化工工艺优化篇（1）

关键词：模具制造技术现状；制造特点；优化设计；实例分析

Key words： current situation of mold production technology；manufacture characteristics；optimization design；instance analysis

中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）25-0147-03

0 引言

模具制品行业是我国轻工业中的一个重要组成部分，与人民生活息息相关。近年来，随着经济全球化趋势不断加深，不断有国外模具制造企业来我国采购或建立跨国业务，国内模具制造业在稳步发展的同时迎来了高速发展的条件和机遇。模具是技术型产品和典型的非定型产品，每套模具都要进行创造性的设计、加工数控编程、生产准备、机械加工、装配及试模等阶段，所经过的周期较长，特别是其机械加工费时。因此，如何提高生产效率、缩短开发周期、提高模具制造水平、降低生产成本一直是模具制造企业面临的难题。

1 我国模具制造技术的现状

中国模具业的发展使得中国的模具生产总量在世界上已经位列前列，并且开始从模具进口大国逐渐转变为模具出口国。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。模具企业对专利技术越来越重视，目前我国已有发明专利5200多项，实用新型专利7200多项。2012年模具进出口总额为56.20亿美元，同比增加24.06%。其中进口总额为23.6亿美元，同比增加8.82%；出口总额为32.3亿美元，同比增加37.96%。模具已出口到188个国家和地区。但是在良好的发展态势之下也存在一些问题，就目前来看，我国模具行业主要呈现的发展特点如表1所示。

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1.1 在全球产业链中，我国所提供的模具产品始终位于中低档次。随着市场需求逐步萎缩，行业竞争越来越严苛。模具生产企业都试图降低产品价格来占领更多市场份额，导致企业利润越来越低，产品质量却未见提高。

1.2 目前发达国家在模具研发和制造方面的技术和管理模式已相当成熟，加工制造流程也比较严谨，模具开发周期较短，产品质量有保障。相比之下，国内模具制造业无论是技术、管理模式还是产品质量，都与发达国家有一定差距。

1.3 目前发达国家的模具制造业已形成专业化生产模式。专业化分工有助于提高生产效率，缩短模具研发和生产周期，同时提高产品质量，因此是模具制造业未来一个必然发展趋势。专业化分工使企业能集中大部分精力来拓展核心业务，并且不断积累产品研发、生产和服务等方面的经验，用以改进生产模式，向市场提供质优价廉的产品。我国模具企业专业工还不明确。

1.4 高新技术已在发达国家的模具制造业普及，比如信息化管理技术、新型（多功能复合）模具技术、新材料成形技术、自动化加工技术、高速加工技术、表面处理技术、数字化模具技术、成形过程模拟（CAE）技术等等。高新技术的在模具制造领域的应用大大提高了模具研发、加工和制造水平，并且将模具制造推向了一个前所未有的高度。

1.5 在新技术研发创新方面，包括新材料的应用、成形技术的创新、成形品质的改进等等，我国缺乏自主创新能力，始终沿用发达国家的技术路线。

近些年我国模具加工业确实发展很快，并且小有成就，但是与发达国家相比尚有差距。比如模具制造对精密仪器的利用率较低；CAD/CAE/CAM技术应用仍停留在初级阶段；仍沿用传统模具成型技术，技术创新能力差，许多精密仪器、成型模具等设备和相关技术对国外企业的依赖程度较大。

2 模具的技术要求和制造特点

2.1 模具制造的基本要求

2.1.1 模具寿命高

从使用角度来讲，模具寿命越高越好，对模具设计制造者来说是一项综合性指标，这不仅促进了模具新材料的应用，也给模具生产带来了新的要求，加工精度要求高，表面粗糙度要求低。

2.1.2 生产周期短

随着技术研究不断推进，模具市场上的产品不断推陈出新，企业竞争加剧，客户普遍要求尽量缩短模具生产周期。为了适应紧张的发展形势，企业需要持续改进生产工艺和生产管理技术，积极引入高精尖设备，提高制造水平，以缩短生产周期，降低生产成本，占领更多市场份额。

2.1.3 成本低

模具成本与模具结构的复杂程度、模具材料、制造精度等要求及加工方法有关。必须根据制品要求合理设计和制订其加工工艺，降低成本。

2.1.4 成套性生产

当某个制件需要多副模具加工时，前一模具所制造的产品是后一模具的毛坯，模具之间相互牵连制约，只有最终制件合格，这一系列模具才算合格。因此，在模具的生产和计划安排上必须充分考虑这一特点。

2.1.5 要求进行试模和试修

模具的设计与生产出了自身特点外还和经验有关，模具的有些部位需要通过试修才能最后确定，装配后的模具必须通过试冲或试压，最后才能确定模具是否合格。所以，在生产进度安排上必须留有一定的试模周期。

2.2 模具制造的特点

模具作为一种专用工艺装备，模具生产与一般机械制造相比既具有一定的共性，又具有其自身的特殊性。一般相对来说模具制造难度较大一些。模具生产和工艺主要有以下几个方面特点。

2.2.1 单件、多品种生产

每副模具只能生产某一特定形状、尺寸和精度的制件。一般在加工制造中尽量采用通用机床、通用刀量具和仪器，最大限度地减少专用工具的数量。在制造工序安排上要求工序相对集中，以保证模具加工的质量和进度，简化管理和减少工序周转时间。

2.2.2 制造质量要求高

模具制造即要求加工精度高，又要求加工表面质量好。一般来说，模具工作部分的制造公差都应该控制在±0.01mm以内，有的甚至要求在微米级范围内，模具加工后的表面缺陷要求非常严格，而且工作部分的表面粗糙度要求

2.2.3 形状复杂

普通的机械加工只是加工简单几何形面，但模具工作部分的加工，尤其型腔类模具工作部分的加工一般都是二维或三维的复杂曲面，这是产品所要求的。

2.2.4 材料硬度高

模具实质上讲是一种生产制品的工具，其硬度要求较高，一般都是用淬火合金工具钢或硬质合金等材料制成，形状以制件形状而定，所以模具加工方法有别于一般机械加工。

从模具制造的特点和基本要求来看，各项指标是相互关联、相互影响的。片面追求模具精度和使用寿命必然会导致制造成本的增加。当然，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命的做法也是不可取的。应根据实际情况在设计与制造模具时作出全面考虑，总的原则是应在保证制品质量的前提下，选择与制品生产量相适应的模具结构和制造方法，使模具制造周期短、成本低。

3 模具加工工艺的优化设计

在模具结构合理设计基础上，用价值工程理论方法来研讨模具零件加工作业过程的优化设计，充分结合企业实际情况，把模具设计作为用户，详细论证其功能，以保证模具零件加工精度为目标，寻求提高效率、降低成本的有效途径。

3.1 合理编制模具零件加工工艺规程

①工艺规程指导生产的主要纪律性技术文件。

②工艺规程是生产组织和生产管理的依据。

③生产前用它作生产的准备，生产中用它作生产的指挥，生产后用它作生产的检验。

3.2 合理安排加工设备的布局

结合企业产品的实际情况，采用以减少工序间中转辅助时间为目的加工设备布局。

3.3 采用高效率的加工设备

数控技术的广泛应用为工作人员提供了高质量、多品种、高效率生产模具零件的物质基础。

3.4 合理选择工艺基准

合理选择工艺基准和采用工序集中的原则是保证模具零件加工质量的前提条件之一。

3.5 采用高效率机床夹具和量具。

3.6 采用快速成型的先进模具制造技术。

4 实例分析

以LED球形灯罩注塑模具凹模加工为例。

凹模采用超塑性材料，经过强化后强度可以达到400MPa以上。

生产类型为小批量生产，凹模零件图如图1。

球形灯泡凹模加工工艺特点工艺是采用超塑性材料的挤压成形工艺，中小批量生产模具中，极大地提高了生产效率，保证凹模型腔加工质量的一致性，如果采用相同工艺加工凸模，可以很好地保证球形灯罩壁厚的均匀性。

5 结束语

模具产品制造过程受多种因素制约，结合企业实际情况，通过先进的管理与制造技术，实现了更高的工作效率与加工质量，把整个模具生产过程纳入控制之中，找到了高质量、高效率、低成本生产模具的途径，为模具工业提供可资借鉴的发展道路。

参考文献：

[1]李晓东.模具制造工艺学[M].上海科学技术出版社，2011.

