導語：如何才能寫好一篇化學工程與工藝研究方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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燕山大學的化學工程與工藝專業(yè)在2017年全國第四輪學科評估中得分B，在河北省高校中僅次于河北工業(yè)大學，位居全省第二。在省內(nèi)有較高影響力。下面以三方面對燕山大學的化學工程與工藝專業(yè)進行分析：

1、燕山大學化學工程與工藝專業(yè)研究方向：化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝與技術(shù)設(shè)備的設(shè)計、開發(fā)、研究、模擬與優(yōu)化，新型化工材料的合成工藝及性能等。

2、主要課程：無機與分析化學、有機化學、物理化學、化工原理、機械設(shè)計基礎(chǔ)、電工與電子技術(shù)、化學反應(yīng)工程、化工熱力學、化工分離過程、化學工藝學、傳遞原理、催化

（來源：文章屋網(wǎng) ）

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所謂多場分布，就是指發(fā)酵生物反應(yīng)器中受到的多種物理因素影響，導致反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)、產(chǎn)物等在濃度和溫度上發(fā)生改變，從而對反應(yīng)速率產(chǎn)生極大的影響，這些物理因素即為溫度分布、速度分布和濃度分布。以發(fā)酵液中的反應(yīng)為例，其反應(yīng)的最終結(jié)果都與這些多場分布因素有關(guān)，如氧的傳質(zhì)速率、菌絲團以及菌體的內(nèi)反應(yīng)組分傳質(zhì)，還有固定化酶等等，都是主要的影響因素。在很多情況下，這些影響因素在影響反應(yīng)過程的同時，還會起到主導反應(yīng)的作用，即為發(fā)酵罐內(nèi)反應(yīng)的控制環(huán)節(jié)。所以，在發(fā)酵罐中的各項反應(yīng)中，傳遞特性的作用十分關(guān)鍵，它的研究對于發(fā)酵罐內(nèi)化學工程的研究來說具有良好的現(xiàn)實意義，并且為以后的發(fā)酵過程控制理論的完善奠定了基礎(chǔ)。

2乙醇提純工藝中所涉及的化學工程問題

乙醇提純的主要工藝方法在進行乙醇的發(fā)酵工藝時，水是反應(yīng)中必須要產(chǎn)生的物質(zhì)之一，于是乙醇的提純工藝就落到了水與乙醇的分離工藝上?；诨瘜W原理上分析，這種提純工藝可以采用精餾法，可以采用吸附法、共沸精餾、萃取精餾，也可以采用滲透氣化膜分離法等等。一般來說，乙醇在發(fā)酵液中的質(zhì)量分數(shù)在5%到12%之間，但是工業(yè)用乙醇的質(zhì)量分數(shù)卻在90%以上，那么這就給乙醇的提純工藝提出了一定的挑戰(zhàn)，采用傳統(tǒng)的精餾方法已經(jīng)無法滿足工業(yè)的要求。由此，可以將發(fā)酵液中的乙醇混合物分兩步進行提純，首先，利用普通的精餾提純方法得到質(zhì)量分數(shù)為92.4%的乙醇，然后再利用萃取、共沸、吸附等精餾方法得到高純度的工業(yè)乙醇。精餾這種乙醇提純方法已經(jīng)發(fā)展多年，其工藝與流程也比較成熟，然而在這種精餾過程中由于產(chǎn)生很高的熱量，造成的能耗很高，并且在此過程中對于回流的要求也越來越高，大大增加了精餾成本。綜上，在傳統(tǒng)的乙醇提純工藝上還具有很大的發(fā)展與創(chuàng)新空間，可以從設(shè)備配置、生產(chǎn)效率以及工程理論上進一步研究，得出更適合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的有效方法。目前，這種工藝方法已經(jīng)有所突破，如分類與反應(yīng)過程耦合的方法，就是創(chuàng)新的代表。在燃料乙醇方面，乙醇的純化可以采用的方法為多塔精餾，同時結(jié)合向乙醇混合液中增加原有體系分離因子的萃取精餾等，也可以利用膜蒸發(fā)分離的辦法，其優(yōu)點是降低能耗，避免污染環(huán)境。此外，吸附的辦法在燃料乙醇純化工藝中還沒有很成熟的使用，需要進一步的探討?，F(xiàn)階段，燃料乙醇生產(chǎn)工藝的研究，主要集中于單一操作過程，如吸附脫水共沸物、滲透蒸發(fā)、萃取精餾等，將這些單一過程組合研究的文章不多。實際的燃料乙醇純化研究中，計算機仿真的應(yīng)用開始不斷增多，它在進行不同單元組合的反應(yīng)規(guī)律研究上十分有利。此外人工智能方面在乙醇純化工程模擬中也有很多的應(yīng)用，對于條件限定后的每個單元操作以及分離流程耦合的篩選等都是工程模擬中的主要內(nèi)容。由此可見，流程組合的研究已經(jīng)上升到計算機時代，不再需要傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗進行流程與工藝的確定了。

3生物發(fā)酵反應(yīng)與分離耦合反應(yīng)

就目前的燃料乙醇工藝研究而言，主要為基礎(chǔ)研究工作，如過程放大、生物反應(yīng)與分析過程耦合、流程創(chuàng)新、工藝流程創(chuàng)新等。生物發(fā)酵反應(yīng)與分離耦合。不是兩者的簡單結(jié)合，而是一種流程耦合，屬于一種創(chuàng)新的技術(shù)和理論。如果化學反應(yīng)結(jié)束后就可以直接得到產(chǎn)品，那么反應(yīng)過程就是相應(yīng)的過程，而在工程上所說的反應(yīng)過程則是綜合性的過程，包括方法、設(shè)備以及問題處理的過程。這其中形成了分離工程，利用能量與物質(zhì)的傳遞、化學反應(yīng)以及流體力學等相關(guān)知識，由此說明耦合問題可以進行，并且能夠完成相關(guān)問題的解決，并且可以將生物發(fā)酵看作是耦合過程，用于提高發(fā)酵與分離效率，這種方法大大促進了燃料乙醇工藝的發(fā)展。它利用了工藝改善，采用了創(chuàng)新的方法，實現(xiàn)了工藝過程最優(yōu)化，這是化學工程發(fā)展的最新契機，多場耦合的研究意義重大，為未來的發(fā)展與進步指明了方向。

4結(jié)語

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關(guān)鍵詞：化工工程 化工設(shè)計 工藝流程設(shè)計

一、化工設(shè)計

（一）化工設(shè)計的概念和類型

1.化工設(shè)計的概念

設(shè)計是把一種計劃、規(guī)劃、設(shè)想通過視覺的形式傳達出來的活動過程?；ぴO(shè)計是根據(jù)一個化學反應(yīng)或過程設(shè)計出一個生產(chǎn)流程，并研究流程的合理性、先進性、可靠性和經(jīng)濟可行性，再根據(jù)工藝流程以及條件選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備、管道及儀表等，進行合理的工廠布局設(shè)計以滿足生產(chǎn)的需要，最終使工廠建成投產(chǎn)的全過程?；ぴO(shè)計是一種創(chuàng)造性活動，它包括工藝設(shè)計和非工藝設(shè)計。工藝設(shè)計是化工廠設(shè)計的核心，決定了整個化工設(shè)計的概貌。非工藝設(shè)計是以工藝設(shè)計為依據(jù)，按照各專業(yè)的要求進行的設(shè)計，它包括總圖運輸、公用工程、土建、儀表及其控制等。

2.化工設(shè)計包括三種設(shè)計類型

新建工廠設(shè)計；原有工廠的改建和擴建設(shè)計；廠房的局部修建設(shè)計。每種化工設(shè)計通常分為以工廠為單位和以車間為單位的兩種設(shè)計工廠化工設(shè)計包括廠址選擇，總圖設(shè)計，化工工藝設(shè)計，非工藝設(shè)計以及技術(shù)經(jīng)濟等各項設(shè)計工作。其中化工工藝設(shè)計內(nèi)容主要有：生產(chǎn)方法的選擇，生產(chǎn)工藝流程設(shè)計，工藝計算，設(shè)備選型，車間布置設(shè)計以及管道布置設(shè)計，向非工藝專業(yè)提供設(shè)計條件，設(shè)計文件以及概算的編制等。

（二）化工設(shè)計的分類

1. 根據(jù)項目性質(zhì)分類

（1）新建項目設(shè)計

新建項目設(shè)計包括新產(chǎn)品設(shè)計和采用新工藝或新技術(shù)的產(chǎn)品的設(shè)計。這類設(shè)計往往由開發(fā)研究單位提供基礎(chǔ)設(shè)計，然后由工程研究部門根據(jù)建廠地區(qū)的實際情況進行工程設(shè)計。

