時(shí)間：2023-08-11 09:14:42
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中圖分類號(hào)：F407.45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
隨著近年來工藝工程的發(fā)展和進(jìn)步，工藝工程在當(dāng)下已經(jīng)發(fā)生了巨大變化,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:開發(fā)新觀念和新的分析及優(yōu)化方法。
根據(jù)以往的流程定義，化工工藝設(shè)計(jì)總共包括三個(gè)方面：設(shè)備布置、工藝流程及管道布置三個(gè)方面。就是提出工藝參數(shù)讓土建專業(yè)、設(shè)備專業(yè)的選擇型號(hào)、基礎(chǔ)，繪制工藝流程圖后，根據(jù)設(shè)備專業(yè)及土建專業(yè)的圖紙定出設(shè)備布置圖，協(xié)調(diào)完成，最后配管，定管道布置圖紙
二、化工工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
化工工藝過程的變革常常會(huì)遇到很大阻力,主要原因是化學(xué)工業(yè)具有資本密集型的特性,一旦工藝失敗將造成巨大的資金損失。通過對(duì)化學(xué)品生產(chǎn)的成本構(gòu)成分析,可以看出基本建設(shè)投資和原材料在總成本中占有主要份額。因?yàn)檠b置費(fèi)用大,常常要運(yùn)轉(zhuǎn)多年?，F(xiàn)在許多裝置都已經(jīng)擁有50 年的壽命,將它們進(jìn)行改造、擴(kuò)大能力、解決薄弱環(huán)節(jié)要比新建一套裝置便宜得多。按此趨勢分析,2020 年銷售的產(chǎn)品中約有3/ 4 將仍由1999 年運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置生產(chǎn),但是必須改進(jìn)裝置性能、擴(kuò)大產(chǎn)能和減少污染。當(dāng)然,也會(huì)有一些主要的工藝過程出現(xiàn)革命性的變革,對(duì)化工生產(chǎn)有重大影響,但也須經(jīng)過較長時(shí)間,一般要10～20 年。
大量生產(chǎn)的產(chǎn)品影響制造成本的兩個(gè)主要因素是原材料費(fèi)用和基建投資。每年在基建方面分?jǐn)傎M(fèi)用約占30 %,而其他費(fèi)用諸如能源、勞動(dòng)、維修、稅賦、廢料處理等總計(jì)約占50 %。少量生產(chǎn)品種的原料和基建費(fèi)用所占份額較低。為了提高現(xiàn)有裝置產(chǎn)能,降低單位生產(chǎn)成本,選擇改建、消滅瓶頸和更新戰(zhàn)略,可以減少投資。
三、對(duì)未來化工工藝設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考
3．1 要能體現(xiàn)降低能耗
許多人將能源成本作為生產(chǎn)總成本中一個(gè)重要的構(gòu)成部分,但是一般并非如此。分離需解決的重點(diǎn)是能量消耗大和基建投資高兩個(gè)方面。降低能耗及其相關(guān)投資的課題研究常常頗為見效,例如應(yīng)用超臨界流體于許多大型分離裝置。當(dāng)前的研究表明,一些系統(tǒng)的能源費(fèi)用可以低于許多常用的技術(shù),諸如蒸餾、恒沸蒸餾和萃取。能耗的降低是工藝工程設(shè)計(jì)和研究的重要內(nèi)容。HEN 分析提供了一個(gè)簡單的手段,使整個(gè)過程中的熱流變?yōu)榭梢暤?從而弄清各種不同物流和熱流可以進(jìn)行熱交換,以減少對(duì)加熱和致冷的能量需要。通過HEN 分析可以達(dá)到最小的能量利用和交換器數(shù)量。HEN 分析已經(jīng)用于一些工藝過程設(shè)計(jì)軟件包,可在新裝置設(shè)計(jì)中應(yīng)用,也可在現(xiàn)有裝置的改進(jìn)中應(yīng)用。在分離范圍內(nèi),許多研究工作都在尋找替代蒸餾的方法以達(dá)到節(jié)能的目的。但這方面的效果不很大,因?yàn)橐淖兙鸵ㄙM(fèi)基建投資,這常常難以與節(jié)能所降低的成本平衡;另一方面,蒸餾也有不少改進(jìn)技術(shù)既可節(jié)能又省投資。蒸餾塔的串聯(lián)是節(jié)能的主要措施,串聯(lián)中將一塔的頂端汽流作為另一塔的熱源,這種操作與多重蒸發(fā)類似,但是應(yīng)用中需要完善解決工藝過程的控制問題,包括工藝控制技術(shù)和實(shí)時(shí)組份傳感器等,同時(shí)需要重視這種串聯(lián)塔的關(guān)停問題。
3．2 要能體現(xiàn)降低基本建設(shè)投資
化學(xué)工業(yè)是資本密集型產(chǎn)業(yè),除非有化學(xué)的重大突破使主要產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝得到更新升級(jí)、用新裝置生產(chǎn)代替原有生產(chǎn)工藝具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)特性,一般都是通過現(xiàn)有裝置改造、解決瓶頸問題、擴(kuò)大產(chǎn)能來達(dá)到改進(jìn)和提高的目的,因?yàn)檫@樣可以節(jié)約基本建設(shè)投資。通過工藝過程強(qiáng)化、減少設(shè)備尺寸,可以顯著地節(jié)約投資。如Higee 工藝可普遍用于蒸餾塔的改造,對(duì)流氣液在轉(zhuǎn)動(dòng)的填料柱中快速接觸,達(dá)到一定的理論塔板高度,由于接觸效率顯著改進(jìn),所以能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。但是,有兩個(gè)因素影響其實(shí)施: ①徑向縮小設(shè)備需要投資于自旋的轉(zhuǎn)子,而且自旋采用電力,因而要增加能源費(fèi)用; ②標(biāo)準(zhǔn)蒸餾塔的輔助件,如冷凝器、管道和控制系統(tǒng)等一般不需變動(dòng)。這兩個(gè)因素使Higee 設(shè)備只在少數(shù)裝置上應(yīng)用。改變蒸餾塔的填料裝填結(jié)構(gòu)也可以帶效益,提高能力,改進(jìn)分離效率。另一條途徑是減少工藝過程中的設(shè)備臺(tái)數(shù),將幾種功能在1 臺(tái)設(shè)備中完成,如醋酸甲酯和MTBE、TAME 等生產(chǎn)中應(yīng)用蒸餾反應(yīng)器即是實(shí)例。在醋酸甲酯工藝中,由于將反應(yīng)與分離結(jié)合起來,因此避免了幾種共沸物的形成,從而顯著簡化了分離工序。此外,膜反應(yīng)器對(duì)受化學(xué)平衡限制的反應(yīng)十分有利,可以有選擇性地將一種產(chǎn)物從反應(yīng)物料中移出,從而在通常的化學(xué)平衡條件下提高了轉(zhuǎn)化率。對(duì)工藝過程序列和工藝選擇技術(shù)在今后數(shù)十年內(nèi)將是增長和發(fā)展甚快的序列,應(yīng)用了一些稱之為結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù),如超結(jié)構(gòu)、狀態(tài)2空間表達(dá)和工藝過程圖(P2graphs) 等。其中工藝過程圖可以迅速地進(jìn)行計(jì)算機(jī)化,可以類似尋求最佳化方案的方法。隨著時(shí)間的推移,這些技術(shù)將結(jié)合其他分離技術(shù)發(fā)展,如吸附、膜和萃取等,在工藝過程中進(jìn)行推理組合,在經(jīng)濟(jì)上取得最優(yōu)化的結(jié)果。一種稱之為結(jié)構(gòu)無關(guān)的新技術(shù)也已出現(xiàn),如質(zhì)量交換網(wǎng)絡(luò)分析,該技術(shù)與熱交換網(wǎng)絡(luò)分析類似。上述兩種分析法可在今后10 年內(nèi)對(duì)非常復(fù)雜的問題進(jìn)行分析,綜合出經(jīng)濟(jì)上最佳的工藝流程,對(duì)新建或改建、對(duì)多用或少用新技術(shù)作出選擇,從而得出化學(xué)工業(yè)如何降低基建投資的答案。
3．3 要能體現(xiàn)改善環(huán)境行為
據(jù)美國化學(xué)制造商協(xié)會(huì)的研究報(bào)告,解決污染問題就是減少污染源、回收利用,最后就是終端處理。從工藝過程上要減少未來污染的設(shè)計(jì)戰(zhàn)略必須重視兩個(gè)問題:一是到2020 年多數(shù)裝置將在現(xiàn)有裝置上擴(kuò)大和升級(jí);二是多數(shù)機(jī)遇可能出現(xiàn)在終端處理的應(yīng)用上。從工藝過程本身加以改進(jìn)也有幾種可能: ①提高化學(xué)反應(yīng)的效率特別重要; ②提高分離效率,使產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率提高而少損失,同時(shí)增加收益而減少廢料處理費(fèi)用; ③應(yīng)用HEN 分析方法縮小裝置規(guī)模,減少用水量,在裝置改進(jìn)和更新中收效明顯。在工藝過程設(shè)計(jì)中減少廢料總量是特別重要的觀念,因此要進(jìn)行水的再次利用,把廢水減到最低程度。現(xiàn)在已有一些新方法和水壓縮技術(shù)可以確定工藝對(duì)新鮮水的最低用量。
3．4 新模式:將設(shè)計(jì)與研究集成
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.017
1 引言
綠色、低碳等一些環(huán)保理念在我國得以成功推廣，使得越來越多的企業(yè)注重材料消耗以及資源浪費(fèi)問題。為了能夠?qū)崿F(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，化工企業(yè)通過優(yōu)化化工工藝，使成本控制在合理的范圍內(nèi)，同時(shí)達(dá)到節(jié)約資源的目的，使資源利用更合理化。
2 我國化工工藝發(fā)展概況介紹
隨著改革開放的深化，我國的各行各業(yè)都逐漸與國際化接軌，我國的化工工藝也深受影響。我國的化學(xué)工藝加工水平雖然仍與國際先進(jìn)水平存在差距，但隨著我國與其他國際的技術(shù)交流，這種差距正在逐漸縮小。
我國的化學(xué)工藝分為原料選取、工藝處理及產(chǎn)品的提煉3個(gè)工藝流程?；瘜W(xué)工藝原料的特殊性，與技術(shù)的復(fù)雜性，在進(jìn)行化學(xué)工藝活動(dòng)中很容易出現(xiàn)安全事故，給企業(yè)與人員帶來損失。尤其是化工行業(yè)質(zhì)量管理技術(shù)人員，應(yīng)該提高警覺，在原料的運(yùn)輸過程，原料的貯存方面應(yīng)該采取有效的安全管理措施，降低化學(xué)加工過程中風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的概率，保障工作人員的人生安全，企業(yè)財(cái)產(chǎn)安全。
3 化工工藝的優(yōu)化意義
3.1 市場競爭需求
我國的市場勞動(dòng)力過剩，在世界競爭中突出展現(xiàn)這一優(yōu)勢。國際的化工企業(yè)將目標(biāo)鎖定了我國的市場，這樣，我國的化學(xué)工業(yè)事業(yè)既面臨挑戰(zhàn)也面臨機(jī)遇，大量國際化企業(yè)的進(jìn)入會(huì)促使我國的企業(yè)不斷的提高自身的技術(shù)，將優(yōu)化工藝作為提升企業(yè)產(chǎn)品的重要方面。企業(yè)為了提高自身競爭力而不斷的引入新工藝，優(yōu)化工藝，進(jìn)而大大提高了我國的化工工藝的水平。大多數(shù)的高等院校也都設(shè)有化工工藝的專業(yè)，這樣為工藝的優(yōu)化提供了良好的理論基礎(chǔ)。
