綠色化學化工技術范例6篇

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綠色化學化工技術

綠色化學化工技術范文1

關鍵詞:化學工程;工藝;綠色化工技術;應用

在我國經濟飛速發展的條件下,環境問題呈現出了可怕的形勢,環境污染問題已慢慢的浸透到人們的日常生產生活中,而化學工業中的污染對環境造成的危害十分突出,是需要迫切解決的問題,因此,化學工程工藝中綠色化工技術的應用價值更為顯著,具有長遠的影響,不僅對環境污染問題進行改善,更對化學工業健康持續發展起著不可估量的作用。

1綠色化工技術闡述

綠色化工技術在化學工業生產過程中充當的角色十分突出,綠色化工技術應用的主要目的是控制化學工業生產對環境所產生的污染,期望通過對化學工業生產方法的革新和改良,來控制化學技術中化學原料和廢棄物給環境所帶來的污染和潛在的危害,因此,一定要減少排放有毒的廢棄物,將廢棄物資源回收利用做好,使資源利用率得到充分高效的提高,對污染物的排放實行有效的限制,把綠色化學工業的健康持續發展作為前進的方向。

2化學工程工藝中綠色化工技術的開拓

(1)化學原料選取化學原料作為綠色化工技術開拓中的基礎,能從根源上使污染源得到很好的控制,進而緩解環境污染問題。對于綠色無污染化工原料并不是最佳的原料選取,其依然存在著缺陷,在生產的過程中依舊會產生污染物,給環境造成污染。因此,在生產中最好選用無毒的或是毒害相對少的原材料,不添加化學藥劑的,比如,天然植物、天然農作物都是較好的材料選擇。隨著化學工業的興盛,應該舍棄有毒害的材料,而選用無污染、無毒害的原材料,這樣,才能在達到環境保護標準的條件下,使原材料成本減少,材料來源得到充分擴展。(2)化學催化劑選取化學工業在具體的生產過程中,往往會習慣性地運用化學催化劑加速化學反應,對化學工業生產效率的提升具有明顯的效果,但是,同時也會有大量的有毒廢棄物排放出來,給周圍環境造成潛在的危害。因此,在面對具體的綠色化工技術開發時,應將焦點聚集在無毒無害化學催化劑研發上,以此為核心,使有毒廢棄物排放量得到有效控制。另外,需要重視化學催化劑的選取要點,把無毒害或是毒害甚小的化學催化劑作為首選,從而接近工業綠色發展。在現階段的化學工業中,眾多研究人員在對無毒害催化劑研發方面的成績令人們醒目,對烷基化固相催化劑傾向關注,它是一種無毒害,甚至不會對環境造成污染的化學催化劑,非常適合大力擴展應用。在此,需要強調說明的是,關于無毒害化學催化劑的研發,必須控制廢棄物排放量嚴格符合規定要求,重視排放的廢棄物循環使用這一點,使資源利用率有良好的改觀。(3)化學反應選擇性深化綠色化工技術具體鉆研過程中,需要偏重深化化學反應選擇性,進而達到加倍有效地實現化學生成物的提取,在確保符合減少環境污染標準要求的情況下,還可以使化學工業生產成本得到有效降低,更進一步改進資源利用效率。比如,在石油化學工業中,通常會運用烴類選擇性氧化物,因為其化學反應極其易于發生氧化,在生成物產生方面存在著嚴峻的損壞與浸染。對此,針對化學反應選擇性深化這一點,必須把防止產生損壞生成物的反應作為重點關注,進而使化學工業沿著綠色生產發展,消除對環境污染的潛在危害。

