化學(xué)工程與工藝的前景精選(九篇)

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第1篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

    傳統(tǒng)化學(xué)工程使用處理工藝對(duì)有毒污染物的處理滯后性較強(qiáng),通常是在污染物產(chǎn)生之后再另外做針對(duì)性處理,不僅增加了處理成本,且治標(biāo)不治本。比如傳統(tǒng)工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉(zhuǎn)化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學(xué)工藝的介入,可以直接在生產(chǎn)或排放階段就完成清潔使命,通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到預(yù)防、控制和消毒污染的目的。

    化學(xué)原料是化學(xué)工程的源頭,原料決定了生產(chǎn)流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變?cè)仙a(chǎn)帶來的各類化學(xué)污染,同時(shí)綠色工藝與化學(xué)工程的結(jié)合還可高效利用各類自然資源,實(shí)現(xiàn)深度開發(fā)利用,兼顧無污染、節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)方式必然會(huì)掀起一輪新的工業(yè)革命。綠色原料的典型開發(fā)應(yīng)用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦?shù)瓤杉庸こ蔀橥?、酸類與醇類化學(xué)品。

    在化學(xué)反應(yīng)中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應(yīng)用的一個(gè)途徑。以石油化工為例,生產(chǎn)過程中烴類選擇性氧化反應(yīng)較為普遍,作為一種強(qiáng)方熱性反應(yīng),具有生成物不穩(wěn)定、易進(jìn)一步氧化等特征,所以,催化反應(yīng)中此反應(yīng)并非最佳選擇,生成物的不穩(wěn)定也不利于提取最終產(chǎn)物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節(jié)約資源,還能夠降低分離產(chǎn)品的難度提升純度,無疑實(shí)現(xiàn)了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學(xué)工程在這方面的研究實(shí)踐也非常熱門。隨著越來越多的化學(xué)反應(yīng)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中,催化劑對(duì)提升反應(yīng)速率效果顯著,所以目前化學(xué)工藝領(lǐng)域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發(fā)展方向不一,不僅有利于工業(yè)的發(fā)展,對(duì)于推動(dòng)化學(xué)分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。

    2.綠色化學(xué)工程工藝應(yīng)用

    分析綠色化學(xué)工藝是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑,對(duì)綠色工藝的重視與開發(fā)也彰顯了當(dāng)前世界范圍內(nèi)節(jié)能減排的重要性。長達(dá)兩百余年的工業(yè)化路程,使得人類活動(dòng)對(duì)自然資源環(huán)境的危害越來越大,尤其中國作為當(dāng)前世界最大的工業(yè)國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)失衡、人口問題等推到了臺(tái)前更加顯著的位置。大型化工企業(yè)作為與人們生存發(fā)展息息相關(guān)的企業(yè),石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產(chǎn)品為人們衣食住行服務(wù),生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當(dāng)前必須積極發(fā)展綠色化工工藝,以達(dá)到節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。就目前而言,節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)途徑主要以下幾種:研發(fā)新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進(jìn)清潔工藝從源頭控制污染;利用技術(shù)和工藝創(chuàng)新打造可循環(huán)綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈;發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)等。綠色化學(xué)工程與工藝作為節(jié)能減排目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的重要保障,廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,就目前來說,主要以三種表現(xiàn)為主,分別是清潔生產(chǎn)技術(shù)、生物技術(shù)的應(yīng)用及生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品。

    綠色化學(xué)工程與工藝使用生物技術(shù)服務(wù)可再生能源的合成,像有機(jī)化合物原料的應(yīng)用經(jīng)歷了從動(dòng)植物到石油煤炭的發(fā)展過程,現(xiàn)如今已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用各類再合成的有機(jī)化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業(yè)酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學(xué)催化劑相比,具有反應(yīng)條件溫和、生成物優(yōu)良、污染少等優(yōu)勢(shì),對(duì)于當(dāng)前化工領(lǐng)域而言,生物酶的利用和研發(fā)就成為了綠色化工的重要發(fā)展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環(huán)城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應(yīng)完全無副產(chǎn)物,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)而言有多重積極意義。

    除此之外,綠色化工工藝還廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品領(lǐng)域,生活中有眾多具體應(yīng)用實(shí)例。比如空調(diào)制冷多使用氟利昂,會(huì)造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發(fā)展,無磷洗衣粉減少對(duì)河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對(duì)土地、水源危害都將進(jìn)一步減輕,清潔汽油的使用可對(duì)大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品領(lǐng)域,綠色化工工藝所發(fā)揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發(fā)與應(yīng)用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經(jīng)濟(jì)環(huán)保,發(fā)展前景好,且制備生產(chǎn)對(duì)自然資源的消耗、對(duì)環(huán)境的危害都不斷降低,證實(shí)了綠色工程化工應(yīng)用的優(yōu)越性。

第2篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

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,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)單說就是采用化學(xué)的技術(shù)和方法來減少或消除那些對(duì)人類有害的、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,這主要包括原子經(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)利用的一門科學(xué)技術(shù)。

1.3 新的分離技術(shù)

研究從廣義上說,分離強(qiáng)化首先是對(duì)設(shè)備的強(qiáng)化,然后是對(duì)生產(chǎn)工藝的強(qiáng)化,綜合起來說就是只要能將設(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,有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,這也是化工分離技術(shù)的主要趨勢(shì)之一。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。隨著科技的發(fā)展及國內(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題,那就是: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,沒有在理論上充分說明和指導(dǎo),對(duì)設(shè)計(jì)刮膜式分子蒸餾器也沒有深入的研究。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步,分離技術(shù)也不斷得到改善,取得了長足的進(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)有利于新的分離過程的深入,提高工作效率。

二、傳熱過程的一些新的研究進(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)生著惟妙惟肖的變化。目前,微米、納米科學(xué)已經(jīng)取得長足的進(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)包括發(fā)明新的傳熱材料和改進(jìn)生產(chǎn)工藝,將過去的設(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,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。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。長期以來,人們都在對(duì)液體發(fā)生核態(tài)沸騰的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)算大都采用機(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,從新的角度來探究和研究問題,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。

2.4 與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合

計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使化學(xué)中大量的計(jì)算問題和數(shù)據(jù)采集分析的問題得到了解決,同時(shí)解決了人力物力和財(cái)力,也增加了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與精確度,主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)計(jì)算流體力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)上的主要貢獻(xiàn),其主要的研究方法是數(shù)值模擬法。這種方法的特點(diǎn)是需要大量的數(shù)據(jù)計(jì)算,而且需要大量的實(shí)驗(yàn)作為補(bǔ)充,采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和計(jì)算,有利于將數(shù)據(jù)直觀的表現(xiàn)出來,方式更加靈活多變,費(fèi)用更加低廉,并且得出結(jié)論的周期比較短,對(duì)于應(yīng)對(duì)此類問題計(jì)算機(jī)技術(shù)是最好的選擇。

三、化學(xué)工程學(xué)科未來的發(fā)展動(dòng)態(tài)

3.1 將化工過程與系統(tǒng)過程研究相結(jié)合

化學(xué)變化是一個(gè)復(fù)雜的過程,這是因?yàn)樾再|(zhì)決定的,其非對(duì)稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維,使其控制因素增多,結(jié)構(gòu)尺度變多,其中結(jié)構(gòu)是對(duì)過程工程研究的中心問題,主要解決辦法是簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu),使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單,更具有使用價(jià)值;首先研究特殊系統(tǒng),然后推理出一般性的結(jié)論,進(jìn)而推而廣之,這些都為解決結(jié)構(gòu)問題打下了良好的基礎(chǔ),解決了復(fù)雜系統(tǒng)不容易被分析的問題,采用整體法和還原法研究復(fù)雜的系統(tǒng)有利于把握系統(tǒng)的主要變換方向,多尺度的思考問題的方式可以將過程問題轉(zhuǎn)換成平時(shí)的時(shí)間和空間問題,對(duì)研究化學(xué)工程的復(fù)雜結(jié)構(gòu)有好處?；瘜W(xué)工程的這一轉(zhuǎn)變趨勢(shì)預(yù)示著化學(xué)正在向著應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行擴(kuò)張,更加注重其實(shí)用性和價(jià)值性,而非學(xué)科本身理論的研究。這也在化學(xué)課堂上出現(xiàn)了明顯的改革,從只有實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)過程的化學(xué)轉(zhuǎn)換成有實(shí)驗(yàn)、有計(jì)算最后才產(chǎn)生結(jié)論的過程,這就需要化學(xué)與數(shù)學(xué)物理等相結(jié)合,甚至與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化學(xué)過程的更好研究。

3.2 將化學(xué)工程與材料科學(xué)研究相結(jié)合

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)入老人一個(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括信息和化學(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。

3.3 將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合

化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)是將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,信息技術(shù)已經(jīng)深入各行各業(yè),通過計(jì)算機(jī)技術(shù)可以收集大量信息,并對(duì)此進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算,隨著大量的數(shù)據(jù)的 統(tǒng)計(jì)和分析,可以得出很多重要的規(guī)律和結(jié)論,這些規(guī)律可以用來作為提高效率和生產(chǎn)效益的理論依據(jù),同時(shí)可以預(yù)見,將化學(xué)工程和材料科學(xué)結(jié)合起來進(jìn)行分析必將是化學(xué)工程領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題,必將成為引領(lǐng)化學(xué)研究的主要方向。

第3篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

《綠色電去離子水處理技術(shù)》征訂通知

動(dòng)態(tài)膜技術(shù)的研究進(jìn)展及其在冶煉行業(yè)中的應(yīng)用前景

運(yùn)行條件對(duì)給水超濾膜裝置工作周期的影響

《化學(xué)工程》雜志2012年征訂啟事

Fenton-絮凝法預(yù)處理化工綜合廢水的研究

電-Fenton技術(shù)處理聚合物驅(qū)采油廢水

化學(xué)沉降和硅藻土吸附法處理高濃度電鍍含鋅廢水的研究

中國首部流域法規(guī)《太湖流域管理?xiàng)l例》11月起施行

水解酸化-A2/O-MBR-BAC組合工藝處理焦化廢水試驗(yàn)研究

大孔樹脂吸附法處理含硝基苯類工業(yè)廢水試驗(yàn)研究

兩項(xiàng)修訂后的水質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)開始實(shí)施

二氧化氯三相催化氧化法處理反滲透濃水試驗(yàn)研究

乙烯廢水深度處理達(dá)標(biāo)技術(shù)研究與應(yīng)用

煉油廠廢水生化處理出水氨氮超標(biāo)問題的分析及解決措施

鋼鐵冷軋濃縮廢乳化液處置

《云南化工》雜志2012年征訂啟事

淺談石油化工企業(yè)排水系統(tǒng)管道材質(zhì)的選擇

火電廠循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢試驗(yàn)研究

一種新的密閉型濕式冷卻塔的數(shù)學(xué)模型研究

A_2N工藝的固有弊端分析及其對(duì)策研究

藻類混凝過程的影響因素探討

厭氧序批式反應(yīng)器快速啟動(dòng)的影響因素述評(píng)

