化工生產工藝流程簡述范文

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>> 淺談苯甲醛的生產工藝和改進措施 高酰基結冷膠發酵生產工藝優化研究 硝基苯生產工藝簡述 簡述藥物中間體2-氯-4，5-二氟苯甲酰乙酸甲酯的合成 結冷膠發酵生產工藝的優化 淺析中空保溫玻璃生產工藝的優化 芻議鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）生產工藝的選擇 腈綸的生產工藝 油辣椒生產工藝優化 鐵塔角鋼生產工藝優化 幾種三氯氫硅生產工藝的熱力學分析 對苯二甲酰氯的合成研究 補碳工藝在甲醇生產工藝優化中的應用 正交實驗法優化2,4-二氯-α-氯甲基苯甲醇的合成工藝 甲氧蟲酰肼的合成工藝研究 關于煤礦生產工藝的探討 螺旋霉素的生產工藝 花生酸奶的生產工藝研究 盾構管片的生產工藝 汝瓷的生產工藝探秘 常見問題解答 當前所在位置：中國 > 科技 > 苯甲酰氯生產工藝的優化 苯甲酰氯生產工藝的優化 雜志之家、寫作服務和雜志訂閱支持對公帳戶付款！安全又可靠！ document.write("作者： 本刊編輯部")

申明:本網站內容僅用于學術交流，如有侵犯您的權益，請及時告知我們，本站將立即刪除有關內容。 苯甲酰氯又名氯化體甲酰苯酰氯，是重要化工原料，廣泛用于農藥生產中，主要用于合成除草劑嗪草酮殺蟲劑苯螨特和抑食肼。1 目前的主要生產方法1．1 甲苯法 工藝過程為：甲苯法原料甲苯與氯氣在引發劑情況下反應，側鏈氯化生成三氯甲苯，后者在酸性介質中或滴加水進行水解生成苯甲酰氯，并放出氯化氫氣體(生產中宜用水吸收放出的HCl氣)。1．2 光氣法 工藝過程為：苯甲酸與光氣反應而得。將苯甲酸投入光化鍋，加熱熔融，于140~150℃通人光氣，反應尾氣含氯化氫和未反應完的光氣，用堿處理后放空，反應終點時的溫度為-2~-3℃，趕氣操作后減壓蒸餾，得成品。1．3 苯甲酸四氯化硅法 工藝過程為：將苯甲酸混入苯中加熱至50℃，滴加四氯化硅，于50℃保溫到氯化到氫氣體不再逸出，然后將反應混合物分餾，回收溶劑得到苯甲酰氯粗品，再將粗品溶于苯中用碳酸氫鈉洗滌，再次分餾得到成品，收率75％。 上述三種方法的比較：第三種方法收率不高經濟效益不大，所以多用于實驗室中制備苯甲酰氯。由于方法二成品的含量不高和光氣原料等問題，所以本公司采用方法一的合成路線。1．4 工藝流程革新意義 由于生產流程的缺陷問題，導致產品中不合格現象時有發生，不合格品因為含有一氯芐與二氯芐存在，會導致不合格不易處理，因此，整個生產車間收率偏低，直接給企業帶來很大的經濟損失，同時會給銷售環節帶來不好的影響。于是本公司董事會聯合技術部門主要成員開了關于此問題的的討論會，會議的主旨在于找出原因，加以革新。會后技術部門通過一段時間的試驗與探究，找出了問題之根本，并提出解決方案。2 生產工藝革新的具體實施過程2．1 改進措施 由于甲苯法合成苯甲酰氯是以甲苯與氯氣為原料在引發劑情況下反應，側鏈氯化生成三氯甲苯，這個合成方法的第一步就是通氯氣工段環節，反應式如下： 在這個反應過程中會產生大量氯化氫氣體，所以我們就采用抽真空方法來進行通氯反應的，那么與此同時也會把沸點只有110．6~C甲苯抽出，因此我們采用是二級水冷凝回流裝置，來降低甲苯的逃逸率；另外在通氯過程中，甲苯與氯氣不完全反應會產生一氯甲苯與二氯甲苯(一氯芐與二氯芐)，這兩種化合物若是回流到通氯反應結束液中，會導致苯甲酰氯不合格(由于一氯芐與二氯芐本身就有苦味很難從苯甲酰氯中去除)，所以二級水冷凝回流裝置根據工業實踐證明還是不能達到工業生產要求的，因此我們對通氯環節作了如下改進： 1)添加橫向回收管裝置 通過在真空管下加裝回收冷凝管裝置，來減少甲苯，氯氣與氯芐(一氯芐，二氯芐與三氯芐)的逃逸率。 2)橫向回收管裝置采用逐級依次放大

通過采用逐級依次放大的措施，來更有效對逃逸的甲苯與氯氣與氯芐(一氯芐，二氯芐與三氯芐)回收。 3)回收液體匯總于回收儲液槽中 通過逐級冷凝回收管將冷凝下來的液體匯于回，收儲液槽中，然后泵入反應釜中繼續通氯氣通至所要求的比重即可。2．2 革新后工藝的優勢2.3 革新后工藝的優勢 1)通氯工段環節中反應生成氯化氫氣體通過真空抽到后面通噴水霧的方式合成工業鹽酸，通過逐級冷凝回收管處理后的氯化氫氣體成分更加純凈，合成的副產品鹽酸品質更能得到保證。

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關鍵詞氧化脫氫；余熱利用；節能降耗

中圖分類號：TQ031.4 文獻標識碼： A 文章編號：

引言

受乙烯原料不斷輕質化、國內合成橡膠產能快速增長等因素的影響，近年國內丁二烯供應短缺。在這種情況下，丁二烯擴能迅速。國內目前現有的生產裝置大多采用乙烯裂解碳四餾分抽提工藝，但原料基本被中石化、中石油兩大石油公司所壟斷，造成丁二烯的供應短缺，價格也不斷攀升。面對主流工藝的原料供應短缺，不少合成橡膠民營及外資合資企業只能尋求其他生產工藝來獲得丁二烯，從而刺激了丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝的復蘇。

1、工藝流程及余熱利用簡述

丁烯氧化脫氫制丁二烯的工藝流程簡述如下：

（1）氧化脫氫及水冷洗酸單元：原料丁烯、空氣、水蒸氣按一定比例混合后去一段反應器反應，然后再配入丁烯、空氣和急冷水去二段反應器反應。反應后的生成氣經前換熱器、廢熱鍋爐、后換熱器回收熱量，然后去水冷洗酸塔洗去酸、醛并進一步降溫后去生成氣壓縮機。

（2）生成氣壓縮單元：將生成氣由0.12MPa（絕）經螺桿壓縮機提至1.0～1.5MPa（絕），加壓后的生成氣去油吸收解吸。

（3）油吸收解吸單元：加壓后的生成氣在吸收塔中被塔頂加入的貧油吸收，尾氣經吸附達標排放。塔底富油送往解吸塔解吸，解吸塔側線采出粗丁二烯經冷凝后送罐區，塔頂全回流，塔底貧油部分循環使用，部分送往再生塔再生。

（4）丁二烯抽提單元：本單元主要包括萃取精餾、丁二烯精制得丁二烯產品、溶劑回收后循環使用。

丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝與采用碳四餾分進行分離的丁二烯抽提工藝相比，仍然存在著能耗高，投資大的缺點。如何改進工藝流程、采用先進技術節能降耗是本工藝需要考慮的重點。在我公司承擔的丁烯氧化脫氫制丁二烯設計項目中，最大限度的回收反應熱、應用熱泵技術副產蒸汽、降低循環水用量，使本裝置的能耗顯著降低。

本單元中，二段反應器出口溫度560℃左右，有效的利用好這塊熱量是關鍵。0.3MPaG配料蒸汽分為兩股，一股經過前換熱器與反應生成氣換熱，溫度升至480℃左右，配入丁烯和空氣，通過配料蒸汽旁路調溫至380℃左右進一段反應器。換熱后的反應生成氣溫度降至420℃左右，進廢熱鍋爐產0.3MPaG的飽和蒸氣，這時的反應生成氣溫度降至147℃左右，進后換熱器，用循環軟水取熱去熱泵系統，產生0.25MPaG的飽和蒸氣，經后換熱器換熱后的反應生成氣溫度降至95℃，分液后分別進水冷洗酸塔，洗去酸和醛。

熱泵是一種能使熱量從低溫物體轉移到高溫物體的能量利用裝置，雙良空調設備股份有限公司研發的第二類溴化鋰吸收式熱泵機組就是采用溴化鋰吸收技術，以廢熱（中溫熱源）為驅動熱源，利用廢熱（中溫熱源）與低溫冷源（低溫冷卻水）的溫度差，制取溫度高于廢熱（中溫熱源）溫度的優質熱能的一種熱能設備。

由于整個反應系統壓力比較低，廢熱鍋爐和熱泵產出的蒸汽都能補到蒸汽管線中作為配料用，節省大量的配料蒸汽和循環冷卻水，節能降耗非常明顯。

2、實例分析

以8萬噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置為例，簡要說明采用熱泵技術帶來的節能效果和經濟效益。氧化脫氫及水冷洗酸單元共是四條線，每條線的生產能力2萬噸/年。

（1）每條線的余熱情況

工藝余熱水（走后冷器殼程，用于取反應熱），流量366t/h、溫度101℃，這部分余熱水必須降到72℃才能回工藝使用。

（2）熱需求

生產工藝需要大量的配料蒸汽，其壓力要求≥0.25MPaG。

（3）方案

a.依據余熱情況和熱需求現狀，選擇雙良熱泵機組，回收工藝余熱水中的余熱，將余熱水溫度由101℃降至72℃，并用提取的熱量將138.5℃的熱水加熱到143.5℃，利用閃蒸罐閃蒸出蒸汽（138.5℃、0.25MPaG），供生產工藝使用。

b.采用循環水冷卻器將余熱水降溫至72℃。

（4）效果

a.單套熱泵機組

余熱水：由101℃降至72℃，流量366t/h，共計放出熱量：1061.4萬kcal/h。

冷卻水：由32℃升至42℃，流量720t/h，共計帶走熱量：720萬kcal/h。

循環熱水：由138.5℃升至143.5℃，流量680t/h，共計制熱量：340萬kcal/h，

此部分143.5℃的熱水通過閃蒸蒸汽帶走熱量，實際產生的蒸汽量為：6t/h。

b.循環水冷卻器

余熱水：由101℃降至72℃，流量366t/h，共計放出熱量：1061.4萬kcal/h。

冷卻水：由32℃升至42℃，流量1060t/h，共計帶走熱量：1060萬kcal/h。

（5）效益分析

a.單套熱泵機組

①年運行時間：8000h

②蒸汽價格：180元/t

市場工業用電價：0.7元/kW•h

循環水價格：0.3元/t

③熱泵機組的年運行費用

340萬kcal/h的制熱量，以余熱為驅動能源，余熱免費；

設備電功率：25kW。則年耗電量：20萬kW•h； 年運行費用：14萬元。

消耗循環水費用：720t/h×0.3元/t×8000h＝172.8萬元

熱泵系統，年維護費用：5萬元。其他不可預見費用：3萬元。

年費用總和：194.8萬元。

④熱泵機組的產汽效益

340萬kcal/h的制熱量，實際產汽：6t/h，年產汽：4.8萬t。

年產汽經濟效益：4.8×180=864萬元

b.循環水冷卻器

①年運行時間：8000h

②循環水價格：0.3元/t

③消耗循環水費用：1060t/h×0.3元/t×8000h＝254.4萬元

年費用總和：254.4萬元。

綜上分析，采用雙良熱泵機組回收余熱產汽，每年節約蒸汽和循環冷卻水產生的經濟效益非常可觀，對丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝的節能降耗起了關鍵作用。

