化學工程與工藝的前景

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化學工程與工藝的前景范文第1篇

傳統化學工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強，通常是在污染物產生之后再另外做針對性處理，不僅增加了處理成本，且治標不治本。比如傳統工藝煙氣除塵，雖然凈化了氣體，但是污染物直接轉化為廢渣廢水，還需要另一道工序做清潔處理，無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學工藝的介入，可以直接在生產或排放階段就完成清潔使命，通過化學反應達到預防、控制和消毒污染的目的。

化學原料是化學工程的源頭，原料決定了生產流程和工藝的選擇，綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染，同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源，實現深度開發利用，兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。

在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例，生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍，作為一種強方熱性反應，具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征，所以，催化反應中此反應并非最佳選擇，生成物的不穩定也不利于提取最終產物，所以，為改善這種情況，使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來，不僅可以降低成本，節約資源，還能夠降低分離產品的難度提升純度，無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏，所以，綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中，催化劑對提升反應速率效果顯著，所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一，不僅有利于工業的發展，對于推動化學分子深入研究也有助益，分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。

2。綠色化學工程工藝應用

分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑，對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程，使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大，尤其中國作為當前世界最大的工業國，“三廢”問題十分突出，PM2。5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍，將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業，石油化工與煤炭除去提供能源之外，還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務，生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝，以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言，節能減排的實現途徑主要以下幾種：研發新科技、新工藝全過程控制污染；利用先進清潔工藝從源頭控制污染；利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈；發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障，廣泛應用于多個領域，就目前來說，主要以三種表現為主，分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。

綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成，像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程，現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中，所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶，酶與其他化學催化劑相比，具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢，對于當前化工領域而言，生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備，最早使用丙烯晴，在環城生物酶催化后，不僅能耗與成本大幅度減低，且反應完全無副產物，對工業生產而言有多重積極意義。

除此之外，綠色化工工藝還廣泛應用于生產環境友好型產品領域，生活中有眾多具體應用實例。比如空調制冷多使用氟利昂，會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高，目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發展，無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害，可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕，清潔汽油的使用可對大氣污染降低，以上種種嘗試都說明了在生產環境友好型產品領域，綠色化工工藝所發揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發與應用，像低硫柴油、乙醇、二甲醚等，不僅經濟環保，發展前景好，且制備生產對自然資源的消耗、對環境的危害都不斷降低，證實了綠色工程化工應用的優越性。

化學工程與工藝的前景范文第2篇

關鍵詞：化學工程技術；反應技術；應對策略

0 引言

化學工程技術是一門主要研究化工生產過程中研究和開發以及過程裝置的設計、制造和管理的綜合性技術。化學工程技術在化學生產中的應用已涉及到各行各業，化學工程技術的發展對于強化化工生產過程，提高產品質量，降低原料和能量消耗，對于企業的技術改造以及新技術的開發起著重要作用。

1 新型反應技術的研究

1.1 超臨界化學反應技術

超臨界液體是指在溫度和壓力都處于臨界點之上時，此時狀態處于液體和氣體之間，具有這兩種狀態的雙重性質。這種狀態的流體不僅在化學工業、生物化工、食品工業有廣泛的應用，而且還在醫藥工業等領域應用很廣泛，已經顯示出巨大的魅力，極具發展前景。近年來，化學界將超臨界水氧化法應用到保護環境的領域，但是都處于初級發展階段，很不成熟。

1.2 綠色化學反應技術

綠色化學是指對環境不會造成污染的，有利于保護環境的化學工程。綠色化學簡單說就是采用化學的技術和方法來減少或消除那些對人類有害的、妨礙社區安全的、對生態環境會產生不利影響的原料或溶劑等。綠色化學是將污染從源頭進行消除的工程，因此很徹底，這主要包括原子經濟性和高選擇性的反應，生產出對環境有利的材料，并且回收廢物循環利用的一門科學技術。

1.3 新的分離技術

研究從廣義上說，分離強化首先是對設備的強化，然后是對生產工藝的強化，綜合起來說就是只要能將設備變小、將能量轉化效率提高的技術都是化工分離技術強化的結果，有利于實現可持續發展，這也是化工分離技術的主要趨勢之一。古老的化工分離技術原理：利用沸點的不同，將不同的組分從分離塔里分離出來。隨著科技的發展及國內外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術，具有廣闊的發展前景，但是這些在應用中同樣也存在著很多問題，那就是：此項研究對相關分子蒸餾的基礎理論探究比較少，沒有在理論上充分說明和指導，對設計刮膜式分子蒸餾器也沒有深入的研究。隨著信息技術的不斷進步，分離技術也不斷得到改善，取得了長足的進步，逐漸信息技術引入到分離技術的研究與開發上，例如在研究熱力學和傳遞的性質、多相流等方面，這些都是信息技術發生功效的主要分離技術，再如分子模擬大大提高了預測熱力學平衡和傳遞性質的水平。對分子的設計加速了可以加速分離，因此對研究和開發新的高效的分離劑有深遠的意義。信息技術的引進有利于新的分離過程的深入，提高工作效率。

