浅谈化学工程技术在化学生产中的应用

科学技术是第一生产力, 现而今这个科技飞速发展时代, 只有把先进的技术, 优质的技术应用到实际的生产生活中才能满足人们更广大的需求。生活中处处都有化学, 我们的衣食住行全都依赖于化学, 那怎样才能满足全球人们对于生活生存的化学品的需求呢?化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应, 特别是在放大中的效应, 以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题, 为我们的化学生产提供第一生产力的保证。下面我们一起来看一下那些较多应用于我们化学生产的新技术和新科学吧。

1 超临界流体技术的应用

超临界流体就是指在某一温度和压力下, 处于液体到气体中间状态的流体。它的密度与液体密度相当, 而粘度又和气体相似, 其扩散的能力在液体和气体之间, 大概相当于液体扩散能力的10-100倍。所以它既具有液体的高溶解能力, 又能拥有气体的高扩散能力和压缩性。我们就利用超临界流体的这些特性, 用于我们的化学生产。像这样的技术我们就把它称为超临界流体技术 (SCF) 。超临界流体技术一般是控制温度和压力的条件下, 或者加入其他物资的情况下改变体系的传质系数、传热系数及化学反应特征的, 这能更加高效清洁地进行化学生产, 有的在超临界的状态下能节省能耗, 所以超临界流体技术也被称为超级绿色化学技术。

超临界液体技术 (SCF) 现在广泛应用到了材料制备中。早在上世纪九十年代该技术就已经开始应用, 把二氧化碳制备成超临界的状态, 以它为介质来制取特氟龙;还有聚丙烯工艺中也应用了SCF技术, 利用丙烷的特点来做稀释剂, 该技术也是做PE的升级版。当下, 超临界流体技术则更多地应用在了高分子材料, 复合材料, 不易粉碎的无机物材料, 以及提取不太容易溶解在单一超临界液体中的有机物。现在应用的超临界流体技术的方法主要有一下几种:1、快速膨胀法, 该方法主要用于固体颗粒状的物质的制备;2、压缩抗溶剂发, 主要用于制备微孔、微球类的物质, 所以在药物分子及聚合物共沉上应用较多, 也较成熟;3、抗溶剂法, 通常该方法会应用在制备爆炸性物质和不溶于单一超临界流体的有机物上等。除了以上在制备材料方面的突出贡献, 超临界流体技术还在分析化学中大展拳脚。它与色谱技术相结合, 能在色谱研究中得到比气象色谱更高效, 比液相色谱更精准的超临界流体色谱。更由于它的高效和低成本使得超临界流体技术在石油化工、环境保护还有医药化学等多个领域得到广泛使用。

2 绿色化学反应技术的应用

绿色化学指用化学的技术和方法, 再结合其他学科的知识来减少或者消除化学对于人类的危害、社会的危害以及环境的危害。从源头的原材料开始, 到生产过程中的试剂和介质还有催化剂, 到最后的产物及副产物都要求绿色、环保、无毒害, 还有就是“原子经济性”的“零排放”。

像在绿色无毒原料控制方面, 石油化工原料就可以改变成生物原料的。制作尼龙可以不用含苯的石油化工原料, 改成生物原料, 生物原料的淀粉及纤维素等在酶催化反映下也能形成己二酸, 这样一样可以制作尼龙, 而且对人体和环境都危害极小。再比如在反应过程中对介质、溶剂等的控制, 也要求无毒无害, 在有机反应中水就是很好的溶剂, 不仅对环境无害还能节省到有机反应中的官能团的保护还有去保护等环节, 所以也省工艺省时间了。还有反应中用的绿色催化剂, 绿色催化剂能更加正对性, 更加高效地参与化学反应, 并且得到的副产物少。在有机合成反应中, 绿色催化剂的应用显得尤为重要。像不对称合成反应中, 催化剂不仅为化学农药和精细化工提供反应需要的中间体, 有的还能为反应提供绿色的合成技术。比如酶催化反应、氢酯化反应、还有不对称酮反应等。

3 化学工程中的传热研究

化学反应中传热的研究是化学工程的重要内容, 因为它严重影响着一个反应的能耗, 反应的进程等。在微细尺度传热研究中, 由于尺度微细, 原有的传热假设及会发生变化, 其流动还有传入的规律也会发生变化。目前在纳米、微米、集成电子设备还有微型热管领域中该传热研究交深入, 取得了较不错的成果。而我们在改进传热工艺和设备上也做足了研究, 为了提高传热效率, 我们可以改进设备的性能, 使其持续对外传热的能力提高, 改变里面的传热材料和工艺的设计来实现传热的效率。然而我们现在投入很多精力的滴状冷凝技术的研究还没能取得很好的成果。由于我们不能在维持物质在滴状的时候冷凝, 同时冷凝表面寿命延长, 所以目前这个难题还很难突破。还有就是我们在计算沸腾时的传热存在很多弊端, 复杂的沸腾状态不适用目前所有的传热计算方式, 就研究沸腾传热的计算方法也是一大块难题的, 所以就滴状传热技术的研究也将会是我们传热研究领域的一个重要课题, 如果该研究获得进展必将改变现在很多的化学生产工艺形式, 将会带领化学生产进入一个新的时代。

4 结语

在这个科技日新月异的时代, 我们化学生产的改革必定是依赖于化学工程的创新和改变的, 所以化学工程在化学研究中从源头到过程到控制结果上面的研究对于化学生产的意义是机器重大的。我们要高效、清洁、环保地进行化学生产, 才能使得我们的社会, 我们的环境能够承载日益增多的人类及人类的各色需求, 才能使我们在这个环境中可持续的循环发展。所以我期待每一个化学人都能在化学研究中尽绵薄之力, 帮助化学生产的改进。

摘要：化学工程研究在化学这块领域中也是极其重要的课题, 因为它的改变能实实在在地改变我们的化学生产, 化学工程研究的新技术、新思维都将对我们化学人在化学研究中提供一个很好的参考, 像SCF技术的应用, 绿色化学思想的理解, 传热的研究, 都是目前最流行最实际的关于生产的化学技术方法等。我们相信只要化学工程技术能更多更好地应用于实际的化学生产中一定可以改变现在的化学生产现状, 进入一个全新的时代。

关键词：化学工程技术,超临界流体技术,绿色化学,化学传热