3化學工程工藝中的綠色化工技術應用

(1)清潔生產技術應用清潔生產技術的優點非常獨到,不僅在冶金、海水淡化、廢棄物處理等范疇被普遍的應用,而且也不會出現任何毒害反應,更不會產生任何的污染物。比如,在海水淡化中,通過清潔生產技術針對海水實行淡化處理,把海水里面的鹽分和其他物質提煉出來,轉化為日常生產生活中需要的水資源,所有環節中應用的清潔生產技術對環境不會造成污染,不會存在潛在的危害。(2)生物技術的應用生物技術通常在生物化工中比較充分的展示其優勢,在實際操作應用中膜化學技術應用比較普遍,其效果最佳。通過生物技術把很多可再生資源轉化成有價值的化學品,比如,酶成分,是一種比較普遍存在與環境中的化學催化劑,在化學反應過程能夠充分發揮其作用,加快反應速度,而且不會出現污染廢棄物,其反應特點相對溫和,在化學行業中使用意義相當深遠。而在以前的化學生產過程中,通常是把動植物內部的有機原料作為原料,以后改用自然環境條件下的石油和煤炭。(3)環境友好型產品應用環境與人們的日常生活緊密相關,擁有良好的環境十分的重要,因此,對環境的要求越來越嚴格,對環境的注重程度也越來越高,而環境友好型產品是針對控制環境污染問題而研發的一種摒除以往污染嚴重的產品。傳統汽油,在日常生活中使用相當普遍,傳統汽油燃燒,不僅給大氣帶來嚴重的污染,更會對人們身體健康造成危害,對此,需要開發新型產品取代這種情況,環保型汽油和新型燃料和能源等迅速出現,人們的環保意識在不斷的增強。比如,酒精的生產,其原料以天然甘蔗為主,以新型乙醇汽油代替原來的汽油,在實際中應用非常普遍。環境友好型綠色產品,在具體的實際應用中對減緩環境污染起著至關重要作用。

4結語

總而言之,在化工生產過程中產生的有害物質給環境造成了危害,導致污染問題日趨嚴重,使社會健康和諧持續發展受到了嚴重的限制。因此,發展綠色化工,將綠色化工技術恰到好處的應用到化學工程工藝中,不僅能高效控制環境污染,更能對資源的合理利用起到關鍵作用,進而促使化工行業朝著健康和諧的方向發展。

作者:賴錦杰 單位:廣東新華粵石化股份有限公司

綠色化學化工技術范文2

[關鍵詞]綠色化工技術 化學工程 應用

中圖分類號:T655 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)11-0064-01

0.前言

眾所周知,地球是我們人類目前唯一的、賴以生存的地方。當代工商業的迅猛發展,著實為我們的日常生活帶來了極大的便利,但是與此同時,環境問題已然成為威脅人類健康的頭號殺手。諸多行業的發展共同導致了當今比較惡劣的環境問題,其中,化學工業的生產發展帶來的影響不容小覷。例如我們熟知的工業三廢:即廢氣、廢水、廢渣,由此帶來的環境惡化和生態破壞的題就極為嚴重。在此背景下,為了環境友好型、資源節約型社會的建成,我們必須要落實綠色化工技術在化學工程中的應用和實施。

1.當前化學工業的生產發展中存在的問題

化工產業的生產和發展惠及我們生活和工作的各個方面這點毋庸置疑,更新穎、更先進、更高端的技術使得先前貌似不可能的事情成為可能,一而再的刷新人類技術可抵達的上限。但是,不可否認的是,隨著化學工業的進一步發展,越發嚴重的問題的產生成為了化工產業發展的“替罪羊”。

1.1 環境惡化

近幾年來,尤其是在某些重工業城市的冬季,頻繁而嚴重的霧霾天氣引起了社會各方的廣泛注意,人們對此非??只?。霧霾,很大一方面是由于日常的生產生活產生的廢氣導致的,其危害程度不言而喻,而肺癌、呼吸道感染等是其對人類最主要的危害。同時,工業廢水和廢渣的排放使得原本肥沃的土壤、干凈的河流面臨威脅,生物種類銳減,進一步加劇了生態的破壞。而且,據氣象部門不完全資料統計,惡劣天氣的發生頻率也因此增加。

