化學工程與工藝中的自動化發展趨勢

張光強

摘 要 隨著我國社會主義市場經濟的飛速發展， 我國科學技術不斷完善和創新，自動化逐漸應用到各行各業中。當前，自動化作為化學工程與工藝的主要發展趨勢，其呈現出的特點也相當可觀。對于自動化的精細程度已經遠超人力。由于化學的覆蓋面很廣，也極其復雜繁瑣，其實用性也體現在了化學工程與工藝上。無論是服務于能源事業的化工技術還是環境污染中的綠色化學，都注定了化學工程與工業的廣泛應用，而自動化的高效率產出使得化學工程與工藝的獨立性也更加完善。

關鍵詞 化學工程 化工工藝 生物技術 環保原料 化工物料

中圖分類號：TQ06 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）07-0031-03

基于現階段化工行業的整體水平不斷完善現有技術，在現代化科技的帶動下，提升化學反應效率的同時，減少廢氣物質的排放。高速增長的社會經濟體制下，社會經濟建設的發展需要依托先進技術的創新主導。隨著化工技術的發展，對于環境的破壞程度越來越小，有效排除了潛在風險?；ば袠I經濟的發展要素主要體現在：

第一，在行業生產中充分發揮先進生產工藝的優勢，加速推進各項指標的落實，明確發展方向，加大推廣力度。隨時關注行業最新動態，引進現代化的化工發展理念，可有效提升整個化工行業的發展水平，為社會經濟發展和人們的正常生活提供優良的環境。

第二，充分發揮先進化學技術的重要作用，使其在眾多領域發揮更大的作用。通過不斷磨合，在保證充分利用其價值的同時，減少給環境帶來的破壞。

第三，定期優化現有工藝和生產流程。及時淘汰企業現有的與時代發展不符的落后技術，根據市場變化定期更新生產工藝。

1 化學工程與工藝的現狀

化學的應用極其廣泛，隨著人們生活質量的提高，大數據的時代為社會的轉型帶來了極大的助力，企業的發展也使得大眾對工藝的精細程度要求更高，而這種高要求的制作則需要引進眾多的人力物力完成，只有更多遍的篩查和嚴格的考究才能夠將產品以接近完美的程度呈現在大眾面前。

相比技術的要求，化學工程與工藝的獨立性顯得尤為重要，其展現出的實用性極強，但對于同一方面同一工作，化學工程與工藝當中，無聊枯燥且效率低的任務過多，拉慢了整體的完成速率。人工化的滲入使得更多的重復式工作減少。就現狀來看，維護生態平衡成了化工行業發展的首要條件，作為化工行業發展必不可少的技術手段之一，化學工程與工藝的確需要得到人們的重視。

眾所周知，化學工程與工藝的發展已經相當成熟，下一步的改進方向為化學工程與工藝中的自動化發展趨勢部分人力和資源的投入。為了節省資源和成本，自動化的引入很有必要。

隨著社會的進步，小到一塊肥皂、一袋洗衣液，大到旋風分離器都是化學工程的成果，而被人們廣泛使用的化工成果以及在國際上小有成就的化工能力都受到人們極大的關注。在社會的關注下，化學工程與工藝的操作過程需要極其精細，對每一步驟的把控都需要嚴謹認真地對待。尤其在煉油化工模塊，有關生命，人們總是更加重視，相對于工貿行業，煉油化工模塊化學工程與工藝的任務顯得尤為重要。對于精細化工領域，要求其精細的把控程度更是精細到一分一毫，在此情況下，化學工程與工藝的表現也得到了社會的認可，其發展到如今，早已熟練地掌握了該領域的繁雜的工藝?；瘜W工程與工藝已經成為人們日常生活中不可或缺的重要部分[1]。

2 化學工程與工藝的應用

2.1 生物技術的應用

化學工程與工藝的應用之一是生物技術的應用。隨著科技的快速發展，為生物技術的發展提供了廣闊的環境，在醫藥、工業以及農業等多個領域中會應用到該技術，不僅促使化學工程產業結構不斷優化，而且能創造更多的經濟、社會效益。生物技術的應用范圍還涉及基因、細胞以及酶工程等方面，在生物制造業中能夠突顯出環?；ぜ夹g的優點。比如細胞與酶的反應作為生物研究中常見的內容，為了提高該反應的速率，一般會添加合適的催化劑，使反應更加充分。在該反應中可以應用環?；ぜ夹g所研發的丙烯酸胺作為催化劑，一方面可以實現能源的節約，反應中所產生的廢棄物相對較少;另一方面該反應可以體現生物與化學技術二者融合的優勢，促使生產效率提高。同時，膜化學技術多應用于大氣污染、水處理中，能夠實現介質的分離，達到較好的生態環境治理效果。