3.2 調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需求
化工產(chǎn)品應(yīng)適應(yīng)市場需求，達(dá)到資源與能源的有效利用，響應(yīng)國家削減產(chǎn)能的政策。所以只有調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)才能滿足市場的要求，使產(chǎn)品更適應(yīng)于市場，這樣也可以為社會(huì)創(chuàng)造更多的就業(yè)崗位，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升人民生活水平，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)得以發(fā)展，所以對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化尤為重要。
3.3 強(qiáng)化費(fèi)用管理需求
企業(yè)應(yīng)將更多的費(fèi)用用于化工工藝的優(yōu)化上，這樣通過技術(shù)來提高材料的利用效率，減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本，并能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量。通過加強(qiáng)管理企業(yè)的費(fèi)用，來做到化工工藝的提升，產(chǎn)品品質(zhì)的提高。
4 化工工藝的優(yōu)化策略分析
4.1 材料優(yōu)化方面
（1）化學(xué)纖維材料。人造纖維與合成纖維是化學(xué)工藝的兩種纖維材料。其中人造纖維是通過對(duì)原材料進(jìn)行化學(xué)加工而形成的；合成材料使通過石油提煉而形成的。就制作的復(fù)雜程度來說合成纖維相對(duì)容易，工藝簡單，所以在化工工藝中合成材料應(yīng)用廣泛。
（2）塑料材料。塑料原料由于其質(zhì)輕、絕緣、耐腐蝕多種的優(yōu)點(diǎn)，在化工中被廣泛使用。使用塑料原料可以簡化化學(xué)操作的流程，降低工藝的能耗，并且具有良好的絕緣功效。通過管理人員對(duì)塑料質(zhì)量的嚴(yán)格管理，嚴(yán)格按照塑料的使用規(guī)程進(jìn)行使用，這對(duì)工藝的優(yōu)化有重要的作用。
（3）橡膠材料。橡膠材料具有抗寒、抗熱、品種量大的優(yōu)點(diǎn)。但由于橡膠材料產(chǎn)于熱帶，原料相對(duì)稀少，所以很多化工企業(yè)針對(duì)橡膠的優(yōu)點(diǎn)，不斷投入材料、技術(shù)、人才對(duì)橡膠特性進(jìn)行研究，對(duì)合成橡膠材料進(jìn)行研制。隨著合成橡膠的研制成功，對(duì)化工工藝的優(yōu)化起到重要的作用。
4.2 技術(shù)優(yōu)化方面
（1）生物技術(shù)的優(yōu)化策略。使用生物技術(shù)與化工工藝結(jié)合來優(yōu)化化工工藝可以降低化工的成本費(fèi)用。生物技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用主要是利用微生物對(duì)化工工藝所用的原料進(jìn)行調(diào)整，從而使原料達(dá)到合理化的程度。通過將活細(xì)胞放入其適合的壓力與溫度環(huán)境下，進(jìn)而讓其發(fā)酵，使原材料變?yōu)榱讼冗M(jìn)的化工產(chǎn)品。同時(shí)也可以通過酶催化將化學(xué)原料變?yōu)樾滦偷幕ぎa(chǎn)品。應(yīng)用酶作為催化劑可以提高化學(xué)工藝的總質(zhì)量，且有效完成成本節(jié)約。
（2）精細(xì)化工技術(shù)的運(yùn)用?；すに囍芯?xì)化工技術(shù)的特點(diǎn)為：功能全、技術(shù)含量高、操作復(fù)雜。精細(xì)化工的技術(shù)可分為：①新型粉體技術(shù)；②新型分離技術(shù)；③新型催化技術(shù)。這三種技術(shù)同時(shí)具備了精細(xì)化工的幾項(xiàng)優(yōu)勢，具有很高的科學(xué)技術(shù)含量，將這些技術(shù)應(yīng)用于化工工藝中，可有效提高化工工藝的科學(xué)性、精密性，從而使化工產(chǎn)品與質(zhì)量得到優(yōu)化，提升整體的化工工藝水平，促進(jìn)化工工藝的優(yōu)化。
4.3 管理優(yōu)化方面
（1）加強(qiáng)化工設(shè)備的管理?；瘜W(xué)工藝優(yōu)化需要先進(jìn)的化工設(shè)備作為基礎(chǔ)，對(duì)化工設(shè)備采取科學(xué)的管理，可以確保工藝優(yōu)化的正常進(jìn)行。對(duì)于科學(xué)化管理化工設(shè)備應(yīng)該做到以下三點(diǎn)：第一，應(yīng)該定期的對(duì)設(shè)備進(jìn)行各方面性能的檢查；第二，對(duì)于陳舊的設(shè)備應(yīng)根據(jù)市場考察，科學(xué)分析，引入更新更符合現(xiàn)代工藝的設(shè)備；第三，應(yīng)該實(shí)時(shí)關(guān)注新設(shè)備的推陳出新，及時(shí)的引進(jìn)。這樣通過科學(xué)化得設(shè)備管理，可以提高化學(xué)工藝的效果。
（2）完善管理的規(guī)章制度。對(duì)于化工工藝來說，不斷的完善化工設(shè)備的管理制度，可以提高化工設(shè)備使用效率，提升化工產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)，延長化工設(shè)備的壽命，使化工工藝能夠有效進(jìn)行。
（3）提高人員的專業(yè)技術(shù)水平。化工工藝的實(shí)現(xiàn)需要人員的操作，人員的技術(shù)水平?jīng)Q定了化學(xué)工藝能否按照預(yù)想的實(shí)現(xiàn)其反應(yīng)，并且有專業(yè)技術(shù)水平的人員可以促進(jìn)化學(xué)工藝的優(yōu)化發(fā)展，這樣，通過人員培訓(xùn)學(xué)習(xí)與優(yōu)化化學(xué)工藝之間有著相互促進(jìn)的關(guān)系。
5 結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的逐漸提升，對(duì)于化工工藝的優(yōu)化發(fā)展越來越受到重視。本文從材料優(yōu)化化工工藝、技術(shù)優(yōu)化工藝和化工工藝管理三方面進(jìn)行闡述分析。而化工工藝的優(yōu)化，可有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)市場競爭力，緩解企業(yè)資金周轉(zhuǎn)問題，為企業(yè)爭取更多經(jīng)濟(jì)利益。
參考文獻(xiàn)：
1化工工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析
隨著化工企業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，企業(yè)中的弊端也在逐漸顯露，其中化工工藝設(shè)計(jì)的儀器裝備過程中，存在較高的風(fēng)險(xiǎn)性?；すI(yè)設(shè)計(jì)中，對(duì)于儀器安裝的安全性能要求較高，安裝工作人員的專業(yè)安裝技能過低，不能滿足化工企業(yè)的需要。安裝工作存在過多的技術(shù)分離區(qū)域，組裝區(qū)域與焊接區(qū)域需要不同的技術(shù)人員，這樣涉及到的技術(shù)人員過于分散，給儀器安裝管理部門造成了很大的困擾。在儀器安裝之前，要根據(jù)不同的技術(shù)區(qū)域來制定不同的安裝方案，化工儀器的安裝決定著企業(yè)以后的安全生產(chǎn)狀況。
2V化工工藝設(shè)計(jì)中存在的問題
2.1化工工藝物料的安全問題
化工工藝物料在投入生產(chǎn)之前，大部分是經(jīng)過加工的中間材料，存在的化學(xué)性質(zhì)非常不穩(wěn)定，其特殊的化學(xué)性質(zhì)在符合物理?xiàng)l件時(shí)具有一定的危險(xiǎn)性?；瘜W(xué)工藝設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行安裝線路設(shè)計(jì)時(shí)，按照規(guī)定應(yīng)該設(shè)計(jì)出多條線路生產(chǎn)線，可是為了縮短工作周期，部分會(huì)選擇設(shè)計(jì)出一條線路。如若投入生產(chǎn)，一但生產(chǎn)線出現(xiàn)問題，將會(huì)導(dǎo)致整條化工生產(chǎn)鏈崩潰，嚴(yán)重的會(huì)給環(huán)境造成巨大的傷害。
2.2化工工藝設(shè)計(jì)中設(shè)備的安裝問題
化工儀器設(shè)備的安裝是化工工藝設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中容納了廠房基礎(chǔ)設(shè)備分布、設(shè)備支架和工作臺(tái)設(shè)計(jì)、儀器恒溫保護(hù)和刷漆、設(shè)備安裝檢修和吊裝位置的設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝施工說明五個(gè)方面。大多數(shù)化工企業(yè)忽略了儀器安裝的重要性，設(shè)置的管理監(jiān)督人員專業(yè)知識(shí)有限，安裝中長出現(xiàn)的問題就是儀器損害程度較高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)質(zhì)量。在設(shè)備安裝期間，還會(huì)出現(xiàn)設(shè)備返廠現(xiàn)象，化工工藝設(shè)計(jì)工作人員技術(shù)水平低，就會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的損害?；x器設(shè)備需要全面保護(hù)，任何損傷都會(huì)降低設(shè)備的靈敏度，對(duì)于設(shè)備的安裝位置都需要經(jīng)過技術(shù)人員精準(zhǔn)的審核與計(jì)算。
3化工工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略
3.1實(shí)現(xiàn)化工工藝設(shè)計(jì)的低耗能
化工生產(chǎn)中的能源成本并非生產(chǎn)總成本的一部分，為了實(shí)現(xiàn)化工工藝設(shè)計(jì)的低耗能，化工企業(yè)需要解決基建投資高和能量耗量大的問題?；て髽I(yè)通過提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，從而達(dá)到化工工藝設(shè)計(jì)的低耗能理想標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)化工工藝設(shè)計(jì)的低耗能，我們可以從多方面著手，舉個(gè)例子，當(dāng)溫度和壓力高于其臨界狀態(tài)時(shí)，就會(huì)形成超臨界流體，化工企業(yè)可以將超臨界流體，應(yīng)用于大型的分離裝置上，從而減少儀器設(shè)備的能源費(fèi)用。
3.2推動(dòng)綠色化工工藝技術(shù)的革新
