- 相關(guān)推薦
化學(xué)工程工藝技術(shù)思考課程設計論文
摘要:本文主要側重于化學(xué)工程工藝的研究，主要對化學(xué)工程工藝中的綠色化工技術(shù)、化工分離技術(shù)以及超臨界流體萃取技術(shù)進(jìn)行闡述和介紹，從而實(shí)現了化學(xué)工程工藝在企業(yè)生產(chǎn)、化學(xué)工程制造中的應用。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程工藝;綠色化工;分離技術(shù);超臨界流體
1概述
隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種化學(xué)制品已經(jīng)充斥在我們周?chē)�，成為我們日常生產(chǎn)生活中不可或缺的基本物品。然而，這些物品的原材料生產(chǎn)，都是來(lái)自于化學(xué)工程與工藝�；瘜W(xué)工程與工藝是通過(guò)對化學(xué)材料的處理，從而實(shí)現了化學(xué)生產(chǎn)的環(huán)保資源的高效優(yōu)化，生產(chǎn)過(guò)程也變得非常完善。尤其是當前，經(jīng)濟的快速發(fā)展也隨之帶來(lái)了嚴重的環(huán)境污染問(wèn)題，化學(xué)工程與工藝更是要朝著(zhù)綠色環(huán)保的方向發(fā)展，尤其是與化學(xué)工程工藝相關(guān)而且環(huán)境問(wèn)題息息相關(guān)的行業(yè)，例如石油化工行業(yè)、材料化工行業(yè)、生物化工行業(yè)等，這些都是利用化學(xué)工程與工藝的技術(shù)來(lái)帶動(dòng)經(jīng)濟發(fā)展的行業(yè)，對于我國社會(huì )的經(jīng)濟發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有非常重要的現實(shí)意義。所以利用高新科技實(shí)現的化學(xué)工程與工藝，不僅有利于科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，而且對于經(jīng)濟可持續發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大。尤其是目前化學(xué)工程與工藝正朝著(zhù)高精化、自動(dòng)化、數字信息化的方向發(fā)展，加強對化學(xué)工程工藝的研究是非常有必要的。
2化學(xué)工程工藝
化學(xué)工程與工藝是涵蓋冶煉、藥物生產(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)一門(mén)科學(xué)，其實(shí)現是以化學(xué)的基本理論知識為基礎的，具有工業(yè)特色的技術(shù)�；瘜W(xué)工程工藝涵蓋了原有化學(xué)的理論知識，結合了現代最新的環(huán)保思想和理念，對于促進(jìn)社會(huì )的發(fā)展、人類(lèi)的進(jìn)步、經(jīng)濟的可持續化來(lái)說(shuō)意義重大。目前環(huán)境保護越來(lái)越被人們所看重，也是人們在物質(zhì)經(jīng)濟條件逐漸優(yōu)越的前提下追求更高質(zhì)量生活的體現。而化學(xué)工程工藝的相關(guān)研究，這實(shí)現環(huán)保節能、優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、提升社會(huì )經(jīng)濟發(fā)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(jīng)濟利益最大化，也是目前更多企業(yè)愿意嘗試和追求的環(huán)保生產(chǎn)途徑�？萍嫉陌l(fā)展帶動(dòng)社會(huì )的進(jìn)步，經(jīng)濟的提升勢必會(huì )對自然環(huán)境造成破壞，在綠色環(huán)保、減能節排的前提下，化學(xué)工程工藝勢必為社會(huì )可持續發(fā)展帶來(lái)新的契機，這對于社會(huì )發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有非常重要的現實(shí)意義。新型的化學(xué)工程工藝與傳統的化工相比，更加注重環(huán)境保護，更加看重生產(chǎn)效率，例如綠色化工技術(shù)、最新的分離技術(shù)以及超臨界流體萃取技術(shù)等，都是當前化學(xué)工程工藝最新興的生產(chǎn)技術(shù)。
3綠色化工技術(shù)
綠色環(huán)保、節能減排是當前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)一直看重和強調的生產(chǎn)方式，化學(xué)工程工藝中的綠色化工技術(shù)，則是對綠色環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)的最好的詮釋?zhuān)G色化學(xué)工程又被人成為環(huán)境優(yōu)化化學(xué)工程，核心理念就是注重環(huán)境保護、降低環(huán)境污染、節能減排，從而實(shí)現環(huán)境污染與企業(yè)生產(chǎn)利益最大化之間的最佳平衡，對人類(lèi)的健康和發(fā)展具有非常積極的意義。所以綠色化學(xué)工程工藝就是在化學(xué)工程過(guò)程中原材料選取、催化劑選用以及化學(xué)反應過(guò)程中都在強調綠色化工的理念，從而從化學(xué)工程生產(chǎn)的源頭阻止環(huán)境污染，促進(jìn)廢物利用。
