時(shí)間：2023-08-16 17:28:20
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學(xué)工程和化學(xué)工藝，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
一、綠色化學(xué)工程與工藝的開(kāi)發(fā)
在傳統(tǒng)化學(xué)的生產(chǎn)過(guò)程中,在有毒、有害物質(zhì)的處理上存在較為嚴(yán)重的滯后性,因此導(dǎo)致化學(xué)工藝一直處于被動(dòng)生產(chǎn)。應(yīng)用這樣的化學(xué)工藝對(duì)污染物進(jìn)行處理無(wú)法取得理想的效果,資源優(yōu)化也無(wú)法得到有效實(shí)現(xiàn)。化學(xué)工藝的應(yīng)用不但導(dǎo)致化學(xué)生產(chǎn)污染物成本提高,還導(dǎo)致污染物處理效率嚴(yán)重下降。綠色化學(xué)工程的應(yīng)用可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)化學(xué)工程中存在的缺陷,其通過(guò)對(duì)相關(guān)科學(xué)技術(shù)及先進(jìn)方法的利用,對(duì)化工生產(chǎn)相關(guān)污染物進(jìn)行除塵、脫硫等處理。綠色化學(xué)工程與工藝具體實(shí)施方法主要有以下幾種。
(一)采用綠色化學(xué)原料
在化工生產(chǎn)工藝及具體流程中,化學(xué)生產(chǎn)原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統(tǒng)化學(xué)工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國(guó)家不可再生能源的消耗,同時(shí)還導(dǎo)致污染物的排放量大大增加,加重生態(tài)環(huán)境污染程度。將綠色化學(xué)原料作為化工生產(chǎn)材料是綠色化學(xué)工程重要研發(fā)內(nèi)容之一。在化工生產(chǎn)過(guò)程中,可使用綠色化學(xué)物質(zhì)、自然物質(zhì)等無(wú)染/，！/污、可再生的化學(xué)原料。典型的綠色化學(xué)原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產(chǎn)過(guò)程中,可使其轉(zhuǎn)化為酮、醇、酸類(lèi)等多種化學(xué)品。在整個(gè)轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程中,這些原料僅會(huì)產(chǎn)生一定量的氫氣,而不會(huì)有任何一種有害、有毒的物質(zhì)產(chǎn)生。
(二)提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性
在化學(xué)工程的物質(zhì)反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學(xué)原料的轉(zhuǎn)化均是需要化學(xué)反應(yīng)才能得以實(shí)現(xiàn)。在化工生產(chǎn)過(guò)程中,合理選擇有效的化學(xué)反應(yīng)形式可有效促進(jìn)化學(xué)工程生產(chǎn)效率及質(zhì)量得到提高[2]。對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響的因素有很多種,反應(yīng)原料、環(huán)境、時(shí)間、特點(diǎn)等均會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生不同程度的影響。在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用最為普遍的反應(yīng)形式為氧化反應(yīng)。在氧化反應(yīng)過(guò)程中會(huì)有大量的熱產(chǎn)生,所有化學(xué)原料均會(huì)在熱的催化作用下發(fā)生變質(zhì),因此會(huì)大大降低化學(xué)品的生產(chǎn)質(zhì)量。在綠色化學(xué)工程中,應(yīng)用新型的反應(yīng)形式,這種新型反應(yīng)形式為烴類(lèi)氧化反應(yīng)。這種反應(yīng)形式的應(yīng)用不僅可促進(jìn)催化物反應(yīng)催化能力得到提高,同時(shí)還可有效促進(jìn)生產(chǎn)物同分異構(gòu)反應(yīng)時(shí)間增加。
(三)使用無(wú)毒無(wú)害催化原料
隨著化學(xué)工業(yè)發(fā)展速度的不斷加快,將化學(xué)反應(yīng)合理的應(yīng)用于化工生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)成為促進(jìn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要前提之一。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中均離不開(kāi)催化劑的使用。將催化劑應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,可有效加快反應(yīng)速度,縮短法寧時(shí)間。所以,在化工生產(chǎn)過(guò)程中使用無(wú)毒無(wú)害的催化原料成為推動(dòng)綠色化學(xué)工程與工藝不斷深入發(fā)展的重要前提條件之一。目前,我國(guó)相關(guān)部門(mén)已經(jīng)高度重視對(duì)催化原料的選擇及應(yīng)用進(jìn)行深入研究。越來(lái)越多的催化劑得到開(kāi)發(fā)和研制,化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優(yōu)良催化原料在化工生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。無(wú)毒無(wú)害催化原料的應(yīng)用可有效提高化學(xué)反應(yīng)效率,降低能源消耗量,同時(shí)也可減少環(huán)境污染。
二、綠色化學(xué)工程與工藝對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能產(chǎn)生的促進(jìn)作用
目前,在各工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中均已廣泛應(yīng)用到綠色化學(xué)工程與工藝。該工程中具有的應(yīng)用性能不僅可有效改善化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中存在的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題,同時(shí)還可有效促進(jìn)化工生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)不斷得到優(yōu)化。綠色化學(xué)工程與工藝在化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)。
(一)清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用
清潔生產(chǎn)技術(shù)是一種具有較高價(jià)值的綠色技術(shù),該種技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)化工原料進(jìn)行無(wú)害、無(wú)毒、無(wú)廢處理,實(shí)現(xiàn)原料利用率得到提高,進(jìn)而促進(jìn)化學(xué)工程的生產(chǎn)質(zhì)量得到提高。在清潔技術(shù)中,應(yīng)用最為普遍的技術(shù)分別為脫硝和脫硫兩種技術(shù)。應(yīng)用該兩種技術(shù)對(duì)存在較為嚴(yán)重的污染的化學(xué)廢物、生活垃圾等進(jìn)行綠色處理,經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)的處理后,生活垃圾可有效轉(zhuǎn)化為沼氣。應(yīng)用自然發(fā)電技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)能、風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是清潔生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展的重要標(biāo)志。在生物工程中合理應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù),可有效促進(jìn)細(xì)胞及基因工程的發(fā)展效果得到顯著提高。在輻射加工中應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù),可促進(jìn)催化劑的作用得到顯著提高。
(二)與生物技術(shù)相互結(jié)合的應(yīng)用
在生物技術(shù)領(lǐng)域中,其技術(shù)范疇具體包含細(xì)胞、微生物、基因、酶等多種技術(shù)。其在各化工生產(chǎn)中的應(yīng)用主要包含有生物化工合化學(xué)仿生學(xué)兩個(gè)方面的內(nèi)容。在生物體內(nèi),生物酶作為催化劑存在,其具有顯著的專(zhuān)一性和高效性,在生物合成的每個(gè)過(guò)程中均無(wú)法脫離酶的作用。在綠色化學(xué)工程與工藝中對(duì)生物技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用,通過(guò)相關(guān)技術(shù)處理,可使再生資源轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的化學(xué)品。早期所應(yīng)用的有機(jī)化合物原料大部分是直接源自動(dòng)物和植物,后來(lái)才逐漸發(fā)展為將煤炭、石油作為原材料使用。在綠色化學(xué)工程與工藝中,通常情況下均是應(yīng)用工業(yè)酶或存在于自然界中的酶作為催化劑。將酶與通常應(yīng)用的化學(xué)催化劑進(jìn)行比較,酶在應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為無(wú)污染、產(chǎn)物性質(zhì)好、反應(yīng)條件溫和等。例如通常情況下均是應(yīng)用丙烯腈進(jìn)行丙烯酰胺制備,當(dāng)使用酶作為催化劑后,能耗消耗量大大降低,反應(yīng)具有徹底性,并且在反應(yīng)過(guò)程中無(wú)任何副產(chǎn)物產(chǎn)生。
(三)生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品
綠色化學(xué)工程與工藝的主要發(fā)展目的之一即為為社會(huì)生產(chǎn)處環(huán)境友好型產(chǎn)品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無(wú)毒無(wú)害產(chǎn)品。通過(guò)綠色化學(xué)工程可以生產(chǎn)出與社會(huì)、自然環(huán)境發(fā)展相符合的友好型產(chǎn)品。綠色化學(xué)工程生產(chǎn)的出現(xiàn)在很大程度上起到了保護(hù)環(huán)境的作用。在社會(huì)生產(chǎn)、生活中,人們的購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品均為綠色產(chǎn)品,不僅有效保證了人們身體健康,同時(shí)也可促進(jìn)社會(huì)健康、和諧發(fā)展。因此,在化工生產(chǎn)過(guò)程中,如能夠促進(jìn)綠色化學(xué)工程與工藝對(duì)的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮,可有效降低生態(tài)環(huán)境的染污,促進(jìn)國(guó)家自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到可持續(xù)發(fā)展,對(duì)國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步具有重要意義。
[關(guān)鍵詞]化學(xué)工程 綠色化學(xué) 節(jié)能
中圖分類(lèi)號(hào)：O6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0032-01
近些年來(lái)，我國(guó)的總體經(jīng)濟(jì)得到了很大的發(fā)展，但在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了很大的危害。現(xiàn)在人們也都已經(jīng)意識(shí)到了環(huán)境污染的問(wèn)題，現(xiàn)在人們更加提倡綠色低碳的生活理念。綠色化學(xué)工程主要是以化學(xué)工程工藝為基礎(chǔ)，然后在其進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，使用一些相應(yīng)的技術(shù)來(lái)加入綠色環(huán)保的理念，最終達(dá)到節(jié)能環(huán)保、綠色生產(chǎn)的目標(biāo)，從真正意義上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳生活的目的。
一、化學(xué)工程中綠色化學(xué)工程工藝開(kāi)發(fā)的分析
1.1 綠色化學(xué)工程工藝開(kāi)發(fā)的意義
相對(duì)于之前傳統(tǒng)的化學(xué)工藝而言，綠色化工工藝更加注重低碳以及對(duì)環(huán)境的保護(hù)。在使用傳統(tǒng)化工工藝的過(guò)程中，對(duì)大對(duì)數(shù)有毒污染物的處理并不夠徹底，還具有非常明顯的滯后性。而且，很多化學(xué)工藝都是有針對(duì)性地對(duì)一些污染物進(jìn)行處理，這樣雖然在一定程度上節(jié)約了處理的成本，但是也會(huì)導(dǎo)致一些污染物的處理不夠徹底，從而對(duì)環(huán)境造成一定的危害，根本不能夠從真正意義上達(dá)到處理的效果。例如：對(duì)于一些化工廠對(duì)煙塵的處理，看起來(lái)是采用了一定的措施對(duì)煙塵進(jìn)行凈化，但實(shí)際上所處理得并不夠徹底，一些類(lèi)似于一氧化碳等氣體可以通過(guò)一定的方式轉(zhuǎn)化為其它的一些污染物，如果再使用一道相應(yīng)的程序進(jìn)行一定的處理，這樣在很大程度上增加了處理的成本。在進(jìn)行化工藝生產(chǎn)的過(guò)程中，對(duì)化學(xué)原料的選擇也是非常重要的，化學(xué)原料是整個(gè)化工工程生產(chǎn)的基礎(chǔ)，從原材料出發(fā)進(jìn)行加工再結(jié)合綠色化學(xué)工藝對(duì)其進(jìn)行一定的處理，不僅僅可以降低污染，還能夠提高資源的利用率。
1.2 綠色化學(xué)工程工藝開(kāi)發(fā)的重要性
在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，需要在一定程度上使用選擇性相對(duì)比較高的的試劑來(lái)進(jìn)行相關(guān)的一些工作，以促進(jìn)綠色工藝的合理利用。例如石油化工，在進(jìn)行相關(guān)化工品加工生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生很多的氫化物，這類(lèi)化學(xué)產(chǎn)物的生成物質(zhì)相對(duì)而言比較活躍，可能會(huì)與其它對(duì)的一些物質(zhì)相結(jié)合，產(chǎn)生一定地化學(xué)反應(yīng)，這類(lèi)反應(yīng)大多都為放熱反應(yīng)，而且整個(gè)反應(yīng)的過(guò)程是非常不穩(wěn)定的，不僅僅需要使用一些相應(yīng)的技術(shù)作為基礎(chǔ)，還需要使用更多的程序?qū)@些污染物進(jìn)行一些相應(yīng)的處理。那么這個(gè)時(shí)候，綠色化學(xué)工程的使用就顯得十分有必要了，就當(dāng)前的化工工程工藝的就是來(lái)看，無(wú)公害、無(wú)污染始終都是放在整個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的第一位，推行綠色化工工程工藝也是當(dāng)前建立環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會(huì)的一個(gè)重要體現(xiàn)。
二、化學(xué)工程節(jié)能中綠色化學(xué)工程工藝的促進(jìn)作用
2.1 綠色化學(xué)工程工藝的應(yīng)用
就當(dāng)前社會(huì)而言，節(jié)能、綠色、環(huán)保是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展建設(shè)的一個(gè)特色，綠色化學(xué)工藝的使用對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排有著十分重要的意義，綠色化工工藝的使用不僅僅能夠體現(xiàn)出全國(guó)乃至全社會(huì)對(duì)于綠色環(huán)保、節(jié)能減排的重視，這也是全世界一直在努力的一個(gè)目標(biāo)。在過(guò)去的一百多年的時(shí)間里，不論是經(jīng)濟(jì)、科技、工藝、文化等各個(gè)方面都得到了很大的進(jìn)步，但是在進(jìn)行社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，人們只注重經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，卻忽視了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，最終走上了“先污染，后治理”的道路，不僅僅對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，還造成了一些資源的枯竭，最終導(dǎo)致生態(tài)失衡，并對(duì)人們的生活造成了一系列的問(wèn)題。而現(xiàn)在，人們面臨著資源缺乏、環(huán)境污染、人口加劇等一系列的問(wèn)題，人們也深刻意識(shí)到節(jié)能環(huán)保、綠色生活的重要性，也意識(shí)到化工生產(chǎn)所造成的污染是導(dǎo)致環(huán)境惡化的非常關(guān)鍵的一個(gè)部分，但是在進(jìn)行整個(gè)社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，化工工藝生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)一個(gè)必不可少的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。由此而建，在進(jìn)行化學(xué)工程生產(chǎn)的過(guò)程中，對(duì)綠色化工工藝的生產(chǎn)是非常重要的一個(gè)選擇。
2.2 綠色化學(xué)工程工藝的促進(jìn)作用
就當(dāng)前的環(huán)境而言，我們雖然在提倡也在實(shí)行綠色環(huán)保的生產(chǎn)生活理念，但是環(huán)境仍然處理一個(gè)正在惡化的狀態(tài)。目前我們所提倡的綠色環(huán)保理念、，主要是從以下的幾點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的：（1）要開(kāi)發(fā)新的技術(shù)。現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展非常迅速，為了能夠跟上時(shí)展的步伐，化學(xué)工藝生產(chǎn)的過(guò)程中也需要開(kāi)發(fā)一些新的技術(shù)，來(lái)提高化工工藝的生產(chǎn)效率；（2）從源頭上來(lái)對(duì)污染進(jìn)行一定的控制。這也是控制污染的一個(gè)非常好的方法，由此可見(jiàn)，對(duì)材料的選擇就顯得十分關(guān)鍵了；（3）打造可循環(huán)的綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。為了能夠順應(yīng)現(xiàn)在綠色生活的理念，化工工藝生產(chǎn)也需要采取一些應(yīng)對(duì)措施，以走上可持續(xù)發(fā)展的道路；（4）發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。從綠色化工工藝的角度來(lái)說(shuō)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排來(lái)說(shuō)，也是十分關(guān)鍵的一步。綠色化學(xué)工程不僅僅能夠在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中得到了一個(gè)非常好的發(fā)展，而且還能夠在其他的一些生產(chǎn)領(lǐng)域中得到非常有效的應(yīng)用，從而創(chuàng)造出一個(gè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會(huì)。例如：清潔生產(chǎn)技術(shù)、生物技術(shù)、創(chuàng)造環(huán)境友好型這三個(gè)方面的技術(shù)，就可以通過(guò)一定的方式，應(yīng)用到其他的一些生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，這樣不僅僅可以促進(jìn)化學(xué)工程工藝生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展，還可以促進(jìn)社會(huì)的共同進(jìn)步。
三、結(jié)語(yǔ)：
就目前我國(guó)的化工工藝生產(chǎn)的狀況來(lái)看，綠色環(huán)保的生產(chǎn)理念以及相對(duì)技術(shù)得到了非常好的應(yīng)用。本文主要通過(guò)對(duì)綠色化學(xué)工程工藝的開(kāi)發(fā)和促進(jìn)作用進(jìn)行了一定的分析，在化工工藝生產(chǎn)的領(lǐng)域，綠色化工技術(shù)的應(yīng)用是必然的一個(gè)選擇，這不僅僅可以在很大程度上促進(jìn)人們的生產(chǎn)和生活，還有助于社會(huì)走上可持續(xù)發(fā)展的道路。由此可見(jiàn)，綠色化工工藝的應(yīng)用和發(fā)展使十分有必要的。
參考文獻(xiàn)：
[1] 蔡永宏，淺論綠色化學(xué)工程與工藝，創(chuàng)建高效、節(jié)能、清潔的未來(lái)化工廠[J]，化工管理，2013，14（24）：142-143.
