化学工程与工艺发展趋势

摘要：从化学工程与工艺发展现状出发,讨论化学工程与工艺发展的趋势。自动化、清洁生产、创新化以及新型能源的开发是化学工程与工艺的发展趋势。期望能够引起相关工作者的思考,对相关工作者有所帮助。

关键词：化学工程;工艺;创新化;新能源

1化学工程与工艺概述

化学工程(简称化工)包括石油精炼工业、有机合成工业、金属材料制造工业、食品加工工业、塑料制造、纤维制造等传统的化工制造工业,随着科学技术的发展,化学工程还囊括了纳米技术等高新技术以及生物制药等新兴工程。化工是我国国民经济的重要组成部分。化工为工农业的发展提供所需的各类原材料,是国家农业经济发展的动力;化工为人们提供衣食住行的保障,与人们的生活休戚相关;化工为国防提供尖端的高新技术材料,能够巩固我国国防。总之,化学工程的发展与我们休戚相关,本文将从化学工程及工艺的发展现状展开分析,进而探讨化学工程及工艺发展的趋势。

2化学工程与工艺发展的现状

化学工业是我国国民经济的重要组成部分。化学工业是国家经济发展的动力,是人们衣食住行的保障,是国防的坚实后盾。我国化学工程及工艺存在着生产工艺落后,资源能源利用率低,环境污染大,产能低,管理模式落后等问题。在经济的发展过程中,化工企业的经济发展与产生的环境污染问题之间的关系,也日益引起了广泛的关注。我国化工企业发展较晚,技术及工艺相对落后,导致了能源利用效率低、污染物排放量大。并且我国化工行业节能环保意识比较薄弱,发展循环经济的观念比较落后;化工企业缺乏专业的节能减排专业人才的指导、节能减排理论知识和实际生产的脱节等给我国化工企业发展循环经济带来的阻碍。当今世界,科学技术的发展日新月异,各行各业的不断发展,局势变化波诡云谲,竞争日趋激烈,但伴随着激烈竞争的是空前的机遇。我国化学工程及工艺应该紧跟时代的步伐,对现有化学工艺及技术进行更新、创新,改变传统的化学工艺发展模式。

3化学工程与工艺发展趋势

在新时代背景下,科学技术不断发展,化学工程与工艺向着自动化的方向发展。自动化水平的提高能够显著提升生产的效率,扩大化学工程及工艺的应用领域。自动化信息的管理,能够对生产工况进行实时的准确监控,使化工生产随时都处在安全的状态下;化工企业在生产过程中开展清洁生产,发展循环经济,节能减排的是化学工程与工艺发展的必然趋势;创新能够以改善传统的生产工艺,提高化学工程的生产效率,创新思维的应用时化学工程与工艺发展的另一必然趋势;随着工业的发展,资源的消耗量在不断增加,资源的枯竭也成了人们不得不面对的现实问题,现代化学工程与工艺着力于新能源的开发,缓解能源压力,是化学工程与工艺发展的另一个方向。

3.1自动化

在新时代背景下,科学技术不断发展,化学工程与工艺向着自动化的方向发展。自动化水平的提高能够显著提升生产的效率,扩大化学工程及工艺的应用领域。化学工程及工艺的自动化发展,为化学工程的研究开拓了一个新的研究领域。在科技日新月异的快速发展的时代,化学工程应该乘着科技这艘航船,提高化学工程的自动化程度,提高化工生产效率。例如MES(英文全称为:ManufacturingExecutionSystem),即生产化的信息管理系统。该系统能够对化工生产车间的日常生产活动进行全面系统化、自动化的管理模式。MES系统对化工生产过程中的数据实现实时监控,能够及时发现生产异常情况,能够提高生产过程的安全性;MES也能对化工企业的生产计划进行监控,对车间生产原料的库存进行及时的补充,保证生产;MES系统也能够实现对化工产品的包装过程的自动化,提高化工企业人工对产品进行封包的效率。自动化信息的管理,能够在化工生产过程中实现全方位的监控,及时发现设备运转的异常情况,及时进行科学的诊断,在必要时进行紧急急停处理,排除故障,保障生产的安全。自动化管理系统能够监控化工生产的全过程,对生产工况进行实时的准确监控,使化工生产随时都处在安全的状态下。