1.2 資源短缺

化工產業生產發展面臨的資源短缺的問題也愈演愈烈。我們都知道,雖然我國的自然資源總量很大,但是對一個有著14億人口的發展中國家來講,其人均占有量就顯得極為貧乏了。再加上工業生產對原材料的利用率比較低、浪費嚴重、缺乏回收再利用技術等實際問題的存在,導致當前資源相對匱乏的問題只會愈來愈嚴重。

2.綠色化工技術概述

鑒于化工產業當前存在的以上兩點問題,如果再不設法改變這一現狀的話,資源短缺、環境破壞的問題將會成為阻礙我們當前化學工程發展的主要因素。因此,發展綠色化工技術就顯得尤為重要。所謂綠色化工技術,核心是綠色,即全面協調可持續的化工技術,這是科學發展觀的基本要求,也是為了促進人與自然的和諧,實現經濟發展和人口資源環境相協調,堅持走生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路。要實現綠色化工技術,就是要通過對現有的化學生產技術和方法進行更進一步的改良和提高,利用最新研究的化學原理成果,旨在降低或減少在化學工業生產的各個環節中產生的化學廢物或能夠污染環境的化工產品,力爭做到零排放,以此來降低化學生產作業對生態環境的污染和可能的危害。同時,對化學生產過程中產生的廢棄資源的再利用也要加大力度,應用最新的技術,用可循環的再生資源這種全新的物質代替先前的化學生業中產生的有害廢物,從而使得資源的利用率得到充分高效的提高。

3.如何在化學工程中應用綠色化工技術

在目前的化學工程中利用高級而先進的綠色化工技術,對自然資源進行更加充分而高效利用的同時,也可以盡可能的降低對環境造成的危害。鑒于綠色化工技術以上諸多優點,我們必須在開發和研究綠色化工技術上苦下功夫。

3.1 積極尋找潔凈新能源

化學原料對化工生產的重要性不言而喻。所謂潔凈新能源,無非就是對環境污染較小、利用率高的化學原料。這類能源有著如下特征:1.方便易獲?。喝绻系墨@取方式就很復雜的話,那么成本自然很高,反而得不償失;2.可循環利用:從而使得提高原材料的利用率成為可能;3.環境危害?。涸诋斍皣谰h境下,使用無毒無害、對環境污染小的原材料,才符合綠色可持續發展的要求。例如,天然植物,農作物等就是比較理想的潔凈能源。

3.2 革新先進的生產技術

利用先進的清潔生產技術,使得整個化工生產的流程盡可能變得無毒、無害、無污染、無廢棄物排放,即使做不到,也至少要對環境造成的危害達到最低。此技術中包括有輻射熱加工技術,以及綠色催化技術等,在冶金、印染、廢棄物處理等領域已取得較顯著的成果。更廣為人知的一個例子就是海水淡化技術:針對目前水資源的嚴重污染和匱乏問題,人們利用先進的設備對儲量巨大的海水進行淡化,一方面有效地彌補了淡水資源的短缺,另一方面更是產生了低廉清潔的化工原料--氫氧化鎂,完美的做到了一舉兩得。

3.3 生產出環境友好型的產品

近些年來爆發的各類環境污染的例子不勝枚舉,因此人們保護環境的意識也在不斷提高,無磷洗衣粉、新型乙醇汽油、低排量汽車等都成為人們購物的首選,有機、綠色成為了一種消費時尚,對此我們應該感到欣慰。同時,生產出對環境友好的產品也是我們反饋社會、回報自然最好的方式。

4.總結

綜上所述,積極倡導綠色化工技術在化學工程中的應用具有非常重要的社會意義。為了保護人類賴以生存的生態環境,更好的落實社會主義科學發展觀的具體要求,綠色發展的理念應該深入到每個人的內心。通過本文的分析,希望能夠起到一定的作用,保障化學工程的可持續發展。

參考文獻

[1] 井博勛,莒菲.淺議綠色化工技術在化學工程工藝中的應用[J].天津化工,2015,03:10-11.

