化工前沿技术

化工前沿技术在社会不断发展进程中，人类对生存环境越来越重视，然而随着环境污染日益严重，人们逐渐将矛头指向了化工行业，认为化工行业是一切污染的源头。然而殊不知，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活，到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。有些化工产品在人类发展历史中，起着划时代的重要作用。它们的生产和应用，甚至代表着人类文明的一定历史阶段。，所以现在研究、改善的首要任务就是研究新的无污染、节能的产品、优化工业流程、减少能耗、消除污染业内专家指出，目前我国化工行业新产品、新技术不足仍然是制约我国化工行业发展的最大瓶颈，因此“十五”期间应大力促进自主创新高科技产业化，为传统化工产业提供技术支持，并提出了今后化工高新前沿技术的发展重点：一、化学合成技术为使化学合成选择性好、产率高、原子利用率高、反应速度快、反应条件温和，目前已发展了一系列新的合成方法与技术：１、新合成方法：声化学合成、微波电介质热效应合成、电化学合成、等离子体化学合成、力化学固相合成、冲击波化学合成、手性合成、利用太阳能进行化学合成、超临界状态下化学合成、室温和低热温度下化学合成及光化学合成等。２、新的催化技术：配位催化、相转移催化、超强酸超强碱催化、杂多酸催化、胶束催化、氟离子催化、钛化合物催化、纳米粒子催化、光催化、晶格氧选择氧化及非晶态合金加氢催化等。３、一锅合成法：传统的有机合成是一步一步地进行反应，步骤多、产率低、选择性差，且操作繁杂。一锅合成法可将多步反应或多次操作置于一锅内合成，不再分离许多中间产物，因而具有高效、高选择性、条件温和等特点，是一种清洁的合成技术。４、生物化工合成法：包括发酵工程、酶工程、基因工程及细胞工程等。５、绿色化学合成法：绿色化学合成将使化工清洁生产成为主导生产方式，为实现“绿色世纪”作出贡献。二、高新分离技术采用高新分离技术可以使产品纯度提高，其质量提高体现在使用价值增加和经济效益提高；分离越彻底，向环境排放物越少，副产物处理更方便；高分离技术使产品收率提高，也提高了经济效益；有些分离技术（如膜分离）是在无相变情况下实现的，具有节能、减污特性。新分离技术有：１、膜分离技术液膜分离、渗透气化膜分离、反渗透膜分离、电渗、超滤、微滤、纳滤、聚滤、气体膜分离等。２、超临界流体技术ＳＣＦ萃取、ＳＣＦ重结晶、ＳＣＦ干燥、ＳＣＦ色谱。３、新蒸馏技术分离与反应偶合－反应蒸馏，分离与分离偶合－吸附蒸馏，加盐蒸馏、分子蒸馏、膜蒸馏等。４、新结晶技术熔融结晶、加压结晶等。５、其他变压吸附、深冷分离与低温蒸馏、毛细管电泳。制备、加工及其他技术纳米技术可生产超强纳米碳管纤维，其重量为钢的。６，而强度比钢大100倍。复合材料技术可制备出智能材料、超导材料、稳身材料和耐高温、高强度、高硬度、抗腐蚀的材料。其他先进技术还有高聚物改性技术、复合材料技术、精细加工技术、材料成型技术、化工模拟技术、复配技术、计算机化工应用技术、超高温低温技术和高真空超高压技术等。三、新型环保与能源技术燃料电池是２１世纪首先的洁净、高效发电技术，将进入家庭、办公楼、交通和大型电站等领域；在纳米材料基础上发展起来的光催化技术和超临界流体技术基础上发展的超临界水氧化将是未来环保技术的发展方向。此外，还有贮能技术、热泵技术、热管技术、催化燃烧技术、再生资源利用技术、洁净煤技术、热化学循环由水分解为Ｈ２和Ｏ２、固体废物回收技术等。四、多功能化工设备新型化工设备将在一个设备中实现不同功能，达到高选择、高转化率、节能和减少污染的目的。如甲烷部分氧化为ＣＯ和Ｈ２生产中，存在着热力学限制，而增加压力又使甲烷平衡转化率下降。若采用膜反应器，使化学反应与分离在同一设备中完成，可克服热力学限制，在较低温度中获得较高的甲烷转化率。五、绿色化学技术用物理和化学的技术和方法去设计、研制对人类健康、社会安全、生态环境无害的化学品和工艺，其目的是不再使用有毒、有害物质，不再产生废物，从源头阻止化学污染，从而确保化工清洁生产。