光催化氧化-MBR組合工藝在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

邯鄲市地?zé)崮荛_發(fā)利用中排放水問題探討

BAF-微絮凝工藝處理微污染水試驗(yàn)研究

強(qiáng)化生物除磷系統(tǒng)除磷性能分析

磷酸銨鎂法去除高氮磷比廢水中磷的試驗(yàn)研究

電滲析處理印刷線路板廢水的研究

幾種電化學(xué)法處理苯酚廢水對(duì)比試驗(yàn)研究

電化學(xué)氧化耦合絮凝技術(shù)深度處理焦化廢水影響因素分析

鐵炭微電解法預(yù)處理拉米夫定制藥廢水的研究

改性填料強(qiáng)化A2/O工藝處理低溫市政污水效果的研究

乳化油廢水Zeta電位值的影響因素研究

循環(huán)冷卻水場(chǎng)運(yùn)行水平評(píng)價(jià)方法的研究

邢臺(tái)市污水廠進(jìn)水泵站技術(shù)改造與實(shí)踐

膨潤土對(duì)水中聚丙烯酰胺的吸附行為研究

鋼渣吸附Cu2+、Pb2+的影響因素研究

第4篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

    在生產(chǎn)混凝土超塑化劑聚磺化萘甲醛的過程中,水污染嚴(yán)重,而且在半固體的濾餅中含有大量的最終產(chǎn)品,為了降低污染,減少浪費(fèi),生產(chǎn)企業(yè)采取了一系列措施,包括:過濾過程中滯留水的回用,反應(yīng)器洗滌水的循環(huán)利用,高壓泵采用閉環(huán)冷卻系統(tǒng),控制原料、產(chǎn)品和水的跑冒滴漏,充分利用固體廢物中的最終產(chǎn)品等。經(jīng)過工藝路線改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn),提高了經(jīng)濟(jì)效益[29]。清潔的反應(yīng)體系反應(yīng)體系對(duì)反應(yīng)十分重要,以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態(tài)水和離子液體等作為清潔生產(chǎn)的反應(yīng)體系,可以獲得良好的反應(yīng)效果。徐明仙等[30]在超臨界CO2中進(jìn)行水楊酸合成,CO2既作為溶劑,又作為反應(yīng)物,成為合成水楊酸的綠色原料。朱憲等[31]利用臨界水作為反應(yīng)介質(zhì),提取黃姜中的薯蕷皂苷,發(fā)現(xiàn)其可以克服傳統(tǒng)水解法需要加堿中和、水消耗大和環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。張輝等[32]利用超臨界水氧化法與非色散紅外法相結(jié)合測(cè)水質(zhì)中有機(jī)碳含量,發(fā)現(xiàn)其反應(yīng)快,氧化徹底,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。Lv等[33]利用高溫液態(tài)水的特性水解生物質(zhì)資源生產(chǎn)化工原料,如木糖水解等,具有較好的效果。離子液體作為一類新型綠色反應(yīng)介質(zhì),不僅可替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑或酸堿用作化工反應(yīng)和分離的新介質(zhì),而且具有作為新型磁性材料、納微結(jié)構(gòu)功能材料、材料、航空航天推進(jìn)劑等的潛力[34]。磁性功能化離子液體具有液程寬、蒸氣壓低、溶解能力強(qiáng)等特性[35],在有機(jī)合成中可作為溶劑兼催化劑和模板劑,具有產(chǎn)物易分離、可回收重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。超常規(guī)反應(yīng)技術(shù)由于人們對(duì)物質(zhì)狀態(tài)和反應(yīng)過程的認(rèn)識(shí)有限,對(duì)物質(zhì)的利用主要基于其正常狀態(tài)下的物性。隨著人們對(duì)各種物質(zhì)處于不同極限狀態(tài)的特性的研究,化學(xué)反應(yīng)過程在極限狀態(tài)下的特性受到化工界的廣泛關(guān)注,于是各種超常規(guī)狀態(tài)的技術(shù)不斷涌現(xiàn),如超臨界流體技術(shù)、超重力技術(shù)等。超臨界流體技術(shù)超臨界流體指的是處于臨界點(diǎn)以上溫度和壓力區(qū)域下的流體,在臨界點(diǎn)附近會(huì)出現(xiàn)物性急劇變化的現(xiàn)象。利用流體超臨界狀態(tài)特性的技術(shù)稱為超臨界流體技術(shù),如超臨界法制備微粒技術(shù)和超臨界流體萃取技術(shù)等。利用超臨界法制備微粒技術(shù)有超臨界溶液快速膨脹法、超臨界輔助霧化法和超臨界反溶劑法等。采用超臨界法制備微粒,與常規(guī)的機(jī)械加工法、重結(jié)晶法、冷凍干燥法和噴霧干燥法相比,制備的微粒粒徑較小,粒徑分布均勻,而且解決了有機(jī)溶劑殘留等問題,具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)[36]。超臨界技術(shù)是未來大規(guī)模制生物燃料的理想方法,特別是用于廢油和脂肪制取生物柴油。

    與傳統(tǒng)的生物燃料生產(chǎn)方法相比,超臨界流體技術(shù)具有反應(yīng)快、生產(chǎn)率高、易于連續(xù)操作、而且不需要催化劑等優(yōu)勢(shì),但操作壓力和溫度高,材料成本高,難以推廣應(yīng)用[37]。超臨界流體萃取技術(shù)是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體所具有的超常規(guī)的溶解能力而發(fā)展起來的化工分離技術(shù)。與其它分離技術(shù)相比,超臨界流體萃取技術(shù)具有適用性廣、效率高、所得產(chǎn)品無毒無殘留等優(yōu)點(diǎn),是一種典型的綠色化工分離技術(shù)。超臨界流體萃取技術(shù)在處理常規(guī)法難以處理的廢水中的有機(jī)物和高分子材料等方面具有顯著的優(yōu)越性,在污染治理方面可以發(fā)揮重要作用[38]。超重力技術(shù)在超重力環(huán)境下的物理和化學(xué)變化過程的應(yīng)用技術(shù)叫超重力技術(shù)。與傳統(tǒng)塔器相比,在超重力環(huán)境下,微觀混合和傳質(zhì)過程得到高度強(qiáng)化,因此超重力技術(shù)的研究和應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注[39]。超重力技術(shù)在分離方面的工業(yè)應(yīng)用比較廣泛,如超重力脫氧技術(shù)、超重力脫硫技術(shù)和超重力脫揮技術(shù)等[40]。超重力技術(shù)在反應(yīng)中的應(yīng)用也比較多,如納米材料的制備以及在精餾分離和快速反應(yīng)過程中的應(yīng)用等[41]。浙江工業(yè)大學(xué)研發(fā)的折流式超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,與傳統(tǒng)的塔器設(shè)備相比,該設(shè)備高度降低1~2個(gè)數(shù)量級(jí),可節(jié)省場(chǎng)地和材料[42]。其它超常狀態(tài)技術(shù)除超臨界流體技術(shù)和超重力技術(shù)外,還有其它極限技術(shù),如超高溫技術(shù)、超高壓技術(shù)、超真空技術(shù)、超低溫技術(shù)等。隨著高科技的迅速發(fā)展,這超些常規(guī)技術(shù)在化工領(lǐng)域的研究和應(yīng)用將越來越多[43]。催化技術(shù)催化技術(shù)是化學(xué)工業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的主要方法。在有機(jī)化工中,為了得到盡可能多的目標(biāo)產(chǎn)品,減少副產(chǎn)品和廢物,除了采用合適的工藝設(shè)備和工藝線路外,非常重要的是采用高效環(huán)保的催化劑,如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。酶是一種高效催化劑,催化選擇性極高,無副反應(yīng),便于過程控制和產(chǎn)品分離。科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)2-羥基異丁酰-CoA的酶可以將直鏈C4化合物轉(zhuǎn)化成支鏈,作為甲基丙烯酸甲酯前體,這意味著在常規(guī)的化學(xué)路線基礎(chǔ)上有可能會(huì)延伸出一條新型的生化法工藝路線[44]。人們?cè)诶妹复呋瘎r(shí),也在探索研究模擬酶催化劑,如將分子印跡法應(yīng)用于聚合物模擬酶催化劑的設(shè)計(jì)合成中,制備的模擬酶催化劑具有抗惡劣環(huán)境、高穩(wěn)定、長壽命等特點(diǎn)[45]。在天然酶催化劑和人造催化劑之間有許多相似的地方,如果能將固體催化劑堅(jiān)固耐用、容易與產(chǎn)品分離、耐高溫等特點(diǎn)與酶催化劑活性高、變構(gòu)效應(yīng)好、選擇性控制精度高的特點(diǎn)結(jié)合,合成兼具固體催化劑和酶催化劑兩者優(yōu)點(diǎn)于一體的催化劑,則化學(xué)反應(yīng)中的清潔生產(chǎn)又將有進(jìn)一步的突破[46]。在化學(xué)工業(yè)中,特別是精細(xì)化工中,除了催化劑化學(xué)選擇性外,催化劑區(qū)位選擇性、立體選擇性和對(duì)映體選擇性具有非常重要的作用[47],如不對(duì)稱加氫反應(yīng)催化劑。目前,不對(duì)稱加氫多相手性催化劑主要有固定化的均相手性催化劑、手性小分子修飾的多相催化劑和以天然高分子為手性源制備的多相催化劑等[48]。生物界有許多高效催化反應(yīng),人們可以根據(jù)生物界的反應(yīng)特點(diǎn)研制仿生催化劑,提高催化效率。葉長英等[49]根據(jù)生物表面具有多層次微米和納米復(fù)合結(jié)構(gòu),以便最大限度地捕獲光子進(jìn)行光合作用的特點(diǎn),采用模板-超聲-水熱法制備仿生界面結(jié)構(gòu)的二氧化鈦催化劑微球,應(yīng)用于苯酚光催化降解,發(fā)現(xiàn)其具有良好的催化能力,而且在實(shí)際工程應(yīng)用中易沉降分離,有利于光催化技術(shù)在實(shí)際工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。