[2] 高明江.綠色化工技術在化學工程與工藝中的應用研究[J].化工設計通訊,2017,01:35+76.

[3] 桂騰剛.化學工程技術在化學生產中的應用分析[J].化工管理,2016,11:110+112.

綠色化學化工技術范文3

綠色化工行業早在上個世紀就已經出現了,最開始綠色化工行業出現在工業比較發達的國家,主要集中在歐美地區。經濟的發展帶來環境污染的嚴重,這就使得人們開始重視綠色化工行業的發展,投入較多的人力物力和財力研究綠色化工行業的發展。隨著經濟全球趨勢的加強,國與國之間的聯系日益密切,綠色化工行業開始受到國際社會的共同關注,由于我國是發展中國家,因此對于綠色化工行業的認識較晚,導致了我國綠色化工行業的起步也較晚。但是,我國對于綠色化工行業的認識較為透徹,這就導致我們在處理如何發展綠色化工行業中投入的力度,并且受到了國家科技部門的重視。綠色化工行業的突出優點是:第一,最大限度地利用環保能源。較以往傳統的生產方法不同的是,綠色化學化工可以最大限度地利用所使用的生產能源,并且一般綠色化學化工所使用的能源都是綠色環??苫厥绽玫哪茉?在生產使用時都會最大限度地利用原材料,防止浪費,減少污染排放,從而節省能源,綠色環保。第二,反應物無毒、無害,不會對環境產生污染,減少對外界的廢物排放。一般情況下,傳統的化工生產都會產生一些有毒有害的排放物質,這些排放物會對環境造成不可逆轉的危害,但是綠色化學化工在生產之前都會將反應物生成的有害物質整體的化學結構進行重新排列,從而將有害成分運用科學的方法去除,這樣既可以保留生產所需要的有效成分,又保證了在反應的過程中不會對環境產生污染和負擔。綠色化學化工從產品的根本上避免了化學化工生產可能會對環境產生的危害源頭,綠色化學化工是名副其實的環境友好型產品。第三,最大限度地利用了原子能源,有效節約能源。傳統的化工生產一般只注重生產效率,在生產過程中原材料沒有能夠被完全充分利用,一些有效成分被浪費了,但是綠色化學化工會運用科學的方法重組材料內部結構,最大限度地利用材料有效成分,在材料被利用的同時就減少了其生產過程中對環境的排放。第四,確保了產品的綠色環保性。在過去那些傳統的化工生產中,生產方式比較粗放,也沒有能力將生產材料的內部結構進行重組設計,生產的過程當中釋放出大量的有害物質污染環境,但是如今的綠色化學化工注重科學環保,在生產之前會重新組合產品內部結構,保證了生產出的所有產品都是綠色環保,無毒無害的。

2綠色化學化工產品的發展研究

即使人們都十分清楚綠色化工化學的優點與好處,但是在實際的生產過程中很少有人對其高度重視,所以綠色化學化工在我國發展過程中有著諸多的問題,例如社會關注程度不夠、發展模式單一、人才匱乏等?,F階段我們能做的就是利用一切可利用的方法,最大限度地將綠色化工化學進行全面推廣與宣傳,從根本上減少環境污染,實現經濟的可持續發展。

2.1加大宣傳力度,轉變生產方式

雖然綠色化學化工產業已經興起多年,但在全社會范圍內,它還未能被深刻的認知與了解,這在很大程度上,阻礙了其良性發展。因此,我們要從全社會范圍內,通過各大平面媒體和網絡、電視、廣播對綠色化學化工加大宣傳力度,使人們對綠色化學化工有深刻的認知與了解。