2 化學工程學科發展動態

2.1 將化工過程與系統過程研究相結合

化學變化是一個復雜的過程，這是因為性質決定的，其非對稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維，使其控制因素增多，結構尺度變多，其中結構是對過程工程研究的中心問題，主要解決辦法是簡化其結構，使復雜的結構變得簡單，更具有使用價值；首先研究特殊系統，然后推理出一般性的結論，進而推而廣之，這些都為解決結構問題打下了良好的基礎，解決了復雜系統不容易被分析的問題，采用整體法和還原法研究復雜的系統有利于把握系統的主要變換方向，多尺度的思考問題的方式可以將過程問題轉換成平時的時間和空間問題，對研究化學工程的復雜結構有好處。化學工程的這一轉變趨勢預示著化學正在向著應用領域進行擴張，更加注重其實用性和價值性，而非學科本身理論的研究。這也在化學課堂上出現了明顯的改革，從只有實驗和理論兩個過程的化學轉換成有實驗、有計算最后才產生結論的過程，這就需要化學與數學物理等相結合，甚至與計算機技術相結合，進而實現化學過程的更好研究。

2.2 將化學工程與材料科學研究相結合

科學的進步使大量新的技術和產品能源不斷涌現，并且在先進技術的引導下得到了廣泛的應用，這就為化學工程的研究提出了新的問題那就是如何為新的產業的形成和發展提供良好的服務并不斷形成新的完整的理論，化學工程的發展就此進入老人一個新的發展階段。在學科研究的方法上更多的注重學科的交叉，更多的研究材料其中包括信息和化學、生物與化學、能源與化學、環境與化學相結合的工程學科，這些都為化學工程的發展提出了新的發展方向和研究課題，為化學的發展做了良好的鋪墊。

2.3 將化學工程與信息工程研究相結合

化學工程技術的熱點是將化學工程與信息工程研究相結合，隨著信息技術的發展，信息技術已經深入各行各業，通過計算機技術可以收集大量信息，并對此進行精細的計算，隨著大量的數據的統計和分析，可以得出很多重要的規律和結論，這些規律可以用來作為提高效率和生產效益的理論依據，同時可以預見，將化學工程和材料科學結合起來進行分析必將是化學工程領域的重點研究課題，必將成為引領化學研究的主要方向。

3 促進化學工程技術發展的對策

3.1 著眼全局提高化學工程技術水平

化學工程科學近年來的發展趨勢已經明顯地呈現與多學科交叉的現象，要進一步促進化學工程技術的進步，就要從全局出發綜合考慮與化學工程交叉的各個領域的情況。要統籌考慮各個領域的運用，做好整體的規劃，協調各項科學的開發利用。并且統籌現有領域的同時積極開拓新的研究領域，使各個學科領域相互促進，最后實現共同發展。

3.2 提高化學工程機械設備研究水平

機械設備是提高一項技術必須具備的，先進的機械設備能為更高水平的技術研究硬件支持。但是相對而言，目前化學工程技術方面的機械設備還比較落后，應該加強研究力度，向世界化學工程技術研究的機械水平靠近。有了這些高科技水平的機械設備，在化學工程技術領域趕超世界水平指日可待。

3.3 做好化學工程技術的教育工作

任何一項技術的發展都不能離開高水平的人才，所以要促進化學工程技術進一步發展需要加強化學工程領域的教育培訓工作。不僅需要培養化學工程技術方面的知識，與其相關的學科的教育與培訓也要加強。不僅僅培訓理論知識，更要加強學生的實踐能力，為化學工程技術的發展儲備人才。

3.4 積極開拓化學工程技術的應用市場

當今化學工程技術的應用領域已經很廣泛，但是如果想要進一步的發展還要積極研究開發新的工藝、新的產品，尋找新的市場。市場是產品開發的動力，有了市場的需求才會帶動產品的生產，也就會促進技術水平的提高。

4 結語

化學工程技術是一門主要研究化工生產過程中研究和開發以及過程裝置的設計、制造和管理的綜合性技術。我們要加強研究，針對發展特點采取相應的措施，提高化學工程技術水平。

參考文獻：

[1]陳惜明，彭宏.化學工程技術的幾個熱點與發展趨勢[J].安徽化工，2012，01：3-6.

[2]房鼎業.化學工程的技術進展與化學工業的發展態勢[J].化工生產與技術，2011，02：1-8.

[3]葉慶國，周傳光.化學工程技術的發展動向及對策[J].山東化工，2012，01：21-25.

