化學反應工程的研究方法
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化學反應工程的研究方法范文第1篇
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）16-0056-02
化學反應工程是一門涉及高等數學、化工原理、化工熱力學、化工傳遞過程、化工分析與合成等多學科、多領域的科學，也是一門研究化學反應的工程問題的學科。化學反應工程是我校化學工程與工藝本專科的核心課程，目的是將實驗室中發現的化學反應可靠地移植到工業生產中，并且就所確定的反應與預期的生產能力對反應器的形狀、尺寸及操作方式進行設計，其應用遍及化學、石油化學、生物化學、醫藥、冶金及輕工業等許多工業部門。
一 化學反應工程在化工工程中的應用
1.化工工程是否具有可行性是一個最直接、最根本的問題，而解決這一問題的基礎是先要了解各反應的速率
對于具有工程意義的系統來說，反應動力學無法用理論計算，而必須通過實驗來確定。所謂的反應進行分析，即通過實驗測定動力學數據并對之進行數學關聯，從而獲得反應速度方程。因為大多數重要的工業反應都不是在充分混合的均相中進行的，傳熱和傳質過程對這些反應的進行也有相當大的影響。因此，傳遞過程動力學與化學動力學的共同作用在化學反應工程中具有非常重要的意義。
化學反應工程學中的動力學就是專門闡明化學反應速度與各個物理因素之間的定量關系。有些從熱力學分析認為可行的，如常壓、低溫合成氨，由于速度太慢而實際上是不可行的，只有研究出好的催化劑才能在適當的溫度和壓力下以顯著速度進行反應，這就是動力學的問題。還有一些過程，從熱力學分析認為是不當的，如甲烷裂解制乙炔，在1500℃左右的高溫下，乙炔極不穩定，最終似乎只可以得到碳和氫。但如果使它在極短時間（如0.001秒）內反應并立刻淬冷到低溫，那就能獲得乙炔，工業上也就是這樣來實施的，所以在實際應用上起決定性作用的往往是動力學因素。為了實現某一反應，需要選定合適的條件、反應器結構型式以及確定反應器的尺寸和處理能力等，這些都緊緊依賴于對反應動力學特性的認識。動力學是反應工程的一個重要基礎，更是化工工程的一個重要基礎。
2.化工工程需要工業反應器，而反應器的設計與計算、開發與放大是化學反應工程的一個重要內容
盡管各種產品有不同的生產過程，但作為化工生產的核心——化學反應器是必不可少的。各種不同類型的化學反應器具有不同的反應工程性質，因為在這些反應器中的流體力學及熱力學狀況可能完全不同。這就要求在進行反應器設計時，要以質量、能量及動量的基本守恒方程式為基礎。除了化學動力學以及質量和熱量的交換外，反應器中的流體力學及溫度變化類型對于反應器的生產能力也會產生影響。
工業裝置上采用的反應條件，不一定與小試或中試的一致。如在實驗室的小裝置內，反應器的直徑很小，床層也薄，一般又常以氣體通過床層的空間速度作為反應條件的一種標志。但在放大后，床層的高徑比往往就不一樣了。如要保持相同的空間速度，線速度就需改變，而線速度的大小又影響到壓降、流體的混合和傳熱等情況，從而導致反應的結果不再與小試相同。又如，在小裝置中進行某些放熱反應時，溫度容易控制，但在大裝置中，傳熱和控溫往往成為頭等難題，甚至根本不可能達到與小裝置相同的溫度條件，所有這些導致出現“放大效應”。因此，工業裝置的反應條件必須結合工程上的考慮才能最合理地確定。在化學反應工程學科建立以前，工業界廣泛采用的方法是逐級經驗放大的方法，中間試驗往往耗資大、歷時久。化學反應工程學科建立以后，逐步形成一套新的數學模型方法。目前，逐級經驗放大和數學模型兩種方法同時并存，各有適用范圍，但是，即使是逐級經驗放大的方法，也常是以化學反應工程的理論為指導，而不再是純經驗性的了。
3.工業反應過程的優化操作以及反應技術的開發是反應工程在工業方面的重要應用