2.2在學科教育上加大投入與合作,力求創新

綠色化學化工的發展不僅僅是依靠微觀的分子水平的化學,還要依賴宏觀的大規模的化工技術,因此,要在一定層次上促進兩者的結合與協作。國家應加大對綠色化學化工的資金投入,建立與綠色化學化工有關的國家實驗室以及教學基地,作為發展綠色化學化工的創新性平臺,設置激勵機制,鼓勵創新,并持續不斷地為實驗室和教學基地的發展提供資金保障。

2.3重視人才培養

在我國,綠色化學化工屬于新興產業,因此,相關部門必須建立起完備的人才培養體系,為了長遠發展儲備人才力量。具體來說,高校應該開設有關綠色化>文秘站:

綠色化學化工技術范文4

關鍵詞: 化學工程;綠色科技;環境保護;綠色化學

1 綠色科技促使溫室氣體排放量減少

我們所謂的溫室氣體,主要指的就是二氧化碳。無論是以往的科技革命和工業革命之前的生產,還是現階段科技含量高,日趨現代化、國際化的社會化大生產,這些工廠每年要向大氣排放數萬甚至數十萬噸的二氧化碳[1]。這些二氧化碳氣體的排放,成為了造成全球性的溫室效應的罪魁禍首。而在應對氣候變化的法律法規出臺之前的相當長的一段時期內,造成這一現象的那些工廠卻不用為溫室效應負擔任何一點費用。

現在這一狀況已經得到了明顯的改善,許多化工企業正積極的開發和利用新的科學技術,來達到減少二氧化碳排放量的目的。甚至有一些企業將二氧化碳作為化工產品生產過程中的一種原材料來使用。例如,有的化工企業將其他化工產品的生產過程中所產生的二氧化碳氣體作為一種原材料來生產尿素。僅這一種工藝,就可以使該企業的每年的二氧化碳氣體排放量減少數十萬噸。

2 海水淡化工程的預處理過程中運用綠色科技

每個人的生活都不能離開水,水對于每個人的生命和整個社會的發展而言是絕對不能缺少的,資源。而這種重要的資源,又具有這有限性、不可再生性等特點。隨著社會和經濟的迅猛發展,淡水的危機成為了世界性的環境難題。而我們中國,又是世界上最缺乏淡水資源的國家之一。因此,海水淡化技術的應用,就成了緩解我國淡水資源匱乏現狀的一種有效的途徑[2]。隨著近年來科技的快速發展,海水淡化所必須的成本也在逐漸的趨于大眾化,使這一技術不再是那些經濟發達的國家才使用的起得奢侈的技術。許多發展中國家也引進并采用了這一技術。

海水淡化技術指的就是一種利用物理上的或者化學上的方法將海水里面的鹽和水進行分離的技術。在進行海水淡化技術的預處理進程中,任何影響環境狀況的不良影響都沒有產生。并且在獲取海水資源的過程中,并沒有繼續對生態環境構成傷害。我們的黨所提倡的可持續發展戰略的思想,就是指要在滿足自身生存發展的需要的同時,為子孫后代留下了可以繼續發展的環境狀況。因此,將綠色的化學工藝[3]運用于海水淡化的過程中的這一舉措至關重要。因此,將綠色的科學理念與化工產品的生產過程聯系在一起,便成為了現代世界化的化工生產中的主要方向之一。在海水淡化構成的預處理過程中產生了一些氫氧化鎂,成為了環保領域新的寵兒,這種物質具有成本低廉,工藝簡單、不產生二次污染,處理效果良好的特點,具有非常廣闊的發展前景。

3 綠色化學技術在我國傳統香精香料工業中的應用

在日?;瘜W產品的生產中,香精香料是不可缺少的添加劑之一。我國的香精香料產品在國際市場上的出口,是我國進出口貿易的一項重要組成部分。但是由于經濟危機的影響逐漸加深,及全球性經濟蕭條的狀況逐漸加劇,我國的香精香料出口產業收到了很大的打擊,產品訂單大幅度減少。

