化學工程工藝技術思考課程設計論文

化學工程工藝技術思考課程設計論文

　　摘要:本文主要側重于化學工程工藝的研究，主要對化學工程工藝中的綠色化工技術、化工分離技術以及超臨界流體萃取技術進行闡述和介紹，從而實現了化學工程工藝在企業生產、化學工程制造中的應用。

　　關鍵詞:化學工程工藝;綠色化工;分離技術;超臨界流體

　　1概述

　　隨著我國社會經濟的快速發展，各種化學制品已經充斥在我們周圍，成為我們日常生產生活中不可或缺的基本物品。然而，這些物品的原材料生產，都是來自于化學工程與工藝�；瘜W工程與工藝是通過對化學材料的處理，從而實現了化學生產的環保資源的高效優化，生產過程也變得非常完善。尤其是當前，經濟的快速發展也隨之帶來了嚴重的環境污染問題，化學工程與工藝更是要朝著綠色環保的方向發展，尤其是與化學工程工藝相關而且環境問題息息相關的行業，例如石油化工行業、材料化工行業、生物化工行業等，這些都是利用化學工程與工藝的技術來帶動經濟發展的行業，對于我國社會的經濟發展來說，具有非常重要的現實意義。所以利用高新科技實現的化學工程與工藝，不僅有利于科學的發展和進步，而且對于經濟可持續發展來說意義重大。尤其是目前化學工程與工藝正朝著高精化、自動化、數字信息化的方向發展，加強對化學工程工藝的研究是非常有必要的。

　　2化學工程工藝

　　化學工程與工藝是涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業一門科學，其實現是以化學的基本理論知識為基礎的，具有工業特色的技術�；瘜W工程工藝涵蓋了原有化學的理論知識，結合了現代最新的環保思想和理念，對于促進社會的發展、人類的進步、經濟的可持續化來說意義重大。目前環境保護越來越被人們所看重，也是人們在物質經濟條件逐漸優越的前提下追求更高質量生活的體現。而化學工程工藝的相關研究，這實現環保節能、優化工業生產過程、提升社會經濟發展的重要途徑，它的出現，能夠使人們在減能節排的前提下使其經濟利益最大化，也是目前更多企業愿意嘗試和追求的環保生產途徑。科技的發展帶動社會的進步，經濟的提升勢必會對自然環境造成破壞，在綠色環保、減能節排的前提下，化學工程工藝勢必為社會可持續發展帶來新的契機，這對于社會發展來說，具有非常重要的現實意義。新型的化學工程工藝與傳統的化工相比，更加注重環境保護，更加看重生產效率，例如綠色化工技術、最新的分離技術以及超臨界流體萃取技術等，都是當前化學工程工藝最新興的生產技術。

　　3綠色化工技術

　　綠色環保、節能減排是當前企業工業生產一直看重和強調的生產方式，化學工程工藝中的綠色化工技術，則是對綠色環保的工業生產的最好的詮釋，綠色化學工程又被人成為環境優化化學工程，核心理念就是注重環境保護、降低環境污染、節能減排，從而實現環境污染與企業生產利益最大化之間的最佳平衡，對人類的健康和發展具有非常積極的意義。所以綠色化學工程工藝就是在化學工程過程中原材料選取、催化劑選用以及化學反應過程中都在強調綠色化工的理念，從而從化學工程生產的源頭阻止環境污染，促進廢物利用。

　　3．1選用綠色化學原料

　　綠色化工源頭做起就需要對化學工程的原材料入手，通過選擇綠色環保的、無害的化學化學物質作為企業生產的原材料，在根本上減少或消除化工生產的污染物的排放，進而將對環境污染源消滅在萌芽之中。當前，在企業生產中原材料的選取非常重要，尤其是在各種高新科技的快速發展下，各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經能夠加工成無毒無害或低毒少害的化學材料，所以在針對化學工程原材料選取時，盡量選擇使用高新技術生產的無毒無公害的原材料，或者采用天然的植物、農作物或其他很多自然生物作為企業生產的原材料，從而有效地促進化學工程原材料綠色化，從根本上消除自然環境污染源。