（2）重復(fù)建設(shè)項目設(shè)計

由于市場需要或者設(shè)備老化，有些產(chǎn)品需要再建生產(chǎn)裝置，由于新建廠的具體條件與原廠不同，即使產(chǎn)品的規(guī)模、規(guī)格及工藝完全相同，還是需要由工程設(shè)計部門進行設(shè)計。

（3）已有裝置的改造設(shè)計

已有裝置的改造包括去掉影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的“瓶頸”，優(yōu)化生產(chǎn)過程操作控制，提高能量的綜合利用率和局部的工藝或設(shè)備改造更新等。這類設(shè)計通常由生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計部門進行設(shè)計，對于生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜的大型裝置可以委托工程設(shè)計部門進行設(shè)計。

2.根據(jù)化工過程開發(fā)程序分類

（1）概念設(shè)計?；A(chǔ)研究結(jié)束后，應(yīng)進行概念設(shè)計。概念設(shè)計是從工程角度出發(fā)按照未來生產(chǎn)規(guī)模所進行的一種假想設(shè)計，內(nèi)容包括：過程合成、分析和優(yōu)化，得到最佳工藝流程，給出物料流程圖；進行全系統(tǒng)的物料恒算、熱量衡算和工藝設(shè)備計算，確定工藝操作條件及主要設(shè)備的形成和材質(zhì)；進行參數(shù)的靈敏度和生產(chǎn)安全性分析，確定三廢處理方案；估算裝置投資與產(chǎn)品成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標。

（2）中試設(shè)計。按照現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)的觀點，中試的主要目的是驗證模型和數(shù)據(jù)，即概念設(shè)計中的一些結(jié)果和設(shè)想通過中試來驗證。

（3）基礎(chǔ)設(shè)計。基礎(chǔ)設(shè)計除了一般的工藝條件外，還包括了大量的化學工程方面的數(shù)據(jù)，特別是反應(yīng)工程方面的數(shù)據(jù)以及利用這些數(shù)據(jù)進行設(shè)計計算的結(jié)果，

3.化工設(shè)計的特點

化工設(shè)計具有政策性強、技術(shù)性強、經(jīng)濟性強、綜合性強、創(chuàng)造性強和受多方條件約束的特點。

二、化工工程設(shè)計的現(xiàn)狀

我國化工設(shè)計行業(yè)的企業(yè)服務(wù)功能從單純的工程設(shè)計，發(fā)展到為工程建設(shè)項目的勘察設(shè)計、采購、施工、調(diào)試等提供全過程服務(wù)的工程總承包和項目管理，服務(wù)領(lǐng)域也從單純的工程技術(shù)服務(wù)延伸到向BOT、BOOT 等生產(chǎn)經(jīng)營管理服務(wù)?；ぴO(shè)計作為主要服務(wù)于化工領(lǐng)域的行業(yè)，在近年來化工行業(yè)景氣度提升、化工行業(yè)固定資產(chǎn)投資增長的背景下，主要工程公司/設(shè)計院工程業(yè)績良好，企業(yè)資質(zhì)能力不斷提高，整體化工設(shè)計行業(yè)銷售收入規(guī)模不斷增長。在新的市場經(jīng)濟形勢下，中小型化工設(shè)計院向工程公司轉(zhuǎn)型關(guān)乎企業(yè)的生存需要。

三、化工工程設(shè)計

（一）生產(chǎn)方法和工藝流程

1.工藝流程選擇的原則

（1）先進性 先進性是指在化工設(shè)計過程中技術(shù)上的先進程度和經(jīng)濟上的合理可行。

（2）可靠性 可靠性主要是指所選擇的生產(chǎn)方法和工藝流程是否成熟可靠。

（3）合理性 合理性是指在進行化工廠設(shè)計時，應(yīng)該結(jié)合我國的國情，從實際情況出發(fā)，考慮各種問題，即宏觀上的合理性。

2.生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟

（1）材料搜集與項目調(diào)研（2）生產(chǎn)設(shè)備類型與制造廠商調(diào)研（3）對調(diào)研結(jié)果進行全面分析對比

（二）工藝流程設(shè)計

1. 一個典型的工藝流程

2.工藝流程設(shè)計的任務(wù)

流程設(shè)計的主要任務(wù)包括兩個方面：一是確定生產(chǎn)流程中各個生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和組合方式，達到由原料制得所需產(chǎn)品的目的；二是繪制工藝流程圖，要求以圖解的形式表示生產(chǎn)過程中，當原料經(jīng)過各個單元操作過程制得產(chǎn)品時，物料和能量發(fā)生的變化及其流向，以及采用了哪些化工過程和設(shè)備，再進一步通過圖解形式表示出化工管道流程和計量控制流程。

設(shè)計目標：為了使設(shè)計出來的工藝流程能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和安全生產(chǎn)。

3.工藝流程設(shè)計方法

（1）先判斷是成熟工藝還是待開發(fā)工藝，如果是成熟工藝可以參考借鑒已有裝置或局部采用新技術(shù)新工藝，若為待開發(fā)工藝則應(yīng)按照概念設(shè)計、中試、基礎(chǔ)設(shè)計、工程設(shè)計的順序進行設(shè)計。

（2）工藝流程：原料與處理過程、反應(yīng)過程、產(chǎn)物處理過程。

四、結(jié)語

隨著國內(nèi)市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，化工行業(yè)固定資產(chǎn)投資的穩(wěn)定增長，未來化工設(shè)計行業(yè)在我國國民經(jīng)濟中的市場地位將會不斷提高，同時國內(nèi)西部大開發(fā)等區(qū)域戰(zhàn)略實施將驅(qū)動未來國內(nèi)化學工業(yè)投資需求，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。我國化工企業(yè)也在競爭中不斷地變化。在化工工程項目造價管理領(lǐng)域，特別是在造價控制的方法上，從理論上、方法上借鑒國內(nèi)外己有的成果，對化工工程造價控制的方法進行系統(tǒng)的分析，對于業(yè)主也就是投資方來說，可以減少在化工工程上面的投資，這些都是今后化工設(shè)計的主要研究方向。伴隨著科研技術(shù)的不斷深入和進步，我們有理由相信，我國的化工設(shè)計道路必然會越走越遠。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：化學產(chǎn)品工程 分子產(chǎn)品 配方產(chǎn)品

所謂化學工業(yè)，主要是通過化學反應(yīng)或物理操作將自然資源轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟愃枰漠a(chǎn)品的工業(yè)類型，在上世紀迅速發(fā)展，至今為人類提供了豐富的產(chǎn)品。隨著人類對自然資源的逐漸深入利用，化學工業(yè)也發(fā)生了巨大的變化，個性化、多品種、小批量的專用化學品成為發(fā)展的主要方向。隨著傳統(tǒng)化學工業(yè)的飽和，化學工程轉(zhuǎn)向產(chǎn)品，研究向微觀層次深入，也專注于專用化學品的研究。

一、化學產(chǎn)品工程的理論體系

1.化學產(chǎn)品工程

隨著市場的發(fā)展，專用化學品也面臨著新的挑戰(zhàn)，如產(chǎn)品的設(shè)計、功能、投入市場時間、通用設(shè)備選擇等等。傳統(tǒng)的單元操作也轉(zhuǎn)向配方產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)的操作。也足以看出化學產(chǎn)品工程的理論正在朝著以產(chǎn)品導向為開發(fā)的方向，尋找適合的方法繼續(xù)擰產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)，為其提供理論與技術(shù)支持。化學產(chǎn)品工程主要回答的是生產(chǎn)何種產(chǎn)品，或者是該產(chǎn)品如何滿足市場、環(huán)境及性能等方面內(nèi)的要求?；瘜W產(chǎn)品工程研究的核心內(nèi)容是產(chǎn)品的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，要從微觀上定量和模擬分析。對產(chǎn)品的質(zhì)量要進行設(shè)計與控制，化學工程師所面臨的問題已經(jīng)遠遠超出了化學工程領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

2.產(chǎn)品設(shè)計特征

傳統(tǒng)的過程設(shè)計主要是根據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量、開發(fā)成本、利潤及效率等方面進行考慮，實現(xiàn)經(jīng)濟效益這一基本目標，同時兼顧環(huán)境、安全等因素。在設(shè)計過程中，對分離與反映過程的不同方案進行對比，最終通過對公用工程、設(shè)備、材料及產(chǎn)品進行評估，進行經(jīng)濟性評價，過程設(shè)計綜合了傳遞過程、熱力學及單元操作等技術(shù)。與之不同的是，產(chǎn)品工程不但注重過程與單元的效率，更以用戶需求作為產(chǎn)品功能的實現(xiàn)目標，注重小規(guī)模生產(chǎn)，新產(chǎn)品要快速進入市場，對市場的反應(yīng)也比較敏捷。引起規(guī)模比較小，消耗的資源也比較少。

