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摘要：化学工程是研究化学工业生产中化学过程和物理过程的共同规律，涉及化工制造、生物工程、纳米技术等。首先介绍了化学工程的研究内容，然后分析了化工生产工艺流程、存在的问题和优化措施，最后指出未来发展趋势。
关键词：化学工程；化工生产；工艺流程；优化措施；发展趋势
随着科学技术进步，我国化学工程发展迅猛，化工生产行业具有良好的发展机遇。而在实际生产中，不仅会带来环境污染，还会危害工作人员的健康。针对这种情况，必须采用科学有效的措施改进生产工艺，既满足市场需求，又能提高企业竞争力，推动化工行业可持续发展。
1化学工程的研究内容
化学工程的研究内容如下：①单元操作。化工生产的基本过程，主要有换热、吸收、整流、结晶、干燥、萃取等，这些基本过程被称为单元操作，可以指导设备设计、产品生产、操作控制。②化学反应工程。化工生产的核心就是化学反应，直接影响产品收率、生产成本等要素。20世纪中叶后，随着氧化、还原、硝化、反应器稳定性、反应相内传质传热等研究的开展，充实了化学工程的内容[1]。③传递过程。该过程是单元操作、化学反应的基础，主要分为热量传递、质量传递、动量传递三种类型。此外，以气体的增湿减湿为例，同时存在两种或多种传递现象。④化工热力学。主要研究传递过程的方向、极限，为过程分析提供数据支持，实现了理论研究和实际应用的紧密结合。⑤其他问题。以化工系统工程、过程动态学及控制为代表，随着生产规模扩大，资源能源消耗量增加，此时能量利用问题凸显出来，必须对生产设计和工艺操作进行优化。
2化工生产工艺流程和存在的问题
2.1工艺流程
第一步，原料处理。化工生产之前，原料处理是一个重要环节，原料不同，处理方法也不同。其中，气体材料多采用净化、加压、加温等处理方法；固体材料多采用粉碎、溶解、融合等处理方法；液体材料多采用蒸发、过滤、沉淀等处理方法。第二步，化学反应。化学反应是化工生产中的关键环节，直接影响产品的质量。具体来说，是以处理后的材料为对象，在一定的温度、压力等条件下进行反应，达到预期反应转化率和收率。目前常用的化学反应类型，主要是氧化、还原、聚合、焙烧、异构化等，获得目标产物或混合物。第三步，产品精制。经化学反应后，得到的产品纯度较低，此时就要进行分离和精制，将杂质、副产物去除，促使产品组成符合规格。值得注意的是，精制过程中的杂质和副产物，可以进行回收再利用，而不能直接作为废物处理[2]。
2.2存在的问题
第一，产品质量低下。在化工企业中，普遍存在重数量、轻质量的问题，不利于工艺水平的提升。首先，化学原料的反应不完全，不仅降低了产品质量，还会造成资源浪费。其次，生产设备的性能不过关，会增加废气、废水、废渣的产量，污染生态环境。以化肥生产为例，对温度和压力的要求高，如果反应器皿的温度不够，因反应不彻底就会产生三废。最后，化学生产工艺不连续，会影响生产进度，一旦前后生产环节相脱节，就会阻碍生产活动的进行。第二，环境污染破坏。原料经化学反应后，生成的固体、气体具有一定毒性，不经处理直接排放，就会污染生态环境。个别化工企业在生产期间，为了提高经济效益，盲目降低成本，毒害物质处理不达标就排放，会造成空气污染、土壤污染、水体污染，甚至人体中毒事件。以印刷、造纸、纺织、金属等行业为例，生产期间易出现重金属超标现象，影响生态环境的可持续发展[3]。第三，管理力度不足。近年来，为了控制化工污染，实现人与自然和谐发展的目标，国家出台了多个法律法规，约束相关行业的行为，通过转变生产模式，走上绿色发展、节能环保的道路。在具体管理中，面对环境污染、生产安全、资源浪费等问题，相关部门的管理力度不足，管理措施流于形式，甚至存在睁一只眼、闭一只眼的情况。而化工企业单纯追求经济利润，没有使用先进设备和技术，忽视了安全、环境等要素，也会造成生产问题。