我們可以借鑒西方綠色化工技術(shù)的指導(dǎo)思想，推動(dòng)綠色化工工藝技術(shù)的革新，綠色化工工藝技術(shù)可以衡量一個(gè)化工企業(yè)的綜合技術(shù)實(shí)力。為了響應(yīng)國家綠色可持續(xù)的發(fā)展觀，大多數(shù)化工企業(yè)將綠色化工工藝技術(shù)的革新任務(wù)，放在企業(yè)策劃書的核心位置。只有創(chuàng)新化工工藝設(shè)計(jì)技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)全面技術(shù)的綠色化，需要引進(jìn)低耗能無污染的化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，比如新催化技術(shù)、聲化學(xué)技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)、微波化學(xué)技術(shù)等等。除此之外，化工工藝設(shè)計(jì)的改革和綠色發(fā)展，是國家安全生產(chǎn)總局，對(duì)化工企業(yè)21世紀(jì)的持續(xù)發(fā)展要求?；瘜W(xué)物品可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域、農(nóng)作物領(lǐng)域、香水香料領(lǐng)域和光電光纜等眾多領(lǐng)域，由此看來，化工工藝設(shè)計(jì)的綠色發(fā)展理念可以造福于生產(chǎn)行業(yè)的各大領(lǐng)域。全面推動(dòng)化工企業(yè)的綠色生產(chǎn)理念，可以實(shí)現(xiàn)綠色化工技術(shù)的全面革新，從而也推動(dòng)了我國科研技術(shù)的創(chuàng)新和再開發(fā)。
3.3提高化工工藝設(shè)計(jì)中的原子利用率
化工企業(yè)多數(shù)會(huì)采用原子控污技術(shù)來解決企業(yè)污染問題，提高化工工藝設(shè)計(jì)中的原子利用率，可以從根本來源上控制化工企業(yè)的污染程度。原子利用率的最高理想，是將轉(zhuǎn)化率提高到百分之百，也就是將原材料全部運(yùn)用于生產(chǎn)，從而達(dá)到化工企業(yè)的零污染。我們可以引進(jìn)西方先進(jìn)的原子利用技術(shù)，提供特定分子理論合成路線軟件輔助設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，與此同時(shí)我們既要保證原子利用率有所提高，也要保證化學(xué)產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)。西方先進(jìn)的高原子利用率也會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，我們?cè)诮梃b學(xué)習(xí)的過程中要學(xué)會(huì)取其精華棄其糟粕，在借鑒學(xué)習(xí)的同時(shí)也要保留本企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)風(fēng)格。
4結(jié)語
化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)的正誤決定著化學(xué)產(chǎn)品是否順利生產(chǎn)，化工企業(yè)應(yīng)該高度重視化工工業(yè)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題，并快速制定出相應(yīng)的解決方案?；ぴO(shè)計(jì)工作人員，需要不斷地提升個(gè)人的專業(yè)素養(yǎng)，不斷完善和健全化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)體系。
參考文獻(xiàn)：
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摘要：為了研究竹粉乙二醇微波液化的優(yōu)化工藝，采用單因素試驗(yàn)確定所需的反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑濃硫酸用量及乙二醇與竹粉質(zhì)量比，研究微波作用對(duì)竹粉乙二醇液化效果的影響，再由正交試驗(yàn)確定微波液化的最佳工藝條件。結(jié)果表明，反應(yīng)溫度的影響最為顯著，竹粉乙二醇微波液化的最佳工藝條件為反應(yīng)溫度170 ℃，反應(yīng)時(shí)間4 min，催化劑濃硫酸用量5％，乙二醇與竹粉的質(zhì)量比為6∶1。
關(guān)鍵詞 ：竹粉；乙二醇；微波；液化工藝
中圖分類號(hào)：TQ353．4＋1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439－8114（2015）05－1166-03
DOI：10．14088／j．cnki．issn0439－8114．2015．05．035
收稿日期：2014－12－16
基金項(xiàng)目：廣西教育廳科研項(xiàng)目（LX2014494）；柳州師范高等?？茖W(xué)校科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目
作者簡介：錢善勤（1981－），男，江蘇泰州人，副教授，博士，主要從事環(huán)境生物學(xué)方面的研究，（電話）18078201020（電子信箱）qianshanqin＠163．com；
通信作者，廖政達(dá)（1967－），教授，碩士，主要從事天然植物纖維素的改性與應(yīng)用研究，（電子信箱）lzszliaozhengda＠163．com。
竹子是一種用途廣泛的生物質(zhì)資源，具有特殊的能源利用價(jià)值及藥用價(jià)值。近年來，對(duì)竹類加工殘?jiān)爸窭w維的液化研究非常廣泛［1－3］。竹粉的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，在高溫條件下可以裂解為制備聚氨酯材料的低分子多元醇［4，5］，但竹粉是否能作為合成聚氨酯的多元醇原料，主要在于液化技術(shù)的研究與開發(fā)［6，7］。當(dāng)前竹粉的液化主要有油浴加熱和微波加熱兩種方法，但油浴方法存在反應(yīng)時(shí)間長、液化效率低等問題，微波液化因其具有加熱升溫快，液化效率高等優(yōu)點(diǎn)已得到廣泛重視［8，9］。
關(guān)于纖維素的液化工藝以及液化劑的研究已有很多，如采用苯酚、乙醇、乙二醇和聚乙二醇等作為液化劑［9－12］，在前期研究中，筆者也采用苯酚作為反應(yīng)試劑［10］，但由于苯酚具有一定的毒性，其應(yīng)用受到一定的限制。本試驗(yàn)重點(diǎn)研究了乙二醇微波液化技術(shù)，以期獲得滿足生物可降解聚氨酯泡沫材料生產(chǎn)要求的植物多元醇。在前人研究的基礎(chǔ)之上，本試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)確定液化時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑用量及竹粉與乙二醇質(zhì)量比等條件，研究微波作用對(duì)竹粉乙二醇液化效果的影響，由正交試驗(yàn)確定微波液化的最佳工藝條件。
1 材料與方法
1．1 材料
竹粉：購于廣西柳州市融安縣豐園竹木加工有限公司。將竹粉粉碎、過篩，取40～80目的竹粉作為試驗(yàn)材料，于（100±5） ℃的烘箱中烘干至恒重，用自封袋密封好放入干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>
1．2 試劑及儀器
乙二醇（甘醇）、濃硫酸、無水乙醇，均為分析純，購于西隴化工股份有限公司。
FW100型萬能粉碎機(jī)（天津泰斯特儀器有限公司）；YHG－600BS型遠(yuǎn)紅外快速干燥箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司）；FA2004B型電子天平（上海躍平科學(xué)儀器有限公司）；SHZ－D（III）型循環(huán)水式真空泵（河南鞏義市予華儀器有限公司）；XH－MC－1型祥鵠實(shí)驗(yàn)室微波合成儀（北京祥鵠科技發(fā)展有限公司）；RE－52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠）。
1．3 方法
1．3．1 竹粉的液化 稱取5 g竹粉倒入三頸燒瓶中，按預(yù)設(shè)比例加入乙二醇、催化劑濃硫酸，混合搖勻，放入預(yù)設(shè)好功率、反應(yīng)溫度、時(shí)間等參數(shù)的微波合成儀中反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后，迅速取出三頸燒瓶進(jìn)行快速冷卻，用已知質(zhì)量的濾紙進(jìn)行減壓抽濾，用無水乙醇洗滌殘?jiān)翞V液變成無色為止。
1．3．2 竹粉液化率的測定 抽濾結(jié)束后，將濾紙及殘?jiān)黄鸱湃牒嫦溆冢?00±5） ℃下烘干至恒重，并用如下公式計(jì)算竹粉的液化率：
YL＝（m0－mr）/m0×100％
式中，mr為竹粉液化殘?jiān)|(zhì)量；m0為液化前竹粉質(zhì)量；YL為竹粉液化率。
1．3．3 單因素試驗(yàn)
1）乙二醇與竹粉質(zhì)量比為6∶1，反應(yīng)溫度為150 ℃，催化劑濃硫酸用量為5％，反應(yīng)時(shí)間設(shè)為2、3、4、5、6、7、8 min進(jìn)行液化反應(yīng)，分析反應(yīng)時(shí)間對(duì)竹粉液化率的影響。
2）在乙二醇與竹粉質(zhì)量比為6∶1，反應(yīng)時(shí)間為5 min，催化劑濃硫酸用量為5％的條件下，分析反應(yīng)溫度（90、110、130、150、170 ℃）對(duì)竹粉液化率的影響。
3）反應(yīng)溫度為150 ℃、反應(yīng)時(shí)間5 min、催化劑濃硫酸用量為5％時(shí)，分析乙二醇與竹粉質(zhì)量比（4∶1、5∶1、6∶1、7∶1和8∶1）對(duì)竹粉液化率的影響。
4）反應(yīng)溫度為150 ℃、乙二醇與竹粉質(zhì)量比為6∶1、反應(yīng)時(shí)間為5 min，研究不同用量催化劑濃硫酸對(duì)竹粉液化率的影響，催化劑用量設(shè)為2％、3％、4％、5％、6％和7％。
1．3．4 正交試驗(yàn)優(yōu)化竹粉液化工藝 在單因素試驗(yàn)法確定反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、乙二醇與竹粉質(zhì)量比及催化劑用量對(duì)竹粉液化的作用范圍的基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交試驗(yàn)方法研究反應(yīng)溫度（A）、反應(yīng)時(shí)間（B）、乙二醇與竹粉質(zhì)量比（C）、催化劑用量（D）的交互作用對(duì)竹粉微波液化效果的影響，從而確定竹粉微波液化的最佳工藝條件。正交試驗(yàn)因素與水平見表1。
2 結(jié)果與分析
2．1 單因素試驗(yàn)結(jié)果
