化學(xué)工程與工藝發(fā)展趨勢(shì)

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摘要：從化學(xué)工程與工藝發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā),討論化學(xué)工程與工藝發(fā)展的趨勢(shì)。自動(dòng)化、清潔生產(chǎn)、創(chuàng)新化以及新型能源的開發(fā)是化學(xué)工程與工藝的發(fā)展趨勢(shì)。期望能夠引起相關(guān)工作者的思考,對(duì)相關(guān)工作者有所幫助。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程;工藝;創(chuàng)新化;新能源

1化學(xué)工程與工藝概述

化學(xué)工程(簡(jiǎn)稱化工)包括石油精煉工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)、金屬材料制造工業(yè)、食品加工工業(yè)、塑料制造、纖維制造等傳統(tǒng)的化工制造工業(yè),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,化學(xué)工程還囊括了納米技術(shù)等高新技術(shù)以及生物制藥等新興工程?；な俏覈?guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分?；楣まr(nóng)業(yè)的發(fā)展提供所需的各類原材料,是國(guó)家農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力;化工為人們提供衣食住行的保障,與人們的生活休戚相關(guān);化工為國(guó)防提供尖端的高新技術(shù)材料,能夠鞏固我國(guó)國(guó)防?？傊?化學(xué)工程的發(fā)展與我們休戚相關(guān),本文將從化學(xué)工程及工藝的發(fā)展現(xiàn)狀展開分析,進(jìn)而探討化學(xué)工程及工藝發(fā)展的趨勢(shì)。

2化學(xué)工程與工藝發(fā)展的現(xiàn)狀

化學(xué)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分?；瘜W(xué)工業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力,是人們衣食住行的保障,是國(guó)防的堅(jiān)實(shí)后盾。我國(guó)化學(xué)工程及工藝存在著生產(chǎn)工藝落后,資源能源利用率低,環(huán)境污染大,產(chǎn)能低,管理模式落后等問(wèn)題。在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中,化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題之間的關(guān)系,也日益引起了廣泛的關(guān)注。我國(guó)化工企業(yè)發(fā)展較晚,技術(shù)及工藝相對(duì)落后,導(dǎo)致了能源利用效率低、污染物排放量大。并且我國(guó)化工行業(yè)節(jié)能環(huán)保意識(shí)比較薄弱,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的觀念比較落后;化工企業(yè)缺乏專業(yè)的節(jié)能減排專業(yè)人才的指導(dǎo)、節(jié)能減排理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)的脫節(jié)等給我國(guó)化工企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的阻礙。當(dāng)今世界,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異,各行各業(yè)的不斷發(fā)展,局勢(shì)變化波詭云譎,競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,但伴隨著激烈競(jìng)爭(zhēng)的是空前的機(jī)遇。我國(guó)化學(xué)工程及工藝應(yīng)該緊跟時(shí)代的步伐,對(duì)現(xiàn)有化學(xué)工藝及技術(shù)進(jìn)行更新、創(chuàng)新,改變傳統(tǒng)的化學(xué)工藝發(fā)展模式。

3化學(xué)工程與工藝發(fā)展趨勢(shì)

在新時(shí)代背景下,科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,化學(xué)工程與工藝向著自動(dòng)化的方向發(fā)展。自動(dòng)化水平的提高能夠顯著提升生產(chǎn)的效率,擴(kuò)大化學(xué)工程及工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。自動(dòng)化信息的管理,能夠?qū)ιa(chǎn)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確監(jiān)控,使化工生產(chǎn)隨時(shí)都處在安全的狀態(tài)下;化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中開展清潔生產(chǎn),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),節(jié)能減排的是化學(xué)工程與工藝發(fā)展的必然趨勢(shì);創(chuàng)新能夠以改善傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝,提高化學(xué)工程的生產(chǎn)效率,創(chuàng)新思維的應(yīng)用時(shí)化學(xué)工程與工藝發(fā)展的另一必然趨勢(shì);隨著工業(yè)的發(fā)展,資源的消耗量在不斷增加,資源的枯竭也成了人們不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,現(xiàn)代化學(xué)工程與工藝著力于新能源的開發(fā),緩解能源壓力,是化學(xué)工程與工藝發(fā)展的另一個(gè)方向。

3.1自動(dòng)化

在新時(shí)代背景下,科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,化學(xué)工程與工藝向著自動(dòng)化的方向發(fā)展。自動(dòng)化水平的提高能夠顯著提升生產(chǎn)的效率,擴(kuò)大化學(xué)工程及工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。化學(xué)工程及工藝的自動(dòng)化發(fā)展,為化學(xué)工程的研究開拓了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。在科技日新月異的快速發(fā)展的時(shí)代,化學(xué)工程應(yīng)該乘著科技這艘航船,提高化學(xué)工程的自動(dòng)化程度,提高化工生產(chǎn)效率。例如MES(英文全稱為:ManufacturingExecutionSystem),即生產(chǎn)化的信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)どa(chǎn)車間的日常生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行全面系統(tǒng)化、自動(dòng)化的管理模式。MES系統(tǒng)對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常情況,能夠提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性;MES也能對(duì)化工企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行監(jiān)控,對(duì)車間生產(chǎn)原料的庫(kù)存進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充,保證生產(chǎn);MES系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)化工產(chǎn)品的包裝過(guò)程的自動(dòng)化,提高化工企業(yè)人工對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行封包的效率。自動(dòng)化信息的管理,能夠在化工生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的異常情況,及時(shí)進(jìn)行科學(xué)的診斷,在必要時(shí)進(jìn)行緊急急停處理,排除故障,保障生產(chǎn)的安全。自動(dòng)化管理系統(tǒng)能夠監(jiān)控化工生產(chǎn)的全過(guò)程,對(duì)生產(chǎn)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確監(jiān)控,使化工生產(chǎn)隨時(shí)都處在安全的狀態(tài)下。