3新形势下化工生产工艺的优化措施
3.1改进生产工艺
化工企业改进生产工艺，是实现可持续发展的必要途径，具体做法如下：第一，深入研究化工反应的原理和条件，以乙烯合成为例，可以采用裂解石油法，也可以采用乙醇脱水法。要求企业结合实际生产需求，选择合理的生产工艺，既能提高反应效率，又能降低生产成本。第二，严谨选择原料，应考虑到温度、压力、流速、性能等指标，具有耐温、耐压、耐磨、防腐等优势，避免发生破裂、损害、漏滴等问题。第三，合理布局设备，从平面、立体两个角度出发，提高安装精准度，为后续生产作业打下坚实基础[4]。
3.2应用新型能源
一直以来，我国化工生产使用的是传统化石燃料，缺点是燃烧效率低，且会造成环境污染，不满足新形势下的行业发展需求。对此，积极推广应用新型能源，例如电能、太阳能、地热能等，可以提高利用效率，有效保护生态环境。此外，配合使用新型催化剂，可以提高反应速度和程度，减少副产物的生成量，缓解能源浪费现象。
3.3合理处理废弃物
在化工生产期间，废弃物的处理也是一项关键工作。我国地域广阔，自然资源丰富，但人均占有量远低于世界平均水平。西方发达国家的工业发展，采用先污染后治理的道路，我国应该引以为戒，遵循以防为主、防治结合的原则。具体来说，废弃物不能直接排放，必须按照法律规范进行处理；或者进行回收再利用。以废水处理为例，可以采用沉淀法，将重金属离子转化为化合物，从而降低废水的危害，避免造成土壤污染和水体污染。
3.4降低动力损耗
化工生产除了消耗能源外，还会造成动力损耗，降低动力损耗，能节省生产成本，提高经济效益。具体操作如下：一方面，采用变频技术，适当调宽节能调速的范围，能减小电机拖动系统的能源损耗。相比于传统工艺，变频技术的应用可以减小系统磨损，延长使用寿命，不论是输入阶段、还是输出阶段，均能保证系统的动态平衡。另一方面，改造供热系统，化工生产系统是多个设备的有机结合，其中供热系统是一个重点，通过升级和优化，可将系统散发的热量传送至各个设备，实现余热的再利用，避免发生高热低用现象，实现节能降耗目标。
3.5加强生产管理
在生产管理上，首先应该结合生产现状，制定完善的管理制度体系，明确岗位职责，实行生产质量负责制。其次编制合理的奖惩措施，用来激发员工的积极性，树立高度责任心，降低生产风险。最后落实设备的检修养护工作，动态监测运行工况，及时发现问题、解决问题，提高运行稳定性。
4化学工程和生产工艺的未来发展趋势
4.1学科纵深发展
随着化学工程学科的发展，多相物系、高黏度流体、非牛顿型流体的传递规律，成为新的研究课题。针对化学反应中的多重定常稳定态问题进行研究，既能为反应器的设计和操作提供依据，也有利于化工研究和实际应用的结合。化学工程和生产工艺的纵深发展，能延长生产链、提高附加值，满足新形势下化工行业的发展需求。
4.2向新领域渗透
化学工程和生产工艺向新领域渗透，是该学科的客观需要，也是学科发展的动力所在。目前，化学工程的研究与物理工程、生物技术、生物医学工程的发展密切相关、相互影响。总结来看，在化工生产领域以外，只要涉及反应过程、传递过程的项目，均可以用到化学工程的知识和经验。
5结语
化学工程的发展与经济社会的进步密切相关。介绍了化工生产工艺流程，指出生产中存在的问题，例如产品质量低下、环境污染破坏、管理力度不足。对此，应该改进生产工艺，应用新型能源，合理处理废弃物，降低动力损耗，并加强生产管理，以推动化工行业可持续发展。
参考文献
[1]蔡成仪.危险化工工艺生产过程安全管理研究[J].中国化工贸易，2018，10（28）：49.
[2]香永佳.化学工程中化工生产工艺探索及对策[J].读与写，2018，15（21）：194.
[3]马士起.化工生产工艺在化学工程中的运用分析[J].建筑工程技术与设计，2018（14）：4826.
作者:李厚平 单位:中核建中核燃料元件有限公司江南运行公司
