化学工程的技术进展与化学工业的发展态势.pdf

年第 期 总 期 化工生产与技术 同时还从工艺角度介绍化学工业的发展 态势 化学工业作为 国民经济 的支柱行业 正向原朴多样化 产品精细化 技 术 高新化的方 向发展 关镇词 化学工程化学工艺化学工业 前言 5 化 工 的概念 化工 是 化学工程 化 学工艺 化 学 工业 的有机结合 化学工程 工程一级 学科 研究过程 工业中反应 分离 传递 单元操作 运行优化与 运行控制的共性规律 化学工艺 研究无机 有机 精细 高 分子 生物等化学加工的技术路线及其加工方 法 9 化学工业 实现化学加工并获得产 品的工业部门 化学工程 化学 工艺与化学 工业 三者之间 的关系为 化化学一艺艺 化工 的发展对 策 产品对策 传统产品与精细 产品并 举 不断开发新产品 化肥 农药 制碱等传统产品在化工中仍 占重要位置 石油产品 汽油 柴油 润滑油 沥青及橡 塑原料 将进一步发展 精细化工产 品 助剂 催化剂 添加剂 发 展迅猛 药物及生化产品 干扰素 酶制剂 新型 药物等 得到重点发展 新材料 功能材料 结构材料 特种材料 等 特别受到重视 原料对策 原料 的多样化 适合国 情 省情原料的综合利用 石油与天然气依然受到青睐 在今后相 当长时期内仍具生命力 可能还要进口原油 煤的洁净利用技术 煤化工与一 碳化工 在我国尤为重要 发展方 向是以煤为原料 发 电 供电 供煤气与联产化工 产品 一体化 天然 作物的综合利 用是化工原料 的又一 来源 9 技术对策 挖潜 引进 消化 创新 现有装置重在节能降耗 挖潜改造与技 术革新 收稿日期 5 本文为作者在华东理工大学举办的高级化工技术研修班上的讲授提纲 年第 期 总 期 化工生产与技术 多为分批操作 产物浓度低 反应 器体积大 温度 多为非牛 顿高粘物系 无菌操作 生物化学工程的应用 生产化工原料 到 年 预测 化工 产品将由生物技术生产 生产单细胞蛋白 如甲醇 蛋白 生产氨基酸 种氨基酸中 种 由生化 法提取 生产酶制剂 如碱性蛋白酶用于洗涤剂 生产有机酸 如发酵法生产柠檬酸 乳酸 生产生物农药 如农用抗菌素 生产生物医药 如辅酶 激素 维生素 多 糖 核酸 材料化学工 程 化学工程与高分子 化 学 高分子物理的结合 材料化学工程 的核 心问题 聚合反应工 程 高分子传递过程 粘性物流体力学 材料化学工程的应用 生产新品牌树脂 农用薄膜 汽车用基 材 新型建材 光缆等 生产新品牌纤维 中空纤维分离膜 海水淡 化渗透蒸发膜 异形纤维丝等 生产新品牌功能材料 导电高分子 感光树 脂 防伪材料等 生产新 品牌复合材 料 陶瓷基高分子 长短 年第 期 总 期 化工生产与技术 附加值高 质量要求高 装 置柔性化 品种多 更新快 有极 强的商品性 现有化工 企业必须大力发展精细化学 口 口口 微 电子 化 学工 程 化学工程与物理 学 微电子学的结合 5 微 电子化工产 品的重要性 年世界 电 子信息产业产值已达 万亿美 元 需要电子 化 工原料9 亿美元 种微电子化工用 原料 举例 基材 硅 砷化稼等半导体元件材料 聚酷 线路板材 光刻胶 光 致抗蚀剂 甲基丙烯酸及其酷的 聚合物 掺杂剂 气态 封装材 料 聚硅 