化工產品只有在反應器中才能產生，想提高產品的產量必然要對反應器的操作條件進行優化。實際工業反應過程未必在最優的條件下操作，即使設計是優化的，在實施時往往有許多難以預料的因素，使原定的優化設計條件在實際操作中未必是優化的。運用化學反應工程理論對現行的工業反應過程進行分析，結合模擬研究，可找出薄弱環節和進一步調優的方向，通過調節和改造以獲得最大的經濟效益。由此可知，在化工工程中，老廠的增產挖潛、新廠的設計、新工藝、新產品以及新設備的付諸實踐，化學反應工程都起著重要的指導作用。反應工程的理論為新反應器和新反應技術的開發指明了方向，研究者可據此尋找合理的設備結構和操作方法。近年來出現的新的石油化工裂解技術和各種新型技術，都得益于反應工程理論的指導。在工業應用中，在定性指導方面已發揮了很大的作用。但是，與理論研究相比，反應器內傳遞過程的實驗研究和數據積累還很薄弱，特別是對于化工生產中經常遇到的多相流動體系的研究還不足。因此，反應工程的研究需要與多相流體力學和多相傳遞過程的研究相結合，以便相輔相成。同時，化學反應工程向生化、冶金等領域擴展時還會出現新問題，這就需要進一步的研究。
二 化學反應工程課程教學改革
針對目前的高校教學，我認為在此門課程教學與學習中應對以下幾方面進行加強：
1.強化計算機的應用
氣固相催化反應器是用數學模型法設計計算最成功的實
例之一，常用擬均相模型求解。對擬均相一維模型可以得到微分方程組，此微分方程組可以用數值法求解，常用的數值法有歐拉法、改進歐拉法、龍格—庫塔法等。另外要求學生結合所學“化工計算機應用”的課程內容，采用VB計算機語言進行編程，對各種計算方法、邊界條件、步長等進行比較，使計算結果穩定、準確。
2.加強實驗教學
如返混是不同停留時間的物料混合，返混降低了反應器中反應物料濃度，影響反應速度、轉化率及選擇性，所以返混對化學反應結果影響特別大。通過開設相應實驗，可以從中看到返混對反應物濃度的影響及停留時間分布的特征，反應器的空速等操作條件對返混程度的影響，對串聯全混釜模型與軸向分散模型有了深刻的理解。根據流動模型參數，結合在其中進行反應的特征參數，計算或預測非理想流動狀態下反應實際可達到的轉化率。
3.與生產實踐相結合
本課程以工業反應過程及反應器設備為研究對象，安排學生到工廠實習，這對本課程的學習非常重要。我們連續幾年安排學生到中石化茂名分公司實習，在實習前，我們要求學生結合所學“石油煉制工藝學”課程內容，并針對自己實習的車間查閱相關資料，了解反應原料組成和來源；掌握裝置的反應過程原理和工藝條件，熟悉裝置的設備。在實習基地先組織聽取技術人員的安全知識講座。然后在實習中了解主要裝置的工藝流程，熟悉現場的管線——泵——反應器——儲罐等的走向，認清部分工藝的簡易流程，了解化工生產中所用到的各類反應器、換熱器、罐及輔助設備等，使學生對各類反應過程及所涉及的設備有感性認識。通過進廠實習也進一步證明理論與實踐密不可分，有利于教學質量的提高。
三 結論
化學反應工程是一門工程類學科，與工程實際緊密聯系，數學模型復雜，實踐性和應用性很強。課程改革通過結合現代教學方法與手段，引入專業實驗和生產實習等實踐環節，加深了學生對理論知識的理解，培養了學生綜合應用知識的能力及工程意識，提高了分析、解決工程問題的能力，適應了新世紀人才培養模式的需求。
參考文獻
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化學反應工程的研究方法范文第2篇
關鍵詞：化學反應工程 教學改革 工程概念 創新能力
化學反應工程是關于工業化學反應過程的科學，是化學工程學科的一個主要分支，屬于工程科學，其研究內容主要是反應動力學和反應器的設計與分析。化學反應工程課程與數學、物理和化學等基礎課密切相關，也與熱力學、動力學和傳遞過程等存在著交叉關系，加之獨立學院學生的基礎本身較弱，使得該課程的教學難度更大，普通的授課方式很難達到預期的教學效果，必須采用科學、適當的教學方法，因材施教，以提高教學質量。本文圍繞獨立學院對化工類人才培養的要求，提出了化學反應工程課程教學方法的選擇與應用原則，探討了“互動式、啟發式”教學方式，并與實踐相結合的教學模式，以促進化學反應工程課程改革和教學方法創新。
一、堅持“方法論”的教育理念與工程意識相結合的教學思想
化學反應工程是一門綜合性非常強的課程，并且與工程實踐緊密相聯。根據化學反應工程課程教學大綱，要求學生在掌握基本原理的基礎上，重點和難點則應放在分析與解決實際問題的方法論上。在理論教學中，應向學生介紹化學反應工程中的基本原理和化學反應器的設計與分析的基本方法，同時也注重讓學生了解這些知識如何指導工程實際。在教學過程中強調“方法論”教學[1]，提倡采用“工程分析方法”，融入化學反應工程的基本觀點和工程思維方法，培養學生分析工程問題的實際能力，運用以“物質的傳遞與轉化”、“能量的傳遞與轉化”和 “信息的傳遞與轉化”所組成的“三傳三轉”[2]的新模式進行反應器的優化和放大，解決工程實踐問題。在教學過后中堅持“方法論”的教育理念與工程意識相結合的教學思想。