    化工設(shè)備技術(shù)隨著化工工藝的進(jìn)步和發(fā)展以及環(huán)保要求的不斷提高,化工設(shè)備技術(shù)也不斷發(fā)展和完善。目前,化工設(shè)備逐漸專業(yè)化、系列化,并朝著大型化、微型化和智能化方向發(fā)展?；ぴO(shè)備向大型化、精密化、一體化、成套化和采用先進(jìn)控制技術(shù)方向發(fā)展[50]。其中換熱器趨向大型化,并向低溫差和低壓力損失的方向發(fā)展,壓縮機(jī)向超高壓方向發(fā)展,化工流程泵向超低溫方向發(fā)展等。與設(shè)備大型化發(fā)展相反,化工設(shè)備的另一個(gè)發(fā)展方向是朝著小型化和微型化方向發(fā)展。微反應(yīng)器技術(shù)是把化學(xué)反應(yīng)控制在盡量微小的空間內(nèi),化學(xué)反應(yīng)空間的數(shù)量級(jí)一般為微米甚至納米,化學(xué)反應(yīng)速率快,轉(zhuǎn)化率和收率高,并能解決強(qiáng)腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等問題,具有清潔生產(chǎn)工藝的特點(diǎn),在化學(xué)合成、化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究和工藝開發(fā)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[51]。目前已有微反應(yīng)器用于工業(yè)化生產(chǎn),產(chǎn)量可達(dá)幾十噸到幾千噸[52]。隨著信息化與工業(yè)化不斷融合,化工生產(chǎn)系統(tǒng)逐漸智能化?；ぴO(shè)備的智能化包括兩個(gè)方面:一是設(shè)備控制的智能化;二是設(shè)備設(shè)計(jì)的智能化[53]。設(shè)備智能化是提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量,提高能源利用率以及滿足環(huán)境要求的重要方向。清潔能源現(xiàn)在化學(xué)工業(yè)的供能主要來自石油和煤炭,這兩種能源在消耗過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的污染,而且石油和煤炭在開采過程中也會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。面對(duì)國際國內(nèi)節(jié)能減排的重壓,使用清潔能源是發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了降低對(duì)環(huán)境造成的污染,人們努力開發(fā)清潔的能源技術(shù),包括利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬?。但開發(fā)和利用這些清潔能源技術(shù)并不一定清潔[54],因?yàn)楸M管清潔能源利用時(shí)對(duì)環(huán)境無污染或少污染,但從整個(gè)生命周期來看,清潔能源的開發(fā)和使用實(shí)際上需要從其它環(huán)節(jié)獲取資源或者將污染轉(zhuǎn)移到其環(huán)節(jié)。生物燃料是一種比較清潔的燃料,是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等的理想替代燃料。目前先進(jìn)的生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)有超臨界流體技術(shù),包括采用酯交換反應(yīng)利用植物油生產(chǎn)生物柴油、通過生物質(zhì)氣化和生物質(zhì)液化制取生物油。但目前生物燃料生產(chǎn)的成本比較高,難以推廣應(yīng)用[37]。目前,國內(nèi)外有關(guān)清潔能源的研究熱點(diǎn)除了核能、太陽能、水能、風(fēng)能和生物質(zhì)能外,還有常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣。天然氣是一種清潔能源,但隨著常規(guī)天然氣資源的逐漸減少,開發(fā)難度不斷加大,以頁巖氣、煤層氣為主的非常規(guī)天然氣將成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn)[55]。我國第一部《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011—2015)》提出,到2015年,頁巖氣將初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn),產(chǎn)量將達(dá)到65億立方米/年,到2020年,產(chǎn)量最高達(dá)到1000億立方米。雖然頁巖氣等非常規(guī)天然氣開發(fā)已是大勢(shì)所趨,但伴隨著開發(fā)的熱潮,開采技術(shù)制約、開采過程中的環(huán)境污染和破壞、初期投入大、開發(fā)成本高、回報(bào)周期長等方面仍面臨爭(zhēng)議。但毋庸置疑,隨著技術(shù)進(jìn)步和能源安全問題的日益凸顯,非常規(guī)天然氣在未來化工領(lǐng)域中的應(yīng)用還是非常有前景的。盡管關(guān)于清潔能源的開發(fā)與利用的研究很多,但在化工領(lǐng)域中利用清潔能源取代化石能源的還極其有限,有關(guān)取代技術(shù)需要進(jìn)一步研究。為推進(jìn)燃煤工業(yè)鍋爐清潔燃料替代,加強(qiáng)工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排,上海市為天然氣優(yōu)化替代燃煤提出菜單式的技術(shù)指導(dǎo)以及余熱深度利用技術(shù),開發(fā)生物質(zhì)氣化氣部分替代燃煤的混燒技術(shù),為清潔能源替代專項(xiàng)工作提供支撐[56]。劉超等[57]嘗試?yán)们鍧嵉目稍偕茉创婊茉礊橐苯鹕a(chǎn)提供能量支持,提出“風(fēng)光互補(bǔ)非碳冶金”,以減少碳排放。通過研究,解決清潔能源利用技術(shù)與鋼鐵冶金技術(shù)相融問題,最終確立的系統(tǒng)單元之間,基本滿足了能量的協(xié)調(diào)匹配,能夠獲得1600℃以上的冶煉高溫。這種鋼鐵冶煉中的“風(fēng)光互補(bǔ)”思路為化工企業(yè)中利用清潔能源代替化石能源提供了借鑒作用。

    研究熱點(diǎn)

第5篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

關(guān)鍵詞：雙壁儲(chǔ)油罐 制造工藝 結(jié)構(gòu)分析

加油站采用雙壁埋地儲(chǔ)油罐，不僅可以充分利用材料耐腐蝕性好、重量輕、免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可在雙壁間的夾層裝設(shè)二十四小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，無論內(nèi)壁或外壁發(fā)生滲漏，夾層內(nèi)傳感器均可自動(dòng)感應(yīng)并報(bào)警，從而確保人們?cè)诔捎推窛B漏到環(huán)境之前采取應(yīng)對(duì)措施，對(duì)保護(hù)土壤及地下水資源具有重要意義。中化道達(dá)爾油品有限公司蘇州金園加油站，由中化道達(dá)爾油品有限公司進(jìn)行建設(shè)，位于東郭公路北側(cè)。用地面積1583m2，其用地東側(cè)為空地，南側(cè)為東郭公路，西側(cè)為空地，北側(cè)為空地，規(guī)劃建設(shè)二級(jí)加油站及與配置的設(shè)施。通過技術(shù)引進(jìn)或自主研發(fā)，不僅掌握了從設(shè)計(jì)到施工的成套應(yīng)用技術(shù)，各廠家規(guī)?；纳a(chǎn)技術(shù)和設(shè)備、配套的生產(chǎn)工藝和完善的檢測(cè)手段更確保了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，部分雙壁罐產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)接近或超過國外同類產(chǎn)品。

一、加油站埋地雙壁罐的結(jié)構(gòu)及制造工藝

加油站埋地雙壁罐主要由內(nèi)壁、外壁及內(nèi)外壁間中空夾層組成，內(nèi)、外壁均為玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂，中空夾層一般采用3D玻璃纖維織物（織物厚度大約為5mm）或采用隔離微粒后覆以聚酯薄膜（顆粒粒徑約為0.1mm），通過對(duì)內(nèi)、外壁間隔的有效支撐，形成均勻、貫通、無死角的360°立體環(huán)繞間隙，如圖1所示。

目前，埋地雙壁罐的制造主要有由內(nèi)到外和由外到內(nèi)兩種生產(chǎn)工藝。由內(nèi)到外工藝主要借鑒傳統(tǒng)儲(chǔ)罐的制備方法，首先預(yù)制罐體內(nèi)壁的內(nèi)襯層，其次在內(nèi)襯層外表面覆以纖維氈，然后再包覆3-D織物（兩頭封頭依然），隨后將包覆好3-D織物的內(nèi)壁筒體與兩端封頭采用承插結(jié)構(gòu)連接，最后采用纖維纏繞工藝?yán)p繞外壁結(jié)構(gòu)層；由外到內(nèi)工藝主要采用噴射成型工藝，首先制備半罐體，應(yīng)用陰模模具，外壁與加強(qiáng)筋經(jīng)噴射工藝一體成型，其次將3-D織物或隔離顆粒與聚酯薄膜披覆到外壁內(nèi)側(cè)，隨后噴射成型雙壁罐內(nèi)壁，最后將兩個(gè)半罐體對(duì)接形成完整的雙壁罐罐體。目前世界上主要的雙壁罐制造企業(yè)加拿大ZCL公司及美國的Xerxes等均采用此技術(shù)生產(chǎn)。

二、加油站埋地雙壁罐的優(yōu)點(diǎn)

加油站埋地雙壁罐內(nèi)、外雙層均采用增強(qiáng)型玻璃纖維材料，除可以充分發(fā)揮材料的優(yōu)勢(shì)外，還具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

1.耐腐蝕性好，強(qiáng)度高

耐腐蝕性這是玻璃鋼最突出的優(yōu)點(diǎn)之一，雙壁罐內(nèi)層一般采用不飽和聚脂樹脂固化成型，不包含金屬也就不存在金屬的電化學(xué)腐蝕和酸腐蝕問題，具有良好的耐酸、堿、鹽、H2S的腐蝕性能和防滲漏性能；外層承受埋地土壓等載荷，其厚度由直徑、壓力等失效環(huán)向應(yīng)力和安全系數(shù)等計(jì)算決定，設(shè)計(jì)安全系數(shù)不小于6.0，而且與加強(qiáng)筋一體成型，具有很好的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)一致性。

2.質(zhì)量輕、運(yùn)輸安裝成本低

由于玻璃鋼材料比金屬輕，僅為鋼制油罐重量的1/4，運(yùn)輸費(fèi)用比金屬鋼管節(jié)約40～50%。在安裝現(xiàn)場(chǎng)也不需重型吊裝設(shè)備及焊接設(shè)備，安裝費(fèi)用低。

3.壽命長，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低

由于玻璃鋼材料具有良好的耐腐蝕性，即使普通的玻璃鋼單壁油罐在通常環(huán)境下也可保證使用25年以上。雙層油罐的高安全、高環(huán)保性能也間接降低了用戶的使用成本，雙壁罐不需內(nèi)、外防腐涂層以及陰極保護(hù)設(shè)施，不需要建造地下儲(chǔ)油室，油罐可以直接埋于地下，不需進(jìn)行定期的維護(hù)與檢修。即使有異?，F(xiàn)象，也可通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并第一時(shí)間對(duì)油罐進(jìn)行修補(bǔ)，使其具有更長的使用壽命。

三、加油站埋地雙壁罐層間滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

加油站埋地雙壁罐，其內(nèi)、外壁的雙層結(jié)構(gòu)使其不僅具有更好的密封性，通過在內(nèi)、外壁間的中空夾層內(nèi)裝設(shè)滲漏監(jiān)測(cè)傳感器，還可進(jìn)一步提高加油站的運(yùn)行管理水平，創(chuàng)造出更安全、更環(huán)保的加油站工作環(huán)境。層間滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是雙壁罐特有的監(jiān)測(cè)方式，通過在雙壁罐內(nèi)、外壁間的夾層內(nèi)裝設(shè)滲漏監(jiān)測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)成品油滲漏的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)內(nèi)壁或外壁發(fā)生滲漏，夾層內(nèi)傳感器均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)并報(bào)警，從而提醒人們及時(shí)搶修，杜絕漏油污染。

目前，層間滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有干式和濕式兩種類型。其中，干式測(cè)漏系統(tǒng)是利用預(yù)埋在內(nèi)、外壁間空心夾層內(nèi)的傳感器通過感知夾層內(nèi)壓力的變化或?qū)τ?水、油氣敏感而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)（如圖2所示）；濕式測(cè)漏系統(tǒng)一般通過在空心夾層內(nèi)預(yù)充滿鹽鹵液，并采用專用液媒傳感器，通過監(jiān)測(cè)夾層內(nèi)鹽鹵液的液位變化實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)主動(dòng)測(cè)漏，當(dāng)液位過高或過低時(shí)，均會(huì)自動(dòng)報(bào)警，其測(cè)試原理如圖3所示。與干式滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，濕式滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在雙壁罐滲漏監(jiān)測(cè)方面更具優(yōu)勢(shì)，不僅檢測(cè)靈敏度高，可靠度高，更關(guān)鍵的是，當(dāng)罐壁發(fā)生破損時(shí)，可以有效防止油品滲入內(nèi)、外壁間空心夾層或滲出罐外而造成污染。對(duì)罐壁進(jìn)行修復(fù)后，只需重新標(biāo)校偵測(cè)液體液位，原系統(tǒng)就可繼續(xù)使用。

四、加油站埋地雙壁罐在國內(nèi)的應(yīng)用前景

在我國，加油站遍布全國各大城市，所應(yīng)用的地下鋼制儲(chǔ)油罐數(shù)量驚人。隨著加油站服役年齡的增長，儲(chǔ)油罐腐蝕漏油現(xiàn)象日益突出，加油站埋地儲(chǔ)油罐無疑成為重大危險(xiǎn)源和水質(zhì)、土壤污染源。雖然與鋼制埋地儲(chǔ)油罐相比，雙壁罐具有壽命長、防腐性能好、自重輕、易制作、免維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于缺乏相關(guān)的法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及國內(nèi)關(guān)于埋地雙壁罐制造工藝的研究比較滯后，嚴(yán)重制約了其在加油站中的應(yīng)用。

