生产设备仪表的创新性，不仅可以提高化工企业生产效率，还可以确保工作人员生产安全性[6-7]。

4.8 引入绿色化工生产工艺

化学工程引入绿色化工生产工艺可以从以下方面考虑：一是积极引入生物技术。化学仿生学、生物化学是生物技术重要体现的方面。生物技术可以实现对可再生资源的转化，使其成为有价值的化学品。其中生物酶在化工生产中较为常见，生物酶可以凸显化工生产绿色化特征；二是环保型产品生产。伴随我国生产领域的不断发展，人们对环保型产品的需求量也越来越大。环保型生产技术是对传统生产技术的进一步创新，该技术可以取代之前的污染型产品，为化工行业绿色可持续发展开辟道路。目前化学工程化工生产较为常见的环保型产品主要包括以下几种，分别是环保型汽油、新型燃料、绿色酒精、降解塑料等；三是清洁生产技术。化学工程化工生产中清洁生产技术也较为常见，该技术可以实现对化工生产废弃物的有效控制，使其在合理范围内。海水淡化技术作为化工生产常见的清洁生产技术，该技术在实现对海水淡化处理的基础上，不会污染周围环境，因此具有很高的环保价值。

4.9 加强排污监督管理力度

加强排污监督管理也是积极优化化学工程化工生产工艺的措施之一，只有这样才能更好践行我国化工行业的绿色可持续发展。政府部门要针对化工行业制定标准化的污染物排放指南，促使全体化工行业均自觉遵守污染物排放制度，严格规范自身行为，实现对生态环境的最大化保护。我国政府部门要针对化工企业的污染物排放情况制定科学合理的监管制度，加大对该行业的严格监管，严肃查处违规作业的化工企业，对污染物超出环保要求的化工企业要勒令整改，规范化工企业日常生产行为。此外，政府部门要善于借助群众的力量，依靠群众外界监督可以促使化工企业环保工作落实到实处，推动化工企业的稳步发展[8-9]。

5 结语

综上所述，化工工艺直接关系化工企业生产水平，积极优化化工生产工艺可以推动我国化工行业的有序发展。以上就是本文对化学工程中化工生产相关工艺的分析，希望对该方面研究有一定帮助。