化工工艺优化篇（2）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.017

1 引言

绿色、低碳等一些环保理念在我国得以成功推广，使得越来越多的企业注重材料消耗以及资源浪费问题。为了能够实现更好的经济与社会效益，化工企业通过优化化工工艺，使成本控制在合理的范围内，同时达到节约资源的目的，使资源利用更合理化。

2 我国化工工艺发展概况介绍

随着改革开放的深化，我国的各行各业都逐渐与国际化接轨，我国的化工工艺也深受影响。我国的化学工艺加工水平虽然仍与国际先进水平存在差距，但随着我国与其他国际的技术交流，这种差距正在逐渐缩小。

我国的化学工艺分为原料选取、工艺处理及产品的提炼3个工艺流程。化学工艺原料的特殊性，与技术的复杂性，在进行化学工艺活动中很容易出现安全事故，给企业与人员带来损失。尤其是化工行业质量管理技术人员，应该提高警觉，在原料的运输过程，原料的贮存方面应该采取有效的安全管理措施，降低化学加工过程中风险事故发生的概率，保障工作人员的人生安全，企业财产安全。

3 化工工艺的优化意义

3.1 市场竞争需求

我国的市场劳动力过剩，在世界竞争中突出展现这一优势。国际的化工企业将目标锁定了我国的市场，这样，我国的化学工业事业既面临挑战也面临机遇，大量国际化企业的进入会促使我国的企业不断的提高自身的技术，将优化工艺作为提升企业产品的重要方面。企业为了提高自身竞争力而不断的引入新工艺，优化工艺，进而大大提高了我国的化工工艺的水平。大多数的高等院校也都设有化工工艺的专业，这样为工艺的优化提供了良好的理论基础。

3.2 调整产品结构需求

化工产品应适应市场需求，达到资源与能源的有效利用，响应国家削减产能的政策。所以只有调整产品结构才能满足市场的要求，使产品更适应于市场，这样也可以为社会创造更多的就业岗位，促进社会经济的发展，提高产品质量，提升人民生活水平，使社会经济得以发展，所以对产品结构的优化尤为重要。

3.3 强化费用管理需求

企业应将更多的费用用于化工工艺的优化上，这样通过技术来提高材料的利用效率，减少了企业的生产成本，并能够提高产品质量。通过加强管理企业的费用，来做到化工工艺的提升，产品品质的提高。

4 化工工艺的优化策略分析

4.1 材料优化方面

（1）化学纤维材料。人造纤维与合成纤维是化学工艺的两种纤维材料。其中人造纤维是通过对原材料进行化学加工而形成的；合成材料使通过石油提炼而形成的。就制作的复杂程度来说合成纤维相对容易，工艺简单，所以在化工工艺中合成材料应用广泛。

（2）塑料材料。塑料原料由于其质轻、绝缘、耐腐蚀多种的优点，在化工中被广泛使用。使用塑料原料可以简化化学操作的流程，降低工艺的能耗，并且具有良好的绝缘功效。通过管理人员对塑料质量的严格管理，严格按照塑料的使用规程进行使用，这对工艺的优化有重要的作用。

（3）橡胶材料。橡胶材料具有抗寒、抗热、品种量大的优点。但由于橡胶材料产于热带，原料相对稀少，所以很多化工企业针对橡胶的优点，不断投入材料、技术、人才对橡胶特性进行研究，对合成橡胶材料进行研制。随着合成橡胶的研制成功，对化工工艺的优化起到重要的作用。

4.2 技术优化方面

（1）生物技术的优化策略。使用生物技术与化工工艺结合来优化化工工艺可以降低化工的成本费用。生物技术在化工工艺中的应用主要是利用微生物对化工工艺所用的原料进行调整，从而使原料达到合理化的程度。通过将活细胞放入其适合的压力与温度环境下，进而让其发酵，使原材料变为了先进的化工产品。同时也可以通过酶催化将化学原料变为新型的化工产品。应用酶作为催化剂可以提高化学工艺的总质量，且有效完成成本节约。

（2）精细化工技术的运用。化工工艺中精细化工技术的特点为：功能全、技术含量高、操作复杂。精细化工的技术可分为：①新型粉体技术；②新型分离技术；③新型催化技术。这三种技术同时具备了精细化工的几项优势，具有很高的科学技术含量，将这些技术应用于化工工艺中，可有效提高化工工艺的科学性、精密性，从而使化工产品与质量得到优化，提升整体的化工工艺水平，促进化工工艺的优化。

4.3 管理优化方面

（1）加强化工设备的管理。化学工艺优化需要先进的化工设备作为基础，对化工设备采取科学的管理，可以确保工艺优化的正常进行。对于科学化管理化工设备应该做到以下三点：第一，应该定期的对设备进行各方面性能的检查；第二，对于陈旧的设备应根据市场考察，科学分析，引入更新更符合现代工艺的设备；第三，应该实时关注新设备的推陈出新，及时的引进。这样通过科学化得设备管理，可以提高化学工艺的效果。

（2）完善管理的规章制度。对于化工工艺来说，不断的完善化工设备的管理制度，可以提高化工设备使用效率，提升化工产品的质量品质，延长化工设备的寿命，使化工工艺能够有效进行。

（3）提高人员的专业技术水平。化工工艺的实现需要人员的操作，人员的技术水平决定了化学工艺能否按照预想的实现其反应，并且有专业技术水平的人员可以促进化学工艺的优化发展，这样，通过人员培训学习与优化化学工艺之间有着相互促进的关系。

5 结束语

随着我国经济技术水平的逐渐提升，对于化工工艺的优化发展越来越受到重视。本文从材料优化化工工艺、技术优化工艺和化工工艺管理三方面进行阐述分析。而化工工艺的优化，可有效降低生产成本，提高企业市场竞争力，缓解企业资金周转问题，为企业争取更多经济利益。

参考文献：

化工工艺优化篇（3）

化工行业是我国的支柱型产业之一，化工生产的安全性一直以来都是备受关注的话题。化工工艺作为化工生产的核心组成部分之一，其直接关系着整个生产过程的安全。然而，在对大量化工工艺进行研究分析后发现，其中都或多或少地存在一些问题，这些问题也是引发安全事故的导火索。因此，在发展化工工业的同时我们要注重在化工工艺的研发与管理上，也就是要求我们注重化工工艺的优化上，这样通过不断的实验和改良、优化化工工艺技术，不仅可以降低企业的投入成本，还能使化工工艺技术不断提高，同时对我国化工工业的发展也具有积极的影响。所以，化工企业不断优化化工工艺，确保化工生产安全，成为化工企业在21世纪下有力竞争的重要措施之一。基于以上观点，本文通过对现阶段化工工艺的研究，总结出了现阶段化工工艺的现状，并根据材料、管理、技术等方面提出现阶段化工工艺优化的策略与方法。下面我们就来通过以下几个主要方面来详细探讨下新时展下化工企业在化工工艺上的优化策略。

