化學工程和化學工藝的區別8篇

時間:2023-09-20 15:23:15

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化學工程和化學工藝的區別

篇1

一、px項目概述

px,中文名稱對二甲苯(para-xylene),屬于低毒類化學物質。帶有危險標記,對人體的健康有一定的危害。歷史上,px曾經引起了工業界對其毒性程度的激烈討論,工業機構及其支持的科研機構認為是低毒,環保機構及部分科學家(如廈門大學趙玉芬院士)認為是劇毒。px主要用于制造對苯二甲酸,可用于化工及制藥工業等。另外,它還是許多化學合成原料的重要中間體。生活中常見的膠片片基、磁帶本文由收集整理片基、電容器膜、光盤、磁卡等電子信息產品中都含有px,px已經成為應用廣泛的重要化工原料之一。

根據資料顯示,中國已經成為世界上最大的px生產國和消費國。px項目一直飽受爭議:一方面,px涉及的產業收益巨大,各地相繼建立了一些比較大的px項目,用于促進當地經濟的快速發展;另一方面,px本身的毒性和以及在生產過程中產生的污染,使得多地民眾對px項目的建立和實施產生了抵制情緒。px項目啟示我們:科學技術是把雙刃劍,人們在利用科學技術改變社會,造福人類的時候也不能忽略它帶來的弊端。隨著科學技術負影響的顯現,工程的倫理性逐步走入了人們的視野。自20世紀70年代起,工程倫理學在美國等一些發達國家開始興起。經歷了20世紀的最后的20年,工程倫理學的教學和研究逐漸走入建制化階段。在我國,類似的工程倫理道德規范以及法制化建設方興未艾,我國工程倫理學的春天正在逐步逼近。

二、化學工程倫理規范的構建

作為工程的一支,化學工程有區別于一般工程的特點:

(1)化學工程潛在風險大

(2)化學工程對人的影響更直接

(3)化學工程的監控難度大

基于化學工程的以上特點,化學工程倫理規范的構建就尤為重要。

化學工程理論是工程理論的一部分,將科學技術轉化為生產力的化學工程,不僅是一種技術的應用行為,同時也應該被視作一種社會實踐活動。因此,化學工程倫理規范的構建應該技術和社會實踐兩方面來考慮。

第一,技術方面:

(一)降低化學原料的威脅

首先,化學工程中使用到的原材料,大多數都帶有危險標記,對人們對健康具有一定的威脅。甚至,有些化學原料無色無味,可以使人在不察覺的情況下吸入或接觸到,從而造成對人體的傷害。危險化學原料應該具有醒目的危險標志是十分必要的。

其次,危險化學品在生產、儲存、使用、經營和運輸過程中都應得到妥善處理。有些危險化學品,可以通過冷藏壓縮,密封保存等技術手段來降低和消除對人體和環境的危害。運用專業的技術降低化學原料的威脅刻不容緩。

(二)保證生產過程的規范和安全

在化學材料的生產過程中涉及很多環節,每個環節都可能具有潛在的危害。保證整個生產線都達到科學工藝的要求能夠減少工程事故和對環境的危害。

首先,通過對相關技術人員的培訓,使其了解生產過程環節的危害,使其在每個生產過程中的操作都符合相應的規范,對于一些故障能夠妥善處理。

其次,運用技術手段對每個生產環節可能出現的危險進行預防和控制,要有完備科學的三廢處理設備,保證生產過程的規范和安全。

(三)治理和修復化學工程對環境的危害

對化學工程對環境的污染應該做的預防為主,防治結合,綜合治理。但是,有些化學工程對環境的危害,運用目前的技術手段不可避免的。或者,由于種種原因,對環境的污染已經造成,都可以運用相關技術,采取有效措施,對污染后的環境進行治理和修復。

首先,必須對環境污染工程進行詳細分析,找出污染源,確定污染物,最終制定相應措施對環境進行治理和修復。

其次,修復過程中采取的方式方法,應該充分考慮到周邊公共建筑和相關人群的敏感度等因素,建設修復設施不得對場地及周圍環境造成新的破壞。

第二,社會實踐方面:

(一)借鑒國外成功經驗的同時,結合中國的具體情況

對于化學工程倫理規范的構建和制定,國外的研究比國內要早,因此很多的成功經驗值得我們學習和借鑒。

但是,國外的研究現狀不完全適用于中國國情。在國外,工程倫理的研究主要針對工程師的倫理分析,因為國外的工程運行體質是以工程師作為工程責任的獨立主體。而在國內,工程師側重的是技術層面,工程從論證到實施及運行,分別由不同的主體承擔責任,工程師很難做到獨立承擔。

因此,處理化學工程倫理規范的構建問題,應該借鑒

國外成功經驗的同時,結合中國的具體情況。

(二)構建過程中要明確不同角色的不同權利義務

一個化學工程的項目,一般涉及多個角色,不同角色在項目中有著不同的分工和責任。

化學工程師應保證化學工程科學合理的論證和設計,全力參與、全程跟蹤化學工程活動,同時對化學工程的每個生產環節進行監督,從而降低化學工程風險,保障化學工程合倫理性。

工程決策者應該根據針對工程中可能存在的問題和風險進行分析,制定不同的備選方案,選擇合適方案,實現工程最優化。

政府部門應該在道德約束和倫理規范尚不完善的情況下,對化學工程中的每個參與者進行監督,明確他們的權利義務,監督和管理化學工程的實施。

公眾是化學工程的最直接利益相關主體,有權監督化學工程的運行和實施,捍衛自身健康和生存環境安全,并對化學工程的負影響,提出正當的倫理訴求。

(三)化學工程的倫理規范要高于一般工程

化學工程具有一般工程的特點,同時高危險性高污染性使得化學工程與一般工程的不盡相同,化學工程對環境和人類健康的影響更為迅速和直接,與公眾的生存環境和自身健康息息相關。因此,化學工程的倫理規范要高于一般工程。

首先,化學工程倫理的制定和實施要比一般工程更加嚴格,確保化學工程的規范和安全。

其次,對化學工程倫理的監督和執行也要高于一般工程,敢于接受社會各方面的監督,取得公眾對于化學工程的信任。

三、結束語

廈門、大連、寧波和咸陽等地的px項目啟示我們,只有不斷地完善化學工程倫理規范的構建才能確保化學工程的持久化發展,真正地做到以人為本,促進人與社會的和諧發展。

化學工程倫理規范的制定應該從技術和管理兩個方面來考慮:

化學工程是工程的一個重要分支,化學工程倫理規范應該在原有工程倫理規范的理論框架下,同時結合化學工程理論來構建。通過技術了解危害,規范操作,對可能的危險進行預防和控制;