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程工藝 綠色化工技術(shù) 應(yīng)用
前言
隨著我國(guó)工業(yè)科技的進(jìn)步，人們對(duì)化工材料的要求越來(lái)越高，例如節(jié)能性、環(huán)保性等方面的要求不斷提高，近年來(lái)，我的能源及環(huán)境因?yàn)楣I(yè)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是近幾年，我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題及能源消耗問(wèn)成為備受關(guān)注的領(lǐng)域，我國(guó)化工研究人員也在重點(diǎn)研究關(guān)于不可再生能源的保護(hù)問(wèn)題、生活垃圾的處理問(wèn)題及工業(yè)污染物的合理排放問(wèn)題。眾所周知，在化工工程工藝中，很多有害、有毒的物質(zhì)會(huì)被產(chǎn)生，如果這些物質(zhì)處理不當(dāng)，便會(huì)排放到大自然中，久而久之會(huì)對(duì)生產(chǎn)平衡起到嚴(yán)重的影響，綠色化工技術(shù)是提高化學(xué)工程工藝的先進(jìn)技術(shù)，化工材料對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染問(wèn)題可以有效解決，提高化學(xué)工業(yè)的能源利用效率。本文將重點(diǎn)對(duì)綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用展開(kāi)深入研究。
一、綠色化學(xué)技術(shù)的發(fā)展
在傳統(tǒng)化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中，很多有害、有毒的物質(zhì)會(huì)被產(chǎn)生，嚴(yán)重的滯后性使得化學(xué)工程工藝長(zhǎng)期處于被動(dòng)的生產(chǎn)狀態(tài)下，因此，這種傳統(tǒng)的化學(xué)工程工藝無(wú)法得到資源優(yōu)化的目的，對(duì)于污染物的處理工程效果較差，污染物處理效率低下，同時(shí)提高了對(duì)化學(xué)污染物處理的成本。而綠色化學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，可以有效解決傳統(tǒng)化學(xué)工程工藝中對(duì)污染物處理的問(wèn)題，可以通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)污染物進(jìn)行脫硫、除塵等方面的處理，具體實(shí)施方法如下：
1.采用綠色化學(xué)原料
在化學(xué)工程生產(chǎn)過(guò)程中，其流程及工藝直接由化學(xué)生產(chǎn)原料決定。在傳統(tǒng)化學(xué)工程中，大多數(shù)采取的生產(chǎn)原料是不可再生的能源，選擇這種化學(xué)材料增加了污染物質(zhì)的排放量，同時(shí)增加了我國(guó)對(duì)不可再生能源的消耗量，因此，化學(xué)工程工藝中，選擇綠色的化學(xué)原料是重點(diǎn)研發(fā)的領(lǐng)域，例如使用苞米桿、蘆葦?shù)绒r(nóng)副產(chǎn)品廢棄物，便是典型的綠色化學(xué)原料，這些物質(zhì)無(wú)污染，直接投入化學(xué)生產(chǎn)中，可以直接轉(zhuǎn)化成醇、 酮、 酸類(lèi)的化學(xué)品，不會(huì)產(chǎn)生任何有毒或有害其物質(zhì)，只會(huì)產(chǎn)生氫氣等物質(zhì)。
2.提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性
化學(xué)原料通過(guò)化學(xué)工程工藝，產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)品，因此，在化學(xué)工程中物質(zhì)反應(yīng)的重要組成部分便是化學(xué)反應(yīng)，在提高化學(xué)工程的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量時(shí)，利用合理、有效的化學(xué)反應(yīng)途徑意義重大。反應(yīng)環(huán)境、原料、時(shí)間、特點(diǎn)等因素都會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)。在化學(xué)工程中，氧化反應(yīng)是最常用的反應(yīng)形式之一，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱，很多化學(xué)原料會(huì)因?yàn)闊岽呋a(chǎn)生變質(zhì)現(xiàn)象，這也是直接導(dǎo)致化學(xué)品生產(chǎn)質(zhì)量低下的主要原因。而新型反應(yīng)形式―烴類(lèi)氧化反應(yīng)可以增加生產(chǎn)物的同分異構(gòu)反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)提高催化物反應(yīng)催化能力。
二、綠色化工技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用
1.清潔生產(chǎn)技術(shù)
輻射熱加工技術(shù)、臨界流體技術(shù)、綠色催化技術(shù)等無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染的綠色化工技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為清潔生產(chǎn)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于冶金、印染、垃圾處理等各個(gè)行業(yè)。此外還有很多先進(jìn)的脫硝脫硫技術(shù)、煤氣化技術(shù)及利用風(fēng)能太陽(yáng)能燈自然發(fā)電技術(shù)也都利用清潔生產(chǎn)技術(shù)。例如，在海水淡化技術(shù)的應(yīng)用中，有效利用了我國(guó)海水資源，將海水中的鹽與水的成分分離，在處理過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生任何不利影響，還能有效解決我國(guó)淡水資源匱乏的現(xiàn)狀。此外，海水淡化處理工藝所產(chǎn)生的氫氧化鎂等物質(zhì)的處理工藝成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，并且 不會(huì)產(chǎn)生二次污染，因此此項(xiàng)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的前景非常廣泛。
2.生物技術(shù)
生物技術(shù)主要應(yīng)用于化學(xué)仿生學(xué)及生物化工兩個(gè)方面，其中技術(shù)范疇主要包括細(xì)胞、基因、微生物等。作為一種高效、轉(zhuǎn)移性強(qiáng)的生物體內(nèi)催化劑――生物酶，可以廣泛參與到各個(gè)生物化工的合成過(guò)程中。另外，膜化學(xué)技術(shù)也是化學(xué)仿生學(xué)中被廣泛應(yīng)用的生物技術(shù)。通過(guò)生物技術(shù)可以使再生資源合成化學(xué)品，這是綠色化工技術(shù)經(jīng)常沿用的方式。動(dòng)植物中提取的有機(jī)化合物原料或石油、煤炭等作為原料都是綠色化工技術(shù)的原料。例如，在綠色化學(xué)工程工藝中，制備丙烯酰胺，可以利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后，這樣可以將能耗大大降低，并且沒(méi)有污染環(huán)境的物質(zhì)產(chǎn)生。與化學(xué)催化劑中的工業(yè)酶相比，自然界中的酶做催化劑更加環(huán)保，無(wú)污染，其反應(yīng)條件相對(duì)較為溫和，產(chǎn)物的性質(zhì)也優(yōu)良。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在傳統(tǒng)的化學(xué)工程工藝為人類(lèi)創(chuàng)造了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)和能源，但是其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘留物給環(huán)境污染產(chǎn)生了眾多問(wèn)題。綠色化工技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)我國(guó)化學(xué)工程工藝產(chǎn)生了積極的影響，大大減少了化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的有毒、有害物質(zhì)，對(duì)我國(guó)整個(gè)化工產(chǎn)業(yè)及環(huán)保事業(yè)意義重大，能夠真正實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排的目的，是當(dāng)今化學(xué)工業(yè)發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)。
參考文獻(xiàn)
[1]井博勛，莒菲.淺議綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用[J].天津化工，2015，03：10- 11.
[2]張忠平，薛建躍，王新運(yùn)，程樂(lè)華.地方院校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)綠色化學(xué)人才培養(yǎng)模式探索[J].巢湖學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，03：142-145+164.
[3]紀(jì)紅兵，佘遠(yuǎn)斌.綠色化學(xué)化工基本問(wèn)題的發(fā)展與研究[J].化工進(jìn)展，2007，05：605-614.
1化學(xué)工程技術(shù)與化工工業(yè)的聯(lián)系
化學(xué)工程技術(shù)支持著化工工業(yè)的前進(jìn)與發(fā)展，化學(xué)工程技術(shù)從理論到實(shí)驗(yàn)，再到實(shí)踐，最后投入生產(chǎn)成品，是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。然而，從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)生產(chǎn)，特別是大規(guī)模的生產(chǎn)，需要解決裝置的放大問(wèn)題，其直接影響企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及經(jīng)濟(jì)利益的增加，裝置放大可以節(jié)省資金，減少不必要的消耗，節(jié)省勞動(dòng)力。但是要考慮到，裝置放大過(guò)程中，物流的一系列物理過(guò)程的相關(guān)條件很可能改變，達(dá)到的某些指標(biāo)通常低于實(shí)驗(yàn)室的小型技術(shù)設(shè)備產(chǎn)生的結(jié)果。這種起源于放大過(guò)程的效應(yīng)被籠統(tǒng)稱(chēng)為“放大效應(yīng)”，包含很多已知及未知物理因素的影響。現(xiàn)代化工對(duì)于一套裝置一年的產(chǎn)量，一般情況下按照目前的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模可以達(dá)到大于或者等于數(shù)十萬(wàn)噸，大規(guī)模的生產(chǎn)使其面臨工程方面的問(wèn)題，且在指標(biāo)方面也有所降低，這對(duì)于工業(yè)而言會(huì)造成較大的資金損失。化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)步，主要體現(xiàn)在新產(chǎn)品及工藝的不斷創(chuàng)造，而這些都需要借助化工工業(yè)，除此之外，還需合理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)。就上述情況而言，凡是關(guān)于工業(yè)化的東西，一般情況下都?xì)w屬于化學(xué)工程的研究范疇。在日常生活中，化學(xué)工程無(wú)處不在。如：煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的處理，才能對(duì)外排放，以防污染生態(tài)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)室達(dá)到要求后，要在工業(yè)規(guī)模中實(shí)現(xiàn)大量煙氣的凈化，就必須考慮大規(guī)模凈化的經(jīng)濟(jì)性和可行性，要考慮的問(wèn)題與實(shí)驗(yàn)室研究不同。又如，化工工業(yè)生產(chǎn)中,要求以十分純凈的產(chǎn)品為原料，對(duì)實(shí)驗(yàn)室操作來(lái)說(shuō)，這比較容易達(dá)到。對(duì)大型生產(chǎn)裝置的要求是，消耗低而且經(jīng)濟(jì)方面可行，這表明課題存在很大的不同之處。
2化學(xué)工程的研究對(duì)象及復(fù)雜性
化學(xué)工程是以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，并結(jié)合工業(yè)經(jīng)濟(jì)基本法則，研究化學(xué)工業(yè)中的物理變化和化學(xué)變化過(guò)程及其有關(guān)機(jī)理和設(shè)備的共性規(guī)律，并將之應(yīng)用于化工裝置的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、操作、控制、管理、強(qiáng)化以及自動(dòng)化等過(guò)程中，在化工工藝與化工設(shè)備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門(mén)工程技術(shù)學(xué)科。一般情況下，化學(xué)工程的對(duì)象的情況較為復(fù)雜，具體如下：首先，該過(guò)程自身具有一定的復(fù)雜特點(diǎn)，包括化學(xué)與物理，而且兩者經(jīng)常發(fā)生，彼此影響。其次，物系方面較為復(fù)雜，流體與固體，或者兼而有之。流體特質(zhì)變化較大，如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后，物系流動(dòng)時(shí)邊界復(fù)雜，由于設(shè)備的形狀較為多樣，而且其在填充物方面的形狀也不正常，如催化劑、填料等，使得設(shè)備在流動(dòng)邊界方面的設(shè)置較為復(fù)雜而且在確定方面不準(zhǔn)確。
3化工工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展
目前從形式上看，現(xiàn)代的化學(xué)工業(yè)經(jīng)歷了單元操作和傳遞原理與化學(xué)反應(yīng)這兩個(gè)發(fā)展階段，正準(zhǔn)備走向一個(gè)新的階段。但種類(lèi)多樣、制造過(guò)程復(fù)雜以及生產(chǎn)產(chǎn)品款式較多，造成排放物復(fù)雜、量多及危害大，因此，目前化工工業(yè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注污染問(wèn)題。與此同時(shí)，在加工、貯存、運(yùn)用或者處理化工產(chǎn)品時(shí)應(yīng)防止操作對(duì)環(huán)境生態(tài)以及人類(lèi)健康造成危害。在化工生產(chǎn)中應(yīng)遵循國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，制定正確的方案。隨著我們國(guó)家科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)都要接觸化學(xué)工藝，涉及制藥、石油、材料、能源等行業(yè)的發(fā)展和污染問(wèn)題，這都是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)需要面對(duì)的問(wèn)題。目前，我國(guó)的化學(xué)工業(yè)經(jīng)過(guò)了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)形成了門(mén)類(lèi)比較齊全，品種大體配套并基本可以滿足國(guó)內(nèi)需要的化學(xué)工業(yè)體系。2001年全國(guó)國(guó)有及規(guī)模以上非國(guó)有企業(yè)的石油加工工業(yè)和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到10990.6億元人民幣，占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的9.8％，實(shí)現(xiàn)利稅747.8億元，石油和化學(xué)工業(yè)企業(yè)13765個(gè)，資產(chǎn)總額13344.2億元。我國(guó)化學(xué)工業(yè)獲得長(zhǎng)足進(jìn)步的同時(shí)，環(huán)境保護(hù)工作也不斷得到加強(qiáng)。但是化學(xué)工業(yè)在實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略過(guò)程中，仍存在不少問(wèn)題和障礙，嚴(yán)重制約著我國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。
4二者的發(fā)展探究
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和化學(xué)行業(yè)的不斷進(jìn)步，化學(xué)專(zhuān)業(yè)的研究重點(diǎn)已經(jīng)從化學(xué)過(guò)程、設(shè)備等單一方面，轉(zhuǎn)向化學(xué)行業(yè)與其他行業(yè)的融合方面，以最大限度地節(jié)約資源、能源，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)最大限度地發(fā)揮化學(xué)工程技術(shù)對(duì)人們生活的巨大作用，探究化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)分析與發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有化學(xué)工程技術(shù)的分析,研究其技術(shù)熱點(diǎn)，從而經(jīng)過(guò)理論分析，判斷未來(lái)化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。化學(xué)工程技術(shù)與化工工業(yè)的結(jié)合，是化學(xué)工藝造福人類(lèi)的前提，只有兩者很好地結(jié)合，才可以推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。由于化學(xué)工程往往涉及污染問(wèn)題，因此應(yīng)從化學(xué)工程技術(shù)角度分析，從而最大限度地降低化工技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響。
作者：蘆麗霞潘俊超單位：鄭州蘭博爾科技有限公司
【關(guān)鍵詞】:化學(xué)工程;系統(tǒng);和諧;辯證法
自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的,動(dòng)植物群落是和諧的,人類(lèi)社會(huì)體系是和諧的,健康的人體更是一個(gè)絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律,具體可以歸納出三條:1.統(tǒng)一律;2.層次律;3.進(jìn)化律;所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì):1.開(kāi)放性;2.自組織性;3.非線性;4.無(wú)限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛(ài)因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場(chǎng)論時(shí),其哲學(xué)上的需要相對(duì)物理學(xué)上而言或許要來(lái)得大,面對(duì)物理學(xué)的系統(tǒng)和諧,理論規(guī)則的分立是不能令他覺(jué)得滿意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢?
