浅谈化学工程在工艺技术中应用研究

刘凤娇 任华存

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随着科技的发展和进步，化学工程在社会经济发展中占据了重要地位，但是化学工程工艺技术对于化学工程发展而言具有决定作用，同时化学工程和工艺技术涉及范围比较广，在生物、食品加工、材料制造等领域都有广泛应用，其在发展过程中既要保证先进性，还需要保证环保性，进而为化工领域的持续发展提供保障。化工工程发展过程中，环保工作十分重要，由于化学工艺涉及环保问题，因此需要提高环保能力，使化学工程能够得到良好发展，在良好环境中不断寻求发展。

1 化学工程与工艺技术概述

1.1 化学工程

化学工程是化工业及其他过程工业生产过程中进行的物理过程、化学工程共同规律研究的一门学科，其主要涉及了传递过程原理、化学反应工程、热力学、分离工程等学科。以往化学工程只针对材料物理加工，涉及范围小[1]。但是随着社会的发展，科技的进步，对化工工程也具有推动作用，逐渐完善。当前我国化工工程也取得了进步，但是面临着更多问题，对此，需要不断完善创新，针对这些问题寻找解决方法，使化学工程能够带来更多经济熊阿姨，缓解能源紧缺现象，并缓解环境污染。

1.2 化学工艺技术

化学工程也就是化学生产技术、化工技术，气质的是原料无在进行化学反应后转化成产品方法和过程以及一些实现该转变的措施，其主要是为花絮额工业提供设备、技术、工艺，一般该工艺中包括化学反应、原料加工和产品精制三方面。此外，在国民经济中，化学工艺也发挥着重要作用，例如农药、化肥生产等，可以增加农产品产量和经济效益[2]。同时，化学工艺在制药领域也作出了贡献，能够提炼药物，保证药效，维护人们的身体健康。

2 化学工程在工艺技术中的应用

2.1 膜分离技术

该技术在化学工程中也有广泛的应用，其能够真正分离物质。膜分离技术的广泛应用是由于去优势明显，在采用该技术时能够实现高效、低污染，技术成本也比较低，具有较强的操作性，相对稳定，不容易在生产中发生安全事故，因此在化学生产中被广泛应用[3]。膜分离技术实质上就是基于各种原材质膜分离成不同的膜和介质，因此可以使用不同方法分离，进而形成两边互相隔离的膜界。因为膜本身有渗透性，在两侧外界压力下可以实现真正的物质分离。随着分离技术的迅速发展，新型分离技术不断涌现，其在应用时需要选择符合的分离技术提高效率，避免影响环境。例如在磷肥生产中，通过膜微滤技术能够将磷石中的含氟化合物去除掉，该技术可以将大分子熔直接留，去除0.05-10μm微粒。

2.2 超临界流体萃取技术

在化学工程发展过程中产生了很多新工艺技术，其中就包括超临界流体萃取技术。超临界流体指的是一般气体或液体在温度、压力持续变化状态下达到一定临界点，之后会出现气体到液体变化，或是出现液体到气体变化。在化学工艺实施过程中，通过该变化，超临界流体若是能够达到某一临街压力或是温度点，则需要适当控制温度，若是无法有效控制，气体或液体长期受外界影响会导致流体密度增加，但是并未真正出现汽化、液化现象，与此同时，超临界流体技术无法有效发挥。当前，超临界流体萃取技术在食品加工中应用广泛，也应用在生物制药领域中，例如在食品工业中，采用该技术可以萃取香辛料、精油、果皮等风味成分、花生油和菜籽油等动植物油、咖啡碱等特定成分，其在精油萃取中，采用超临界萃取方法防止水蒸气蒸馏中的有效成分和热敏成分流失，在萃取桂皮油时，萃取温度为45℃，压力为120bar，所得油性成分更高[4]。再比如，在食品添加剂萃取中，对于辣椒红色素、黄瓜绿素等天然色素的萃取，采用传统工艺和超临界流体萃取提取辣椒树脂、分离辣椒红色素，萃取压力、温度、时间分布为20MPa、35℃、6h，所得色素与国家标准相符。

该技术对化学混合物进行加温加压，进而产生临界状态，之后再分离想萃取的物质，真正实现物质分离。在超临界下，流体物质融合气体、液体，密度随之增加，接近液体密度。因为采用该技术时溶解性很高，极易向外流动、扩散，在实际加工生产时外界细微变化都会影响当前密度。采用该技术时一般使用流体为萃取溶剂，进而处于超临界状态中，之后接触物体，使萃取物在流体中融合，分类萃取物和物料，再降低外在的压力、温度等施加条件，流体密度也会持续变化，溶解度有所下降，萃取物容易被解析，实现分离[5]。采用SCFE分离物料哦萃取物，在萃取速度、兼容范围等方面具有明显优势，同时通过调节温度、压强等外在条件控制流体密度和溶解度，进而有效分离萃取物，提取纯度很高，可以大大增加化工生产收入。