作者簡介：

1.白清搏（1992-），遼東學院化學工程學院化學工程與工藝 B1201班學生。

化學工程與工藝的前景范文第3篇

關鍵詞：應用化學 化學工藝學 理論教學

應用科學是研究和說明特定的設備運用于特定的生產和生活領域的具體方法和具體程序的科學。應用科學是理論科學和技術科學在生產和生活中的具體化和實際應用[1]。

化學工藝學是一門綜合性、實踐性很強的課程，是應用化學專業在學習了化學基礎理論后所開設的一門應用性課程。該專業培養具備化學基本理論、基本知識和較強實驗技能，能在科研機構、高等學校及企事業單位從事科學研究、教學工作及管理工作的專門人才。根據本專業的特點，在開設化學工藝學課程時應能充分將化學基礎理論、基本技能與實踐有機的結合起來，實現理論科學、技術科學對應用科學的指導。通過對本課程的學習使學生對化學工藝學所研究的內容有較為系統的認識。能將基礎化學所學的知識與化學工藝學較好的銜接和運用起來，實現理論與實踐的結合。對化工生產的基本原料、工藝過程、設備、環保要求有全面的了解。

一、根據專業特點安排教學內容

1.教學內容與基礎化學密切相聯系

應用化學專業與化學專業相比，增強了應用背景，是化學與化工的銜接，是化學學科在應用方面的拓展，培養的是理工結合的應用型人才[2]。本專業學生受到基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練，具有較好的科學素養，具備運用所學知識和實驗技能進行應用研究、技術開發的基本技能。因此，化學工藝學課程教學內容的選擇應滿足專業的特點。在教學內容安排時，選擇典型工藝進行較詳細的介紹。無機化工工藝部分以合成氨為教學重點。合成氨在化學工業發展中具有里程碑式的意義，它在幾大化學領域都有突出的發展。是化學理論與實踐結合的成功典范。“正是由于對氮、氫、氨體系化學平衡的研究，把熱力學理論推進到了真實氣體高壓化學平衡的研究領域，在研究氨合成催化反應速率方面，推動了反應動力學的發展。這些理論的形成直接指導了氨的合成。”[3]同時，合成氨在催化技術的應用方面也為現代催化理論奠定了基礎，許多重要的催化理論概念如催化劑的活性中心、催化劑表面的非均一性、毒物作用及催化機理等都是在研究合成氨的反應過程中確立下來的。有機化工工藝部分以烴類裂解為重點。以“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）和“三苯”（苯、甲苯、二甲苯）總量計，約65%來自乙烯裝置，因此，常常將乙烯生產作為衡量一個國家石油化工生產水平的標志。[4]烴類裂解工藝在反應設備、分離系統、能量利用等方面都代表著最先進的世界化工發展水平，這對于培養學生工程理念，了解世界化學工業發展方向是非常重要的。

2.注重基礎理論與應用相結合

將基礎理論與實踐應用相結合不僅僅是基礎理論知識的簡單應用，對學生來講首先帶來的是思維模式的改變。基礎理論是由概念、定律等建立起來的具有嚴密邏輯結構的知識體系。學生更擅長從概念到概念，從公式到公式的思考模式。但實踐中有更為復雜的因素對工藝過程的選擇、工藝條件的確立、產品的分離等產生影響。在化工生產中對反應的化學熱力學和化學動力學的研究是決定工藝條件的最重要的化學基礎理論。反應的溫度、壓力、濃度、催化劑或其他物料的性質以及反應設備的技術水平等各種因素對產品的數量和質量有重要影響[5]。在課堂教學中應充分把化學熱力學、化學動力學知識與實踐中的應用結合起來。例如在合成氨的生產中平衡氨含量是一個非常重要的參數，從平衡常數KP=PNH3/P0.5N2P1.5H2開始分析，到最終確立平衡氨含量XNH3/（1-XNH3-Xi）2=KPpr1.5/（1+r）2，分析此式不難看出總壓強P，平衡常數KP氫氮比r以及惰氣的含量都對平衡氨X的含量有影響。如不考慮組成對平衡常數的影響，當氫氮比r=3時平衡氨含量具有最大值。考慮到組分對平衡常數KP的影響，具有最大XNH3的氫氮比略小于3，隨壓力而異，約在2.68～2.90之間[6]。因此惰性氣體對平衡氨含量的影響必須考慮進去。這是實施合成氨工業生產的一個重要理論依據，理論上的定性討論與實驗上取得的定量數據完全吻合，滿足了定性與定量的統一，理論與實踐的統一[7]。在對化學反應的速率分析中，基礎化學理論中對動力學方程式的描述學生很熟悉，但在實踐的工業生產中，反應動力學方程式與反應控制步驟的研究、反應溫度、催化劑等因素有密切的聯系，反應所用的催化劑不同，反應條件不同，則動力學方程式也不相同，這使實際的動力學方程式與基礎化學中所學習到的相差甚遠。因此，通過課堂教學讓學生了解化工過程的復雜性。在實踐中，實現一個化工過程對基礎化學理論不是一個簡單的應用。這也是工藝課程本身所具有的特點。