在化學(xué)工程作為學(xué)科開(kāi)始被重視之前,化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,各種具體的工程與工藝都被獨(dú)立開(kāi)來(lái),在認(rèn)識(shí)上是被分為各門(mén)特殊的知識(shí),因此,當(dāng)國(guó)外高等院校在十九世紀(jì)末開(kāi)始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時(shí),開(kāi)設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時(shí)化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué),"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時(shí)還是相當(dāng)模糊的,在理論上充其量是化學(xué)與機(jī)械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國(guó)人看來(lái)卻是很正統(tǒng)的,即使在今天,他們也避免專(zhuān)論"化學(xué)工程",而是稱(chēng)之為"過(guò)程工程"(ProcessEngineering),這一名稱(chēng)實(shí)際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣,甚至更為準(zhǔn)確,凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱(chēng)。
二十世紀(jì)開(kāi)始,化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中占的比重越來(lái)越大,客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人們對(duì)事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律性的認(rèn)識(shí)也愈來(lái)愈深化,愈來(lái)愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識(shí)到化學(xué)工業(yè)中各門(mén)看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學(xué)工程手冊(cè)》的發(fā)表,初步提出了"化工物理過(guò)程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn),如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,星火燎原的,化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代,美MIT的一些學(xué)者提出:不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬(wàn)別,它們?cè)诒姸嗟牡湫驮O(shè)備中進(jìn)行著原理相同的物理過(guò)程。1920年,美MIT成立了第一個(gè)嚴(yán)格意義上的化工系,時(shí)W.K.Lewis任系主任。1922年美國(guó)化工學(xué)會(huì)認(rèn)同了新的見(jiàn)解,引出了"單元操作"(UnitOperation)的概念,這一概念在蘇聯(lián)時(shí)期和我國(guó)則廣泛稱(chēng)為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱(chēng)為單元操作的過(guò)程主要有流體流動(dòng)、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過(guò)濾等,以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心,其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬(wàn)別的過(guò)程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映,是化學(xué)工程學(xué)從"個(gè)性"到"共性"的第一個(gè)哲學(xué)性概括,是在一個(gè)系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門(mén)技術(shù)科學(xué),體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。
隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開(kāi)發(fā),又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn),化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕,1940年美國(guó)FCC煉油開(kāi)發(fā)成功,成為石油化工的起點(diǎn)。直到1957年,歐洲第一屆反應(yīng)工程會(huì)議,明確提出"反應(yīng)工程"的概念,成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分,是化學(xué)工程學(xué)的進(jìn)一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過(guò)程放大效應(yīng)"問(wèn)題,及從"逐級(jí)放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動(dòng)了"化工過(guò)程系統(tǒng)工程"的發(fā)展,并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律。
就在"反應(yīng)工程"發(fā)展的同時(shí),"單元操作"得到了更加深刻的認(rèn)識(shí),人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過(guò)濾只是流體傳動(dòng)的一個(gè)特例;蒸發(fā)不過(guò)是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動(dòng)量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認(rèn)識(shí)的深化過(guò)程并沒(méi)有停止,人們進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類(lèi)似性。于是從二十世紀(jì)50年代開(kāi)始,人們綜合了以往的成果,開(kāi)始用統(tǒng)一的觀點(diǎn)來(lái)研究三種傳遞過(guò)程。1960年,美威斯康辛大學(xué)(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一書(shū),系統(tǒng)地采用統(tǒng)一的方法來(lái)處理三種傳遞現(xiàn)象,從此化學(xué)工程學(xué)科的核心過(guò)渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學(xué)和諧進(jìn)化律的又一體現(xiàn),使化學(xué)工程學(xué)達(dá)到了一個(gè)新的整體性高度,這種高度的和諧統(tǒng)一是對(duì)客觀世界本質(zhì)性的認(rèn)識(shí),并在學(xué)科上反映出了系統(tǒng)科學(xué)的基本原理和性質(zhì),其影響力是普遍性的,是跨學(xué)科的,不僅使"傳遞原理"成為化學(xué)工程學(xué)的重要基礎(chǔ),同時(shí)在生物工程、機(jī)械、航天和土木建筑等工程學(xué)科上也具有重要意義,并日益成為工程專(zhuān)業(yè)共有的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課,只是側(cè)重點(diǎn)有所差異而已。
至此化學(xué)工程學(xué)科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展,并在短短的一個(gè)世紀(jì)中達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度,涵括了眾多的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學(xué)品等,每年為社會(huì)提供數(shù)以?xún)|噸計(jì)的千百萬(wàn)種產(chǎn)品,是人們衣、食、住、行須臾不可離開(kāi)的物質(zhì)基礎(chǔ),為社會(huì)繁榮作出了巨大貢獻(xiàn)。然而事物總是一分為二的,從人類(lèi)發(fā)展最為激動(dòng)人心的口號(hào)"征服自然"到今天龐大的工業(yè)化進(jìn)程,地球自然生態(tài)系統(tǒng)遭遇了前所未有的嚴(yán)峻局面,這之中,化學(xué)工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復(fù)污染的主要過(guò)程之一,化學(xué)工程學(xué)科需要肩負(fù)起新的使命。1990年,"生態(tài)化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出來(lái)了,相應(yīng)在化工生產(chǎn)和過(guò)程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念,因時(shí)應(yīng)勢(shì),化學(xué)工程學(xué)開(kāi)始了系統(tǒng)科學(xué)的自組織過(guò)程,這也是和諧系統(tǒng)對(duì)立統(tǒng)一發(fā)展的需要。在系統(tǒng)科學(xué)看來(lái),自組織是和諧系統(tǒng)的基本性質(zhì)之一,只有自組織系統(tǒng)能通過(guò)外部和自身內(nèi)部的不斷協(xié)調(diào)、整合,在適應(yīng)環(huán)境的同時(shí)保持自己的特性并產(chǎn)生新的功能。從自發(fā)到自覺(jué)地,化學(xué)工程學(xué)吸收了自組織的理論,不斷在廣度和深度上充實(shí)、完善和發(fā)展。隨著新世紀(jì)的到來(lái),世界正發(fā)生著全球性的變化,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和技術(shù)等領(lǐng)域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學(xué)工程學(xué)科需要因應(yīng)時(shí)展而改變傳統(tǒng)的限制,不斷有新的概念提出來(lái),如化學(xué)工程應(yīng)是伺機(jī)而待的專(zhuān)業(yè)(aprofessioninwaiting);化學(xué)工程師必須"besteepedintechnology",能夠創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)、變換、調(diào)控和適應(yīng)取代;化學(xué)工程學(xué)科要從"ProcessEngineering"達(dá)到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。進(jìn)一步的綜合認(rèn)為,化學(xué)工程學(xué)關(guān)注著同時(shí)發(fā)生在非常廣泛的時(shí)空跨度內(nèi)的現(xiàn)象,必須具備多尺度、多目標(biāo)的方法來(lái)達(dá)到過(guò)程的總體優(yōu)化。涵括了五個(gè)方面[4,5]:
①Nanoscale(納觀尺度):研究量子化學(xué)、分子過(guò)程與分子模擬等。
②Microscale(微觀尺度):研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學(xué)規(guī)律等。
③Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔器以及傳統(tǒng)的"單元操作"和"三傳一反"等。
④Macroscale(宏觀尺度):研究生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過(guò)程等。
⑤Megascale(兆觀尺度):研究環(huán)境過(guò)程和大氣生態(tài)過(guò)程等。
于是化學(xué)工程學(xué)的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標(biāo)擇優(yōu)"的概念,化學(xué)工程學(xué)科又到達(dá)一個(gè)新的和諧統(tǒng)一的高度,進(jìn)入了更高層次的系統(tǒng)工程領(lǐng)域。
新的發(fā)展的深度促使化學(xué)工程學(xué)科作出了一定尺度的"分化",然而這還遠(yuǎn)未結(jié)束,人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)還在不斷探索不斷深入,一個(gè)更深刻更普遍也更一般的問(wèn)題已經(jīng)觸到了化學(xué)工程學(xué)科的神經(jīng),觸到了化學(xué)工程學(xué)的認(rèn)識(shí)本質(zhì),并促使化學(xué)工程學(xué)需要有新的"融合"。這一問(wèn)題就是"非線性及其包涵的混沌原理",相對(duì)于"線性"是人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀世界的基本工具,"非線性"則是客觀世界的本質(zhì)特征,是"線性"反映的目的,是從科學(xué)角度看待世界的一種和諧統(tǒng)一;而在對(duì)"混沌發(fā)展"的研究表明,"混沌運(yùn)動(dòng)的普遍存在,揭示了自然界中實(shí)際系統(tǒng)發(fā)展演化的新行為,混沌態(tài)的自相似性使這種時(shí)間演化表現(xiàn)為一種空間結(jié)構(gòu),而且以其不同空間尺度上的相似性,揭示了系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。這種統(tǒng)一性是一個(gè)觀察"整體"的問(wèn)題,只有在長(zhǎng)時(shí)間范圍(因?yàn)榛煦邕\(yùn)動(dòng)是一種長(zhǎng)時(shí)間行為)和更高層次復(fù)雜性中才能顯現(xiàn)出來(lái)。"[6,7]這一問(wèn)題涵蓋了自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)的眾多領(lǐng)域,具有重大的科學(xué)價(jià)值和深刻的哲學(xué)方法論意義。馬克思曾經(jīng)預(yù)言:"自然科學(xué)往后將會(huì)把關(guān)于人類(lèi)的科學(xué)總括在自己下面,正如關(guān)于人類(lèi)的科學(xué)把自然科學(xué)總括在自己下面一樣:它們將成為一個(gè)科學(xué)。"從這一角度上,"非線性"問(wèn)題是這種過(guò)程一體化的契合點(diǎn)以及整體認(rèn)識(shí)論上的共性[8]。當(dāng)站在這種整體性的高度上,化學(xué)工程學(xué)科獲得了全新的視野和更強(qiáng)大的分析解決問(wèn)題的能力,并最終具有了學(xué)科融合的基礎(chǔ)。
在整個(gè)化學(xué)工程學(xué)科的孕育、誕生和發(fā)展過(guò)程中,始終交織著學(xué)科的"分化"與"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細(xì)化工、高分子化工等專(zhuān)業(yè)上的分化;另一方面,作為近代工程技術(shù),它又是自然科學(xué)(化學(xué)、物理等)和技術(shù)科學(xué)(機(jī)械、材料等)的融合。正如物理學(xué)家普朗克(Planck)所指出的:"科學(xué)是內(nèi)在的整體,它被分解為單獨(dú)的部分不是取決于事物的本身,而是取決于人類(lèi)認(rèn)識(shí)能力的局限性,實(shí)際上存在著從物理到化學(xué),通過(guò)生物學(xué)和人類(lèi)學(xué)到社會(huì)學(xué)的連續(xù)的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實(shí)上,當(dāng)化學(xué)工程學(xué)科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時(shí),實(shí)現(xiàn)科學(xué)的融合已是其客觀系統(tǒng)性的需要,它需要強(qiáng)有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經(jīng)生物學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuralNetworks)技術(shù)為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的信息處理能力在愈來(lái)愈多的領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,它具有如下特點(diǎn)[9,10]:
①學(xué)習(xí):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)外界環(huán)境修改自身行為,這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
②概括:經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練后,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)在某種程度上能夠?qū)ν饨缧畔⒌纳倭縼G失或自身組織的局部缺損不再很敏感,反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性(魯棒性),即工程上說(shuō)的"容錯(cuò)"能力。
③抽取:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能,在某種意義上可以說(shuō)它能"創(chuàng)造"出未見(jiàn)的事物。
④模擬:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由眾多的神經(jīng)元組成,以并行的方式處理信息,大大加快了運(yùn)行速度,可以逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。
當(dāng)然,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非十全十美,其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過(guò)相當(dāng)曲折的過(guò)程,但是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)特性的融合將是化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應(yīng)和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng),適應(yīng)性、穩(wěn)定性和智能性均較好,能處理復(fù)雜工藝過(guò)程的控制問(wèn)題,也使得化學(xué)工程師不但也是機(jī)械工程師,還首先是系統(tǒng)工程師,并能從最一般的非線性原理出發(fā),解決實(shí)際過(guò)程的創(chuàng)新、應(yīng)用、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)等問(wèn)題。
生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然和改造自然的不斷深化,化學(xué)工程學(xué)科必將不斷"分化"和"融合",體現(xiàn)出和諧系統(tǒng)的無(wú)限發(fā)展性質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
[1]李立本.系統(tǒng)的和諧與和諧觀[J].自然辯證法研究,1998,14(5):39.