2.2 使用環保原料

化學工程與工藝的應用之二是使用環保原料?；瘜W原料多通過化學方法生產所得，是化工生產環節不可或缺的原料，所使用的原料是否滿足環保要求，會直接影響化工行業污染的治理。這就要求選用環保性的化工原料，即在化工生產中使用純天然原料代替有毒害性的原料，達到無污染、零排放的目的，比如在生產酸、醇等化工原料過程中，可以使用一些天然植物纖維（樹木、蘆葦）、農副產品廢棄物（麥秸、稻草）替代以往的化學原料。

2.3 合理運用化工物料

化學工程與工藝的應用之三是合理運用化工物料。積極采用無毒害催化劑促進化學生產，工業生產中應選擇無毒無害的化學催化劑，加快化學正反應的催化劑，例如煉油FCC催化劑、加氫催化劑等新型催化劑的應用，合理控制催化劑的使用，實現反應溫度低、處理負荷大的需求，加大反應速度，滿足煉油化工需求。還可選擇沸石分子篩催化劑、新型酸堿催化劑等無毒害催化劑，加快化工環節反應速度，提高正反應效率，減少因副產物與主產品分離時產生的能源消耗。選擇可再生的自然成分無毒害化工原料，如谷物、糖作物等農產品廢棄物取代有毒化工原料，例如將農作物、野生纖維織物等加工為甲醇、草酸等化學原料應用于生產，選擇無毒害的溶劑，減少因易燃易爆有毒的溶劑污染環境，保證低碳環保的需求。利用材料特點與精細調控提高正化學反應，實現產能的有效提高。例如在過氧化氫的工業生產中，傳統的蒽醌法能源消耗較高一直是行業發展的瓶頸，高濃度的過氧化氫也不適合長距離的運輸，利用廉價金屬催化劑滿足化學反應需求，多壁碳納米管結構進行管控，精細調控，促進氧化還原反應，提高雙氧水產率。利用合成氣直接制備低碳烯烴的催化劑，解決合成反應的強放熱反應，精細調控催化劑重量及份數，保證反應器溫度控制，實現煉油過程中化學工藝的有效提升，實現節能與經濟效益雙提升[2]。

3 提升化學工程與工藝的措施

3.1 加大資金投入，完善安全生產設備

化工生產企業的安全管理想要得到實現主要是加大安全管理的資金投入，并且將化工的安全生產設備的資金支持加到最大化。就目前的化工生產設備的整體情況來看，一些設備由于長期的運轉普遍存在設備老化、管道腐蝕、性能降低、載荷降低等問題，這就給化工設備的生產埋下了安全隱患，因此加強安全管理和設備的資金投入勢在必行?；どa企業要科學地應用管理資金定期做好化工生產設備的檢修和維護，并且對化工設備進行定期的技術改造，使得設備始終處于良好的運行狀態，降低因設備老化而引起的安全事故概率，這同時也能夠使得化工生產效率和生產質量得到良好的提升，為企業帶來更多的經濟效益。

3.2 改善化工反應條件，發揮化工工藝節能技術低碳優勢

在化工反應中合理利用反應過程中的壓力、熱量，實現節能技術中能源、資源的可回收利用。合理利用煉油廠的廢渣、廢水、廢氣，實現再利用，例如從工藝物流的冷卻中回收熱量，替代需要另行加熱的環節，既可降低加熱設備及資源的投入，又可以降低傳熱設備的投資，實現熱回收的雙贏局面，國外企業的Shell Bulk CDU原油蒸餾技術，將蒸餾、脫硫、渣油熱轉化等裝置進行組合的化工工藝節能技術運行，實現減壓、加氫、熱回收，實現快速、低成本的工藝技術與流程，燃料油消耗節省百分之十五，能源投入大幅減少，實現低投入高產出。又如運用熱電聯產節能技術實現煤化工的技術升級，機硫轉化、氣體凈化、脫硫技術等實現了經濟性與高效性的共同發展，將煤化工生產過程中廢熱鍋爐的多余蒸汽運用到脫硫灰渣中，采用燃氣輪機-余熱鍋爐-蒸汽輪機的系統節能技術，將余熱鍋爐副產蒸汽進入蒸汽輪機聯合循環發電，提高反應的熱量效率，實現熱能源的有效回收再利用，多種熱回收方式推動石油、煤化企業向綠色化發展。在化工生產工藝中，注重工藝熱量優化與傳熱，提高正反應速率，提高產品的生產效率，降低能源的使用及副產物與主產品分離產生的能耗，化工工藝節能技術的升級，是推動我國工業節能減排，低碳排放綠色化發展的重要原動力[3]。