二、以化工生產過程及工藝流程為教學重點

應用化學專業的學生已學習了化工原理，對主要化工單元操作的基本原理、過程、計算方法等有了系統的掌握。但對實際生產過程相對比較陌生，通過對具體工藝單元的介紹結合所學的化工原理知識，學生能歸納出工藝單元的共性，對工藝過程的結構有一個概括的了解，并能對工藝流程有一定深度的認識。

1.掌握通用反應單元工藝的特點

化學反應單元是根據化學反應類型來分類的。反應單元僅是生產中的一個環節。在教學中根據學科需要有選擇的介紹一些典型反應單元。由于同一反應單元有不少共性，通過對具體反應單元工藝的學習使學生自覺的找出規律性的東西，這樣便于學生掌握所學的知識，也能很好的指導今后的科研、生產，做到觸類旁通。例如在學習了二氧化硫催化氧化制硫酸、乙烯環氧化制環氧乙烷等后學生很快發現氧化反應是強放熱反應，生成的副產物較多，對于烴類氧化還要防止造成深度氧化等特性。在找出反應的共同點后，針對反應單元的特點，對實際生產中設備的要求、流程的選擇就有清晰的認識。如氧化反應器的設計必須從安全的角度出發，對易深度氧化的反應應選擇有良好性能的催化劑以防止深度氧化的發生，等等。通過對反應單元的學習比較使學生能更加靈活的運用反應單元工藝。

2.以化學反應為核心，探索工藝流程的內在聯系

工藝流程指工業品生產中，從原料到制成成品各項工序安排的程序。對于不同的化工產品其生產工藝流程也各不相同。但各流程都是圍繞著化學反應這一核心問題展開的。如烴類裂解流程。根據裂解反應吸熱、體積增大、裂解產物組成復雜、二次反應的影響等特點，裂解反應在高溫、短停留時間條件下有較高的產品收率。這一反應特點，也決定了在對核心設備管式裂解爐設計時應滿足傳熱面積大、裂解管變徑，裂解管程數減少等的要求。從流程上來看，由于裂解產物組成復雜因此后續分離系統非常的龐大。從能量的利益來看，乙烯裝置的節能技術關鍵是使用最少的裂解原料和燃料得到最大收率的目標產品，最大限度地回收裂解余熱，并將回收熱量合理分配到壓縮、深冷、精制各工段。優化裝置蒸汽系統，合理利用蒸汽等級，節約能量，并可向界區外輸送能量[8]。因此，從化學反應性質入手充分發現流程中各單元的內在聯系，把握好問題的主線，這樣才能真正的對工藝過程有一個清晰的認識。在實際生產中還要充分考慮如何以最少的消耗、最低的成本得到最高的生產效率制。在教學中要讓學生明確一個具體工藝流程安排不僅僅是生產實際對理論的檢驗，更多的還要從社會的、經濟的角度去作全面的考慮。雖然一般工藝過程的組成大致相同，但每種產品的生產還有特殊性。在講課時，抓住主要矛盾以展開，并著重于基本原理、基本知識和基本規律的講解，力求達到清晰、嚴格和準確。

三、結束語

應用化學專業是介于化學與化學工程之間的一個應用理科專業，其任務是培養理工結合型的“用”化學的人才[9]。理論課的教學僅僅是學好這門功課的一個環節。要真正的掌握好這門課程還需要加強實踐環節的學習。通過采用將多媒體、化工仿真實驗、生產實踐教學與化學工藝學課程教學相結合的教學方式，強化學生的化學工程意識，提高分析和解決化工生產實際問題的能力。同時，結合本地區化學工業發展的特點，對應用化學人才的需要不斷調整教學內容。在科技發展迅猛的今天，應讓學生了解更多化學的理論前沿、應用前景、最新發展動態，以及化學相關產業發展狀。

參考文獻

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[7]石啟英，合成氨的熱力學淺析[J].商洛師專學報（自然科學），1996年第2期（第7卷，總第9期），37-38.

化學工程與工藝的前景范文第4篇

關鍵詞：石灰石；濕法；二氧化硫；煙氣脫硫

0前言

二氧化硫是主要大氣污染物之一，嚴重影響環境，威脅人們的生活健康。削減二氧化硫的排放量，保護大氣環境質量，是目前及未來相當長時間內我國環境保護的重要課題之一。目前，國內外處理低濃度SO2煙氣的方法有許多，鈣法是采用石灰石水或石灰石乳洗滌含二氧化硫的煙氣，技術成熟，生產成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、裝置運行周期短。針對傳統脫硫方法存在的缺陷，本文闡述了主要鈣法在處理低濃度二氧化硫煙氣脫硫工藝的影響因素分析，這些影響因素分析解決資源合理利用問題。獲得了良好的社會效益和經濟效益。