3、結束語

目前，隨著乙烯裂解新技術的發展，從乙烯副產的混合碳四量大幅減少；同時伴隨著煤基化工的發展，MTO、MTP等技術的發展，其乙烯副產的混合碳四量會更少。碳四餾分抽提法的原料增加有限，而同時煉油裝置MTBE后的丁烯資源廉價豐富，因此丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝在未來幾年很有市場，但也要看到此工藝的不足之處，必須在節能降耗方面下工夫，才能提高其在市場上的競爭力。

參考文獻

1.丁烯氧化脫氫制丁二烯化學工業出版社

2.雙良熱泵技術成為行業新標桿《機械工程師》 2006年第7期

3.《石油化工管殼式余熱鍋爐》SH/T 3158-2009

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關鍵詞：畢業設計；制藥；生產方法；工藝流程；設備設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0200-03

畢業設計是理工科高等學校專業教學計劃的重要組成部分，是學生在畢業前最后也是最重要的一個實踐性和綜合性教學環節，是強化培養學生工程實踐能力和創新能力的著力點。

相對于其他教學環節，畢業設計環節獨具的培養功能是促進學生全面系統地總結、鞏固和消化已學的理論知識，相對集中地培養學生運用基礎知識解決實際工程技術問題的綜合能力，亦作為學生畢業和學位資格論證的重要依據。

一、畢業設計的目的和作用

在畢業設計的過程中，包括畢業實習、收集設計資料、撰寫設計說明書、繪制工程圖紙和設計答辯各個教學環節，都滲透相應的具體明確的培養目的和作用，歸納起來有：（1）培養學生探求真知的科學精神、優良的人文素養和品質，以及改革創新的意識和團隊合作精神。（2）培養學生獨立運用所學知識分析研究和解決實際工程技術問題的能力，特別是獨立獲取、探索和開發新知識的能力。（3）訓練學生從事科學研究的基本功，包括實驗研究和設計方案的制訂，數據測定、整理和處理方法，調試和使用新型儀器設備，工程技術計算和圖表繪制的能力，特別是計算機應用能力。（4）查閱、選取和使用技術參考文獻資料和工程技術手冊的能力。（5）編輯設計文件、寫作和文字（語言）表達能力。

二、畢業設計的工作程序

畢業設計工作通常按下列程序進行：（1）確定指導老師和設計題目。（2）擬定和下達教師擬定的設計任務書，設計前發給學生。（3）學生在教師指導下作開題報告（是否進行根據題目而定）。（4）學生赴生產單位進行畢業實習，收集設計資料。（5）撰寫設計說明書（包括繪制工程圖紙）。（6）組織畢業設計答辯（由專業教研室或院系負責）。（7）評審設計說明書（有指導老師和專聘的評閱人進行）。（8）評定設計成績。

三、畢業設計的選題

1.選題的重要性。選題是否恰當是能否保證設計質量和達到教學基本要求的關鍵。選題的重要作用是很大程度上決定設計水平和應用價值，能促使學生消化和擴展專業知識，進行知識重組，以至確定學生今后學習和從事研究工作的方向，成為日后專業深造的導航標

2.選題的原則。選題時要遵循下列基本原則：（1）符合專業培養目標，滿足實踐教學基本要求。（2）具有應用價值。（3）具有可行性。（4）具有創造性。（5）具有科學性。

3.選題的途徑和方法。（1）選題的途徑包括：從生產實踐中、科研項目中、市場需求中或實驗教學中選題，從專業發展方向的前沿選題，結合個人興趣愛好選題。（2）選題方法有多鐘：如教師提供、學生自選、師生商定。如承擔教師科研課題中的子課題或其中部分研究（設計）模塊，原則上學生每人一題，多名學生合作的題目，須明確各人的主攻或側重點。

四、畢業設計的基本內容

1.設計說明書內容結構。設計書是畢業設計主要的書面文件，能全面反映學生的設計思想、設計能力和對題目及其背景知識掌握的深廣度。畢業設計不同于一般的工程設計計算書，除了有關的計算內容外，還包括可供選擇的方案、選擇依據和方案論述；除了符合工程實踐要求外，還要滿足教學上的基本要求。根據國家標準（GB7713-87）的規定，一份規范的畢業設計說明書通常由前置部分、主體部分和其他部分所組成。（1）前置部分：封面；題名頁（扉頁）；序言（緒論，前言）；摘要（中、英文）；關鍵詞（中、英文）；目錄。（2）正文部分：引言；正文；結論。（3）其他部分：參考文獻；謝辭；附錄（必要時）。

2.正文的主要內容和要求。（1）主要內容。正文包括的主要內容一般有：①概述。②生產方法（工藝路線）的選擇。③工藝流程設計。④工藝計算。⑤設備的設計計算和選型。⑥車間設備布置設計。⑦管道布置設計。⑧三廢防治和環境保護。⑨技術經濟分析。（2）寫作要求。正文是設計說明書的核心內容，最能體現設計的質量和水平。理工科大學的畢業設計，雖然不同學科（專業）的設計對象、內容和方法各有差異，但具有下列共同要求：①在設計內容上，資料翔實可靠，分析問題論點鮮明，論據充分，論證嚴密，結構明確；實驗數據真實可靠，重復性好，實驗結果能從一定理論高度進行分析，有一定的獨立見解或新意。②在表達形式上，立題突出，層次分明，思路清晰，文體格式規范，符合國家標準。③在治學態度上，實事求是，不夸大渲染，不因“為我所用”而主觀臆斷，任意取舍，更不能抄襲編造。

3.概述。概述一般包括下列主要內容：（1）產品介紹，包括產品名稱、用途、化學結構式、分子式、性能（理化性質）、質量標準及檢驗（測定、鑒別）方法、處方和輔料介紹等。（2）產品在國民經濟和民生中的作用和市場需求。（3）產品在國內外的生產、開發概況和發展遠景。（4）生產方法簡述。（5）所需的主要原材料和水、電、氣等地區性供應條件。

4.生產方法（工藝路線）的選擇。根據查閱和在實際生產中收集到的生產資料和工藝技術參數，對該產品當前在國內外的生產方法和工藝流程進行技術經濟分析、對比，選定最佳生產方法，作為工藝流程設計的依據

5.工藝流程設計。生產方法確定后，即可進行工藝流程設計，益據此確定車間設備布置。（1）工藝流程設計主要任務和成果。主要任務：①確定工藝流程的組成，即確定原料、中間產品、成品和排出物等的來去走向和順序以及整個生產過程所需的各單元操作的組合方式、順序及相互間的連接，以達到據此流程可由原料變成產品的目的。②確定載能介質的技術規格和流向（制藥工藝中常用的載能介質為水、水蒸汽、冷凍鹽水、壓縮空氣等）。③繪制工藝流程圖，即以圖解形式表示出從原料到成品的流程中物流和能量發生的變化和走向以及生產中采用的設備；生產中所需控制的工藝參數（溫度、壓力、流量等）及其檢測控制點。④編寫工藝操作方法（設計說明書），包括原輔料和中間體的名稱、規格、用量，工藝操作條件（溫度、壓力、流量、時間等），控制方法和設備名稱等。成果：工藝流程設計的成果是初步設計階段帶控制點的工藝流程圖和工藝操作方法說明。（2）流程設計的基本原則。①保證產品質量符合規定的技術標準。②滿足《藥品生產質量管理規范》（GMP）的要求。③盡量采用成熟先進的技術和設備。④在保證產品質量的前提下盡量簡化流程，縮短生產周期，提高原來利用率，降低原輔料消耗和生產成本。⑤確保人身和設備的安全。⑥盡量減少三廢排出量，實施三廢綜合利用、處理和回收。⑦考慮現代過程裝置的趨向（大型、高效、節能、自動化、機械化、微機化）和精細產品的趨向（小批量、多品種、高質量）。（3）流程設計的基本程序。①對選定的生產方法進行工程分析和處理。②繪制工藝流程框草圖。③繪制物料流程圖。④繪制設備工藝流程圖。⑤繪制帶控制點的工藝流程圖。

6.工藝計算。工藝計算注意包括物料平衡計算（簡稱物料衡算）和熱（能）量平衡計算（簡稱熱量衡算）。

7.設備的選型和工藝計算。制藥工藝所用設備分為定型設備和非定型設備兩類。定型設備是廠家已標準化和系列化的產品，可按工藝要求，在有關產品說明書中選用。非定型設備是滿足制藥工藝特殊要求的專用設備，須按工藝要求進行專門設計和制造。對畢業設計而言，從教學要求考慮，根據專業特點，一般只須對1～2個主要設備（以非定型設備為主，也可選定型設備）進行工藝性計算，對輔助設備直接進行選型即可。選型方法在相關教科書、手冊中均有詳細描述，可以查閱。

8.車間布置設計。在繪制生產工藝流程圖、物料衡算、熱量衡算和設備設計選型等工作完成以后，就可著手進行初步的車間布置設計。車間布置是否合理，關系到項目的總投資、設備的安裝、檢修、操作環境的安全方便和經濟指標的完成等問題，因此必須統籌考慮。

制藥工業包括原料藥工業和制劑工業。原料藥工業包括化學合成藥、抗生素、中草藥和生物藥品的生產。原料藥屬精細化學品，在車間布置設計上與化工車間有共同的特點。但制藥產品（原料與制劑）是關系到人的健康和生命的特殊產品，必須嚴格保證質量。原料藥生產的精制、烘干、包裝工序和制劑生產的灌封、制粒、干燥、壓片等工序，其車間的新建、改造必須符合《藥品生產質量管理規范》的要求。

9.管道布置設計。管道設計內容就是管道布置圖的內容。管道布置設計主要包括管道設計計算和管道布置設計兩部分內容。

10.三廢防治和環境保護。在制藥生產中產生的三廢（廢水、廢氣、廢渣）中，可能會有毒害物質，對人類生活危害極大。因此畢業設計中必須具體體現生產可持續發展的思想和環保意識，把三廢防治和環保措施列為重要的設計內容。根據防治結合，以防為主的原則，采取綜合利用原材料，變廢為寶和減少三廢排放量的有力措施。