一、材料与工艺技术的优化

1.我们知道，化工企业进行化工生产的基础与前提就是化工原材料，所以实现化工工艺的优化首先就要在化工原材料上入手，并不断实现突破。因为，积极的优化化工原材料，使用现金的原材料可以不断的提升化工企业生产出化工产品的质量，提高企业产品在激烈市场竞争中的竞争力，而且还可以降低企业的生产成本，实现化工企业在生产技术上的创新。本文总结出了优化化工原材料的方法主要有以下几方面，第一，就是从化学纤维上开设，我们知道化学纤维主要是由人造纤维和合成纤维构成，人才纤维主要以天然材料作文生产基础，该产品主要受到自然因素的现状，而合成纤维主要是由石油产品构成，该产品的优势主要有受自然环境的影响较小，而且产量多、产品种类齐全等，所以我们在进行化工生产中要积极选取优秀的合成纤维作为产品生产的原材料。第二，就是塑料。我们知道，塑料是由塑料化工生产而来的产品，其具有质量轻，不易被腐蚀，而且比较耐高温等优点。所以，在改进、优化化工工业过程中，采用塑料，可以方便化工企业的生产，还能够在现有的技术上研究出更为便捷的加工工艺，如导电材料、半导体材料、感光树脂都是在工艺改进过程中研制出来的。

2.其次，是技术上的优化。首先，是生物技术。微生物本身属于活细胞催化剂的一种形式， 其一般情况都会在压力、温度等因素的变化下进行发酵，由此把原材料变化成新型产品。在化工工艺不断更新调整的过程中，即便是传统的生物技术也顺利生产了乙醇、丁醇、丙酮、醋酸等多数产品。而在新生物技术广泛运用的今天，采用固定化细胞经过丙烯腈生产丙烯酰胺的收率迅速上升。对于多数有机产品时，也能采取酶催化剂、固定化酶进行生产。生物技术运用于化工工艺中可改进其操作流程， 在简化工艺的同时， 降低资本消耗、节约能源使用、减少环境污染。第二，精细化工技术精细化工，是生产精细化学品工业的通称。具有品种多、更新快、功能全、技术高等特点。精细化工技术的研究与运用能实现产品生产工艺的优化调整，实现产量、产值的增长，其细分可包括以下技术：（1）新型粉体技术。该技术能够促进药物生化功效的改进，运用于橡胶、塑料的填充物后可以积极优化其物化性质，让其能达到化学工艺的实际需要，在未来的化工工艺中将会成为很实用的技术。（2）新型分离技术。化学工业规模的多组分分离， 尤其是不稳定化合物及功能性物质的高效精密分离技术的分析， 在精细化工产品的开发与生产至关重要。

二、对于化工工艺管理上的优化策略

1.加强对于工作人员的思想和专业培训。由于化工材料属于一些新研发的物质， 对其物理特性和化学特性都没有一个明确的认识， 知识研究人员通过反复的实验以及相关的专业知识进行判定的。 因此，一定要加强对于工作人员安全意识的培养， 他们是保证化工工艺顺利进行的实践者和创造者。同时，提高他们严谨的工作态度和专业知识，这样也可以根据实验的实际情况作出相应的调整，一旦发现问题，及时解决，提高化工工艺的质量和效率。 加强对他们专业技能的培养也有助于增强他们对于实验发展的预见性， 同时也可以增强他们对于化学物质的认识性。

2.加强对于管道方面的重视，做好定期防护工作通常情况下，管道输送的物料一般都属于易燃、易爆甚至腐蚀性与毒性较强的物品，若是管道出现泄漏，各种毒害物质漏出，极易对环境造成污染，并且造成生产过程中的安全隐患。 因此，在管道的设计中，要对于管道的材质选择、应力分析以及布置方式等容易引发管道泄漏的因素进行从分的考虑， 尤其是注意管道连接处和拐弯处弯头的材料和管径选择， 同时室内或者室外，管道都必须尽量靠地连接。 而且也要加强日常对于管道也进行定期的检查和保养工作。

三、结语

综上所述，以上就是本文对现阶段化工工艺优化策略的分析，从中我们可以看到，现阶段对化工工艺优化工作的重要性，除了以上几点外，我们化工企业还要从员工的素质上、企业的设备上进行更新，即要不断加强对企业员工的培训，来提高企业员工的技能水平和专业知识，同时还要不断更新企业生产中的老旧设备，采用最先进的设备，这样才能为优化化工工艺打好基础，做好准备，才能保证我国化工工业的快速、稳定、安全发展。

参考文献

化工工艺优化篇（4）

中图分类号： TK511 文献标识码： A 文章编号：

一、实验研究过程

在烧结中电池经过烧结炉系统主要通过三个阶段：烘干、挥发精馏、烧结。每个阶段对电池的参数都有很大的影响:烘干区的作用主要是低温有机物的蒸发，挥发精馏区主要是浆料中的一些高温有机物的蒸发，烧结区主要是使浆料和硅片结合到一起。在实际生产中根据所需的图形制作丝网，浆料加入到丝网上使用刮刀施加规定的压力划过丝网后在电池表面形成均匀的印刷线条，经过3次印刷背电极印刷（银铝浆）、铝背场印刷（铝浆）和正面电极印刷（银浆）然后电池进入烧结炉中进行烧结。

1.1烘干对烧结影响

通过进行实验改变烘干区的温度进行研究，实验中片源采用156mm×156mm多晶片源采用多晶制造标准流程：制绒-扩散制结-湿法刻蚀（去磷硅玻璃）-PECVD减反射膜制作-印刷电极-烧结-测试。烧结设备为Despatch CDF-7210单轨烧结炉、测试设备为Berger测试系统，选100片片源均分为5组，每组片选择20片。浆料采用Dupont-PV17A、RX-8252X进行配对实验，调整烘干温度见表中：

表1 其中D1-4为烘干区，Z1-6为挥发烧结区

经过测试得到以下结果：

表2 电池参数测试结果

分析结果：从实验参数看效率最低为第5组，主要是温度太高造成了正面栅线的脱落情况和背面的铝背场出现了铝包的现象，第4组正面只有轻微的脱落，因此FF略有降低主要是由于Rs升高造成的。而在第5组中Uoc、Isc等参数都有降低，主要是由于浆料的有机物没有挥发干净在后面烧结过程中对硅片造成了污染，造成了复合增大因此对电池的Uoc、Isc造成了一定的影响。在1组中效率也受到一定的影响，虽然在本实验中影响并不是太大，主要是由于本次实验数量比较小对烧结区的污染还不太明显，如果数量比较大后面烧结炉会挥发出大量有机物对烧结产生比较的影响。综合来看烘干温度在250℃—400℃之间是比较好，效率在这个区间基本上没有什么变化,低于或高于这个温度都会对电池效率甚至外观产生很大的影响。

1.2精馏烘干区对效率的影响

以烧结炉CDF-7210为例，烘干后面的Z1和Z2区就属于精馏挥发区，这部分设置温度一般在600℃以下，太高会影响高温有机物的挥发而且铝浆会在这个区域熔化形成硅铝合金由于区域较长会使得铝背场产生过烧，使得背场产生起泡现象，太低的话不能使的有机物充分挥发，影响后面的烧结效果。铝浆在太阳能电池中起到背场的作用，背场的好坏对电池的重要参数Uoc(开路电压)、Isc（短路电流）、Rsh(并联)、FF（填充因子）都起到很重要的作用，背场形成不好这些参数都会降低，因此调节这部分主要看电池参数的变化。