二、化學產(chǎn)品工程中的關(guān)鍵技術(shù)

1.分子產(chǎn)品工程

根據(jù)產(chǎn)品的分子機構(gòu)、性能及加工行為間的規(guī)律，設(shè)計出市場需要的化學品，是現(xiàn)代化學產(chǎn)品工程的發(fā)展趨勢。試驗固然重要，但是作為產(chǎn)品工程人員要具備分子結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品性能產(chǎn)生何種影響的預(yù)測能力，從而設(shè)計出滿足其性質(zhì)需求的化學產(chǎn)品。在分子產(chǎn)品工程中，對分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究非常重要，分析其關(guān)系主要通過計算化學領(lǐng)域的理論與方法以及半經(jīng)驗的分析方法來完成。采用計算機輔助分子設(shè)計方法，能夠有效的降低產(chǎn)品的開發(fā)周期以及能源的消耗，計算機輔助分子設(shè)計的目的是為了滿足特殊性質(zhì)要求的分子及分子混合物，是基于大量候選分子中，通過合理的時間篩選出最符合要求的產(chǎn)品，通常通過正反兩個方面來完成，首先，建立關(guān)系模型，反映出分子節(jié)后及分子交互作用和性質(zhì)間的關(guān)系；其次，在關(guān)系模型建立的基礎(chǔ)上，對分子結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使之滿足性質(zhì)要求，這是一個數(shù)學規(guī)劃尋優(yōu)的問題。在分子產(chǎn)品工程中，分子模擬技術(shù)是一項關(guān)鍵的技術(shù)，產(chǎn)生于上世紀八十年代，是將模擬計算工具與計算機圖形處理技術(shù)相結(jié)合，對現(xiàn)實世界的化學與物理過程進行分子模擬進行描述，目前該技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)品設(shè)計中的主要方法。該技術(shù)通過對分子力學、量子力學、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、分子動力學、數(shù)值算法及三維結(jié)構(gòu)匹配等領(lǐng)域內(nèi)的研究成果進行綜合運用，實現(xiàn)對化合物宏觀性能的解釋。采用該技術(shù)能夠直觀的了解分子靜態(tài)結(jié)構(gòu)，還能給出分子宏觀性能與結(jié)構(gòu)間的定量結(jié)果。尤其是對試驗手段很難觀察到的物理過程及現(xiàn)象，能夠通過分子模擬進行再現(xiàn)。目前，分子模擬研究的領(lǐng)域主要涉及到傳遞性質(zhì)、流體流動、化學反應(yīng)機理、高分子結(jié)構(gòu)、復(fù)雜流體、相平衡、臨界現(xiàn)象、晶體構(gòu)造、膜及界面現(xiàn)象等。

2.配方產(chǎn)品工程

目前，化學產(chǎn)品工程更傾向于消費者所需求的產(chǎn)品性能的開發(fā)，如顏色、光澤、懸浮液的穩(wěn)定性、催化劑的性能等方面，化學品市場對具有特殊工藝性質(zhì)的復(fù)合配方的需求越來越多。如化妝品、表面活性劑、藥物、洗滌劑、農(nóng)用化學品等等。為滿足其性能，這些產(chǎn)品被設(shè)計成結(jié)構(gòu)顆粒固液分散體系、結(jié)構(gòu)化固體、凝膠、溶膠、水溶性聚合體、泡沫紙品等，和基礎(chǔ)化學品對比，此類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，性質(zhì)與質(zhì)量與分離操作中的純度和濃度有直接的關(guān)系。在配方產(chǎn)品中，分子聚集成的微相區(qū)介于宏觀和微觀之間，稱為介觀體系。該體系將宏觀與微觀聯(lián)系起來，在合成與加工中，介觀分離的時間非常短，如果僅僅從試驗上進行把握，幾乎是不可能的。因此介觀模擬技術(shù)出現(xiàn)，該技術(shù)能夠?qū)φ鎸嵉脑囼灄l件進行模擬膠體溶液及聚合物的微觀形貌、化學形態(tài)、流動性等，對于高分子科學、化學工程及配方化學中涉及到的復(fù)雜問題能夠很好的進行解決。基于介觀尺度，計算機模擬有了飛快的發(fā)展，成為現(xiàn)階段計算化學研究的前沿，目前，相對成熟的模擬方法主要有耗散顆粒動力學及介觀動力學，這兩種方法都是基于平均場密度泛函理論而存在。在實際應(yīng)用中，已經(jīng)成功的用于共聚物相分離、高分子混合增溶劑、逆變膠束、油-水-表面活性劑體系及乳膠種子形成等領(lǐng)域。

化學工業(yè)是國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，資源、資金、技術(shù)密集，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，經(jīng)濟總量大，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位?！笆濉笔菄窠?jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，也是化學工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期。為適應(yīng)國內(nèi)外形勢新變化，深入貫徹落實科學發(fā)展觀，加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，促進石化和化學工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高行業(yè)整體質(zhì)量和效益，增強國際競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力，特編制本規(guī)劃。規(guī)劃期為2011-2015年。本規(guī)劃內(nèi)容包括石油化工、天然氣化工、煤化工、鹽化工和生物化工等。

三、結(jié)束語

化學產(chǎn)品工程所研究的方向來源于化學工業(yè)的新挑戰(zhàn)與需求，通過新的理論體系的構(gòu)建，強力的推動化學工程的發(fā)展。其研究主要是以產(chǎn)品為導向來發(fā)展的，包含產(chǎn)品的設(shè)計、專業(yè)技術(shù)及知識等，其目的是為了降低產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高設(shè)計水平，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。在研究中，化學產(chǎn)品工程需要解決兩個實際問題：產(chǎn)品的物理參數(shù)與期望性能指標間的關(guān)系；如何將該關(guān)系轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)。也因此，對于優(yōu)秀的化學工程師來說，化學界的需求非常大，與以往的過程工程師不同，化學工程師需要具備更為豐富的知識背景，此外，市場人員、科學院及工程師之間的配合也非常重要。由此可見，化學產(chǎn)品工程結(jié)合了不同領(lǐng)域的研究成果，并以產(chǎn)品為導向發(fā)展的知識體系，必然成為化學工程的重要研究方向。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：煤直接液化技術(shù)　粗制油　精制油　特點　資源優(yōu)化

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的需求，對于資源的需求越來越大，資源緊缺現(xiàn)象會愈來愈嚴重，尤其是有有限儲量的石油資源，因此開發(fā)使用其它資源代替石油資源的部分功能就顯得十分有必要，煤直接液化技術(shù)就是利用石油資源代用燃料技術(shù)的開發(fā)重要典型之一。煤直接液化技術(shù)是通過將煤資源進行直接的催化并添加氫化物然后轉(zhuǎn)化成為液體物質(zhì)的一種技術(shù)，使用煤直接液化技術(shù)進行煤資源的轉(zhuǎn)化，不僅可以將煤資源轉(zhuǎn)化成為各種燃油資源以及液化石油氣、噴氣燃料等，還可以從煤資源中提取苯以及甲苯、二甲苯等物質(zhì)，這對于我國社會經(jīng)濟發(fā)展的推進以及資源緊缺等現(xiàn)狀的緩解都有著積極的意義。

一、煤直接液化技術(shù)相關(guān)原理

煤直接液化技術(shù)是通過將煤資源進行直接的催化并添加氫化物然后轉(zhuǎn)化成為液體物質(zhì)的一種技術(shù)。在化學概念中，煤與石油的化學組成中都包含有碳、氫和氧等元素，煤物質(zhì)的氫含量以及組成物質(zhì)中的氫和碳的原子比比值要比石油的低，而煤物質(zhì)中氧氣的含量卻比石油中氧氣的含量要相對較高。在化學概念中煤化合物中的分子量要相對較大，一般都是在較高的數(shù)值，并且煤物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜。在化學概念中，煤物質(zhì)中還包含有一定數(shù)量的以細分或者三組分形成存在的一些無機礦物質(zhì)以及一些吸附水，并且煤物質(zhì)中還含有一些數(shù)量不一定的一些雜原子、金屬物質(zhì)以及微量元素等，因此要實現(xiàn)煤液化油就需要采用化學分離等方法進行煤分子結(jié)構(gòu)解散，以實現(xiàn)煤資源直接液化的實現(xiàn)。