（1）廢水處理方法。廢水種類復雜，處理方法有多種，一般分成四類，物理法、化學法、物理化學法和生化法，見下表，可根據廢水的特點加以選用。

（2）廢氣處理方法。廢氣處理分除塵法和氣體凈化法兩類。

（3）廢渣處理方法。制藥生產中產生的固體廢棄物，統稱為廢渣，包括工業原料渣、反應物渣和未反應完全的原料渣等。廢渣往往是可以利用、轉化為其他材料的有用資源。因此，廢渣處理首先應研究其資源化的途徑，變廢為寶，然后才考慮填埋處理（見下表）。

11.技術經濟分析。技術經濟是指技術方面的經濟指標問題。正確可靠的藥物生產工藝設計體現為技術上的先進性和經濟上的合理性，對此進行評價，需要進行技術經濟分析和基建投資概算。在畢業設計中，技術經濟分析部分一般包括兩個主要內容，即勞動人員的編制和產品生產成本的概算。

（1）勞動人員的編制。勞動定員數是工廠投產后全面達到設計指標和正常管理水平的標志。根據勞動定員數和計劃產量（或產值、利潤）相比較可以算出勞動生產率。①編制全廠人員的依據：a.工廠和車間的生產計劃。b.勞動定額、產量定額、設備看管定額和服務定額。c.工作制度（連續或間歇生產、每日班次數等）。d.出勤率（全年扣除法定節假日、病、事假等因數的有效工作日和工作時間數）。②勞動定員的類別和組成。行政管理人員和技術人員實行責任制，人工實行崗位制。勞動人員確定后，列出車間（或工段）定員表和全廠定員表。

（2）產品生產成本概算。生產成本是反映工廠生產經營和管理的重要指標之一，是制定產品價格的重要依據之一。

產品車成本的組成如下：

①原材料費（原料+主要材料+輔助材料）。

原材料費=消耗定額×該種材料價格

式中：材料價格系指材料的入庫價格

入庫價格=采購價格+運費+途耗+庫耗

式中：途耗指原材料采購后運進倉庫前運輸途中的損耗

庫耗指原材料入庫至出庫間的損耗。

②燃料費（煤、重油等），計算方法與原材料費相同。

③動力消耗（水、電、風等）。

動力消耗費=消耗定額×動力單價

④生產工人工資及附加費。

生產工人工資及附加費=（某產品生產工人平均工資+附加費/某產品年產量）×某產品生產工人人數

⑤車間經費。

車間經費（項目建設前期估算）=車間固定資產折舊費+維修費+車間管理費

⑥企業管理費。

企業管理費=車間成本×企業管理費百分率

式中：車間成本=原材料費+燃料費+動力消耗費+生產工人工資及附加費+車間經費

⑦銷售費用。銷售費用=產品銷售額（或工廠成本）×銷售費百分率 其中：工廠成本=生產成本+企業管理費

以上①～⑦項費用相加，構成了產品生產成本（又稱銷售成本）。

⑧產品出廠價格。

產品出廠價格=生產成本+稅金+利潤

參考文獻：

[1]周永強，胡玉杰，武衛莉.高等學校畢業設計（論文）指導[M].北京：中國建材工業出版社，2002.

[2]國家教委高等教育司，等.高等學校畢業設計（論文）指導手冊《化工卷》[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]張珩，羅曉燕.制藥工程工藝設計[M].北京：化學工業出版社，2006.

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一、工藝流程題的特點

工藝流程題，就是用框圖形式把化工生產過程中的重點生產流程顯現出來，并用所給信息及相關化學知識設計問題，組成與化工生產和社會生活緊密聯系的化工工藝題型，此類試題分為三個部分即已知、流程圖和問題；已知多數是給出工藝生產的原料和最終要生產的產品，流程圖部分是用框圖表示出原料到產物的工藝流程，最后根據生產過程中所給信息及用到的化學知識設計成問題。

此類試題的特點有：一是試題情境真實，工藝流程來自工業生產實際，讓學生理論聯系實際，用所學知識去解決實際問題。二是試題涉及的知識點多，信息量豐富，不但考查對基礎知識的掌握程度，而且提高了學生解決問題的能力。三是試題閱讀量大，信息較多，提高了學生閱讀能力和對信息的采集、歸納和應用能力。

二、化學工藝流程的類型

化學工藝流程按自然資源的開發與利用，可將工藝流程分為以空氣為資源的工藝流程題（如合成氨、制硝酸工業工藝流程題），以水為資源的工藝流程題（如海水制鹽，氯堿工業，純堿工業、海水提溴等），以礦石為資源的工藝流程題（工業制硫酸，冶煉鋼鐵，電解冶煉制鋁和鎂等），以化石燃料為資源的工藝流程題（如有機合成等），如果按生產過程中的主要程序可分為除雜工藝流程題（如提煉高純硅），原料轉化工藝流程題，電解工藝流程題（如電解精煉銅），有機合成工藝流程題（如合成有機玻璃）和資源能源綜合利用工藝流程題等。

三、化學工藝流程題的解題方法

工藝流程題的常見考點有：（1）常見離子的檢驗（Cl-、SO42-、CO32-、SO32-、Fe3+、Fe2+等）；（2）提純除雜（過濾、分餾、萃取、酸化、沉淀、轉化、氧化等）；（3）結晶過程：蒸發濃縮冷卻結晶過濾洗滌；（4）溶液PH的調節（除Fe3+等）；（5）減少污染，綠色化學應用；（6）純度、轉化率、產量的定量計算等。要快速準確地解決這類題，除了需要掌握中學化學基本知識和基本技能外，最重要的問題是提高分析工藝流程題的能力，為了更好地解決此類問題歸納方法如下：

1.工藝流程題的分析過程

工藝流程題是考查學生運用已有知識和相關信息解決工業生產問題的能力，應按下面方法分析：（1）采集信息，得出生產目的；（2）分析圖框中的各個步驟①原料②反應步驟③最終產物；（3）不要忽略問題中的信息。

2.工藝流程題的解題方法

（1）確定生產目的、采集有用信息。信息包括已知信息、流程圖中滲透的信息、表格信息、問題中的有失信息。通過這些信息，確定生產目的。首先比較分析工藝流程中的第一種原料與最后一種產品，從比較分析中找出原料和產品之間的聯系，得出工藝流程中原料轉化為產品的基本原理和檢驗，除雜提純產品的工藝方法，結合有用的信息，把問題逐個解答；若有多組原料，要合成一種或幾種中間產品，再與部分其他原料生產所需的主要產品，這樣的工藝流程題應將工藝流程圖分成多條生產線，分散分析。

（2）分析框圖，了解各步作用。分析流程圖中的原料與產品，找出兩者的關系，結合問題思考：原料轉化為產品的過程中都發生了什么反應？每一步反應除目標產物外，還有哪些雜質、哪些副產物？如何鑒別目標產物？如何除去雜質？有些化學工藝生產為了充分利用原料，還要考慮“綠色化學”理念。除考慮將原料轉化為產品外，同時還要考慮將副產品循環利用。遇到這類題型主要線索是原料轉化為產品，同時也要考慮提高原料的利用優選法和再循環問題。

（3）審清題意，規范答題。落筆答題很關鍵，針對學生簡述能力較差、化學用語表述不準確，所以答題時要審清題意，文字表達要準確、嚴密、科學。如不能把名稱寫化學式、不能把離子方程式寫成化學方程式、方程式要配平、看清是寫出實驗操作名稱還是讓寫具體操作步驟。

四、例題分析

例題1：（2011山東理綜）實驗室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl2和Br2，流程如下：

（1）操作Ⅰ使用的試劑是 ，所用主要儀器的名稱是 。

（2）加入溶液W的目的是 。用CaO調節溶液Y的pH，可以除去Mg2+。由表中數據可知，理論上可選擇的pH最大范圍是 。酸化溶液Z時，使用的試劑為 。

開始沉淀時的pH 沉淀完全時的pH

Mg2+ 9.6 11.0

Ca2+ 12.2 c（OH-）=1.8 mol?L-1

（3）實驗室用貝殼與稀鹽酸反應制備并收集CO2氣體，下列裝置中合理的是 。

（4）常溫下，H2SO3的電離常數Ka1=1.2×10-2，Ka2=6.3×10-8；H2CO3的電離常數Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11。某同學設計實驗驗證H2SO3酸性強于H2CO3：將SO2和CO2氣體分別通入水中至飽和，立即用酸度計測兩溶液的pH，若前者的pH小于后者，則H2SO3酸性強于H2CO3。該實驗設計不正確，錯誤在于 。

設計合理實驗驗證H2SO3酸性強于H2CO3（簡要說明實驗步驟、現象和結論）： 。

儀器自選。

供選擇的試劑：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸餾水、飽和石灰水、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、pH試紙。

答案：（1）四氯化碳，分液漏斗。（2）除去溶液中的SO42- 11.0≤PH

三種參考方案如下：

方案一：將SO2氣體依次通過NaHCO3（或Na2CO3）溶液、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、澄清石灰水。品紅溶液不褪色，且澄清石灰水變渾濁，證明H2SO3酸性強于H2CO3。

方案二：將CO2氣體依次通過NaHSO3（或Na2SO3）溶液、品紅溶液。品紅溶液不褪色，證明H2SO3酸性強于H2CO3。

方案三：配制相同物質的量濃度的NaHCO3和NaHSO3溶液，用酸度計（或PH試紙）測兩溶液的PH。前者的PH小于后者，證明H2SO3酸性強于H2CO3。

解析：該題為離子的分離提純類試題。在解題過程側重聯系物質分離提純的基本原理和實驗方法。如開始通入氯氣，為強氧化劑，后面上層液、下層液看出為分液操作。過濾操作，說明加入物質，可以沉淀某種離子，故可以選用合適的試劑。

（1）操作I是萃取，且萃取劑的密度大于水的，所以可為CCl4。

（2）分析要除去的離子（SO42-和Mg2+）即可得到CaCl2。加入溶液W是為了除去SO42-，要保證除盡Mg2+，所以PH≥11.0，而又不能使Ca2+沉淀，所以PH應小于12.2。

（3）收集CO2應用向上排氣法，可知a錯誤，c長頸漏斗端應插入液面以下，故b、d均可。

（4）抓住題設信息，因CO2與SO2氣體溶解度不同無法比較；酸性強弱還可以從以下兩個方面進行考慮；①用強酸制弱酸原理，SO2與NaHCO3反應制取CO2 ，然后用酸性高錳酸鉀溶液除去CO2中的SO2，用品紅溶液檢驗SO2是否除盡，最后用澄清石灰水檢驗是否有CO2生成；或將CO2通過飽和NaHSO3溶液中，用品紅溶液檢驗有無SO2生成。若品紅不褪色，則證明H2CO3酸性小于H2SO3。②相應鹽水解程度進行比較，取相同濃度的NaHCO3和NaHSO3，然后測其PH即可。

例題2：硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業上常用菱鋅礦生產硫酸鋅，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3 、FeCO3、MgO、CaO等，生產工藝流程示意圖如下：