二、教學方法的改革
教學是一門藝術，屬于雙向行為。教學的主體對象是學生，學生應積極參與、發揮主體能動性并將知識內化為自身能力。作為引導者的教師應以科學的方法論為指導，貫徹“少而精、重基礎”和“適用、夠用和會用”的教學原則，通過“預習一聽課一提問一討論”的教學模式[3]，采用啟發式、提問式、互動式、討論式等教學方法，最大限度地激發學生自主學習興趣和學習的積極性。同時，課堂上隨時觀察學生表情，注重彰顯學生的主體地位和個性發展。課后主動了解學生聽課效果和學習難點，及時調整教學進度。對于學生普遍反映“課堂能聽懂，聽后難做題”等現象，適當安排習題課。對學生作業中存在問題進行重點講解，歸納解題思路和方法，鞏固學生所學理論知識。師生通過教學過程的雙向互動，達到“教”與“學”的最佳結合。
三、教學手段的改革
由于化學反應工程學的研究對象內在規律較復雜，一般使用數學模型方法或簡化反應過程，若采用傳統的板書教學手段，學生很難想象，不好學。從而形成了“灌輸式”教學方式，讓學生感覺這門課程枯燥無味，產生厭學情緒。為了適應現代教育技術發展的需要，滿足教學手段改革的需求，通過多年的教學實踐總結，在化學反應工程的教學過程中，既要積極開發和應用現代化教學媒體，又要繼承傳統教學媒體中的合理成分。在教學過程中，采用集文字、實物照片、動畫于一體的多媒體課件，利用動畫效果把抽象概念形象化，動態地展示設備結構、操作原理、物料流動情況，使教學內容更直觀、生動，提高學生興趣，降低教學難度。與傳統的板書教學手段相比，多媒體教學手段的優勢在于能夠實現“動態的問題形象化”，“微觀的問題宏觀化”，“抽象的問題具體化”，“表達方式的多樣化”，提高教學效果[4]。
四、考試制度的改革
考試不僅具有檢測教師教學水平和學生學習效果的作用，更具有引導學生積極學習的“無形指揮棒”作用[5]。考試制度的改革應促進教學內容、方法和手段的改革。通過幾年的教學實踐，針對傳統考試中所出現的種種問題，采用課內考試和課外設計相結合等多種考核方式相結合的考試方案，不僅有效引導學生掌握課程的基本內容，而且在課程教學中加強了實踐能力和創新能力的培養。本課程主要采用撰寫課程小論文、 開展小型反應器的設計型或操作型問題的訓練與考核，充分發揮學生的想象力、提高學生的創新意識。
五、課堂教學與實踐相結合
化學反應工程是實踐性非常強的課程，首先，課堂教學與專業實驗相結合。注重從理論到實踐，再到理論的過程，鍛煉學生的實踐能力與創新能力[6]。在教學過程中我們充分認識到化學反應工程與化工專業實驗的統一性，掌握好理論知識能指導實踐，而科學實踐能幫助我們更好地認識、理解、掌握理論知識，將感性認識上升為理性認識后，再運用到實踐中去。其次，在教學過程中與化工實習、生產實踐相結合。該課程主要以工業反應過程及反應器設備為研究對象，以達到反應器的開發、設計和放大以及優化操作的目的。因此，安排學生到相應企業實習是非常有必要的。近幾年，我們已建立了多家化工生產實習基地，安排學生進廠實習，了解化工生產中所用到的各類反應器及輔助設備等，了解主要裝置的工藝流程及操作，使學生對各類反應過程及所涉及的設備有了感性認識，更容易接受理論教學，有利于教學質量的提高。
六、課堂教學與仿真教學相結合
仿真教學是理論和實踐間的橋梁，實現了理論知識與創造能力的有機結合，既是實踐教學手段，也是實踐教學內容[7]。仿真技術在工程實踐教學中的廣泛應用，改變了傳統課堂教學與實驗教學的內容和手段，對于學生實現理論與實踐的結合起到了重要作用。我們通過化工生產中具有代表性的大型合成氨裝置的過程模擬，將化工單元操作、化學反應、過程控制、能源綜合利用等現代化工過程進行整合模擬訓練，為拓展學生的思維空間，培養創新能力，提供了良好的教學環境。
七、結語