在煤資源直接液化技術(shù)中，將煤進行加溫或者化學分離以實現(xiàn)煤物質(zhì)的小分子結(jié)構(gòu)的存在形式，并通過加氫進行液化時，在煤資源液化過程中不僅需要有較高的溫度，還需要相應(yīng)的高壓以及氫氣、催化溶劑等共同作用才能夠?qū)崿F(xiàn)將煤物質(zhì)的直接液化，實現(xiàn)煤物質(zhì)液化成為油。煤資源直接液化技術(shù)中主要就是煤物質(zhì)的分子分解過程以及加氫催化過程、原子分離液化過程。在煤資源直接液化技術(shù)中將煤物質(zhì)通過以上的三個過程步驟的分解催化最終實現(xiàn)煤物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為油的過程。

二、煤資源直接液化的主要工藝技術(shù)

煤資源直接液化技術(shù)工藝的出現(xiàn)主要是早期工業(yè)發(fā)展中為控制工業(yè)生產(chǎn)的成本，提高工業(yè)生產(chǎn)效率而開發(fā)的一項工藝技術(shù)。煤直接液化技術(shù)早期是在美國、德國以及日本等一些工業(yè)發(fā)達國家被開發(fā)應(yīng)用。因此煤直接液化技術(shù)中比較具有代表性的工藝技術(shù)中也就有美國、德國和日本工業(yè)發(fā)展生產(chǎn)中使用的煤直接液化技術(shù)。我國煤直接液化技術(shù)工藝的開發(fā)應(yīng)用也是隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的需要逐漸發(fā)展應(yīng)用起來的。美國工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中應(yīng)用的煤直接液化技術(shù)工藝主要就是HTI工藝技術(shù)。HTI工藝技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中是使用特殊的反應(yīng)器進行混合煤物質(zhì)的混合反應(yīng)的，其中煤直接液化中使用的催化劑也是一種專利催化劑，最終通過臨界溶劑萃取的方式進行煤物質(zhì)轉(zhuǎn)化油的雜原子分離，整個液化反應(yīng)過程相對比較緩和。德國使用的煤直接液化技術(shù)的工藝主要是IGOR工藝技術(shù)，而日本使用的是NEDOL煤直接液化工藝技術(shù)進行煤資源直接液化應(yīng)用?？傊鼈兪褂妹嘿Y源直接液化技術(shù)主要就是為了提高工業(yè)生產(chǎn)效率，控制工業(yè)生產(chǎn)成本，推動工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展。我國的煤直接液化技術(shù)工藝則主要以供氫性循環(huán)溶劑作為煤漿制備溶劑，并通過強制循環(huán)懸浮床反應(yīng)器進行煤物質(zhì)的狀態(tài)分解，最終通過減壓蒸餾法進行煤物質(zhì)液化油的分離提取，這樣的煤資源直接液化工藝技術(shù)具有液化油效率高，資源浪費小等優(yōu)勢。

三、煤液化粗質(zhì)油和精制油特征及粗質(zhì)油改質(zhì)

煤資源直接液化過程中產(chǎn)生的粗質(zhì)油主要有重油、中油和輕油三種形式。其中在煤資源直接液化過程中產(chǎn)生的煤液化石腦油是煤液化粗質(zhì)油中的重要部分，煤液化石腦油中含有較多的芳烴含量，而相對來講苯原子的含量卻相對較小。因此，對于煤液化粗質(zhì)油來講不僅含有較多的雜原子對于油質(zhì)成分有一定的影響，并且進行煤資源液化過程中對于加氫進行精制的要求非常的高。煤資源液化中產(chǎn)生的中油粗質(zhì)油形式也在煤液化油中占有的比例較大，并且在進行精制過程中對于氫氣的消耗要高。而煤液化中產(chǎn)生的重油粗質(zhì)油形式，它在煤液化油中的占有比例相對較低，因此在進行精制中是和煤液化油一起進行加工的。

煤資源直接而液化過程中液化產(chǎn)生的精制油它的主要特征就是煤液化精制油中的氮含量較少，因此在進行后期的煤液化油的精制加工中進行精制加工的難度也相對較低。煤液化精制油加工中需要進行加氖以穩(wěn)定液化加工過程物質(zhì)的穩(wěn)定性，因此，煤液化精制油的氫含量相對增加，整體比重降低，煤液化中的精制油的不飽和烴含量也會降低，其中以烯烴、二烯烴尤為嚴重。煤液化精制油還具有雙環(huán)以上芳烴部分飽和后開環(huán)裂化特征，對于柴油十六烷值的提高有一定的積極作用。

煤資源直接液化中產(chǎn)生的粗質(zhì)油除了油質(zhì)成分外，還包含有一定的芳烴、碳、氧以及硫等雜原子成分，在使用中必須要進行相關(guān)處理改質(zhì)才能符合使用標準進行應(yīng)用。將煤資源直接液化中產(chǎn)生的粗質(zhì)油進行改質(zhì)應(yīng)用的工藝也相對較多，其中具有典型代表意義的煤資源直接液化粗質(zhì)油改質(zhì)工藝有l(wèi)GOR煤液化油改質(zhì)工藝技術(shù)、NEDOL粗質(zhì)油改質(zhì)工藝和HTI煤液化粗油改質(zhì)工藝等，它們在進行煤液化粗質(zhì)油改質(zhì)中各改質(zhì)工藝具有各工藝優(yōu)勢。我國煤資源直接液化技術(shù)中對于煤液化粗質(zhì)油的改質(zhì)工藝主要是使用離線二段加氰裂化技術(shù)進行煤液化粗質(zhì)油改質(zhì)應(yīng)用的。

四、結(jié)束語

總之，使用煤直接液化技術(shù)進行煤液化油的開發(fā)應(yīng)用不僅對于推動社會經(jīng)濟的發(fā)展具有積極的意義，在一定程度上對于緩解資源緊缺現(xiàn)狀也有一定的幫助，具有很大的研究價值。

參考文獻

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篇6

Shi Bo

（中石油東北煉化工程有限公司吉林分公司，吉林 132022）

（China Petroleum Jilin Chemical Enginneering & Construction Co.，Ltd.，Jilin 132022，China）

摘要： 文章采用乙基愈創(chuàng)木酚-乙醛酸法制備乙基香蘭素，此法工藝簡單，反應(yīng)條件易于控制，產(chǎn)率高，產(chǎn)品純度高，三廢污染少。與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝具有流程簡單，能耗少，污染少，轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，能滿足環(huán)保和經(jīng)濟要求。本設(shè)計主要完成了氧化及萃取工段的氧化塔，脫羧塔以及萃取塔的工藝設(shè)計計算，確定了塔高、塔徑等。

Abstract: Ethyl Guaiacol is prepared by acid ethyl vanillin; this process is simple, and is easy to control the reaction conditions, high yield, high purity and less waste pollution. Compared with the traditional process, the process has a simple process, less energy consumption, less pollution, high conversion rate, etc.; it can meet the environmental and economic requirements. The process design calculation of oxidizing column and decarboxylation tower in oxidation and extraction was completed and height and diameter of tower.

關(guān)鍵詞： 乙基香蘭素 氧化 工藝

Key words: ethyl vanillin；oxidation；process

中圖分類號：[T-9]文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）32-0023-02

0引言

乙基香蘭素是當今世界上最重要的合成香料之一，乙基香蘭素（又稱：乙基香蘭醛，3-乙氧基-4-羥基苯甲醛），相對分子質(zhì)量166.18，以乙基愈創(chuàng)木酚一甲醛法先將乙基愈創(chuàng)木酚和甲醛于15%HCl中縮合成3-乙氧基-4-羥基苯甲醇，再將間硝基苯磺酸用Al 和15%HCl于5℃以下還原成間苯肼磺酸，3-乙氧基-4-羥基苯甲醇和間苯肼磺酸縮合水解得乙基香蘭素。[1]此法工藝路線長，產(chǎn)品產(chǎn)率低，無工業(yè)化生產(chǎn)。以黃樟素為原料，黃樟素經(jīng)堿處理后，雙鍵遷移轉(zhuǎn)化為異黃樟素，然后氧化為胡椒醛，胡椒醛在氫氧化鉀的醇液中反應(yīng),生成原兒茶酚，再與鹵乙烷或硫酸二乙酯于加壓下進行乙基化，即得乙基香蘭素[2]。此法路線長，工藝復(fù)雜，且同生成異乙基香蘭素，產(chǎn)率低，故在使用上受到限制。在綜合權(quán)衡多方面因素的前提下，本裝置采用乙基愈創(chuàng)木酚-乙醛酸法，此法工藝簡單，反應(yīng)條件易于控制，產(chǎn)率高，產(chǎn)品純度高，三廢污染少，國外己有較成熟的工藝， 國際市場上的乙基香蘭素大部分采用此法生產(chǎn)[3]。