3．1選用綠色化學(xué)原料
綠色化工源頭做起就需要對化學(xué)工程的原材料入手，通過(guò)選擇綠色環(huán)保的、無(wú)害的化學(xué)化學(xué)物質(zhì)作為企業(yè)生產(chǎn)的原材料，在根本上減少或消除化工生產(chǎn)的污染物的排放，進(jìn)而將對環(huán)境污染源消滅在萌芽之中。當前，在企業(yè)生產(chǎn)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(fā)展下，各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經(jīng)能夠加工成無(wú)毒無(wú)害或低毒少害的化學(xué)材料，所以在針對化學(xué)工程原材料選取時(shí)，盡量選擇使用高新技術(shù)生產(chǎn)的無(wú)毒無(wú)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(yè)生產(chǎn)的原材料，從而有效地促進(jìn)化學(xué)工程原材料綠色化，從根本上消除自然環(huán)境污染源。
3．2選用綠色化學(xué)催化劑
在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，很多都需要催化劑來(lái)加速整個(gè)化學(xué)反應的過(guò)程，從而節約生產(chǎn)時(shí)間成本，提升經(jīng)濟收益。然而，在傳統的化學(xué)工程生產(chǎn)過(guò)程中，很多催化劑雖然加速了化學(xué)反應的過(guò)程，但是在污染物生產(chǎn)和排放量等方面，都對環(huán)境造成了很?chē)乐氐奈廴�。目前在綠色化工技術(shù)中，大都采用天然無(wú)公害的催化劑的開(kāi)發(fā)和使用，在化學(xué)工程中，盡量選擇無(wú)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(jìn)化學(xué)反應工程的綠色無(wú)公害。目前，部分化學(xué)工程工藝研究人員發(fā)現一種烷基化固相催化劑，其在促進(jìn)化學(xué)反應的過(guò)程中基本上能夠做到無(wú)污染物排放，同時(shí)能夠加大廢棄物的使用率，這對于企業(yè)綠色化工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，將是一個(gè)很大的福音。
3．3選擇綠色的化學(xué)反應
在企業(yè)化工成產(chǎn)過(guò)程中，會(huì )有很多化學(xué)反應，而對于這些化學(xué)反應的選擇，盡量提升化學(xué)反應的選擇性，從而將化工過(guò)程中減少污染排放和能源消耗，使生產(chǎn)物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產(chǎn)為例，對于烴類(lèi)的處理常常選擇氧化處理，這個(gè)操作會(huì )對生產(chǎn)物造成污染和破壞，所以在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，要盡量避免此種反應，通過(guò)優(yōu)化化學(xué)反應的選擇性，選擇綠色生產(chǎn)，從而提升整個(gè)化學(xué)反應的綠色生產(chǎn)過(guò)程。
4化工分離技術(shù)
在化學(xué)工程工藝中，有很多物質(zhì)都是混合的，對于化工企業(yè)的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，是遠遠不能符合生產(chǎn)所需的，那么在化學(xué)工程工藝的物質(zhì)分離技術(shù)，則是將物質(zhì)進(jìn)行凈化、提純的重要過(guò)程，是使物質(zhì)從雜亂無(wú)章、無(wú)規律的變化，通過(guò)外在作用力，如壓力、重力、溫度、電磁場(chǎng)等作用下能夠有序的轉變的過(guò)程，而過(guò)程中是需要消耗能量的，而這種過(guò)程這是化學(xué)工程工藝中的物質(zhì)分離技術(shù)。在化工分離技術(shù)中，應用最為廣泛的是蒸餾法，這種方法的實(shí)現是通過(guò)外在的燃料燃燒對物質(zhì)進(jìn)行加熱，通過(guò)混合物中不同物質(zhì)的氣化溫度點(diǎn)，來(lái)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(diǎn)進(jìn)行持續加熱，從而實(shí)現對應物質(zhì)氣化分離。在我國，對于蒸餾分離的技術(shù)和工程實(shí)現，都已經(jīng)積累了深厚的理論知識和豐富的應用實(shí)踐經(jīng)驗，為我國的化工也生產(chǎn)做出了不可磨滅的貢獻。但是，蒸餾法整體來(lái)說(shuō)速度比較慢，效率相對較低，所以在化學(xué)工程分離技術(shù)的實(shí)現中，目前推出了各種熱門(mén)的物質(zhì)分離方法和技術(shù)，無(wú)論是在時(shí)間效率上、還是在生產(chǎn)成本上，都能很好地應用在企業(yè)化工生產(chǎn)過(guò)程中。