选100片片源均分为5组，每组片选择20片。浆料采用Dupont-PV17A、RX-8252X进行配对实验，调整烘干温度见表4中：

表3

经过测试最终得到的电池参数间表5：

表4

综合看来在精馏挥发区温度设置在450-550℃之间是比较安全的一个范围，当然实际中还要结合电池的一些具体参数比如电池片的薄厚因为电池片比较厚的话会吸收更多的热量，导致温度上升缓慢；还有浆料的类型，因为各种浆料的配方不同导致挥发温度可能有很大的差异。

1.3烧结区对电池的影响研究

研究中通过进行实验改变烧结区的温度进行研究，选100片片源均分为5组，每组片选择20片。浆料采用Dupont-PV17A、RX-8252X进行配对实验，调整烧结区的温度见表5中：

表 5

经过测试最终得到的电池参数间表6：

表6

通过进行实验可以发现烧结区的温度设置需要综合考虑正面和背面的烧结效果，从电池最终参数和进行表征结果都可以看到银浆对烧结的要求更高一些，这时就需要对铝浆进行选择优化使铝浆可以适合银浆的烧结温度，

二、总 结

结论：一、在烘干区主要对浆料中的低温有机物进行挥发烘干区温度应控制在300℃左右，太低不能进行有机物的挥发，而太高将导致浆料中的有机物快速挥发产生浆料脱落现象。二、精馏区主要是对背面铝浆中高温有机物的挥发，温度应控制在500℃左右，这样既能保证高温有机物的完全挥发又能保证背面铝浆不会出现鼓包、发黄等影响效率的现象。三、烧结区温度应该保证峰值温度和浆料片源的匹配，温度过高和过低都会导致FF的降低影响效率。

参考文献

化工工艺优化篇（5）

1 引言

双环热聚树脂是一种以乙烯装置副产裂解的高分子化合物，其颜色呈现出浅黄色到暗褐色，相对分子质量为200到3000，在常温下呈现出玻璃态热塑性固体形态，由于双环热聚树脂中不含有极性集团，因此，这种材料表现出良好的耐光老化性、耐候性、耐酸碱性以及耐水性，在烃类溶剂中也具有较好的溶解性，因此，双环热聚树脂也被广泛的用于油漆、胶粘带、油墨、涂料、橡胶以及粘合剂等行业中，应用范围十分广泛。

2 常用的双环热聚树脂化工工艺

目前，生产双环热聚树脂的化工工艺主要有三种，催化聚合工艺、热聚合工艺以及自由基引发聚合工艺，催化聚合工艺具有聚合温度低、聚合时间段的优点，但是相比而言，这种工艺的催化剂成本比较高，且其对设备具有一定的腐蚀性，生产过程中也会产生对环境污染较大的废水，且合成的双环热聚树脂色相较深，树脂的软化点也较高；热聚合工艺的加工工艺相对较为简单，生产出的产品质量也较好，但是一般只用于软化点较低的树脂，这种加工工艺中不会有废水的产生，但是反应温度很高，反应时间长，合成的双环热聚树脂的颜色也较深，这几种加工工艺各有优点和缺点，一般需要根据产品的用途、原料的组成以及产品的生产条件来决定生产方式，也可以进行分段聚合。在国外，双环热聚树脂化工工艺主要包括热聚合工艺、阳离子聚合工艺以及自由基引发聚合工艺，在工业上主要使用路易斯酸作为催化剂的酸聚合生产工艺，常用的催化剂主要有ALCL3BF3及其络合物，除此之外，在生产的过程中还会根据实际的生产要求和用途选择催化剂，在生产过程中，除了催化剂的选择之外，催化剂的脱除也是生产技术的关键，一般情况下，需要将其进行一段时间的馏分，在经过催化聚合得到双环热聚树脂，在催化完成之后，再将未反应部分进行再次蒸馏。双环热聚树脂的成分非常复杂，其组成原料的裂解调节以及裂解装置各有不同，尽管其组成原料非常复杂，但是从合成的角度而言，其原料可以分为可聚合活性组分以及可作为聚合溶剂的非活性组分，可聚合活动组分按照其反应的活性以及化学结构来分可以分为苯乙烯及苯乙烯衍生物、双环戊二乙烯及其衍生物、茚以及茚的衍生物，这三种组成物的聚合特性有着一定的不同，在具体的生活过程中，需要使用不同的聚合工艺进行生产，使用不同的聚合工艺就可以生产出多种产品。

目前，双环热聚树脂的生产大多被美国、西欧、日本等发达国家的大公司垄断，其中，日本和美国是主要的双环热聚树脂的消费国家，其消费的总量占据了世界消费总量的一半以上，在2005年以后，世界各个国家对双环热聚树脂的需求量也越来越大，加上原材料价格的不断上升，对双环热聚树脂化工工艺的生产也提出了新的要求。

3 双环热聚树脂化工工艺的优化

在我国国内，虽然双环热聚树脂的研究和生产起步相对较晚，但是发展过程也十分的迅速，目前，对双环热聚树脂的生产已经基本实现工业化，但是，就现阶段来看，生产工艺还存在一些不足之处，因此，要对现在的新工艺进行开拓和研发。

3.1 双环热聚树脂生产的新工艺研发

双环热聚树脂生产过程中，由于其中双环戊二烯的活性较高，就会影响生产成品的色相，对于此，国外发达国家有着明确的要求，要求生产成品的色相与标准规定的要求差别控制在2%以内，由于我国的生产原料中都存在双环戊二烯的活性较高的问题，为了解决这一问题，可以使用两段聚合的生产工艺，具体的生产流程为，当生产原料中双环戊二烯的质量分数小于15%的时候，即可以使用两段聚合的生产工艺，在前段生产前使用比较低的反应温度，在反应的过程中分步滴入催化剂，让活性较高的单体先逐渐的聚合，待这些单体聚合至一定程度之后，再提高反应温度，便于后段的聚合，使用这种新的生产工艺不仅可以提高树脂的收率，又可以避免在生产的过程中产生凝胶物质，且生产成品的色相也符合标准规定的范围。

3.2 新型聚合催化剂的开发

对于聚合催化剂的研发，国内外相关学者已经有了深入的研究，在生产初期，主要使用酸性物质作为双环热聚树脂的生产催化剂，但是由于这种催化剂的活性较低，生产成品的色相也较差，因此，在发展的过程中，催化剂逐渐被ALCL3BF3及其络合物所替代，在我国，除了用以上几种催化剂外，还根据生产材料的特性开发了亚磷酸酯作为终止剂，使用这种生产方法可以缓解传统生产过程中对空气和环境带来的污染，且生产出的成品软化点高、色相较好。

3.3 双环热聚树脂的改性

目前，对于双环热聚树脂的生产竞争也越来越大，各个生产厂家也不断的对生产技术进行开发，以便于不断的扩展其生产领域，在双环热聚树脂中添加极性基团，可以在很大程度上提高双环热聚树脂与极性化合物的分散性和相溶性，这种产品也由于水质较为稳定，被广泛的应用在化工生产和油田中。

3.4 加氢

通过聚合反应生产出的双环热聚树脂的稳定性相对较差，因此，其应用范围也得到了一定程度的限制，这可以通过加氢的方法来解决，通过加氢可以破坏双环热聚树脂中的不饱和双键，并将其内部残留的卤族元素脱离，改善生产成品的稳定性和色相，这种方法在近些年来也在一些发达国家中得到了广泛的应用。加氢的方式较多，一般应用在生产中的有喷淋塔、固定床以及浆态三种方式，具体的反应温度控制在200到300℃，并使用载钯单金属作为催化剂，矿物油、正庚烷作为溶剂。