氧烷 硅树脂等 微 电子专 用清洗 剂 与生物化学的结合 举例 生物环境治理 6 超氧化歧化酶 等生物活性物质的 合成 5 近代化学工程的发展趋势之三 十项 延伸 由简单物 系向复杂物系发 展 举例 流体输送 多相流流体输送 反应工程 气液固三相床反应 系统工程 由宏观向微观发展 举例 超微粒子形态控制与包裹 分子化学工程学科分支的形成 研究分 子热力学 分子传递现象与分子动力学 由描述现象向阐述机理发展 举例 反 应器的多 态与颗粒催化剂的多态 从 现象到机理 9 年第 期 总 期 化工生产与技术 由常压发展 到 超 临界 反应与超 临 界 分 离 由非生命向有生命发展 举例 生物医药工程 药物设计与疗效的关系 基因工程 酶工程与化学工 程的结合 动植物细胞在生物反应器中的大规模培 养 由探索试验向有效预测发展 举例 催化剂 设计 药物分子设计 由简单过程向祸合过程发展 举例 反应 精馏藕合 在 1 1 工艺中应用取得实效 反应 萃取藕合 中药 香料有效成分 提取和稀有贵金属提取中应用 反应 结晶祸 合 超 细超纯炸药合 成 反 应 膜分 离藕合 甲烷一 步制甲 醇 由参数的单项测量向过 程的集散系统 控制发展 举例 6 分散控制系统 6 集成控制系统 与网络标准 化已逐步推广 使用 并迅 速发展 智能控制成 为新 的热 点 模糊 控制 模式 识别 专家系统 人工 神经 网络 均 取 得 突 破进 展 5 近代化学 工程 的重要 方 向 合成化工 极端条件下的合成 高温化学工 程 高压 化学 工程 超临界 反应合成 温和条件下的合成 丁 辛醇 甲醇 氨向 较低 压力与温度合成的方向发 展 新结构化合物合成 分子 化 学工 程 学发 挥更大作用 功能分子设计 选态化学 选键化学的产 生 合成路线的优化 如避开有毒 污染的零 排放合成工艺 超分子构筑 天然高级分子的模拟 以大环化合物起步的超分子化学已经起 步 用组装 复合 掺杂 改性的方法构筑新型 高分子 生物化工中的单体设计 新型药物分子的构筑与合成路线探索 可控合成 分子识别下的定向合成 如酶控制下合成 手性化合物 9 化学工程中的新基础研究 非定态技术 稀 新材料化工 纳米材料 超细磁粉 超细碳酸钙 超细 催化剂等 医用材料 要求安全 无毒 纯度高 可加 工成不同形状 物化与机械性能好 适应性强 正努力 开发新型 骨质材料 牙质材料 人造血 管 人 造心脏等 记忆材料 即智能材料 分子器件 由有机高分子组成的器件 仿生材料 如新型 固定氮材料 导电高分子 聚 唾吩 聚钦普 聚乙炔 等 能源化学工程 节能 大力推广热管技术 热管换热器 大力推广热泵技术 拓宽蒸汽 压 缩式热泵 年第 期 总 期 化工生产与技术 推广 高效 导 向浮阀塔盘等节 能型 板式塔 煤炭 加工中的 化学工 程问题 煤气化新工艺 国产新型煤气化炉 水煤浆 气化 以煤为原料整体联合循环发电 提高煤利 用率 新能源化工 制氢与贮氢 研制贮氢合金新品种 再生能源的化工利用 再 生纸 垃圾与塑料 的再生 太阳能与化学能的转化与利用 催化剂 工程 开发方法上的发展 重视热力学研究 神经 网络 用于催化剂活性组分 助剂与制 备方法的优选 新型催化剂开发 分子筛催化剂 