4．1膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是當前化學(xué)工程工藝領(lǐng)域中，實(shí)現物質(zhì)分離技術(shù)中比較流行的分離方法，在環(huán)保節能、低污染、高效率等諸多方面都表現出優(yōu)異的性能。膜分離技術(shù)是以各種材質(zhì)的膜作為基本的分離介質(zhì)，膜的介質(zhì)可以采用氣體材質(zhì)、固體材質(zhì)、液體材質(zhì)或混合材質(zhì)，最終構成一個(gè)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(chǎng)、滲透壓差)下，實(shí)現物質(zhì)分離。按照膜不同材質(zhì)劃分，常見(jiàn)的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質(zhì)膜以及無(wú)機材料膜、聚合物膜的固體材質(zhì)膜，這些膜的材質(zhì)、特性不同，最終實(shí)現的分離過(guò)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(shù)和過(guò)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(shù)效率高、耗能少、工作條件需求低，也逐漸化學(xué)工程工藝中分離技術(shù)的主體。
4．2吸附技術(shù)
在分離技術(shù)發(fā)展迅速的今天，新型吸附技術(shù)也逐漸進(jìn)入了物質(zhì)分離工程中，通過(guò)變壓吸附、層析、模擬移動(dòng)長(cháng)等分離方法，新型的吸附技術(shù)也成為了分離技術(shù)中的新型技術(shù)，在工業(yè)制造和化工生產(chǎn)中起到非常重要的作用。
4．3反應分離耦合技術(shù)
反應分離耦合技術(shù)是提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化化學(xué)工程生產(chǎn)過(guò)程、降低生產(chǎn)成本中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。反應分離耦合技術(shù)是通過(guò)利用物質(zhì)分離來(lái)促進(jìn)反應或通過(guò)物質(zhì)反應來(lái)促進(jìn)分離的一種化工分離技術(shù)，整個(gè)技術(shù)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(guò)程就是在精餾塔中進(jìn)行可逆的醋化反應，利用精餾的反應來(lái)分離醋和水，同時(shí)逆向反應也能夠加強醋化過(guò)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(shù)
超臨界流體又稱(chēng)為SCF，是SupercriticalFluid的縮寫(xiě)，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(gè)臨界點(diǎn)就會(huì )發(fā)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(zhì)在達到臨界壓力點(diǎn)或溫度點(diǎn)時(shí)，如果持續提升外界條件，該流體密度不斷增加，但是并沒(méi)有真正發(fā)生液化或氣化的現象，此時(shí)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(zhì)，利用超臨界流體來(lái)實(shí)現物質(zhì)分離的技術(shù)，則被稱(chēng)為SCFE超臨界流體萃取技術(shù)，該技術(shù)目前被廣泛應用在食品加工、化學(xué)工程和企業(yè)生產(chǎn)、生物制藥等諸多領(lǐng)域。SCFE的超臨界流體萃取技術(shù)，是對混合物進(jìn)行施加溫度或壓力的條件，從而使其進(jìn)入超臨界狀態(tài)，進(jìn)而使萃取物從其中分離出來(lái)，實(shí)現物質(zhì)的分離。