1常用濕法煙氣脫硫技術介紹

1.1石灰石―石膏濕法煙氣脫硫工藝原理

該法是將石灰石粉磨成小于250目的細粉，配成料漿作SO2吸收劑。在吸收塔中，煙氣與石灰石漿并流而下，煙氣中的SO2與石灰石發生化學反應生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，在吸收塔低槽內鼓入大量空氣，使亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，結晶分離得副產品石膏。因此過程主要分為吸收和氧化兩個步驟：

（1）SO2的吸收 石灰石料降在吸收塔內生成石膏降，主要反應如下：

CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3?1/2H2O+CO2

CaSO3?1/2H2O +SO2+1/2H2O=Ca（HSO3）2

（2）亞硫酸鈣氧化 由于煙氣中含有O2，因此在吸收過程中會有氧化副反應發生。在氧化過程中，主要是將吸收過程中所生成的CaSO3?1/2H2O氧化生成CaSO4?2H2O。

2CaSO3?1/2H2O+ O2+3H2O =2CaSO4?2H2O

由于在吸收過程中生成了部分Ca（HSO3）2，在氧化過程中，亞硫酸氫鈣也被氧化，分解出少量的SO2：

Ca（HSO3）2+1/2O2+ H2O=CaSO4?2H2O+ SO2

亞硫酸鈣氧化時，其離子反應可表達為：

CaSO3?1/2H2O+H+ Ca2++ HSO3―+1/2H2O

HSO3―+1/2O2 SO42―+H+

Ca2++ SO42―+2H2O CaSO4?2H2O

由以上反應可見，氧化反應必須有H+存在，漿液的PH值在6以上時，反應就不能進行。在吸收SO2過程中，一般石灰石的PH值為5～6，石灰石的PH值為6～7，吸收劑的粒度越細越好。

2影響石灰石―石膏濕法煙氣脫硫工藝的因素分析

濕法煙氣脫硫工藝中，吸收塔循環漿液的PH值、液氣比、煙速、漿液洗滌溫度、鈣硫比、石灰石漿液顆粒細度、漿液停留時間等參數對煙氣脫硫系統的設計和運行影響較大。

2. 1吸收塔洗滌漿液的pH值

料漿的pH值對SO2的吸收影響很大，一般新配制的漿液PH值約在8～9之間。隨著吸收進行，PH值迅速下降，當pH值低于6時，下降變得緩慢，而當pH值小于4時，吸收幾乎不進行。

pH值除了影響SO2吸收外，還影響結垢、腐蝕和石灰石粒子的表面鈍化。因此，漿液pH值應控制適當。采取消石灰石漿液時，pH值控制為5～6，采用石灰石漿液時，pH值控制為6～7。

2.2吸收塔內的液氣比

（1）液氣比（L/G，L/G）。是指與流經吸收塔單位體積煙氣量相對應的漿液噴淋量，在吸收塔內，除了PH值，對于吸收效率影響較大的另一操作參數是液氣比。對于吸收操作液氣比越大吸收越完全，而且液氣比越大，氧化槽不易結垢，但是液氣比太大，液體停留時間有所減少，而且循環泵流量增大，塔內氣體流動阻力增大使風機耗能增大，投資和運行費用相應增加。石灰石法噴淋塔的液氣比一般在15～25 L/m3有采用這種液氣比才能保證不小于95%的高脫硫效率，這正是濕法煙氣脫硫工藝的關鍵所在。目前廣泛使用的噴淋塔內持液量很小，要保證較高的脫硫效率，就必須有足夠大的液氣比。

2.3煙速和煙氣溫度

在其他參數恒定的情況下，提高塔內煙氣流速可提高其液兩相的湍動，降低煙氣與液滴間的膜厚度，提高傳質面積，增加了脫硫效率。試驗表明氣速在3.66-24.57逐漸增大時，脫硫效率幾乎與氣速變化無關。

煙速提高可增大吸收系數。煙速增大，氣液兩相界面湍動加強，液滴的內循環更加顯著，氣液相傳質系數都提高；另外煙速增大可減緩液滴下降速度，使液滴分布變小，傳質面積增加，氣相分布也越均勻。但另一方面，煙速提高造成霧沫夾帶嚴重，影響除霧效果。

研究表明，低洗滌溫度有利于SO2的吸收。所以要求整個漿液洗滌過程中的煙氣溫度都在100℃以下。100℃左右的原煙氣進入吸收塔后，經過多級噴淋層的洗滌降溫，到吸收塔出口時溫度一般為45～70℃。