同時,任何一個工程也是一種社會實踐活動,那么就不應該脫離社會而獨立存在,當然也應該受到社會倫理規范的約束。

通過管理,結合國內的具體情況,明確不同角色的權利和義務,同時制定相應的化學工程倫理規范。

在化學工程倫理規范的構建中,技術和管理,相輔相成,缺一不可。我們應該認識到,目前關于化學工程倫理規范的研究還不完善,要建立比較完整的框架,成熟的理論,還需要更多的努力,從而使得化學工程倫理規范更加科學,更加系統。

篇2

1雙語教學對象、課程和師資

雙語教學的教學對象必須根據學生的英語水平來確定,這樣教與學的效果才會比較好。若將雙語教學全面鋪開,英語差的一部分學生可能會有厭學情緒,上課不認真聽甚至逃課。考慮到學生整體英語水平的不均衡,雙語課開設初期不可能面對化學工程與工藝專業所有班級的學生。結合專業實際,擬定以化學工程與工藝“卓越工程師教育培養計劃”實驗班(以下簡稱“卓越班”)的學生為教學對象。因為桂林理工大學采取自愿報名、課程考試、面試三者結合的辦法來遴選“卓越班”學生。新生入學后,學校組織對自愿報名參加“卓越班”的學生進行英語和數學考試,入選“卓越班”的學生其英語成績必須達到A班標準。達到A班標準的學生可以在大一參加大學英語四六級考試。大學二年級,“卓越班”學生的四級通過率可達到70%以上。“卓越班”的學生經過了選拔,具有比較扎實的英語基礎,是開展雙語教學的理想對象。這樣在授課過程中學生基本上可以適應雙語教學,課堂上亦可以配合教師教學,預期教學效果較好。以“卓越班”為雙語教學的試點,總結教學經驗,由點及面逐步擴大。雙語教學的課程的選擇上,必須考慮師資力量和教學資源的配置以及該課程進行雙語教學的適宜性。因此,雙語課開設初期不可能涉及多門化學工程與工藝的專業基礎課程及專業課程。《化工原理》是化學工程與工藝專業學生的一門必修專業基礎課,在培養化學工程師中起著舉足輕重的作用。化工原理課程實施雙語教學有其自身的優勢[6]。化工原理課程屬于自然科學學科具有較強的國際共通性,其專業術語、基本詞匯、句型結構、表述方法等相當比較固定。在實施上,應考慮采用先易后難,逐步擴展范圍的原則。雙語教學需要精通英語的學科教師,對師資隊伍的要求比較高。目前桂林理工大學化工原理課程的任課教師多為青年教師,部分教師具有海外留學經歷,能夠熟練應用英語和漢語進行教學工作,雙語教學具有一定的師資基礎。此外,建議學校通過多種途徑培養能勝任雙語教學的教師。例如:聘請在國外講授化工原理的資深教師或國內化工原理雙語教學的資深教師來校進行教學示范或教學培訓,提高雙語教學主講教師的英語授課水平。鼓勵和支持雙語教學主講教師到國外進行定期或不定期的教學培訓和學術交流,讓其有機會深入國外課堂進行聽課和教學觀摹,以提高雙語教學主講教師英語水平,建立一支有國際化視野的教師隊伍。

2化工原理雙語教學的目標、教材和教學模式

眾所周知,雙語教學具有雙重目標,一是讓學生獲取學科知識,二是培養和提高學生運用英語的能力。因此,在化工原理雙語教學初期就必須明確兩者的關系。化工原理課程實施雙語教學目的是教學生以英語為工具掌握化工專業基礎知識,其重點還是掌握相關的專業知識[5]。在教學過程中,應把漢語和英語科學合理地穿插在整個教學活動中。按照英語與漢語(即外語/母語)的使用比例,雙語教學過程通常分為三種類型:第一,滲透型,即漢語為主,英語為次;第二,混合型,即漢語與英語互為主體;第三,全英型,即英語為主,漢語為次,或全部采用英語授課。在雙語教學過程中,英語與漢語比例的高低并不完全取決于雙語教師的英語水平,而更多地取決于學生的實際英語水平和理解能力。因此,開展雙語教學不能操之過急,應逐步提高英語的比例。授課時注意采用簡單的英語句式,語速稍慢、吐詞清楚、講解到位,對較難理解的重要概念和定義,輔以中文解釋,使大部分學生能夠跟上教師的講課思路,保證學習效果。教材的好壞直接影響到雙語教學的成敗。華南理工大學鐘理等人,通過不斷的教學實踐,發現雖然原版英文版教材有其突出的優點和特色,但其在內容編排、知識點銜接、教學要求、講述方式及總體架構上與我國化工原理教學大綱有明顯的區別。采用原版英文教材進行化工原理雙語教學具有許多局限性。有幸的是2008年由化學工業出版社出版出版了由華南理工大學、天津大學和華東理工大學合作改編的美國WarrenL.McCabe等編著的著名化工原理教材《UnitOperationsofChemicalEngineering》第7版。該改編教材以我國教學大綱為基本框架,按中文教材的編排順序,并從原版教材的動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞等章節中選擇出120學時的內容題材進行重新編譯和補充,具有較強的適合高校教學及學生使用書的特點。目前該教材被天津大學、華東理工大學、南京工業大學、北京化工大學、廣西大學、福州大學、青島化工大學等30多所高校采用。因此可以考慮采用該教材作為化工原理雙語教學的主要教材。化工原理雙語教學應堅持先易后難原則。在實施雙語教學的初期階段,可采用“英文教材、英文板書、中文授課”模式,即滲透型教學模式,保證教學內容和深度不低于中文授課,然后再向混合型和全英型教學模式過渡。或者選擇部分內容相對簡單的章節進行雙語授課,其他章節仍采用漢語授課。從簡單到復雜,循序漸進,化解學生的畏難情緒。同時注意發揮學生的主觀能動性,為他們創設盡可能多的語言實踐機會,不斷提高學生綜合應用語言的能力和勇氣。使學生在學到專業基礎知識的同時提高了專業英語水平,從而實現化工原理實施雙語教學的雙重目標。

3結語

篇3

關鍵詞:節能降耗;綠色環保;精細化工

引言:生態環境的不斷惡化,不可再生能源面臨枯竭,現階段,節約能源,提高能源使用效率,發展先進能源使用技術,是我國實現經濟可持續發展必由之路。

一、使用節能降耗措施的必要性

化工工藝生產對能源的需求一直都是不可忽視的,尤其是化工企業中以傳統能源為主導的產業,若想持續穩定健康的發展,就必須將化工產業能源損耗的經濟成本制約在必要的范圍內。因此通過節約經濟成本,提高企業競爭力,進一步搶占市場份額,擴大市場占有率,有益于進一步提高企業的經濟效益,增強企業競爭率。對于能源損耗過高,應對生態環境破壞污染程度過深的企業項目嚴加把控。加強對落后能源產業的篩選力度,推廣使用清潔高效的能源,建設新型綠色環保企業新模式,生產無污染或低污染的綠色產品。這些舉措對于有效控制污染氣體、液體、固體的排放有著至關重要的作用。同時加強監督,放棄高耗能高污染的粗放式能源利用模式,逐步改善傳統落后的不健康經濟結構,是發展健康綠色經濟不可缺少的重要環節。