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)逐漸加強(qiáng)，國家在環(huán)境保護(hù)方面的管理力度也在逐漸加大，對(duì)加油站建設(shè)的要求也越來越嚴(yán)格。雖然國內(nèi)用戶對(duì)采用雙壁罐仍存在觀望、遲疑的態(tài)度，對(duì)國內(nèi)玻璃鋼產(chǎn)品的原材料供應(yīng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝等環(huán)節(jié)仍缺乏信心，但經(jīng)過近二十年的發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)的玻璃鋼原材料性能更加穩(wěn)定，玻璃鋼產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度更加先進(jìn)，現(xiàn)有生產(chǎn)能力及生產(chǎn)工藝完全可以滿足實(shí)際要求。國內(nèi)不少公司通過技術(shù)引進(jìn)或自主研發(fā)，不僅掌握了從設(shè)計(jì)到施工的成套應(yīng)用技術(shù)，各廠家規(guī)?；纳a(chǎn)技術(shù)和設(shè)備、配套的生產(chǎn)工藝和完善的檢測(cè)手段更確保了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，部分雙壁罐產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)接近或超過國外同類產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝的不斷完善、產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高以及全國近40萬個(gè)加油站埋地儲(chǔ)罐的退役與更換問題使埋地雙壁罐在加油站中具有廣闊的應(yīng)用前景。

五、結(jié)語

文章通過對(duì)埋地雙壁儲(chǔ)油罐的介紹可知雙壁罐是理想的加油站埋地儲(chǔ)油裝置，其防滲漏性能及綜合經(jīng)濟(jì)效益卓越。在加油站，使用雙壁罐，不僅能在管理上處于領(lǐng)先水平，在安全保障和環(huán)境保護(hù)方面也能處于領(lǐng)先地位，可為加油站贏得綜合經(jīng)濟(jì)效益，在我國加油站具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

關(guān)鍵詞：聚丙烯酰胺；合成工藝；應(yīng)用

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，以下簡(jiǎn)稱PAM）是水溶性高分子聚合物的一種，是指由單體丙烯酰胺（AM）通過聚合反應(yīng)生產(chǎn)的聚合物。工業(yè)上將聚合物中AM單體結(jié)構(gòu)單元達(dá)到50%以上的聚合物都可以稱為PAM。PAM可以根據(jù)其分子鏈上的官能團(tuán)在水溶液中的解離性質(zhì)，將其劃分成陰離子型（CPAM）、陽離子型（APAM）、非離子型（NPAM）和兩性離子型（ACPAM）。另外，也可按照的PAM的平均分子量的大小，將其分成高、中和低分子量PAM，通常來說，分子量1000萬以上為高分子量PAM、100 萬至1000萬為中分子量PAM、100萬以下為低分子量PAM[1]。

PAM的合成工藝有許多，除了傳統(tǒng)的聚合工藝以外，近幾年逐漸新興了一些新的工藝，從而改善之前的傳統(tǒng)方法的一些不足，如PAM平均分子量偏低、純度低、生產(chǎn)成本高、種類偏少、使用范圍窄等的不足，而通過新興工藝合成的PAM品質(zhì)優(yōu)良，平均分子量高，產(chǎn)品種類增多，應(yīng)用范圍更加廣泛。

1.聚丙烯酰胺的化學(xué)性質(zhì)

雖然PAM對(duì)水的降低表面張力影響不大，但分子中存在活性基團(tuán)，基團(tuán)吸附于界面后，可以改變界面狀態(tài)，故聚丙烯酰胺具有絮凝性、粘合性、降阻性和增稠性等顯著使用特性[2]。PAM可使懸浮物質(zhì)通過電中和反應(yīng)，起絮凝、架橋吸附作用。它也能通過化學(xué)和物理反應(yīng)，起粘合、增稠作用，且PAM在中性或酸性條件下都有增稠作用。PAM能有效地減小流體間的摩擦阻力，降低流體粘度，在水里加入少量的PAM就能降阻50%到80%，因這些特性，PAM在很多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，素有“百業(yè)助劑”之稱。

2.聚丙烯酰胺的常用合成工藝

2.1水溶液聚合法

在聚丙烯酰胺的制法中，水溶液法是應(yīng)用最廣泛也是最早的方法。水溶液法的原理是將單體AM和引發(fā)劑溶解放于水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，在引發(fā)劑作用下，可得PAM產(chǎn)品有粉狀或膠狀兩種，產(chǎn)物再經(jīng)干燥脫水后得到粒狀或粉狀產(chǎn)品。楊開吉等為研究水溶液聚合法的最佳實(shí)驗(yàn)條件，其實(shí)驗(yàn)以AM為聚合單體，（NH4）2S2O8/NaHSO3體系為引發(fā)劑，采用水溶液自由基聚合法制備低分子量NPAM， 并通過正交試驗(yàn)，且得出實(shí)驗(yàn)最佳合成條件為反應(yīng)時(shí)間2.5h、反應(yīng)溫度30℃、引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%和單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%[3]。水溶液聚合法的優(yōu)點(diǎn)是工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、環(huán)境污染小、操作安全；缺點(diǎn)是所得產(chǎn)物固含量較低，且容易發(fā)生酰亞胺化反應(yīng)生成凝膠，無法通過干燥得到理想產(chǎn)品[4]。

2.2反相乳液聚合法

反相乳液聚合體系主要包括單體，引發(fā)劑，有機(jī)相以及乳化劑等組分。聚合法是以水溶性單體水溶液作為分散相，以與水不混溶的有機(jī)溶劑作為連續(xù)相，在乳化劑作用下形成油包水型乳液，在經(jīng)過劇烈攪拌而進(jìn)行的乳液聚合。因?yàn)槎谆┍然@（DMDAAC）和丙烯酰胺（AM）都極易溶于水，所以可以采用反相乳液聚合法?？捎肁M單體配制成濃度為30%～60%水溶液作為分散相，其中加入少量的二乙胺四乙酸和氧化-還原引發(fā)劑以及硫化鈉和適量的水溶性表面活性劑，其水油度比較低；用芳烴或者飽和脂肪烴作為連續(xù)相，其中有加入油溶性表面活性劑，其水油度比較高，例如脫水山梨醇油酸酯，硫酸鈉等都有防止膠乳粒子的粘結(jié)作

用[4]。通常來說，分散相與連續(xù)相的最佳配比為3：7，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為6-8h。聚合反應(yīng)受表面活性劑的用量和種類的影響，得到的分散相膠乳粒子的直徑一般在0.1-10μm之間，反應(yīng)6h轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%。

反相乳液聚合法的優(yōu)點(diǎn)是聚合速率快，產(chǎn)品平均相對(duì)分子量大且分布范圍較窄，可在低溫下反應(yīng)，產(chǎn)品性能好，且反應(yīng)體系粘度低，反應(yīng)熱易導(dǎo)出，從而利于進(jìn)行攪拌、傳熱。缺點(diǎn)是因使用有機(jī)溶劑，易燃易揮發(fā)，對(duì)環(huán)境污染大，且其生產(chǎn)能力低于水溶液聚合法，但產(chǎn)品不必經(jīng)干燥可直接應(yīng)用。另外，可通過分布加入活性單體的方法來提高聚合物的陽離子度，以達(dá)到更佳的絮凝效

果[5]。

2.3懸浮聚合法

反相懸浮聚合為近幾年來發(fā)展起來的新方法，是指溶有引發(fā)劑的單體以液滴形式懸浮于水中進(jìn)行自由基聚合的方法，其聚合體系主要由單體、有機(jī)溶劑、引發(fā)劑及懸浮劑所組成。它與乳液聚合法類似，但懸浮聚合反應(yīng)的場(chǎng)所是在分散的小液滴中，而乳液聚合法反應(yīng)發(fā)生在膠束中，所以懸浮聚合法比乳液聚合更易釋放熱量。此法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單，操作控制較方便，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良，聚合效率和固含量高，可以直接使用，產(chǎn)物易于分離、洗滌、干燥，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。懸浮法所得產(chǎn)品有較好的水溶性，平均相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)到千萬以上，可得到粒狀甚至粉狀產(chǎn)品，且分布范圍較窄；缺點(diǎn)是懸浮聚合過程中因使用大量有機(jī)溶劑，聚合成本較高，很難廣泛應(yīng)用[4]。

3.聚丙烯酰胺的新型工藝研究

3.1光引發(fā)聚合制陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）

各離子型PAM均可作為污水處理的絮凝劑使用，但其中效果優(yōu)良的是陽離子型PAM。不僅可通過電荷中和，架橋脫穩(wěn)，有效絮凝，而且還可與帶負(fù)電荷的溶解物發(fā)生反應(yīng)，從而能生成不溶物，有利于沉降雜質(zhì)，對(duì)有機(jī)或無機(jī)物都有很好的凈化作用[6-7]。一般國內(nèi)多用改性法制備CPMA，陽離子度低，工藝復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長。新型工藝光引發(fā)聚合丙烯酰胺，可在溫度低的環(huán)境下進(jìn)行，大大縮短反應(yīng)時(shí)間，并易控生成物純度和環(huán)保操作[8]。光聚合PAM原理是以聚丙烯酸接枝壬基酚聚聚氧乙烯作為分散劑，紫外光為引發(fā)劑，丙烯酰胺在叔丁醇/水體系中進(jìn)行了聚合反應(yīng)。該聚合體系沒有誘導(dǎo)期，反應(yīng)速度很快，使轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%左右。

聚合反應(yīng)因?yàn)樗璧幕罨艿?，所以它可以發(fā)生在很大的溫度范圍內(nèi)，尤其易進(jìn)行低溫聚合。這與化學(xué)引發(fā)聚合相比要優(yōu)越得多。光聚合反應(yīng)是量子效率很高的光反應(yīng)，光聚合鏈反應(yīng)為吸收一個(gè)光子而導(dǎo)致大量單體分子聚合成大分子的過程，從這個(gè)意義上說，它具有很大的實(shí)用價(jià)值。在一定條件下，光引發(fā)聚合速度主要取決于光照強(qiáng)度、光引發(fā)劑的濃度及其種類等，所以其聚合速度比較容易控制。因?yàn)閮H使用微量光引發(fā)劑，所以可獲得高純度聚合物[9]。光聚合法的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易于操作，環(huán)保節(jié)能，過程穩(wěn)定，其產(chǎn)品純度高且質(zhì)量穩(wěn)定，投資少，故可說是最有前景的合成工藝，也是目前國內(nèi)外最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)的方法。

3.2 輻射聚合法

輻射聚合法也叫輻射引發(fā)聚合，是本體聚合法的一種，即聚合體系中只有單體和引發(fā)劑，引發(fā)劑為高能射線，而不存在其他溶劑或者稀釋劑。聚合時(shí)通常將 AM單體的水溶液放置于真空容器中，充氮再密封。在一定溫度下，采用高能射線輻射誘發(fā)反應(yīng)。常見輻射線有中子流射線、γ射線、β射線、α射線以及X射線等，其中γ射線的能量最大[10]。在高能射線的作用下使單體進(jìn)行聚合，再經(jīng)造粒、干燥、粉碎可得到產(chǎn)品PAM。此方法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)易于控制，反應(yīng)體系中只有單體AM，所得產(chǎn)品純度高，可直接使用。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品分子量分布寬且聚合單體殘留多，難獲得高線型分子和高聚合率的聚丙烯酰胺以及設(shè)備投資大，難以規(guī)模生產(chǎn)。