[2]韓兆熊.傳遞過(guò)程原理[M].浙江:浙江大學(xué)出版社,1988,11:3.
[3]季子林,陳士俊,王樹(shù)恩.科學(xué)技術(shù)論與方法論[M].天津科技翻譯出版公司,1991,9:115.
[4]金涌,汪展文,王金福,等.化學(xué)工程邁入21世紀(jì)[J].化工進(jìn)展,2000,(1):5-10.
[5]黃仲濤,李雪輝,王樂(lè)夫.21世紀(jì)化工發(fā)展趨勢(shì)[J].化工進(jìn)展,2001,(4):1-4.
[6]張生心,梁仲清.從量子混沌再看物理學(xué)的統(tǒng)一性[J].自然辯證法研究,1996,12(10):8.
[7]苗東升.系統(tǒng)科學(xué)精要[M].中國(guó)人民大學(xué)出版社,1998,5:20.
[8]成思危.試論科學(xué)的融合[J].自然辯證法研究,1998,14(1):2.
關(guān)鍵字：化學(xué)工藝與工程；安全性；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
中圖分類(lèi)號(hào) ：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
前言：隨著我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷地發(fā)展，化學(xué)工業(yè)在這個(gè)發(fā)展的過(guò)程中起著越來(lái)越重要的作用。這幾年來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不斷地快速發(fā)展，工業(yè)化的進(jìn)程也不斷地加快，隨著生產(chǎn)規(guī)模跟生產(chǎn)設(shè)備的不斷地?cái)U(kuò)大化，一些化學(xué)工藝跟工程的流程也在不斷的變得復(fù)雜化，如果對(duì)某一項(xiàng)工藝監(jiān)管的力度不夠，很有可能造成事故的發(fā)生。
隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)安全越來(lái)越重視，逐漸意識(shí)到人的安全性是十分重要的，所以在化學(xué)工藝與工程項(xiàng)目開(kāi)始進(jìn)行之前，需要相關(guān)的部門(mén)給予一定的可行性研究，進(jìn)而把風(fēng)險(xiǎn)控制在可以接受的范圍內(nèi)，保證化學(xué)工藝與工程項(xiàng)目安全可靠地進(jìn)行。
1化學(xué)工藝與工程可行性研究時(shí)存在的問(wèn)題
我國(guó)的化學(xué)工藝與工程在進(jìn)行可行性研究的時(shí)候，往往采取一些比較傳統(tǒng)有關(guān)事故的預(yù)防措施跟事故發(fā)生以后相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，而沒(méi)有從事故的根本上出發(fā)，所以，在化學(xué)工藝跟工程進(jìn)行可行性研究的時(shí)候，需要從安全的本質(zhì)出發(fā)。但是現(xiàn)在的化學(xué)工藝跟工程的科研并沒(méi)有從本質(zhì)安全出發(fā)，指標(biāo)不治本，在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的時(shí)候，也僅僅是對(duì)于出現(xiàn)的某些暫時(shí)可以預(yù)見(jiàn)性的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，或者對(duì)于一些已經(jīng)出現(xiàn)了的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行規(guī)避。實(shí)際上，應(yīng)該從安全的本質(zhì)上出發(fā)，這樣就可以徹底地從根源上減少風(fēng)險(xiǎn)，從源頭上消除風(fēng)險(xiǎn)。在化學(xué)工藝與工程研究的過(guò)程中可以考慮從本質(zhì)上進(jìn)行安全的評(píng)估，這樣就可以有效的在工程設(shè)計(jì)實(shí)施的初期減少跟消除危險(xiǎn)，避免進(jìn)一步造成更大的損失[1]。然而有些時(shí)候，這一觀點(diǎn)往往被大家所忽略，人們總是在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生以后才想辦法去規(guī)避，而不去從一開(kāi)始就把危害扼殺在搖籃之中。
2可行性研究在化學(xué)工藝與工程中的重要性
可行性研究就是在一個(gè)工程還沒(méi)有開(kāi)始之前，就把這個(gè)工程可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行全方位的預(yù)測(cè)，來(lái)觀測(cè)投資效果。可以從技術(shù)上經(jīng)濟(jì)上管理上綜合考慮，可行性研究的基本任務(wù)就是，在考慮了所有的可能性之后，如何把風(fēng)險(xiǎn)降到最低，并且還需要達(dá)到追求的經(jīng)濟(jì)利益，以最少的投入獲得最大的產(chǎn)出，并且把工程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)降到可以規(guī)避的范圍中。而且合理的利用資源，選擇最優(yōu)的方案，達(dá)到預(yù)期的社會(huì)效益跟經(jīng)濟(jì)效益。
可行性研究對(duì)于化學(xué)工藝跟工程的重要性從本質(zhì)安全上可以體現(xiàn)出來(lái)，，[]首先需要知道什么是本質(zhì)安全，本質(zhì)安全需要從根本上考慮施工工藝跟設(shè)備可能出現(xiàn)的潛在的危險(xiǎn)，這也是做可行性研究的時(shí)候事先需要注意的問(wèn)題。對(duì)于本質(zhì)安全來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)工藝跟設(shè)備的本身的設(shè)計(jì)來(lái)減少系統(tǒng)中出現(xiàn)的危險(xiǎn)。通過(guò)研究具體的施工工藝的過(guò)程，對(duì)于在工藝的過(guò)程可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行防范[2]。基于本質(zhì)安全，對(duì)化學(xué)工藝跟工程進(jìn)行可行性研究有著非常重要的作用，可以從本質(zhì)上有效的遏制了風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。
在化學(xué)工藝與工程還沒(méi)有開(kāi)始之前，對(duì)將要進(jìn)行的項(xiàng)目進(jìn)行可行性研究，提前對(duì)這個(gè)項(xiàng)目有一個(gè)宏觀上的把握，指出其中出現(xiàn)的問(wèn)題，以及可能發(fā)生的問(wèn)題，及時(shí)地給予相關(guān)的解決辦法，列出相應(yīng)的解決方案。通過(guò)可行性研究給了化學(xué)工程與工藝一個(gè)具體的研究方向，通過(guò)對(duì)成本跟受益的確定，能夠明確這個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)多大是否可以投資，這樣就給相應(yīng)的管理者提供了一個(gè)投資的參考，確定可研幾率的高低，也就是確定了投資回報(bào)率的高低跟項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)收益的高低。可行性研究也給相關(guān)的監(jiān)督部門(mén)一個(gè)依據(jù)，更好的對(duì)化學(xué)工程與工藝項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)管和控制。
3如何提高化學(xué)工藝與工程可行性
在本質(zhì)安全的前提條件下，想要提高化學(xué)工藝與工程項(xiàng)目進(jìn)行可行性可以細(xì)化為幾個(gè)基本的策略。首先在對(duì)化學(xué)工程與工藝項(xiàng)目進(jìn)行可行性研究的時(shí)候，可以考慮把影響系統(tǒng)安全性的一些危險(xiǎn)物質(zhì)減少到最低，在系統(tǒng)中危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量越少那么事故發(fā)生的可能性就越小，影響事故的嚴(yán)重程度就越小。在可行性研究的過(guò)程中，也可以考慮用一些危險(xiǎn)性較小或者最好沒(méi)有危險(xiǎn)的工藝過(guò)程來(lái)替代有危險(xiǎn)或者是危險(xiǎn)性較高的工藝，通過(guò)替代使化學(xué)工程與工藝的可行性大大的提高了。在可行性研究的過(guò)程中，為了提高化學(xué)工程與工藝的可操作性，也可以在選擇工藝條件的時(shí)候，考慮一些危險(xiǎn)物質(zhì)最小或者是危害形態(tài)最小的條件。這樣在進(jìn)行具體施工的過(guò)程中，提供相對(duì)安全的工藝條件，可以提高系統(tǒng)的可行性，減少對(duì)于系統(tǒng)造成的危害。在化學(xué)工藝與工程具體實(shí)施的過(guò)程中，可以把危險(xiǎn)控制在一個(gè)能夠接受的范圍內(nèi)。在具體實(shí)施的過(guò)程中，也可以通過(guò)簡(jiǎn)化操作來(lái)進(jìn)行可行性研究的控制，俗話說(shuō)，做得越少錯(cuò)得越少，在實(shí)際操作的過(guò)程中可以減少操作，減少使用的安全防護(hù)裝置，這樣就減少了人為的失誤。在化學(xué)工藝與工程的過(guò)程中，越是簡(jiǎn)單的設(shè)備跟系統(tǒng)就越能增加安全，簡(jiǎn)單的工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)，包含的部件都比較少，這樣就可以減少一些不必要的失誤[3]。
以上的一些安全性的原理，都是提高系統(tǒng)的可行性的具體辦法，在具體實(shí)施的過(guò)程中需要按照一定的先后順序，依次進(jìn)行選擇，在前者達(dá)不到的情況下，再采取后者。通過(guò)這些有效的措施，可以大大的提高系統(tǒng)的可行性，有效合理的把系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)降到最低，增加了投資商對(duì)項(xiàng)目投資的可能性。
4化學(xué)工藝與工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
要想對(duì)化學(xué)工藝與工程進(jìn)行可行性研究，還需要對(duì)化學(xué)工藝與工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。由于化學(xué)工藝經(jīng)常涉及一些危險(xiǎn)易燃易爆的物品，而且在生產(chǎn)的 也會(huì)發(fā)生一些物理的或者是化學(xué)的反應(yīng)。在化學(xué)工藝跟工程的具體實(shí)施的過(guò)程中，一些化學(xué)工藝一旦選用在以后的操作過(guò)程中就很難進(jìn)行更改，所以需要對(duì)工藝的過(guò)程進(jìn)行可靠性跟風(fēng)險(xiǎn)性的評(píng)估，進(jìn)而為科學(xué)的決策做一個(gè)有效的依據(jù)。評(píng)估的過(guò)程如下，首先進(jìn)行一系列的前期的準(zhǔn)備，然后進(jìn)行化學(xué)工藝的設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)的工藝進(jìn)行分析，通過(guò)本質(zhì)安全的定量評(píng)價(jià)的模型或者是本質(zhì)安全的指標(biāo)體系，建立具體的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。對(duì)于得出的評(píng)估結(jié)果在經(jīng)濟(jì)或者技術(shù)的限制條件下，進(jìn)行分析，看是否符合風(fēng)險(xiǎn)的接受的準(zhǔn)則，如果符合的話就可以確定設(shè)計(jì)方案了，如果不符合的話則需要重新對(duì)工藝進(jìn)行分析。
通過(guò)對(duì)化學(xué)工藝與工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行相關(guān)的評(píng)價(jià)，確定項(xiàng)目是否可靠進(jìn)而確定是否進(jìn)行可行性研究也是十分有必要的。為后期的可研提供了一個(gè)有效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也為相關(guān)的管理部門(mén)跟人員提供了一個(gè)可靠的投資依據(jù)。所以說(shuō)在化學(xué)工藝與工程開(kāi)始實(shí)施之前，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也是確定可研性的一個(gè)有效的措施。
5、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)化學(xué)工藝與工程的可行性研究，可以確定具體的實(shí)施方案，在本質(zhì)安全的前提條件下，降低事故發(fā)生的概率以及影響人員的風(fēng)險(xiǎn)。
化學(xué)工藝與工程是一個(gè)比較具有危險(xiǎn)性的工作，需要在實(shí)施的過(guò)程中給予足夠的重視，事先考慮到所能考慮的各種情況，把危險(xiǎn)扼殺在搖籃之中。對(duì)化學(xué)工藝與工程項(xiàng)目進(jìn)行可行性研究也是十分有必要的，需要統(tǒng)籌兼顧。先做好可研報(bào)告，再具體實(shí)施，從而給了監(jiān)管部門(mén)一個(gè)有效的依據(jù)，也可以確定風(fēng)險(xiǎn)投資的大小，進(jìn)而確定項(xiàng)目是否可行。
參考文獻(xiàn)：
[1]謝若曦,趙陽(yáng).化學(xué)工程與工藝[J].民營(yíng)科技,2012,(8):22-22.