目前，將吸收塔內煙氣流速控制在3.5-4.5m/s較合理，少數塔型如水平（臥式）塔，其空塔氣速可達到9m/s以上。

2.4 鈣硫比

鈣硫比（Ca/S）是指注入吸收劑量與吸收二氧化硫量的摩爾比，它反應單位時間內吸收劑原料的供給量，通常以漿液中吸收劑濃度作為衡量度量。

如果煤中的含硫量為s（%），達到一定的脫硫效率所需的鈣硫摩爾比為Ca/S，則需要加入流化床中的脫硫劑量G（kg/h）可用下式計算：

G=100CaS（%）B/32SCaCO3（%）

Ca/S=32 CaCO3（%）G/100S（%）B

式中G――達到一定脫硫效率需向流化床加入的脫硫劑量（kg/h）；

Ca/S――達到一定脫硫效率所需的鈣硫摩爾比值；

S――燃料中含硫量的重量百分數（%）；

CaC03――脫硫劑中CaC03含量的重量百分數（%）；

B――燃料消耗量（kg/h）。

實踐也證明吸收塔的漿液濃度選擇在20%～30%為宜，Ca/S在1.02～1.05之間。

2.5石灰石漿液顆粒細度

吸收劑原料。脫硫系統對吸收劑（CaCO3）有一定的要求，首先是吸收劑的純度，高純度的吸收劑將有利于產生優質脫硫石膏，其次是吸收劑的粒度，粒度越小，單位體積的表面積越大，利用率相對較高，有利于脫硫。通常要求的吸收劑純度在90%以上，粒度控制在300～400目。過高的吸收劑純度和過細的粒度會導致吸收劑制備價格的上升，使系統運行成本增加。

2.6漿液停留時間

漿液在漿液池內停留時間長將有助于漿液中石灰石顆粒與二氧化硫的完全反應，并能使反應生成物壓硫酸鈣有足夠的時間完全氧化成硫酸鈣，形成顆粒度均勻、純度高的優質脫硫石膏。但漿液在漿液池內停留時間長會使漿液池的容積增大，氧化空氣量和攪拌機的容量增大，將增加土建設備費用。

3結語

發電廠進行脫硫工程建造，在降低SO2排放，增大液氣比，增加氣體流速，同時也給煙囪運行帶來了一些問題，如：除霧器脫水效果不好，煙速過高將煙氣帶入煙囪，減少煙囪使用壽命。這些都為需要脫硫新建的電廠提供了一定的參考經驗。石灰石―石膏濕法作為目前最成熟、效率最高的脫硫技術，我國應加快技術消化吸收，推廣已經運行的石灰石―石膏濕法系統的經驗。

參考文獻

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化學工程與工藝的前景范文第5篇

關鍵詞：費托合成 鈷基催化劑 油基礎油

中圖分類號：TQ529 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0088-04

我國是一個富煤、缺油、少氣的國家，資源稟賦的特點決定了煤炭在我國能源結構中的重要性，在我國一次能源的消費結構中，煤炭占有70%左右的份額，同時從長期來看，國際油價上升趨勢不可避免。在此情況下，出于國家能源安全與經濟利益的雙重考慮，尋找符合中國國情的石油補充和替代方案是我國的戰略選擇。

煤炭的間接液化（CTL）技術是當前煤化工的重要發展方向，主要包括煤炭氣化、合成氣變換/凈化、費托合成及合成產品提質等工藝過程，其中費托合成技術是最為關鍵的核心技術。典型的費托合成煤間接液化工藝流程見（圖1）[1，2]。

1 費托合成（Fischer-Tropsch Synthesis）技術

1.1 費托合成技術發展歷史

費托合成技術合成油品的歷史可追溯到20世紀20年代，1923年，德國科學家F·Fischer和H·Tropsch發明了利用合成氣（H2+CO）和鐵催化劑在15 MPa、400 ℃的反應條件下制取液態烴的技術，被稱為費托合成法[3]。1934年德國魯爾（Ruhrchemie）公司開始建造以煤為原料的費托合成油工廠，1936年投產。1936年至1945年期間，德國共建有9個費托合成油廠，總產量達到67萬噸/年，其中汽油占23%、油占3%、石蠟和化學品占28%。同期，法、日、中、美等國也建設了7套以煤為原料的費托合成油裝置，重生產能力達到69萬噸/年。之后，由于石油工業的興起和發展，致使大部分費托合成油裝置關閉停運[4]。

1.2 主要費托合成技術

（1）國外費托合成技術現狀。

南非Sasol公司，即南非煤油氣公司（South African Coal，Oil and Gas Corp，簡稱“Sasol”）于1950年成立。1955年建成第一座由煤間接液化生產燃料油的Sasol-I廠。70年代石油危機后，于1980年和1982年又相繼建成了Sasol-Ⅱ廠和Sasol-Ⅲ廠。目前三個廠年處理煤炭總計達4590萬t，是世界上規模最大的以煤為原料生產合成油及化工產品的化工廠。主要產品為汽油、柴油、蠟、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛、酮等113種，總產量達760萬t/a，其中油品占60%左右[5]。

