摘要：本文作者對化工工藝的概念、特點及分類進行了闡述，并分析了化工工藝設計中工藝物料、工藝路線、反應裝置、管道方面的安全問題及其控制，并提出通過降低能源消耗量、積極改善生產環境、工藝設計理論研究與實踐協調發展等途徑提高化工工藝生產的高效運轉，促進化工工業的良性發展。
關鍵詞：化工工藝 設計 討論
1 .化工工藝設計理論概述
眾所周知，在整個項目設計過程中，設備布置、工藝流程和管道布置是化工工藝設計的3個重要方面?；すに囋O計的主要內容是通過工藝計算繪制工藝流程圖，提供給設備專業繪制設備圖紙的相關參數，并提出工藝控制方面的參數供自控專業儀表選型，然后工藝專業根據工藝流程圖完成初步的設備布置圖，最后由管道專業結合設備布置圖進行管道配管并完成最終的管道布置圖紙。
2 .化工工藝設計與路線選擇
2.1 工藝過程開發程序
化工生產是由預處理、化學反應或物理化學加工等生產環節組成，不同加工工藝可以得到相同產品。這種多方案性源于科學技術，深刻地蘊含著經濟的盈虧、社會效益的大小與環境保護的優劣。而開發研究就是在基礎應用研究及各種科技信息的基礎上，開展新技術的工藝條件、技術規范、工程放大、技術經濟評價等方面的研究，以取得化工生產裝置的設計、建設等所需數據與資料，為實現新技術在工業中的應用提供技術服務。開發研究的最終成果是基礎設計，而基礎設計是工程設計的主要依據?；み^程開發的步驟，并沒有固定的模式。
將開發的全過程分割成四個階段。第一階段的內容是商品信息研究和實驗性研究。第二階段的內容包括小試和概念設計。第三階段包括模型試驗、中試和基礎設計等內容。第四階段的內容為工程設計和施工。
2.2 工藝路線選擇
在化工生產中，同一產品，有時可以用不同的原料加工而成，如乙醇可以用發酵法制取，也可以用乙烯水合法制??；一氯甲烷可以由甲烷（天然氣）氯化的方法獲得，也可以用甲醇和HCL制取。同一種原料，經過不同的加工，又可以得到不同的產品。即使采用同一種原料和相同的工藝過程，而工藝條件不同，也可以得到不同的產品。原料路線、工藝路線和產品品種的多樣性，使得在工藝路線的選擇與設計方案。在確定時，需要考慮多方面的因素。在準備投資建造一套生產裝置時，裝置的生產能力一旦確定后，如何確定與裝置投資及產品生產成本密切相關的工藝路線及工藝設計條件，使裝置的總體經濟效益達到最佳化是十分重要的。
2.2.1原料與原料路線的確定
原料是化工產品生產的基礎，原料既直接影響到產品的合成工藝路線，又會帶來有關原料的資源、儲存、運輸、供應、價格、毒性、安全生產等一系列相關問題。采用不同的原料與規格直接影響到產物的生產能力、技術水平、質量、成本、反應條件與反應裝置、資金的投入與回收等問題。在化工產品的總成本中，因為原料費用所占的比例較大（國內一般占60%～70%），所以選擇合理的原料路線十分重要。選擇原料路線必須考慮和滿足產品生產的生存和發展的需要。
2.2.2工藝路線的選擇
2.2.2.1通過對科技文獻的調查、分析、比較，確定合理的工藝路線路進行有關產品工藝路線的選擇需要通過文獻調研來完成。聯機文獻檢索具有及時性和全面性的特點，可以大大縮短調查時間，是有效的調查手段。根據調查所得到的信息，必要時再通過實驗補充一些數據，進行工藝設計。通過文獻專利的調查可以掌握一般的技術動向，也可以掌握現有的工藝技術在不久的將來可能實現的工藝技術。在具體的工藝設計過程中，應結合本企業的實際情況，綜合分析，有所創新。