關(guān)鍵詞：燃料乙醇 工藝 創(chuàng)新
隨著世界石化能源的日趨匱乏，石油類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格日益攀升，開(kāi)發(fā)一種綠色可持續(xù)的能源已經(jīng)變得相當(dāng)急迫。乙醇作為一種生產(chǎn)工藝成熟、生產(chǎn)來(lái)源廣泛的替代能源越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
乙醇俗稱(chēng)酒精，它以玉米、小麥、薯類(lèi)、糖蜜木質(zhì)纖維素等為原料經(jīng)發(fā)酵，蒸餾而制成。所謂燃料乙醇是指對(duì)濃度95%左右的乙醇進(jìn)一步脫水，再加上5%體積分散（一般為無(wú)鉛汽油或無(wú)鉛的烴類(lèi)）的變性劑使之成為水分小于0.8%，且不可食用的變性無(wú)水乙醇。燃料乙醇既是一種清潔能源，又是一種良好的汽油增氧劑和辛烷值調(diào)和組分，用以代替四乙基鉛和甲基叔丁基醚（MTBE）或乙基叔丁基醚（ETBE），乙醇調(diào)入汽油對(duì)降低汽車(chē)尾氣中的一氧化碳含量很有效，起到凈化空氣的效果，同時(shí)，乙醇用糧食制造，是一種生物轉(zhuǎn)化的太陽(yáng)能，是一種取之不盡，用之不竭的可再生能源，在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料，能節(jié)約石油、凈化空氣，轉(zhuǎn)化多余的糧食，為人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供一條簡(jiǎn)單有效的途徑。
目前，世界上燃料乙醇的生產(chǎn)方法有合成法（即乙烯水合法）和生物法兩種。由于近年來(lái)受原油資源問(wèn)題及乙烯價(jià)格上漲的制約，合成法被生物法所取代。生物法生產(chǎn)燃料乙醇，大部分是以甘蔗、玉為、薯干和植物秸桿與農(nóng)產(chǎn)品或農(nóng)林廢棄物為原料酶解糖化發(fā)酵制造的，其生產(chǎn)工藝有酶解法、酵水解法及一步酶法工藝法等。這段工藝與食用乙醇的生產(chǎn)工藝基本相同，所不同的是需增加濃縮脫水后處理工藝，使其水的體積分?jǐn)?shù)降到1%以下，由于乙醇生產(chǎn)過(guò)程中水的存在，使得乙醇與水形成二元共沸物，而采用普通精餾方法所得乙醇中水的體積分?jǐn)?shù)約為5%，要想控制燃料乙醇水的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1%以下就必須采用較新的脫水工藝（目前開(kāi)發(fā)的脫水工藝主要有：滲透汽化、吸附蒸餾、特殊蒸餾、加鹽萃取蒸餾、變壓吸附和超臨界萃取分離等），脫水后制成的燃料乙醇再加少量變性劑就成為變性燃料乙醇。
燃料乙醇生物法生產(chǎn)過(guò)程包含發(fā)酵生物化學(xué)反應(yīng)與乙醇分離兩大主要過(guò)程，其工藝流程與人們熟知的化學(xué)工程中的許多單元操作存在不少共同點(diǎn)，如傳遞和反應(yīng)諸多化學(xué)工程問(wèn)題，所不同的是這里反應(yīng)是發(fā)酵生化反應(yīng)。在理論上來(lái)說(shuō)似乎是簡(jiǎn)單的過(guò)程，但要想在大規(guī)模水平上獲得最大效率，卻需要依靠生物學(xué)和化學(xué)工程的結(jié)合。
化學(xué)工程的核心仍是“三傳一反”，即使在納米尺度上，反應(yīng)和傳遞兩種因素的共同作用是造成形形式式物質(zhì)結(jié)構(gòu)的根本原因，目前發(fā)醇工藝的放大仍停留在經(jīng)驗(yàn)階段，并沒(méi)有上升到理論水平，這與燃料乙醇發(fā)展的需求極不相稱(chēng)，因此，采用化學(xué)工程的成熟理論及先進(jìn)技術(shù)來(lái)研究燃料乙醇工藝過(guò)程，并進(jìn)行創(chuàng)新具有重要的理論及實(shí)際意義。
一、發(fā)酵過(guò)程的化學(xué)工程分析
1.多尺度問(wèn)題
由于酒精發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)綜合了微生物學(xué)、生物化學(xué)以及化學(xué)工程等的復(fù)雜過(guò)程，因此，模擬市場(chǎng)計(jì)算該過(guò)程不能僅僅單一采用傳統(tǒng)的生物學(xué)方法或化學(xué)工程的方法，而應(yīng)對(duì)生物反應(yīng)器中多尺度問(wèn)題作綜合考慮。在化學(xué)工程學(xué)角度看來(lái)，酒精發(fā)酵罐可以看做是反應(yīng)器，理論上計(jì)算反應(yīng)器的模型應(yīng)可以適用于酒精發(fā)酵罐。
2.動(dòng)力學(xué)與放大
乙醇發(fā)醇過(guò)程前沿課題主要集中在液化、糖化和發(fā)酵過(guò)程節(jié)能降耗，包括：耐高溫、高糖濃度、高乙醇濃度的能力以及酵母高效發(fā)酵過(guò)程的基礎(chǔ)研究；液化酶、糖化酶的作用機(jī)制及實(shí)際物系的動(dòng)力學(xué)研究；同步糖化發(fā)酵動(dòng)力學(xué)方面的研究。從化學(xué)工程角度看，上述問(wèn)題涵蓋發(fā)酵生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及傳遞特性?xún)蓚€(gè)方面，動(dòng)力學(xué)方法是發(fā)酵過(guò)程放大的理論基礎(chǔ)。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)包括兩個(gè)層次：一是本征動(dòng)力學(xué)，它是指沒(méi)有傳遞等工程因素影響時(shí)，發(fā)酵生物反應(yīng)固有的速率；二是宏觀動(dòng)力學(xué)，它是指在反應(yīng)器內(nèi)所觀測(cè)到的總反應(yīng)速率及其形式和結(jié)構(gòu)、操作方式、物料的流動(dòng)與混合，傳遞與傳熱等。
在大多數(shù)情況下，只要體系物性、流場(chǎng)、流態(tài)與在實(shí)際操作（熱態(tài)）時(shí)比較接近，往往可以用冷模的實(shí)驗(yàn)方法模擬在熱態(tài)下的流體力學(xué)狀態(tài)，這對(duì)大設(shè)備的放大規(guī)律的研究有幫助。因此，采用大型冷模研究在過(guò)程設(shè)備中流體的流體力學(xué)特性并與小型熱模所進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)研究相結(jié)合是研究發(fā)酵設(shè)備放大規(guī)律的一種有效方法。
3.發(fā)酵罐內(nèi)多場(chǎng)分布
多場(chǎng)分布包括溫度分布、濃度分布和速率分布。發(fā)酵生物反應(yīng)器中的物理因素—傳遞特性將影響到反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)和產(chǎn)物的濃度分布及溫度分布，進(jìn)而影響到反應(yīng)器內(nèi)某一組分的反應(yīng)速率。因此，傳遞特性的研究是不可忽視的問(wèn)題，研究發(fā)酵罐內(nèi)傳熱、傳質(zhì)及傳動(dòng)將是化學(xué)工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重要任務(wù)，同時(shí)也為更好地控制發(fā)酵過(guò)程提供了理論依據(jù)。
CFD模型在模擬反應(yīng)器內(nèi)的溫度、濃度和速度分布上是一種十分重要的方法，應(yīng)引起重視。
二、乙醇純化過(guò)程中的化學(xué)工程問(wèn)題
采用發(fā)酵的方法生產(chǎn)乙醇，同時(shí)不可避免地會(huì)生成水，要獲得乙醇勢(shì)必要對(duì)乙醇和水進(jìn)行分離，從原理講分離乙醇和水的方法有精餾、吸附、滲透汽化膜分離等方法，然后發(fā)酵液中乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為5%～12%，而燃料乙醇產(chǎn)品的純度卻要在99%以上。因而從發(fā)酵液中分離出乙醇所消耗費(fèi)的能量占總能量的絕大部分。所以從發(fā)酵液中分離乙醇—水混合液一般分兩步：先用普通精餾得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.4%的乙醇，再用共沸精餾、萃取精餾、液液萃取、吸附或其它方法得到無(wú)水乙醇。
精餾作為具有技術(shù)成熟度和應(yīng)用成熟度較高的分離方法，是分離乙醇—水混合液最早，也是最普遍的方法，但需很高的能耗。現(xiàn)有3種方法替代精餾方法生產(chǎn)乙醇：萃取法、超臨界流體法和滲透蒸發(fā)膜分離法，這部分工藝幾乎等同于化學(xué)工程的分離工藝技術(shù)，可以應(yīng)用。
三、生物發(fā)酵反應(yīng)與分離過(guò)程耦合
現(xiàn)有燃料乙醇工藝的基礎(chǔ)研究包括生產(chǎn)過(guò)程放大和流程創(chuàng)新、研究生物反應(yīng)與分離過(guò)程耦合探索新的短流程工藝。
將生物發(fā)酵直接看作反應(yīng)并與分離技術(shù)耦合來(lái)提高整個(gè)發(fā)酵及分離的效率，將推動(dòng)燃料乙醇工藝的技術(shù)進(jìn)步。
多場(chǎng)耦合對(duì)開(kāi)發(fā)新型發(fā)酵與分離設(shè)備具指導(dǎo)意義，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)必將是將反應(yīng)與分離以及多種分離結(jié)合一起的設(shè)備。如精餾與吸附、發(fā)酵與精餾等通過(guò)一個(gè)設(shè)備操作實(shí)現(xiàn)兩者完美結(jié)合，而目前的多塔生產(chǎn)工藝將會(huì)被逐漸淘汰而發(fā)展對(duì)應(yīng)短流程工藝這方面研究及發(fā)展將極大地消減成本，同時(shí)也降低能耗，對(duì)改善反應(yīng)與分離過(guò)程，提高效率具很大潛力。
貫穿于燃料乙醇生產(chǎn)過(guò)程的流體流動(dòng)、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞問(wèn)題與發(fā)酵生化反應(yīng)交織在一起，對(duì)燃料乙醇過(guò)程產(chǎn)生決定性的影響。發(fā)酵過(guò)程尤其是同步糖化發(fā)酵技術(shù)背后的物理、生物、化學(xué)機(jī)制及工程策略，發(fā)酵罐中流場(chǎng)、溫度場(chǎng)及濃度場(chǎng)的多場(chǎng)耦合，對(duì)生物反應(yīng)器中多尺度問(wèn)題作綜合考慮，采用人工智能研究流程優(yōu)化組合分析工程策略，發(fā)展新型分離發(fā)酵設(shè)備等，都是目前急需研究的內(nèi)容，是燃料乙醇領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。
采用化學(xué)工程學(xué)理論及方法研究燃料乙醇生物反應(yīng)工程規(guī)律、工程放大及流程創(chuàng)新將是一種主要趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 李靜海.淺談21世紀(jì)的化學(xué)工程[J]. 化工學(xué)報(bào)，2008，59（8）： 1879-1883.