3.2实行清洁生产,发展循环经济,实现节能减排

化学工业是我国国民经济的重要组成部分。但受到化学工艺水平的限制,导致化学工程同时又是高能耗、高污染的工业,人们在谈论化学工程发展时总与环境的污染联系起来,似乎化学工程的发展必然会以环境的牺牲作为代价。化工企业在生产过程中开展清洁生产,发展循环经济,节能减排的是化学工程与工艺发展的必然趋势。清洁生产与循环经济为我国化工企业的发展开辟了新的方向,在减少化学生产中污染物排放的同时,有利于提高化工生产效益。清洁生产强涵盖于化工生产的整个生命周期,从产品的摇篮到坟墓。化工生产选择清洁的原材料,清洁的生产工艺,生产清洁的产品。清洁生产首先从源头保证原材料及能源的清洁,比如在化工生产过程中采用清洁的天然气或者电能为能源代替燃煤、燃烧生物质能源,这将会极大地减少氮氧化物及二氧化硫的产生,减少对大气的污染。另一方面,电能及天然气比煤炭和生物质热值更大,能够为化工生产提供稳定的能源,保障生产。生产工艺采用先进的生产技术和生产设备,能够减少生产过程中的产污点。清洁的产品则指产品的使用过程中和使用完毕以后的回收过程中,都能够实现节能减排,减少对环境的污染。循环经济强调“减量化、再循环、资源化”,通过废物回收进行再利用,实现废物的资源化。循环经济在提高资源利用率的同时,降低了环境的负载。最终实现化工生产效益与环境效益的双赢。

3.3创新化

创新是发展的不竭动力,化学工程在发展中,注入创新思维,能够使化学工程及工艺能够不断更新,不断与时俱进。如果不注重创新,固守陈规,将会被时代所淘汰。比如,在化工生产中较为常用的分离方法就是蒸馏法与萃取。蒸馏法是根据物质的沸点不同,将待分离混合物加热,使其沸腾,根据蒸发出来的先后顺序进行分步收集。萃取则是根据待分离物质在两种物质中的溶解度的不同,用溶解度高的萃取剂将其从混合物中提取出来。传统的分离方法,虽然工艺简单,设备简单,投资较少。但是耗时较长,提取分离的效率较低,不能适应现代工业发展的速度。而膜分离技术是根据膜的对物质通过的选择性差异,实现混合物质的分离。不仅能够提高分离效率,还能够扩展化学工程的应用领域。

3.4新能源的开发

随着工业的发展,资源的消耗量在不断增加,资源的枯竭也成了人们不得不面对的现实问题,现代化学工程与工艺着力于新能源的开发,缓解能源压力,是化学工程与工艺发展的另一个方向。比如燃料电池的开发利用。燃料电池是一种把燃料的化学能直接转化为电能的装置,是一种新的发电技术。燃料电池能够实现燃料化学能到电能的转化,而不会受到卡诺循环效应的对能量转化的限制,发电效率相对较高。并且不会有机械设备产生的噪声,不会像传统煤电一样产生大气污染物。利用化学工程对燃料电池及氢能、太阳能电池的等新型能源的开发,能够实现缓解能源匮乏的危机,并且新型能源是环境友好型的,能够降低环境污染,提高能源效率。在能源短缺的趋势下,化学工程与技术发展的又一趋势是面向新能源的开发。

4结语

综上,化学工程及工艺不断创新,以改善传统的生产工艺,提高化学工程的生产效率及应用领域。要实现我国化学工程的持续发展,必须应用现代科学技术,提升化学工程与工艺的自动化水平;实行清洁生产及循环经济,实现绿色生产;不断创新,更新化学工艺及技术,为化学工程的发展注入不竭动力。

参考文献:

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[2]刘冠辰.浅析绿色化学工程与工艺对化学工业节能减排的促进作用[J].科技创新与应用,2015，(34):107-108.

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作者：佘慧娟 单位：湖南有色金属职院技术学院