4.聚丙烯酰胺的應(yīng)用

聚丙烯酰胺在中國應(yīng)用廣泛，目前用量最大領(lǐng)域是油田的三次采油，然后是水處理和造紙。它的消費(fèi)結(jié)構(gòu)大致為油田開采占81%，污水處理占9%，造紙工業(yè)占5%，采礦、洗煤行業(yè)占2%，其它約占3%，而在世界應(yīng)用最廣的是污水處理和造紙工業(yè)[11-12]。這是因?yàn)樵诓煌瑓^(qū)域需求不同。我國多煤少油和水污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀使得我國聚丙烯酰胺主要應(yīng)用于油田的三次驅(qū)油和污水凈化方面，在造紙行業(yè)，礦石開采等方面應(yīng)用較少。

4.1水處理

眾所周知，我國是一個(gè)缺水干旱嚴(yán)重的國家，且人口眾多，人均淡水占有量?jī)H僅只是世界人均量的1/4，在世界排名第88位。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，環(huán)境保護(hù)，治理污水是必不可少的重要環(huán)節(jié)。PAM在污水處理領(lǐng)域有著重要的意義，可用處理工業(yè)廢水、原水、生活污水等。PAM是我國使用量最大的水處理絮凝劑，可與活性炭等配合使用，凈水能力可以提高20%左右。在國外污水處理行業(yè)中應(yīng)用也十分廣泛，美國約有43%的PAM應(yīng)用于水處理，日本也約有30%PAM應(yīng)用于水處理[13]。

4.2油田驅(qū)油

PAM在石油工業(yè)中可用作多功能化學(xué)添加劑，這在提高石油采收率的三次采油諸方法中起著重要作用。作為驅(qū)油劑，可調(diào)整水的流變性，增大驅(qū)動(dòng)液粘度，還能有效減小地層中水相滲透率，水油兩相混合均勻，使水和油能勻速向前流動(dòng)，提高石油開采率。還用作鉆井液調(diào)整劑，PAM 可以用作鉆井泥漿的穩(wěn)定劑、增稠劑和沉降絮凝劑，以增加泥漿的稠度，使泥漿分散均勻，提高懸浮力，控制失水，增加定性。壓裂液添加劑中也會(huì)使用PAM，其與PAM交聯(lián)的壓裂液摩阻較低，粘度高，有良好的懸浮能力，穩(wěn)定性好，殘?jiān)?，配制方便并且成本低，因而被廣泛應(yīng)用[14-15]。

4.3造紙工業(yè)

PAM在造紙工業(yè)領(lǐng)域也扮演著重要的角色。PAM可用作紙張均度劑、增強(qiáng)劑、分散劑、助濾劑等，它的作用是可以改善紙的均勻度，有效提高紙張質(zhì)量和強(qiáng)度，還可以提高填料及細(xì)小纖維的留著率，減少原材料的流失量，提高過濾回收效率及減少對(duì)環(huán)境的污染。其中PAM在造紙上發(fā)揮的效果取決于它的平均分子質(zhì)量和離子型及她的共聚物活性。栗敏等則研究了陽離子型PAM的使用對(duì)漂白葦漿助濾作用效果的影響[16]。

4.4其他領(lǐng)域

除了在油田、水處理、造紙工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，聚丙烯酰胺在電鍍工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)業(yè)土壤保濕、建筑工業(yè)等領(lǐng)域也有所應(yīng)用。電鍍工藝中，電鍍液中加入PAM可以使其中金屬沉淀質(zhì)量得到改善，提高電鍍效率，使鍍層金屬分布均勻，電鍍制品表面更加細(xì)致美觀。在建筑行業(yè)中，PAM可以增強(qiáng)水泥的強(qiáng)度，并加速水泥的脫水速度。在醫(yī)學(xué)工業(yè)中，曹孟君等發(fā)明了用于填補(bǔ)人體內(nèi)缺損部位的PAM凝膠的制備方法，可快速地去除體系殘余單體AM[17]。除此之外，PAM凝膠還可用制作凝膠炸藥、凝膠電解液及凝膠色譜柱等。在土壤保濕方面，PAM可用作高吸水性材料使土壤長期保濕，提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率。

5.展望

我國的PAM產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，雖然產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，但其他方面仍然與發(fā)達(dá)國家存在著不小的差距。例如企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、工藝相對(duì)落后，且產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，類型少，分子量偏低等。對(duì)于以上問題，必須優(yōu)化PAM生產(chǎn)工藝，改善產(chǎn)品質(zhì)量，加快實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、自動(dòng)化生產(chǎn)，從而提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著PAM產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí)和工藝不斷升級(jí)完善，我國的聚丙烯酰胺產(chǎn)業(yè)會(huì)迎來蓬勃的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展，躋身國際領(lǐng)先地位。

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第7篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

Abstract: The production process of Vitamin C is introduced and the prospects of the new technology for Vitamin C are looked ahead.

關(guān)鍵詞:維生素C;生產(chǎn)方法;發(fā)展

Key words: Vitamin C;production way;development

中圖分類號(hào):R94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)12-0250-01

0引言

維生素C,又名L-抗壞血酸,是人體營養(yǎng)所必需的水溶性維生素。在貯藏、加工和烹調(diào)時(shí)容易被破壞,易被氧化和分解。在食品加工業(yè)中,用做抗氧化劑以保存食品價(jià)值。在人體中,抗壞血酸有助維持機(jī)體的免疫系統(tǒng)健康,參與膠原、肉堿及神經(jīng)遞質(zhì)的合成,是人體新陳代謝所必需的輔助化學(xué)物;廣泛用于醫(yī)療、藥品、食品、飼料等領(lǐng)域,具有廣闊的前景。

在自然界中,多數(shù)動(dòng)物可利用葡萄糖的碳鏈,經(jīng)葡糖醛酸(glucuronic acid)、葡糖酸(gluconic acid)、葡糖酸內(nèi)酯(gluconolactone),再經(jīng)葡糖酸內(nèi)酯酶(gluconolactonase)的作用生成維生素C(抗壞血酸)。但人類及其它靈長類、豚鼠體內(nèi)缺乏葡糖酸內(nèi)酯酶,不能合成維生素C,必須由食物供給。以下是對(duì)其生產(chǎn)工藝的綜述:

1維生素C的生產(chǎn)歷史

維生素 C最早由瑞士化學(xué)家Tadeus Reichstein于1933年用化學(xué)方法合成,并用于工業(yè)生產(chǎn)。

2維生素C的生產(chǎn)方法

2.1 萊氏法

最早用于工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)典方法,由Reichstein和Grussner研究開發(fā)。以葡萄糖為原料,經(jīng)催化加氫得D-山梨醇,然后經(jīng)醋酸菌發(fā)酵生成L-山梨糖,再經(jīng)酮化和化學(xué)氧化,水解后得到2-酮基-L-古龍酸,再經(jīng)鹽酸酸化得到VC。該法生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量好,收率高,曾經(jīng)是VC生產(chǎn)的主要方法;但也存在嚴(yán)重不足:生產(chǎn)過程過長、工序多、難以連續(xù)化操作;耗費(fèi)大量有毒、易燃化學(xué)藥品,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染;勞動(dòng)強(qiáng)度大等。

2.2 二步發(fā)酵法

相對(duì)于萊氏法而言,1980年由中國科學(xué)院研究員尹光琳發(fā)明。該法是先將葡萄糖還原成為山梨醇,經(jīng)過第一次細(xì)菌發(fā)酵成為山梨糖,再經(jīng)過第二次細(xì)菌發(fā)酵轉(zhuǎn)化為KGA(2-keto-gulonic acid),最后異化成為VC。此種方法使制藥成本大大降低,原料用量減少,生產(chǎn)安全性增強(qiáng)。

2.3 生物合成途徑

L-AA的生物合成在動(dòng)物及植物中有著不同的生物合成途徑。在動(dòng)物體內(nèi),D-葡萄糖是最初的合成前體,通過D-葡糖醛酸和L-古洛糖-1,4-內(nèi)酯生成。D-葡糖醛酸首先縮成L-古洛糖酸并通過脫水生成L-古洛糖-1,4-內(nèi)酯,再通過微粒體中L-古洛糖-1,4-內(nèi)酯氧化酶氧化生成VC。

L-古洛糖-1,4-內(nèi)酯氧化酶已經(jīng)在鼠、羊和雞中被分離鑒定。

生物合成L-AA還未被建立,但現(xiàn)有證據(jù)表明在植物中的ASA存在兩種生物合成途徑。其一為從D-半乳糖經(jīng)L-半乳糖酸-1,4-內(nèi)酯(L-GL),L-GL被L-GL脫氫酶氧化生成L-AA,L-GL脫氫酶是存在線粒體內(nèi)膜上的一類固有的酶。L-GL脫氫酶已從馬鈴薯根中被提純。另一途徑是D-葡萄糖經(jīng)L-山梨糖酮并轉(zhuǎn)換生成L-AA,此過程伴有NADP的減少,該途徑在碗豆及菠菜葉中有發(fā)現(xiàn)。

2.4 采用重組DNA技術(shù),構(gòu)成工程菌,實(shí)現(xiàn)從葡萄糖到2-氧代-L-古洛糖酸的一步發(fā)酵。這種優(yōu)化菌種,改良代謝途徑的方式,開辟了一條新途徑。除以上途徑外,還有以下合成方法的報(bào)道:

①葡萄糖三步法;

②葡萄糖醛酸內(nèi)酯法;

③5-氧代葡萄糖酸鈣法;

④2,5-二氧代-D-葡萄糖酸法。

2.5 基因工程

抗壞血酸曾一度由脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)催化其氧化形成獲得。植物中維生素C含量可通過提高抗壞血酸循環(huán)中相關(guān)的酶表達(dá)而被提高。DHAR在菠菜葉(Hossain etal.,1984)中,土豆塊莖(Dipierro and Borranccino,1991)中被分離鑒定,也在動(dòng)物中發(fā)現(xiàn),一種鼠GSH依賴性DHAR被純化。Urano等首次報(bào)通了DHAR編碼基因的cDNA(DHAR1)。在大腸桿菌中重組DHAR1蛋白有活性并且表明該DHAR1蛋白同源物存在于各類植物中。盡管水稻中DHAR1蛋白比鼠中的DHAR具有更高的專一性,但他們的相似性很小。

第8篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

【關(guān)鍵詞】膜技術(shù)；工業(yè)廢水；處理；運(yùn)用

中圖分類號(hào)：[F287.2] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

鋼鐵企業(yè)的污(廢)水由于污染物成分復(fù)雜，在進(jìn)行反滲透脫鹽處理時(shí)，若只采用常規(guī)水處理工藝(如:中和、生化處理、混凝、澄清、介質(zhì)過濾等)作為反滲透的預(yù)處理，往往無法滿足反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求，造成反滲透裝置的快速污堵及頻繁清洗。在常規(guī)水處理工藝的基礎(chǔ)上結(jié)合超濾處理工藝作為反滲透的預(yù)處理，則能夠大大降低反滲透裝置的污堵速度及清洗頻率，保證反滲透系統(tǒng)的長期、穩(wěn)定運(yùn)行，為鋼鐵企業(yè)提供可替代新鮮水、鍋爐用水、工業(yè)工藝用水的高品質(zhì)回用水。