關(guān)鍵詞：工程技術(shù)；化學(xué)反應(yīng)；應(yīng)用技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-1578（2015）04-0025-01
化學(xué)工程技術(shù)是一門(mén)主要研究化工生產(chǎn)過(guò)程中研究和開(kāi)發(fā)以及過(guò)程裝置的設(shè)計(jì)、制造和管理的綜合性技術(shù)。化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用已涉及到各行各業(yè)，化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展對(duì)于強(qiáng)化化工生產(chǎn)過(guò)程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低原料和能量消耗，對(duì)于企業(yè)的技術(shù)改造以及新技術(shù)的開(kāi)發(fā)起著重要作用。
1.新型反應(yīng)技術(shù)的研究
1.1 超臨界化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。超臨界液體是指在溫度和壓力都處于臨界點(diǎn)之上時(shí)，此時(shí)狀態(tài)處于液體和氣體之間，具有這兩種狀態(tài)的雙重性質(zhì)。這種狀態(tài)的流體不僅在化學(xué)工業(yè)、生物化工、食品工業(yè)有廣泛的應(yīng)用，而且還在醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛，已經(jīng)顯示出巨大的魅力，極具發(fā)展前景。近年來(lái)，化學(xué)界將超臨界水氧化法應(yīng)用到保護(hù)環(huán)境的領(lǐng)域，但是都處于初級(jí)發(fā)展階段，很不成熟。
1.2 綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。綠色化學(xué)是指對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染的，有利于保護(hù)環(huán)境的化學(xué)工程。綠色化學(xué)簡(jiǎn)單說(shuō)就是采取化學(xué)的技術(shù)和方法來(lái)減少或消除那些對(duì)人類(lèi)有害的、妨礙社區(qū)安全的、對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不利影響的原料或溶劑等。綠色化學(xué)是將污染從源頭進(jìn)行消除的工程，因此很徹底，這主要包含原子經(jīng)濟(jì)性和高選擇性的反應(yīng)，生產(chǎn)出對(duì)環(huán)境有利的材料，并且回收廢物循環(huán)利用的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。
1.3 新的分離技術(shù)。從廣義上看，分離強(qiáng)化首先是對(duì)設(shè)備的強(qiáng)化，隨后對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行強(qiáng)化，整體來(lái)說(shuō)就是只要能將設(shè)備變小、將能量轉(zhuǎn)化效率提高的技術(shù)都是化工分離技術(shù)強(qiáng)化的結(jié)果，這樣不僅有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也是化工分離技術(shù)的重要技術(shù)與主要趨勢(shì)之一。然而，古老的化工分離技術(shù)原理：利用沸點(diǎn)的不同，將不同的組分從分離塔里分離出來(lái)。隨著科技的發(fā)展及國(guó)內(nèi)外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景，但是這些在應(yīng)用中同樣也存在著很多問(wèn)題，此項(xiàng)研究對(duì)相關(guān)分子蒸餾的基礎(chǔ)理論探究比較少，沒(méi)有在理論上充分說(shuō)明和指導(dǎo)，對(duì)設(shè)計(jì)刮膜式分子蒸餾器也沒(méi)有深入的研究。隨著信息技術(shù)和科學(xué)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，分離技術(shù)也隨之得到改善，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，逐漸信息技術(shù)引入到分離技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)上，例如在研究熱力學(xué)和傳遞的性質(zhì)、多相流等方面，這些都是信息技術(shù)發(fā)生功效的主要分離技術(shù)，再如分子模擬大大提高了預(yù)測(cè)熱力學(xué)平衡和傳遞性質(zhì)的水平。對(duì)分子的設(shè)計(jì)加速了可以加速分離，因此對(duì)研究和開(kāi)發(fā)新的高效的分離劑有深遠(yuǎn)的意義。信息技術(shù)的引進(jìn)對(duì)于分離過(guò)程的深入產(chǎn)生了重要的作用，而且還能提高工作效率。
2.傳熱過(guò)程中一些新的研究進(jìn)展和方向
2.1 微細(xì)尺度傳熱學(xué)研究進(jìn)展。微細(xì)尺度是從空間尺度和時(shí)間尺度微細(xì)的探討和研究傳熱學(xué)規(guī)律，現(xiàn)在傳熱學(xué)中已經(jīng)自成一個(gè)分支，發(fā)展前景廣闊。當(dāng)物體的特征尺寸遠(yuǎn)大于載體粒子的平均尺寸即連續(xù)介質(zhì)時(shí)假定依然會(huì)成立，但是由于尺度的微細(xì)，原來(lái)的假設(shè)的影響因素也會(huì)相對(duì)的發(fā)生變化，這就導(dǎo)致了流動(dòng)和傳入規(guī)律發(fā)生著變化。目前，微米、納米科學(xué)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，受到人們的廣泛關(guān)注，諸多領(lǐng)域都是圍繞微細(xì)尺度傳熱學(xué)進(jìn)行研究的。其中高集成度電子設(shè)備、微型熱管、多空介質(zhì)流動(dòng)傳熱等多項(xiàng)研究都是微熱尺度傳熱學(xué)研究取得的豐碩成果。
2.2 強(qiáng)化傳熱過(guò)程的研究進(jìn)展。這項(xiàng)研究主要是從改進(jìn)換熱器設(shè)備的形式入手，提高傳熱的效率，并想辦法改進(jìn)設(shè)備使其持續(xù)對(duì)外放熱，這種改進(jìn)包含發(fā)明新的傳熱材料和改進(jìn)生產(chǎn)工藝，將過(guò)去的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化等方法。
2.3 傳熱理論研究進(jìn)展。近年來(lái)，傳熱研究者一直都致力于滴狀冷凝在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，但至今仍未能很好的實(shí)現(xiàn)，主要問(wèn)題是如何獲得實(shí)現(xiàn)滴狀冷凝，并且使其冷凝表面壽命延長(zhǎng)。改變冷凝界面的性質(zhì)，將滴狀冷凝應(yīng)用到工業(yè)上進(jìn)行傳熱改造是傳播熱學(xué)研究的主要熱點(diǎn)之一。沸騰的傳熱方式不僅在機(jī)械、動(dòng)力和石油化工等傳統(tǒng)的工業(yè)之中廣泛使用，而且在航空航天技術(shù)等高科技領(lǐng)域也廣泛的應(yīng)用著。長(zhǎng)期以來(lái)，人們都在對(duì)液體發(fā)生核態(tài)沸騰的主要原因和具有高換熱強(qiáng)度的機(jī)理進(jìn)行著深入的探究。由于沸騰的現(xiàn)象是復(fù)雜和多變的，這些都導(dǎo)致了我們不能利用常規(guī)的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算出沸騰所能傳輸?shù)臒崃俊５浆F(xiàn)在為止，加熱器表面受到水沸騰時(shí)產(chǎn)生的氣泡的影響，這一問(wèn)題是最需要得到解決的，也是研究的重點(diǎn)所在，對(duì)沸騰傳熱進(jìn)行計(jì)算大都采取機(jī)理模型，這種方法存在嚴(yán)重的缺陷就是計(jì)算的準(zhǔn)確率很低，而且需要大量的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)，所以目前應(yīng)用的范圍較窄，目前沒(méi)有能較準(zhǔn)確計(jì)算沸騰傳熱的計(jì)算式，因此我們有另辟蹊徑，從新的角度來(lái)探究和研究問(wèn)題，從基本理論出發(fā)，提出新的理論與計(jì)算方法或研究出新的模型，將數(shù)學(xué)與之相結(jié)合計(jì)算出沸騰所傳出的熱量，這將成為今后研究的重中之重。
3.促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)發(fā)展的對(duì)策
3.1 著眼全局提高化學(xué)工程技術(shù)水平。化學(xué)工程科學(xué)近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)明顯地呈現(xiàn)與多學(xué)科交叉的現(xiàn)象，要進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)步，就要從全局出發(fā)綜合考慮與化學(xué)工程交叉的各個(gè)領(lǐng)域的情況。要統(tǒng)籌考慮各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用，做好整體的規(guī)劃，協(xié)調(diào)各項(xiàng)科學(xué)的開(kāi)發(fā)利用。并且統(tǒng)籌現(xiàn)有領(lǐng)域的同時(shí)積極開(kāi)拓新的研究領(lǐng)域，使各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域相互促進(jìn)，最后實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。
3.2 提高化學(xué)工程機(jī)械設(shè)備研究水平。機(jī)械設(shè)備是提高一項(xiàng)技術(shù)必須具備的，先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備能為更高水平的技術(shù)研究硬件支持。但是相對(duì)而言，目前化學(xué)工程技術(shù)方面的機(jī)械設(shè)備還比較落后，應(yīng)該加強(qiáng)研究力度，向世界化學(xué)工程技術(shù)研究的機(jī)械水平靠近。有了這些高科技水平的機(jī)械設(shè)備，在化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域趕超世界水平指日可待。
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程;工藝;綠色化工技術(shù);應(yīng)用
在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的條件下，環(huán)境問(wèn)題呈現(xiàn)出了可怕的形勢(shì)，環(huán)境污染問(wèn)題已慢慢的浸透到人們的日常生產(chǎn)生活中，而化學(xué)工業(yè)中的污染對(duì)環(huán)境造成的危害十分突出，是需要迫切解決的問(wèn)題，因此，化學(xué)工程工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值更為顯著，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，不僅對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行改善，更對(duì)化學(xué)工業(yè)健康持續(xù)發(fā)展起著不可估量的作用。
1綠色化工技術(shù)闡述
綠色化工技術(shù)在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中充當(dāng)?shù)慕巧滞怀觯G色化工技術(shù)應(yīng)用的主要目的是控制化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的污染，期望通過(guò)對(duì)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)方法的革新和改良，來(lái)控制化學(xué)技術(shù)中化學(xué)原料和廢棄物給環(huán)境所帶來(lái)的污染和潛在的危害，因此，一定要減少排放有毒的廢棄物，將廢棄物資源回收利用做好，使資源利用率得到充分高效的提高，對(duì)污染物的排放實(shí)行有效的限制，把綠色化學(xué)工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展作為前進(jìn)的方向。
2化學(xué)工程工藝中綠色化工技術(shù)的開(kāi)拓
(1)化學(xué)原料選取化學(xué)原料作為綠色化工技術(shù)開(kāi)拓中的基礎(chǔ)，能從根源上使污染源得到很好的控制，進(jìn)而緩解環(huán)境污染問(wèn)題。對(duì)于綠色無(wú)污染化工原料并不是最佳的原料選取，其依然存在著缺陷，在生產(chǎn)的過(guò)程中依舊會(huì)產(chǎn)生污染物，給環(huán)境造成污染。因此，在生產(chǎn)中最好選用無(wú)毒的或是毒害相對(duì)少的原材料，不添加化學(xué)藥劑的，比如，天然植物、天然農(nóng)作物都是較好的材料選擇。隨著化學(xué)工業(yè)的興盛，應(yīng)該舍棄有毒害的材料，而選用無(wú)污染、無(wú)毒害的原材料，這樣，才能在達(dá)到環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的條件下，使原材料成本減少，材料來(lái)源得到充分?jǐn)U展。(2)化學(xué)催化劑選取化學(xué)工業(yè)在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)習(xí)慣性地運(yùn)用化學(xué)催化劑加速化學(xué)反應(yīng)，對(duì)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)效率的提升具有明顯的效果，但是，同時(shí)也會(huì)有大量的有毒廢棄物排放出來(lái)，給周?chē)h(huán)境造成潛在的危害。因此，在面對(duì)具體的綠色化工技術(shù)開(kāi)發(fā)時(shí)，應(yīng)將焦點(diǎn)聚集在無(wú)毒無(wú)害化學(xué)催化劑研發(fā)上，以此為核心，使有毒廢棄物排放量得到有效控制。另外，需要重視化學(xué)催化劑的選取要點(diǎn)，把無(wú)毒害或是毒害甚小的化學(xué)催化劑作為首選，從而接近工業(yè)綠色發(fā)展。在現(xiàn)階段的化學(xué)工業(yè)中，眾多研究人員在對(duì)無(wú)毒害催化劑研發(fā)方面的成績(jī)令人們醒目，對(duì)烷基化固相催化劑傾向關(guān)注，它是一種無(wú)毒害，甚至不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的化學(xué)催化劑，非常適合大力擴(kuò)展應(yīng)用。在此，需要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是，關(guān)于無(wú)毒害化學(xué)催化劑的研發(fā)，必須控制廢棄物排放量嚴(yán)格符合規(guī)定要求，重視排放的廢棄物循環(huán)使用這一點(diǎn)，使資源利用率有良好的改觀。(3)化學(xué)反應(yīng)選擇性深化綠色化工技術(shù)具體鉆研過(guò)程中，需要偏重深化化學(xué)反應(yīng)選擇性，進(jìn)而達(dá)到加倍有效地實(shí)現(xiàn)化學(xué)生成物的提取，在確保符合減少環(huán)境污染標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，還可以使化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)成本得到有效降低，更進(jìn)一步改進(jìn)資源利用效率。比如，在石油化學(xué)工業(yè)中，通常會(huì)運(yùn)用烴類(lèi)選擇性氧化物，因?yàn)槠浠瘜W(xué)反應(yīng)極其易于發(fā)生氧化，在生成物產(chǎn)生方面存在著嚴(yán)峻的損壞與浸染。對(duì)此，針對(duì)化學(xué)反應(yīng)選擇性深化這一點(diǎn)，必須把防止產(chǎn)生損壞生成物的反應(yīng)作為重點(diǎn)關(guān)注，進(jìn)而使化學(xué)工業(yè)沿著綠色生產(chǎn)發(fā)展，消除對(duì)環(huán)境污染的潛在危害。
3化學(xué)工程工藝中的綠色化工技術(shù)應(yīng)用
(1)清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常獨(dú)到，不僅在冶金、海水淡化、廢棄物處理等范疇被普遍的應(yīng)用，而且也不會(huì)出現(xiàn)任何毒害反應(yīng)，更不會(huì)產(chǎn)生任何的污染物。比如，在海水淡化中，通過(guò)清潔生產(chǎn)技術(shù)針對(duì)海水實(shí)行淡化處理，把海水里面的鹽分和其他物質(zhì)提煉出來(lái)，轉(zhuǎn)化為日常生產(chǎn)生活中需要的水資源，所有環(huán)節(jié)中應(yīng)用的清潔生產(chǎn)技術(shù)對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，不會(huì)存在潛在的危害。(2)生物技術(shù)的應(yīng)用生物技術(shù)通常在生物化工中比較充分的展示其優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際操作應(yīng)用中膜化學(xué)技術(shù)應(yīng)用比較普遍，其效果最佳。通過(guò)生物技術(shù)把很多可再生資源轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的化學(xué)品，比如，酶成分，是一種比較普遍存在與環(huán)境中的化學(xué)催化劑，在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程能夠充分發(fā)揮其作用，加快反應(yīng)速度，而且不會(huì)出現(xiàn)污染廢棄物，其反應(yīng)特點(diǎn)相對(duì)溫和，在化學(xué)行業(yè)中使用意義相當(dāng)深遠(yuǎn)。而在以前的化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中，通常是把動(dòng)植物內(nèi)部的有機(jī)原料作為原料，以后改用自然環(huán)境條件下的石油和煤炭。(3)環(huán)境友好型產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境與人們的日常生活緊密相關(guān)，擁有良好的環(huán)境十分的重要，因此，對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)環(huán)境的注重程度也越來(lái)越高，而環(huán)境友好型產(chǎn)品是針對(duì)控制環(huán)境污染問(wèn)題而研發(fā)的一種摒除以往污染嚴(yán)重的產(chǎn)品。傳統(tǒng)汽油，在日常生活中使用相當(dāng)普遍，傳統(tǒng)汽油燃燒，不僅給大氣帶來(lái)嚴(yán)重的污染，更會(huì)對(duì)人們身體健康造成危害，對(duì)此，需要開(kāi)發(fā)新型產(chǎn)品取代這種情況，環(huán)保型汽油和新型燃料和能源等迅速出現(xiàn)，人們的環(huán)保意識(shí)在不斷的增強(qiáng)。比如，酒精的生產(chǎn)，其原料以天然甘蔗為主，以新型乙醇汽油代替原來(lái)的汽油，在實(shí)際中應(yīng)用非常普遍。環(huán)境友好型綠色產(chǎn)品，在具體的實(shí)際應(yīng)用中對(duì)減緩環(huán)境污染起著至關(guān)重要作用。
4結(jié)語(yǔ)
總而言之，在化工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)給環(huán)境造成了危害，導(dǎo)致污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，使社會(huì)健康和諧持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)重的限制。因此，發(fā)展綠色化工，將綠色化工技術(shù)恰到好處的應(yīng)用到化學(xué)工程工藝中，不僅能高效控制環(huán)境污染，更能對(duì)資源的合理利用起到關(guān)鍵作用，進(jìn)而促使化工行業(yè)朝著健康和諧的方向發(fā)展。