化學反應工程是化學工程與工藝專業的核心課程，理論抽象，數學模型復雜，實踐性和應用性很強。采用多種教學方法相結合，傳統教學手段和多媒體教學手段相結合的方式，充分提高學生學習的主觀能動性與學習效率。將理論教學與仿真教學、專業實驗和生產實習等實踐環節相結合，加深了學生對理論知識的理解，提高了分析、解決工程問題的能力。結合時展需求，積極更新教育觀念，培養滿足化學工業發展所需的應用型人才。
參考文獻
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化學反應工程的研究方法范文第3篇
關鍵詞：綠色化學；工程工藝；化學工業節；應用
工業是國民經濟的基礎，隨著社會經濟的不斷快速發展，對于工業生產也提出了更高的要求。然而，當前我國工業發展面臨著資源價格飛漲，環境污染日益嚴峻的情況，這也使得全社會對于工業生產越來越關注。怎樣有效的處理好工業污染物，防止其對環境的二次污染，怎么有效的利用好數量龐大的生活廢品，是當前許多學者都在研究的問題。綠色化學工程是在社會迫切需要的情況下誕生的新型項目，這個項目的目標是：對日常化學生產當中的一些資源浪費及環境污染進行有效的處理，從而使得化工污染得到有效緩解，化工生產過程中的資源浪費得到很大的改善。
一、綠色化學工業的概念
綠色化學又被稱為無污染化學，以此為理念而開發出的技術就是綠色化學工程技術，采用化學原理從根本上降低化學工業對環境造成的破壞。化工業發展的基礎是綠色化學工程，它已成為了未來化學工業發展方向的重要研究目標之一，綠色化學具有以下兩種特性：首先，綠色化學的根本思想在于保護環境，使自然資源可持續發展，讓人與自然之間的關系和諧，人們對環境造成的破壞促使了對綠色化學的研究；其次，綠色化學是將環境改變的技術，發展下的綠色化學技術以逐漸可以應付各種環境下對自然的破壞。從根本上來說，綠色化學是預防環境污染；而環境化學則是對污染后的環境進行改善和治理。兩者之間是根本不一樣的，在最終目的上也是千差萬別的。
目前，對綠色化學進行研究的重要發現和實踐活動為綠色化工技術。基本原理是采用原料中的原子進行轉化，這就使化學工業在進行工作時不會產生污染物，達到對化學工業污染物的零排放。并且，在進行化學工業工作時，不使用任何具有危害性和毒性的原材料，這樣可以生產出對環境不造成破壞的產品。這種技術目前處于理論狀況，但是在眾多科研人員的努力探索下，還是可以逐漸實現此種設想的。
二、綠色化學工程與工藝的開發
在傳統化學的生產過程中，在有毒、有害物質的處理上存在較為嚴重的滯后性，因此導致化學工藝一直處于被動生產。應用這樣的化學工藝對污染物進行處理無法取得理想的效果，資源優化也無法得到有效實現。化學工藝的應用不但導致化學生產污染物成本提高，還導致污染物處理效率嚴重下降。綠色化學工程的應用可有效彌補傳統化學工程中存在的缺陷，其通過對相關科學技術及先進方法的利用，對化工生產相關污染物進行除塵、脫硫等處理。綠色化學工程與工藝具體實施方法主要有以下幾種。
（一）采用綠色化學原料
在化工生產工藝及具體流程中，化學生產原料是起著決定性作用的主要因素，在傳統化學工程中，所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗，同時還導致污染物的排放量大大增加，加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中，可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中，可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中，這些原料僅會產生一定量的氫氣，而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
（二）提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中，化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中，合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高。對化學反應產生影響的因素有很多種，反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生，所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質，因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中，應用新型的反應形式，這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高，同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