1廢水處理及回用技術(shù)現(xiàn)狀分析

鋼鐵企業(yè)工序復(fù)雜，各工序產(chǎn)生的廢水種類也不相同，有采礦廢水、焦化廢水、燒結(jié)廢水、煉鐵廢水、煉鋼廢水和軋鋼廢水等。目前，鋼鐵企業(yè)采用的廢水回用技術(shù)有串級(jí)用水、循環(huán)用水、一水多用和分級(jí)使用等廢水重復(fù)利用技術(shù)。根據(jù)廢水處理回用技術(shù)機(jī)理，分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物化學(xué)法等。由于鋼鐵廢水成分復(fù)雜、水量大，選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)集成和工藝組合時(shí)，必須考慮廢水來源和回用用途。目前鋼鐵企業(yè)廢水回用處理工藝有用于工業(yè)循環(huán)冷卻水的混凝沉降-砂濾-離子交換工藝和混凝沉淀-過濾-膜處理工藝等，這些水源為來自鋼鐵企業(yè)處理后的外排水、二級(jí)處理后的城市污水和淡化后的海水等。與其它的回用處理工藝相比，使用膜組合工藝具有富集和分離效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、不存在二次污染的優(yōu)點(diǎn)，能顯著改善廢水處理的工作環(huán)境，增加系統(tǒng)出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

2膜分離技術(shù)在鋼鐵廢水處理中的應(yīng)用

膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、無污染、操作方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，并且其出水水質(zhì)好，物理分離能耗低。近年來在中水回用及工業(yè)用水循環(huán)利用方面的研究和應(yīng)用取得了一些進(jìn)展。膜分離的原理是利用選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在外界推動(dòng)力（如濃度差、壓力差、電位差等）作用下，原料中組分通過選擇性透過膜，以達(dá)到分離、提純的目的。目前，膜技術(shù)在工業(yè)廢水回用中應(yīng)用最多的主要是微濾、超濾和反滲透及組合工藝，三者均是以外界壓力差作為推動(dòng)力，對(duì)溶液中溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集，表1列出了各種膜的適用范圍。

表1幾種膜分離特點(diǎn)

2.1 微濾、超濾在鋼鐵廢水中的應(yīng)用

微濾、超濾能夠有效地去除廢水中的懸浮物、膠體和微生物，具有較好的除濁效果。常用微濾或超濾取代二沉池，截留鋼鐵廢水中含有的懸浮物、膠體和油類。冷軋廢水是冷軋鋼材在軋制前對(duì)熱軋板進(jìn)行化學(xué)處理、酸洗去除鋼材表面的氧化鐵皮、漂洗鈍化、冷卻軋輥用的乳化液、堿性溶液脫脂、濕式平整等產(chǎn)生的酸、堿、油類及含鉻重金屬廢水。冷軋廢水種類多，污染物成分復(fù)雜，尤其冷軋廢水中的乳化液廢水，油脂濃度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，是含油廢水體系中處理難度較大的一種廢水，用膜法能有效地去除軋鋼廢水中油類、懸浮物，降低下級(jí)廢水處理單元的負(fù)荷。南京化工大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所張國勝[1]等人采用0．2μm氧化鋯無機(jī)膜處理鋼鐵廠冷軋乳化液廢水，通過對(duì)操作參數(shù)和處理過程的優(yōu)化，膜通量為100L／（m2?h），油的質(zhì)量濃度從5 000 mg／L降至10mg／L以下，截留率大于99％，出水中油質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0．001％，成功用于工業(yè)化。

2.2 反滲透在鋼鐵廢水中的應(yīng)用

反滲透主要用來去除廢水中溶解的無機(jī)鹽，用于廢水的深度處理和回用。例如，太原鋼鐵公司建成我國最大的反滲透膜法工業(yè)廢水回用工程改造凈環(huán)水軟水站，其一級(jí)反滲透裝置除鹽水用于不銹鋼冷軋系統(tǒng)，設(shè)計(jì)最大產(chǎn)水量1 410 m3／h，反滲透系統(tǒng)回收率在75％以上，除鹽率在97％以上；二級(jí)反滲透和混床處理后供發(fā)電廠中壓鍋爐使用，設(shè)計(jì)最大產(chǎn)水量300 m3／h，回收率在85％以上，除鹽率在97％以上。該裝置年節(jié)水1 400萬t，成為中國冶金行業(yè)節(jié)水的示范工程[2]。

2.3 膜組合工藝在鋼鐵廢水中的應(yīng)用

膜組合工藝是指膜與物理、化學(xué)、生物等處理方法組合的工藝，用于廢水處理的膜組合工藝很多，典型的有超濾-反滲透的雙膜法處理工藝和膜-生物組合的膜生物反應(yīng)器（MBR）處理工藝。

例如，包鋼給水廠五車間用超濾-反滲透雙膜法工藝代替原熱軋供水系統(tǒng)采用的砂濾-反滲透的工藝生產(chǎn)脫鹽水和除鹽水，避免了系統(tǒng)原水水質(zhì)隨季節(jié)變化幅度大，造成反滲透預(yù)處理出水水質(zhì)不穩(wěn)定，影響反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。該超濾系統(tǒng)運(yùn)行后，出水濁度穩(wěn)定在0．3 NTU以下，SDI值保持小于2，滿足反滲透的進(jìn)水水質(zhì)要求，在相同水源的情況下，超濾出水SDI值、濁度均低于傳統(tǒng)的砂濾。

MBR是將膜技術(shù)與微生物技術(shù)相結(jié)合的一種先進(jìn)的廢水處理方法，該法利用膜的高效截留作用，克服了傳統(tǒng)活性污泥法中污泥膨脹對(duì)處理效果的影響，還可以將污水中可生化性差的乳化液、懸浮物、膠體進(jìn)行截留，靈活控制反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間，增加了曝氣池活性污泥的濃度，提高生物的降解速率，降低了比負(fù)荷率，基本上實(shí)現(xiàn)無剩余污泥排放，出水懸浮物和濁度接近于零，可以直接回用，實(shí)現(xiàn)污水資源化。

MBR由于其特有的優(yōu)勢(shì)，在鋼鐵廢水處理中的應(yīng)用也很普遍，例如廣州鋼鐵集團(tuán)下屬某公司冷軋工程廢水站生化處理單元選用了浸沒式膜生物反應(yīng)器工藝，取得了成功，到目前為止，運(yùn)行平穩(wěn)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，為后續(xù)廢水深度處理回用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 膜處理技術(shù)在鋼鐵廢水處理中存在的問題

3.1膜污染問題

鋼鐵廠廢水水量、水質(zhì)不穩(wěn)定給處理帶來較大的困難，增加了預(yù)處理單元的難度。在工藝設(shè)計(jì)時(shí)采用的水質(zhì)分析資料不全，工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)，使得工程運(yùn)行后，預(yù)處理單元的出水水質(zhì)不能滿足后續(xù)反滲透單元的進(jìn)水要求，膜污染嚴(yán)重，統(tǒng)清洗頻繁，既縮短了膜的壽命，又增加了運(yùn)行成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在鋼鐵廢水回用處理中，因高COD導(dǎo)致的有機(jī)污染和微生物污染高達(dá)45%以上[3]。廢水中油類導(dǎo)致的膜污染很難采用常規(guī)的化學(xué)試劑進(jìn)行有效清洗。因此解決膜污染的關(guān)鍵一是設(shè)計(jì)合理的工藝保證反滲透單元的進(jìn)水水質(zhì)，二是選用抗污染性能好的膜組件。

3.2 濃鹽水利用問題

反滲透膜在鋼鐵廢水深度除鹽處理時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生25%~30%的濃鹽水。對(duì)于規(guī)模較小的除鹽水項(xiàng)目，因其濃鹽水量較少，一般可以通過澆灑道路、原料噴灑、燜渣、反沖洗濾池等方式進(jìn)行利用。但是，隨著反滲透技術(shù)在鋼鐵企業(yè)廢水回用應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，由此產(chǎn)生的大量濃鹽水僅靠上述利用方式尚有大量剩余，如何合理利用這些濃鹽水成為研究人員的重點(diǎn)關(guān)注問題之一，這也是真正實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)廢水零排放亟需解決的關(guān)鍵問題之一。

盡管存在這些問題，但我想，只要我們加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究與改進(jìn)，未來，膜技術(shù)在鋼鐵廢水處理中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，效果也會(huì)更加顯著。

4 工程實(shí)例分析

某鋼鐵廠位于一個(gè)相對(duì)缺水城市，每年一到夏季，該鋼鐵廠就因?yàn)槿彼绊懙缴a(chǎn)。為了節(jié)約用水，改善環(huán)境，其需要進(jìn)行水處理系統(tǒng)的改造。改造后的供水廠除鹽水站分為前處理、預(yù)處理、反滲透和混床系統(tǒng)四部分。系統(tǒng)以反滲透脫鹽為核心。曝氣氧化池和機(jī)械反應(yīng)沉淀池為前處理，多介質(zhì)過濾器和SFP超濾為預(yù)處理，用于保證反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行?；齑矠榫幚恚ＷC系統(tǒng)產(chǎn)水符合鍋爐用水的要求。

污、廢水進(jìn)入曝氣氧化池后，通過兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)向水中溶入氧，使二價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，在曝氣的同時(shí)投加次氯酸鈉提高對(duì)二價(jià)鐵的氧化能力及殺菌效果。曝氣氧化池出水加堿后經(jīng)提升進(jìn)入機(jī)械攪拌反應(yīng)池。在機(jī)械攪拌池入口順序投加幾種絮凝劑后，在斜板沉淀進(jìn)行絮體和水的分離。前處理系統(tǒng)的主要目的是去除水中的大部分鐵、錳、懸浮物、膠體、懸浮物、部分暫時(shí)硬度及有機(jī)物，減輕預(yù)處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)和提高其產(chǎn)水水質(zhì)。

沉淀池出水經(jīng)提升進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，也可直接旁路進(jìn)入超濾系統(tǒng)。過濾器出水經(jīng)自清洗過濾器進(jìn)入超濾系統(tǒng)，也可直接旁路進(jìn)入保安過濾器。預(yù)處理系統(tǒng)可進(jìn)一步去除水中的鐵、錳、懸浮物、膠體、色度、濁度、細(xì)菌微生物、有機(jī)物等妨礙后續(xù)反滲透運(yùn)行的雜質(zhì)。超濾出水投加還原劑、阻垢劑、酸后，經(jīng)高壓泵進(jìn)入一級(jí)反滲透裝置。一級(jí)反滲透主要去除水中大部分的溶解鹽類、SiO2、膠體、有機(jī)物等。產(chǎn)水除部分外供用作鋼廠工藝用水外，另一部分加堿后經(jīng)二級(jí)高壓泵進(jìn)入二級(jí)反滲透，進(jìn)一步去除溶解鹽、SiO2、TOC等。二級(jí)反滲透產(chǎn)水再經(jīng)混床系統(tǒng)，產(chǎn)品水直接用于高壓鍋爐補(bǔ)給水。

結(jié)束語

隨著膜材料、膜組件設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)和人們對(duì)膜污染機(jī)理研究的不斷深入，膜分離技術(shù)目前所面對(duì)的膜抗污染差、投資高等不足之處將被逐步解決，使其在鋼鐵廢水處理和回用領(lǐng)域有更大的發(fā)展?jié)摿?。因此，我們可以利用膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用膜過程與物理、化學(xué)、生物過程相結(jié)合的回用處理工藝。這樣不但能緩解鋼鐵企業(yè)對(duì)新鮮水源的要求，又能使污水成為重要的水源，既減輕對(duì)水體的污染，改善水環(huán)境，又能實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的和諧統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1]張國勝,谷和平.無機(jī)陶瓷膜處理冷軋乳化液廢水[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào),2008，12（3）.