Sasol公司在F-T合成技術基礎上開發了先進的工藝和設備。Sasol-I廠建廠初期選擇了德國的Arge固定床和美國Kelloge公司的Synthol流化床F-T合成反應器。目前Sasol-I廠仍有6臺Arge固定床反應器[6]。Sasol公司另一種應用較多且較成熟的是循環流化床反應器，該反應器最初是由美國Kelloge公司設計的，后經多次技術改進及放大，現稱為“Sasol Synthol”反應器[7]。為進一步提高單臺費托合成反應器的產能，Sas

ol公司在原有循環流化床反應器（Synthol）的基礎上又開發了固定流化床反應器（SAS）。20世紀70年代中期，Sasol公司又開展了漿態床反應器的研究工作。1991年，完成100 bbl/d的三相漿態床費托合成中試裝置試驗工作。1993年5月，開工建設了生產能力2500 bbl/d的三相漿態床費托合成工業裝置，該裝置于1995年投入運行。與此同時，Sasol公司還開發成功了漿態床餾分油合成工藝（SSPD）[8，9]。

除南非Sasol公司外，長期以來，世界上其他國家的著名石油化工公司也對費托合成技術進行了大量研究開發工作。

殼牌（Shell）公司經多年開發，已擁有世界先進的工業化費托合成油技術，即中間餾分油合成技術（Shell Middle Distillate Synthesis，簡稱SMDS）。該工藝將傳統的費托合成技術與分子篩裂化或加氫裂化相結合生產高辛烷值汽油或優質柴油。該工藝采用多管式滴流床反應器、鈷基催化劑，單臺反應器產能可達8000 bbl/d[10]。殼牌（Shell）公司有關費托合成技術的專利大部分為催化劑及SMDS工藝流程改進，還有部分專利集中在漿態床工藝過程上[11]。

此外，Statoil公司[12]、Syntroleum公司[13]及Exxon公司也相繼開發出各自的費托合成技術。

（2）國內費托合成技術現狀。

根據國家科委在“六五”期間的分工，國內的間接液化研究主要由中國科學院山西煤炭化學研究所進行。他們在消化、吸收了國外的經驗后，提出了將傳統的F-T合成與沸石分子篩特殊形選作用相結合的兩段法合成（簡稱MFT）工藝。從80年代開始先后完成了實驗室小試、工業單管模試中間試驗（百噸級）和工業性試驗（2000 噸/年）。此外，山西煤化所還開發了漿態床—固定床兩段法工藝，簡稱SMFT合成。2000年中科院山西煤化所開始籌劃建設千噸級漿態床合成油中試裝置，2001年6月完成中試裝置設計，7月開始施工，2002年4月建成，到2004年6月累計運行3000 h，目前，各個技術環節已運轉暢通，實現了長周期穩定運轉，為工業裝置的建設提供工程數據和積累運行經驗。

兗礦集團下屬公司上海兗礦能源科技研發有限公司自2002年下半年起開始費-托合成煤間接液化的研究開發工作，目前已成功開發出具有自主知識產權的低溫費-托合成煤間接液化制油技術，并于2004年11月完成4500 t粗油品/a低溫F-T合成、100 t/a催化劑中試裝置試驗，裝置連續平穩運行4706 h，累計運行6068 h。與中石化石科院（RIPP）合作進行了中試產品的提質加氫開發工作，2005年8月“煤基漿態床低溫費-托合成產物加氫提質技術”通過了中國石油與化學工業協會組織的技術鑒定。

近些年脫穎而出的還有亞申科技研發中心（上海）有限公司的鈷基固定床費托合成工藝。與其他工藝不同的是，亞申費托合成是由一氧化碳和氫氣在低溫、低壓下通過適當的催化劑合成烴類產物的過程，基本反應如下：

烷烴 nCO+（2n+1）H2CnH2n+2+ nH2O

烯烴 nCO+2nH2CnH2n+nH2O

費托合成產物中90%～95%為直鏈烷烴，其余為帶分支的甲基烴。其中碳數在20以下的烷烴可細分為溶劑油、液蠟、合成柴油等產品，碳數在20以上的重質烷烴可細分為軟蠟、硬蠟、超硬蠟等產品，也可經異構生產高級油基礎油。

（3）費托合成技術應用進展。

南非Sasol公司是世界上規模最大的以煤為原料合成油及化工產品的公司，目前3個工廠年處理煤量可達4590萬t；殼牌石油公司在馬來西亞建有75萬噸/年固定床費托合成裝置，與卡塔爾石油工資在當地合資建設了珍珠（Pearl）項目，產能在14萬bbl/d（約500萬噸/年）。

我國費托合成技術開發已進入工業示范階段，近年來已取得重要進展[14，15]。其中：中科油費托合成技術已建成伊泰16萬噸/年、潞安16萬噸/年和神華18萬噸/年三大煤間接液化裝置，神華寧煤400萬噸/年煤炭間接液化裝置也在緊張施工中；兗礦榆林100萬噸/年煤間接液化商業化示范裝置目前處于建設階段，項目采用自主開發的大型費托合成漿態床反應器；亞申科技費托合成技術已建成中試裝置，并通過上海科委組織的專家鑒定，裝置采用鈷基固定床反應器，投資小、生成的產物以無硫無芳烴高純度正構烷烴為主，適合生產高端油基礎油和高品質合成蠟。