（1）將菱鋅礦研磨成粉的目的是 。

（2）完成“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式：

Fe（OH）2+ + =Fe（OH）3+Cl-

（3）針鐵礦（Coethite）是以德國詩人歌德（Coethe）名字命名的，組成元素是Fe、O和H，化學式量為89，化學式是 。

（4）根據下表數據，調節“濾液 2”的pH時，理論上可選用的最大區間為 。

Mg（OH）2 Zn（OH）2 MgCO3 CaCO3

開始沉淀的pH 10.4 6.4 - -

沉淀完全的pH 12.4 8.0 - -

開始溶解的pH - 10.5 - -

Ksp 5.6×10-12 - 6.8×10-6 2.8×10-9

（5）工業上從“濾液3”制取MgO過程中，合適的反應物是 （選填序號）。

a.大理石粉 b.石灰乳

c.純堿溶液 d.燒堿溶液

（6）“濾液4”之后的操作依次為 、 、過濾、洗滌、干燥。

（7）分析圖中數據，菱鋅礦粉中ZnCO3的質量分數不低于 。

答案：（1）增大反應物接觸面積或增大反應速率或使反應更充分。（2）2Fe（OH）2+1Cl-+1H2O===2Fe（OH）3+1Cl-。（3）FeO（OH）（或其他合理答案）。（4）8.0≤PH

解析：本題考查的是化學反應原理（包括化學平衡原理、水解原理），物質的制備、分離和提純等實驗操作，以及綠色化學觀念和經濟的視角分析實際生產中各種問題的能力。解題的基本思路為：

（1）從反應速率及反應充分的角度分析。

（2）ClO-作氧化劑被還原生成Cl-，化合價降低2，Fe（OH）2生成Fe（OH）3，化合價升高1，所以Fe（OH）2的計量數為2，最后用O、H配平并檢查。

（3）化學式量為89，只能含有一個Fe，余下33為H、O，所以有兩個O、一個H，化學為FeO（OH）。

（4）選擇的區間應該為Zn（OH）2完全沉淀、Mg（OH）2還沒開始沉淀。

（5）因為Mg（OH）2的溶解度遠遠小于Ca（OH）2，且石灰乳價格便宜，所以石灰乳最好。

（6）制取帶結晶水的硫酸鋅，應該用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等過程。

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關鍵詞：啤酒；糖漿；生產；應用

據資料統計，2015年我國啤酒產量達487億L，同比增長9％左右。我國繼續保持世界啤酒生產和消費大國第一地位［1］。啤酒生產所用原輔料直接影響啤酒質量和成本，發達國家早在20世紀60年代就開始大量使用各種專用糖漿代替玉米和大米作為輔料。目前國內主要是以大米、玉米淀粉為輔料，采用添加啤酒糖漿后，既可降低成本、又不需對啤酒廠現行工藝和設備進行改造，簡單易行；還可根據實際需求對糖組分進行變化，適合多品種多口味啤酒的開發；采用經精制過的啤酒糖漿釀造出的啤酒，產品更清澈干凈、口感更清爽；可避免現行工藝中因將淀粉進行高壓液化、糖化帶來的大量碳排放污染；生產工藝更綠色環保［2］。

1啤酒糖漿的生產工藝

啤酒專用糖漿是以玉米淀粉為原料，采用雙酶法液化、糖化、精制等工藝制得的麥芽糖漿。通過嚴格控制產品中葡萄糖、麥芽糖和麥芽三糖的含量，其糖譜組成與麥芽汁具有相似的可發酵性糖組分，適用于啤酒釀造并能滿足不同風味的釀造要求［3］。1．1啤酒糖漿生產工藝流程淀粉配成淀粉乳調漿加酶液化加熱滅酶降溫糖化加熱滅酶過濾脫色離子交換精制濃縮包裝成品［4］1．

2生產工藝關鍵控制點簡述

在生產過程中，為滿足麥糖含量要求，并控制葡萄糖、麥芽三糖含量，液化工藝DE值參數的控制是關鍵控制點。液化過程中，DE值低，液化液粘度高，造成后續過濾工藝困難；DE值過高則會造成葡萄糖含量高、麥芽糖含量低不符合啤酒糖漿質量標準。因此糖漿生產工廠根據原料、工藝設備等具體情況控制液化工藝DE值參數在10％～14％［5］。（1）淀粉：符合國家標準GB／T8885—2008。（2）淀粉乳：淀粉加水調成淀粉乳濃度為35％或17～19°Bé．（3）調漿：調節pH6．0～6．2，液化酶主要是耐高溫α－淀粉酶（杰能科）添加量0．4‰～0．5‰。（4）液化：采用二次加酶，一次噴射；控制噴射前加酶1／3，噴射閃蒸后加酶2／3。噴射溫度105℃～110℃，連續液化時間90～120min。液化DE值控制在10％～14％。（5）加熱滅酶：調pH5．8，升溫至120℃～125℃，保持10min滅酶。為保證啤酒糖漿的糖組分要求，一定有滅酶工序。（6）降溫：溫度降至60℃有利于糖化。（7）糖化：糖化溫度57℃～60℃添加β淀粉酶（杰能科）0．2‰，普魯蘭酶（杰能科）0．2‰，糖化時間30～40h。（8）加熱滅酶：升溫80℃～85℃保持20min，以終止酶的反應。（9）過濾：硅藻土涂層0．6kg／m2，流量2～4L／min•m2；如過濾困難，可以加糖用絮凝劑。此時溫度控制在60℃過濾。（10）脫色：分2次，活性碳2～4kg／t，溫度60℃，第一次過濾后糖化液中補加0．2％～0．3％活性炭，80℃～85℃，攪拌15min，板框加壓過濾脫色。（11）離子交換：主要是去除影響啤酒發酵與風味的金屬離子與灰分等，采用陽—陰—陽—陰串聯離子交換柱，其流速為每小時為樹脂體積的3～4倍。（12）精制：通過精制設備，進一步提升糖漿的純凈度，嚴格控制各項生產工藝參數，避免二氨基苯乙酮、羥甲基糠醛等對糖漿氣味有影響的物質產生。（13）濃縮：蒸發濃縮到固形物含量在60％或75％。（14）包裝：將濃縮后糖漿進行罐裝后為成品［6］。2啤酒專用糖漿產品質量標準的制定啤酒專用糖漿與其它麥芽糖漿的糖譜組成有很大差異，在保證啤酒質量前提下，針對啤酒生產工藝要求，制定采購的糖漿質量標準感觀指標應符合GB／T20883《高麥芽糖漿》、QB／T2687—2005《啤酒用糖漿》，其理化、衛生指標具體見表1、表。

3啤酒糖漿在啤酒生產中實際應用優勢與特點

利用糖漿代替現在啤酒生產工業中大米、玉米淀粉輔料，國內啤酒廠家從2015年開始進行工藝技術研究與生產踐。研究結果表明：使用糖漿作為生產輔料，及時優化、調整發酵工藝參數情況下，啤酒的各項感觀指標、質量完全可以和大米、淀粉相媲美，能夠滿足市場客戶的需求，現在部分啤酒廠已開始大量應用啤酒糖漿。據張影［7］等生產研究報道：啤酒廠應用啤酒糖漿可降低生產成本、節約能源消耗、提高生產效率等綜合效益非常可觀。843．1提高設備利用率、降低生產成本由于使用糖漿做啤酒輔料后，在現有的糖化設備的情況下，使用糖漿可以簡化啤酒生產工藝，縮短生產周期，提高設備利用率，增加產量，降低生產成本。據啤酒生產企業研究文獻報道在設備一致的情況下，13．5°P的淀粉酒基改做15．5°P糖漿酒基，設備利用率可以提高12％，按2013年18．6萬t產量計算，在設備不技改的情況下，2014年可以提高產能2．2萬t。3．2節約能源和消耗使用糖漿作為啤酒生產輔料后，可以省去啤酒生產中的糊化、煮沸環節，對降低蒸汽消耗是非常有利的。據啤酒工廠研究文獻報道2013年使用淀粉糖化蒸汽單耗0．171t／kL與2014年使用糖漿進行糖化的蒸汽0．135t／kL單耗對比分析得出使用糖漿的蒸汽消耗平均降低0．036t／kL，降低約21．1％。按啤酒工廠成品酒年產量18．6萬kL計算全年可節省蒸汽消耗6696t。3．3使用糖漿作為輔料后，可以不加或減少酶制劑的使用量，按啤酒工廠成品酒年產量18．6萬千升計算，2014年全部使用糖漿作為輔料全年可以節省酶制劑用量為38萬元。3．4提高了人員的生產效率使用糖漿代替淀粉作為啤酒生產輔料，節省了卸車、倉庫貯存、保管、短途倒運、投料等人力資源。員工在相同的時間里，生產出多一倍的產量，提高生產效率，增加了效益。3．5保證啤酒產品質量、延長保質期由于啤酒專用糖漿在其生產工藝中有脫色與離交精制工藝，糖漿純凈度好，幾乎不含蛋白質、脂肪、金屬離子等成分，可以增加啤酒的風味穩定性，延長啤酒的保質期；成品啤酒色澤淺、口味清爽，抗氧化性強。啤酒生產企業通過優化糖化、發酵工藝，也對大米、小麥芽、玉米淀粉和糖漿進行了生產技術對比研究，并得出結論：糖漿完全可以代替大米、玉米淀粉作為啤酒生產輔料，生產出的啤酒質量與口味是合格的。全部使用糖漿產生的經濟效益顯著，對啤酒企業來說又找到了一條降低生產成本、提高盈利空間。上述啤酒糖漿的應用優勢與特點吸引了國內啤酒企業的關注，雪花、百威英博、青島啤酒于已今年開始大范圍的使用啤酒專用糖漿作為輔料。

4總結與展望

隨著國家節能減排政策的鐵腕推進，發展低碳經濟、循環經濟和建設節約企業的任務艱巨，在目前通脹形勢的影響下，啤酒生產鏈條原料，輔料，能源、運輸等4個環節成本均不同程度的上漲，導致啤酒生產成本的一再攀升，嚴重壓縮了利潤空間。因此各大啤酒生產廠家也在不斷追求技術創新，從原料，輔料，能源等環節進行成本控，啤酒企業必須降低生產成本和銷售成本，加快企業的創新發展，尋找到新的競爭力。啤酒糖漿的降低生產成本應用優勢與特點吸引了國內啤酒企業的關注，我國啤酒工業近兩年已開始大量應用啤酒專用糖漿。但是，使用啤酒糖漿所得啤酒產品只能達到普通啤酒等級，無法達到優質高端啤酒的質量需求；糖漿的使用導致啤酒釀造過程α－氨基氮水平降低，可能影響發酵過程中的風味物質主要是雙乙酰的正常轉化；利用糖漿將麥汁濃度提高，則發酵中形成的酯類越多，超過味閾值會導致不愉快的異味，這些都是利用糖漿發酵啤酒應關注的問題［8］。因而開發生產啤酒專用糖漿系列產品，生產推廣啤酒專用糖漿的應用技術，糖漿生產企業與啤酒企業協同解決應用過程中所出現的各種問題，進一步提高糖漿質量，降低產品生產成本，是淀粉糖行業面臨的艱巨任務，也將是帶動淀粉糖行業的重要的新的增長點，促進淀粉糖工業、啤酒行業技術的進步和發展。

