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摘要：化學工程是研究化學工業生產中化學過程和物理過程的共同規律，涉及化工制造、生物工程、納米技術等。首先介紹了化學工程的研究內容，然后分析了化工生產工藝流程、存在的問題和優化措施，最后指出未來發展趨勢。

關鍵詞：化學工程；化工生產；工藝流程；優化措施；發展趨勢

隨著科學技術進步，我國化學工程發展迅猛，化工生產行業具有良好的發展機遇。而在實際生產中，不僅會帶來環境污染，還會危害工作人員的健康。針對這種情況，必須采用科學有效的措施改進生產工藝，既滿足市場需求，又能提高企業競爭力，推動化工行業可持續發展。

1化學工程的研究內容

化學工程的研究內容如下：①單元操作。化工生產的基本過程，主要有換熱、吸收、整流、結晶、干燥、萃取等，這些基本過程被稱為單元操作，可以指導設備設計、產品生產、操作控制。②化學反應工程。化工生產的核心就是化學反應，直接影響產品收率、生產成本等要素。20世紀中葉后，隨著氧化、還原、硝化、反應器穩定性、反應相內傳質傳熱等研究的開展，充實了化學工程的內容[1]。③傳遞過程。該過程是單元操作、化學反應的基礎，主要分為熱量傳遞、質量傳遞、動量傳遞三種類型。此外，以氣體的增濕減濕為例，同時存在兩種或多種傳遞現象。④化工熱力學。主要研究傳遞過程的方向、極限，為過程分析提供數據支持，實現了理論研究和實際應用的緊密結合。⑤其他問題。以化工系統工程、過程動態學及控制為代表，隨著生產規模擴大，資源能源消耗量增加，此時能量利用問題凸顯出來，必須對生產設計和工藝操作進行優化。

2化工生產工藝流程和存在的問題

2.1工藝流程

第一步，原料處理。化工生產之前，原料處理是一個重要環節，原料不同，處理方法也不同。其中，氣體材料多采用凈化、加壓、加溫等處理方法；固體材料多采用粉碎、溶解、融合等處理方法；液體材料多采用蒸發、過濾、沉淀等處理方法。第二步，化學反應。化學反應是化工生產中的關鍵環節，直接影響產品的質量。具體來說，是以處理后的材料為對象，在一定的溫度、壓力等條件下進行反應，達到預期反應轉化率和收率。目前常用的化學反應類型，主要是氧化、還原、聚合、焙燒、異構化等，獲得目標產物或混合物。第三步，產品精制。經化學反應后，得到的產品純度較低，此時就要進行分離和精制，將雜質、副產物去除，促使產品組成符合規格。值得注意的是，精制過程中的雜質和副產物，可以進行回收再利用，而不能直接作為廢物處理[2]。

2.2存在的問題

第一，產品質量低下。在化工企業中，普遍存在重數量、輕質量的問題，不利于工藝水平的提升。首先，化學原料的反應不完全，不僅降低了產品質量，還會造成資源浪費。其次，生產設備的性能不過關，會增加廢氣、廢水、廢渣的產量，污染生態環境。以化肥生產為例，對溫度和壓力的要求高，如果反應器皿的溫度不夠，因反應不徹底就會產生三廢。最后，化學生產工藝不連續，會影響生產進度，一旦前后生產環節相脫節，就會阻礙生產活動的進行。第二，環境污染破壞。原料經化學反應后，生成的固體、氣體具有一定毒性，不經處理直接排放，就會污染生態環境。個別化工企業在生產期間，為了提高經濟效益，盲目降低成本，毒害物質處理不達標就排放，會造成空氣污染、土壤污染、水體污染，甚至人體中毒事件。以印刷、造紙、紡織、金屬等行業為例，生產期間易出現重金屬超標現象，影響生態環境的可持續發展[3]。第三，管理力度不足。近年來，為了控制化工污染，實現人與自然和諧發展的目標，國家出臺了多個法律法規，約束相關行業的行為，通過轉變生產模式，走上綠色發展、節能環保的道路。在具體管理中，面對環境污染、生產安全、資源浪費等問題，相關部門的管理力度不足，管理措施流于形式，甚至存在睜一只眼、閉一只眼的情況。而化工企業單純追求經濟利潤，沒有使用先進設備和技術，忽視了安全、環境等要素，也會造成生產問題。