當前,節能技術在化工企業中的使用還存在很多問題,要是使用高科技技術對化學工藝進行改進并通過先進技術的引進,可以進一步的讓目前企業內的節能降耗技術的實用性大大的提高。在對化工工藝進行改進的時候,首先要提高的就是反應的催化劑和添加劑的性能,以便于讓化工裝置的靈活性提高,從而讓化學工業能源的消耗降低。其次,淘汰傳統的化學工藝,這有利于發展先進的技能降耗技術,在適當的淘汰舊設備的同時,也要引進具有節能降耗性能的機械設備,這對于化學工藝的發展非常有利,讓化學工藝的節能降耗技術進一步發展。

二、采用先進的生產工藝

1、在化工工藝中運用新工藝、新材料、新設備和技術

在對化工工藝生產的管理過程中新元素的應用不可或缺。受傳統工藝的影響以及現有材料的制約,讓化工工藝的改革步履艱難,因此更加適應現有技術水平的輕便合理性材料,應該被廣泛的試用于更多化工領域,與此同時高效能的環保器械也能為節約能源提供更好的保障。通過整合各方面資源達到連續型節能減排的新型模式,從而為更多化工技術創新提供可能性。區別于通過傳統落后的能源損耗模式(如通過焚燒麥稈,煤炭等不可再生能源)提供人們必不可少的生活能源,新型的化工生產工藝和技術將目光集中在新型能源(如太陽能,風能,水能,潮汐能等)的使用效率和開發力度上。

優選節能連續型的化工生產工藝,通過生產工藝的技術升級改造,提高化學產品生產的綜合效益。生產工藝應盡量優選連續型、操作便捷、能量轉換效率較高的工藝,這樣可以有效避免間歇性生產工藝過程切換中的能源浪費。優選高效分餾塔、反應器、換熱器、空冷器、電機拖動系統、加熱爐等先進傳質、換熱、旋轉等節能型電氣設備,降低機械設備在運行過程中的綜合能耗特別對于耗熱量大的設備,采用導熱性能更好的材料進行設備關鍵部位設計制造,廣泛將余嶧厥丈璞浮⒂τ帽淦燈鶻詰縞璞贛糜詿笞諢工生產裝置中來。

2、改善化工反應的工藝條件,降低化工生產工藝綜合能耗

首先,降低化工生產反應外部壓力。合理計算確定化工生產反應的壓力,一方面可以確保化學反應高效穩定的進行;另一方面還可以降低輸送反應物的電機拖動系統的綜合能耗,尤其可以降低氣態反應物的壓縮功耗,達到降耗的目的。其次,在確保化學物質正常反應環境條件的基礎上,合理優化降低吸熱反應溫度,降低系統反應所需的整體供熱量,提高系統熱能利用率。再次,加快化學反應轉化效率,有效抑制反應過程中的副反應作用,進而減少反應過程能耗和產品分離能耗。

三、關鍵性物質對節能的重要性

反應器,交換器等許多化學工藝生產過程中必不可少的器械儀器,在生產產品的過程中因為各種原因不可避免會有所損耗,會在機體部分結垢,或更進一步產生銹跡,這種情況的發生會大大降低機器的熱交換功能,從而影響其傳熱效率。機械的傳熱系數下降使其換熱功能減退,能源利用率降低,化工生產機器的外部壓力過大,縮短了化工設備的運行周期,減少其使用壽命。而阻垢劑的使用可合理提高機器設備的能源轉換利用率,降低機器完成能源轉換的整體供熱量,確保化工生產過程的安全,這對于化學工藝節約耗能的發展十分有利。

在化學工藝的生產過程中,添加一些關鍵性物質會起到意想不到催化效果。如新的類型的催化劑。催化劑可以優化化學工業生產過程中的環境,提高生產過程中能源的使用效率,同時提高這種催化劑在化學有反應中的綜合反應活性,對于能源的合理配置,及節約成本方面有著十分重要的作用。

四、降低生產全過程的動力能耗

首先,采取變頻節能調速降低電機拖動系統的電能消耗。采用變頻節能動態調速方案對常規的閥門靜態調節方案進行技術升級改造,可以確保電機拖動系統輸出與輸入之間長期處于動態平衡狀態,尤其對化工企業裝置負荷率普遍較低的問題,可以避免電機拖動系統長時間處于工頻運行工況,降低無謂電能資源浪費。其次,供熱系統的優化改進。供熱系統在優化升級改造過程中,要打破常規單套裝置界限,實現組合裝置的整體優化匹配。如:在進行供熱系統優化改進過程中,要根據不同溫位熱源的功能特點,合理地進行供熱裝置的匹配組合,實行裝置間的聯合運行,進而實現在較大范圍內進行冷、熱能源流的優化轉換,從設備源的基礎上避免“高熱低用”等不利情況發生,實現熱能資源的最優化利用。再次,推廣污水回用技術。在實際生產施加過程中,化工企業必須高度重視水資源管理和綜合利用,杜絕出現跑、冒、滴、漏和常流水等不利現象,并積極結合化工生產實際特點推廣污水回用技術,降低水資源的綜合消耗。做好電、熱、水等資源的余能回收利用,可以大幅提高化工企業的綜合節能降耗效果。利用生產工藝中的余壓、余熱等資源進行綜合利用,通過制冷、發電等轉換技術,有效節省化工生產過程中的常規能源浪費,進而實現能源資源的高效、安全可靠、經濟節能、低碳環保的綜合轉換利用。

五、結語

化工工藝的節能降耗技術在整個化工產業的科學研究中占據主導地位,落后的產業技術模式會消耗大量的資源,也會對環境造成不可逆轉的傷害。對資源進行綜合的利用,以及高效的使用能源已經成為快速推動國家經濟發展的重大課題。阻垢劑,催化劑等等新物質的使用也逐漸成為節能降耗工藝發展不可或缺的助力。越來越多的人將目光放在了如何提高能源利用率這一問題上。合理調配資源,發展綠色經濟,提高能源利用率,將成為我國未來經濟發展的重中之重。

參考文獻:

篇4

關鍵詞:石油化工行業 殘渣 廢水 治理對策

石油化工行業對于國家經濟的發展具有重要意義,是國家能源的重點行業之一,但是與其發展同時出現的是對環境造成了重大的壓力,其排除的殘渣廢水嚴重影響環境的發展,必須采取有效地對策加以治理,選擇合適的方案提升管理水平。