（三）使用無毒無害催化原料
隨著化學工業發展速度的不斷加快，將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中，可有效加快反應速度，縮短法寧時間。所以，在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前，我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制，化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善，分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率，降低能源消耗量，同時也可減少環境污染。
三、結論
化學工程與工藝的發展不僅影響著現代社會的發展，而且有助于環境友好型社會的構建。當前世界面臨著資源和能源的短缺，社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價，這就需要化學工程與化學工藝共同發展，滿足我國資源節約和環境保護的需要。化學工程與工藝的行業領域需要積極配合國家提出的可持續發展戰略。轉變可持續發展的概念。重視化學工程與工藝發展的環保性，轉變傳統的化學工程與工藝，減少環境的污染，積極開發新能源，走環境友好型道路。
參考文獻
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化學反應工程的研究方法范文第4篇
關鍵詞:化學生產；化工生產工藝；化工技術
化學工程通常就是指為達到一定效果在理論基礎上進行的一系列化學生產活動，它是將理論應用于實踐的一個過程。現如今化工行業除了包括石油化工、催化制造等傳統化工，還囊括了生物制藥、納米技術等現代化工。但目前化工生產行業還是主要以化石燃料等傳統化學工業為動力，但是燃燒化石燃料不僅使得不可再生資源的減少，更對自然環境造成重大的污染。很顯然，這和人們日漸追求綠色環保的觀念產生矛盾。因此，面對化工生產過程中產生的環境污染問題，及時地做出科學合理的改進措施已經變得至關重要。
1化工生產行業當前現狀
1.1對環境造成重大污染
化工行業是目前當今世界最主要的污染源之一。首先，化工生產過程中會產生很多的廢水。廢氣和固體廢棄物，如果不加以合理處理直接排放到水源里，那么對當地的地下水生態系統造成的后果將不堪設想。其次，化工行業在生產大量日常生活品為人們帶來便利的同時，也帶來了大量的生活垃圾，由于很多生活垃圾都是高分子化學材料，處理起來非常困難，如果將它們直接采取填埋的方式處理，將很長時間難以降解，這會對土壤造成嚴重的污染。化工生產過程中不僅會對當地的土質、水源造成污染，而且對空氣也會有很嚴重的影響。化工行業主要以燃燒化石燃料為主。燃燒化石燃料會生成大量的二氧化碳、二氧化硫和固態顆粒物，不僅會造成溫室效應加劇的后果，還會形成霧霾、酸雨等惡劣現象，給人們經濟和健康帶來巨大的損失。
1.2化工生產效率太低
隨著人們生活水平的提高，傳統的化工生產工藝已經無法最大限度地滿足人們的日常需要了，這是由于化工生產工藝本身的缺陷造成的。化工生產工藝是將理論的化學反應放大應用在實際生產過程中，因此在具體工藝中會遇到很多問題。例如化學反應過程中轉化率太低，化工生產過程中連續性較低等。這些問題都可能導致化學反應不充分，最終造成化工生產效率比較低。另外，反應設備的效率太低也是造成化工生產過程中效率比較低的一個重要原因。
2化工生產行業改進措施
2.1優化化學反應環境