2.2.2.2技術上可行、經濟上合理：技術上可行是指項目建設投資后，能生產出產品，且質量指標、產量、運轉的可靠性及安全性等既先進又符合國家標準。經濟上合理指生產的產品具有經濟效益，這樣工廠才能正常運轉。對有些特殊的產品，為了保證國家需要和人民的利益，主要考慮社會效益或環境效益，而經濟效益相對較少，這種項目也需要建設，但其只能占工廠建設的一定比例，是工廠可以承受的，不影響工廠整個生產。以甲醛工業生產現狀及工藝路線比較為例，甲醛幾乎都是采用甲醇空氣氧化的方法制取。按所用催化劑類型，甲醛工業生產方法分為兩類：a.鐵、鉬催化劑法：用Fe2O3，MoO3作催化劑，還常加入鉻和鈷的氧化物作助催化劑，甲醇與過量空氣混合，經凈化，預熱，在320～380℃下反應生成甲醛。b.銀催化劑法：用銀絲網或鋪成薄層的銀粒為催化劑，控制甲醇過量，反應溫度約為600～720℃。
2.2.2.3甲醛工藝路線的比較：
a.采用鐵、鉬催化劑法工藝路線的甲醛裝置生產能力較大，甲醇轉化率高于銀催化劑法，可達95%～99%。甲醇單耗低，不需蒸餾裝置，可以生產高濃度甲醛，甲醛成品中含醇量低，催化劑使用壽命長，但是鐵、鉬催化劑法生產一次性投資大，電耗高。
b.銀催化劑法工藝簡單，投資省，調節能力強。產品中甲醇含量少，尾氣中含氫，可以燃燒，但是甲醇的轉化率低，單耗高，催化劑壽命短，對甲醇純度要求高。甲醛成品中甲醇含量高，只能生產低濃度甲醛。銀催化劑法在爆炸上限操作，原料混合氣中甲醇濃度較高，設備負荷大，因而建廠投資較低。但由于銀催化劑法在600℃以上高溫反應，催化劑銀晶粒容易長大，加上銀催化劑對毒物（FeS）極為敏感，因而催化劑壽命短。鐵、鉬催化劑活性高、壽命長，對毒物不敏感，單耗低；產品甲醛濃度高，含醇低，特別適用于作樹脂、聚甲醛、脲醛及醫藥的原料。雖然鐵、銅催化劑法工藝路線一次投資大，但是可以生產高濃度甲醛，在制取甲醛的下游產品時可以直接利用，不必濃縮，免去了稀醛濃縮增加的設備及動力消耗費用，以及對生產中產生的大量含酵廢水的處理而花費的各項費用。就總體效益來講，直接生產濃甲醛比先生產稀甲醛然后再把稀甲醛濃縮成濃甲醛，無論從投資費用來講還是從環境污染與治理來講都合理得多。因此，發展高濃度甲醛生產是我國甲醛工業發展的必由之路，也是加深甲醛下游產品開發的前提，通過上述的調查與分析后再進行工藝路線的選擇就很容易了。
3. 促進化工工藝設計良性發展的建議
3.1 化工工藝設計要注重降低能源消耗量
能源成本是化工生產總成本中的一個重要的組成部分，采用先進的技術手段降低能源消耗量是化工工藝設計和研究的重要方面。首先要選用先進的生產技術及最優化的工藝流程，從源頭上控制能源的消耗，其次在工藝設計上要求流程簡練、設備選型合理、布置緊湊、能量利用合理，同時還應盡可能采取物物換熱設計，實現能量的分級使用和回收，以節約能源的消耗，根據工藝參數選擇最佳的流程和最適宜的管徑，降低流體輸送阻力損失，降低能耗。
3.2 積極改善生產環境
當前化工污染問題不可忽視，解決污染問題就要減少污染源并對廢物進行回收利用。從工藝過程上要減少污染就必須重視現有裝置的更新和污染物的終端處理兩個問題。針對這兩種情況就要不斷提高化學反應和能源分離效率，提高能源利用率、減少能源轉化率在生產過程中的損失，這不僅能增加產業效益而且能減少處理廢物時的費用；積極應用HEN分析方法不斷改進和更新裝置，節約用水，并對廢水進行再次回收利用，最大限度的節約水資源。
3.3 工藝設計理論研究與實踐協調發展
當前工藝設計應用亟待拓展，這就需要將研究開發與設計建設聯系起來綜合發展，并積極開發新的工藝設計方式。新的工藝設計方式應該是開發一個帶有能量平衡流程、熱力學軟件包及研究容器設備的一個簡單經濟模型，摒棄傳統方式過于程序化且生產效率較低的發展方式。新的發展方式應更重視推測和估算，目的是將試驗計劃盡快涉及到工藝的關鍵技術和相關經濟問題，并通過專門的試驗成果不斷更新工藝發展的模型?？傊すに囋O計要將理論和實踐結合并與時代的最新發展技術相接軌從而發揮其巨大功效。
參考文獻：
[1] 謝繼紅，張秀錦.輕工機械的綠色設計分析[J].輕工機械，2012，（02）.
[2] 丁濤，王芳.面向機械產品全生命周期的并行式綠色設計研究[J].輕工機械，2009，（01）.