1裝置所采用的生產(chǎn)方法及基本原理

生產(chǎn)方法中包括配料工序、縮合工序、木酚萃取工序、氧化工序、乙基香蘭素萃取工序、精餾工序、水結(jié)晶工序、烘干包裝工序、回收工序（乙醇回收、回收木酚蒸餾）組成[4]。其中，配料工序的稀堿配制和乙醛酸鈉鹽配制采用連續(xù)方式進行，氧化工序的混合、脫羧、中和采用連續(xù)方式進行，木酚萃取、乙基香蘭素萃取、精餾、乙醇回收、回收木酚蒸餾、烘干為連續(xù)操作，稀酸配制、縮合反應(yīng)、氧化反應(yīng)、催化劑水溶液配制、水結(jié)晶、包裝為間歇操作。

縮合工序產(chǎn)生的木酚萃余相由萃取塔中進入到混合釜，通過泵將原料混合液從氧化反應(yīng)器中部加入，反應(yīng)器頂部汽體經(jīng)換熱冷卻至沸點后變成液體，進入到回流罐，然后回到塔內(nèi)作為回流使用。脫羧塔進料由氧化液儲罐中進入到預(yù)熱器預(yù)熱后，溫度達到100℃左右，然后經(jīng)由計量泵進入到脫羧塔中脫羧。產(chǎn)品經(jīng)脫羧列冷器冷卻后進入到脫羧液儲罐中，用50%硫酸進行酸化，酸化后即為產(chǎn)物乙基香蘭素。萃取塔進料由脫羧液儲罐中經(jīng)泵由萃取塔上部加入，萃取劑為苯。萃取后采出分為兩部分。塔頂采出為油相，主要含乙基香蘭素和苯。然后進入到萃取液列冷器，經(jīng)加熱后大部分苯變?yōu)楸秸?，而乙基香蘭素為液體，故經(jīng)過旋風分離器分離后苯由旋風分離器上部采出，而乙基香蘭素則由旋風分離器下部采出。

2工藝設(shè)備選擇

2.1 氧化過程在氧化反應(yīng)裝置中，由于需要通入壓縮空氣，因此反應(yīng)器采用鼓泡塔反應(yīng)器。而在脫羧中禁止有氧氣的存在，故而將氧化和脫羧操作分為兩個塔，這樣可以有效的防止更多副反應(yīng)的發(fā)生。[5]

2.2 中和過程經(jīng)過氧化脫羧工段后產(chǎn)物為乙基香蘭素鈉鹽，故而需要將其酸化，此酸化過程用的是50%的硫酸，此過程不但可以將乙基香蘭素鈉鹽變成乙基香蘭素，還可以將其他的堿及堿性物質(zhì)全部酸化，防止乙基香蘭素變成鈉鹽[6]。

2.3 萃取過程此工藝為年產(chǎn)4100t/a乙基香蘭素，量較大，故而選用轉(zhuǎn)盤萃取塔，轉(zhuǎn)盤萃取塔不但處理量大，而且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，分離效率高，故而在乙基香蘭素的工藝過程中運用較多。[7]

2.4 工藝生產(chǎn)條件一覽表生產(chǎn)乙基香蘭素的生產(chǎn)條件下方，如表1所示。

3設(shè)備計算

設(shè)計基礎(chǔ)

年產(chǎn)4100噸乙基香蘭素（含量99.9%),年工作日7200小時，木酚含量99%，732kg可以回收188kg（含量90%）粗制香蘭素含量為82%，精餾收率92%，粗制收率82%,水結(jié)晶收率為95%(含母液回收)。乙基香蘭素：乙醇：水=1：1：1.1，乙基香蘭素的溶解度=0.12788kg乙基香蘭素/kg醇水。

在設(shè)備計算中，主要計算了氧化工段及萃取工段所使用塔器的塔徑和塔高。

3.1 反應(yīng)器計算

3.1.1 鼓泡塔的直徑的計算。在空塔氣速為uOG=0.02~0.135m/s的范圍內(nèi)，n=1.6和C=0.145~0.400

取uOG=0.05m/s

D=1.128（■）■=1.291m

故反應(yīng)塔的直徑可圓整為D=1.5m。

3.1.2 靜液層高度和鼓泡層高度計算。

靜液層高度 HO=■=■=14.985m

對于基本的有機化工中使用的鼓泡塔反應(yīng)器，高度一般很高，當■/uOG?叟30，氣含率?孜G沿塔高可視為常數(shù)。當■/uOG=282?叟30，?孜G沿塔高可視為常數(shù)。

鼓泡層高度

HGL=■=■=17.694m

3.1.3 反應(yīng)器的總高度

H=■=■=19.3199m

即反應(yīng)器的高度為H=19.3199.

取反應(yīng)器的底座為1.5m，故反應(yīng)器的總高度為20.8199m。

3.2 萃取塔計算進行轉(zhuǎn)盤塔計算時，流體力學及傳質(zhì)關(guān)聯(lián)式

中都涉及到需試差計算的弗魯特數(shù)：Fr=g÷（dR?N2）

先假設(shè)轉(zhuǎn)盤直徑dR，然后進行試差驗算。假設(shè)dR = 0.8m

由于傳質(zhì)方向從連續(xù)相到分散相，故Fr=（?椎2）0.5=2S

?椎2={■}0.25{■}0.6（1）

計算臨界轉(zhuǎn)盤速度

Nc=■

式中，Nc 為臨界轉(zhuǎn)盤速度；N為實際轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)，r/s；Fr為弗魯特數(shù)；σ為液體界面張力，N/m；

μ為液體粘度，Ns/m2；ρ為液體密度，kg/m3；Δρ為兩相密度之差，kg/m3；Dc、Dd為連續(xù)相、分散相的擴散系數(shù)，m2/s。

先計算Φ2，代入公式（1），則

Φ2={■}0.25?{■}0.6=207.803

塔直徑：D=■=1.58m=1.6m

塔內(nèi)件布置見圖1 。

根據(jù)上述計算，設(shè)計時轉(zhuǎn)盤塔直徑取1.6m；轉(zhuǎn)盤直徑取0.8m；固定環(huán)開口直徑為1.1m；轉(zhuǎn)盤間距為0.53m。根據(jù)資料查知，采用10個理論板就可使乙基香蘭素的萃取率達到99%。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，理論級的當量長度取1.5m，因此塔高為15m，上下兩分離段各取1m，即萃取塔總高為17m。

4結(jié)論

采用乙基愈創(chuàng)木酚-乙醛酸法新工藝生產(chǎn)乙基香蘭素，反應(yīng)條件易于控制，反應(yīng)選擇性高，產(chǎn)率高，產(chǎn)品純度高，耗電少，三廢污染少，有利于工業(yè)化，是我國乙基香蘭素生產(chǎn)工藝的發(fā)展方向。本工序主要分為四個部分：氧化，脫羧，萃取以及蒸苯。與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝具有流程簡單，能耗少，污染少，轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，能滿足環(huán)保和經(jīng)濟要求。通過乙醛酸法，扁桃酸經(jīng)過氧化，脫羧生成乙基香蘭素，再經(jīng)萃取工序，生成含量為82%的乙基香蘭素，供精餾使用。

本設(shè)計主要完成了氧化塔，脫羧塔以及萃取塔的工藝設(shè)計計算，確定了塔高、塔徑等。

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篇7

【關(guān)鍵詞】高壓擊穿；預(yù)熱；啟動；還原爐

abstract：The start-up of reactor is the key point ofpolysilicon production process.This paper briefly analyzes the advantage and disadvantage on the energy-saving and cost-reducing between using halogen lamp heater and high voltage ignition system to start up reactor with modified Siemens polysilicon production technology.

key words： the high voltage breakdown； Preheating； Start； Reduction furnace

引言

光伏發(fā)電主要是利用太陽能，將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電方式，其技術(shù)最早應(yīng)用于太空領(lǐng)域，作為人造衛(wèi)星的電源。但伴隨著社會快速發(fā)展接踵而至的能源危機和環(huán)境污染，人們開始尋找能夠代替化石燃料儲備的能源材料，太陽能作為取之不盡用之不竭的清潔能源，日益受到人類的親睞和重視。而作為光伏發(fā)電重要原材料的多晶硅及其生產(chǎn)技術(shù)也日益成為世界關(guān)注的焦點。在我國，經(jīng)過近年來的不斷探索和發(fā)展，已經(jīng)建成了多條專業(yè)的多晶硅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，突破了長期以來國外對我國的生產(chǎn)技術(shù)封鎖及市場壟斷，多晶硅的生產(chǎn)在我國已經(jīng)逐步形成了極具戰(zhàn)略意義的新興產(chǎn)業(yè)。