[2]張爽,宋靖國,陳文清.膜分離技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].資源開發(fā)與市場(chǎng). 2009(04)

第9篇：化學(xué)工程與工藝的前景范文

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。長期以來，污染一直是困擾化學(xué)工業(yè)的致命問題，制約著化學(xué)工業(yè)的健康發(fā)展?；み^程既伴有原子間的重新組合，又有相變發(fā)生，因而在節(jié)能降耗方面潛力很大。近年來，化工生產(chǎn)綠色化的研發(fā)和應(yīng)用正方興未艾。

綠色化工就是在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，從工藝源頭開始運(yùn)用環(huán)保理念，推行源消減、進(jìn)行生產(chǎn)過程的優(yōu)化集成、廢物再利用與資源化，從而降低成本與消耗，減少廢棄物的排放和毒性，減少產(chǎn)品全生命周期對(duì)環(huán)境的不良影響。綠色化工的興起，使化學(xué)工業(yè)環(huán)境污染的治理由先污染后治理轉(zhuǎn)向從源頭上根治。

綠色化工理念注重從產(chǎn)品的全生命周期來考察其生產(chǎn)和使用對(duì)環(huán)境帶來的影響，包括綠色原料、綠色產(chǎn)品和綠色過程等方面。要真正實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的綠色化，首先要從源頭上減少有毒有害物質(zhì)的使用，運(yùn)用綠色化學(xué)的手段實(shí)現(xiàn)零排放；其次從工藝和設(shè)備兩方面著手，大力研究開發(fā)從整個(gè)工程鏈中減少或消除污染的綠色工程技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行過程系統(tǒng)綜合，降低能耗，實(shí)現(xiàn)廢物最小化和環(huán)境影響最小化；然后從循環(huán)經(jīng)濟(jì)角度提高資源的綜合利用率，降低廢物產(chǎn)生和排放。

綠色化工已被全球列為21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略，是解決資源、能源緊缺和環(huán)境惡化的重要途徑，是提高人類生存質(zhì)量和保證國家與民眾安全的核心基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)。綠色化工和清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)將向節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展?；瘜W(xué)與材料、生命、信息、能源、資源、環(huán)境等領(lǐng)域的結(jié)合將開辟新的發(fā)展方向，為提高人類生活質(zhì)量和環(huán)境改善提供多種途徑。

一、全球綠色化工態(tài)勢(shì)

1995年美國設(shè)立“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”，自1996 年開始每年頒發(fā)一次。1997年成立了綠色化學(xué)協(xié)會(huì)，致力于環(huán)境友好化學(xué)合成和處理的教學(xué)、科研工作。美國加州提出兩項(xiàng)州議案，要求按照加州綠色化學(xué)行動(dòng)法促進(jìn)綠色化工發(fā)展。美國已著手創(chuàng)建一項(xiàng)能夠明確鑒別綠色化學(xué)品和綠色工藝的綜合性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行綠色化工第三方認(rèn)證，目前有近50家單位在參與制定。

歐洲的綠色化工也很活躍。英國的綠色化學(xué)網(wǎng)從2003年開始創(chuàng)建，2006年成員已達(dá)到1500家；為鼓勵(lì)綠色化工，英國還設(shè)立綠色化工水晶獎(jiǎng)、英國綠色化學(xué)獎(jiǎng)、英國化學(xué)工程師學(xué)會(huì)環(huán)境獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。法國化工業(yè)正逐步將農(nóng)作物用于化工領(lǐng)域，據(jù)預(yù)計(jì)，未來農(nóng)業(yè)領(lǐng)域綠色化工創(chuàng)造的財(cái)富很可能超過農(nóng)產(chǎn)品本身。

日本已從污染型的工業(yè)社會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿颦h(huán)境的領(lǐng)跑者和節(jié)能超級(jí)大國。與1990 年相比，2006 年日本化學(xué)工業(yè)減少二氧化碳排放15％，而同期化工產(chǎn)品總產(chǎn)量卻增加了30％。2000年日本成立了綠色與可持續(xù)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)，開展綠色與可持續(xù)發(fā)展化學(xué)的研究開發(fā)、教育、獎(jiǎng)勵(lì)、國際間的合作、信息交流等工作，并發(fā)起設(shè)立“綠色和可持續(xù)發(fā)展化學(xué)獎(jiǎng)”。

巴西因擁有豐富的植物資源，生物塑料的生產(chǎn)成本比其他地區(qū)低很多，從而吸引了眾多投資者。巴西的公司已經(jīng)將中等規(guī)模甘蔗基高密度聚乙烯推向市場(chǎng)，并在生物基乙醇生產(chǎn)、生物乙醇制烯烴、生物基丁烯等方面有較快進(jìn)展。一些跨國公司也積極參與巴西的綠色化工計(jì)劃。不遠(yuǎn)的將來巴西將成為全球最大的綠色塑料生產(chǎn)國。

大型石化公司正努力發(fā)展綠色化工，不斷提高能效，以降低溫室氣體排放，使用對(duì)環(huán)境友好的新工藝，減少生產(chǎn)過程的環(huán)境污染。如，阿克蘇諾貝爾公司銷售產(chǎn)品的18％來自其“生態(tài)優(yōu)質(zhì)”產(chǎn)品，與市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品相比，留下的環(huán)境印跡低得多，公司到2015年計(jì)劃將此份額增加到30％。

二、國內(nèi)綠色化工進(jìn)展

石化工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。2010年我國石化行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)總產(chǎn)值達(dá)8.88萬億元，占全國規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值的12.7%。石化產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、人民生活等各個(gè)領(lǐng)域：它為農(nóng)業(yè)提供化肥、農(nóng)藥和塑料薄膜等，為能源、交通和居民生活提供石油、天然氣、液化氣等燃料，為汽車、船舶、航空航天、機(jī)械工業(yè)等提供合成材料、輪胎、涂料和膠粘劑等產(chǎn)品，為紡織工業(yè)提供合纖單體、合纖聚合物、染料及紡織助劑，為輕工家電業(yè)提供各種塑料材料、功能材料，為電子工業(yè)提供印刷電路板基材、塑封料、光刻膠、高純?cè)噭┖吞胤N氣體等，為建筑業(yè)提供塑料建材、保溫材料、建筑涂料、防火材料等，為醫(yī)藥工業(yè)提供基本化工原材料，為軍事工業(yè)提供軍用化工產(chǎn)品，為人民生活提供各種相關(guān)的日用化學(xué)品……

我國化工產(chǎn)業(yè)的出路就在于摒棄粗放的生產(chǎn)模式，推崇“綠色化工”，發(fā)展環(huán)保型產(chǎn)品，采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，最大限度地降低三廢排放量，采用循環(huán)經(jīng)濟(jì)手段，提高資源利用率。

科學(xué)發(fā)展強(qiáng)調(diào)人與自然的和諧。

2006年國務(wù)院《關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定》指出，我國環(huán)境保護(hù)雖然取得了積極進(jìn)展，但環(huán)境形勢(shì)嚴(yán)峻的狀況仍然沒有改變。

我國綠色化工研發(fā)正在興起。南開大學(xué)與天津大學(xué)已于2003年聯(lián)合組建了天津綠色化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室。2008年2月，廣州化工集團(tuán)有限公司等11家企業(yè)和華南理工大學(xué)、南開大學(xué)、浙江大學(xué)等6所重點(diǎn)高校發(fā)起組建的廣州綠色化工產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟正式啟動(dòng)。

綠色化工產(chǎn)品應(yīng)用備受關(guān)注。如，綠色化工材料和技術(shù)滲透到了北京奧運(yùn)會(huì)的方方面面，為北京奧運(yùn)會(huì)成功舉辦發(fā)揮了重要作用。

三、南京化工園區(qū)綠色化工思考

1.發(fā)展現(xiàn)狀

南京化工園區(qū)按照“國際一流、國內(nèi)領(lǐng)先”的要求，經(jīng)過10年的發(fā)展已初具規(guī)模，各項(xiàng)事業(yè)正蓬勃發(fā)展。園區(qū)在綠色化工方面做了大量工作，取得了較好成效。園區(qū)實(shí)現(xiàn)了集約發(fā)展，通過公用工程共享，提高了土地利用率；采用熱電聯(lián)供，實(shí)行按能級(jí)配置使用能源，提高了效率；強(qiáng)制推行清潔生產(chǎn)審核和循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)工作，企業(yè)節(jié)能降耗有了明顯改善。

（1）綠色碳一化工產(chǎn)業(yè)鏈。合成氣是碳一化工的源頭，園區(qū)合成氣實(shí)行集中供應(yīng)，生產(chǎn)效率高，資源和能源得到合理利用，廢棄物少?；萆暇┗び邢薰疽悦簽樵仙a(chǎn)合成氣，向菱天公司、藍(lán)星公司和揚(yáng)巴公司供應(yīng)，并分離出一氧化碳產(chǎn)品供給塞拉尼斯醋酸裝置，多余的一氧化碳和氫氣生產(chǎn)出甲醇。實(shí)現(xiàn)了一氧化碳和氫氣合理配置，最大限度地提高煤的有效利用率，降低碳排放。

項(xiàng)目采用世界上最先進(jìn)工藝技術(shù)，其中煤氣化采用GE 德士古水煤漿氣化技術(shù)；工藝氣體的凈化和CO深冷分離采用林德公司低溫甲醇洗工藝；甲醇合成單元采用國內(nèi)自主開發(fā)的高效等溫反應(yīng)器和高性能合成催化劑；精餾系統(tǒng)采用“三塔”流程。同時(shí)配套克勞斯裝置回收煤氣中的硫，極大地減少二氧化硫排放，屬于清潔煤化工項(xiàng)目。此外，項(xiàng)目還利用余熱發(fā)電，有效地利用了煤的化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)一半用電量自給。項(xiàng)目還做到廢水循環(huán)利用，廢渣深加工利用、廢氣提取二氧化碳綜合利用。

在醋酸合成方面，園區(qū)集聚了兩大世界一流的醋酸生產(chǎn)商BP和塞拉尼斯，它們的生產(chǎn)技術(shù)屬當(dāng)今世界頂級(jí)技術(shù)。從合成醋酸的反應(yīng)方程式看，甲醇羰基化合成醋酸符合“原子反應(yīng)”要求，反應(yīng)只有一步，全部的反應(yīng)物原子都變成了產(chǎn)物，沒有原子損耗。

Celeance 公司在傳統(tǒng)Monsanto 法的基礎(chǔ)上開發(fā)成功AO Plus 工藝，與傳統(tǒng)Monsanto法比優(yōu)勢(shì)明顯：裝置的時(shí)空產(chǎn)率提高到20-40mol醋酸/升·小時(shí)；投資費(fèi)用節(jié)省40%；公用工程消耗降低30%。近年，塞拉尼斯公司對(duì)AOPlus 的技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，可將裝置產(chǎn)能由120萬噸/年提高到150萬噸/年，單位產(chǎn)品成本大大下降。