1.3 不同費托合成技術產物對比分析

按反應器類型的不同，費托合成可分為固定床費托合成、流化床費托合成、漿態床費托合成；按催化劑的不同，可分為鐵基催化劑費托合成、鈷基催化劑費托合成；按反應溫度的差異，可分為高溫費托合成、低溫費托合成。

高溫費托合成工藝的反應溫度為300℃～350 ℃，反應壓力為2.0～2.5 MPa，采用循環流化床反應器或固定流化床反應器。催化劑可采用熔融法鐵基催化劑或沉淀法鐵基催化劑，主要產品為汽油、柴油、含氧有機化學品和烯烴等。高溫費托合成工藝產品中的含氧有機物主要是乙醇、丙醇、正丁醇、C5以上高碳醇、丙酮和乙酸等[16]。低溫費托合成工藝的反應溫度為200℃～250 ℃，反應壓力為2.0～5.0 MPa，采用固定床管式反應器或漿態床反應器，可采用鐵基或鈷基催化劑，鈷基催化劑更適合于以天然氣為原料的低溫費托合成油技術[17]，傳統主要產品為柴油和石腦油，亦可根據市場需求生產高端油基礎油和高品質合成蠟。

一般，可根據目標產物的不同選擇不同的組合方式：若要制取柴油、汽油等合成燃料油，可選擇鐵基漿態床催化劑費托合成工藝；而鈷基固定床催化劑費托合成工藝更適合生產石蠟，進一步生產高端油基礎油。

綜上所述，通過費托合成工藝，可將合成氣（H2+CO）轉化為汽油、柴油等能源產品，但生產石蠟、微晶蠟、溶劑油、油基礎油等高附加值產品，具有更為良好的經濟效益。

2 費托合成制取高端油基礎油工藝簡介

油由基礎油和添加劑調和而成。典型的油一般由75%～85%的基礎油和15%～25%的添加劑組成。油一般指在各種發動機和機械設備上使用的液體劑，廣泛用于機械、汽車、冶金、電力、國防等行業。國外各大石油公司過去曾經根據原油的性質和加工工藝把基礎油分為石蠟基基礎油、中間基基礎油、環烷基基礎油等。美國石油協會（API）于1993年將基礎油分為五類（API 1509），并將其并入API發動機油發照認證系統（EOLCS）中。API基礎油具體分類情況和我國油基礎油系列標準見（表1）。

目前，中國的油基礎油主要依賴進口，進口依存度超過55%，市場需求量較大。由此可見，將傳統費托合成生產汽油、柴油轉變為生產高端油基礎油的前景十分樂觀，且具有明顯經濟效益（油基礎油噸產品價格平均高于汽油、柴油4000～5000元）。

以甲醇級合成氣（CO+H2）為原料，經過原料氣深度凈化、費托合成反應、異構脫蠟和加氫精制、產品分離四個單元，得到高端油基礎油（APIⅢ類基礎油），可聯產3號噴氣燃料。反應選擇鈷基催化劑固定床費托合成工藝，反應溫度：200 ℃～250 ℃，反應壓力：4.0 MPa，原料氣H2/CO比：1.9～2.1。主要流程如（圖2）所示。

費托合成制取高端油基礎油的主要產品為輕基礎油、光亮油，聯產3號噴氣燃料，其規格見（表2）。

所得3號噴氣燃料各指標均滿足GB 6537-2006的技術要求，尤其在下表所列性質具有較大優越性，油質十分適于用作無硫無芳烴的航空燃料（表3）。

3 結語

近年來，中國油消費量呈現持續上升的勢頭，今后幾年，仍將以4%左右的速度增長，是全球油消費的主要增長地區和油業務發展的亮點地區，也是各大油品牌競爭的焦點地區。同時，中國油的產品結構也正在向高檔化發展，產品質量不斷提升，經營模式也在向集約化、規模化方向發展。要在激烈的市場競爭中保持良好的發展態勢，必須在科學發展觀指導下，提高產品的科技含量，提升品牌價值。而提高油質量，必須依靠提高基礎油的質量，才能保證我國在高端油市場上具有競爭力。

從費托合成蠟轉化得到高端油基礎油主要是通過異構脫蠟以及加氫精制反應實現。隨著分子篩合成技術、加氫異構反應機理、催化劑制備技術等方面研究工作的不斷深入，加氫異構技術生產高端油基礎油（APIⅢ類基礎油）在化工領域得到了越來越廣泛的應用。就目前而言，異構脫蠟是油加工工藝中最先進的技術，代表了基礎油加工工藝的發展趨勢。通過費托合成制取高端油基礎油，適用于配制節能型多效內燃機油及高檔工業油，依靠其優異的產品質量指標，將會在油市場占得一席之地。

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