在深入地調查我國香精香料產品出口訂單銳減現象的原因之后,不難發現,產品中有害雜質含量超標,是其真正并且主要的原因。造成有害雜質含量超標的原因則在于生產工藝方面的缺陷[4]。例如提取原料的成分在產品中有殘留以及包裝材料的使用不當等原因。其中,提取原料的成分在產品中的殘留的問題,可以通過研究和開發新的提取技術來改變。包裝材料使用不當的問題,則應通過加強企業和工廠的監管力度,督促生產商家和企業反復試驗,選取符合有害雜質含量標準的外包裝物等方法來改善。還要牢牢掌握我國香精香料產品的優勢方面,不斷加強新技術的研究和其在實際生產中的應用,才能夠滿足生產出高質量、低能耗的香精香料產品的要求。

4 綠色化學使可持續發展戰略任務逐步向前推進

綠色化學化工技術范文5

一、綠色科技促使溫室氣體排放量減少

我們所謂的溫室氣體,主要指的就是二氧化碳。無論是以往的科技革命和工業革命之前的生產,還是現階段科技含量高,日趨現代化、國際化的社會化大生產,這些工廠每年要向大氣排放數萬甚至數十萬噸的二氧化碳[1]。這些二氧化碳氣體的排放,成為了造成全球性的溫室效應的罪魁禍首。而在應對氣候變化的法律法規出臺之前的相當長的一段時期內,造成這一現象的那些工廠卻不用為溫室效應負擔任何一點費用。

現在這一狀況已經得到了明顯的改善,許多化工企業正積極的開發和利用新的科學技術,來達到減少二氧化碳排放量的目的。甚至有一些企業將二氧化碳作為化工產品生產過程中的一種原材料來使用。例如,有的化工企業將其他化工產品的生產過程中所產生的二氧化碳氣體作為一種原材料來生產尿素。僅這一種工藝,就可以使該企業的每年的二氧化碳氣體排放量減少數十萬噸。

二、本文由收集整理海水淡化工程的預處理過程中運用綠色科技

每個人的生活都不能離開水,水對于每個人的生命和整個社會的發展而言是絕對不能缺少的,資源。而這種重要的資源,又具有這有限性、不可再生性等特點。隨著社會和經濟的迅猛發展,淡水的危機成為了世界性的環境難題。而我們中國,又是世界上最缺乏淡水資源的國家之一。因此,海水淡化技術的應用,就成了緩解我國淡水資源匱乏現狀的一種有效的途徑。隨著近年來科技的快速發展,海水淡化所必須的成本也在逐漸的趨于大眾化,使這一技術不再是那些經濟發達的國家才使用的起得奢侈的技術。許多發展中國家也引進并采用了這一技術。

海水淡化技術指的就是一種利用物理上的或者化學上的方法將海水里面的鹽和水進行分離的技術。在進行海水淡化技術的預處理進程中,任何影響環境狀況的不良影響都沒有產生。并且在獲取海水資源的過程中,并沒有繼續對生態環境構成傷害。我們的黨所提倡的可持續發展戰略的思想,就是指要在滿足自身生存發展的需要的同時,為子孫后代留下了可以繼續發展的環境狀況。因此,將綠色的化學工藝運用于海水淡化的過程中的這一舉措至關重要。因此,將綠色的科學理念與化工產品的生產過程聯系在一起,便成為了現代世界化的化工生產中的主要方向之一。在海水淡化構成的預處理過程中產生了一些氫氧化鎂,成為了環保領域新的寵兒,這種物質具有成本低廉,工藝簡單、不產生二次污染,處理效果良好的特點,具有非常廣闊的發展前景。