3.3 化工工藝流程改進

化工生產工藝流程即原料預處理、加工以及生產成為半成品或成品的過程?；すに嚵鞒淘O計要符合產品質量、環保、經濟以及易操作等方面的要求。而傳統化工企業在發展過程中，多使用單線、單一設備進行能源的供應，且部分反應過程對壓力、溫度等條件要求比較高，比如在高溫、高壓條件下進行，這種情況下會導致部分熱量浪費，與環?；だ砟钕啾畴x。因此，可以通過優化化工工藝流程的方式實現節能，如對化工反應過程的熱能需求進行分析，對反應能源分配方式進行重新規劃，以聯合加熱的方式對能耗進行控制，促使能源利用率提高。另外，使用變頻電機代替以往的定頻電機，使反應過程能源需求與供給相匹配，達到節約能源的目的。此外，針對化學反應不充分，所產生的廢棄物量比較大的情況，應對化工技術、設備進行更新，使用專門的收集和回收設備對其處理，實現廢物的再次利用。

3.4 提升員工安全認識

化工企業的管理層和工人的安全意識較為淡薄是觸發化工企業發生安全事故的主要原因。因此要在化工生產中加強安全管理，并對生產流程中的操作步驟進行規范化的管理，提高安全生產的宣傳力度，同時也要讓化工生產線上的工人認識到安全問題引發的危害，安全事故的嚴重性，從而建立起安全責任意識。

4 化學工程與工藝自動化趨勢

21世紀初，互聯網逐漸走入人們的視線，有了互聯網的幫助，節省了太多繁雜的工作量和時間，有效地保證了工作效率的提升。人們對互聯網的發展好評如潮，可隨著互聯網步入人們的生活，人類成了互聯網的載體，這種副作用在一些方面無疑是最大的紕漏。

隨著碎片化的時間利用，人們的精神和注意力潰散，以至于人們節省出來的時間和精力都消耗在互聯網上，即使整體的工作效率有所提升，但完全單獨提出一部分工作量便會發現，其實際工作效率并未完全提升到另一高度。如此，化學工程與工藝的自動化并未完全成熟，部分方面還有待提高。對于化學與工程中應用自動化網絡控制系統還需要慎之又慎。對于互聯網帶來的副作用，采取更多的規定和監督便可漸漸減小。但化學工程與工藝與自動化的完美融合還是有很大的優勢的。MES系統的出現使得化學工程與工藝的工作逐漸向網絡化發展，其系統采用大數據采集引擎等多方面設備，將所有工作進行信息化管理，通過移動計算技術打造從原材料供應、生產到銷售物流等閉環的條碼系統。倘若將其技術融入化學工程與工藝的工作當中，其發展前景不可估量。網絡控制的發展趨勢如今看來副作用的影響不得不引起重視并且加以解決，在化學工程與工藝這種需要極強的專業性和精細的工作，計算機操控可以極大程度上解決該專業現有的問題，如此看來化學工程與工藝中的自動化應用利大于弊[4]。

5 結語

總之，任何行業的發展進步都離不開先進生產技術的推動。特別是在化工企業的研發階段，現代化化工技術更是起到了不可替代的重要作用。就我國現階段的環境污染現狀以及治理任務而言，應用環保生產工藝后，防御和治理相結合，有效遏制污染源的發展，環境問題得到有效改善。更好地發揮生物技術的效應，推動企業經濟的發展。對于原材料的選擇和清潔技術的應用，都可以降低污染，改善我們的生存環境，保護我們的生命安全。因此，我們要緊跟科技發展的步伐，定期優化和升級企業的化工技術，提升全民環保意識，遵循自然規律，實現自身收益的穩定增長，推動社會持續發展。

參考文獻：

[1] 明永恒，張宗柏.化學工程與工藝中環?；ぜ夹g的應用探索[J].清洗世界，2021，37（06）：153-154.

[2] 陶柱，雷亮，田丹，等.化學工程工藝中環?；ぜ夹g的應用研究[J].化工設計通訊，2021，47（06）：48-49.

[3] 姚換方.環?；ぜ夹g在化學工程與工藝中的應用[J].化工管理，2021（06）：170-171.

[4] 任偉峰，潘葉平.環?；ぜ夹g在化學工程與工藝中的運用[J].化工管理，2021（05）：158-159.