每一個化工工藝都是化學反應的放大過程，但是又要比簡單的化學反應復雜得多。就像化學反應的各個參數一樣，反應條件也是化工生產中最為重要的環節。而每一個化學反應都會有其最佳的反應溫度、反應時間等參數，同理，化工生產過程中的最佳反應條件決定著化工生產過程中的質量。因此，要想實現提高化工生產過程效率的目的，也應該最大限度地創造一個最佳的化工反應環境，同時應該盡可能避免各種副反應的出現。另外，在適當的情況下，也要使用恰當的催化劑以提高化工生產過程中的速率。
2.2改進化工生產工藝
在化工工藝的改進方面，不僅要提高反應生產過程的效率，更應該注重化工生產工藝的綠色安全環保。通過調整化學反應的反應參數和條件可以實現對化工生產過程中效率的改進。而化工工藝要想實現綠色環保，就需要尋求一些新的途徑，例如，更加綠色環保的化學反應，使用最少的生產原料，生成對環境友好的產物等。在日趨崇尚綠色環保的當今社會，化工生產工藝走向綠色安全是大勢所趨，而綠色安全環保的生產工藝也能帶領化工行業走上新的輝煌。
2.3合理處置生產廢料
化工生產過程中會產生大量的廢水、廢氣和固體廢棄物，而這些廢料通常都是對自然環境和人體有嚴重危害的。所以在處置這些化工生產過程中的廢料時應該格外注意。通常處理這些廢料主要采用物理法和化學法，但是二者各有利弊，物理法較為環保，而化學法較為徹底，具體是由廢料的種類來決定采用哪種方法處置。另外，生物法處理化工廢料也逐漸受到科學家們的關注，生物法處理化工廢料既綠色環保又反應徹底，是一種較為理想的處理辦法。綜上所述，無論采取何種方法處理化工廢料，都應該秉持綠色安全的原則，將其對環境和人類的危害降到最低。
2.4尋求化工新能源
當今化工生產行業仍然是主要以燃燒化石燃料為主。但是化石燃料作為不可再生資源已經面臨很多的問題，而且大量燃燒化石燃料也會對自然環境和我們人類的健康帶來巨大影響，因此尋求別的能源來替代不可再生的化石燃料已經迫在眉睫。新的可再生能源不僅保障了化工生產的長久穩定發展，也避免了傳統化工行業對人類和自然環境帶來的惡劣影響。而科學家們也在這一方面取得了較好的成果，例如，電化工、生物化工、納米技術等。我們有理由相信在科學家們的不懈努力下，將新能源大量普及并應用于化工領域指日可待。
3結束語
通過對我國當前化工生產行業現狀的了解和分析，我們發現化工生產過程中還存在很多的問題正待我們去研究和解決。我們要想改良化工工藝就需要對科學進行不斷探索，要想維持自然環境的不被污染，就需要找到更加科學環保的辦法保護自然環境，這是考驗人類生存和自然環境共同長久發展的重大課題。而現在的我們要做的就是認真探索，尋求突破創新，對傳統化工工藝中存在的問題進行研究并改進，最終保障化工行業的綠色健康可持續發展,這樣我們才能穩定的推動社會建設。
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化學反應工程的研究方法范文第5篇
[關鍵詞]化工工藝；化工設備；安全評價；定性
中圖分類號：X937 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0127-01
我國化肥、染料、農藥、純堿、硫酸、燒堿、合成橡膠乙烯等的產量已經位于世界前列，石油加工能力達到世界第四。化工生產的最大特點是工藝比較復雜，且生產中安全隱患多，一旦形成安全事故損失無法估量。基于這樣的行業背景，對化工生產的危險評價已成為整個化工產業的研究重點。《中華人民共和國安全生產法》、《危險化學品安全管理條例》和《安全生產許可證條例》都對生產、儲存危險化學品建設項目的安全條件論證和安全評價也做出了明確的規定。根據我國的項目風險技術，已經建立了比較健全的系統和方式，但對判別工藝風險和設備安全方面，還沒有建立較為系統的評價模式。
1 化工工藝概念及安全性評價
1.1 化工工藝概念
化工工藝是指利用化工生產技術，將原材料通過化學反應轉變為產品的過程和方法。主要包含3個過程：原料處理、化學反應和產品精制。原料處理是指根據不同情況將原料通過提純、凈化、混合和乳化等工藝的預處理，已達到滿足化學反應的純度或濃度。化學反應，是化工過程的關鍵生產步驟，滿足化學反應的原料在一定溫度和壓力作用通過化學催化劑的影響下進行化學反應，以達到所需的目標產物和轉化率。常見的化學反應包括：氧化、還原，聚合、分解、異構化、焙燒等。產品精制是指將化學反應得到的混合物進行分離提純，出去非目標產品的中間物質或雜質，以得到符合規格的目標產品。