2.3 分离技术

当前，化学工程中所用化学物质多，很多化学物质共同反应很复杂，因此需要有效分离其中的一些化学物质，进而提高化学工程生产效率。但是，就传统化学工程生产而言，化学物质分离水平低，若是想高效分类化学物质，需要投入更多生产成本，这对经济实力不强的企业而言十分重要。因此，在化学工程中，分离技术一致得不到提升，但是若是不能够有效分离化学物质对化学生产工厂效率会产生影响。分离技术实质上是净化、提纯复杂的化学技术，使复杂的化学物质更加有规律、条理，进而提高化学工程效率[6]。现阶段，常用分离方法为蒸馏法，该方法利用外在燃烧加热物质，通过有效分离混合物中的汽化电，持续加热物质，实现提纯目的。

例如，在橄榄油、棕榈油、大豆油、油酸、脂肪酸甲酯、肝油、亚麻籽油、三聚酸等油脂和脂肪酸类产品中，采用分子蒸馏技术，蒸馏时物质分子间阴历小，自由飞驰距离大，进而将蒸发面中的分子提取出来落在冷凝面聚集起来，进而实现分离目的。

2.4 绿色化学技术

化学工程中，绿色化工技术十分重要，其在应用时需要合理选择化学原材料类型，进而控制化工原材料中的污染问题。此外，还需要使用催化剂，进而加速物质间不同反应速率，并确保化学物质间反应更为完全。

2.4.1清洁生产技术

化学工程中，为保证施工效率、这来那个，需要将绿色化工技术发挥出来，提高化工生产环保性。绿色化工技术应用时，需要以绿色节能、清洁环保为目标，应用也比较普遍，在造纸、制药、海水淡化等领域中都有广泛应用，进一步降低有害污染物排放量，确保生态环境。例如，在制药领域采用清洁生产技术合成氯唑沙宗；在造纸领域中采用不含氟漂白纸浆技术、延伸脱木素技术等清洁生产技术用于解决造纸过程中的化学浆蒸煮黑流，避免污染水环境[7]。

当前，我国水资源浪费现象明显，采用先进水资源处理技术可以提高水资源利用率，在海水淡化处理中，采用清洁生纯技术过滤、提纯海水，实现淡水生产。海水出量大，海水淡化原料充足，在处理时需要提高水资源处理效果，并对清洁生产技术提出了更高要求。以往海水淡化主要采用阻垢剂，其是由羟基乙叉二膦酸聚丙烯酸、水解聚马来酸酐等组成，要想提高该药剂效果，需要加入其他材料。在清洁生产下，采用低磷复配阻垢剂客观评价、分析阻垢剂效果，判断其性能发挥下过，并进行静态阻垢实验，获得检验效果，提高质量。

2.4.2生物技术

随着科技发展，生物技术水平不断提高，其在应用时主要对细胞、微生物、酶等物质应用，以满足生物化学或化学仿生学应用，采用生物技术能够循环使用资源，并有效转化化学生产有效物质，提高化学物质利用率。

生物技术应用内容复杂，生物酶技术的应用具有催化作用，化学酶具有高效反应性和转移性。而生物膜技术主要应用在化学仿生学中，效果明显[8]。在石化产品生产中，采用生物酶技术可以提取石油和煤炭材料，而大自然中的酶和生物酶作用并不会污染生态环境，可以起到保护环境的作用。例如，微生物在采油中的应用，通过在油井中注入菌种、营养液和生物活性因子，其中，菌株可以代谢产生有机酸、醇和表面活性剂气体，使油井形成生物反应器，产生大量能够使出油量增加的代谢物，提高开采率。

2.4.3环境友好型产品

该产品是整个生命周期都对环境比较友好的产品，也就是无公害、低公害的产品，例如低毒涂料、节水节能设备、无污染建筑材料、可降解包装袋、低排放电动汽车、绿色有机食品等，这些产品都是采用绿色化工技术生产所得，从生产环境实现节能降耗、保护环境的目的。

3 化学工程技术未来发展趋势

首先，化学变化十分复杂，其是由物质性质所决定的。化学工程复杂、不平衡，其中的影响因素也比较多，结构尺度相对于以往有了较大改变。过程工程研究是利用技术手段简化结构，复杂结构也更为简单、有价值，通过研究相关问题可以有效解决结构问题。问题解决时，专业人员采用整体法、还原法研究复杂内部系统，有效解决复杂问题，促进复杂结构研究。

其次，现代科学发展中不断出现新技术、新问题，特别是化学新技术的应用推动了科技发展，化学工工程和材料科学结合研究有利于形成化学工程产业，而该研究涉及了信息与化学结合、生物、能源、环境、化学等结合[9]。

最后，近年来，信息技术发展迅速，各行业发展过程中现代信息技术应用大幅度增加，化学工程、信息工程二者结合成为未来发展方向，可以提高生产效率，增强生产效益。

4 结语

综上所述，随着社会的发展，经济的进步，化工工程工艺在各领域中的应用逐渐广泛，为人们的日常生活产生了巨大影响，化工生产工艺对于日常生活发展具有重要意义。当前，化工工程工艺中，绿色化工技术是常用技术，该技术在应用时需要科学选择原材料、催化剂，尽量选择无毒无害物质，其不仅可以提高化学生产效率，也能够降低施工成本。在分离技术选择时，常用蒸馏分离、膜分离，超临界流体萃取技术一般应用在特殊情况中。这些技术各有优势，需要根据实际情况科学选择。