　　3．2選用綠色化學催化劑

　　在化學工業生產中，很多都需要催化劑來加速整個化學反應的過程，從而節約生產時間成本，提升經濟收益。然而，在傳統的化學工程生產過程中，很多催化劑雖然加速了化學反應的過程，但是在污染物生產和排放量等方面，都對環境造成了很嚴重的污染。目前在綠色化工技術中，大都采用天然無公害的催化劑的開發和使用，在化學工程中，盡量選擇無污染公害或少污染的催化劑替代傳統的污染重的催化劑，從而促進化學反應工程的綠色無公害。目前，部分化學工程工藝研究人員發現一種烷基化固相催化劑，其在促進化學反應的過程中基本上能夠做到無污染物排放，同時能夠加大廢棄物的使用率，這對于企業綠色化工生產來說，將是一個很大的福音。

　　3．3選擇綠色的化學反應

　　在企業化工成產過程中，會有很多化學反應，而對于這些化學反應的選擇，盡量提升化學反應的選擇性，從而將化工過程中減少污染排放和能源消耗，使生產物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產為例，對于烴類的處理常常選擇氧化處理，這個操作會對生產物造成污染和破壞，所以在石油化工生產過程中，要盡量避免此種反應，通過優化化學反應的選擇性，選擇綠色生產，從而提升整個化學反應的綠色生產過程。

　　4化工分離技術

　　在化學工程工藝中，有很多物質都是混合的，對于化工企業的生產來說，是遠遠不能符合生產所需的，那么在化學工程工藝的物質分離技術，則是將物質進行凈化、提純的重要過程，是使物質從雜亂無章、無規律的變化，通過外在作用力，如壓力、重力、溫度、電磁場等作用下能夠有序的轉變的過程，而過程中是需要消耗能量的，而這種過程這是化學工程工藝中的物質分離技術。在化工分離技術中，應用最為廣泛的是蒸餾法，這種方法的實現是通過外在的燃料燃燒對物質進行加熱，通過混合物中不同物質的氣化溫度點，來充分掌握加熱溫度的變化，使得混合物的溫度在預期溫度點進行持續加熱，從而實現對應物質氣化分離。在我國，對于蒸餾分離的技術和工程實現，都已經積累了深厚的理論知識和豐富的應用實踐經驗，為我國的化工也生產做出了不可磨滅的貢獻。但是，蒸餾法整體來說速度比較慢，效率相對較低，所以在化學工程分離技術的實現中，目前推出了各種熱門的物質分離方法和技術，無論是在時間效率上、還是在生產成本上，都能很好地應用在企業化工生產過程中。

　　4．1膜分離技術

　　膜分離技術是當前化學工程工藝領域中，實現物質分離技術中比較流行的分離方法，在環保節能、低污染、高效率等諸多方面都表現出優異的性能。膜分離技術是以各種材質的膜作為基本的分離介質，膜的介質可以采用氣體材質、固體材質、液體材質或混合材質，最終構成一個膜兩邊互不連通的界面，根據其自身的滲透特性，在不同的外在作用力(例如重力、壓力、電磁場、滲透壓差)下，實現物質分離。按照膜不同材質劃分，常見的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質膜以及無機材料膜、聚合物膜的固體材質膜，這些膜的材質、特性不同，最終實現的分離過程也不盡相同，有滲透、電滲析、微濾、液膜分離等，這些分離技術和過程在氣體干燥、廢水處理等方面廣泛應用，正式因為膜分離技術效率高、耗能少、工作條件需求低，也逐漸化學工程工藝中分離技術的主體。