1.2 化工工藝安全性評價
化工生產過程中多伴有易燃易爆有毒性腐g性介質的產生，化工事故也往往具有災難性、瞬間性的特點。化工生產潛在重大的危險性，現階段國內外的研究員對化工生產過程中的中毒、爆炸等事故做了定量分析，分級并制定了“危險工藝辨識取值表”。該表內容主要包括化工工藝的危險程度由化工物質的溫度、壓力、性質和腐蝕等內容組成，危險程度分為不嚴重、嚴重、比較嚴重和十分嚴重四個等級，從而確定化工工藝的危險程度。其風險識別的重點在于對危險源的分析，主要包括以下三個方面：（1）危險化學品，主要危險與其化學反應和自身的物理性質相關。研究發現相對危險性最大的是液化氣體，常見的危險液化氣體有NH3、H2S、液化石油等。例如液化石油，既可以作為生產原料也可以作為燃料，揮發性極強、受熱易膨脹，屬于易燃易爆氣體，人體大量吸入也會造成窒息中毒危及生命。（2）工藝線路危險性，在化工生產過程中盡量選擇污染少、危害低的生產材料，改進和優化工藝設計，提高材料使用率，建立完善的污染處理系統，減少對環境的污染。（3）反應過程中的風險識別，這是工藝風險中最關鍵的內容。首先反應過程關乎生產效率，其次化學反應的狀態和穩定性對其反應設備影響巨大。反應中風險識別的重點在原材料的審核上，在保障質量的前提下，盡量選擇毒性小、反應溫和的原料，并事先最好安全防范措施，避免外界因素對反應過程的影響。
2 化工設備的安全性評價及影響因素
2.1 化工設備的安全評價
化工設備的安全性評價較為復雜，涉及到設備的選材、設計、安裝、調試、使用運行等等方面，任何一個環節都可能造成漏氣、漏液、毒氣、火災等不安全因素的發生。比如設計階段對設備材質的選擇一般從疲勞強度、載荷、抗腐蝕能力等方面角度考慮，兼顧性能和經濟性。選材后下一步就是要根據工藝參數評價設計的合理性。易燃易爆危險物質參與反應的設備就不能選用玻璃材質反應器；充分考慮料液的極限濃度、溫度和壓力，留有足夠的腐蝕裕度；高溫運行的設備應配有報警連鎖溫控系統等。例如：分餾塔塔板的選擇的合理性應從填料的材料、形狀等方面綜合考量；換熱器中如果過料液中的氯離子含量過高，則板式換熱器的泄露概率就比管式換熱器小很多。
2.2 化工設備安全評價的人為因素
設備的操作和維保是較容易被忽視的化工設備的安全評價因素，但其對設備的安全性能影響卻意義重大。任何一個微小的失誤違規操作造成的非自然停車可能造成上百萬的經濟損失，給設備帶來的安全隱患也常常是巨大的。因此對化工設備的安全評價必須引入操作員工的技能素養這一因素，分析這一因素的可能性發生情況，在模擬設計時應該與足夠的權重系數。設備維保的目的是將設備隱患消除于萌芽之中，根據設備操作維保說明書結合實際重要部件運行情況制定日維護、周維護、月維護、季度和年維護周期表，并認真執行。任何大的事故都是多個隱患堆積而成，設備的操作和維保這兩個不確定的人為因素，在化工設備的安全評價中應給予足夠的重視。
3 化工工藝與設備安全評價的綜合影響
每種化學反應是都有多種工藝路線，工藝選擇是盡量選用危害小的路徑。采用無毒害的、危險度低的原料，降低反應要求。例如用催化劑稀釋反應原料中的危險物，用以降低反應劇烈程度，減輕對化工設備的腐蝕和應力作用。在化工原料的混合、干燥以及過濾等過程中，反應器內不僅進行化學反應，還會伴有液體流動和能量傳播等，因此化工設備的操作穩定性對化學反應的進行也有相應影響。但工藝不一樣對應的反應特點必然也有差異，因此間歇工藝過程相對就更精確簡便，同時可操作空間就相對大一些。輔的儀器儀表的使用對化工工藝和設備2者兼具保護作用，有時運轉情況不正常，會出現高溫、高壓現象。及時調整恢復到正常范圍內，對產品的合格率和設備的安全性都具有積極意義。
4 結束語
化工工藝和設備安全評價是繁雜系統性的技術工作，所涉及的知識面非常廣泛。其安全評價的合理使用，對保證火災、爆炸、毒性事故風險定量結論的真實性和可靠性起著舉足輕重的決定性作用。評價人員需有堅實的理論基礎、正確的評價方法和高度的責任心，才能完成好這一工作。本文對化工工藝和設備安全性定性評價初步討論，希望能起到拋磚引玉的作用。
參考文獻
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