参考文献

[1] 庆惠春，李淑清，刘阳，王晓平，万文俊.热聚法合成双环戊二烯石油树脂[J].石化技术与应，2010，07（10）

化工工艺优化篇（6）

1 处理石油废水的意义

1）通过处理石油废水，可以减少常规生化处理过程的石化废水对生物毒性的影响，对急性毒性、遗传毒性和内分泌干扰活性等不同的毒性特征进行评价，并对生物毒性特征性污染物进行初i识别，可以为优先污染物的确定以及污染措施的制定提供参考依据。

2）石油废水评价与常规污染物浓度指标的结合，更为客观全面地反映出石化废水的污染特征，进一步证实了对石油废水进行优化处理的必要性。

3）对目前常用的石油废水处理技术进行研究，考察传统

处理模式的利弊，以便于处理工艺的改进，有利于石油废水处理效率的提高以及进一步的资源化回用。

4）为了可持续发展，节约能源，保护地球，我们的生活更加富足以及我们的子孙能够千秋万代而努力开发新技术来处理石油废水。

2 石油废水难处理原因

我国石化产业布局散乱，集中度不高，很多企业规模小，技术设备水平落后，环境风险极大。在松花江流域、长江流域、黄河流域、沿海区域均有分布更多有毒有害化学物质进入相关环境，产生各种综合污染现象和生物毒性（Kusui， 2000）。所谓生物毒性，指化学物质引起生物体机体损害的性质和能力。根据作用特点，可分为一般毒性和特殊毒性。一般毒性包括急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性；特殊毒性通常指致畸、致癌、致突变的所谓“三致”效应，从机理来看，致畸、致癌、致突变都与遗传物质的损伤有关，是遗传物质受到损伤从而导致的生殖细胞或体细胞的变化。另外，近年来，环境中一些具有类激素功能的化学物质引起较多的关注，研究者认为它们都是通过对生物体内分泌系统的干扰来发挥作用的，因而环境污染物的内分泌干扰活性也是一种需要深入研究的特殊毒性。石化废水造成环境的污染，近年来引发了较多的关注，但大多数研究都针对处理技术的改进和污染物浓度的控制。石化废水的生物毒性的研究资料相对较少，主要侧重于两类。一类是一些特征性污染物的毒理学研究。如PAHs，它被USEPA和EU列为优先控制污染物。目前对石化废水中的PAHs的浓度以及毒性效应进行了研究，并认为它表现出了遗传毒性。另外，受石化废水污染的土壤和水体的生态效应也引起关注，受到石化废水污染的土壤中化学物的致突变性进行了研究，国内外学者利用Ames实验、原噬菌体诱导试验和大型水蚤慢性毒性实验对石化废水污染的河床的生态毒理学特征进行了分析，对我国长江流域水体的有机物提取物进行研究，发现对大鼠细胞、生精细胞、间质细胞等具有损害作用，认为与长江流域石化废水的排放有较大关系。由此看来，石油废水污染及其影响非常大。

3 石油废水处理技术现状

我国石化企业众多，大多沿江沿河沿海分布，石化废水的排放对相关水域生态及人群健康具有潜在的负面影响。石化废水造成环境的污染，近年来引发了较多的关注我国石化企业众多，大多沿江沿河沿海分布，石化废水的排放对相关水域生态及人油开采废水中主要污染物是原油和悬浮物，为使其处理后能达到回注水质标准的要求，目前各油田采用的处理工艺大多为二段法，即除油除悬浮物注水并辅以防垢、缓蚀、杀菌等化学处理措施。

除油有重力除油：重力除油依靠油水的比重差通过油与水的自然分离实现除油效果。重力除油可去除废水中的浮油及大部分分散油达到初步除油的目的。从目前使用情况来看，重力除油的主要设备有立式除油罐、斜板式隔油池及粗粒化除油罐等。

混凝破乳除油：经一级重力除油后，浮油和大部分分散油已被去除，但是颗粒直径小的乳化油仍残留在水中，通常采用二级混凝破乳除油。

除悬浮物，石油开采废水中的悬浮物通过过滤工艺进行去除，油田通常采用的过滤罐分为压力式和重力式两种.由于压力式滤罐可在工厂预制，而且现场安装方便，占地少，生产中运行方便，所以在油田中 使用较多。压力式滤罐又分为立式和卧式两种，直径一般都不超过3m，卧式滤罐由于其过滤断面悬浮物负荷不易均匀，因而没有立式滤罐应用得广泛。压力滤罐一般都采用大阻力配水方式目前不少油田为保证出水水质而采用两级过滤处理，第一级为双层滤料过滤，滤料通常选用石英砂和无烟煤，第二级采用纤维素滤料进行精细过滤，以确保出水中的含油量、悬浮物浓度等达到回注水质要求。

4 新技术在处理石化废水中的应用

石化废水难处理，但也有一些研究人员开发了是有废水处理的新领域。如尹子洋本[1]文采用化学混凝-Fe2+/NaC10对石化废水的生化出水进行污染物处理研究。在实验研究的前期阶段，综合分析了石化废水的水质情况，并对石化废水进行了化学混凝预处理，然后通过正交实验，考察了各项影响因素对石化废水处理效果的影响，同时分析其机理，最后通过单因素控制实验，确定最佳的实验条件。

徐伟[2]石化废水的处理研究一直是环保领域研究的焦点和热点。石化废水COD浓度高、色度高、可生化性极差，并且含有有毒有害物，由于水质的特点，常规处理难以使其达标，深度处理技术的研究成为热点。以牡丹江某石油添加剂企业的石化废水为研究对象，探讨了生物强化微电解―Fenton 氧化联合工艺对石化废水进行深度处理的可行性以及工艺的最佳控制条件，为今后的实践运用提供了理论依据和指导。

周Z玲、席宏波[3]采用三维荧光光谱扫描技术分大型石化企业综合污水处理厂各处理单元（水解酸化+A/O+接触氧化工艺）进出水的荧光光谱特征。该处理工艺对荧光有机物的总去92%，同时其处理工艺具有较强的抗冲击荷能力。

李敬美[4]用生物膜复合工艺及深度处理工艺对活性污泥与生物膜复合工艺处理石化废水进行研究，以期为石化污水处理厂的技术改造提供依据. 活性污泥工艺为对照，主要考察了活性污泥与生物膜复合工艺对石化废水的处理效果、耐冲击负荷能力、污泥性能及溶解氧利用率等。结果表明，复合工艺对石化废水中CODcr的去除效果略好于活性污泥工艺，而对NH3-N的去除效果明显优于活性污泥工艺。另外，两种工艺对硫化物和油的去除效果类似。提高进水负荷时，复合工艺表现出较强的耐冲击负荷能力， 石化废水经复合工艺处理后，出水CODcr和油的浓度仍未达到GB8978-1996中的一级排放标准。

运用絮凝剂应用于石化废水处理石化炼油厂、石油化工厂生产过程产生的高浓度有机废水，含有乳化油、悬浮物、胶体和部分难降解有机物。其 BOD5/ COD 值较小，属较难生物降解的工业废水。为减少悬浮物对水处理设备的磨损和减少后续生化处理的负荷一般都要用混凝法去除废水中大部分的乳化油、悬浮物、胶体和部分难降解有机物。