2．1．1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)竹粉液化率的影響 從圖1可以看出，反應(yīng)時(shí)間為2 min時(shí)，竹粉液化率較低，只有76．24％。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為3 min時(shí)，液化率上升為86．52％；4 min時(shí)，液化率達(dá)到90．49％，之后液化率隨反應(yīng)時(shí)間緩慢升高。由此可見，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，竹粉的液化率呈上升的趨勢，但當(dāng)達(dá)到一定時(shí)間后，竹粉液化率的上升趨勢變小。選擇反應(yīng)時(shí)間3、4、5 min進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。
2．1．2 反應(yīng)溫度對(duì)液化率的影響 從圖2中可以看出，隨著反應(yīng)溫度的不斷升高，竹粉反應(yīng)體系的液化率呈上升趨勢。反應(yīng)溫度為90 ℃時(shí)，竹粉液化率僅為65．38％；反應(yīng)溫度為130 ℃時(shí)，液化率上升到83．04％；當(dāng)反應(yīng)溫度為170 ℃時(shí)，竹粉液化率最高，達(dá)到92．89％。因此可以得出，竹粉反應(yīng)體系的液化率隨著反應(yīng)溫度的增加而呈上升趨勢，當(dāng)反應(yīng)溫度超過150 ℃時(shí)，竹粉液化率的上升趨勢變緩。選擇130、150、170 ℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。
2．1．3 乙二醇與竹粉質(zhì)量比對(duì)竹粉液化率的影響
從圖3中可知，乙二醇與竹粉質(zhì)量比為4∶1時(shí)，竹粉液化率僅為79．17％，隨著乙二醇與竹粉質(zhì)量比的加大，液化率逐漸增高，在質(zhì)量比達(dá)到7∶1時(shí)，竹粉液化率為90．53％，而8∶1的質(zhì)量比體系下的液化率與7∶1的液化率基本持平。由此可以得出，隨著乙二醇質(zhì)量的增大，反應(yīng)體系增大，從而也提高了液化反應(yīng)的效率，但當(dāng)乙二醇與竹粉質(zhì)量比超過7∶1時(shí)，竹粉的液化率增幅變緩。說明乙二醇質(zhì)量的增加對(duì)提高液化率有一定的作用，但也并不是越大越好。選擇二者質(zhì)量比5∶1、6∶1、7∶1進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。
2．1．4 催化劑濃硫酸用量對(duì)竹粉液化率的影響 由圖4可見，當(dāng)反應(yīng)體系的催化劑濃硫酸用量為2％時(shí)，竹粉液化率較低，只有78．18％；當(dāng)催化劑用量為3％時(shí)，液化率為81．42％；催化劑用量為4％時(shí)，液化率為83．72％。隨著催化劑用量的增加，液化率呈明顯的上升趨勢，當(dāng)催化劑用量為6％時(shí)，其竹粉液化率達(dá)到90.81％；催化劑用量為7％時(shí)，液化率則高達(dá)91.10％。選擇催化劑濃硫酸用量為4％、5％、6％進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。
2．2 正交試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，在各單因素中選取相應(yīng)的條件進(jìn)行設(shè)置，采用L9（34）正交試驗(yàn)方法對(duì)竹粉液化反應(yīng)工藝進(jìn)行優(yōu)化，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。運(yùn)用微波法對(duì)竹粉進(jìn)行液化，結(jié)果表明，影響竹粉液化率的各因素大小順序?yàn)榉磻?yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量、乙二醇與竹粉質(zhì)量比。通過正交試驗(yàn)，優(yōu)化反應(yīng)工藝，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)液化效果的影響尤為顯著。優(yōu)化后的工藝條件為A3B2C2D2，即反應(yīng)溫度170 ℃，反應(yīng)時(shí)間4 min，乙二醇與竹粉質(zhì)量比為6∶1，催化劑用量為5％。在此最佳優(yōu)化工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到竹粉的液化率為97．53％。
3 小結(jié)
1）竹粉纖維的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，直接利用比較難，通過微波分解方法將其液化，轉(zhuǎn)化為可利用的小分子多元醇，為其綜合應(yīng)用提供了廣闊的前景。
2）單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的結(jié)果表明，竹粉乙二醇微波液化的優(yōu)選工藝為催化劑濃硫酸用量為5％，反應(yīng)溫度170 ℃，乙二醇與竹粉質(zhì)量比6∶1，反應(yīng)時(shí)間4 min。在此條件下，竹粉的液化率可達(dá)97．53％。
3）以濃硫酸為催化劑，竹粉在乙二醇中可以很好地進(jìn)行微波液化，在液化過程中，液化反應(yīng)溫度對(duì)液化效果的影響最為顯著，其次為液化反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量和乙二醇與竹粉質(zhì)量比。在試驗(yàn)范圍內(nèi)，溫度越高、乙二醇用量越大、液化反應(yīng)時(shí)間越長、催化劑用量越大，竹粉的微波效果越好，但過高的反應(yīng)溫度，過多使用乙二醇和濃硫酸，將會(huì)大大增加能耗，對(duì)反應(yīng)設(shè)備及環(huán)境的影響也較大，故在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)適當(dāng)控制其用量。
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中圖分類號(hào)：X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2013）06-0250-01
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全，因此工業(yè)廢水的處理顯得尤為重要。本文所研究的混合化工廢水，主要是針對(duì)化工工業(yè)園區(qū)而言，指園區(qū)內(nèi)多種類型化工企業(yè)（如農(nóng)藥、醫(yī)藥、燃料、印染等）在其工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水，這些廢水經(jīng)預(yù)處理后集中排入污水處理廠中，便形成混合型化工廢水，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類污染物。這類混合化工廢水存在著污染種類多、毒害性強(qiáng)、成分復(fù)雜、可生化性差等突出特點(diǎn)。一方面，由于工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模較大，這些排入污水處理廠的混合化工廢水的量非常大，并且由于來源于不同化工企業(yè)，這些廢水的水質(zhì)成分較為復(fù)雜，水質(zhì)波動(dòng)也較大；另一方面，這些混合化工廢水在進(jìn)入污水處理廠之前雖經(jīng)過了各企業(yè)的預(yù)處理，但是，由于這些混合化工廢水的成分過于復(fù)雜，經(jīng)預(yù)處理進(jìn)入污水處理廠的廢水仍然存在著色度深、鹽度和氨氮含量高、可生化性低等工藝處理難點(diǎn)。
研究表明，混合化工廢水的處理工藝可分為物理、化學(xué)、生物方法三類：（1）物理處理法：利用物理的方法對(duì)混合化工廢水進(jìn)行處理，主要的目的是將廢水中的不溶性懸浮顆粒物分離去除。（2）化學(xué)處理法：化學(xué)處理法包括對(duì)酸堿廢水、重金屬廢水的處理，酸堿廢水的處理分為酸性廢水處理和堿性廢水處理。 （3）生物處理法：利用微生物的生化作用處理廢水中的有機(jī)物，把有機(jī)物進(jìn)行氧化、分解，從而使有機(jī)物轉(zhuǎn)化降解成無機(jī)鹽而得到凈化。具體分為耗氧生物、厭氧生物、自然生物處理法三種，其廢水處理的主要問題是除去下列成分：①含高生化氧需求量的化合物；②病原微生物和病毒；③眾多的人造化合物。
一般而言，混合化工廢水進(jìn)入工廠后，典型的處理過程包括：一、廢水的初級(jí)處理過程，即通過一系列格柵或格網(wǎng)，除去較大雜物，之后廢水中可沉淀的固體顆粒在通過初沉淀池時(shí)，在緩慢的水流中沉降下來。接著，流水進(jìn)入沉淀池。二、廢水的次級(jí)處理，即微生物學(xué)過程，指在廢水處理過程中利用各種細(xì)菌和真菌的降解能力，使沉淀池中的上清液，包括溶解的有機(jī)物，在曝氣池中進(jìn)行微生物氧化。池中的沉淀物則被轉(zhuǎn)到厭氧消化池中，在不同微生物種群的作用下進(jìn)行特殊分解。經(jīng)過一段時(shí)間的微生物氧化，曝氣池流出液將進(jìn)入第二級(jí)沉淀池，這里的沉淀物將轉(zhuǎn)到厭氧消化池。第二級(jí)澄清池中的上清液可釋放到自然水體中，但是這種水還包含高濃度的無機(jī)營養(yǎng)磷酸鹽和硝酸鹽。三、廢水的三級(jí)處理，該過程用來防止水體富營養(yǎng)化（磷和硝酸鹽的排放，使細(xì)菌和藻類大量迅速繁殖，結(jié)果導(dǎo)致水中的溶解氧減少），即通過化學(xué)沉淀除去磷酸鹽和硝酸鹽，再通氯氣或紫外光對(duì)水進(jìn)行消毒，從而使處理水達(dá)到更好的處理效果。結(jié)合對(duì)上述傳統(tǒng)的混合化工廢水處理工藝的研究，筆者在綜合調(diào)查的基礎(chǔ)上對(duì)混合化工廢水特性及污水處理廠處理工藝運(yùn)行狀況進(jìn)行了進(jìn)一步的分析和探討，得出以下工藝優(yōu)化措施。
（1）合理延長水力停留時(shí)間（HRT）?；旌匣U水優(yōu)化處理工藝研究的首要目的是解決工業(yè)區(qū)污水處理廠混合化工廢水處理的達(dá)標(biāo)問題，即進(jìn)水COD（化學(xué)需氧量）在800mg/L以下時(shí)，出水低于100mg/L。并有試驗(yàn)表明，水力停留時(shí)間（HRT）是影響處理效果的主要因素之一，并且隨著HRT的不斷增加增加，混合化工廢水中COD去除率呈上升趨勢。另外，延長HRT，可提高處理系統(tǒng)抵抗沖擊負(fù)荷的能力，并有利于出水水質(zhì)的穩(wěn)定。
（2）選用好氧懸浮填料生物膜法作為完善混合化工處理廢水系統(tǒng)中的SBR生化處理系統(tǒng)的工藝。研究表明，同樣容積的好氧懸浮填料生物膜工藝和傳統(tǒng)SBR工藝在同等條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，前者對(duì)混合化工廢水中有機(jī)物的去除具有明顯的優(yōu)勢，并且在出水水質(zhì)穩(wěn)定、沖擊負(fù)荷相同的條件下，好氧懸浮填料生物膜反應(yīng)器具有更為優(yōu)異的抗沖擊負(fù)荷的能力，對(duì)混合化工廢水的無規(guī)則波動(dòng)有著極強(qiáng)的耐受性，能很快適應(yīng)環(huán)境條件的變化，并且在經(jīng)受大量廢水的強(qiáng)力沖擊后，恢復(fù)迅速。