作者:賴(lài)錦杰 單位:廣東新華粵石化股份有限公司
武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)始建于1958年,原名為“煉焦化學(xué)專(zhuān)業(yè)”,1985年改為“煤化工專(zhuān)業(yè)”。1992年,按“煤化工”“、城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專(zhuān)業(yè)分別招收新生。1996年,隨著教育部大學(xué)本科專(zhuān)業(yè)目錄的調(diào)整,“煤化工”“、城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專(zhuān)業(yè)歸并為“化學(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)。盡管名稱(chēng)幾經(jīng)變化,但始終堅(jiān)持煤化工培養(yǎng)方向和煤焦化的特色。其原因主要是由于武漢科技大學(xué)的前身“武漢鋼鐵學(xué)院”和“武漢冶金科技大學(xué)”原來(lái)隸屬于冶金工業(yè)部,畢業(yè)生主要面向鋼鐵冶金系統(tǒng);培養(yǎng)目標(biāo)針對(duì)性、學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐能力較強(qiáng),受到鋼鐵冶金行業(yè)焦化企業(yè)、科研院所的認(rèn)可。目前,武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)為國(guó)家級(jí)特色專(zhuān)業(yè),擁有化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)博士點(diǎn)和化學(xué)工程與技術(shù)博士后科研流動(dòng)站。經(jīng)過(guò)幾代人的辛勤努力,學(xué)校化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的教學(xué)和科學(xué)研究規(guī)模及水平均有了顯著的提高。在化工專(zhuān)業(yè)“寬口徑”培養(yǎng)模式下,堅(jiān)持煤化工方向特色有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先,中國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家,在一次能源中,煤炭占70%左右,在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)這一能源結(jié)構(gòu)不會(huì)改變[4]。大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),推廣潔凈煤技術(shù),保證國(guó)家的能源安全,是中國(guó)的一項(xiàng)基本能源政策。其次,煤焦化是煤化工中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種煤炭綜合利用方法。至少在50年內(nèi),采用高爐,利用焦炭作為煉鐵的主要燃料、還原劑和料柱支撐體的技術(shù)仍將是鋼鐵冶金的主流技術(shù)。再次,“節(jié)能減排”是中國(guó)的重要戰(zhàn)略任務(wù),也是全世界面對(duì)的主要挑戰(zhàn)。面對(duì)以煤煙型污染為主和焦化行業(yè)普遍污染嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí),從煤炭利用源頭減少污染是實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”的必由之路。最后,煤化工(包括焦化)行業(yè)涉及到中國(guó)能源供應(yīng)和安全、鋼鐵行業(yè)的生存和發(fā)展以及節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn),當(dāng)前以致今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期仍是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場(chǎng)。因此,武漢科技大學(xué)的“化學(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)堅(jiān)持煤化工方向特色是非常必要的;理順兩者的關(guān)系,既具有理論意義,也具有實(shí)際價(jià)值。
二、特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)的基本原則
進(jìn)行具有煤化工特色的化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)建設(shè),是優(yōu)化專(zhuān)業(yè)學(xué)科結(jié)構(gòu),推進(jìn)教學(xué)改革,加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè),提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提升專(zhuān)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措。這不但有利于促進(jìn)學(xué)校教學(xué)基本建設(shè),進(jìn)一步改善辦學(xué)條件,鞏固辦學(xué)特色,而且有利于提高辦學(xué)實(shí)力,更好地適應(yīng)以煤化工為主的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要[5-6]。
(一)市場(chǎng)導(dǎo)向
目前,中國(guó)大學(xué)生就業(yè)已完全走向市場(chǎng),學(xué)生和用人單位之間進(jìn)行“雙向選擇”,大學(xué)畢業(yè)生的一次就業(yè)率已經(jīng)成為評(píng)價(jià)一所大學(xué)教學(xué)質(zhì)量和綜合競(jìng)爭(zhēng)力的主要指標(biāo)之一。要提高就業(yè)率,就必須瞄準(zhǔn)市場(chǎng)對(duì)人才的需求,特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)也必須以市場(chǎng)為導(dǎo)向,培養(yǎng)市場(chǎng)需要的專(zhuān)業(yè)人才。
(二)自主創(chuàng)新
特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)是中國(guó)高等教育教學(xué)改革的一項(xiàng)新內(nèi)容,本身具有探索性、創(chuàng)新性,加之各校各專(zhuān)業(yè)都要根據(jù)內(nèi)外部條件形成自己的特色,更無(wú)先例可循。因此,特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)要在教育觀念、人才培養(yǎng)目標(biāo)、人才培養(yǎng)模式、課程體系改革和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面堅(jiān)持創(chuàng)新。
(三)錯(cuò)位發(fā)展
特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)要在市場(chǎng)導(dǎo)向的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)有的辦學(xué)條件、科研成果和發(fā)展?jié)撃?集中力量,凸現(xiàn)特色;堅(jiān)持有所為有所不為,采取“人無(wú)我有,人有我優(yōu),人優(yōu)我新”的差異化策略,實(shí)現(xiàn)“錯(cuò)位發(fā)展”,避免正面競(jìng)爭(zhēng)。
(四)相對(duì)穩(wěn)定
特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,是一個(gè)不斷建設(shè)、不斷積累、不斷完善的過(guò)程,其特色的形成應(yīng)該具有相對(duì)的穩(wěn)定性。同時(shí),要適應(yīng)內(nèi)外部環(huán)境的變化,具有一定的前瞻性,能夠體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和未來(lái)社會(huì)和市場(chǎng)的需求變化。
三、主要措施
(一)更新教育觀念
辦學(xué)理念和專(zhuān)業(yè)建設(shè)觀念是特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)思想,決定著特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)的方向、進(jìn)程和績(jī)效。特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)涉及專(zhuān)業(yè)建設(shè)多方面創(chuàng)新和變革的教學(xué)改革活動(dòng),必須首先在專(zhuān)業(yè)建設(shè)和教學(xué)理念上實(shí)現(xiàn)突破,更新傳統(tǒng)的教學(xué)觀念以適應(yīng)時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的需要。為此,化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院針對(duì)“寬口徑”的教育觀念進(jìn)行了多次研討,并邀請(qǐng)、走訪用人單位,進(jìn)行深入地調(diào)研,逐步樹(shù)立了化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)在“寬口徑”培養(yǎng)模式下堅(jiān)持煤化工特色教學(xué)的觀念。
(二)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
師資隊(duì)伍建設(shè)是特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)的根本保證。特色專(zhuān)業(yè)需要配備有學(xué)科特色的師資隊(duì)伍,其教學(xué)和科研方向?qū)ｉL(zhǎng)必須和專(zhuān)業(yè)特色的培育相匹配。化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課教師多數(shù)既是理論知識(shí)的傳播者和研究者,又是專(zhuān)業(yè)工程的實(shí)踐者。他們多數(shù)在武漢科技大學(xué)設(shè)計(jì)研究院從事煤焦化設(shè)計(jì)研究工作,有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái),隨著學(xué)校跨越式發(fā)展,新引進(jìn)了一批優(yōu)秀的青年教師。這些青年教師多數(shù)沒(méi)有煤焦化專(zhuān)業(yè)的知識(shí)背景,為此,安排新教師隨班學(xué)習(xí)煤焦化方面的課程,而后安排到焦化廠進(jìn)行3個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí),并在學(xué)校設(shè)計(jì)院教師指導(dǎo)下完成焦化的工程設(shè)計(jì),經(jīng)教研室組織考核合格后方可上崗。
(三)創(chuàng)新課程體系
特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)必須目標(biāo)明確,在保持專(zhuān)業(yè)目標(biāo)的基礎(chǔ)上突出體現(xiàn)特色目標(biāo);在人才培養(yǎng)規(guī)格上要有明顯特色,同時(shí)制定科學(xué)合理的人才培養(yǎng)方案。課程體系是高等院校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和基本規(guī)格要求的總體設(shè)計(jì)藍(lán)圖,設(shè)置合理、科學(xué)、超前、前后呼應(yīng)的課程體系是特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。應(yīng)廣泛吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的教育理念和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),整合教學(xué)改革成果,優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容,不斷豐富課程內(nèi)涵,努力構(gòu)建適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要、反映時(shí)代特征、具有學(xué)校特色的化學(xué)工程與工藝本科專(zhuān)業(yè)課程體系。依據(jù)學(xué)校的學(xué)科特點(diǎn),在培養(yǎng)“通才”的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了“焦化特色模塊”、“精細(xì)化工模塊”等專(zhuān)業(yè)方向課程。同時(shí),將煤化學(xué)課程列入專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課,從而保證學(xué)生具備煤化工的知識(shí)背景。新的課程體系充分體現(xiàn)了“提升內(nèi)涵、強(qiáng)化特色”的教學(xué)指導(dǎo)思想。
(四)改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)過(guò)程中,要高度重視校內(nèi)外實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力提供良好的實(shí)踐教學(xué)條件。近年來(lái),化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)建立了一批相對(duì)穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)習(xí)基地。考慮到專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方向的要求,實(shí)習(xí)基地以武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司為主體。該公司在國(guó)內(nèi)具有技術(shù)力量雄厚,生產(chǎn)工藝先進(jìn)的特點(diǎn),并具有較高的管理水平。同時(shí),該公司可以說(shuō)是焦化的一部“百科全書(shū)”,建有4.3m、6m、7.63m焦?fàn)t,所采用的配套工藝也有多種,是一個(gè)相當(dāng)理想的本科專(zhuān)業(yè)特色教學(xué)實(shí)習(xí)基地[7]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,依托湖北省煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,通過(guò)開(kāi)設(shè)本科生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性研究等課外實(shí)踐活動(dòng),為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和專(zhuān)業(yè)特色教學(xué)提供了保障。
(五)強(qiáng)化課程、教材建設(shè)
課程建設(shè)是專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基本途徑,專(zhuān)業(yè)特色必定要在課程建設(shè)中得以體現(xiàn)。在進(jìn)行課程體系改革的同時(shí),學(xué)校十分重視課程內(nèi)涵建設(shè),重新整理了傳統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)不同學(xué)科之間的交叉和融合。如在煤化學(xué)課程的基礎(chǔ)上,將其它一些主要能源也引進(jìn)來(lái),從而形成了能源化學(xué)課程。在化工設(shè)備及材料中融入了力學(xué)、材料等知識(shí);化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析課程在原來(lái)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上,增加了化工設(shè)計(jì)內(nèi)容,以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培訓(xùn);根據(jù)企業(yè)用人需求,增設(shè)了化工CAD繪圖與識(shí)圖。教材的質(zhì)量體現(xiàn)高等教育和科學(xué)研究的發(fā)展水平,也直接影響本科教學(xué)的質(zhì)量。為提高教學(xué)效果,主要專(zhuān)業(yè)課程都選用省部級(jí)以上優(yōu)秀教材、“面向21世紀(jì)課程教材”、“十五”、“十一五”國(guó)家重點(diǎn)教材和教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦的教材。同時(shí),鼓勵(lì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、學(xué)術(shù)水平較高的教師編寫(xiě)與出版具有學(xué)校化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)特色的教材,以進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和深化課程體系改革。目前,本專(zhuān)業(yè)自編公開(kāi)出版的教材主要有:《煤化學(xué)》《燃?xì)夤こ獭贰痘ぜ夹g(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)》《化工設(shè)計(jì)概論》《化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)》以及《環(huán)境工程導(dǎo)論》等,其中《煤化學(xué)》為國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材。
(六)建立健全質(zhì)量保障和監(jiān)控機(jī)制
建立健全質(zhì)量保障和監(jiān)控機(jī)制是創(chuàng)建特色、保持特色的關(guān)鍵。只有特色鮮明,才能優(yōu)勢(shì)突出;只有集中力量重點(diǎn)建設(shè),才能使學(xué)校加強(qiáng)對(duì)某一專(zhuān)業(yè)重點(diǎn)投入,創(chuàng)造良好的教學(xué)、科研條件,取得預(yù)計(jì)的成果。特色專(zhuān)業(yè)更強(qiáng)調(diào)精干高效,它是學(xué)校具有標(biāo)志性作用的專(zhuān)業(yè)。要做到這一點(diǎn)離不開(kāi)質(zhì)量監(jiān)控。為進(jìn)一步保證教學(xué)質(zhì)量,實(shí)行課程、專(zhuān)業(yè)帶頭人負(fù)責(zé)制,并建立了科學(xué)、合理的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系,包括學(xué)生評(píng)教制,干部同行評(píng)議制,教學(xué)檢查員聽(tīng)課指導(dǎo)制,教學(xué)信息員信息反饋制,監(jiān)督電話、信箱信息收集制,等。此外,還加大了對(duì)青年教師的培養(yǎng)力度,為青年教師配備指導(dǎo)教師,制定青年教師“過(guò)教學(xué)關(guān)”計(jì)劃。上述措施有力地保障了教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升,為培養(yǎng)高質(zhì)量的煤焦化特色化工專(zhuān)業(yè)人才提供了制度保障。
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程；應(yīng)用；發(fā)展方向
