物料衡算法在化工项目环评中的应用

马丹丹 李静 刘柄蕴 赵凡 孟丽丽

摘 要：伴随社会的进步，科技迎来重大突破，国民经济各行业都在飞速发展，而化工业在奠定稳固根基的基础上不断开阔新道路、新前景、新目标，迎来了行业发展的高峰。对于化工类开发制造项目而言，存在着各种各样的物质转化、化学变化、有害物质生成、原料回收、原料损耗等过程，在针对化工开发生产项目中，为了可以高效利用每一种原料，减少损耗浪费以及在一些生产反应过程中会产生有害物质的化工项目中，都要对有害物质进行调控筛选，将有害物质分离排出，再进行净化等后续工作。要想实现以上目标，对化工企业生产全过程有可靠的控制，就必须要使用到物料衡算法。物料衡算法作为重要的一种计算工具，帮助开发人员对化工项目进行合理的分配调控，起到了重要的意义。本文就物料衡算法在化工生产开发项目环评过程中的运用进行相关介绍。

关键词：物料衡算法;化工项目环评;应用

中图分类号：X82 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）12-0028-02

0引言

化工项目生产进行环评时，最重要的一项就是工程分析。由于会发生一系列化学反应，得到其它新物质，并伴随着原料损耗产生杂质以及一些污染物，对这些损耗杂质以及污染物进行调控，在这一环节对污染物等进行分析控制，才能有助于后续的排污减污工作。工程分析能得出生产反应中的污染物和损耗，也能得出生产的物料效率，通过损耗程度，来对化工生产情况有所了解，并能通过这些数据来适当修整物料投入情况，修改工艺过程来提高生产效率，减少损耗。

1工程分析中的方法

由于工程分析在化工生产过程中起到至关重要的作用，因此在工程分析时，要注重分析的严谨性和高效性。对于工程分析，有三种方法最为常见，如类比分析法、实测法和物料平衡计算法。这三种方法都适用于进行工程分析，也各有特点，对这三种方法做如下分析比较。

类比分析法是通过对一个与拟建的化工项目的各项数值、类型、情况都相似的已有项目进行相关生产分析，模拟成将要投入的化工项目，通过对已有项目进行各项环节分析计算处理来总结出新项目的生产情况。类比项目需要和新项目具有大致相同的规模、生产工艺，外环境基本一致并具备稳定生产运行条件才具备可类比性。使用类比分析法需要对已有项目各个环节分析计算，参考类比项目对新项目进行推测验算，适用于评价深度等级不太高的建设项目[1]。

实测法是通过选择与拟建化工项目生产过程中的一个或几个环节过程类似的生产过程，然后对此生产过程进行实测，包括物料的进出流向，污染物的产生和排放量等数据，对其实际运行生产后产生的一系列损耗和污染物进行统计，并推测出拟建化工项目生产的实际损耗和排污量，这种方法测量出来的数据相对精确，是比较严谨的一种工程分析方法。缺点就是需要对每一环节都要进行实测计算，再推测出实际的排污量，通常实际的化工生产是非常复杂繁琐的，不单单只有几个环节，所以这种方法周期长，投入的人力物力较大，适用于评价深度高的项目。

物料衡算法是一种物理方法，是通过对化工生产项目中总投入原料情况的核算，基于质量守恒定律来得出产品量，推算出损耗流失量，计算出生产工艺中的排污情况。因为生产过程中必定遵循质量守恒定律，因此可适用于所有化工生产项目，由于此方法便捷有效，相对科学严谨，物料衡算法成为了所有化工生产工艺过程的核算基础，是主流的工程分析方法。也可以作为实测法、类比分析法的有效补充。

2物料衡算法

物料衡算法的理论依据是质量守恒定律，指的是在进行化工工艺生产时，在设备中投入的原料总质量，必定等于工艺生产结束后得到的产品质量和损耗质量。这些数据受到不同地区、不同设备、不同科技程度的影响，在数据选择中还是要根据实际厂家生产而定[2]。