1、多晶硅生產(chǎn)工藝概述

由于各多晶硅生產(chǎn)廠家所用的主輔原料并不相同，因此生產(chǎn)工藝技術(shù)不同，進而對應(yīng)的多晶硅產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟指標、產(chǎn)品質(zhì)量指標、用途、產(chǎn)品檢測方法、過程安全等方面也存在差異，各有自己的技術(shù)特點和技術(shù)秘密?？偟膩碚f，目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能最大，約占全世界總產(chǎn)能的80%[1]。

改良西門子法生產(chǎn)多晶硅是利用氯氣和氫氣合成氯化氫，合成和回收的氯化氫與工業(yè)硅粉合成三氯氫硅，對合成的三氯氫硅進行分離提純，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)與氫氣進行化學氣相沉積（CVD）反應(yīng)生成高純多晶硅并產(chǎn)生尾氣，尾氣通過干法回收系統(tǒng)將各組分回收利用（氫氣與三氯氫硅分別回收后再用于CVD反應(yīng)生成高純多晶硅，四氯化硅回收后與氫氣在氫化爐內(nèi)反應(yīng)生產(chǎn)三氯氫硅，氯化氫回收后用于合成三氯氫硅），以此形成多晶硅生產(chǎn)物料的閉路循環(huán)。改良西門子法制備的多晶硅純度高，安全性好，沉積速率高，一次通過的轉(zhuǎn)換效率為5%～20%。改良西門子法相對于傳統(tǒng)西門子法的優(yōu)點主要在于：1）節(jié)能：由于改良西門子法采用多對棒、大直徑還原爐，可有效降低還原爐消耗的電能。2）降低物耗：改良西門子法對還原尾氣各組分全部進行了有效的回收和利用，大大低降低了原料的消耗。3）減少污染：由于改良西門子法是一個閉路循環(huán)系統(tǒng)，多晶硅生產(chǎn)中的各種物料得到充分的利用，排出的廢料極少，相對傳統(tǒng)西門子法而言，污染得到了控制，保護了環(huán)境。

2、SiHCl3還原

經(jīng)分離精餾提純工序精制的三氯氫硅，與從還原尾氣干法分離工序回收的氫氣在汽化器內(nèi)以一定比例充分混合汽化后送入還原爐內(nèi)。在還原爐內(nèi)通電的熾熱硅芯/硅棒的表面，三氯氫硅與氫氣發(fā)生氫化還原反應(yīng)，生成硅沉積下來，使硅芯/硅棒的直徑逐漸變大，直至達到規(guī)定的尺寸。氫還原反應(yīng)同時還生成二氯二氫硅、四氯化硅、氯化氫和氫氣，與未反應(yīng)的三氯氫硅和氫氣一起送出還原爐，經(jīng)還原尾氣冷卻器冷卻后，直接送往還原尾氣干法分離工序。

3、還原爐啟動

硅芯是半導體材料，其半導體特性是負阻特性，硅芯的電阻率隨溫度升高下降，且這種關(guān)系是種指數(shù)關(guān)系：

Ρ=αeβ/T

式中α與β對于同一種半導體材料為常量，T為絕對溫度[2]。

因此只要有足夠熱量使得硅芯溫度升高到一定溫度以上（使得硅芯電阻率下降到一定值），在硅芯上加上一定電壓就能擊穿硅芯，形成電路，再以電流大小控制硅芯溫度至化學氣相沉積要求溫度即完成了還原爐啟動。

3.1 鹵素燈加熱器預(yù)熱硅芯啟動還原爐

鹵素燈加熱器預(yù)熱硅芯啟動還原爐原理為：開爐準備工作完畢后，在惰性氣體氣氛的還原爐內(nèi)安裝鹵素燈加熱器對硅芯進行預(yù)熱，使得硅芯達到擊穿溫度，硅芯上加上電壓擊穿硅芯形成電路后取出鹵素燈加熱器，再用氫氣置換還原爐惰性氣體氣氛、測漏合格后進料運行。

3.2 高壓擊穿預(yù)熱硅芯啟動還原爐

高壓電擊穿硅芯預(yù)熱啟動還原爐原理為：開爐準備工作完畢，惰性氣體、氫氣置換還原爐至氣氛合后，在氫氣環(huán)境、100℃左右環(huán)境溫度下，硅芯上施加最高為10KV（10～0.45KV連續(xù)可調(diào)）的電壓使其產(chǎn)生約1KW的電功率加熱硅芯，隨著硅芯溫度升高、硅芯電阻大幅度降低，加熱功率U2/R進一步提升，硅芯溫度升高并擊穿，擊穿啟動后進料運行。

3.3 啟動還原爐方式優(yōu)劣對比

根據(jù)以上鹵素燈加熱器預(yù)熱硅芯啟動還原爐生產(chǎn)過程與高壓擊穿預(yù)熱硅芯啟動還原爐生產(chǎn)過程的不同，下表將根據(jù)生產(chǎn)過程中消耗、隱患等方面進行優(yōu)劣對比。

4、結(jié)論

綜上所述，采用高壓擊穿啟動還原爐，妥善的解決了鹵素燈加熱器預(yù)熱硅芯啟動還原爐存在的諸多不足，有效的提高了生產(chǎn)效率和能源、物耗的利用率，消除了生產(chǎn)過程中不必要的質(zhì)量隱患和安全隱患，降低了生產(chǎn)成本。如今，高壓預(yù)熱硅芯啟動還原爐在國內(nèi)已得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，其運行效果得到了眾多多晶硅生產(chǎn)廠家的肯定和好評，其科學性及可靠性也得到了很好的驗證。

參考文獻

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[2]陳強，胡樂莎，趙仕明，翟桂林.12對棒還原爐預(yù)熱啟動方式的優(yōu)化研究.東方電氣評論，2011（6）.

作者簡介

篇8

一、PVB簡介

PVB全稱是聚乙烯醇縮丁醛，簡稱PVB樹脂。本身含有很多的羥基，（OH）基，可以與一些熱固型樹脂產(chǎn)生架橋反應(yīng)，以提升耐化學藥品性及涂膜硬度等性能。PVB分子含有較長支鏈，具有良好的柔順性，優(yōu)良的透明度，極強的粘合力，很好的耐光、耐熱、耐寒、耐水性、成膜性、溶解性、混溶性，高抗張強度和耐沖擊性能等。在制造夾層安全玻璃、涂料、粘合劑、陶瓷薄膜花紙、真空鋁箔紙、電器材料、玻璃鋼制品、織物處理劑以及工程塑料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，是一種開發(fā)利用前景廣闊的合成樹脂材料。

二、PVB生產(chǎn)技術(shù)

目前工業(yè)上生產(chǎn)PVB的合成主要有一步法、溶解法和沉淀法三種，下面逐一介紹這三種工藝方法以及生產(chǎn)過程中優(yōu)缺點。

1、一步法

一步法是指聚醋酸乙烯酯（PVAC）的水解和生成的PVB的s醛反應(yīng)同步進行的一種生成工藝，以首諾公司（孟山都公司化工事業(yè)部被拆分后形成首諾公司，現(xiàn)首諾公司已被伊士曼公司收購）的生產(chǎn)工藝為代表。醋酸乙烯經(jīng)本體聚合形成聚醋酸乙烯的甲醇溶液，加HCl進行醇解。醇解生成的PVA懸浮于乙醇和醋酸乙酯的混合溶劑中，加入丁醛和HCl進行縮醛反應(yīng)。在回流溫度下，反應(yīng)8～10h，隨著反應(yīng)的進行，PVA完全溶解，最終形成均一的PVB溶液。然后加堿，調(diào)節(jié)PH為6，達到規(guī)定縮醛率后在水中沉淀，經(jīng)過水洗、中和、干燥，即可獲得PVB成品。

2、沉淀法

先將PVA用水溶解（85―90°C），然后將溶液過濾、壓入縮醛釜，加入鹽酸和丁醛，丁醛分二次加入，開始進行均相縮合，當反應(yīng)到一定程度，PVB粒子由溶液中析出并懸浮于母液之中，即為非均相縮合反應(yīng)。當縮合結(jié)束后，將物料放入水洗釜中，加水洗滌，并加堿進行穩(wěn)定處理，然后過濾、干燥，即得粉狀PVB。