作者:趙雪松 吳延東 吳杰 劉艷波 單位:玉米深加工國家工程研究中心

參考文獻

［1］韓永奇．2012年我國啤酒產業猜想［J］．啤酒科技，2012（3）：7－9．

［2］熊麗蘋，黃立新，周彥斌．國內啤酒專用淀粉糖漿的開發和應用［J］．廣州食品工業科技，2004，20（4）：151－154．

［3］HanGuotao．Thebeerbrewingtechnologyusingonlysyrupasauxiliarymaterial［J］．LiquorMaking，2009（11）：78－82．

［4］尤新編．淀粉糖品生產與應用手冊［M］．北京：中國輕工業出版社，1997：173－178．

［5］段鋼，周紅偉，姜錫瑞．利用酶制劑提高啤酒糖漿質量［J］．山東食品發酵，2004（3）：27－30．

［6］趙云財．啤酒專用糖漿的生產［J］．釀酒，2004，31（2）：59－60．

篇6

關鍵詞：三氯氫硅　尾氣處理　變壓吸附

中圖分類號：X51

文獻標識碼：A

文章編號：1007-3973（2012）008-118-02

泰山鹽化工公司10000t/a三氯氫硅裝置自2009年6月投產以來，為達到環保、節能、低耗生產的目的，對三氯氫硅生產過程中尾氣的處理方法進行了改進，隨著現場生產經驗的增加和國內三氯氫硅生產技術的發展，本公司采用了變壓吸附裝置處理反應尾氣，取得了預期的效果和效益。

1 三氯氫硅生產工藝介紹

1.1 反應原理

三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿，分子式SiHCl3,可用于有機硅烷和烷基、芳基以及有機官能團氯硅烷的合成，是有機硅烷偶聯劑中最基本的單位，也是生產半導體硅、單晶硅的原料，它是易揮發，易潮解的無色液體，在空氣中發生反應產生白煙，遇水分解，產生氯化氫氣體；能溶入苯、醚等有機溶劑。它屬一級遇濕易燃物品，易燃易爆；它與氧化劑發生強烈反應，遇明火、高溫時發生燃燒或爆炸。

三氯氫硅最常用的生產方法是硅氫氯化法，本裝置選擇該法。

該方法是用冶金級硅粉作原料，與氯化氫氣體反應。反應在330-370℃和0.15-0.3MPa下進行，主要化學反應按下式進行：

Si+3HCl=SiHCl3+H2

Si+4HCl=SiCl4+2H2

1.2 生產工藝介紹

該生產裝置主要由氯化氫干燥壓縮、三氯氫硅合成、濕法除塵、三氯氫硅冷凝和提純分離工序等組成。其生產工藝流程簡述如下：

從本公司氯化氫合成工段用管道輸送來的氯化氫氣體，通過-35℃冷凍水脫水、氯化氫壓縮機加壓后進入氯化氫緩沖罐，再分別經流量調節閥、流量計、止逆閥進入三氯氫硅合成爐。外購袋裝硅粉進入硅粉池，用膠管借水環真空泵的抽力吸至硅粉干燥器，干燥后的硅粉經計量罐計量后由給料閥加入三氯氫硅合成爐，與來自氯化氫緩沖罐氯化氫在合成爐反應生成三氯氫硅和四氯化硅。

混合氣體經沉降器、旋風分離器、袋式過濾器、濕法除塵裝置、機前機后冷凝器冷凝，液體經機前、機后產品計量罐計量后進入中間產品儲罐，不凝氣體送尾氣變壓吸附回收系統回收微量的三氯氫硅和氯化氫，氫氣從尾氣淋洗塔頂放空。變壓吸附裝置吸附的三氯氫硅和氯化氫定期用干式真空泵抽真空解析、并用隔膜壓縮機加壓（0.2MPa）送至氯化氫緩沖罐與新鮮氯化氫混合后送至三氯氫硅合成爐參與反應。

中間產品儲罐中的三氯氫硅、四氯化硅混合液，借隔膜壓縮機的壓力，經金屬浮子流量計計量后，進入三塔連續分餾，三氯氫硅成品純度可達99.8%以上，四氯化硅可達99.8%以上。

2 三氯氫硅生產尾氣的產生和組分

2.1 尾氣的產生

三氯氫硅生產的尾氣主要產生于硅粉與氯化氫在三氯氫硅合成爐中反應生成的混合氣，其成分包括：三氯氫硅、四氯化硅、氫氣、未反應的氯化氫、和系統中用于置換的氮氣，合成氣經過本裝置內冷凝器的冷凝，沸點較高的四氯化硅絕大部分被冷凝下來，尾氣主要成分為三氯氫硅、氯化氫、氫氣和氮氣。

2.2 尾氣的組分

三氯氫硅尾氣壓力為0.5MPa，流量為600 Nm3/h，溫度為-20℃～-10℃，組分如表1。

3 變壓吸附裝置工藝概述

三氯氫硅尾氣回收裝置流程框圖如圖1，點①、②、③之間的虛線框范圍為本裝置界區范圍，本裝置界區自原料氣進裝置的第一個截止閥入口端起，至產品氣和出口為止，儀表設計交接點在裝置界區分界面上。

本裝置原料氣為三氯氫硅裝置尾氣，原料氣經過本裝置后，在干法回收塔出口端輸出凈化氣，主要成分為H2和N2，凈化氣中的SiHCl3、HCl等雜質將達到國家排放標準，可直接輸送到界區外排放或回收利用，被回收的SiHCl3、HCl等氣體組分在床層中得到充分回收，稱為回收氣，主要包含SiHCl3、HCl及少量H2和N2，回收氣可返回到生產工序回收使用。通過本裝置處理，達到凈化三氯氫硅裝置尾氣并回收SiHCl3、HCl等有效氣體的目的。本裝置包括五臺干法回收塔、中間罐、換熱器、回收氣緩沖罐、動力設備真空泵組和隔膜壓縮機等。

本裝置由回收塔及相應的緩沖罐、換熱器等通過管道、程控閥、調節閥等連接起來，裝置的壓力、溫度、流量均配置現場儀表，并通過遠傳儀表送達控制室，由計算機控制系統完成參數的檢測、記錄、報警、聯鎖等功能，所有主要控制都由計算機控制系統自動運行，配備有充分的安全聯鎖保護裝置，可保證裝置的先進性、安全性和穩定性。

4 變壓吸附裝置的分離原理

本裝置尾氣中三氯氫硅、氯化氫與氫氣、氮氣分離的實現是靠回收塔內填料對其不同的吸附性來實現的。三氯氫硅、氯化氫為極性物質，氫氣、氮氣為非極性物質，回收塔內填料通過對極性物質的選擇性吸收，達到分離的效果。

吸附劑對各氣體組分的吸附性能是通過實驗測定靜態下的等溫吸附線和動態下的穿透曲線來評價的，吸附劑的良好吸附和解析性能是吸附過程的基本條件。分離組分復雜、類別較多的氣體混合物，常需要幾種吸附劑，吸附劑按照其分離性能依次填在同一吸附床內。

回收三氯氫硅尾氣的專用吸附劑經過反復篩選和優化，最終確定采用四種吸附劑配合使用，四種專用吸附劑在吸附器中負荷填充，其對三氯氫硅和氯化氫等組分的吸附性互相補充，最終達到高效率的回收氯硅烷和氯化氫，同時保證凈化氣中氯硅烷和氯化氫的含量達到要求。

本裝置最終達到的凈化氣中組分含量為SiHCI3≤10mg/Nm3， HCl≤10mg/Nm3，氫氣99%(其它為氮氣)。

5 取得的效益

5.1 環保效益

該方法有效解決了傳統尾氣淋洗工藝中酸性廢水排放問題，有效緩解了環保壓力，做到了清潔生產。

篇7

【關鍵詞】碳酸二甲酯；酯交換法；甲醇羰基氧化法；尿素醇解法；綠色試劑

Technology Introduction of Dimethyl Carbonate

Shen heping，Lu bei，Wang hao，Liu ruimin

Abstract： Some methods are used for the synthesis of Dimethyl Carbonate， such as phosgene alcoholysis， transesterification of propylenecarbonate or ethylenecarbonete， methanol oxy-carbonylation， urea transesterification and CO2 direct alcoholysis ect. And the economy of these methods are compared. The results showed that the process of urea transesterification is preferable because of least cost.

Key word： Dimethyl Carbonate；transesterification of propylenecarb-onate or ethylenecarbonete；methanol oxy-carbonylation；urea transes-terification；CO2 direct alcoholysis； green reagent

1、前言

碳酸二甲酯（dimethyl carbonate，簡稱DMC）是近年來頗受重視的一種被廣泛應用的基本有機合成原料，它被譽為有機合成的“新基石”[1]。1992年在歐洲DMC通過了非毒性化學品的注冊登記，被稱為“綠色化學品”[2]。隨著社會的不斷進步，環境保護法規的進一完善，人類環境保護意識不斷提高。如何減少或取代高污染、劇毒化學品的使用，實現化學工業生產清潔化、綠色化，成為世界上許多化學家和化學工程師的奮斗目標。因此，DMC的合成和應用越來越受到人們的重視。

2、碳酸二甲酯特性

碳酸二甲酯（DMC）的分子式為C3H6O3，相對密度1.070，相對分子質量為90.07，熔點4℃，沸點90.1℃，閃點17℃，著火點465℃，折射率1.3697。常溫下為無色透明液體，略帶香味，有一般醇、酯和酮類似的外觀，能以任何比例與醇、酯和酮等有機溶劑混合，無腐蝕性。DMC具有可燃性，爆炸極限為3.8%～21.3%。DMC略有刺激性氣味，毒性遠小于光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷，屬于無毒或者微毒化學品[3]。

DMC是一種優良溶劑，與其他溶劑相比，DMC具有閃點高、蒸汽壓低、空氣爆炸下限高等特點，在貯運、使用中安全性高，因此DMC在清洗和特殊領域內（特種油漆、醫藥品制造介質以及高能電池電解液等等）用作溶劑和溶媒，可以取代氟里昂、三氯甲烷和其他代用品。

DMC分子中氧含量高達53.3%，比MTBE（18%）高許多，且和汽油的相溶性好，蒸汽壓低，有利于提高汽油辛烷值和減少汽車尾氣排放，作為新一代汽油添加劑具有良好的應用前景[4-7]，要達到相同的氧含量，DMC的體積添加量是MTBE的40%左右。DMC對不同汽油辛烷值的影響見表1[8]。