一、石油化工廢水的重要特征

石油化工產業在進行生產的過程中,產生與排除的廢水量十分巨大,從其所含有的成分來看,存在著原油脫鹽水、洗滌水、冷凝水、油罐的脫水、機泵的冷卻水與鍋爐的排污水等等,其產生的廢水量與污染物質是隨著煉廠的類型及加工工藝等方式而存在一定的差別。一般的煉油廠殘渣廢水主要來自常減壓、催化生產的初常頂油和催化汽油、催化柴油等油品用堿液進行堿洗后的廢液,而所洗的產品不同,殘渣的性質也存在著一定的差異,對殘渣的物質分析,我們發現,其仍然存在著一些有用的物質,我們必須采取有效的回收對策,實現資源的利用最大化,剩下的物質無法被利用,作為殘渣排放,對這部分物質的含油量分析,我們發現,一般情況下,其COD值都特別高,可高達數十萬,COD及硫化物、酚等污染物的排放量占煉油廠或石油化工污染物排放量的20~30%,除此之外,還含有一定部分的酚和環烷酸,對這部分物質必須采取有效對策進行處理,否則將會對整個系統造成一定的污染,將會對整個企業造成嚴重的沖擊,影響無處處理系統的功能發揮,所以,加強對殘渣廢水的處理是十分必要的。

二、處理殘渣廢水的有效對策分析

從我國當前的科學技術水平來看,對殘渣廢水的處理工藝水平相對較高,以硫酸酸化法、焚燒法、稀釋處理發、濕式氧化法、利用催化裂化再生煙氣中和高級氧化組合工藝處理堿渣法為主,下面就對這幾種工藝進行詳細的分析

1.傳統的硫酸酸化法

這是較為傳統的對殘渣廢水處理的工藝,首先其程序是進行沉降除油、然后用硫酸酸化,最后進行分離。其原理對廢水的酸堿值進行調節,除去大部分的油,但是其除去污染物的能力十分有限,經過這一處理工藝的污染物對環境的污染仍然十分嚴重,導致后續處理存在著一定的難度,而且存在著一定的安全隱患。

2.成本費用較高的樊燒法

這一方法的原理是利用瓦斯砌體或者是燃料油將經過蒸發處理后的殘渣廢水在樊燒爐中經過高溫樊燒,利用高溫氧化除去所含的污染物。但是對樊燒的物質進行化驗分析后,我們發現,其會產生大量的SO2等有毒氣體,會對周邊的環境造成一定的影響,而且由于需要采用燃料油或者是瓦斯氣助燃,所以其成本相對較高。

3.對污染物進行稀釋

這一方法的原理相對較為簡單,就是降低污染物的濃度,用水進行稀釋,使其達標。但是從實際情況來看,殘渣廢水中污染物的濃度相對較高,與預期的標準相差十分巨大,要想達到目標,就需要擴大污水處理廠的規模數倍,成本相當高,而且會造成土地資源的浪費。

4.濕式氧化和間歇式活性污泥處理法

這一方法最早出現在遼寧撫順,相對而言,其處理效果十分理想,但是其對操作的環境要求十分要個,必須在高溫高壓的環境中方能進行。其由緩和濕式空氣氧化脫臭(WAO)和間歇式活性污泥生物處理(SBR)兩個單元構成。在WAO單元,殘渣廢水中的無機物及有機物經過氧化作用合成硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽和磷酸鹽,實現脫臭的目標,同時可以減少在后續的酸化中可能出現的用酸量。進入到SBR單元,經過氧化脫臭后的廢堿液在SBR反應池完成生物降解和固相微生物與廢水的固液分離過程,出水COD500mg/L,達到二級生物處理系統進水水質的控制指標,滿足污水處理的要求。

5.利用化學原理處理殘渣廢水

現在應用較為普遍的還有利用催化裂化再生煙氣中與高級氧化組合工藝對殘渣廢水進行處理,其原理是將汽油精制產生的堿液或堿渣和液化氣精制產生的堿液或堿渣進行調和,在調和后的廢堿液或堿渣中通入催化裂化再生煙氣進行中和反應,達到降低PH值的目的,流化催化裂化裝置再生煙氣中主要包括酸性氣體CO2、SO2及NOx,且該酸性氣體將廢堿液或堿渣中的NaOH、酚鈉、環烷酸鈉、硫化鈉進行中和反應轉化為碳酸鈉及酚、環烷酸、硫化氫;便于實現殘渣廢水中的油和酚、環烷酸的處理。具體的處理步驟包括進行多級沉降、高級氧化、絮凝、壓濾工藝等等;進一步提取粗酚、環烷酸等;將處理后的水有管理地排放到現有的污水處理廠進行綜合處理。

三、各項工藝的優劣對比

經過對以上的各項工藝分析對比我們發現,各種工藝都存在著一定的處理能力,但是相較而言,硫酸酸化法相對較差,在應用中存在著一定的安全隱患;樊燒法盡管效果十分理想,但是其成本過高,而且會造成周邊環境的壓力;稀釋處理對策相對實現的可能性不大,而且對后續污水的處理仍然存在著很大的壓力。而濕式氧化和間歇式活性污泥生物處理法經過實踐分析,我們發現其成本性對較低,但是對施工環境的要求較高,但是處理的效果十分理想,脫硫率可以高達99.9%,COD脫除率:98%;而采用催化裂化的處理成本也相對較低,處理的效果也非常好,值得推廣。

經過一系列分析,我們對上述的生產工藝都有了新的認識,經過分析研究,我們發現濕式氧化和間歇式活性污泥生物處理法與催化裂化再生煙氣處理法這兩種技術比較具有實用性,從效果上來看二者沒有明顯的區別,但是從實際操作的難度上分析,我們發現催化裂化的方式更加使用,具有一定的技術優勢,具有一定的推廣價值。

四、結束語

殘渣廢水是石油化工企業發展的附屬品,其嚴重影響企業的發展與產品的生產,為了倡導綠色環保的理念,我們必須采取必要的措施,加強管理,不斷地應用心得技術來提高處理能力,降低成本,增強石油化工行業對殘渣廢水的處理能力,大力推廣新工藝。實現綠色化工。

參考文獻

[1]榮健賓. 石油化工廢水的特點及其處理技術研究[J]. 商品與質量. 2010(SC) .