流體物質(zhì)在超臨界狀態(tài)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(dòng)和擴散，而且在壓力或溫度的臨界點(diǎn)，能隨著(zhù)外加條件的微小變化，密度則發(fā)生顯著(zhù)變化，極易實(shí)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(shù)，一般是使用流體作為萃取物的溶劑，使其進(jìn)入超臨界狀態(tài)，然后與物料進(jìn)行接觸，使其中的萃取物溶于流體中，進(jìn)而實(shí)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(fā)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(lái)，從而實(shí)現萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術(shù)來(lái)實(shí)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(yōu)異，而且外在條件是通過(guò)溫度或者壓強的調節來(lái)實(shí)現對流體密度、溶解度的控制，從而能夠有效地實(shí)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(chǎn)來(lái)說(shuō)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(wú)氧環(huán)境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質(zhì)，此外，SCFE技術(shù)的實(shí)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(gè)過(guò)程無(wú)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(zhù)的功效。
6總結
化學(xué)工程工藝是目前涵蓋冶煉、藥物生產(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)的專(zhuān)業(yè)學(xué)科，其實(shí)現的專(zhuān)業(yè)技術(shù)對于企業(yè)的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)具有非常重要的現實(shí)意義。在化學(xué)工程工藝中，常見(jiàn)的技術(shù)有綠色化工技術(shù)，該技術(shù)是從原材料、催化劑以及化學(xué)反應的過(guò)程中選取綠色無(wú)毒無(wú)公害的物質(zhì)和反應選擇性來(lái)提升化工的低污染率，分離技術(shù)則是通過(guò)蒸餾分離、膜分離等分流技術(shù)來(lái)實(shí)現的化工材料的分離，超臨界流體萃取技術(shù)則是采用超臨界流體對物料中萃取物的提取，通過(guò)改變外在條件來(lái)實(shí)現萃取物的提取，從而實(shí)現物質(zhì)分離。這些化學(xué)工程工藝都在為企業(yè)的生產(chǎn)、化工過(guò)程等起到非常重要的作用，為促進(jìn)我國的經(jīng)濟發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎。
參考文獻:
�。�1］吳建穎．淺析化學(xué)工程與工藝［J］．中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2013，(02)．
�。�2］張楊．淺談化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應用［J］．科技創(chuàng )新與應用，2014，(08)．
�。�3］謝若曦，趙陽(yáng)．化學(xué)工程與工藝［J］．民營(yíng)科技，2012，(08)．
�。�4］化學(xué)工程2011年(第39卷)第1－12期(總第263－274期)總目次［J］．化學(xué)工程，2011，(12)．
�。�5］李嫻，解新安．超臨界流體的理化性質(zhì)及應用［J］．化學(xué)世界，2010，(03)．
�。�6］霍鵬，張青，張濱，郭超英．超臨界流體萃取技術(shù)的應用與發(fā)展［J］．河北化工，2010，(03)．
�。�7］武昊宇．綠色化工發(fā)展方向及技術(shù)動(dòng)態(tài)探究［J］．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，(23)．
�。�8］古儀方．基于綠色化工技術(shù)的發(fā)展與應用研究［J］．化工中間體，2015，(05)．
作者：朱雅雯 單位：武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院
【化學(xué)工程工藝技術(shù)思考課程設計論文】相關(guān)文章：
淺析化學(xué)工程與工藝論文11-23
化學(xué)工程的綜合應用論文11-16
網(wǎng)絡(luò )寫(xiě)作的思考論文11-18
對大學(xué)教育的思考論文11-10
化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)論文(8篇)05-23
實(shí)驗引發(fā)的思考教育論文12-02
課程設計論文致謝詞參考11-24