近幾年由于我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在各行各業(yè)中逐步擴(kuò)散起來(lái)，比如化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用也逐漸受到人們的關(guān)注，化學(xué)工程行業(yè)關(guān)系著人們的日常生活，影響著其他行業(yè)的發(fā)展，所以對(duì)在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行研究探析，是十分有必要的實(shí)時(shí)話題。
化學(xué)工程技術(shù)是一門(mén)主要研究化工生產(chǎn)過(guò)程中研究和開(kāi)發(fā)以及過(guò)程裝置的設(shè)計(jì)、制造和管理的綜合性技術(shù)。化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展對(duì)于強(qiáng)化化工生產(chǎn)過(guò)程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低原料和能量消耗，對(duì)于企業(yè)的技術(shù)改造以及新技術(shù)的開(kāi)發(fā)起著重要作用。
1 新型反應(yīng)技術(shù)的研究
1.1 超臨界化學(xué)反應(yīng)技術(shù)
超臨界液體是指在溫度和壓力都處于臨界點(diǎn)之上時(shí)，此時(shí)狀態(tài)處于液體和氣體之間，具有這兩種狀態(tài)的雙重性質(zhì)。這種狀態(tài)的流體不僅在化學(xué)工業(yè)、生物化工、食品工業(yè)有廣泛的應(yīng)用，而且還在醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛，已經(jīng)顯示出巨大的魅力，極具發(fā)展前景。近年來(lái)，化學(xué)界將超臨界水氧化法應(yīng)用到保護(hù)環(huán)境的領(lǐng)域，但是都處于初級(jí)發(fā)展階段，很不成熟。
1.2 綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)
綠色化學(xué)是指對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染的，有利于保護(hù)環(huán)境的化學(xué)工程。綠色化學(xué)簡(jiǎn)單說(shuō)就是采取化學(xué)的技術(shù)和方法來(lái)減少或消除那些對(duì)人類(lèi)有害的、妨礙社區(qū)安全的、對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不利影響的原料或溶劑等。綠色化學(xué)是將污染從源頭進(jìn)行消除的工程，因此很徹底，這主要包含原子經(jīng)濟(jì)性和高選擇性的反應(yīng)，生產(chǎn)出對(duì)環(huán)境有利的材料，并且回收廢物循環(huán)利用的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。
1.3 新的分離技術(shù)
從廣義上看，分離強(qiáng)化首先是對(duì)設(shè)備的強(qiáng)化，隨后對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行強(qiáng)化，整體來(lái)說(shuō)就是只要能將設(shè)備變小、將能量轉(zhuǎn)化效率提高的技術(shù)都是化工分離技術(shù)強(qiáng)化的結(jié)果，這樣不僅有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也是化工分離技術(shù)的重要技術(shù)與主要趨勢(shì)之一。然而，古老的化工分離技術(shù)原理：利用沸點(diǎn)的不同，將不同的組分從分離塔里分離出來(lái)。隨著科技的發(fā)展及國(guó)內(nèi)外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景，但是這些在應(yīng)用中同樣也存在著很多問(wèn)題，此項(xiàng)研究對(duì)相關(guān)分子蒸餾的基礎(chǔ)理論探究比較少，沒(méi)有在理論上充分說(shuō)明和指導(dǎo)，對(duì)設(shè)計(jì)刮膜式分子蒸餾器也沒(méi)有深入的研究。隨著信息技術(shù)和科學(xué)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，分離技術(shù)也隨之得到改善，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，逐漸信息技術(shù)引入到分離技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)上，例如在研究熱力學(xué)和傳遞的性質(zhì)、多相流等方面，這些都是信息技術(shù)發(fā)生功效的主要分離技術(shù)，再如分子模擬大大提高了預(yù)測(cè)熱力學(xué)平衡和傳遞性質(zhì)的水平。對(duì)分子的設(shè)計(jì)加速了可以加速分離，因此對(duì)研究和開(kāi)發(fā)新的高效的分離劑有深遠(yuǎn)的意義。信息技術(shù)的引進(jìn)對(duì)于分離過(guò)程的深入產(chǎn)生了重要的作用，而且還能提高工作效率。
2 傳熱過(guò)程中一些新的研究進(jìn)展和方向
2.1 微細(xì)尺度傳熱學(xué)研究進(jìn)展
微細(xì)尺度是從空間尺度和時(shí)間尺度微細(xì)的探討和研究傳熱學(xué)規(guī)律，現(xiàn)在傳熱學(xué)中已經(jīng)自成一個(gè)分支，發(fā)展前景廣闊。當(dāng)物體的特征尺寸遠(yuǎn)大于載體粒子的平均尺寸即連續(xù)介質(zhì)時(shí)假定依然會(huì)成立，但是由于尺度的微細(xì)，原來(lái)的假設(shè)的影響因素也會(huì)相對(duì)的發(fā)生變化，這就導(dǎo)致了流動(dòng)和傳入規(guī)律發(fā)生著變化。目前，微米、納米科學(xué)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，受到人們的廣泛關(guān)注，諸多領(lǐng)域都是圍繞微細(xì)尺度傳熱學(xué)進(jìn)行研究的。其中高集成度電子設(shè)備、微型熱管、多空介質(zhì)流動(dòng)傳熱等多項(xiàng)研究都是微熱尺度傳熱學(xué)研究取得的豐碩成果。
2.2 強(qiáng)化傳熱過(guò)程的研究進(jìn)展
這項(xiàng)研究主要是從改進(jìn)換熱器設(shè)備的形式入手，提高傳熱的效率，并想辦法改進(jìn)設(shè)備使其持續(xù)對(duì)外放熱，這種改進(jìn)包含發(fā)明新的傳熱材料和改進(jìn)生產(chǎn)工藝，將過(guò)去的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化等方法。
2.3 傳熱理論研究進(jìn)展
近年來(lái)，傳熱研究者一直都致力于滴狀冷凝在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，但至今仍未能很好的實(shí)現(xiàn)，主要問(wèn)題是如何獲得實(shí)現(xiàn)滴狀冷凝，并且使其冷凝表面壽命延長(zhǎng)。改變冷凝界面的性質(zhì)，將滴狀冷凝應(yīng)用到工業(yè)上進(jìn)行傳熱改造是傳播熱學(xué)研究的主要熱點(diǎn)之一。沸騰的傳熱方式不僅在機(jī)械、動(dòng)力和石油化工等傳統(tǒng)的工業(yè)之中廣泛使用，而且在航空航天技術(shù)等高科技領(lǐng)域也廣泛的應(yīng)用著。長(zhǎng)期以來(lái)，人們都在對(duì)液體發(fā)生核態(tài)沸騰的主要原因和具有高換熱強(qiáng)度的機(jī)理進(jìn)行著深入的探究。由于沸騰的現(xiàn)象是復(fù)雜和多變的，這些都導(dǎo)致了我們不能利用常規(guī)的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算出沸騰所能傳輸?shù)臒崃俊５浆F(xiàn)在為止，加熱器表面受到水沸騰時(shí)產(chǎn)生的氣泡的影響，這一問(wèn)題是最需要得到解決的，也是研究的重點(diǎn)所在，對(duì)沸騰傳熱進(jìn)行計(jì)算大都采取機(jī)理模型，這種方法存在嚴(yán)重的缺陷就是計(jì)算的準(zhǔn)確率很低，而且需要大量的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)，所以目前應(yīng)用的范圍較窄，目前沒(méi)有能較準(zhǔn)確計(jì)算沸騰傳熱的計(jì)算式，因此我們有另辟蹊徑，從新的角度來(lái)探究和研究問(wèn)題，從基本理論出發(fā)，提出新的理論與計(jì)算方法或研究出新的模型，將數(shù)學(xué)與之相結(jié)合計(jì)算出沸騰所傳出的熱量，這將成為今后研究的重中之重。
3 化學(xué)工程學(xué)科未來(lái)的發(fā)展動(dòng)態(tài)
科學(xué)的進(jìn)步使大量新的技術(shù)和產(chǎn)品能源不斷涌現(xiàn)，并且在先進(jìn)技術(shù)的引導(dǎo)下得到了廣泛的應(yīng)用，這就為化學(xué)工程的研究提出了新的問(wèn)題，那就是如何為新的產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展提供良好的服務(wù)并不斷形成新的完整的理論，化學(xué)工程的發(fā)展就此進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。在學(xué)科研究的方法上更多的注重學(xué)科的交叉，更多的研究材料其中包含信息和化學(xué)、生物與化學(xué)、能源與化學(xué)、環(huán)境與化學(xué)相結(jié)合的工程學(xué)科，這些都為化學(xué)工程的發(fā)展提出了新的發(fā)展方向和研究課題，為化學(xué)的發(fā)展做了良好的鋪墊。
4 結(jié)束語(yǔ)
電氣工程中使用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以提升相關(guān)設(shè)備的有效性，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和效率化，可以使電氣工程的數(shù)據(jù)采集、電網(wǎng)調(diào)度更加高效便捷，可以滿足目前經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的剛性需求，更好地適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展規(guī)律。
參考文獻(xiàn)
[1]陳偉.淺析化學(xué)工程技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].科學(xué)專(zhuān)論，2013（1）.
關(guān)鍵詞：化學(xué)生產(chǎn)；化工生產(chǎn)工藝；化工技術(shù)
化學(xué)工程通常就是指為達(dá)到一定效果在理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的一系列化學(xué)生產(chǎn)活動(dòng)，它是將理論應(yīng)用于實(shí)踐的一個(gè)過(guò)程。現(xiàn)如今化工行業(yè)除了包括石油化工、催化制造等傳統(tǒng)化工，還囊括了生物制藥、納米技術(shù)等現(xiàn)代化工。但目前化工生產(chǎn)行業(yè)還是主要以化石燃料等傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)為動(dòng)力，但是燃燒化石燃料不僅使得不可再生資源的減少，更對(duì)自然環(huán)境造成重大的污染。很顯然，這和人們?nèi)諠u追求綠色環(huán)保的觀念產(chǎn)生矛盾。因此，面對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題，及時(shí)地做出科學(xué)合理的改進(jìn)措施已經(jīng)變得至關(guān)重要。
1化工生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)前現(xiàn)狀
1.1對(duì)環(huán)境造成重大污染
化工行業(yè)是目前當(dāng)今世界最主要的污染源之一。首先，化工生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多的廢水。廢氣和固體廢棄物，如果不加以合理處理直接排放到水源里，那么對(duì)當(dāng)?shù)氐牡叵滤鷳B(tài)系統(tǒng)造成的后果將不堪設(shè)想。其次，化工行業(yè)在生產(chǎn)大量日常生活品為人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了大量的生活垃圾，由于很多生活垃圾都是高分子化學(xué)材料，處理起來(lái)非常困難，如果將它們直接采取填埋的方式處理，將很長(zhǎng)時(shí)間難以降解，這會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重的污染。化工生產(chǎn)過(guò)程中不僅會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)、水源造成污染，而且對(duì)空氣也會(huì)有很?chē)?yán)重的影響。化工行業(yè)主要以燃燒化石燃料為主。燃燒化石燃料會(huì)生成大量的二氧化碳、二氧化硫和固態(tài)顆粒物，不僅會(huì)造成溫室效應(yīng)加劇的后果，還會(huì)形成霧霾、酸雨等惡劣現(xiàn)象，給人們經(jīng)濟(jì)和健康帶來(lái)巨大的損失。
1.2化工生產(chǎn)效率太低
隨著人們生活水平的提高，傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)工藝已經(jīng)無(wú)法最大限度地滿足人們的日常需要了，這是由于化工生產(chǎn)工藝本身的缺陷造成的。化工生產(chǎn)工藝是將理論的化學(xué)反應(yīng)放大應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因此在具體工藝中會(huì)遇到很多問(wèn)題。例如化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)化率太低，化工生產(chǎn)過(guò)程中連續(xù)性較低等。這些問(wèn)題都可能導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不充分，最終造成化工生產(chǎn)效率比較低。另外，反應(yīng)設(shè)備的效率太低也是造成化工生產(chǎn)過(guò)程中效率比較低的一個(gè)重要原因。
2化工生產(chǎn)行業(yè)改進(jìn)措施
2.1優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)環(huán)境
每一個(gè)化工工藝都是化學(xué)反應(yīng)的放大過(guò)程，但是又要比簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜得多。就像化學(xué)反應(yīng)的各個(gè)參數(shù)一樣，反應(yīng)條件也是化工生產(chǎn)中最為重要的環(huán)節(jié)。而每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都會(huì)有其最佳的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)，同理，化工生產(chǎn)過(guò)程中的最佳反應(yīng)條件決定著化工生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量。因此，要想實(shí)現(xiàn)提高化工生產(chǎn)過(guò)程效率的目的，也應(yīng)該最大限度地創(chuàng)造一個(gè)最佳的化工反應(yīng)環(huán)境，同時(shí)應(yīng)該盡可能避免各種副反應(yīng)的出現(xiàn)。另外，在適當(dāng)?shù)那闆r下，也要使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┮蕴岣呋どa(chǎn)過(guò)程中的速率。
2.2改進(jìn)化工生產(chǎn)工藝
在化工工藝的改進(jìn)方面，不僅要提高反應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程的效率，更應(yīng)該注重化工生產(chǎn)工藝的綠色安全環(huán)保。通過(guò)調(diào)整化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)參數(shù)和條件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中效率的改進(jìn)。而化工工藝要想實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保，就需要尋求一些新的途徑，例如，更加綠色環(huán)保的化學(xué)反應(yīng)，使用最少的生產(chǎn)原料，生成對(duì)環(huán)境友好的產(chǎn)物等。在日趨崇尚綠色環(huán)保的當(dāng)今社會(huì)，化工生產(chǎn)工藝走向綠色安全是大勢(shì)所趨，而綠色安全環(huán)保的生產(chǎn)工藝也能帶領(lǐng)化工行業(yè)走上新的輝煌。
2.3合理處置生產(chǎn)廢料
化工生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢氣和固體廢棄物，而這些廢料通常都是對(duì)自然環(huán)境和人體有嚴(yán)重危害的。所以在處置這些化工生產(chǎn)過(guò)程中的廢料時(shí)應(yīng)該格外注意。通常處理這些廢料主要采用物理法和化學(xué)法，但是二者各有利弊，物理法較為環(huán)保，而化學(xué)法較為徹底，具體是由廢料的種類(lèi)來(lái)決定采用哪種方法處置。另外，生物法處理化工廢料也逐漸受到科學(xué)家們的關(guān)注，生物法處理化工廢料既綠色環(huán)保又反應(yīng)徹底，是一種較為理想的處理辦法。綜上所述，無(wú)論采取何種方法處理化工廢料，都應(yīng)該秉持綠色安全的原則，將其對(duì)環(huán)境和人類(lèi)的危害降到最低。
2.4尋求化工新能源
當(dāng)今化工生產(chǎn)行業(yè)仍然是主要以燃燒化石燃料為主。但是化石燃料作為不可再生資源已經(jīng)面臨很多的問(wèn)題，而且大量燃燒化石燃料也會(huì)對(duì)自然環(huán)境和我們?nèi)祟?lèi)的健康帶來(lái)巨大影響，因此尋求別的能源來(lái)替代不可再生的化石燃料已經(jīng)迫在眉睫。新的可再生能源不僅保障了化工生產(chǎn)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展，也避免了傳統(tǒng)化工行業(yè)對(duì)人類(lèi)和自然環(huán)境帶來(lái)的惡劣影響。而科學(xué)家們也在這一方面取得了較好的成果，例如，電化工、生物化工、納米技術(shù)等。我們有理由相信在科學(xué)家們的不懈努力下，將新能源大量普及并應(yīng)用于化工領(lǐng)域指日可待。
3結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)我國(guó)當(dāng)前化工生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀的了解和分析，我們發(fā)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程中還存在很多的問(wèn)題正待我們?nèi)パ芯亢徒鉀Q。我們要想改良化工工藝就需要對(duì)科學(xué)進(jìn)行不斷探索，要想維持自然環(huán)境的不被污染，就需要找到更加科學(xué)環(huán)保的辦法保護(hù)自然環(huán)境，這是考驗(yàn)人類(lèi)生存和自然環(huán)境共同長(zhǎng)久發(fā)展的重大課題。而現(xiàn)在的我們要做的就是認(rèn)真探索，尋求突破創(chuàng)新，對(duì)傳統(tǒng)化工工藝中存在的問(wèn)題進(jìn)行研究并改進(jìn)，最終保障化工行業(yè)的綠色健康可持續(xù)發(fā)展,這樣我們才能穩(wěn)定的推動(dòng)社會(huì)建設(shè)。
參考文獻(xiàn)：
[1]李珺瑤.化學(xué)工程中的化工生產(chǎn)工藝[J].化工管理,2017,(06):90.
[2]羅澤鵬,劉森,都穎,劉思樂(lè).淺談化學(xué)工程中的化工生產(chǎn)工藝[J].黑龍江科技信息,2016,(02):76.