　　4．2吸附技術

　　在分離技術發展迅速的今天，新型吸附技術也逐漸進入了物質分離工程中，通過變壓吸附、層析、模擬移動長等分離方法，新型的吸附技術也成為了分離技術中的新型技術，在工業制造和化工生產中起到非常重要的作用。

　　4．3反應分離耦合技術

　　反應分離耦合技術是提高生產效率、優化化學工程生產過程、降低生產成本中發揮越來越重要的作用。反應分離耦合技術是通過利用物質分離來促進反應或通過物質反應來促進分離的一種化工分離技術，整個技術的應用效率非常高，操作費用也很低。以醋化反應為例，該反應過程就是在精餾塔中進行可逆的醋化反應，利用精餾的反應來分離醋和水，同時逆向反應也能夠加強醋化過程，從而在原料成本等多方面節約成本。

　　5超臨界流體萃取技術

　　超臨界流體又稱為SCF，是SupercriticalFluid的縮寫，一般的氣體或液體在溫度或者壓力的持續變化下，達到某個臨界點就會發生氣體到液體的變化或者液體向氣體的變化，但是，超臨界流體是某種流體物質在達到臨界壓力點或溫度點時，如果持續提升外界條件，該流體密度不斷增加，但是并沒有真正發生液化或氣化的現象，此時的物體就成為超臨界流體，該流體既具有氣體的特性，又具有也提到特質，利用超臨界流體來實現物質分離的技術，則被稱為SCFE超臨界流體萃取技術，該技術目前被廣泛應用在食品加工、化學工程和企業生產、生物制藥等諸多領域。SCFE的超臨界流體萃取技術，是對混合物進行施加溫度或壓力的條件，從而使其進入超臨界狀態，進而使萃取物從其中分離出來，實現物質的分離。流體物質在超臨界狀態下，融合了氣體和液體的綜合特性，密度上比氣體大得多，一般與液體比較接近，但是粘性度方面則與氣體接近，比液體小得多，而且超臨界流體自身的溶解度非常高、而且很容易流動和擴散，而且在壓力或溫度的臨界點，能隨著外加條件的微小變化，密度則發生顯著變化，極易實現混合物中萃取物的提取和分離。利用超臨界流體萃取技術，一般是使用流體作為萃取物的溶劑，使其進入超臨界狀態，然后與物料進行接觸，使其中的萃取物溶于流體中，進而實現萃取物與物料的分離，而后降低外在施加條件，如降低壓力或溫度，流體密度發生變化，溶解度降低，萃取物則很容易從流體溶劑中解析出來，從而實現萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術來實現物料萃取物的分離，在提取速率、萃取物兼容范圍等方面都非常優異，而且外在條件是通過溫度或者壓強的調節來實現對流體密度、溶解度的控制，從而能夠有效地實現萃取物的分離，而且提取萃取物的純度非常高，對于化工生產來說非常重要。其次，流體溶劑的選擇一般選擇二氧化碳流體，這種低溫、無氧環境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質，此外，SCFE技術的實現，可以從固體或中液體中快速提取有效地萃取物成分，整個過程無污染、耗能少，而且對于有機物的分離提取和精致都有非常顯著的功效。

　　6總結

　　化學工程工藝是目前涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業的專業學科，其實現的專業技術對于企業的生產來說具有非常重要的現實意義。在化學工程工藝中，常見的技術有綠色化工技術，該技術是從原材料、催化劑以及化學反應的過程中選取綠色無毒無公害的物質和反應選擇性來提升化工的低污染率，分離技術則是通過蒸餾分離、膜分離等分流技術來實現的化工材料的分離，超臨界流體萃取技術則是采用超臨界流體對物料中萃取物的提取，通過改變外在條件來實現萃取物的提取，從而實現物質分離。這些化學工程工藝都在為企業的生產、化工過程等起到非常重要的作用，為促進我國的經濟發展奠定了良好的技術基礎。

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　　作者：朱雅雯 單位：武漢工程大學郵電與信息工程學院

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