（3）應(yīng)盡可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。許多人造有機(jī)物，在污水處理的過程中被降解，降解程度主要依賴于化合物生物降解的速度。如果速度慢，化合物在污水處理廠的停留時(shí)間太短以致于不能完全降解，好氧和厭氧污水處理池中，復(fù)雜的微生物種群能降解天然化合物，也能降解合成化合物。實(shí)際中，大量化工工業(yè)合成的廢棄物（如酚類和氯苯）的降解事實(shí)，已顯示出在大量活性污泥存在下生物降解的高效性。然而，進(jìn)行現(xiàn)實(shí)條件下生物降解能力的研究卻至關(guān)重要，因?yàn)橹蛔C明化合物具備可生物降解的能力，這是不夠的，還必須讓該化合物在處理設(shè)備中快速降解以保證它能很快從環(huán)境中消除。這就要求在各類化工生產(chǎn)工藝流程中，應(yīng)盡可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。
（4）加強(qiáng)化工廢水污染防治的措施。優(yōu)化混合化工廢水的處理工藝自然是廢水處理工作的重中之重，然而與此同時(shí)，加強(qiáng)化工廢水污染防治的措施亦是必不可少。首先應(yīng)改革生產(chǎn)工藝和設(shè)備，減少污染物，減少廢水外排，加強(qiáng)進(jìn)行綜合利用和回收的效率；其次，必須外排的廢水，其處理程度應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)水質(zhì)和要求進(jìn)行選擇；最后，在各企業(yè)將廢水排入污水處理廠前進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，各種化學(xué)工業(yè)廢水必須根據(jù)不同的水質(zhì)、水量，合理選用不同的處理方法，例如，造紙工業(yè)廢水的處理應(yīng)著重于提高水循環(huán)利用率，減少用水量和廢水排放量，同時(shí)也應(yīng)積極探索各種可靠、經(jīng)濟(jì)和能夠充分利用廢水中有用資源的處理方法。
總之，由于混合化工廢水含有不同的化工企業(yè)排放的污水，其水質(zhì)存在著較大差異，有害物質(zhì)不僅含量多而且種類復(fù)雜，如果單純采用傳統(tǒng)的工業(yè)廢水處理工藝，污水處理效果多差強(qiáng)人意。因此，進(jìn)行混合化工廢水優(yōu)化處理工藝的研究，對(duì)混合污水處理工藝的長遠(yuǎn)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號(hào)：TD26-9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-9166（2011）0020(C)-0285-02
引言：淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋礦是年產(chǎn)1200萬噸現(xiàn)代化礦井，井下膠帶機(jī)大多采用鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶。井下主運(yùn)膠帶機(jī)是生產(chǎn)的咽喉，因此膠帶機(jī)的硫化效率和質(zhì)量，直接影響煤礦的安全高效生產(chǎn)。尤其是產(chǎn)量大的礦井，帶面接頭損傷老化速度快加，鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶硫化工藝復(fù)雜、安全隱患多是讓施工人員頭疼的事情。根據(jù)多年實(shí)踐不斷總結(jié)改進(jìn)施工方案，現(xiàn)以井下膠帶機(jī)斜巷硫化為例，系統(tǒng)的介紹煤礦井下主運(yùn)膠帶機(jī)斜巷安全高效硫化工藝以及部分優(yōu)化方案。
一、施工前接頭硫化工藝參數(shù)準(zhǔn)備
鋼絲繩輸送帶接頭連接長度和搭接方式是根據(jù)輸送帶的強(qiáng)度規(guī)格型號(hào)、鋼絲繩直徑、間距、鋼絲繩的破斷力及鋼絲繩與橡膠粘合的抽出力而定?？赏ㄟ^查輸送帶廠家提供的對(duì)照表得出。比如說：ST600型輸送帶接頭長度600mm、搭接方式一級(jí)。ST/S1250型輸送帶接頭長度1350mm、搭接方式二級(jí)。GX2500型輸送帶接頭長度2350mm、搭接方式二級(jí)。接頭長度和搭接方式根據(jù)輸送帶型號(hào)查表選好后，熟悉硫化參數(shù)：硫化單位壓力：1.5―2MPa；硫化溫度：150℃±5℃；硫化時(shí)間：T=20分鐘+膠帶厚度×1分鐘。
二、施工工序
（一）敷設(shè)皮帶。先將膠帶機(jī)上的煤拉盡并將膠帶機(jī)停電、閉鎖，然后松張緊裝置。在斜巷中為避免皮帶截取后下滑還應(yīng)在機(jī)頭和機(jī)尾用夾具固定住舊輸送帶，然后用電動(dòng)打磨機(jī)截?cái)嗥?。最后用調(diào)度絞車的鋼絲繩鉤頭將新硫化頭牽引到硫化點(diǎn)位置，完成敷設(shè)。
（二）搭設(shè)硫化平臺(tái)。在硫化點(diǎn)拆除膠帶機(jī)部分上托輥，留出足夠的硫化空間。先把硫化底梁鋪上，底梁上放置水壓板，在水壓板上放置隔熱板，在隔熱板上放置下加熱板，最后在下加熱板上放置玻璃紙或青稞紙并將兩側(cè)的擋鐵模條放置好，平臺(tái)搭設(shè)完成（如圖1）。做其他尺寸接頭時(shí)搭設(shè)硫化平臺(tái)的方法一樣，根據(jù)現(xiàn)場情況類推。
圖1：硫化平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖
1、膠帶機(jī)架 2、膠帶 3、機(jī)架支腿 4、托輥架 5、大板 6、門形架 7、釘 8、硫化機(jī)下半部 9、硫化機(jī)上半部 10、膠帶鋼絲繩
（三）剝頭及鋼絲繩處理。先根據(jù)現(xiàn)場接頭所需長度，用粉筆畫出接頭尺寸，切去接頭部位的邊膠，用刀等工具將鋼絲繩剝出。根據(jù)現(xiàn)場接頭所需長度用鋼絲繩鉗斷繩。將斷好的鋼絲繩用粗砂布逐根打磨，磨至鋼絲繩上附膠起毛最宜。最后將裁斷、打磨好的鋼絲繩用120#汽油清洗晾干，坡口及坡口上方的打磨部位也要用120#汽油清洗晾干。此處用1.7m二級(jí)搭接的斜接頭尺寸舉例（如圖2）。
圖2接頭排列圖
（四）合模硫化。首先接頭調(diào)偏，輸送帶每端選兩個(gè)點(diǎn)相距1.5m以上，用線繩固定在相距最遠(yuǎn)2點(diǎn)上，4點(diǎn)要成一條直線。調(diào)好對(duì)正后，用釘子固定好皮帶。然后帶上乳膠手套將膠漿均勻的涂抹到鋼絲繩、坡口及坡口上方打磨部位晾干。將切好的下蓋膠和芯膠鋪到加熱板上，用計(jì)劃好的搭接方式擺放鋼絲繩，整理鋼絲繩芯，檢查尺寸，檢查敷設(shè)質(zhì)量。最后鋪芯膠和上蓋膠，滾壓排氣。蓋硫化板，緊硫化梁螺栓，通電，加壓，開始升溫硫化。
（五）拆除硫化機(jī)帶式輸送機(jī)試運(yùn)行。在滿足各項(xiàng)硫化數(shù)據(jù)要求后，等加熱板溫度降到70℃以下后拆除硫化機(jī)檢查硫化接頭，切割毛刺并打磨光滑。恢復(fù)帶式輸送機(jī)架，全面檢查帶式輸送機(jī)，看有無施工雜物影響運(yùn)行。
（六）注意事項(xiàng)。1、夾具扣件要牢固可靠，調(diào)度絞車在牽引輸送帶的時(shí)候膠帶機(jī)斜巷中不得站人，鉤頭牽引處有把鉤工跟隨，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)載點(diǎn)、過橋等處新輸送帶端頭被卡住時(shí)及時(shí)和絞車司機(jī)聯(lián)系，清障后繼續(xù)牽引。2、當(dāng)采用多臺(tái)硫化設(shè)備硫化的時(shí)候，要在加熱板接縫處放置能擋住縫隙的薄鐵皮。擋鐵模條要比帶厚薄1―2mm并用絲扣固定牢。3、抽鋼絲繩時(shí)不得將鋼絲繩拉彎，以免影響接頭鋼絲繩擺放。處理鋼絲繩時(shí)要注意不能損傷鋼絲繩鍍鋅層。在剝繩過程中嚴(yán)禁將水、油等贓物浸在剝出的鋼絲繩上。斷繩時(shí)保證接頭兩邊留的是長繩。4、鋼絲繩要排列整齊，避免出現(xiàn)鋼絲繩疊壓。嚴(yán)格遵守硫化技術(shù)參數(shù)的要求，保證溫度、壓力、時(shí)間得到正常執(zhí)行。做好安全用電工作，各用電設(shè)備必須接地良好，硫化開關(guān)、水壓泵必須有專職電工負(fù)責(zé)。5、接頭成形后，若逆茬方向接頭膠厚于工作面必須要打磨平整。以免過滾筒或清掃器時(shí)，將接頭劃開。
三、部分優(yōu)化方案
（一）快速搭建硫化平臺(tái)方案。皮帶機(jī)斜巷硫化，在搭建接頭平臺(tái)時(shí)，多采用拆卸皮帶機(jī)上托輥架為硫化梁和兩頭皮帶讓位。為留有足夠的空間通常要拆卸7個(gè)上托架然后再搭建大板平臺(tái)。上托輥架沉重，螺栓銹蝕，拆卸不易，經(jīng)常需要燒焊解決。且斜巷工作，托輥易滾落傷人，安全隱患巨大。經(jīng)過我們多次施工，創(chuàng)新得使用“門型架”來快速解決（如圖1第6部件）?！伴T型架”搭建在皮帶機(jī)上托輥上方，直接構(gòu)建平臺(tái)，從而減少拆卸上托架到2―3架，減少工序時(shí)間1―2小時(shí)，為搶占檢修時(shí)間提供保障。用1.7m的斜接頭舉例。在硫化點(diǎn)拆除帶式輸送機(jī)的1個(gè)上托輥?zhàn)鰹橹悬c(diǎn)，留出了3m的空，就能把15根硫化底梁鋪到空子處。然后放置水壓板、隔熱板、下加熱板、玻璃紙或青稞紙。最后將4個(gè)事先加工好的“門型架”裝到硫化梁兩側(cè)放上大板固定好，兩側(cè)的擋鐵模條放置好，平臺(tái)搭設(shè)完成。
圖1門型架
1、40×4mm角鋼 2、10#槽鋼 3、80×160不等邊角鋼
值得注意的是經(jīng)過我們實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將“門型架”制作為縱向擺放在膠帶機(jī)架上比橫向擺放更為方便，在擺放的過程不需要上下皮帶，更為安全。
（二）快速剝頭方案。在用刀具剝鋼絲繩時(shí)，要注意分清剝頭處是否有縱撕保護(hù)。當(dāng)接頭處有縱絲時(shí)，用刀一根一根剝出鋼絲繩將耗費(fèi)極大時(shí)間。通常我們使用“大扒皮”方法：根據(jù)現(xiàn)場接頭所需長度，用粉筆畫出接頭尺寸，切去接頭部位的邊膠后，先用刀沿坡口線切開上蓋膠。將坡口一頭的上蓋膠沿縱絲下方剝出一個(gè)口子，使用事先加工好的剝皮夾具將剝出的口子固定住，然后用手拉葫蘆牽引并在結(jié)合處邊拉邊割，即可按照剝出的口子將整個(gè)上蓋膠剝?nèi)?，而縱絲也就隨上蓋膠去除了。上蓋膠去除后再用刀和鉗子一根一根剝出鋼絲繩就方便多了。
總結(jié)：通過上述方案的應(yīng)用，我礦的鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶的維修狀況大為改觀，扭轉(zhuǎn)了膠帶機(jī)硫化時(shí)間長、隱患大的被動(dòng)局面。隨著工作的不斷深入，我們一定會(huì)總結(jié)出更有效的鋼絲繩芯強(qiáng)力膠帶機(jī)硫化方法，為整個(gè)煤炭行業(yè)服務(wù)。
作者單位：淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋礦
參考文獻(xiàn)：
前 言
在不改變工程設(shè)計(jì)者意圖的前提下，在工程圖紙會(huì)審之前通過模擬吉林長嶺氣田天然氣開發(fā)過程中的全廠熱力系統(tǒng)中三臺(tái)蒸汽鍋爐出口低壓飽和蒸汽系統(tǒng)投產(chǎn)為例來檢驗(yàn)工藝流程的實(shí)用性、科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性，并以此來優(yōu)化其工藝流程并且達(dá)到工程經(jīng)濟(jì)投資的目的。
1、全廠熱力系統(tǒng)工程簡介