BP 公司在Monsanto 法基礎(chǔ)上改進(jìn)，于1996年推出了BP Cativa工藝。催化劑體系具有如下優(yōu)勢(shì)：主催化劑便宜；穩(wěn)定性好，可以維持高得多的濃度，具有更高的時(shí)空產(chǎn)率20-30mol醋酸/升·小時(shí)；投資費(fèi)用節(jié)省10%-30%；由于體系中水濃度低于2 w%，副產(chǎn)物丙酸少，因此公用工程消耗降低20%-40%；采用該技術(shù)，可將原有裝置產(chǎn)能提高30%以上。

（2）聚氨酯材料。聚氨酯是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴(kuò)鏈劑或交聯(lián)劑等原料制成的聚合物，廣泛應(yīng)用于汽車制造、冰箱制造、交通運(yùn)輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機(jī)電、石油化工、礦山機(jī)械、航空、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。由于它的使用可以節(jié)省能耗，因而屬于綠色化工產(chǎn)品。園區(qū)在聚氨酯領(lǐng)域有較強(qiáng)的綜合能力。

（3）綠色涂料及助劑?！熬G色涂料”是指節(jié)能、低污染的水性涂料、粉末涂料、高固體含量涂料和輻射固化涂料等，主要是從減少涂料總有機(jī)揮發(fā)量、降低溶劑的毒性、提高用戶的安全性等方面加以改進(jìn)。

我國是涂料生產(chǎn)大國，但高性能環(huán)保型涂料的發(fā)展落后于發(fā)達(dá)國家?；@區(qū)在“綠色涂料”領(lǐng)域形成了產(chǎn)品集聚，有環(huán)保助劑、高性能樹脂和安全的涂料產(chǎn)業(yè)鏈。如長江涂料公司年生產(chǎn)能力8萬噸，是我國涂料行業(yè)設(shè)施最齊全、設(shè)備最先進(jìn)、工藝領(lǐng)先、技術(shù)超前、環(huán)境優(yōu)美、國內(nèi)一流、國際接軌的現(xiàn)代化油漆制造基地，國內(nèi)涂料10強(qiáng)企業(yè)。

園區(qū)還是國內(nèi)最大的醇醚溶劑基地。醇醚類溶劑與水有很好的相溶性，被廣泛地用于水性涂料，作助溶劑，起偶聯(lián)使用。德納（南京）化工有限公司目前有丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯六套生產(chǎn)裝置，其中丙二醇甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯生產(chǎn)能力達(dá)到10萬噸/年，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到電子級(jí)；乙二醇丁醚生產(chǎn)能力達(dá)到9 萬噸/年，乙二醇丁醚醋酸酯生產(chǎn)能力達(dá)到3萬噸/年。

（4）水處理劑。水處理產(chǎn)品和服務(wù)是環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。納爾科工業(yè)服務(wù)（南京）有限公司由全球最大的水處理劑制造商美國納爾科公司投資設(shè)立，年產(chǎn)3.7萬噸水處理劑，包括年產(chǎn)7000噸橡膠聚合體、5000噸液態(tài)聚合體和年產(chǎn)2.5萬噸混合物等市場(chǎng)暢銷產(chǎn)品，最終將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)15 萬噸產(chǎn)量的規(guī)模。工廠設(shè)備先進(jìn)、生產(chǎn)工藝世界一流，定位為納爾科在全球的核心生產(chǎn)廠之一，可供應(yīng)納爾科產(chǎn)品線的所有核心技術(shù)產(chǎn)品。

（5）資源綜合利用。在乙烯裂解過程中，主要產(chǎn)品為“三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）三苯（純苯、甲苯、二甲苯）”，同時(shí)也生產(chǎn)一定量的碳四、碳五、碳九等副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品中碳四已經(jīng)得到較好的利用，碳五、碳九的利用與否直接關(guān)系到資源綜合利用水平的高低，對(duì)園區(qū)綠色化工建設(shè)有重要影響。

南京源港精細(xì)化工有限公司碳五綜合利用項(xiàng)目包括8 萬噸/年碳五分離裝置、2萬噸/年碳五石油樹脂裝置，是目前國內(nèi)同類裝置中規(guī)模較大的企業(yè)之一，主要產(chǎn)品為雙環(huán)戊二烯、脫環(huán)碳五加氫樹脂。

南京齊東化工有限公司正在新建16萬噸/年裂解碳九深加工項(xiàng)目，生產(chǎn)石油樹脂7萬噸。

2.對(duì)策措施

（1）引入“生態(tài)效率分析”方法并制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，定量、科學(xué)地評(píng)價(jià)入園項(xiàng)目。

（2）構(gòu)建園區(qū)的綠色化工政策環(huán)境，一方面限制污染大的項(xiàng)目進(jìn)入，另一方面鼓勵(lì)綠色化工項(xiàng)目。

（3）項(xiàng)目入園需要進(jìn)行前置性技術(shù)先進(jìn)性、環(huán)境安全性評(píng)價(jià)，優(yōu)先選用綠色化工項(xiàng)目。

（4）加大力度，提升園區(qū)現(xiàn)有企業(yè)技術(shù)，削減污染物、有毒物的產(chǎn)生和排放。

（5）以生態(tài)園區(qū)創(chuàng)建為契機(jī)，加強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，提高資源利用率。

（6）加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的監(jiān)管，杜絕偷排現(xiàn)象，保證裝置的安全運(yùn)行，降低事故率。

（7）建立綠色化工專項(xiàng)基金，獎(jiǎng)勵(lì)綠色化工項(xiàng)目，資助綠色技術(shù)開發(fā)。

（8）跟蹤國內(nèi)外綠色化工技術(shù)、工藝和產(chǎn)品，向企業(yè)推薦新技術(shù)、新產(chǎn)品。

（9）建立綠色化工工程研究中心，開發(fā)利用和推廣有市場(chǎng)前景的綠色化工技術(shù)。

3.今后重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目

(1)環(huán)氧丙烷。國外以過氧化氫和丙烯直接合成環(huán)氧丙烷技術(shù)已成熟，我國也正在積極研發(fā)。2010年我國環(huán)氧丙烷總產(chǎn)量約124萬噸，大多采用污染較嚴(yán)重的氯醇法工藝生產(chǎn)。該工藝設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，而且產(chǎn)生大量氯化鈣和工業(yè)廢水，難以處理。而過氧化氫直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷，幾乎不產(chǎn)生三廢。BASF公司和韓國SKC公司分別建成30萬噸/年和10萬噸/年HP-PO裝置。

園區(qū)有大型環(huán)氧丙烷裝置，采用的就是氯醇法工藝，而且鐘山化工廠搬遷項(xiàng)目還有10萬噸氯醇法環(huán)氧丙烷，如果能夠合并改為20-30萬噸雙氧水氧化法工藝，不僅技術(shù)上可行，也可大大降低環(huán)境污染。

(2)淀粉基生物降解材料。淀粉基塑料可分為填充型、共混型和全淀粉塑料等三類。目前我國淀粉基塑料主要是填充型淀粉塑料，已屬于逐步淘汰型品種。共混型淀粉塑料與單獨(dú)的合成聚合物相比，其具有較快的降解速度和較好的力學(xué)性能，部分產(chǎn)品可完全降解。全淀粉塑料是真正的完全降解塑料，其成本與常規(guī)塑料更為接近，是最具發(fā)展前途的可降解淀粉塑料。

目前，日本住友商事會(huì)社、日本谷物淀粉公司、美國Novon International 公司、意大利Ferruzzi 公司和Novamont 公司等已宣布研制成功全淀粉降解塑料，其中美國Novon International公司的“NOVON”全淀粉塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)能力已達(dá)到4.5萬t/a,意大利Novamont公司開發(fā)的“Mater Bi”全淀粉塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)能力已達(dá)到1萬t/a。

(3)聚乳酸。聚乳酸(PLA)是一種具有良好生物降解和生物相容性的合成高分子材料，可在使用到一定時(shí)間后逐漸降解，并最終變成對(duì)人類、動(dòng)植物和自然環(huán)境無害的水和二氧化碳。中科院長春應(yīng)化所與浙江海正集團(tuán)合作已經(jīng)建成了國內(nèi)最大的5000t/a PLA 生產(chǎn)裝置。2007年，日本化纖協(xié)會(huì)公布東麗公司成功開發(fā)出將以PLA和纖維素為主要成分的植物纖維進(jìn)行混煉，使用耐熱性、剛性及成型性較好的植物纖維強(qiáng)化PLA塑料。

(4)二氧化碳綜合利用。二氧化碳是溫室氣體，國際上減碳呼聲日益高漲，中國政府承諾到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，二氧化碳捕集與綜合利用是碳減排的重要途徑。

(5)碳酸二甲酯(DMC)。這是一種無毒、環(huán)保性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料。作為有機(jī)合成中間體，可替代劇毒的光氣、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作為甲基化劑或羰基化劑使用，提高生產(chǎn)操作的安全性，降低環(huán)境污染；作為溶劑，DMC可替代氟利昂、三氯乙烷、三氯乙烯、苯、二甲苯等用于油漆涂料、清潔溶劑等；作為汽油添加劑，DMC 可提高其辛烷值和含氧量，進(jìn)而提高其抗爆性；此外，DMC還可作清潔劑、表面活性劑和柔軟劑的添加劑。因此它是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品。

生產(chǎn)可采用甲醇羰基合成法和二氧化碳法，這兩種方法的原料在園區(qū)非常豐富。園區(qū)要在新材料項(xiàng)目上有大的突破，就應(yīng)當(dāng)寄希望于碳酸二甲酯的合成技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)上的突破。

(6)CO2基共聚物。將CO2合成為高分子產(chǎn)物的關(guān)鍵是催化劑技術(shù)，其合成不必經(jīng)過高能耗的還原過程，既能保護(hù)地球環(huán)境又可得到一類頗具特色的新型材料。

河南天冠集團(tuán)與中山大學(xué)合作正在建設(shè)5000t/a的生產(chǎn)線；內(nèi)蒙古蒙西集團(tuán)采用長春應(yīng)化所的技術(shù)建成3000t/aAPC裝置；中科院長春應(yīng)化所與中海油合作，正在海南興建3000t/a 裝置；江蘇泰興1 萬t/a 裝置已投產(chǎn)。

(7)綠色環(huán)保涂料。20世紀(jì)90年代，國際上興起“綠色革命”，促進(jìn)了涂料工業(yè)向“綠色”方向大步邁進(jìn)。水性涂料、高固體分涂料、光固化涂料和粉末涂料占比不斷提升。2009 年我國涂料總產(chǎn)量達(dá)755.44萬噸，首次躍居世界第一，但綠色涂料比重較低。

涂料行業(yè)是園區(qū)精細(xì)化工的一個(gè)重要領(lǐng)域，包括助劑、樹脂、涂料成品等品種齊全，“十二五”期間仍有較大發(fā)展空間，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展水性涂料、高固體分涂料，綠色助劑和樹脂。

(8)生物質(zhì)燃料。生物能源一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。生物質(zhì)能利用主要包括生物質(zhì)能發(fā)電和生物燃料。生物燃料是指通過生物資源生產(chǎn)的石油替代能源，包括生物乙醇、生物柴油、乙基叔丁基醚、生物氣體、生物甲醇與生物二甲醚。

(9)精細(xì)生物化學(xué)品。1970 年代以來，生物化工得到很大發(fā)展，生物化學(xué)在發(fā)酵、食品、紡織、制藥、皮革等行業(yè)都顯示了威力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，特別是固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用更促進(jìn)了酶工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展。