3.2實(shí)行清潔生產(chǎn),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

化學(xué)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。但受到化學(xué)工藝水平的限制,導(dǎo)致化學(xué)工程同時(shí)又是高能耗、高污染的工業(yè),人們?cè)谡務(wù)摶瘜W(xué)工程發(fā)展時(shí)總與環(huán)境的污染聯(lián)系起來(lái),似乎化學(xué)工程的發(fā)展必然會(huì)以環(huán)境的犧牲作為代價(jià)?；て髽I(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中開展清潔生產(chǎn),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),節(jié)能減排的是化學(xué)工程與工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)。清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)為我國(guó)化工企業(yè)的發(fā)展開辟了新的方向,在減少化學(xué)生產(chǎn)中污染物排放的同時(shí),有利于提高化工生產(chǎn)效益。清潔生產(chǎn)強(qiáng)涵蓋于化工生產(chǎn)的整個(gè)生命周期,從產(chǎn)品的搖籃到墳?zāi)?。化工生產(chǎn)選擇清潔的原材料,清潔的生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)清潔的產(chǎn)品。清潔生產(chǎn)首先從源頭保證原材料及能源的清潔,比如在化工生產(chǎn)過(guò)程中采用清潔的天然氣或者電能為能源代替燃煤、燃燒生物質(zhì)能源,這將會(huì)極大地減少氮氧化物及二氧化硫的產(chǎn)生,減少對(duì)大氣的污染。另一方面,電能及天然氣比煤炭和生物質(zhì)熱值更大,能夠?yàn)榛どa(chǎn)提供穩(wěn)定的能源,保障生產(chǎn)。生產(chǎn)工藝采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)污點(diǎn)。清潔的產(chǎn)品則指產(chǎn)品的使用過(guò)程中和使用完畢以后的回收過(guò)程中,都能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排,減少對(duì)環(huán)境的污染。循環(huán)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)“減量化、再循環(huán)、資源化”,通過(guò)廢物回收進(jìn)行再利用,實(shí)現(xiàn)廢物的資源化。循環(huán)經(jīng)濟(jì)在提高資源利用率的同時(shí),降低了環(huán)境的負(fù)載。最終實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)效益與環(huán)境效益的雙贏。

3.3創(chuàng)新化

創(chuàng)新是發(fā)展的不竭動(dòng)力,化學(xué)工程在發(fā)展中,注入創(chuàng)新思維,能夠使化學(xué)工程及工藝能夠不斷更新,不斷與時(shí)俱進(jìn)。如果不注重創(chuàng)新,固守陳規(guī),將會(huì)被時(shí)代所淘汰。比如,在化工生產(chǎn)中較為常用的分離方法就是蒸餾法與萃取。蒸餾法是根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)不同,將待分離混合物加熱,使其沸騰,根據(jù)蒸發(fā)出來(lái)的先后順序進(jìn)行分步收集。萃取則是根據(jù)待分離物質(zhì)在兩種物質(zhì)中的溶解度的不同,用溶解度高的萃取劑將其從混合物中提取出來(lái)。傳統(tǒng)的分離方法,雖然工藝簡(jiǎn)單,設(shè)備簡(jiǎn)單,投資較少。但是耗時(shí)較長(zhǎng),提取分離的效率較低,不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的速度。而膜分離技術(shù)是根據(jù)膜的對(duì)物質(zhì)通過(guò)的選擇性差異,實(shí)現(xiàn)混合物質(zhì)的分離。不僅能夠提高分離效率,還能夠擴(kuò)展化學(xué)工程的應(yīng)用領(lǐng)域。

3.4新能源的開發(fā)

隨著工業(yè)的發(fā)展,資源的消耗量在不斷增加,資源的枯竭也成了人們不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,現(xiàn)代化學(xué)工程與工藝著力于新能源的開發(fā),緩解能源壓力,是化學(xué)工程與工藝發(fā)展的另一個(gè)方向。比如燃料電池的開發(fā)利用。燃料電池是一種把燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,是一種新的發(fā)電技術(shù)。燃料電池能夠?qū)崿F(xiàn)燃料化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化,而不會(huì)受到卡諾循環(huán)效應(yīng)的對(duì)能量轉(zhuǎn)化的限制,發(fā)電效率相對(duì)較高。并且不會(huì)有機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的噪聲,不會(huì)像傳統(tǒng)煤電一樣產(chǎn)生大氣污染物。利用化學(xué)工程對(duì)燃料電池及氫能、太陽(yáng)能電池的等新型能源的開發(fā),能夠?qū)崿F(xiàn)緩解能源匱乏的危機(jī),并且新型能源是環(huán)境友好型的,能夠降低環(huán)境污染,提高能源效率。在能源短缺的趨勢(shì)下,化學(xué)工程與技術(shù)發(fā)展的又一趨勢(shì)是面向新能源的開發(fā)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上,化學(xué)工程及工藝不斷創(chuàng)新,以改善傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝,提高化學(xué)工程的生產(chǎn)效率及應(yīng)用領(lǐng)域。要實(shí)現(xiàn)我國(guó)化學(xué)工程的持續(xù)發(fā)展,必須應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),提升化學(xué)工程與工藝的自動(dòng)化水平;實(shí)行清潔生產(chǎn)及循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn);不斷創(chuàng)新,更新化學(xué)工藝及技術(shù),為化學(xué)工程的發(fā)展注入不竭動(dòng)力。

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[3]王超群.論綠色化學(xué)工程與工藝對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進(jìn)作用[J].化工管理,2014，(5):173-173.

作者：佘慧娟 單位：湖南有色金屬職院技術(shù)學(xué)院