运用气浮技术处理含油污水，气浮技术是在待处理水中通入大量的、高度分散的微气泡，使之作为载体与杂质絮粒相互粘附，形成整体密度小于水的浮体而上浮到水面，以完成水中固体与固体、固体与液体、液体与液体分离的净水方法[5]。气浮技术最早应用于矿冶工业。1905年，美国专利刊出了加压溶气技术；1907 年，H.Norris 又发明了喷射溶气气浮技术。目前国外在油田含油废水处理中广泛应用了气浮技术。我国中原油田，胜利油田等处理站都采用了叶轮浮选机。因此，气浮技术在油田污水处理中的应用前景良好。孙青亮[6]用水解酸化-缺氧-好氧工艺处理石化废水，以某典型石化污水处理厂进水为研究对象，参考污水厂采用的工艺，设计了水解酸化-缺氧-好氧一体式小试装置，通过试验研究确定了工艺最佳运行参数，并重点对水解酸化单元的优化进行了研究，同时对出水中的溶解性有机物进行了分级解析，研究成果为污水厂的提标改造和水解酸化-缺氧-好氧工艺在石化废水处理中的运行优化提供了技术支持。贺银莉[7]用好氧颗粒污泥结合共代谢方法处理石化废水。

处理石化废水一般多采用好氧与厌氧处理相结合的方法，很少单独采用好氧生物处理的方法，现将研究较多的好氧处理法介绍如下：

1）序批式间歇活性污泥法；

2）高效好氧生物反应器；

3）生物接触氧化；

4）膜生物反应器；

5）悬浮填料生物反应器。

厌氧颗粒化技术尚有一些缺点，如启动所需时间长、氮磷去除率低运行要求高的温度，一般不用于处理强度低的污水。一些研究者成功论证了在升流式厌氧污泥床中，采用厌氧颗粒污泥技术处理污水具有较大可行性并且去除效果较好。

【参考文献】

[1]尹子洋.化学混凝-亚铁与次氯酸钠处理石化废水实验研究[J].2015（5）.

[2]徐伟.石化废水处理过程中荧光有机物变化特征及去除效果[J].2014（3）.

[3]周Z玲，席宏波.石化废水的活性污泥一生物膜复合工艺及深度处理研究[J].

[4]李敬美.期絮凝剂应用于石化废水处理的研究进展[J].2012.

化工工艺优化篇（7）

1化工工艺设计现状分析

随着化工企业快速发展的同时，企业中的弊端也在逐渐显露，其中化工工艺设计的仪器装备过程中，存在较高的风险性。化工工业设计中，对于仪器安装的安全性能要求较高，安装工作人员的专业安装技能过低，不能满足化工企业的需要。安装工作存在过多的技术分离区域，组装区域与焊接区域需要不同的技术人员，这样涉及到的技术人员过于分散，给仪器安装管理部门造成了很大的困扰。在仪器安装之前，要根据不同的技术区域来制定不同的安装方案，化工仪器的安装决定着企业以后的安全生产状况。

2V化工工艺设计中存在的问题

2.1化工工艺物料的安全问题

化工工艺物料在投入生产之前，大部分是经过加工的中间材料，存在的化学性质非常不稳定，其特殊的化学性质在符合物理条件时具有一定的危险性。化学工艺设计工作人员在进行安装线路设计时，按照规定应该设计出多条线路生产线，可是为了缩短工作周期，部分会选择设计出一条线路。如若投入生产，一但生产线出现问题，将会导致整条化工生产链崩溃，严重的会给环境造成巨大的伤害。

2.2化工工艺设计中设备的安装问题

化工仪器设备的安装是化工工艺设计中的基础环节，也是最重要的一个环节，其中容纳了厂房基础设备分布、设备支架和工作台设计、仪器恒温保护和刷漆、设备安装检修和吊装位置的设计、设备安装施工说明五个方面。大多数化工企业忽略了仪器安装的重要性，设置的管理监督人员专业知识有限，安装中长出现的问题就是仪器损害程度较高，严重影响生产质量。在设备安装期间，还会出现设备返厂现象，化工工艺设计工作人员技术水平低，就会对设备造成一定的损害。化工仪器设备需要全面保护，任何损伤都会降低设备的灵敏度，对于设备的安装位置都需要经过技术人员精准的审核与计算。

3化工工艺设计的优化策略

3.1实现化工工艺设计的低耗能

化工生产中的能源成本并非生产总成本的一部分，为了实现化工工艺设计的低耗能，化工企业需要解决基建投资高和能量耗量大的问题。化工企业通过提高生产效率、降低生产成本，从而达到化工工艺设计的低耗能理想标准。实现化工工艺设计的低耗能，我们可以从多方面着手，举个例子，当温度和压力高于其临界状态时，就会形成超临界流体，化工企业可以将超临界流体，应用于大型的分离装置上，从而减少仪器设备的能源费用。

3.2推动绿色化工工艺技术的革新

我们可以借鉴西方绿色化工技术的指导思想，推动绿色化工工艺技术的革新，绿色化工工艺技术可以衡量一个化工企业的综合技术实力。为了响应国家绿色可持续的发展观，大多数化工企业将绿色化工工艺技术的革新任务，放在企业策划书的核心位置。只有创新化工工艺设计技术，才能实现企业全面技术的绿色化，需要引进低耗能无污染的化学产品生产技术，比如新催化技术、声化学技术、光化学技术、生物技术、微波化学技术等等。除此之外，化工工艺设计的改革和绿色发展，是国家安全生产总局，对化工企业21世纪的持续发展要求。化学物品可以广泛应用于医疗领域、农作物领域、香水香料领域和光电光缆等众多领域，由此看来，化工工艺设计的绿色发展理念可以造福于生产行业的各大领域。全面推动化工企业的绿色生产理念，可以实现绿色化工技术的全面革新，从而也推动了我国科研技术的创新和再开发。

3.3提高化工工艺设计中的原子利用率

化工企业多数会采用原子控污技术来解决企业污染问题，提高化工工艺设计中的原子利用率，可以从根本来源上控制化工企业的污染程度。原子利用率的最高理想，是将转化率提高到百分之百，也就是将原材料全部运用于生产，从而达到化工企业的零污染。我们可以引进西方先进的原子利用技术，提供特定分子理论合成路线软件辅助设计新产品，与此同时我们既要保证原子利用率有所提高，也要保证化学产品的高质量生产。西方先进的高原子利用率也会存在一定的风险性，我们在借鉴学习的过程中要学会取其精华弃其糟粕，在借鉴学习的同时也要保留本企业的生产技术风格。

4结语

化学工业设计的正误决定着化学产品是否顺利生产，化工企业应该高度重视化工工业设计这一环节，确保能够及时发现工业设计中存在的问题，并快速制定出相应的解决方案。化工设计工作人员，需要不断地提升个人的专业素养，不断完善和健全化学工业设计体系。

参考文献：

[1]任巍.化工工艺设计的现状及存在的问题探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013.

[2]华柏寅.绿色化工可持续发展探讨[J].化学工程与装备，2010.