3、溶解法

溶解法是將PVA制成甲醇的懸浮液，加入HCl和丁醛進行縮合反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，PVA逐漸溶解后形成均一的溶液，達到規(guī)定縮醛率后在水中沉淀，經(jīng)過水洗、中和、干燥，即可獲得PVB成品。此法制得的PVB樹脂的縮醛率能達到86%以上，而且縮合分布均勻。

三、導致PVB樹脂產(chǎn)品優(yōu)劣的原因分析

利用不同的PVA可生產(chǎn)一系列不同性質(zhì)的PVB樹脂，隨著原料、生產(chǎn)工藝等的不同，導致樹脂的密度、顆粒結(jié)構(gòu)、溶劑和增塑劑的吸收比率，甚至透明度都能有很大的差異。下面具體說一下在生產(chǎn)PVB樹脂過程中容易出現(xiàn)的問題。

（1）PVA溶液濃度及PVA產(chǎn)品相對分子質(zhì)量指標

PVB是由PVA溶液、正丁醛、鹽酸混合液在攪拌的條件下制備的，縮醛化反應(yīng)初期生成泡沫，反應(yīng)是在相界表面進行的。這時PVA在反應(yīng)體系中的含量高，會妨礙泡沫及表面積較大的析出物的形成，這直接影響了縮醛化反應(yīng)的正常進行， 也影響了縮醛程度的增加，從而對PVB縮合反應(yīng)的成品質(zhì)量造成影響。因而需PVA水溶液的濃度予以足夠的注意。

（2）PVB樹脂中殘留的雜質(zhì)

影響安全玻璃霧度的雜質(zhì)主要有：未反應(yīng)完的丁醛、鹽等小分子物質(zhì)；洗滌過程中意外引入的雜質(zhì)等。因此，降低PVB產(chǎn)物中的雜質(zhì)，是降低安全玻璃霧度值的有效途徑之一。

（3）乳化劑或者表面活性劑的添加

在廣泛使用的沉淀法中，PVB反應(yīng)過程是非均相反應(yīng)，在PVB沉淀析出前，反應(yīng)物粘度非常大，甚至出現(xiàn)包軸（反應(yīng)釜軸片和軸柱）現(xiàn)象，此時加入的丁醛無法得到有效分散，導致反應(yīng)不均勻，物料結(jié)塊，影響PVB反應(yīng)的效率以及產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

四、PVB產(chǎn)品的應(yīng)用

聚乙醇縮丁醛作為塑料制品應(yīng)用的品種主要是薄膜和膜片。

PVB膜片的使用范圍包括汽車前風擋、建筑、防彈玻璃、火車機車夾絲玻璃等，這四種用途對膜片與玻璃的粘接強度的要求分別是低、高、中、超高四個等級，這基本取決于增塑劑的種類。

長期以來，PVB薄膜生產(chǎn)技術(shù)做為國際壟斷性很強的專有技術(shù)，一直為國際幾大公司所掌控。PVB薄膜生產(chǎn)技術(shù)主要是擠壓法和流延法，擠壓法操作復(fù)雜，成本較高，生產(chǎn)效率較低，以被逐漸淘汰；流延法其操作簡單、工藝先進、生產(chǎn)效率高、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好，是目前世界上最先進的PVB薄膜生產(chǎn)技術(shù)，目前國際上幾大公司均采用該生產(chǎn)技術(shù)。

五、中國PVB市場分析

1、國內(nèi)生產(chǎn)狀況

近年來，隨著汽車工業(yè)、建筑業(yè)以及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國PVB樹脂得到了較快的發(fā)展，先后有多家企業(yè)建成生產(chǎn)裝置。截止2015年12月底，我國有20多家企業(yè)生產(chǎn)PVB樹脂，總生產(chǎn)能力約為23.66萬噸/年。

2、國內(nèi)消費狀況

到目前為止PVB樹脂市場需求量保持年均4～4.5%的增長速度。我國以PVB樹脂為原料應(yīng)用主要為汽車夾層玻璃，占總量的60%～70%，用于建筑的比例為20～25%，其他方面約為20%。隨著夾層玻璃中間膜需求的不斷增長，作為中間膜生產(chǎn)用PVB樹脂的生產(chǎn)等已取得突破性進展，國內(nèi)可用于中間膜生產(chǎn)用PVB樹脂的產(chǎn)量已有明顯增長，質(zhì)量不斷提高并接近進口料。

隨著銀行、大型商場、機場等公共場所的安全要求越來越高，發(fā)展多功能的安全玻璃已成為行業(yè)的熱點。PVB膜片是目前制造夾層玻璃的最佳材料，世界上80%以上的PVB樹脂都用于安全玻璃的夾層材料。PVB膜片在國防、交通、建筑、裝潢等行業(yè)的應(yīng)用日益增長，成為了不可或缺的合成樹脂材料，市場前景一片光明。

篇9

關(guān)鍵字：催化劑；制備技術(shù)；發(fā)展

一、催化劑制備的一般技術(shù)和方法

1.浸漬法

這種方法簡單易操作，浸漬法在制備催化劑的過程中具體又分為兩種具體方法，分別是過量浸漬法和等體積浸漬法，這兩種方法的區(qū)別在于載體的體積和浸漬液的體積是否相同，過量浸漬法中浸漬液的體積要大于載體的體積，而等體積浸漬法中二者的體積是相同的，這二者方法中等體積浸漬法更為常用，其優(yōu)點是更為簡單易行。

2.沉淀法

其主要過程是將金屬鹽水溶液例如硝酸鹽（首選）和沉淀劑例如氨水放入攪拌罐中變?yōu)楣腆w沉淀，然后通過洗滌、過濾、干燥、煅燒等過程制成催化劑的方法，目前已經(jīng)發(fā)明了更為先進的均勻沉淀法以及超均勻沉淀法等。例如利用該法制備Y-Al2O?，其用途很廣，穩(wěn)定好，被廣泛應(yīng)用于載體。在60度左右的溫水中對工業(yè)硫酸產(chǎn)品的粉碎體進行溶解處理，形成密度為1.21-1.23左右的AI2（SO4）3的溶液，然后另外配置20%左右的碳酸鈉溶液，分別加熱均達到50度―60度，然后對其進行混合，PH控制在5左右，然后經(jīng)過攪拌形成氫氧化鋁沉淀物，對沉淀物和沉淀液進行分離，將沉淀物進行洗凈之后放入溫度在60度左右的氨水中進行陳化處理，經(jīng)反復(fù)的洗滌和沉淀后，將沉淀物在100度上下的環(huán)境中進行干燥處理，然后在500度的溫度下進行6個小時左右的焙燒，得到Y(jié)-Al2O?催化劑。一般其生產(chǎn)流程如下圖所示：

3.熔融法

熔融法是催化劑的制備過程中是一種相對較為重要的技術(shù)和方法，熔融法，顧名思義就是利用高溫然后將金屬或者金屬氧化物進行熔融，使之變?yōu)檩^為均勻的混合物以及固溶體，經(jīng)冷卻后進行粉碎以及其他處理工序得到催化劑。利用這種方法制成的催化劑具有多方面的優(yōu)勢，但是其缺點也是較為明顯的，那就是耗能較高，成本較大。

二、催化劑制備技術(shù)的最新發(fā)展

1.浸漬法得以改進

浸漬法一直就是催化劑制備過程中的一種常用方法，簡單易于操作，利用率高，但是其缺點也是很顯著的，那就是制備過程中可能會產(chǎn)生廢氣污染空氣，同時在干燥的這一過程中可能會使得活性成分移位，因此近年來經(jīng)過專家學者的不斷研究后，浸漬法已經(jīng)得到多方面的改進：例如在利用浸漬法制備催化劑的過程中加入有機助劑，已經(jīng)證明了該法可以有效影響催化劑中的加氫活性，實驗證明，加入有機助劑后的催化劑中的加氫活性大大高于未加入有機助劑的催化劑，例如在Co-Mo/Al2O3催化劑的制備過程中加入環(huán)己二胺四乙酸（CyDTA）后，其活性前后提高了大約70%之多；

2.沉淀法的改進

通過對沉淀法的長期研究，目前專家已經(jīng)提出了更為先進的水熱沉淀法來制備催化劑，這種方法將水熱法和沉淀法很好地結(jié)合起來，其是在密封高壓的環(huán)境中，以水為溶劑兼?zhèn)涓邏好浇?，然后通過化學反應(yīng)生成沉淀的方法。目前利用水熱沉淀法制備催化劑最典型的例子就是制備W/Al2O3催化劑，即在水熱環(huán)境中利用Na2WO4?2H2O和鹽酸相互沉淀然后將WO3負載在Al2O3上，在這個過程中加入CATBr來防止WO3顆粒聚集，這樣就可以制備出高性能的W/Al2O3催化劑，通過對水熱沉淀法制備的W/Al2O3催化劑和采用傳統(tǒng)的浸漬法制備的W/Al2O3催化劑性能的比較，發(fā)現(xiàn)利用水熱沉淀法可以進一步提高WO3的分散度。