注：BON為調和辛烷值，計算公式為，其中A為調合組分的百分數；B為調合組分的辛烷值；C為調合后的辛烷值。

近年來，我國大中型城市空氣質量越來越差，機動車排放尾氣日漸成為城市空氣的主要污染源。柴油發動機排放的顆粒物不僅對空氣造成污染，更對人體健康造成威脅。在機動車排放中，占機動車總量17%的柴油車是99%顆粒物（PM）的排放源。局部缺氧燃燒是形成柴油煙塵的主要原因。DMC能使柴油在氣缸中充分燃燒從而抑制了柴油煙塵的生成。下圖為分別以柴油和添加10%DMC柴油為原料，6kW柴油機在2300r/min條件下，對微粒濃度的影響。由圖可以看出，添加適量DMC對微粒濃度影響較大。若將DMC應用于無煙柴油，那DMC在國內的需求量將不可小覷。2012年僅中國石化集團公司柴油產量就達到7739萬噸，DMC按10%添加，則需DMC774萬噸，而現在DMC產量還不足其10%。

碳酸二甲酯從其結構式中可以看出含有羰基、甲基、甲氧基、羰甲基，使得碳酸二甲酯具有良好的反應活性。DMC可合成聚碳酸酯、異氰酸酯、聚氨基甲酸酯等一系列化合物，以及食品添加劑、抗氧化劑、染料、農藥、醫藥中間體等[9]。

3、碳酸二甲酯生產工藝

DMC生產技術的研究、開發及生產經歷了三個階段。最初階段，Hoodrdock于1918年用甲酯，氯甲烷與甲醇反應制得碳酸二甲酯，后來利用光氣、甲醇制取甲酸甲酯進而制取DMC[9，10]。第二階段，Ugo R-omano等人對羰基化長期研究的基礎上，于1979年成功研究出由一氧化碳、氧氣、甲醇液相羰基化DMC技術。第三階段為甲醇氧化羰基化法制DMC發展階段，針對液相羰基化法中存在著腐蝕性大、催化劑壽命短等問題，90年代由日本宇部研發成功氣相氧化羰基化生產DMC技術[11，12]。到目前為止，DMC的生產方法已有許多種成熟工藝[13-16]，主要有光氣法、甲醇氧化羰基化法、酯交換法、尿素醇解法、二氧化碳直接合成法。

3.1光氣法[17]

光氣法是DMC傳統的合成方法，以光氣和甲醇為原料，反應分兩步進行。化學反應式如下：

COCL2+CH3OH=CLCOOH3+HCL （1）

CLCOOCH3+CH3OH=CH3COOCH3+HCL （2）

該工藝其收率按甲醇計為90%，按光氣計為99%，但工藝復雜、周期長、原料劇毒、污染環境、設備腐蝕嚴重，已逐漸被淘汰 。

3.2甲醇氧化羰基化法[18-23]

該法是最早出現的非光氣法，原料易得，毒性較小，工藝簡單，發展較快。以甲醇、一氧化碳和氧為原料合成碳酸二甲酯，反應方程式如下：

2CH3OH+2CO+O2=CH3COOCH3+H2O （1）

第一個實現工業化的非光氣法為上世紀80年代意大利Enichem公司以CuCl為催化劑的甲醇氧化羰基化法，該工藝反應溫度90～120℃，壓力為2～3MPa。該工藝的缺陷為高轉化率時催化劑的失活嚴重，因此其單程轉化率僅為20%。日本Ube對Enichem公司的甲醇氧化羰基化法進行了改進，以NO為催化劑，這樣避免了催化劑的失活，使轉化率幾乎達到了100%。

甲醇氧化羰基化主要催化劑有鈀催化劑、銅催化劑和鈀銅催化劑。鈀催化劑體系是以氯化鈀為主催化劑添加不同助催化劑體系，缺點是催化劑價格昂貴，副產物草酸二甲酯于產品MDC分離技術復雜，研究表明加入有機堿可提高DMC的選擇性[24]。銅系催化劑是以二價銅或一價銅為主的催化劑體系。有研究表明[13]只使用CuCl2產品收率不高，采用CuCl2-MnCl2-LiCl催化劑體系收率可達89%；一價銅鹽催化劑體系，產品收率最高，產品選擇性接近100%。鈀銅雙組分催化劑為雙金屬氯化物負載在活性炭上，其較單一金屬氯化物催化劑明顯提高產品收率，加入KOAc可提高催化劑的活性和穩定性[25]。

3.3酯交換法

由碳酸乙烯酯（EC）或碳酸丙烯酯（PC）與甲醇進行酯交換反應合成碳酸二甲酯，副產品乙二醇（EG）或丙三醇（PG）。碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯由環氧乙烷或環氧丙烷和CO2反應制的。

國外多以碳酸乙烯酯和甲醇為原料，國內多以碳酸丙稀酯和甲醇為原料。酯交換采用的催化劑一般為堿金屬的氫氧化物、醇鹽或碳酸鹽及離子交換樹脂等。我國大多數DMC生產裝置采用國內自行開發的酯交換法工藝，但是，酯交換法工藝被認為產率較低、生產成本較高，工藝流程較長，與氧化羰基化法相比，其投資高1/3，最終成本高1/4，只有當DMC年產量高于55kt/a時，其投資和成本才可以與其他方法競爭。

3.4尿素醇解法

用甲醇和尿素醇解法合成碳酸二甲酯是20世紀90年代后期開始研究開發的工藝路線，是一種新興的工藝。若與尿素生產聯合進行可降低成本，此工藝有望實現商業化。其化學反應式為：

CO（NH2）2+2CH3OH=CH3OCOOCH3+2NH3（1）

該反應實際上分兩步進行：第一步尿素醇解得到氨基甲酸甲酯；第二步氨基甲酸甲酯醇解得到DMC。其中第一步醇解容易，第二步醇解困難。因為熱力學計算表明，該反應自由能變化（G）為正值，常壓下使反應朝著尿素醇解合成碳酸二甲酯的趨勢不大。這種提高碳酸二甲酯選擇性方法的關鍵就是如何防止氨基甲酸甲酯分解以及如何及時的將碳酸二甲酯移出反應區。

據悉，由國家基金委、山西煤化所創新基金以及企業支持的“由尿素和甲醇直接合成碳酸二甲酯新過程”項目，工業化中試試驗獲得成功，取得了突破性進展，實現了催化劑1000h的穩定運轉，尿素轉化率100%，碳酸二甲酯的單程收率在60%以上，達到了國際領先水平。該報道稱：催化劑反應活性高、壽命長、選擇性好，制備技術科學合理，生產過程簡單；由尿素和甲醇直接合成碳酸二甲酯反應分離一體化新過程，不僅使反應的轉化率和產物的選擇性進一步提高，而且簡化了工藝流程，提高了產品質量；產品純化技術簡單易行，碳酸二甲酯的純度可以達到99.5%以上，且不含鹵素等有害雜質。尿素醇解法的最明顯的優勢是反應過程沒有水生成，省去后續的DMC-甲醇-水共沸體系的分離，是最經濟的生產方法。

3.5二氧化碳甲醇直接合成法

甲醇與二氧化碳直接合成DMC法是原子經濟型反應，原料二氧化碳價廉易得，且無毒性，產物易分離，其化學反應式為：

CO2+2CH3OH=CH3COOH3+H2O （1）

該工藝從化工經濟和環保角度看，其突出的特點是直接有效利用CO2氣體。采用該工藝路線生產一噸DMC可消耗二氧化碳（99%）251Nm3，如果建立1萬t/a碳酸二甲酯裝置則每年可以利用CO2約5000t，社會經濟效益顯著。由于CO2化學性質穩定，需要活化，該合成反應在熱力學上難以進行，到目前為止，對該項目的研究各國均處于實驗室階段，收率只有2～3%，工業化還需要一段很長的距離。

4、工藝比較

通過以上技術路線的介紹，下面對部分工藝路線的投資成本進行比較，在計算過程中甲醇以三年均價1500元/噸計算。詳細投資成本比較見表2：

從上述投資比較可以看出，在年產10000噸的DMC中，尿素醇解法生產成本較酯交換法，氣相、液相羰基化法低很多；尿素醇解法的界區內、外投資及設備總投資是酯交換法的1/5左右。就其總投資和生產成本而言，尿素醇解法均具有顯著的經濟優勢，出于經濟和原料的考慮，尿素醇解法將有望代替國內酯交換法生產工藝。

5、結束語

碳酸二甲酯是一種滿足當前清潔工藝要求，符合可持續發展戰略趨勢，并且兼具多種優良性能的綠色化工產品。碳酸二甲酯在國內的需求量還沒有完全打開，隨著汽車燃料環保要求的提高，日后用于調和生產無煙柴油及高辛烷值汽油的用途推廣后，其需求量將大大提高。尿素醇解法制備碳酸二甲酯工藝在以后幾年將得到廣泛應用。

參考文獻

[1]殷元騏.羰基合成化學[M].北京：化學工業出版社，2002

[2]王延吉，趙新強.綠色催化過程與工藝[M].北京：化學工業出版社，2002

[3]謝克昌，李忠.甲醇及其衍生物[M].北京：化學工業出版社，2002

[4]姚波，潘克煜等.柴油與碳酸二甲酯混合燃料的燃燒與排放特性研究[J].內燃機學報，2003，21（2）：101～105

[5]方云進，肖文德，陸婉珍.碳酸二甲酯作汽油添加劑的應用研究[J].現代化工，1998（4）：20-22

[6]韓萍芳，李揚，王延儒.碳酸二甲酯-甲醇共沸物的分離方法研究進展[J].江蘇工業學院學報，2003，（15）：61～63

[7]Nori K Tonosaki M，Nakamura H，et al.Production of Di-alkyl Carbonates[P].WO：9015791，1990

[8]陸婉珍，龍義成，黎潔.碳酸二甲酯作為添加劑的評價[J].石油學報，1997，（13）：40～44

[9]CurnuttGL.Catalytic Vapor Phase Process for Producing Dihydro-arbony Carbonates[P].US：5004827.1991，04，02.

[10]Michael A P，Christopher L M.Review of Dimethyl Carbonate （DMC）Manufacture and its Characteristics as a Fuel Addi-tive. Energy&Fuels，1997，11：2～29

[11]Li Zhong，Xie Kechang，Slade R C T.High Selective Catalyst CuCl/MCM-41 for Oxidative Carbonylation of Methanol to Di-methyl Carbonate[J].Applied Catal，2001，205（1-2）：85～92

[12]曹發海.氣相法甲醇氧化羰化制DMC催化劑研制及反應動力學研究[D].上海：華東理工大學，1996

[13]Romano U，Tesel R，Maurl M M，etal.Synthesis of dimethyl carb-onate from methanol，carbon monoxide，and oxygen，and oxygen catalyzed by copper compounds[J].Ind Eng Chem Prod Res De-v，1980，19（3）：396-403.