篇5

關鍵詞:無機混凝劑;混凝機理;發展趨勢

中圖分類號:U445.57 文獻標識碼:A

引言:混凝劑是一類主要用于水和廢水混凝處理過程的化學藥品的總稱,其種類繁多,按其化學成分可分為無機與有機兩大類(有機類常稱為絮凝劑)。在傳統無機鋁、鐵鹽基礎上發展的新一類水處理藥劑――無機高分子絮凝劑,代表著無機混凝劑的主導發展趨勢,在給水處理中將替代傳統的無機鹽類。混凝是以形成絮體為中心的單元凈化過程,它的效果是由混凝劑的化學作用和構筑物的流體動力學作用兩方面來決定的高效、經濟的混凝劑對混凝作用固然重要,但同時必須在設備上提供良好的水力條件,從而形成密實度好的混凝顆粒,以利于后續沉淀、過濾工藝的高效運行.到目前為止,還沒有一個有關不同變量間關系的整體研究。一、無機混凝劑的研究進展(一)無機鹽類常見的無機鹽類混凝劑有鋁鹽、鐵鹽等。鐵系混凝劑主要包括三氯化鐵、硫酸亞鐵等品種。三氯化鐵和硫酸鐵等無機低分子鐵鹽處理水時具有生成的絮體大,混凝性能受溫度影響小,處理低溫水或低濁水的效果比鋁鹽好等優點;但也存在著腐蝕性強,穩定性差,必須和堿性物質同時使用,殘留于水中的鐵會使處理后的水著色等缺點,因而在水處理中的應用受到了一定限制。鋁鹽混凝劑使用方便,但水溫低時,水解困難,形成絮凝體比較松散,效果不如鐵鹽。另外,對水的pH值適應范圍較窄,一般在5.5一8.0,加入量一般約為幾十到一百m留L。如果投加量過多,使水的pH值下降,反而會影響混凝效果,使水體變得渾濁。常用的鐵鹽有三氯化鐵水合物FeC13?6HZO和硫酸亞鐵水合物FeSO4?7HZO[3]。(二)無機高分子混凝劑1、聚合氯化鋁聚合氯化鋁(PAC)是常用的鋁系高分子混凝劑,自20世紀60年代在日本首先進入實用階段以來,其它國家也紛紛進行試制。聚合氯化鋁對高濁度、低濁度、高色度及低溫水均有較好的混凝效果,PAC的效能在許多方面優于明礬等傳統鋁鹽,最明顯的特點是投加

量小、絮凝體形成速度快且顆粒大而重、易沉淀、反應沉淀時間短、對源水水溫及pH的

適應范圍。而且還可以根據所處理的水質不同,制取最適宜的聚合氯化鋁,它的投加量

也要適宜。PAC的生產方法較多,有酸溶一步法、中和法、凝膠法和熱分解法等。除PAC外,又出現了聚合硫酸鋁(PAS)、聚合磷酸鋁(PAp)等高分子鋁鹽,以及含鋁復合型混凝劑,如聚硫酸氯化鋁、聚磷酸氯化鋁等。聚合鋁包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁[1,2]。

2、聚合硫酸鐵

70年代聚鐵首先在日本研究成功,是一種多核多輕基絡合物,是一定條件下鐵鹽的水

解一聚合一沉淀過程的中間產物。聚合鐵主要有聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵,其中以聚合硫

酸鐵為主。聚鐵同傳統的硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鋁等凈化劑相比較,突出特點為:

a.具有優良的凝聚性能,絮凝體形成速度快,密集且質量大,沉降速度快,尤其對低溫低濁水有優良的處理效能;b.適用水體pH值范圍廣,pH在4一n范圍內均能形成穩定的絮凝體;c.具有較強的去除水中BOD、COD及重金屬離子的能力,并且有脫色、脫臭、脫水、脫油等功效。殘留的鐵離子少;d.使用時腐蝕性小。二、無機混凝劑的混凝機理

無機混凝劑作用機理的探討一直是推動其發展的根本所在,隨著科學的不斷發展,對其認識也得到相應的深化。對于傳統鋁、鐵鹽的混凝作用機理的認識漸趨統一,一般認為以其水解形態與水體顆粒物進行電中和脫穩、吸附架橋或粘附卷掃,而生成粗大絮體再加以分離去除。由于水解反應極為迅速,傳統鋁、鐵鹽混凝劑在水解混凝過程中并未能完全形成具有優勢混凝效果的形態。無機高分子絮凝劑之所以高效的原因,在于其預制過程中形成具有一定水解穩定性的優勢混凝形態為主的產物,因此區別于傳統低分子鹽類在投加后即可發揮其優越性能。雖然對其作用機理的研究在很大程度尚停留在經驗推測之中,缺乏實證性的研究,目前正在得到進一步的闡明,并且在應用界面絡合、沉淀模式乃至界面多核沉淀模式以及水體懸浮顆粒物、沉積物的結構模型的基礎上,發展并建立其定量計算模式。深化無機混凝劑化學、混凝過程化學的基礎研究,結合其生產工藝、工程應用中的實際問題,為無機混凝劑發展到更高階段的必然途徑。深入的研究混凝的,對其作用機理從分子反應動態學的水平予以揭示,有發展成為高度綜合性、交叉性分支學科的趨勢,也將是當前化學科學、化學工程科學發展的前沿領域之一。

三、結論

(一)探討了無機混凝劑的種類及發展趨勢,由于水質對混凝效果影響很大,任何一種混凝劑

都有一定適用范圍,應進一步加強復合混凝劑的研制開發,以提高混凝效果,擴大應用范圍。

(二)深入研究混凝機理,特別對無機混凝機理,分析現狀以及提出的展建議。

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篇6

關鍵詞:催化裂化 ARGG工藝 應用

近年來,我國在催化裂解技術的研究上取得了突出成就,尤其MIO、MGG等技術的成功開發,極大的提高了我國煉油技術水平。在MGG工藝基礎上發展而來的ARGG工藝,更是深受煉油企業的青睞。

一、催化裂化與ARGG理論

在講解ARGG相關理論之前,先介紹催化裂化相關知識。所謂催化裂化指以渣油、重質餾分油為原料,并在450℃~510℃,以及較低壓力條件下,運用相關催化劑,經過一系列的化學反應,生成柴油、汽油以及焦炭的過程。催化裂化所用的原料具有廣泛的來源,總體分為渣油與餾分油兩種類型,其中渣油包括減壓渣油、常壓渣油,而餾分油包括減粘裂化餾出油、焦化蠟油、直流減壓蠟油等。催化裂化產品一般具有以下特點:具有較高輕質油收率,通常可達70%~80%;獲得的汽油具有較高的辛烷值,而且具有較好的安定性;催化裂化氣體中C4與C3具有較高比例,約為80%,其中C3丙烯占70%,C4中的烯烴占的55%左右,是生產高辛烷值組分以及優良石油化工原料。

ARGG是從MGG工藝基礎上發展而來的一項煉油與化工相融合的新型工藝。該工藝煉油原料為常壓渣油,經提煉不僅可獲得安定性好、辛烷值高的汽油,而且還得到較多內含烯烴的液化石油氣,為進行精細化工提供大量原料。

ARGG工藝運用的催化劑為RAG系列,反應過程在提升管催化裂化裝置中進行,能夠產生大量液化石油氣,并伴隨高辛烷值汽油的產生。ARGG工藝具有以下特點:

該工藝使用的催化劑具有較強的抗重金屬污染性能,以及良好的熱穩定性、選擇性與重油裂化活性;以常壓渣油為原料,產生的裂化產品包含較高的汽油、液化氣、丙烯等,且產生的干氣較少。該工藝裂化溫度在525℃左右,反應所需壓力比較低。回煉相對較低,在0~0.5范圍內;同時,為減小油氣分壓,采用的霧化蒸汽比較大,通常情況下,質量分數在6%~10%范圍;采用ARGG工藝提煉出的汽油經檢測安定性符合相關標準要求,且具有顯著的抗爆性能。

二、具體案例及改進措施

1.具體案例

某石油液化氣廠之前采用RGCC生產裝置,年處理量在5萬噸左右,主要用于柴油、汽油的生產,液化氣產率約為10%。采用RFCC裝置已很難滿足生產要求,為此,準備采用RFGG工藝進行升級。采用ARGG工藝以RAG系列催化劑,每年處理量提升到了7萬噸,不僅獲得了大量辛烷值高的汽油,以及液化氣,而且顯著提高了企業的經濟效益。

2.設備及工藝參數的改進

在設備方面:采用再生器在下,沉降器在上的同軸式結構。這樣布置允許再生與反應操作壓力存在區別,而且這樣布置采用的結構比較簡單,大大提高控制靈便度,具備較強的事故抗干擾能力,以及廣泛的應用范圍。另外,使用氣控式外換熱器,以及改進的主風分配管。最重要的是對管反應系統進行了完善:對操作條件進行優化,促進大劑油、高溫強化反應的進行;使用高效霧化噴嘴,使霧化效果得到顯著提升,促進輕質油收率的提高,以及降低焦炭產率;對預提升階段進行專門設置,運用水蒸氣、自產干氣當做提升介質,改善了原料及催化劑的流動情況,使原料與催化劑進行充分的接觸,避免不必要熱裂化反應的發生;減小沉降器單級旋分器入口與短粗旋油氣出口間的距離,避免沉降器中油氣出現過度二次裂化及熱裂化現象;運用高效氣提技術,即,使用兩段氣提和改進的擋板的高效氣體技術。

在工藝參數方面:采用ARGG工藝進行生產,反應溫度控制在530℃,反應絕對壓力為0.21MPa,回煉比為0.3,反應停留時間為3.54s,提升管入口與出口線速分別為6.83m/s、14.3m/s。催化劑的循環量每小時在102噸左右,劑油比為9.0,原料油預熱溫度在200~250℃范圍。

利用ARGG工藝獲得產品的分布情況為:干氣所占的比例為5%,液化石油氣所占比例為30%,而汽油占有的比例為42%,輕柴油、焦炭、損失所占的比例分別為13.5%、9%、0.5%。

三、經濟效益與社會效益分析

該石油液化氣廠運用ARGG工藝生產后,大大提升了生產效益。由統計結果表明,當加工一噸常壓渣油使用ARGG工藝與之前RFCC工藝相比增加的利稅將近80元,按照每年處理7萬噸的量進行計算,每年可增加五百多萬元。

隨著人們對環境保護工作的重視,新配方汽油以及無鉛汽油的應用引起了人們的高度重視。本文中應用ARGG工藝生產的汽油,剛好符合90#無鉛汽油相關標準要求,無論在節約能源還是防止環境污染方面均具有重要意義。同時,液化氣產量大大提高,有助于城鄉居民燃料結構的改善。另外,液化氣中含有大量的丙烯,能給精細化工提供大量原料。總之,ARGG工藝在催化裂化中的應用不僅能夠獲得較大經濟效益,而且還發揮著重要的社會效益,因此,在實際化工生產中應注重推廣與應用。

四、總結

該石油液化氣廠應用ARGG工藝從事生產活動,經長時間驗證發現,所采用的技術具有較高安全度,成功的實現了獲得大量高辛烷值的汽油,以及液化石油氣的的目標,獲得了較高社會與經濟效益,并且該種生產工藝具有廣闊的發展前景,因此,石油液化氣廠生產工藝升級時,應注重ARGG工藝的應用,以更好的實現社會與經濟效益最大化目標。

參考文獻:

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【關鍵詞】不銹鋼酸洗;NOx廢氣;SCR法;脫硝;低溫催化劑

中圖分類號: TF764+.1 文獻標識碼: A 文章編號:

2005年,我國NOx排放總量約為1.94×107t。隨著國民經濟繼續發展、人口增長和城市化進程的加快,2020年和2030年,我國NOx排量將分別達到3.00×107t和3.54×107 t[1]。在不銹鋼表面處理的生產過程中,廣泛采用HF+HNO3混酸酸洗,也會產生高濃度的NOx廢氣,由于其中NO2的含量較高,一般表現為煙囪“冒黃龍”現象。據中國特鋼企業協會不銹鋼分會統計,2006年起,我國不銹鋼粗鋼產量及鋼材產量已居世界第一。2004年至2011年的八年之間,我國不銹鋼粗鋼產量從236.4萬噸飆升至1259.1萬噸,凈增1022.7萬噸,年均增長達127萬噸,這在世界不銹鋼發展史上也是沒有過的。面對如此嚴峻的NOx廢氣排放形勢,必須采取切實可行的方法予以處理。

目前,針對高濃度NOx廢氣的處理方法主要有干法、濕法和干濕連用技術。濕法主要以各種吸收劑溶解在水中,然后再采用噴淋的方法來吸收NOx并與之反應,最終達到降低NOx濃度的目的[2-5]。濕法實際上是一種“污染轉移”的處理方式,并未徹底解決污染治理的問題。干法即SCR法,是指在催化劑存在的條件下,采用NH3、CO或碳氧化合物等作為還原劑,將煙氣中的NOx還原為N2和H2O;其中NH3-SCR技術較為成熟可靠,目前已在全球范圍,尤其是發達國家中得到廣泛應用[6-10]。王海林等[11]詳細對比了液體吸收法和SCR法的優缺點,得出結論:采取何種形式的處理方法,一方面取決于廢氣中NOx的含量和氣體組分,另一方面,取決于廢氣的排放制度。

依據酸洗NOx廢氣的低溫、低塵、高氧化度、高濃度等特點,本文嘗試采用“噴淋吸收+預熱+換熱+加熱+SCR反應+換熱”的工藝,對某鋼廠酸洗線產生的高濃度NOx廢氣進行工程實際處理,結果顯示脫硝效果優異,大大減少了NOx廢氣的排放,由此可產生巨大的環境效益和一定的經濟效益,因此該工藝可以作為示范工程,應用于NOx廢氣的處理領域。

1. 工藝選擇

1.1. NOx廢氣排放要求

排放煙囪數據應符合《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996中的新污染源大氣污染物排放限值二級排放標準。NOx排放濃度