1.1長嶺1號(hào)氣田地面工程二期工程全廠熱力系統(tǒng)是在一期工程的基礎(chǔ)上新增一臺(tái)蒸汽鍋爐和蒸汽管網(wǎng)。一期工程已建兩臺(tái)蒸汽鍋爐，設(shè)計(jì)者意圖為兩臺(tái)蒸汽鍋爐一用一備相互切換投用，二期工程擴(kuò)建為三臺(tái)蒸汽鍋爐，建成投產(chǎn)之后設(shè)計(jì)者意圖為三臺(tái)蒸汽鍋爐兩用一備相互切換投用。
1.2二期工程全廠熱力系統(tǒng)低壓飽和蒸汽管網(wǎng)工作流程：
備注：（1）流程圖出自長嶺1號(hào)氣田地面工程二期工程施工圖熱-4169（3200單元Ⅱ鍋爐房）。（2）上圖虛線部分為新建管線，實(shí)線部分為已建管線。（3）二期工程全廠熱力系統(tǒng)低壓飽和蒸汽管網(wǎng)流程中新建控制閥4#位于低點(diǎn)（虛線部分）位置，故原設(shè)計(jì)中需安裝新建兩套疏水閥組。（4）換熱機(jī)組為全場采暖分季節(jié)使用，保證主蒸汽系統(tǒng)DN300一直處于工作狀態(tài)。
2、低壓飽和蒸汽系統(tǒng)工藝流程優(yōu)化方案1
取消蒸汽管線低點(diǎn)新建控制閥4#及兩套蒸汽閥組。
3、低壓飽和蒸汽系統(tǒng)投產(chǎn)模擬論證
3.1第一種情況：三臺(tái)鍋爐一用兩備投用；
（1）新建1#蒸汽鍋爐投產(chǎn)，新建控制閥4#關(guān)閉，新建疏水閥組1開啟并一直處于疏水排污狀態(tài)；當(dāng)換熱機(jī)組需要工作時(shí)，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時(shí)處于疏水排污狀態(tài)。
（2）已建2#或者3#蒸汽鍋爐投產(chǎn)，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時(shí)處于疏水排污狀態(tài)。
3.2第二種情況：三臺(tái)鍋爐兩用一備投用；
（1）新建1#蒸汽鍋爐和其余任何一臺(tái)已建蒸汽鍋爐同時(shí)投產(chǎn)，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時(shí)處于疏水排污狀態(tài)。
（2）已建蒸汽鍋爐2#、3#同時(shí)投產(chǎn)，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時(shí)處于疏水排污狀態(tài)。
3.3第三種情況：三臺(tái)鍋爐同時(shí)投用；
三臺(tái)鍋爐同時(shí)投用時(shí)，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時(shí)處于疏水排污狀態(tài)。
結(jié)論：當(dāng)任何一臺(tái)鍋爐投產(chǎn)使用時(shí)均因新建控制閥4#位于低點(diǎn)而導(dǎo)致疏水閥組處于開啟排污狀態(tài)，如將新建控制閥4#取消，蒸汽系統(tǒng)就因不存在低點(diǎn)而不需要設(shè)置疏水閥組而不影響整體系統(tǒng)功能性要求，這樣可降低室外排污管線冬季受凍的風(fēng)險(xiǎn)，解除生產(chǎn)單位對(duì)于控制閥4#的操作使用，減少了工藝安裝工作量。
4、低壓飽和蒸汽系統(tǒng)工藝流程優(yōu)化方案2
將新建蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線直接接至系統(tǒng)，管徑由DN250 改變?yōu)镈N300，如下圖所示：
5、低壓飽和蒸汽系統(tǒng)投產(chǎn)模擬論證
由于新建1#蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線與系統(tǒng)碰頭點(diǎn)位于鍋爐房室外系統(tǒng)管架之上，將1#蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線匯入鍋爐房室內(nèi)一期工程已建兩臺(tái)蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管道可減少安裝DN250管道45米。
在設(shè)計(jì)者計(jì)算的基礎(chǔ)上我們可知：DN300主蒸汽管道已滿足其余工藝裝置區(qū)對(duì)于低壓飽和蒸汽流量的要求，但是一期工程DN250的管道內(nèi)徑僅僅能夠保證兩臺(tái)蒸汽鍋爐一用一備的投用狀態(tài)，在蒸汽流量上不能滿足二期工程的需求，故在設(shè)計(jì)者原管道內(nèi)徑計(jì)算的基礎(chǔ)上更換一期工程已建管道25米DN250為DN300即可保證二期工程蒸汽流量的要求，具體依據(jù)為《GB50316-2000工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》中的管徑確定及壓力損失一章節(jié)：
除有特殊要求外，設(shè)定平均流速并按照以下公式初算內(nèi)徑，再根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的管子系列調(diào)整為實(shí)際內(nèi)徑，最后復(fù)合實(shí)際平均流速。
Di=0.0188[Wo/vρ]0.5
Di――管子內(nèi)徑（m）
Wo――質(zhì)量流量（Kg/h）
v――平均流速（m/s）
ρ――流體密度（Kg/m3）
由以上計(jì)算公式可知：管徑Di僅僅和質(zhì)量流量Wo有正比關(guān)系，原設(shè)計(jì)中主蒸汽系統(tǒng)DN300的管徑是可以滿足三臺(tái)鍋爐兩用一備的投用狀態(tài)的，另外系統(tǒng)管道長度縮減，又降低了系統(tǒng)管道壓力損失ΔP。
6、低壓飽和蒸汽系統(tǒng)工藝流程優(yōu)化方案實(shí)施
長嶺1號(hào)氣田地面工程二期工程為固定總價(jià)合同包干形式，按照以上方案工藝流程優(yōu)化之后，施工單位減少了工藝安裝工作量，實(shí)現(xiàn)工程管理的經(jīng)濟(jì)投資目標(biāo)。
7、結(jié) 論
如何通過模擬系統(tǒng)投產(chǎn)的辦法來優(yōu)化工藝流程，通過此例論證做如下總結(jié)：
7.1必須以工程經(jīng)濟(jì)投資為目標(biāo)。
7.2找準(zhǔn)優(yōu)化工藝流程的切入點(diǎn)，在不改變?cè)O(shè)計(jì)計(jì)算的前提下大膽提出自己的想法。
7.3徹底掌握裝置系統(tǒng)工作流程，熟悉其每一個(gè)管道組成件的使用功能。
7.4多渠道了解設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)理念，多與設(shè)計(jì)人員溝通。
7.5盡可能了解本工程所涉及到的設(shè)計(jì)規(guī)范，優(yōu)化工藝流程做到有理有據(jù)。
慶陽石化公司3Kt/年硫磺回收裝置，經(jīng)過優(yōu)化工藝操作，使尾氣SO2排放濃度從最初的日平均1100mg/m3 ，降到日平均860mg/m3 ……240 mg/m3 。
一、優(yōu)化工藝操作
1.對(duì)酸性水汽提塔操作的優(yōu)化
汽提塔在操作過程中，因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而造成塔頂冷凝效果變差，大量蒸汽混入酸性氣中，降低了酸性氣的濃度為12%w（50t/h酸性水汽提裝置設(shè)計(jì)酸性氣濃度為32%w），增加了燃燒爐及制硫系統(tǒng)的負(fù)荷，進(jìn)而使硫磺收率降低。在汽提塔頂設(shè)計(jì)使用的兩臺(tái)冷換設(shè)備為空氣作為冷卻介質(zhì)的空冷器，其中有一臺(tái)為變頻空冷，如果操作不當(dāng)，就會(huì)使變頻空冷轉(zhuǎn)速降低，冷凝效果變差，使酸性氣帶有大量水蒸汽而導(dǎo)致酸性氣濃度降低。因此，在后來的操作中，我們要求內(nèi)操密切關(guān)注變頻空冷的轉(zhuǎn)速，使其轉(zhuǎn)速始終保持在100%的狀態(tài)，以保證酸性氣濃度和流量的穩(wěn)定，從根本上保證酸性氣進(jìn)燃燒爐量的穩(wěn)定。
2.整定進(jìn)風(fēng)的PID參數(shù)
在最初的操作中，H2S/SO2比值始終波動(dòng)較大，裝置技術(shù)人員與操作工經(jīng)過排查，最后將目標(biāo)集中在進(jìn)風(fēng)的PID參數(shù)上：使用經(jīng)驗(yàn)湊試法，先整定P控制器為120%，待過度過程曲線基本穩(wěn)定后，再整定I控制器為1.5，消除余差，最后在整定D控制器為0，進(jìn)一步提高控制精度，最終得到滿意的過度過程曲線，使H2S/SO2比值分析儀不再波動(dòng)。
3.調(diào)整加氫量
由于硫磺回收裝置采用的是“SSR”尾氣處理工藝，當(dāng)硫磺回收系統(tǒng)運(yùn)行不平穩(wěn)時(shí)，如不及時(shí)補(bǔ)充氫含量，不但會(huì)使加氫反應(yīng)器超溫，造成“硫穿透”，使PH降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備管線的腐蝕，而且還會(huì)使SO2隨凈化尾氣排入大氣，導(dǎo)致尾氣排放超標(biāo)，為此，在穩(wěn)定配風(fēng)的同時(shí)，根據(jù)PH值的變化，及時(shí)調(diào)整加氫量，如果加氫反應(yīng)器溫度上升，則繼續(xù)加大氫氣進(jìn)量，直至床層溫度不再上升。
4.先進(jìn)控制伴熱改造和定期維護(hù)
原來的H2S/SO2比值分析儀伴熱由于距離伴熱站較遠(yuǎn)，伴熱溫度難以保證氣相中硫不凝固，造成在線分析儀經(jīng)常發(fā)生故障而難以投用，硫磺回收裝置技術(shù)人員與操作工從蒸汽過熱器中引入了一小部分蒸汽為伴熱用，解決了伴熱問題，同時(shí)，為保證H2S/SO2比值在線分析儀在使用過程中不發(fā)生故障，又協(xié)調(diào)儀電運(yùn)行部定期對(duì)H2S/SO2比值在線分析儀進(jìn)行詳細(xì)檢查和維護(hù)，保證其靈活好用。
5.增加胺液循環(huán)量
以上幾種原因被排除后，煙氣SO2排放濃度從最初的日平均1100 mg/m3，降到日平均860mg/m3，濃度仍然較高，硫磺裝置技術(shù)人員與操作工又集中從胺液的循環(huán)量方面找原因，在逐漸提高胺液循環(huán)量，由原來的860mg/m3煙氣排放濃度，降到現(xiàn)在的日平均240mg/m3左右的穩(wěn)定狀態(tài)。
二、優(yōu)化開停工過程的工藝操作
1.以往的開停工過程工藝操作
原來的硫磺開、停工過程中，加氫反應(yīng)器的升溫預(yù)硫化、降溫鈍化操作（加氫反應(yīng)器升溫和降溫操作），是一項(xiàng)很繁瑣的工作，在以往傳統(tǒng)的操作中需要切斷與硫磺回收、吸收系統(tǒng)的聯(lián)系，只對(duì)加氫反應(yīng)器、急冷塔、循環(huán)風(fēng)機(jī)組成一個(gè)閉路循環(huán)的運(yùn)行系統(tǒng)。
2.優(yōu)化后的開停工過程工藝操作
經(jīng)過進(jìn)一步研究流程，對(duì)傳統(tǒng)的吹掃流程和加氫反應(yīng)器升溫和預(yù)硫化流程進(jìn)行了優(yōu)化操作，尤其對(duì)加氫反應(yīng)器升溫預(yù)硫化還是降溫鈍化操作，都采取了以下的操作流程：
在開工過程中，當(dāng)系統(tǒng)升溫結(jié)束后，并不急于引酸性氣，而是在以上流程中的熱氣體先改經(jīng)加氫反應(yīng)器，給加氫反應(yīng)器升溫，在升溫結(jié)束后，再引入酸性氣進(jìn)行預(yù)硫化；同樣，在停工過程中，系統(tǒng)吹掃結(jié)束后，將以上流程改經(jīng)加氫反應(yīng)器，給加氫反應(yīng)器降溫，降溫結(jié)束后，再進(jìn)行鈍化操作，優(yōu)化后的流程避免了閉路循環(huán)流程，使開工煙氣中的水蒸汽不影響升溫操作，升溫后預(yù)硫化時(shí)間上不影響硫磺開工，降溫鈍化和硫磺停工同步進(jìn)行，減少了對(duì)環(huán)境的污染、節(jié)省了3~6小時(shí)的時(shí)間。