[14]曹發海，應衛勇等.甲醇氧化羰化CuCl2/C催化劑的失活與再生[K].華東理工大學學報，1997，23（1）：14～17

[15]李忠，潘亞利等.碳酸二甲酯的合成化學[J].煤炭轉化，2001，（02）：46～52

[16]姚波，潘克煜等.柴油與碳酸二甲酯混合燃料的燃燒與排放特性研究[J].內燃機學報，2003，21（2）：101～105

[17]程文.碳酸二甲酯的合成與應用[J].上海化工，1997，20（2）：37～39

[18]黃濤，姚潔等.碳酸二甲酯的合成與應用[J].石油與天然氣化工，1988，27（3）：152～156

[19]Bhattacharya A.Fuel Oxygenates：Organic Carbonate Synthesis. Prepr Pap Am Chem Soc Div Fuel Chem.1995，40（1）：119～122

[20]Rivetti F，Romano U.Procedure for the Production of Alkyl C-arbonates.EP Patent，534545，1993.03.31

[21]姜瑞霞，王延吉等.甲醇氣相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的研究Ⅱ.助劑對催化性能的影響[J].燃料化學學報，1999，27（4）：319～322

[22]王延吉，趙新強等.甲醇氣相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的研究Ⅰ.催化劑的制備及反應性能[J].燃料化學學報，1997，25（4）：324～327

[23]Wang Yanji，Zhao Xinqiang，Yuan Baoguo，et al.Synthesis of Dimethyl Carbonate by Gas Phase Oxidative Carbonylation of Methanol on the Supported Solid CatalystI.Catalyst Preparatio-n and Catalytic Properties[J]. AppliedCatalysis A：General，1998，171：255～260

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關鍵詞：火災　安全　石油　能源

由于石油化工產業的特殊性，防火安全問題炙手可熱，且被社會各界人士所大力關注。也就是說，在石油儲運過程中，石油輸送管道，由于需要加壓、加熱等一系列流程工序完成其整個輸運過程，這一過程不出現意外防火安全事故則罷，一旦出現事故所帶來的人員傷亡與經濟損失非常重大。因此，集合目前石油儲運存在的防火安全問題進行研究，制定相關防火安全措施，對指導石油儲運工作流程順利的進行所具備的導向作用和現實意義很大。

一、石油儲運火災危害特性簡述

1.設備故障潛在危害性因素分析

設施故障與日常維護、檢修，包括設備的使用功能、特性等全面了解有著重要聯系。油氣管道儲運設計結構不科學，輸運生產工藝不當，管網布設不合理及管線腐蝕、操作壓力異常、以及高溫、高熱導致的容器管道破損等，都極易造成油氣泄漏，甚至引起爆炸等災害性事故。如，采用塑料、橡膠質地管線時，會因為外部撞擊、冷熱不均、管道自然老化等潛在性因素導致管道內的油氣發生側漏或外泄，進而引起意外事故發生。在設備故障及日常維護中，如果未能注意到密封墊圈老化、或意外導致其破損，也會促成油氣泄漏。此外，一旦是易燃性、高度揮發性可燃氣體等出現外泄，遇到明火就會發生火災、爆炸事故；有毒性擴散氣體泄漏，也會導致人員大量傷亡。

2.不防爆設備潛在危害性因素分析

石油產業工藝型生產設備及相關使用設備的線路如未能選用標準型號的防爆設備，或者未能正規處理好防爆，當油氣泄漏出也必然存在著一定潛在性危害因素。如，油氣泄漏時受設備摩擦電火點燃產生火災、爆炸事故。

3.防靜電措施不完善存在的潛在危害

油氣輸運生產過程中，除了重要的潛在防火、意外事故預防措施處理得當外，對于防靜電措施的完善也應重點對待，切勿忽視。否則，油氣管道和設備的正常運行，在一定條件下也會積聚靜電，當靜電不能及時排除，差生大量電荷積累，也會促成高危性火災、爆炸事故。

4.動火條件下進行作業存在的潛在危害

當石油輸運作業流程正常開展過程中，設備的日常維護進行的檢修作業實為常見。其中，檢修作業進行時經常需要進行焊接、切割等維修工藝。在此過程中，電鉆、噴燈、打磨機等的使用，也極易產生摩擦電火。因此，動火違章作業存在的潛在危害體現為：其一，違章組織，動火審批不嚴格。即主要強調搶生產進度，有不少領導安全觀念及意識淡薄，常忽視安全規范，在不具有動條件下指揮人員進行動火作業。其二，盲目動火。有不少人員不了解動火管理相關約束規范，或自身安全意識較差，存有僥幸心理，并未辦理相關動火作業工作程序，且有可能自身并不具備動火作業資格，冒然進行動火作業引致火災發生。其三，現場監管執行不力。滅火設施、器材缺失，或者使用年限久遠，再或者沒有現場監管人員等的條件下進行動火作業，導致明火產生，火勢未能及時制止，以致釀成火災。

二、防治對策研究

1.極力做好設備維護

定期組織人員對設備、設施的運行情況進行盤查，發生問題、故障時需要采取正確、合理措施進行檢修；同時，針對設備的使用特性、使用條件等進行定期保養；另外，設備故障發生前，檢修、維護人員應具備風險控制觀念及意識，明晰工藝流程的具體處理，將一旦火災等危險性事故發生時，能夠及時補救或疏離現場，將風險損益降至最低。

2.靜電處理得當

運行設施、設備的靜電接地對油氣儲運工作而言至關重要。如，設備靜電接地應規范處理，接地處理要牢靠，螺紋連接部位處電阻值處理，管網線路設備接地符合作業規范標準等。

3.重視防火設計與安全裝置

3.1防火設計

防火設計不能做好會引致后續石油儲運發生油氣外泄，引起災害事故發生。因此，防火設計非常關鍵。需要按照設備的型號、設備布置、設備安裝等因素去綜合、全面分析，以保證以上環節符合國家規范及技術操作標準要求。此外，結合生產工藝特性，可把握好管道的選材，盡量運用防腐性能良好、耐高溫性能強的選材。同時，對于生產裝置、設備等的布局安排，也要參考相關技術文件、行業規范等進行合理布局，并周全考慮到防火分隔、自然通風、防壓泄壓等，以此才能降低防火設計不當帶來的火災安全隱患。

3.2安全裝置

石油運輸防火安全裝置的設立對指導防火安全預防工作而言所具備的指導意義很大。一般而言，全面的組或設備系統則包括全液封、阻火器、水封井、阻火閥等組成，其重要作用也是控制火焰引入設備避免事故發生。此外，對于防爆泄壓設備裝置，也要盡可能完善安全閥、防爆片、壓力容器等的裝置，盡可能將設備運行壓力控制在平穩狀態，以避免高壓、泄壓引致的爆炸事故發生。除此之外，自動探測器的裝置也非常必要。它的作用是檢測煙塵、氣體存在的空氣濃度、以及溫度是否超過標準上限等，從而起到防火預控作用。

4.規范進行動火作業

4.1拆卸

拆卸主要強調的意義是：如果具備設備零部件拆卸條件，盡可能將需要動火作業的設備進行規范拆卸，從而將其轉移到安全區域內進行作業，待作業完工后再安裝原處。

4.2隔離

設備檢修需進行動火作業時，要處理好管道及設備零部件的必要隔離。如，管道加堵盲板，或者將管道一節拆卸等，需預防好易燃介質滲入到動火作業區域。

4.3清理現場

動火作業完工后，徐靜瑤及時、規范的清理現場。如，動火作業后的周圍現場，需要將易燃、易爆物品挪移到安全區域內，并清理好附近區域。

4.4清理置換

4.4.1清水置換。主要適用范疇是容易被水清洗、洗滌的介質。

4.4.2蒸汽置換。主要強調的是未能通過清水置換的物料可使用此方法。如，遇冷即凝、油液狀介質等。

4.4.3空氣置換。強調以空氣作為媒介置換設備內可燃氣體介質。

4.4.4惰性氣體置換。惰性氣體置換法主要強調的是利用氮氣進行置換。

三、強化安全培訓

人員安全意識、觀念的養成；崗位安全培訓工作的強化；事故發生時的補救、疏離等的及時處理等。因此，防火安全不僅需要預防措施得當，同時也需要培訓工作做到全面、到位，必要事故發生時能夠及時處理，事故發生前通過培訓工作的強化，可提前預警。

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【關鍵詞】虛擬仿真 現場實習 教學效果

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0189-02

【Abstract】This paper briefly describes the necessity of introducing virtual simulation technology into the field practice， the characteristics of virtual simulation technology and the implementation method of the virtual simulation teaching； the effect of the introduction of virtual simulation technology on the field practice teaching was also summarized in this article.

【Key words】 Virtual simulation； Field practice； The teaching effect

化工虛擬仿真是通過數學模型的方法，將集散控制DCS操作與化工生產相結合，對過程參數進行精確控制與調節，建立一個與真實系統相似的操作控制系統，模擬真實的生產裝置，再現真實的生產過程。目前，仿真軟件琳瑯滿目，挑選合適的虛擬仿真軟件與學生的認知實習和生產實習相結合，既可以讓學生在學習理論知識的同時，學習實踐知識，理論與實踐相結合，增強學生的感性認識，解決學生對實際應用知識的欠缺問題，又能在進入工廠實習前使學生首先了解原料、中間產物、最終產品的生產原理、流程和重要工段的主要問題，節省了學生需要在工廠實習的時間和學校在這方面所需花費的資金。因此，引入虛擬仿真技術用于實踐教學是增強學生感性認識、實際操作技能和提升實習實踐教學效果的重要手段。重點結合我院實際情況分析虛擬仿真技術在實習實踐教學中的具體應用。

一、引入虛擬仿真技術的必要性

1.化工專業課程門類多，學生學習任務重，很少有時間被安排到工廠中進行實踐應用知識的學習，盡管在大四上學期通過認知實習和生產實習環節被安排到化工廠中，但由于化工生產具有易燃易爆、高溫高壓、有毒有害等特點，生產過程都是在相對封閉的環境中進行，學生們不能動手操作，只能是看看設備、摸摸流程，被動地聽講解員講解一遍，難以深入掌握實際的知識，短暫的實習結束回到學校，幾乎沒有理解和記住任何東西，使該十分重要的環節成為了過場，造成了理論學習與實踐操作的脫節[1]。

2.作為工科，化工專業培養出來的學生除了應該具有比較扎實的專業知識外，還應該具有較強的實踐動手能力，化工虛擬仿真軟件可以實現化工生產設備的冷態開車、正常運行、故障處理和正常停車等操作，學生在進入工廠前就能搶先了解化工產品的生產和設備操作過程，從而帶著問題去有目的進行認知和生產實習。

因此，無論從理論與實踐相結合的角度，還是從培養學生的實際動手能力和分析解決實際問題的能力的角度，在化工認知實習和生產實習實踐教學環節引入化工虛擬仿真技術都是很有必要的。