3新形勢下化工生產工藝的優化措施

3.1改進生產工藝

化工企業改進生產工藝，是實現可持續發展的必要途徑，具體做法如下：第一，深入研究化工反應的原理和條件，以乙烯合成為例，可以采用裂解石油法，也可以采用乙醇脫水法。要求企業結合實際生產需求，選擇合理的生產工藝，既能提高反應效率，又能降低生產成本。第二，嚴謹選擇原料，應考慮到溫度、壓力、流速、性能等指標，具有耐溫、耐壓、耐磨、防腐等優勢，避免發生破裂、損害、漏滴等問題。第三，合理布局設備，從平面、立體兩個角度出發，提高安裝精準度，為后續生產作業打下堅實基礎[4]。

3.2應用新型能源

一直以來，我國化工生產使用的是傳統化石燃料，缺點是燃燒效率低，且會造成環境污染，不滿足新形勢下的行業發展需求。對此，積極推廣應用新型能源，例如電能、太陽能、地熱能等，可以提高利用效率，有效保護生態環境。此外，配合使用新型催化劑，可以提高反應速度和程度，減少副產物的生成量，緩解能源浪費現象。

3.3合理處理廢棄物

在化工生產期間，廢棄物的處理也是一項關鍵工作。我國地域廣闊，自然資源豐富，但人均占有量遠低于世界平均水平。西方發達國家的工業發展，采用先污染后治理的道路，我國應該引以為戒，遵循以防為主、防治結合的原則。具體來說，廢棄物不能直接排放，必須按照法律規范進行處理；或者進行回收再利用。以廢水處理為例，可以采用沉淀法，將重金屬離子轉化為化合物，從而降低廢水的危害，避免造成土壤污染和水體污染。

3.4降低動力損耗

化工生產除了消耗能源外，還會造成動力損耗，降低動力損耗，能節省生產成本，提高經濟效益。具體操作如下：一方面，采用變頻技術，適當調寬節能調速的范圍，能減小電機拖動系統的能源損耗。相比于傳統工藝，變頻技術的應用可以減小系統磨損，延長使用壽命，不論是輸入階段、還是輸出階段，均能保證系統的動態平衡。另一方面，改造供熱系統，化工生產系統是多個設備的有機結合，其中供熱系統是一個重點，通過升級和優化，可將系統散發的熱量傳送至各個設備，實現余熱的再利用，避免發生高熱低用現象，實現節能降耗目標。

3.5加強生產管理

在生產管理上，首先應該結合生產現狀，制定完善的管理制度體系，明確崗位職責，實行生產質量負責制。其次編制合理的獎懲措施，用來激發員工的積極性，樹立高度責任心，降低生產風險。最后落實設備的檢修養護工作，動態監測運行工況，及時發現問題、解決問題，提高運行穩定性。

4化學工程和生產工藝的未來發展趨勢

4.1學科縱深發展

隨著化學工程學科的發展，多相物系、高黏度流體、非牛頓型流體的傳遞規律，成為新的研究課題。針對化學反應中的多重定常穩定態問題進行研究，既能為反應器的設計和操作提供依據，也有利于化工研究和實際應用的結合。化學工程和生產工藝的縱深發展，能延長生產鏈、提高附加值，滿足新形勢下化工行業的發展需求。

4.2向新領域滲透

化學工程和生產工藝向新領域滲透，是該學科的客觀需要，也是學科發展的動力所在。目前，化學工程的研究與物理工程、生物技術、生物醫學工程的發展密切相關、相互影響。總結來看，在化工生產領域以外，只要涉及反應過程、傳遞過程的項目，均可以用到化學工程的知識和經驗。

5結語

化學工程的發展與經濟社會的進步密切相關。介紹了化工生產工藝流程，指出生產中存在的問題，例如產品質量低下、環境污染破壞、管理力度不足。對此，應該改進生產工藝，應用新型能源，合理處理廢棄物，降低動力損耗，并加強生產管理，以推動化工行業可持續發展。

參考文獻

[1]蔡成儀.危險化工工藝生產過程安全管理研究[J].中國化工貿易，2018，10（28）：49.

[2]香永佳.化學工程中化工生產工藝探索及對策[J].讀與寫，2018，15（21）：194.

[3]馬士起.化工生產工藝在化學工程中的運用分析[J].建筑工程技術與設計，2018（14）：4826.

作者：李厚平 單位：中核建中核燃料元件有限公司江南運行公司