我是萧山人所以就举一个萧山的企业的例子吧。恒逸石化股份有限公司是全球领先的精对苯二甲酸（PTA）和聚酯纤维制造商。公司依托长三角地区发达的产业集群效应，率先实现了产业转型升级，形成了精对苯二甲酸和聚酯纤维上下游产业链一体化和产能规模化的产业格局，其产能规模、装备技术、成本控制、品质管理和产品差异化等方面在同类企业中处于领先地位。公司致力于发展成为全球领先的石化和化纤综合服务商。恒逸石化实施了一条战略制胜的发展路线，是国内首家掌握大容量直纺技术和两百万吨级PTA生产技术的企业。公司的前身为1974年成立的织袜厂，随后发展拥有织造、印染、面料和加弹业务并于2000年以后逐步剥离了织造、印染、面料等低技术业务。公司于2001年第一条熔体直纺线投产，是首家进入聚酯领域的民营企业，国产化大容量熔体直纺技术的应用开创了国内聚酯行业先河，是中国聚酯行业革命性突破发展的里程碑。公司于2005年第一套PTA装置投产，是首家进入PTA领域的民营企业；公司于2011年全球首家应用PTA单套装置两百万吨级技术，PTA单体规模化实现了技术性突破，PTA单位生产成本实现了低成本领先。如今，恒逸石化参控股PTA产能达到565万吨，，自有权益产能292万吨，位居国内第一位；PET产能210万吨，位居国内第一位；首家与中国石化合作在建全球最大单体CPL产能20万吨；产业链综合产能连续五年位居国内化学纤维制造业第一位。公司资产规模和营业收入实现了年均复合增长率超过了50%的快速增长，净利润实现了年均复合增长率超过了50%的高速增长。恒逸石化拥有持续的技术创新冲动和创新资源整合能力，在石化化纤装置产能规模化和技术国产化方面，多次参与重大技术攻关，取得了重大突破。公司是2006年度国家科学技术进步奖二等奖得主，是中国纺织技术创新学术奖企业，设有恒逸研究院、国家级博士后工作站、国家级企业技术中心。同时公司积极拓展对外交流，形成产学研一体化的战略合作，分别与浙江大学等高等学府密切合作，始终站在石化化纤领域的前沿。展望未来，面对后危机时代更加复杂的全球经济环境，以及国内产业转型升级的机遇，恒逸石化继续坚持“巩固、突出、提升主营业务的竞争地位”，创新产业发展模式，推动产业走向高端化，逐步占领产业链制高点，增强企业综合竞争力，实现企业的可持续增长，创造股东价值最大化。产品类别有瓶级切片、PTA、短纤、聚酯切片、POY、FDY、DTY。恒逸石化参控股PTA产能达到565万吨，，自有权益产能292万吨，位居国内第一位。PTA即精对苯二甲酸，PTA为石油的下端产品。石油经过一定的工艺过程生产出轻汽油(别名石脑油)，从石脑油中提炼出MX(混二甲苯)，再提炼出PX(对二甲苯)。PTA以PX(配方占65%－67%)为原料，以醋酸为溶剂，在催化剂的作用下经空气氧化(氧气占35%－33%)，生成粗对苯二甲酸。然后对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经结晶、分离、干燥、制得精对苯二甲酸产品，即PTA成品。PTA和MEG的下游产品有长丝，短纤，纤维切片瓶片，膜片。而PTA本身又是石油的末端产品，所以说PTA是石化与化纤产业链的分水岭，承前启后，十分重要。以下的图为化工生产流程：2014年恒逸集团和荣盛集团共同组建的三家PTA公司，分别为浙江逸盛，产能330万吨，其中恒逸集团占70%，荣盛占30%；逸盛大化，产能为520万吨，恒逸集团占24%，荣盛集团占56%；海南逸盛，产能为210万吨，恒逸集团和荣盛集团分别占37.5%。荣盛集团和恒逸集团分占37.5%这两家都是萧山的以前知道他们挺厉害，没想到他们在在业内有这么强的竞争力，而且达成了战略合作，可谓强强联手。查了这么多，作为安全工程的学生，想到的当让是基于这类企业的情况，这么做好安全管理工作。1、易燃泄露引发的外部火灾在氧化工段主要危险物乙酸的温度都高于它的闪点,而且乙酸的使用量比较大,许多设备都是在高温高压下操作,并且在这个工段有许多大的容器、换热器、洗涤塔以及大尺寸的工艺管道的法兰连接点,乙酸泄漏的危险性较大。