二、化工虛擬仿真技術的特點

1.化工虛擬仿真技術首先可以實現理論知識和實踐知識的結合，在理論知識的學習過程中，由于無法看到實物，老師對設備和單元操作的講解比較抽象，學生也很難對設備產生實際的感官理念，無法真正理解基本的原理并與實際工 業生產中的裝置相聯系。化工虛擬仿真可以將各種設備的結構以及運行方式等直觀地顯示在計算機上，學生可以根據所學理論知識對設備進行操作。操作錯誤，系統會做出提示并將錯誤的原因一一列出，指導學生去進行相應的調試，直到得到正確的結果[2]。讓學生進一步理解生產過程的基本原理，使理論知識與實踐緊密的聯系起來。

2.化工虛擬仿真技術具有直觀性和可調節性，它能夠模擬真實的生產設備，通過冷態開車、正常運行、停車以及出現事故時數據的波動，再現生產過程的實際動態特性，使學生直觀地看到生產過程中涉及的參數及其變化，形象生動展現設備結構、基本原理和工藝流程等。仿真軟件還可以設定各種故障、極限運行狀態等，鍛煉學生分析和解決實際問題的能力。

3.化工虛擬仿真技術還具有安全、綠色、經濟的特點，通過仿真系統模擬實際生產過程，因不會生產出實際的化工產品，故不會造成設備破壞和環境污染，也不會發生人身傷亡。另外，通過一次購買軟件可以節省大量的空間和購買設備、每次設備運行、購買原料的大量費用。因此，采用虛擬仿真軟件是最安全、綠色、經濟的實習方法。

4.虛擬仿真技術也具有不足之處，首先它缺乏真實性，畢竟只是輔助培訓，只是學生接觸實際過程的一種手段，其與現場操作靈活性、不可預見性還有相當的距離[3]。這往往需要操作人員憑借豐富的經驗和技術迅速反應并及時果斷處理。其次是實踐性差，即使開始選擇的數據有很大的偏差，也可以通過后續的調整，彌補前一次的過失。而在實際生產中參數控制比較嚴格，如果在實際生產中控制參數隨意變化，后續生產將無法進行下去。

三、虛擬仿真教學的實施

1.虛擬仿真設備的接入。我學院是化學化工學院，本科專業包括化學工程與工藝、應用化學、材料科學與工程、環境與生物工程等。考慮到距離問題，我院選擇實習單位為新疆心連心能源化工有限公司、新疆大全新能源有限公司、石河子污水處理廠等，針對這些單位的產品生產情況，我們從東方仿真軟件技術有限公司相應購買了尿素工藝仿真軟件（煤頭）、多晶硅生產工藝仿真實訓軟件、城市污水處理工藝仿真軟件和企業運營教學模擬平臺等幾款軟件，同時，學院配套有 70多臺電腦，每臺都配套了高性能的CPU、顯卡及顯示器。并且對既懂專業又懂計算機的專任教師進行培訓[4]。

2.生產過程仿真內容的學習。在現場實習前的兩周內，安排學生進入化工仿真實訓技術中心有目的地進行仿真軟件和工藝過程的學習，內容包括化工生產設備的冷態開車、正常運行、故障處理和正常停車等操作生產過程中涉及的參數及其變化，讓學生熟悉設備結構、基本原理和工藝流程等[5]；最后，老師通過教師站管理系統自由組卷（思考題和工藝題），向學生編輯及下發考題，考察學生對工藝過程的掌握情況，合格后準備開始現場實習。

3.開展現場實習。根據仿真工藝內容的學習情況，分配學生到相應的工廠進行有目的的現場實習。目前，大多數化工廠不愿意接收實習學生，一方面是由于化工企業具有易燃易爆、有毒有害的特點。另一方面是由于工作人員比較緊張，還要抽身顧及實習學生的講解和安全[6]；所以，得到來之不易的機會，首先就必須要求學生做好計劃，實地驗證自己學習到的知識，帶著化工仿真中遇到的問題去現場向師傅請教。其次對學生高標準、嚴要求。到化工企業實習最大的要求是強調安全性，必須要求學生嚴格遵守企業規定。

四、結語

一線生產過程中復雜化和連續性程度比較高，現場實習使學生親臨現場掌握全方面知識，這是化工虛擬仿真所不可比擬的；化工虛擬仿真雖只是對生產操作的初步接觸，但其因具有很強的直觀性、安全、綠色和經濟的特點而對現場實習效果起到極大的提升作用。虛擬仿真技術與現場實習相結合可以做到理論聯系應用實踐，鍛煉學生分析和解決實際問題的能力，提高學生的學習興趣和就業競爭力，真正培養出優質的技能人才，為化工企業注入新鮮血液。

參考文獻：

[1] 李士雨.化工仿真實習教學改革的研究與實踐[J].化工高等教育，2003，20（2）：49-52.

[2] 劉彤義.化工仿真操作在實習實訓中的作用[J].計算機教育，2016，2：110-112.

[3] 司紅巖，侯旭峰.化工仿真實訓的利弊[J].河北化工，2010，33（2）：67-68.

[4] 王富花，沈發治，張占軍.工程案例教學法在化工原理課程教學中的應用[J].化學工程與裝備，2008，（10）：183-185.

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關鍵詞： 檸檬酸廢水；上流式污泥流化床工藝；接觸氧化工藝；PH值；容積負荷

中圖分類號：X70 文獻標識碼：A

一、UASB工藝處理檸檬酸廢水

厭氧生化處理工藝從最初的消化池、化糞池，到第二代的AF（厭氧濾池）反應器和UASB（上流式厭氧污泥流化床）反應器，發展至現在已經在試驗第三代EGSB（厭氧顆粒污泥膨脹床）反應器等。目前在檸檬酸廢水處理中最常用的厭氧生化處理裝置為上流式厭氧污泥床反應器。該裝置由一個反應區的氣，液，固三相分離區，擁有大量的沉降性能和生物活性的厭氧顆粒污泥，形成的污泥床反應區下部，需要處理的污水污泥床底部入口和污泥接觸。有機化合物的微生物在廢水生產沼氣，水、氣、泥混合了三相分離器后進入集氣室的氣體排出，水和污泥沉淀室，在重力作用下泥水分離。污泥返回到反應區，沉淀區上部的上清液排出。上流式厭氧污泥床反應器有機負荷高，水力停留時間不長，沒有填料，無污泥回流裝置和混合裝置，降低了運行成本。

二、接觸氧化處理檸檬酸廢水

好氧生物處理法分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法是一部分有機物作為其自身代謝的營養物質，另外一部分有機物降解是利用懸浮生長的微生物絮體，兩部分結合除去有機物。生物膜法有生物轉盤、生物濾池、生物接觸氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地處理法即自然生物處理。活性污泥法是經過吸附、微生物代謝、凝聚和沉淀四個過程完成的。

三、生化法處理檸檬酸廢水工程實踐

該檸檬酸生產企業選用的方法是先糖化再發酵的工藝來生產檸檬酸。該工藝產生的檸檬酸廢水可分為高濃度生產廢水和低濃度生產廢水。提取車間的濃糖水和洗糖水產生高濃度生產廢水，其特點是濃度大、排放量多，可一起排放成綜合廢水，稱廢糖水。低濃度廢水包括再生沖洗水、炭柱廢堿水等等，特點是有機物含量低，水量少。經試驗，檸檬酸廢水的BOD5/CODcr為0.6 mg/L左右，可生化性好且基本不含有抑制微生物生長的物質，適合生化處理。

3.1工藝調試由兩個階段組成：接觸氧化和UASB厭氧處理。

有機廢水生物處理的主要方法就是接觸氧化池。廢水與污泥在池內循環流動需要在曝氣器的作用下進行， 生化反應完全 ， 接觸效果好，而且全部是混合狀態。培菌和馴化放在一起進行調試時，調整活性污泥投入量為池容積的二十分之一， 廢水量為池容積三分之一， 溫度30℃，BOD5200mg/L，進水pH值7.0。控制BOD5：P：N=100：1：5，要加入適量尿素和葡萄糖， 還需要定期進行pH 、溫度、溶解氧、生物鏡檢以及化學需氧量監測。填料上吸附了污泥，說明污泥沉降比在曝氣過程漸漸減少。隔一段時間就要加入合適量的尿素和葡萄糖， 并且繼續深度曝氣， 還要定時更換廢水。定期監測化學需氧量，逐步增大流量是在去除率達到百分之八十以上時進行一直到滿負荷運行為止。發現原生動物的數量逐漸增多，能夠看到豆形蟲、鐘蟲、纖毛蟲等出現在鏡檢微生物的生長情況中，說明細菌馴化正常。

3.2工藝調試結果

經過三個月的調試和運行，該污水處理系統正常運轉，各構筑物達到設計的既定參數，UASB運行的進水化學需氧量負荷可以達到5.0kgCODcr/m3od，接觸氧化池總的停留時間為16h，出水水質能夠穩定達標。除此以外，該系統在運行過程中承受了進水化學需氧量的變化和進水pH的變化，都能夠正常應對。另外，通過近100d的調試運行，該系統還具有以下特點：

（1）對pH值適應性好。就算是在pH 值為6.8到7.2的生長范圍，pH發生突變也會引起產甲烷菌活力的明顯下降，因為降厭氧微生物特別是產甲烷菌對pH值十分敏感。廢水進水pH值在3.61到5.34之間，但是由于通過控制UASB 揮發酸的濃度，并且設計了調節池調節pH 值，兩者相結合就大大提高了工藝系統對pH值的適應能力，進水pH值在3～7范圍內都能很好的適應。

（2）抗沖擊負荷能力強。系統調試出現水力混雜攪動作用和UASB 系統強烈的產氣， 由于厭氧系統的抗沖擊負荷能力強，盡管進水化學需氧量、BOD5 變化很大。也是可以保證出水水質的穩定性。

（3）對溫度適應性好。該工藝在不同溫度范圍都取得了比較理想的處理效果。污水處理系統一直都正常運轉，廢水的溫度很不穩定。但系統也能保持較高的處理效率，能保證出水的水質達標。

結語

接觸氧化的處理工藝對檸檬酸廢水處理有較好的處理效果。通過在試驗室進行UASB反應器和接觸氧化的三次試驗，得到如下結論：

用UASB反應器處理檸檬酸廢水是可行的。從試驗情況來看，在絮狀污泥運行條件下，UASB反應器穩定運行時，容積負荷可達到設計負荷5kg/（m3?d），而且可以達到5.85kg/（m3?d），去除率達到70～80%，出水CODcr

用接觸氧化工藝處理UASB處理后的CODcr500～2500左右的檸檬酸廢水是可行的。接觸氧化停留時間16h，進水pH值3～9，出水CODcr

通過工業實踐，“UASB+接觸氧化”處理檸檬酸生產廢水是可行的。UASB反應器設計參數取值4-6kg/（m3?d），接觸氧化有效停留時間16h，可以保證出水CODcr

參考文獻

[1]田志海.檸檬酸廢水處理[D]. 江西：太原理工大學[D]，2008，6～30.

[2]謝昕，張振琳等。檸檬酸工業廢水處理現狀[J].天津：工業水處理，2004（24）， 8～11.