1.2. 工藝的選擇

1.2.1 混酸酸洗NOx廢氣和燃煤煙氣的區別

混酸酸洗NOx廢氣和燃煤煙氣存在許多不同點,表1是混酸酸洗NOx廢氣和燃煤煙氣的對比表。

表1混酸酸洗NOx廢氣和燃煤煙氣的區別

結合表1中混酸酸洗NOx廢氣和燃煤煙氣的各項比較參數的區別,將會在NOx廢氣的實際處理工藝上體現差異。

1.排氣溫度

酸洗NOx廢氣的排氣溫度一般最高不會超過60℃,這就決定了需要通過加熱NOx廢氣的方式來達到SCR的反應溫度區間。因此,應該盡量選擇具有低溫催化性能的催化劑,這樣,可以最大限度的節省加熱及換熱設備投資。而燃煤煙氣的排放溫度區間正好是V/Ti系催化劑的反應區間,因此,無需額外的增加能耗既能夠讓SCR反應持續。

2.含塵量

酸洗時,脫硝系統收集的廢氣主要來源于外環境中滲入酸洗槽的空氣和酸洗液本身揮發及反應后分解產生的廢氣,所以,廢氣中的塵含量與外環境大氣中的塵含量基本相當。因此,在酸洗NOx廢氣脫硝系統的設計時一般不用考慮催化劑的防塵性能。所以,催化劑的節距可以設置的更小。

而在燃煤煙氣中,煤質燃燒產生大量的粉塵,這些粉塵和廢氣一并進入到脫硝系統。因此,在燃煤煙氣的脫硝系統設計時,第一層的催化劑一般需要堅硬化或者銳化處理,在SCR反應器內還需要設置吹灰裝置,同時,蜂窩催化劑的節距一般都比較大,這樣才能基本確保催化劑不被堵塞。

3.NOx濃度

在酸洗NOx廢氣的排放中,根據酸洗對象的不同,產生的NOx廢氣濃度可能忽高忽低或持續在高位。因此,在設計脫硝設備時,需要針對NOx廢氣排放的濃度特征進行針對性的考慮。而在燃煤煙氣的排放實例中,燃煤持續的在比較均勻的燃燒環境中燃燒,因此,排放的NOx廢氣濃度也是比較穩定的。

4.廢氣中的組分

酸洗NOx廢氣的組分一般比較簡單,主要是HF、NOx、HNO3等。在系統設計時,HF和HNO3在進入SCR系統之前就需要基本完全去除,而SCR系統將被設計為專門去除NOx。

燃煤煙氣中除了有NOx之外,還有SOx、CO等其他多種組分。由于SO2和CO等均有可能對NOx的SCR反應進行干擾,嚴重的甚至可以引起催化劑的中毒。因此,在催化劑的設計時,也要采用針對性的措施,確保NOx催化反應的順利進行。

5.NOx氧化度

酸洗廢氣中的NOx氧化度常規在50%左右,最高可達90%以上,這是金屬及其氧化物與酸液在一個強氧化環境下發生反應的必然結果。

在燃煤燃燒過程中,NOx的生成機理非常復雜。但是,從總的趨勢來看,由于氣體的溫度比較高,NO2容易分解為NO,同時,N的“爭氧”能力也不如C、CH等。綜合各種因素之后,最終導致燃煤煙氣中的NOx氧化度一般只有10%左右。

1.2.2酸洗NOx廢氣SCR處理的設計要點

1.酸洗NOx廢氣中其他污染物的去除

在酸洗NOx廢氣中,除NOx這個主要污染因子外,還有HF、HNO3(g)等對環境有害的污染物。酸洗NOx廢氣中產生的HF濃度在1000mg/m3以下,HNO3(g)濃度在2000mg/m3以下。而兩種氣體都極易溶解于水。因此,常規的處理工藝都是采用水或者稀堿液來吸收以上兩種污染物,去除率可高達99%以上。一般采用填料洗滌塔來吸收HF和HNO3。填料洗滌塔的空速控制在0.8~1.8m/s左右,填料可選用高比表面積的規整填料,比表面積最高可達500m2/m3,理論塔板數可達4~4.5m-1,可節省塔體高度,提高吸收能力。

2.防結露與廢氣預熱及加熱

由于酸洗NOx廢氣的排放溫度一般在常溫(20~60℃)之間,而SCR反應的溫度區間則在200~400℃之間,因此,一般通過換熱器預升溫后,再通過燃氣升溫或者電加熱升溫即可達到反應溫度。換熱器內的高溫氣體來自SCR反應器處理后的尾氣。

板式換熱器的換熱元件一般采用波紋板,板厚在0.6~1.5mm之間,板間距在3~41mm之間自由選擇,總壓損一般在1~3 KPa之間。在同等換熱能力下,板式換熱器的體積和重量均只有管殼式換熱器的1/3左右。

一部分SCR反應器處理后的高溫尾氣引入到吸收塔后、換熱器前的管道上,將進入換熱器的溫度提高10~30℃左右,從而避免廢氣的濕度飽和,也有效的阻止了結露。

3.還原劑的選擇

還原劑一般采用氨基,目前,市面上主要有液氨、氨水和尿素三種還原劑。

表2 液氨、氨水和尿素的比較表

注:(1)還原劑價格為2012年9月份上海市場價,氨水價格因地區差異變動較大。

(2)折合氨單價未考慮原料含雜質情況。

通過上表可以看出,液氨的使用要求和管理要求均較高,初始投資也較高,但是運行費用較低。然而,液氨在使用時一般不允許用盡,所以當液氨采用現場儲罐形式供應時,液氨的使用成本是較低的。而采用液氨鋼瓶供應時,鋼瓶內經常殘留部分液氨,該部分液氨不允許回收。同時,液氨對于環境安全的要求非常高,操作人員也需要具備特種作業人員的資質。因此,在實際項目中,尿素已經逐步成為一種主流的還原劑,廣泛應用于各種SCR場合。

4.催化劑的選擇

SCR系統中,催化劑是最關鍵的核心部分。由于酸洗NOx廢氣具有低溫、微塵、不含SO2及CO等、濃度高或者濃度波動大、氧化度高等特點,在催化劑的選擇上,需要盡量選擇低溫型的催化劑,同時,不用過多的考慮飛灰、SO2等帶來的不利影響。在催化活性上,也要更加傾向于NO和NO2的聯合去除。

目前商用的催化劑類型主要是蜂窩式催化劑。而蜂窩式又可分為兩種,一種是燃煤電廠經常使用的V/Ti系催化劑,一類是上海同濟科藍環保設備工程有限公司生產的具有低溫特性的GJ-HC型催化劑。下表是兩種催化劑的對比。

表3 兩種蜂窩式催化劑的比較

從表3中可以得出,在酸洗NOx廢氣的SCR處理中,由于無需考慮飛灰影響,因此可選用較低節距的金屬氧化物蜂窩陶瓷催化劑,提高反應空速,降低使用量。同時,與V/Ti系催化劑相比,金屬氧化物催化劑的最佳反應區間整整降低了100℃,極大的節省了廢氣加熱所需的能源,同樣的,低溫反應也相應的延長了設備的使用壽命。