三、綠色化學技術在我國傳統香精香料工業中的應用

在日?;瘜W產品的生產中,香精香料是不可缺少的添加劑之一。我國的香精香料產品在國際市場上的出口,是我國進出口貿易的一項重要組成部分。但是由于經濟危機的影響逐漸加深,及全球性經濟蕭條的狀況逐漸加劇,我國的香精香料出口產業收到了很大的打擊,產品訂單大幅度減少。

在深入地調查我國香精香料產品出口訂單銳減現象的原因之后,不難發現,產品中有害雜質含量超標,是其真正并且主要的原因。造成有害雜質含量超標的原因則在于生產工藝方面的缺陷。例如提取原料的成分在產品中有殘留以及包裝材料的使用不當等原因。其中,提取原料的成分在產品中的殘留的問題,可以通過研究和開發新的提取技術來改變。包裝材料使用不當的問題,則應通過加強企業和工廠的監管力度,督促生產商家和企業反復試驗,選取符合有害雜質含量標準的外包裝物等方法來改善。還要牢牢掌握我國香精香料產品的優勢方面,不斷加強新技術的研究和其在實際生產中的應用,才能夠滿足生產出高質量、低能耗的香精香料產品的要求。

四、綠色化學使可持續發展戰略任務逐步向前推進

綠色化學化工技術范文6

【關鍵詞】:微化工系統 原理 應用 發展

傳統化工過程主要依賴設備與裝置的大型化來降低產品的成本。如今我國化學工業仍然存在著資源利用率低、設備龐大、污染重、能耗高的現象,無法滿足可持續發展的需求。由于裝備與技術的落后,而隨著化學工業對于環境、資源以及能源的需求不斷增長,類似的問題也將逐步凸顯,如何有效解決這些問題,成為了實現我國化工業新型工業化的關鍵所在。微化工系統則能夠有效實現化工過程的節能降耗以及化工系統的微型化。本文則針微化工系統的原理與應用展開具體探討。

一、微化工系統的原理

以化工過程作為對象的微系統被稱作為微化工系統,微化工系統具體指以微米級部件作為核心的反應、分離、混合設備所構建起的工藝系統。與傳統的釜式裝置、大型塔不同,微化工系統采用的為集成化、精細化的思想,追求低能耗與高效率,注重安全性。微化工系統的設計與開發在不降低設備處理能力的前提之下,將化工設備小型化,通過增強系統傳遞、混合以及流動過程速率以及可控性,縮短分離反應完成時間,實現化工過程的綠色、高效與安全。

微化工系統設計與開發的核心內容在于內部的微米級通道、溝槽以及篩孔等結構單元。微結構單元當中,流體以微米級作為流動的特征尺度,同常規的尺度相比,微米級尺度有著一定的差異性,微米級尺度下,一些常規尺度下的作用力,比如重力等不再發揮作用;一些大型設備當中的非主要作用力在微尺度環境下成為了主導流動的作用力,例如界面張力。微化工系統設備當中,微尺度的空間中有著許多新型的多項流型,既有著混亂分散流型以及規則分散流行、又有著穩定的連續流型。不同的流型中,分散過程可控性、分散尺度的大小、物質與能力的相間傳遞以及流體相內混合速率等都有著很大的差異。微尺度流型的控制是微化工系統內部研究的原理基礎,也是微化工技術發展的關鍵因素。

二、微化工系統的特征

微化工技術是上個世紀90年初所興起的技術,微化工集微機電系統設計思想與化學化工基本原理與一體。作為一種高新技術模式,微化工設備的內部通道特征尺度通常在幾十微米,流體薄層間的距離非常短,能夠實現反應物料之間的快速混合;并且由于通道特征的尺度小魚火焰傳播的臨界尺度,也有著內在的安全性特征,其在易燃易爆、強放熱以及快速混合的反應過程中,能夠有效保證安全性,同時可進行連續化操作。