如果发生乙酸泄漏,因为温度高于闪点很容易引发火灾,另外这个区域还存在对二甲苯、乙酸正丙酯、乙酸甲酯和对苯二甲酸等一些易燃物,并与空气形成易燃易爆的的混合物。氧化反应和CTA结晶区域是最大的潜在危险区域。PX一般从罐区直接打入氧化反应器并迅速反应,但供料管线的泄露及积聚也有可能引发火灾。在溶剂脱水和共沸剂回收工段其操作条件接近常温常压,但也有可能因共沸剂或乙酸甲酯的泄漏而引发火灾。2、向大气排放的有毒或易燃物在PTA装置中存在有毒气体释放及可燃液体泄放的潜在危险,当达到一定的比例时易使人员中毒、窒息或污染周围的环境。设备的损坏、在小的管道的三通处及大的管道的开孔处、垫片失效的连接处以及泵和搅拌器密封失效的地方都存在这种潜在的危险。氧化工段因安全阀起跳而泄放的有危险的物料都收集起来到安全阀洗涤塔洗涤,其凝液排放到专门的污水池,但是当洗涤塔的喷淋水出现故障时洗涤塔的烟筒就存在排放有毒或易燃物质的潜在危险。一般来说,PTA装置使用干燥的尾气进行气体输送、固体吹扫、吹洗。吸入低含氧量的并含有一氧化碳的尾气或惰性气体对人存在潜在的窒息和中毒的危险。干燥的尾气含有体积分数为1.5%～4%的含氧量。最大不超过6.5%。使用后的干燥尾气经过烟筒排放到大气中。因此,在料仓顶部及使用后尾气放空点附近,一氧化碳的含量比正常准许连续排放的浓度高很多。因此要保证这些地方一氧化碳的监测器正常使用。3、设备内部爆炸在PTA装置中像氧化反应器、CTA第一结晶器、CTA第二结晶器因含有大量的易燃或有毒的原料,当遇到外部火灾时其内部压力升高,当容器无法承受时沸腾的液体变成蒸气而发生爆炸危险。另外,在氧化反应器中,如果搅拌器和压缩空气分配的不合理,这样在浆料局部就会发生燃烧或连续的小爆炸,从而导致氧化反应器使用寿命的下降。4、蒸汽云爆炸在氧化、结晶、分离、母液处理、溶剂回收、溶剂脱水及共沸剂回收区域,如泄漏微量乙酸、乙酸正丙酯、乙酸甲酯等危险物在地沟或上部空间慢慢积聚,尤其是乙酸,温度高于在大气压状态下的沸点,从而形成有非常大的致害性的蒸气云,积聚到一定程度就会发生爆炸。。从目前世界上PTA工厂的运行情况来看,发生这种危险的概率较低,但是这种危险是存在的。承受时沸腾的液体变成蒸气而发生爆炸危险。另外,在氧化反应器中,如果搅拌器和压缩空气分配的不合理,这样在浆料局部就会发生燃烧或连续的小爆炸,从而导致氧化反应器使用寿命的下降。5、本质安全化5.1工艺上的设计在氧化、结晶、分离、母液处理、溶剂回收、溶剂脱水及共沸剂回收区域,如泄漏微量乙酸、乙酸正丙酯、乙酸甲酯等危险物在地沟或上部空间慢慢积聚,尤其是乙酸,温度高于在大气压状态下的沸点,从而形成有非常大的致害性的蒸气云,积聚到一定程度就会发生爆炸。。从目前世界上PTA工厂的运行情况来看,发生这种危险的概率较低,但是这种危险是存在的。2、总体设备布置根据工艺流程做好设备布置,并按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》划分出爆炸和火灾危险区域系统图。装置的大多数场所划分为2区,料仓和回转阀附近划分为22区,安全阀洗涤塔的污水池等有易燃、易爆物料泄漏可能的划分为1区。装置内各建筑物间设有消防通道和宽敞方便的道路,设备布置中充分考虑必要的操作空间、人员通道。有发生泄漏易燃物料的泵周围设置围堰,母液储罐等化学品储罐周围设置围墙,以防止危险因素的蔓延。3、控制系统PTA装置采用集散型控制系统,将生产操作所必要的工艺参数均集中于控制室内,实行工艺过程的监测、控制、报警、管理。根据爆炸和火灾危险区域系统图选择防爆型电机及仪表元件,设置可燃及有毒气体探测器,一旦易燃易爆气体聚集达到一定程度或出现火灾征兆时,及时自动报警。另外,对氧化反应器、加氢反应器、结晶器、过滤机、干燥机及大的换热器等关键设备周围设置视频监视系统,实时对现场进行监控。4、消防安全系统建立完善的防火消防系统,在容易发生火灾的区域如氧化工段安装能抑制烟气的蒸汽喷淋系统或消防水喷淋系统,对乙