化工工艺优化篇（8）

1项目概述

推头是大连重工粗轧机出口摆动辊道、连轧机中间提升辊道、精轧前半提升辊道中调整侧导位装置宽度的关键工件,总数量56件。推头为焊接件，如图1所示，结构复杂，质量精度要求高。同时，工件使用频繁，需要4件推头尺寸保持一致，尺寸公差要求严格。

2推头加工背景

目前车间机床数量较少，仅有一台多头铣床，生产任务量较重，工期紧，推头的生产工艺复杂。原工艺为整体焊接完成后进行产品各尺寸的加工，加工工序繁多，大多数工序集中在多头铣床，严重影响整体的生产进度。原工艺为：（1）件1、件2毛坯为锻坯（采购费用合计867元/套）；件3用钢板下料。（2）件1/件2加工完成根部对装键和焊接坡口转铆焊；件3加工完成上部对装键槽转铆焊。（3）铆焊环节利用键与键槽的对装方式将件1、件2、件3组焊为一体形成推头毛坯。（4）机床加工工序：以件3下平面为粗基准统体划线，确认各处毛坯余量情况（小划，45min）；铣削粗加工件3尺寸1500+0.20、件1尺寸80（X63，6.5h），镗削粗加工件2尺寸φ100e8（多头铣，4.5h）；铣削推头整体外形尺寸260、275、190×190、140、120等（X63，3h）；铣削精加工件3尺寸1500+0.20、件1尺寸80（X63，8h），镗削精加工件2尺寸φ100e8（多头铣，6h）；钻制各孔（Z35，4h）；钳工合装盖板（钳工，1h）；镗制尺寸φ60H7、φ36H7以及剩余工作量（T611，6h）。加工不足：因工件外形较小且加工部位多，要求精度高，装夹定位困难，难以保证4件推头的加工尺寸一致。单件加工成本为：X63(6.5+3+8)小时×35元/小时+多头铣（4.5+6）小时×80元/小时+Z35（4）小时×25元/小时+T611（6）小时×80元/小时+钳工（1）×40元/小时+小划（0.75）小时×17元/小时=2085.25元。

3改进结构及优化工艺

为缩短制造周期，降低生产成本，满足推头的使用要求及质量要求，结合推头在设备中的使用情况及其本身的结构特点，对推头的结构进行改进，并对生产工艺进行优化。改进后的结构如图2所示。具体思路为：（1）将件1改为铆焊件拼接，件2改为φ190圆钢下料，费用合计398元/套。（2）增加件1/件2/件3转铆焊前加工工作量。件1：铣削粗加工件1尺寸80，单边留2mm余量，外形尺寸加工完成（X63，2.5h）；对装键槽改为圆柱结构后连同焊接坡口在C630工序加工（C630，2.5h）。件2：对装键槽改为圆柱结构后连同焊接坡口以及φ100e8在C630工序加工（C630，3h）；完成3-M16的加工（Z35，30min）。件3：粗加工件3尺寸150+0.20，单边留2mm余量并加工好外形尺寸（X63，4h）；钻制各油孔以及和合装孔，同时将定位键槽改为圆孔钻出（Z35，3.5h）。（3）件1/件2/件3对装组焊一体形成毛坯转机加工区：精加工完成件3尺寸1500+0.2，件1尺寸80（X63，2h）；钳工合装盖板（1h）；镗制尺寸φ60H7、φ36H7（T611，4h）；制作专用工装定位进行加工，保证了4件推头的尺寸一致。工艺优化后单件加工成本为：X63(2.5+4+2)小时×35元/小时+C630（2.5+3）小时×30元/小时+Z35（0.5+3.5）小时×25元/小时+T611（4）小时×80元/h+钳工（1）×40元/小时=654.75元。

4实施效果

（1）缩短了生产周期。原工艺每件多头铣需要10.5h，56件总需要时间588h，每天按20h两班倒进行加工，需要29.4天。优化工艺后避免了多头铣工序，新工艺中T611（2台）用时较长，以此为依据计算：新工艺每件T611需要4h，56件总需要时间224h，每天按20h两班倒进行加工，需要11.1天。改进后，生产周期节约了18.3天，为整套设备的完成创造了条件。（2）提高了生产效率，降低了生产成本。原工艺成本：毛坯费867元/件+2085.25元/件=2952.25元。新工艺成本：毛坯费398元/件+654.75元/件=1052.75元。每件节约成本：2952.25-1052.75=1899.5元。56件总计节约成本：1899.5元/件×56件=106372元。

5结语

此次结构改进和工艺优化，解放了多头铣工序，增加了卧车工序，平衡了车间的任务量，为更好地完成其他任务创造了条件。

参考文献

[1]孙志礼，冷兴聚，魏严刚，等.机械设计[M].沈阳：东北大学出版社，2000.

化工工艺优化篇（9）

前言

甲醇作为化工生产中的最基本的有机原料之一，其能够在甲醛、醋酸等有机品的生产与农药制备与医药的生产中发挥着巨大的作用。但是甲醇在生产的过程中也伴随着巨大的能源消耗与有害气体的排放，在经济全球化与环保全球化的今天，做好甲醇生产工艺的优化，降低甲醇生产过程中对于能源的消耗与温室气体的排放量，促进低碳环保是现今乃至今后一段时间内化工工程发展的重点。文章将在分析甲醇生产工艺的基础上对如何实现甲醇生产工艺的优化，实现低碳环保进行分析与阐述。

1甲醇生产工艺简介

甲醇是化工生产中的重要的化工原料，在甲醇的生产过程中主要是通过对天然气进行转化来实现甲醇的生产。现今，在国内通过对天然气进行转化来实现甲醇的制备的形式众多、繁杂，归结来说，这些天然气的转化工艺可以分为：一段蒸汽转化法、两段转化法和换热式转化三种方法。在这些方法中，一段蒸汽转化法的后续工艺可以分为补碳和不补碳两种，当采用补碳工艺时，对于补碳的时间选在转化前或是转化后都可以，但是需要有相应的生产流程与其相匹配，不同的补碳时间使得天然气的转化工艺流程有所差异。对于天然气转化过程中采用补碳生产流程的，通过对甲醇生产的设备条件和生产系统进行相应的改进，利用化工厂尾气完成转化前的补碳操作，在实现降低废气排放量的同时，减少了甲醇转化所需消耗的天然气的用量；在提高甲醇生产企业生产效率的同时，减少了温室气体和天然气的消耗量，实现企业的节能环保和经济增效。

2甲醇生产中的一段蒸汽转化法的生产原理

甲醇生产制备过程中采用一段蒸汽转化法的原理如下：在天然气转化的过程中，一部分的一氧化碳和水蒸气会产生化学反应而转化为CO2和H2，在这一反应过程中，CO2的生成速率要远低于天然气转化为CO和H2O的速率，因此，在天然气转化的过程中会存在着大量的氢气，这些氢气的量远远多于甲醇制备所需要的量。通过对甲醇生产过程中进行抽样分析后发现，每生产1t甲醇将会产生约1000m3的H2，这些生产出来的H2在生产回路中不断循环堆积既影响效率又对生产安全造成不小的隐患，生产回路中大量的H2堆积将会使得回路中的生产有效气体的浓度大幅下降，导致甲醇合成系统回路的规模大幅增加，从而使得回路中循环气压缩所消耗的能量大幅增加，氢气则仅仅作为转化炉的燃料进行燃烧消耗，使得大力的氢气被白白浪费。为提高甲醇的经济效益并实现甲醇生产过程中的节能环保，需要对甲醇制备过程中的有效气体的排放与回收利用进行充分的考虑。通过对生产过程中所产生的多余的氢气进行回收再利用，同时补充入生产所需的CO2可以使得甲醇的生产制备过程得以继续进行，从而可以有效的提高甲醇的的产量和降低天然气的消耗量。