均相络合催化剂 生物催化 剂 三 相床催化剂 环境保护催化剂等的开发 新型催化工 艺 举例 低 压液相法生产丁辛醇 可使生产能力提 高 消耗下降 乙苯加氧新工艺制苯乙烯 选择性提高到 9 装置增容9 计算机技术在化工中的 应用 共享新库 化合物库 物性数据库 数学模型库等 辅助分子设计 计算机成为合成 设计 预测与控制不可缺 少的工具 生产 优化控制 仿真培训系统 6 集散控制系统 环 境化学工 程 洁净合成工艺 废除光气等毒害物的生 产工艺 减 少或消除三废排放 环境无害化 如汽车尾气净化催化剂 电 厂烟气 治 理 新 型克劳斯尾气处理催化剂 等 利 用 合成有机物的探索 深度加工技术 各企业根据 自己的具体情况 开发深度加 工 产品 9化学工业的发展态势 9 5 无机化学工业 化学肥料 大力改变化肥结构 发展磷肥 复合肥 料 改进湿法磷酸工艺 拓宽化 肥品种 在消化吸收引进装置技术的基础 上 提 高国内开发 设计 制造与建设的能力 从而建 设 自己的大规模成套化肥技术 当前应特别重 视以水煤浆气化为龙头的等压合成氨技术 对现有大中化肥进行扩容与节能减耗的 技术改造 部分 大化肥的油改 煤头 新型 等脱碳技术的推广 新型合成技术的推 广等 煤气化方法是合成氨技改重头戏 固定 床富氧无烟煤连续气化工艺开发 德士古水煤 浆气化工艺的推广等 膜分离与深冷分离回收氢与稀有气体技 术 5 无机化工原料 硫酸 发展态势为低品位硫铁矿制酸 有 色金属 冶炼烟气制酸 非定态 转化制酸以 及适合中国国情的净化技术与污酸处理技术 烧碱 发展重点应 是离子膜法烧碱的国 产化 长寿命离子膜的研制 以及氯化工的综合 开发 纯碱 开发各类纯碱新品种 如电子工业 用超纯2 9 医药工业用无菌2 9 环境 保护用活性 2 9 等 无机盐 环氧乙烷与乙二醇 提高国产乙烯氧化制环氧乙烷银 催化剂 的选择性 积极推广燕山石化的催化剂 开发 新 型 环 氧乙烷 水合制乙二 醇催化 剂 降低水 环氧乙烷摩尔比 提 高选择性 丁 醇与辛 醇 用 新 的低 压液 相 法新 工 艺建设 新厂 改 造现有装置 突破丙烯碳 基化制丁醛的锗催化剂的回 收技术 顺配与 一丁二醇 加速炔醛 法丁二 醇技 术 的工 业 化 千 吨 级装置投产 乙烷氧化制顺醉要完成万 吨级工 业装置 5 的部署 甲酸甲醋 甲酸与碳酸二 甲酷 自行设计万吨级甲酸甲醋 甲酸装置 突 破甲酸甲酷水解技术 开发甲醇氧化拨化一 步法制碳酸二 甲醋 的新技术 完成液相法与气相法小试 建立中试 装置 9 5 9石 油加工与石油化工 概述 石 油 化工与衣 化纤 食 化肥 农用材 料 住 建材 涂料 行 车用 材 料 燃料 医 药品 关系密切 石 油化工的经济效益 原油 基本石油 品 有机 中间物与聚合物 一 最终产品 我国石油加工与石油化工的发展重点 重质油深度加工组合技术 我国原油 油重 正构大分子 蜡 多 含 氮杂环多 胶质多 我 国提高轻柴油比值的措施 精细化工 农药 今后的目标是创制与仿制并举 开发几 个新 品种投放市场 改变目前农药高毒 低效 有公害 的状 况 消除传统农药的抗性 开发新的昆虫生长调 年第 期 总 期 化工生产与技术 2夕 5 飞 联产 1 与 