一、原材料氣分離系統(tǒng)分析
無論原料氣氣質(zhì)條件如何，都需要進(jìn)行原料氣分離作業(yè)。在使用胺法脫硫脫碳工藝時(shí)，在胺法裝置中，容易出現(xiàn)腐蝕、溶液發(fā)泡及換熱設(shè)備熱阻增加等問題，這些問題的產(chǎn)生，與原料氣中所含有的污染物存在著直接關(guān)系，污染物主要包括固體雜質(zhì)、凝析油、氣田水、設(shè)備腐蝕產(chǎn)物等。固體夾帶物與胺液吸收液烴，會(huì)導(dǎo)致吸收塔出現(xiàn)發(fā)泡、攔液現(xiàn)象。為此，在進(jìn)行脫硫脫碳工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮到原料氣在沒有完全分離的情況下，污染物瞬間流量增大的特點(diǎn)，在原料氣進(jìn)入到脫硫脫碳吸收塔之前，設(shè)置兩級(jí)分離系統(tǒng)，分別為重力分離及過濾分離。重力分離是通過臥式重力分離器來實(shí)現(xiàn)，過濾分離則是通過臥式快開式過濾分離器來實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)置兩級(jí)分離系統(tǒng)組建原材料氣分離系統(tǒng)。
二、胺液吸收塔與再生塔工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)
吸收塔是一種利用胺液吸收天然氣中H2S、CO2等物質(zhì)的工藝設(shè)備。胺液的干凈度與進(jìn)料天然氣雜質(zhì)含量較少是確保吸收塔穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件。再生塔的目的是實(shí)現(xiàn)胺液的重復(fù)利用，在一定的溫度下，對(duì)富液中含有的H2S、CO2等物質(zhì)進(jìn)行解析，最終確保胺液純凈，可以重復(fù)利用。一般再生塔的溫度需要控制在121℃。胺液吸收塔與再生塔工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
1.當(dāng)吸收塔直徑超過0.8m時(shí)需要采取板式塔。由于胺液被污染后容易出現(xiàn)起泡現(xiàn)象，為此，在計(jì)算塔徑時(shí)，采取過小的塔盤板間距較為不合理，一般將板間距設(shè)置在600mm較為合適，為方便后續(xù)檢查與修理作業(yè)，將板間距設(shè)置為800mm；
2.在設(shè)備中使用浮閥塔盤代替泡罩塔，浮閥塔盤相比泡罩塔具備較好的處理能力，工作效率及彈性較好，且具備了泡罩塔及篩板塔的特點(diǎn)，綜合性能較好；
3.為避免吸收塔底部出現(xiàn)漩渦，在吸收塔底安置高600mm的共軛環(huán)填料作為防漩渦設(shè)施；
4.在使用MDEA進(jìn)行H2S選吸時(shí)，需要在確保H2S凈化度的基礎(chǔ)上，降低CO2共吸率；
在生產(chǎn)過程中，再生塔容易出現(xiàn)攔液現(xiàn)象，最終致使再生塔底部塔盤受到?jīng)_擊而破壞，為此，對(duì)再生塔裝置進(jìn)行優(yōu)化，于再生塔底部安裝壓力平衡系統(tǒng)，避免再生塔出現(xiàn)真空，通過自力式調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)壓力平衡。
三、富液閃蒸罐與貧富液換熱器設(shè)計(jì)要點(diǎn)及優(yōu)化
富液閃蒸罐主要的目的是將胺液中溶解及烴類進(jìn)行排除。當(dāng)富液進(jìn)入到閃蒸罐后，通過降壓，胺液中釋放出的烴類經(jīng)過閃蒸塔，脫除H2S后作為燃料氣進(jìn)入到燃料氣系統(tǒng)之中?？刂七M(jìn)入閃蒸罐富液溫度及流速，一般將富液溫度控制在75℃以下，流速控制在2.0m/s以下。如富液溫度較高，超過75℃，則會(huì)將富液中的H2S解析出來，對(duì)設(shè)備造成腐蝕；如富液流速較快，超過2.0m/s，則會(huì)對(duì)設(shè)備管壁上胺液膜造成較強(qiáng)沖刷，最終致使胺液膜脫落。對(duì)富液閃蒸罐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最小停留時(shí)間設(shè)定為20min。貧富液轉(zhuǎn)換器應(yīng)使用新型板式換熱器，板式換熱器具備體積小、容易清洗、傳熱效率高等優(yōu)勢。
四、貧胺液、酸氣的冷卻方式選擇
貧胺液、酸氣的冷卻方式可以分為三種，分別為全空冷、全水冷、空冷+水冷方式。全空冷冷卻方式適用于缺水或水質(zhì)較差的溫度不高的地區(qū)，采取這種方式，可以避免污染周邊水體，降低能耗及操作費(fèi)用，但這種方式最大的缺點(diǎn)就是噴淋水會(huì)在翅片上結(jié)垢；全空冷冷卻方式存在著投資高、循環(huán)水耗量、能耗高等不足，當(dāng)前，這種方式很少會(huì)被采用，絕大部企業(yè)在天然氣凈化工藝中選擇使用空冷+水冷冷卻方式。
五、胺液過濾及惰氣保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化
確保胺液干凈是保證整個(gè)凈化工藝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，為此，需要做好胺液處過濾工作，在貧富液管線上設(shè)置過濾器，一般貧液過濾器使用活性炭過濾器，富液過濾器選擇使用袋式過濾器。富液過濾器選擇使用RBF袋式過濾器，RBF袋式過濾器具備過濾量大、操作簡單、清洗便捷等有優(yōu)勢。采取惰性氣體保護(hù)胺液，其目的是為了防止胺液與氧氣接觸，從而生產(chǎn)不可再生化學(xué)降解物。一般采取氮?dú)膺M(jìn)行氮封，或使用凈化天然氣進(jìn)行氣封。
六、其他天然氣凈化工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)及優(yōu)化
在進(jìn)行天然氣凈化工藝時(shí)，胺液再生系統(tǒng)屬于腐蝕最為嚴(yán)重的部位，為此，需要對(duì)胺液再生系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理。在重沸器加熱介質(zhì)選擇上采取蒸汽作為重沸器加熱介質(zhì)；重沸器型式分為罐式重沸器與臥式熱虹吸式重沸器兩種，綜合對(duì)比性能后，在再生塔底選擇使用臥式熱虹吸式重沸器。在貧液增加泵及循環(huán)泵設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取離心泵，泵體及過流裝置選擇是用耐中等硫腐蝕材料，并安裝于貧液空冷器之后。
七、結(jié)語
天然氣，屬于一種方便、潔凈、高效的優(yōu)質(zhì)燃料，是一種重要的化工原料。隨著時(shí)代的發(fā)展，天然氣應(yīng)用越來越廣。然而在天然氣外輸之前，需要對(duì)原料天然氣進(jìn)行凈化處理。在天然氣凈化過程中，脫硫脫碳裝置容易出現(xiàn)攔液等現(xiàn)象，導(dǎo)致天然氣凈化不合格，溶液損耗嚴(yán)重，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，需要對(duì)天然氣凈化工藝裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化，確保天然氣凈化度，保證天然氣凈化作業(yè)的安全性，為企業(yè)收獲良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
該污水處理項(xiàng)目于2008年5月18日開工建設(shè),于2008年12月29日通水運(yùn)行。運(yùn)行四年來效果良好,工藝運(yùn)行穩(wěn)定。主要設(shè)施有粗格柵、泵房、細(xì)格柵、沉砂池、一體化生化池、鼓風(fēng)機(jī)房、硅藻土系統(tǒng)、污泥脫水機(jī)間、配電間、消毒池、辦公用房。主要設(shè)備有啟閉機(jī)、粗格柵、提升泵、回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)、旋流沉砂池、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流泵、風(fēng)機(jī)、硅藻土池進(jìn)水泵、硅藻土加藥裝置、濃縮脫水機(jī)、污泥泵。
1、進(jìn)出水指標(biāo)
該污水廠生產(chǎn)能力為日處理城市生活污水1.0萬噸,處理出水水質(zhì)達(dá)到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。具體處理進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)（單位:mg/l）如表1所示。
2、工藝流程圖（圖1）
3、工藝流程簡介
污水經(jīng)管網(wǎng)收集進(jìn)入粗格柵,去除大顆粒的固體懸浮物;經(jīng)提升泵提升至細(xì)格柵,進(jìn)一步去除小顆粒的固體懸浮物;經(jīng)旋流沉砂池去除無機(jī)砂粒后自流進(jìn)入?yún)捬醭?沉砂由提砂泵提升至砂水分離器進(jìn)行砂水分離;通過缺氧水解使水中的有機(jī)物大分子轉(zhuǎn)化成小分子,難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化成易降解物質(zhì);出水自流至好氧池,有機(jī)物經(jīng)好氧微生物的氧化分解作用進(jìn)一步得到降解,并去除色度;好氧池出水通過出水溢流至中間池,通過中間池再次調(diào)節(jié)污水水量、均衡水質(zhì);加藥方式采用泵前加藥,由加藥系統(tǒng)將硅藻精土送至泵前,再由泵提升至硅藻土處理池,在硅藻土處理池內(nèi)通過硅藻精土的混凝、吸附、過濾作用處理后達(dá)到泥水分離的目的;清水經(jīng)處理池出水槽實(shí)現(xiàn)分流,最終排放至計(jì)量堰槽。硅藻土處理池內(nèi)沉淀下來的活性污泥一部分回流至厭氧池繼續(xù)參與生化處理;另一部分排入污泥池進(jìn)行濃縮減容,最終通過帶式壓濾機(jī)脫水干化處理,泥餅外運(yùn),壓濾機(jī)濾液及污泥池上清液回流至集水池繼續(xù)處理。
4、工藝特點(diǎn)
(1)出水水質(zhì)好。出水水質(zhì)可達(dá)到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),主要指標(biāo)CODCr≤50 mg/L,BOD5≤10 mg/L,SS≤10 mg/L,NH3-N≤5（8）mg/L,T-N≤15 mg/L,T-P≤0.5 mg/L。經(jīng)過消毒后可作為景觀用水和一般回用水;(2)處理效果穩(wěn)定、效率高;(3)對(duì)水質(zhì)水量的沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng); (4)占地面積小,投資省;(5)能耗低,運(yùn)行費(fèi)用低;(6)自控水平高,管理要求低,管理簡便;(7)該工藝生化部分地埋式布置,故冬季低溫對(duì)處理系統(tǒng)影響程度小,加上硅藻土的作用冬季的處理效果好。(8)該工藝生化部分實(shí)質(zhì)上采用了A/O工藝,但與常規(guī)A/O工藝相比,其好氧部分結(jié)合了生物浮動(dòng)床技術(shù)和“生物硅藻土”技術(shù),因此其處理效率更高。