三、總結(jié)

當前隨著化學工業(yè)的不斷快速發(fā)展，針對催化劑制備技術(shù)的更新越來越快，已經(jīng)涌現(xiàn)出越來越多的針對不同催化劑制備的新技術(shù)和新方法，除了上述舉例的方法之外，還有很多的新型的催化劑制備方法和技術(shù)，最顯著的就是不少專家學者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的催化劑制備技術(shù)不僅可以單獨使用進行有關(guān)催化劑的制備，還可以將這些方法和技術(shù)進行結(jié)合起來進行催化劑的制備，例如將超臨界技術(shù)和浸漬法相結(jié)合進行CuO/AI2O3催化劑的制備等，今后隨著我國化學工業(yè)的不斷發(fā)展，有理由相信還會有更多的催化劑制備的新型方法被發(fā)現(xiàn)。

參考文獻

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篇10

關(guān)鍵詞：生物化工　發(fā)展　作用

一、生物化工的發(fā)展前景

1.生物化工的發(fā)展狀況

近年來社會討論最多的莫過于能源問題，石油、煤炭等都是不可再生能源，一旦消耗殆盡就會影響人類的生活和社會發(fā)展，人們也致力于尋找新的能源。而生物能源恰好可以滿足人們的需求，它可再生，對環(huán)境污染小，儲藏量大。比如說，氫能儲藏量大分布范圍廣，利用它解決能源短缺很有效；燃料酒精的開發(fā)很有價值，利用玉米等農(nóng)作物提煉酒精作燃料，既環(huán)保又有發(fā)展空間。尤其近十年來，世界生化技術(shù)迅速發(fā)展促使生化領(lǐng)域取得了許多重大科技成果，主要表現(xiàn)在：一能源方面，纖維素發(fā)酵連續(xù)制造乙醇已成功，煤制甲醇、煤制烯烴技術(shù)已成熟；二環(huán)保方面，固定化酶處理氯化物已實際應(yīng)用；微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、脂肪酸、 乙二酸等產(chǎn)品的生產(chǎn)已達到了一定規(guī)模。

常軼智說過，“由于人們對生物發(fā)展的越來越重視，生物技術(shù)和生物化工技術(shù)已經(jīng)初具規(guī)模，例如微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、透明質(zhì)酸、己二酸等。還有，我國檸檬酸的產(chǎn)量已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平，在生物農(nóng)業(yè)，食品等方面也有很多成就。

我國在氨基酸的發(fā)展中，谷氨酸的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獨具規(guī)模，谷氨酸俗稱味精，是世界上銷售量最大的氨基酸，我國在谷氨酸的發(fā)展中僅次于抗生素的發(fā)展。近年來，我國還開發(fā)了許多的生物農(nóng)藥——蘇云金桿菌、井岡霉素、公主嶺霉素等，這些生物農(nóng)藥都具有高效安全、低毒方便等特性，在對農(nóng)作物殺蟲方面都很有效。我國在生物催化劑發(fā)展方面也有很快的提高，2009年光生物催化劑已經(jīng)有近兩億美元的市場。

2.我國生物化工發(fā)展存在的問題

政府不夠重視生物化工，資金的投入不夠，政府對生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)因為了解不深故認可度不高，不能成長遠角度看生物化工產(chǎn)業(yè)，導致生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展總是有一些障礙。另外，產(chǎn)業(yè)化程度低，科技研究成果不能很好的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。由于生物化工技術(shù)研究費時，周期長，不能在短期內(nèi)見效，不能實現(xiàn)經(jīng)濟效益的立即體現(xiàn)，所以研究力量不均勻，企業(yè)對其投入不大。我國沒有像發(fā)達國家一樣的強大的研發(fā)隊伍，團隊力量不夠。

二、生物化工的應(yīng)用

生物化工涉及多個領(lǐng)域，主要是生物高科技醫(yī)療制藥產(chǎn)品、資源能源和環(huán)保三方面的領(lǐng)域。像生物降解高分子材料指的就是能被生物體侵蝕而降解的材料。生物降解高分子材料的應(yīng)用十分廣泛，一是可以利用在醫(yī)療方面，外科手術(shù)的縫合線，人造血管等制品，骨骼代替物如人工關(guān)節(jié)等；二是可以利用在工業(yè)方面，無污染可再生的降解再生的包裝材料；三是農(nóng)業(yè)方面可用作殺蟲劑的釋放可控制材料。生物轉(zhuǎn)化的實現(xiàn)，促進了酶在藥物合成中的應(yīng)用。用酶和細胞代替化學催化劑進行有機合成具有選擇性專一、步驟簡單、過程溫和的特征，一些用常規(guī)化學方法不能進行的反應(yīng)可以由酶和細胞來完成。但是酶和細胞的弱點是不穩(wěn)定、造價高，反應(yīng)速度也十分有限，致使生物轉(zhuǎn)化大都停留在研究階段。要克服這一弱點，必須通過生物和化學的方法穩(wěn)定酶和細胞。

脂肪酶生物技術(shù)被廣泛應(yīng)用于修復(fù)生態(tài)和被污染的環(huán)境，石油開采中重大漏油事故都可以靠脂肪酶來解決。脂肪酶可以用作處理廢水，通過脂肪酶可以制造液體肥皂，可以說生物化工是應(yīng)用廣泛的，還例如，米曲霉可以用來處理毛發(fā)，假單胞菌可以用作改造被石油污染的土壤和有毒有害的氣體，不同的微生物可以用來處理廢水、廢棄的食用油、生物膜的沉積物、聚合物廢物等。由于煤炭、石油都屬于不可再生能源，迫切的需要找到替代物品，其中生物能源就被廣泛的應(yīng)用。酒精就是一種很清潔并且環(huán)保的能源，我國就選出很優(yōu)良的菌種使用玉米，為了減輕污染加大投入對傳統(tǒng)的制造酒精技術(shù)加以改進，使用低溫蒸煮的方式向快速發(fā)酵方向發(fā)展，成功的研制了生物燃料。

生物化工在藥物的研制方面也有很大的成就，天然藥物資源的自然生產(chǎn)是很有限的，而利用生物化工生產(chǎn)的天然資源則能滿足人們的需求，生產(chǎn)的可控制性是其很大的優(yōu)勢，可適時地提高資源的品質(zhì)，使藥物優(yōu)化，所以這項技術(shù)具有很大前景。在中草藥資源上，利用規(guī)模化培養(yǎng)技術(shù)可減少、甚至免去對天然植物的依賴，對于我們這樣一個植被破壞面積大、沙漠化嚴重、大面積干旱缺水的國家是可持續(xù)發(fā)展的一項戰(zhàn)略措施。其次在天然產(chǎn)物的制備上，要充分發(fā)揮生物化工分離技術(shù)的優(yōu)勢，用層析、膜分離等高效分離純化技術(shù)和高效選擇性精度取代現(xiàn)有中草藥制備中的某些落后工藝，對整個過程進行優(yōu)化，提高產(chǎn)物收率、純度，實現(xiàn)組分的綜合利用，同時降低溶劑消耗量，從而可以達到降低成本，保護環(huán)境的作用。

木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用，可再生性的木質(zhì)纖維素的開發(fā)已經(jīng)被發(fā)達國家列入了戰(zhàn)略性研究課題，是纖維素，半纖維素，木質(zhì)素重組，將生物能源，生物化肥，生物飼料，生物微生物材料作為了生物化工的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

另外，我國檸檬酸的生產(chǎn)量和出口總量每年都在不斷提高，是世界上檸檬酸出口第一大國。所以我建議我國的有機酸行業(yè)應(yīng)該多向生產(chǎn)檸檬酸產(chǎn)業(yè)靠攏，可以加大力度再進行研發(fā)新項目并且努力在技術(shù)上創(chuàng)新，可以擴大企業(yè)的規(guī)模改善經(jīng)營的模式，擴大檸檬酸的應(yīng)用領(lǐng)域。

三、總結(jié)

生物化工的發(fā)展前景是很廣闊的，其應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，生物化工產(chǎn)業(yè)必將成為未來炙手可熱的行業(yè)。

參考文獻

[1]俞志明.《中國化工商品研究》[M].北京大學出版社，2009.

[2]師兆忠.《生物學報告》[J].開封大學學報，2011.