1 醚类技 术 感磁感光材 料 在磁记录材 料方面要突破 钻改性磁 粉制 造技术 磁粉分散技术 磁粉 包 裹技 术等 研 究 高档录像带磁粉与高 密 度软盘磁粉 在感光 材料方 面要高清晰 度彩色 系列胶 卷 黑 白航空胶卷 缩 微负片 医用 光片 突破 国产光盘 生产 技术 防伪材料的研制与应用 新领 域精 细化工 形成 新领域精细化 工产业 群体 包 含 饲 料添 加剂 营养性 抗 病性词 料添加 剂及其 复配技术等 食品添加剂 开发新 一代防腐剂 增鲜 剂等 水处理剂 研制絮凝剂 脱 色剂 污泥 脱水剂等 表面 活性剂 研制醇水燃料 水煤浆 高档润滑油的特种活性剂等 油田化学 品 原油破乳 剂等 其他如气雾剂 胶粘剂 纤维 素衍生 物 皮革化 学 品等 9 5 高分子化工 合成树脂 目标 消 化吸 收引进 技术 5 实 现国 产化 开发新 品种 强 化加工应 用新技术 利 用现有聚合物 通 过接枝 共聚 掺杂 技术 5 开发汽 车 电子 电器 建筑 专用料 大品种树脂中要开发超高或超低聚合度 聚乙烯 5 超低密 度聚氯乙烯 聚内烯 实现万吨 级糊 状聚抓乙烯树脂国产化 研 究新的聚合方法与装 备 5 如乳液 悬浮 杂 化互艺 强化聚氯乙烯硬 树脂少 发 5 提高 建筑门 窗 水管 中硬塑料制品比例 技术 反应 一注射成型一体化技术 开发 与应 用 庄聚烯 烃 均相催 化剂 研 制力面取得突 破 对 述功能塑料的开发工作 取得突破 6 等高 性 能塑料及 其 合金 聚苯硫 醚 聚酸亚 胺及热 改性 高分 子 液 晶 耐 热 1 聚醋 与 1一 1 共 聚醋 开 发 多种塑料合金 着重母体树脂选 择 与相容剂优 化 合成 纤维 发展碳纤维 硼纤维 碳化硅纤维 氧化 铝纤维 芳纶 纤维的新品种 纤维掺杂复 合材 料的研制 与开发 金山 仪征等大型化纤装置 的增容 扩产 年第 期 总 期 化工生产与技术 专 用合成胶单体如 高速 浸渍型丁苯胶 生物化工中的数学模拟方法 氯丁胶等 生物传感器等控制手段的现代化 乙丙胶 生产装 置建设 丙烯酸醋胶中试 重点生化产品 举例 项 目 木薯制甘油 万吨级连续生产工业化 无内胎 低断面子午线轮胎的工业化生 丙烯酞胺 五千吨级微生物法工业化 产 黄原胶 关键技术与关键设备的放大 合成胶填料炭黑 碳酸钙的配套技术 有机酸 功能高分子 产品 固定化细胞连续生产乳酸等 有机氟材 料要 突 破 悬 浮 细粒度 1 通过动物 细胞培养生产青鱼 出血病疫 技术开发 加强全氟梭酸 中试 苗 狂犬病疫苗等 开 展光电 热电 导电 压电高分子 材料9 5 了化工装备 开发 使之专用化 精细化 系 列化 重要性 化工装备的国产化是今后几年 高分子分离膜的重点是氯碱工业用全氟化学工业发展的重要任务 一定要下决心改变 离子膜 陶瓷无机膜与环保用复合功能膜 无休止重复引进的状况 改变设计创新能力差 一 5 大力发展彩电 光盘 计算机行业 中的电装备成套能力差 机械加工制造能力差的状态 子化工高分子材料 如高分子液晶 光盘基材聚 发展重点 以石油化工 化肥 烧碱 轮 甲基丙烯酸甲醋 聚碳酸酷 聚烯烃树酷等 胎工业为突破口 做到装备国产化 成套化 系 突破军用高分子材料的生产技术