5、關(guān)鍵技術(shù)簡介
該工藝以生物浮動(dòng)床（Moving BedTM Process ,以下簡稱MBBR）工藝＋硅藻土處理技術(shù)作為處理系統(tǒng)的關(guān)鍵單元。其運(yùn)行穩(wěn)定性、處理效果和節(jié)能效果以及脫氮除磷效果都顯著優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。
(1)生物浮動(dòng)床工藝簡介。生物浮動(dòng)床（Moving BedTM Process,以下簡稱MBBR）技術(shù)簡介。（圖2）
一、工程概況
河莊坪小區(qū)位于陜西省延安市河莊坪鎮(zhèn)，所在地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，降水稀少、冬季嚴(yán)寒、氣候干旱，水資源緊缺。小區(qū)1993年建成，服務(wù)面積0.5Km2、服務(wù)人口1.22萬人，物業(yè)服務(wù)由河莊坪綜合服務(wù)處負(fù)責(zé)。小區(qū)遠(yuǎn)離市區(qū)，生活污水無法進(jìn)入延安市污水處理廠集中處理。按照“三同時(shí)”要求，小區(qū)建設(shè)了獨(dú)立生活污水處理系統(tǒng)，占地面積3500 m2，日均污水處理量1400m3，污水處理后排入延惠渠，作為下游村民灌溉水源。由于污水處理站多年運(yùn)行整體環(huán)境很差，工藝落后，化學(xué)和氣體腐蝕對(duì)設(shè)備的損害很大，設(shè)備老化嚴(yán)重，出水水質(zhì)已經(jīng)不能滿足環(huán)境保護(hù)要求。
二、生活污水處理常用工藝
目前，生活污水處理通常利用生物法與物理化學(xué)法（生物法是通過微生物的代謝作用，使污水中微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無害物質(zhì)的方法；物理化學(xué)法一般采用格柵沉砂絮凝沉淀出水的工藝流程，其中物理法是利用過濾、沉淀、固液分離等方法，去除不溶性雜質(zhì)，化學(xué)法是通過添加化學(xué)藥劑，將溶解物質(zhì)、膠體物體和懸浮物質(zhì)沉淀去除）。常用生物法與物理化學(xué)法工藝及優(yōu)缺點(diǎn)見下表：
表一 常用生物法與物理化學(xué)法工藝及優(yōu)缺點(diǎn)
三、工藝選擇及主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計(jì)參數(shù)
2008年，投資671萬元實(shí)施了系統(tǒng)升級(jí)改造，處理能力設(shè)計(jì)為1800m3/d，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B類排放標(biāo)準(zhǔn)及《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005）灌溉水質(zhì)最高標(biāo)準(zhǔn)三類蔬菜標(biāo)準(zhǔn)要求。改造結(jié)合原有污水處理系統(tǒng)的工藝、場地、自動(dòng)化效果、基建投資等實(shí)際情況，充分利用原有設(shè)備和構(gòu)筑物，按照新增與改造優(yōu)化組合的思路，進(jìn)行了工藝選擇與方案論證工作，主要考慮以下幾方面問題。
一是首先解決原污水處理系統(tǒng)未建化糞池，處理過程大量懸浮物直接進(jìn)入處理裝置，裝置運(yùn)行受到?jīng)_擊導(dǎo)致管道及設(shè)備堵塞嚴(yán)重的問題，必須采用物理方法建設(shè)化糞池。
二是生活污水生化性好，可以采用很多種方法進(jìn)行處理，如生物接觸氧化法、SBR法、A/O法、生物膜法中的BAF、MBR等。
三是處理水質(zhì)要實(shí)現(xiàn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B類排放標(biāo)準(zhǔn)，直接選用SBR法、A/O法、接觸氧化法等較難，必須結(jié)合其它工藝，同時(shí)考慮現(xiàn)狀用地緊張及節(jié)約投資成本，SBR法、A/O法占地面積大，基建投資大，不適合改造工程；
四是MBR膜絲易堵塞，能耗及運(yùn)行費(fèi)用高，不適合選用。
五是直接選用BAF尚能實(shí)現(xiàn)，但是BAF對(duì)進(jìn)水SS要求較高，進(jìn)水濃度要求高，需要進(jìn)行預(yù)處理，否則會(huì)使濾池在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)的水頭損失發(fā)生堵塞。同時(shí)，BAF具有低溫運(yùn)行的優(yōu)勢，滿足冬季三個(gè)月左右的長期水溫低現(xiàn)實(shí)情況，保證冬季運(yùn)行正常。
經(jīng)過綜合論證后，本設(shè)計(jì)最終決定在新建化糞池基礎(chǔ)上，利用原有調(diào)節(jié)池改為兩級(jí)沉淀后，通過利用接觸氧化法進(jìn)行預(yù)處理，滿足BAF的進(jìn)水水質(zhì)要求，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。選定生物接觸氧化與BAF組合工藝（見流程圖），本工程主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計(jì)參數(shù)情況（見表二）。
工藝流程圖
表二 主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表
四、河莊坪污水處理廠升級(jí)改造效益分析
（一）工程處理效果
以2009年9月3日，延安市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站出具監(jiān)測結(jié)果為例（延環(huán)監(jiān)字（2009）第220號(hào)），本次監(jiān)測共獲得有效數(shù)據(jù)22個(gè)。監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)詳見下表。
表三 污水處理裝置監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表
注：濃度單位為㎎/L，pH與水溫（℃）除外
（二）環(huán)境效益分析
1. 從表四監(jiān)測結(jié)果可見，出水水質(zhì)指標(biāo)全部達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，能夠完全實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。污染物去除效果明顯，降低了外排水對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響，環(huán)境效益顯著。年污水產(chǎn)生量51萬m3，主要污染物年去除量如下：
表四 主要污染物年去除量
注：按照污染物去除量（噸）=污水量（噸）×進(jìn)出污水處理廠污染物的濃度差（mg/l）×10-6
2. 污水處理站出水水質(zhì)符合《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921-2002）及《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-2005），出水可用于綠化噴灌、景觀環(huán)境、基建維修、灌溉用水使用。年污水處理51萬m3，目前污水處理站將原反沖洗和場區(qū)內(nèi)綠化用水使用自來水調(diào)整為利用處理后的外排水，反沖洗及場區(qū)內(nèi)綠化過程節(jié)約自來水3.65萬m3，同時(shí)排放水用于下游村民灌溉使用，如全部用于灌溉，年節(jié)約新鮮水用水近51萬m3。生活污水再生利用減少了對(duì)新鮮水的需求，有利于解決近幾年延安地區(qū)干旱少雨，水資源緊缺的現(xiàn)實(shí)問題。
（三）經(jīng)濟(jì)效益分析
1. 運(yùn)行成本
污水處理廠年處理污水51.1萬方，年處理成本49.76萬元，其中：動(dòng)力費(fèi)34.08萬元、維護(hù)保養(yǎng)材料費(fèi)9萬元、藥劑費(fèi)3.58萬元、監(jiān)測費(fèi)2.4萬元（每月對(duì)比監(jiān)測一次）、污泥處理費(fèi)0.7萬元（受工資因素影響，暫不討論人工費(fèi)用），單位處理成本0.97元/噸污水。
改造后設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化控制水平大幅度提高，按崗配置，結(jié)合生產(chǎn)規(guī)模和工藝要求，本污水處理站定員可由原18人縮減至10人，人工費(fèi)用大幅降低。改造前年處理成本66.1萬元，單位處理成本1.29元/噸污水，改造后年處理成本節(jié)約16.34萬元，污水處理成本減少0.32元/噸。
2. 排污費(fèi)用
按照排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法，排污費(fèi)收費(fèi)額=0.7元×前3項(xiàng)污染物的污染當(dāng)量數(shù)之和（污染當(dāng)量數(shù)＝該污染物的排放量（千克）/該污染物的污染當(dāng)量值（千克），對(duì)比監(jiān)測數(shù)據(jù)與污染物排放標(biāo)準(zhǔn)可知，前三項(xiàng)且超標(biāo)的為CODCr、BOD5、SS，污染當(dāng)量數(shù)分別為132860、42310.8、3066），年需上繳排污費(fèi)12.48萬元。
表五 改造前污水處理裝置監(jiān)測結(jié)果平均值統(tǒng)計(jì)表
（注：該數(shù)據(jù)取自延安市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站2007年三四季度及2008年一二季度監(jiān)測結(jié)果平均值）
表六 一般水污染物的污染當(dāng)量值
（注：該數(shù)據(jù)取自排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法（第31號(hào)令））
按照《排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》要求，對(duì)超過國家或者地方規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的污染物，應(yīng)在該種污染物排污費(fèi)收費(fèi)額基礎(chǔ)上加1倍征收超標(biāo)準(zhǔn)排污費(fèi)，即改造前年需繳納排污費(fèi)24.96萬元。同時(shí)，按照《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》（中華人民共和國國務(wù)院令（第369號(hào)））第二條規(guī)定，排污者原有處置設(shè)施經(jīng)改造符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的，自改造完成之日起，不再繳納排污費(fèi)。
為此，升級(jí)改造項(xiàng)目成功實(shí)施，企業(yè)年累計(jì)節(jié)約成本41.3萬元，極大的減輕了企業(yè)資金壓力，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
五、結(jié)論