物料衡算法在不同项目评测时发挥的作用也不同，就像在进行化工项目环评时，物料衡算法主要是为了能得出化工生产工艺中的物料损耗情况，并得出这些损耗都是什么，去了哪里。而对于工程设计中，其主要是为了得出生产效率，也就是原料的投入情况以及产品的生产情况，对于在化工生产时物料的损耗不做具体的研究分析，仅仅是研究工艺生产效率。当然，物料衡算法也可以帮助生产人员了解各个生产环节的转化情况，从而对这些生产环节作出有效调整，修整生产工艺过程，达到最优化生产，提高生产效率。

3物料衡算法在环评中的具体应用

3.1某一化工生產项目实例

列举相关的化工生产实例，譬如2-溴-3，3，3-三氟丙烯，这是一种新型高效安全的灭火剂，其生产过程是通过溴素和三氟丙烯合成的，这一灭火剂在进行灭火时无污染产物，如HF，是一种非常清洁的灭火剂，同时其可降解，在外界存在时间较短，还能有效灭火，非常有效。

3.2生产工艺流程介绍

这一灭火剂项目是通过以三氟丙烯和溴作为物料，然后进行合成反应，得到了2-溴三氟丙烯，在此反应充分完成之后，再向反应釜内加入氢氧化钾溶液，同时伴随有乙醇辅助，使得消去反应成功进行，最终得到了所需产物，也就是2-溴-3，3，3-三氟丙烯以及溴化钾。这一整套反应过程包括了合成反应、消去反应、精馏提纯过程、对辅助物乙醇进行处理过程、溴化钾过滤蒸发干燥过程。这一整套完整工艺，生产出新型灭火剂2-溴-3，3，3-三氟丙烯[3]。

3.3物料衡算法的应用

3.3.1物料衡算的原理

通过列举这一化学工艺的化学方程式以及各原料产品的质量，得出反应的转化率，确定化学反应时的物料反应和变化情况。

3.3.2物料衡算的过程

（1）卤代：将三氟丙烯气体适量的通入设备，经过首次过滤后，进入反应室内，与配比得当的液溴进行合成反应，合成反应方程式为如下，而在这项反应中，其物质转化率接近100%。

（2）消去：在将乙醇用作溶剂，再加入氢氧化钾水溶液，使得氢氧化钾可以成功与之前产生的2-溴三氟丙烯进行反应，在这一消去反应中需要确保加入的氢氧化钾是过量的，在反应中，还会将之前的溴与氢氧化钾进行反应，最终生成溴化钾。

（3）精馏提纯冷凝：在上一消去反应完全反应结束之后进行精馏，在此过程中，需要将温度调控至45℃，常压环境，然后进行7h的精馏。

（4）蒸馏冷凝：在精馏提纯后，将剩余的溶液进行蒸馏，并对乙醇进行提浓。

（5）离心分离：将蒸馏提浓结束后，还剩余的溶液进行离心过滤。

（6）蒸发冷凝：对离心过滤后的滤液进行蒸发冷凝。

（7）离心分离：蒸发后的剩余溶液放至离心机进行固液分离。

（8）干燥，得出如表1。

由表1看出来，通过总的物料衡算，可以得出废气、废水的产生量，为工程分析提供有效合理的数据。

4结语

随着国内化工企业的崛起和突破，化工技术也在突飞猛进，而对于国内部分企业在进行项目开发进行中，存在各种大大小小的问题，譬如企业对于部分开发项目认知度不够，对项目的化学反应转化率不够清楚，还有相关的工艺流程环节中的各项参数问题都比较模糊，因此在这样的情况下，使用这些不够准确的参数和数据，得来的数据值都有所偏差，使得反应结束后产生的污染量等数据有所误差。因此为了保证对于化工项目环评数据的准确性，对于企业来说，可以同时使用实测法、类比法与物料衡算法这三种方法互相校验，来完成项目的环评，确保最终数据的准确性。

参考文献

[1] 张传秀.环境影响评价中的工程分析与工程考察[J].化工环保，1993（6）：365-367.

[2] 胡志锋，孙静.浅析化工项目环境影响评价要点及应注意的问题[J].安徽农业科学，2007（16）：4893-4894+4897.

[3] 饶烁.浅谈化工项目环评工作中的工程分析要点与方法[J].海峡科学，2009（6）：5-8.