2. 工藝流程及說明

2.1 工藝設計

根據某不銹鋼廠的設計要求、工程設計規范、能源介質條件,并考慮當地的氣候條件進行工藝設計。

2.2 設計工藝流程

酸洗NOx廢氣從酸洗槽中通過收集管道集中到一根總排管道中,進入SCR處理系統。工藝流程圖如圖1所示:

酸洗槽排出的NOx廢氣首先進入填料洗滌塔內,去除大部分的HF和HNO3之后,通過酸霧風機送入前置預熱器內進行預熱,隨后進入氣氣換熱器中進行換熱升溫,升溫后的廢氣再通過燃氣燒嘴加熱到反應溫度,此時,尿素噴入尿素噴射混合器內,迅速霧化成細微顆粒,并在高溫環境下熱解為NH3和CO2,再與NOx廢氣在四階段混合器內進行充分的混合之后,繼而進入SCR反應器內進行SCR反應。反應后的尾氣一部分進入氣氣換熱器內放熱,一部分直接回到前置預熱器內與進氣混合。放熱后的尾氣排入煙囪。

圖1 NOx廢氣SCR法處理工藝流程圖

3. 運行效果及處理成本說明

3.1 運行效果

在SCR系統運行時,當地環境監測部門對該項目進行了監測,主要監測項目為排氣溫度、標干排氣量、NOx濃度及排放速率、HF濃度及排放速率、NH3濃度及排放速率等,結果見表4。

表4 各監測指標的監測結果

注:ND,未監測到。

3.2 處理成本說明

SCR系統運行時,運行費用見表5,NOx處理費用見表6:

表5運行費用分析表

表6處理費用分析表

4.結論

1.由脫硝系統運行工況和實際運行效果來看,脫硝效率及各種相關參數都符合設計要求。

2.本SCR脫硝系統設計成熟,系統運行可靠,穩定性較好,脫硝效率較高。

3.本項目實施的意義:大大減少了NOx廢氣的排放,減輕了其對環境的危害,產生了優異的環境效益;減少了因NOx廢氣產生的污染而花費的治理費用,間接的產生了一定的經濟效益。

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篇8

【關鍵詞】化工生產;自動化控制系統;控制

隨著國內化工行業飛速向高科技、新技術方向發展,大量先進的化工裝置、設備相繼投入運行,同時部分傳統落后的化工企業不斷進行技術改造及應用新技術,其中就包括了自動控制系統的應用。化工生產過程的自動化控制的實現,可縮小我國化工行業和發達國家的差距,從而推動我國化工生產的發展。下面,就化工生產過程自動化控制系統應用進行了探討。

1.單回路控制

單回路過程控制系統一般是指針對一個被控過程(調節對象),采用一個測量變送器檢測被控過程,采用一個控制(調節)器來保持一個被控參數恒定(或在很小范圍內變化),其輸出也只控制一個執行機構(調節閥)。從圖1所示可知,該系統只有一個閉環回路。

該系統結構簡單,投資少,易于調整和投入,能滿足不少化工工業生產過程的控制要求,因此在我國化工生產中應用十分廣泛,尤其適用于被控過程的純滯后、慣性小以及負荷和擾動變化比較平緩,或者對被控質量要求不高的場合。

2.串級控制

單回路控制系統解決了化工工業生產過程自動化中大量的參數定值控制問題,這種簡單系統能滿足生產工藝的要求,但僅適用于比較簡單的單輸出生產過程的控制,不能解決多輸出過程的控制問題。即使對于簡單的單輸出生產過程,也存在這樣的情況:其調節對象的動態特性決定了很難控制(如過程的滯后常數很大或擾動量很大);調節對象的動態特性雖不復雜,但工藝對調節質量的要求很高或很特殊。

串級控制系統是改善控制質量的有效方法之一,在過程控制中得到了廣泛的應用。與其余單回路控制系統相比有一個顯著的區別,即在結構上多了一個副回路,形成了兩個閉環——雙閉環。其主回路(外環)是一個單回路控制系統,而副回路(內環)則為一個隨動系統。

與單回路控制系統相比,串級控制系統多用了一個測量變送器與一個控制器(調節器),增加的投資并不多,但控制效果卻有顯著的提高。使系統改善了被控過程的動態特性,提高了系統的工作效率,同時提高了對一、二次擾動的克服能力和對回路參數變化的適應能力。串級控制系統結構框圖如圖2所示。

串級控制在化工工業生產中可以用來克服被控過程較大的容量滯后、純滯后和非線性,也可以用于抑制變化劇烈而且幅度大的擾動。

3.前饋控制

單回路控制和串級控制都是當系統被控過程受到擾動后,必須等到被控參數出現偏差時,控制器才動作,以補償擾動對被控參數的影響。前饋控制就是在系統擾動出現時就進行控制(圖3),而不是等到偏差發生后再進行控制。其特點主要有:

a.擾動發生后,前饋控制器“及時”動作,對抑制被控量由于擾動引起的動、靜態偏差較有效;

b.前饋控制屬于開環控制,所以只要系統中各環節是穩定的,則控制系統必然穩定;

c.前饋控制只適合克服可測而不可控的擾動,而對系統中的其他擾動無抑制作用,因此,該控制具有指定性補償的局限性;

d.前饋控制器的控制規律取決于被控對象的特性,因此控制規律往往比較復雜。

4.比值控制

在現代化工工業生產過程中,許多情況下會要求兩種或多種物料流量成一定比例關系,一旦比例失調,就會影響生產的正常運行,影響產品質量,甚至發生生產事故。比值控制系統可以保證兩個或多個參數自動維持一定的比值關系。比值控制系統方案眾多,但都類似,下面以變比值為例,其控制框圖如圖4所示。

5.分程與選擇性控制

單回路控制、串級控制、前饋控制及比值控制等都是應用在正常生產情況下的,組成系統的各部分一般工作在一個較小的工作區域內。為使系統工作范圍擴大或在系統受到大擾動甚至事故狀態下仍能安全生產,就必須選用分程與選擇性控制。該控制是通過有選擇的非線性切換方式使不同部件工作在不同區域內來實現工作范圍的擴大。

分程與選擇性控制可用于節能控制、擴大調節閥的可調范圍、保證生產過程的安全以及穩定和不同工況下的控制。下面以選擇器位于調節器之前的系統為例,其系統如圖5所示。

6.結束語

化工工業是創造價值經濟的重要組成部分,它不僅直接影響國計民生,還和國民經濟的其他部門密切相關。因此,我們要將先進的控制方法應用到化工行業中去。但化工行業的自動化控制不是一項簡單的工程,在化工生產過程中一般都是幾種控制方案交錯采用的,所以為了達到化工生產的整體控制效果,就要防止子控制方案脫離整體控制方案,讓每一種方案都在生產過程中起到各自的作用。

參考文獻:

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