微化工系統也能夠促進實現分布式生產。微化工系統有著高度集成的結構模塊,因而能夠實現按需供貨與生產,解決了儲運所帶來的一系列問題,保證分散資源的合理利用,真正實現化工廠的便攜化,有著很高的操作彈性,消除了危險品運輸潛在的危險,反應所產生的“三廢”也遠遠地少于傳統的工藝。如今微化工技術已經發展成為了過程強化領域的典范。

此外, 通過微通道壁面以及流體的互相作用,能夠壓抑反應器當中的“熱點”,消除限制因素,從而實現高放熱反應在溫和條件下也能夠進行,為探索新的環境友好型工藝路線創造了條件。

總體來講,采取微化工技術能夠大幅度提升反應過程當中的能量與資源的利用效率,提升單位體積生產的能力,從而實現化工生產過程的安全化、綠色化與微型化。

三、微化工系統的應用與發展

微化工系統的一個主要應用對象為納米粉體材料制備,通過微反應設備的利用,能夠強化納米顆粒制備過程當中顆粒成核,而微通道則是顆粒制備技術的新型的研究平臺,通過微通道可控的反應時間以及微小的混合尺度,能夠對納米顆粒的成核生長的過程進行研究。如今微反應納米顆粒制備也實現了工業化。同時,目前基于微化工系統已經開發出了諸多化工分析的新型微測試技術,利用微通道當中集成微電機,能夠完成反應動力學等方面的測量,由于微系統過程安全可靠、物料消耗少等特征,能夠測量快速強放熱反應熱效應;也能夠利用為設備殊結構對氣泡以及液滴的捕集,進行對稀溶液的微萃取分析;通過微尺度流動同界面張力的關聯的特征,有效利用模型測量體系的黏度以及界面張力等物性。此外,通過微化工系統進行反應分離過程的強化也是微化工系統的一個重要應用,微化工系統通過連續并流的方式,確保反應時間得到精確控制,微反應器當中傳遞同反應速率能夠得到合理匹配,從加料到反應系統穩定的時間也得到了有效縮短,并且能夠提升主反應產物的收率,一些帶有串聯副反應的體系,通過微反應器來強化主反應,有效縮短反應的實踐,減少副產物生成;而針對分離的過程而言,微設備的混合傳遞性也能夠促進萃取與吸收過程的迅速完成,能夠有效降低分離過程中的能耗。

我國的微化工技術研究尚處在起步階段,許多領域的研究還需要進一步的深入。但我國如今的微化工技術產業化也有著不小的發展,由于在研究初期,科研單位與產業加強合作,促進形成了許多具有自主知識產權的微化工技術專利,例如清華大學所開發出的萬噸級膜分散微結構反應器制備單分散納米碳酸鈣的工業裝置;大連化物開發出了年磷酸二氫銨微化工系統等,都實現了工業化應用,在未來的5-10年當中,微反應技術也將在納米材料、精細化工以及微反應技術新過程等相關的領域得到更為廣泛地開發與應用。

作為一種新興的技術,微化工技術仍然有著許多問題有待完善。近幾十年來,許多國家與公司都對微化工系統進行了大量的研究,傾注了大量的人力、物力與財力。但微化工系統也并不適用于所有的反應過程,微反應器是某些反應過程的首選裝置,但一些反應并不適合在微化工系統中進行。關于多相微分散方法、分散結構調控規律、流型變化的規律等都需要進一步地深入研究,而對于分散尺度對傳遞性能影響以及微分散體系形成等也需要進一步加深認識;微分散體系熱質傳遞同動量傳遞之間的協同關系也要不斷加強。

隨著對微化工系統的不斷深入研究,對微尺度下的規律的不斷探索,微化工系統也將朝著更為可控、高效、安全以及環保的方向不斷發展,作為新興領域,微化工系統的使用也將越來越廣泛。

參考文獻:

[1]宋鈺.淺談微化工技術[J].科技致富向導,2013,05.

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