3甲醇生产工艺中的优化方案分析

3.1甲醇生产工艺优化的整体设计思想

通过对甲醇一段蒸汽转化法的生产过程进行分析后发现，为提高甲醇的生产效率，降低天然气和温室气体的排放，关键在于要解决好甲醇生产设备中存在于循环管路中的，多余H2问题。解决生产过程中的多余H2存在着以下两种思路：（1）对甲醇生产过程中所存在的多余的H2进行分离、提纯，而后将这些H2用作其他化工产品的原料或是燃料。（2）可以通过在生产系统中进行补碳作用，从而使得生产系统中多余的H2能够再次进行化学反应，使得甲醇的生产量大幅增加。对甲醇生产制备过程中进行补碳作业的方法主要有：（1）对甲醇在生产制备中所排放的CO2尾气进行收集、提纯，并将其重新补入到甲醇的生产环节中。（2）对甲醇制备过程中烟道中的尾气进行脱碳，并继续补充一定量的天然气，使得两者能够一同参与到甲醇的生产制备过程中。（3）通过使用两段转化法来对甲醇生产过程进行补碳操作，可以对二段部分所产生的CO2进行收集、保留，从而提高碳元素在转化其中的含有量。对甲醇制备过程中进行补碳作业时选择何种补碳方式，需要结合甲醇生产企业的实际生产情况进行判断来决定。例如，某一甲醇生产企业补碳作业中使用的是甲醇化工厂中所排放的大量废弃温室气体，在补碳方式中选择一段蒸汽转变法补碳工艺为宜。

3.2甲醇生产工艺的流程优化分析

当使用一段蒸汽转化法来进行甲醇生产时，其生产工艺流程如下：首先对甲醇生产的基础性原料天然气进行提纯净化。其次将净化完成的天然气与生产排放回收的提纯CO2气体相混合，使得两者一同进入到饱和塔中，并在转化炉中完成转化。最后对转化完成的气体进行压缩处理，从而使得甲醇合成和压缩的流程能够有效的结合，完成甲醇合成后继续通过三塔流程完成对于甲醇的精馏、提纯，从而得到精纯的甲醇产品。

3.3做好甲醇生产过程中的补碳

通过对甲醇制备过程进行一定的改造，采用辐射加热的方式完成补碳，对CO2进行补充来减少甲醇在生产过程中对于天然气的需求量，降低生产成本。优化后的甲醇生产流程如下：首先完成对于生产所需要天然气进行加氢和脱碳提纯。其次对完成处理后的天然气与回收净化的CO2混合气一同送入到饱和塔中进行生产转化。再次将合成转化的气体送入到一段蒸汽转化炉中，在转化炉中完成甲醇生产的补碳作业，经过一番混合转化，天然气已经变成了CO2、H2和CO的混合物。并对混合物气体做好抽样分析，对混合气中各成分的含油率进行一定的调整，使其更适合与后续的合成生产，调整后的数值应当控制在2.05~2.1之间。最后将调整到位的混合气送入到甲醇合成塔中进行甲醇的合成，对一段蒸汽转化炉中所产生的反应气体进行冷却处理后导入到压缩机组中，对H2回收利用后将剩余的气体作为甲醇生产所需要的燃料使用，对于生产出来的甲醇需要继续通过甲醇精馏装置进行提纯，最终得到生产所需要的精甲醇制品。

3.4甲醇生产工艺优化后的效果评估

通过对改造后的甲醇生产流程进行统计分析后发现，生产单位甲醇所需要的天然气、废气排放量等都有不同程度的降低，以生产中所需要的天然气为例，补碳改造后甲醇生产所需的天然气由原先的1000m3降低到890m3，极大的降低企业的生产成本；补碳改造后，甲醇生产过程中的CO2和CO的转化比提高到了2.2，从而使得循环管路中的H2的利用效率大幅提升，减少了甲醇生产中的温室气体的排放，使得整个甲醇制备更为节能、环保。

4结束语

甲醇是重要的化工生产原料，在竞争日益激烈、人民环保意识不断加强的今天，通过对甲醇生产流程进行改进优化，在提高天气利用率的基础上减少了温室气体的排放，促进了化工生产的节能环保。

参考文献

[1]徐华银，刘会桢.前补碳工艺在甲醇生产中的节能减排作用[J].石油和化工节能，2011，1.

化工工艺优化篇（10）

引言

制药行业直接关系到人们的健康，在防病治病、强身保健，以及计划生育等方面发挥着重要作用。同时，制药行业也是推动国民经济发展的主要力量之一。药品多是从天然药物中分离提取，然而受技术条件限制，传统的提取方法过于粗糙，未能使药物性能完全发挥，甚至带有较大的副作用。随着制药工艺的进步，化工制药迅速发展，有力地保障了药品安全性。虽有灭菌消毒等环境，但随着医学的进步，化工制药工艺还需进一步优化。在此，以云南引种玛咖为例，对其有效成分的提取工艺及鉴别方法展开试验分析。

1 玛咖及其成分分析

玛咖原产于南美安第斯山区，属于十字花科的一种高原植物，在4000米以上的高山高原有着广泛分布。该植物营养价值极高，可兼食药两用，是当地的主要食材。除了丰富的氨基酸、脂肪酸、维生素、蛋白和矿物质锌等元素，玛咖还含有玛咖烯、玛咖酰胺、芥子油苷、咪唑类生物碱、甾醇等多种次生代谢物质。故玛咖不但滋补强身，用于改善、提高生育能力，而且还能促进新陈代谢，降血脂、抗疲劳，提高睡眠质量，坚固免疫系统。另外，在抗更年期、抗癌抗病等方面也具有良好的效果。

从上世纪60年代起，关于玛咖的研究越来越多，其价值也受到世界各国关注。市场上的玛咖具有诸多功效，但当前的研究工作多体现在生理实验上，在内部具体成分的功效方面还值得进一步研究。这就要求利用分离技术，提取玛咖内部单个成分加以分析。但其内含成分过多，增加了分离提取工作的难度。在此利用化学制药工艺，对国内云南引种玛咖的有效成分进行提取鉴别，为此行业及相关产业贡献绵力。

玛咖的生长环境较为特殊，除了海拔高、土壤肥沃，还需有较大的日夜温差，故其种植地有限。我国云南玉龙雪山位于青藏高原东南缘，与安第斯山脉的气候比较接近，所以能够成功引种种植。

2 玛咖有效成分的分离工艺

芥子油苷，即硫代葡萄糖苷，多存在于细胞质的液泡中，自身性质较为稳定。在挤压等作用力下，组织易被损伤，与黑芥子酶发生水解反应。另外，在高温条件下黑芥子酶易失去活性，芥子油苷也会分解成多种物质，其分解速率也会受到影响。

玛咖生物碱和芥子油苷是玛咖的主要有效成分，且都是亲酯性物质。在其分离提取中，提取溶剂可选择使用95%的乙醇。将它们掺于一起，经反应在芥子酶被杀灭的同时，芥子油苷、玛咖酰胺、玛咖生物碱等有效成分便可被提取。乙醇提取物在浓缩陈放后，会产生玛咖糖结晶，对提取液减压浓缩成膏，便可得到芥子油苷和玛咖生物碱的混合物。然后再使用2%的盐酸进行溶解，不相溶的是芥子油苷，可溶入的是玛咖生物碱，至此成功将两者分离。

3 玛咖有效成分提取分离试验

3.1 药品试剂及仪器设备

采自云南丽江的玛咖，主要用其粉末；化学物质包括碘、乙醇、丙酮、浓盐酸、冰醋酸、碘化钾、正丁醇、乙酸乙酯、氢氯化钠、次硝酸铋等；水选择的是蒸馏水。设备仪器有电热恒温水浴锅、旋转蒸发仪、G硅胶板、电子分析天平以及PH计等。

碘―碘化钾试剂的调配：准备100ml蒸馏水，将2克碘及20克碘化钾溶于其中，掺加冰醋酸20ml，并使用蒸馏水定溶，留作备用；

改良碘化铋钾试剂的配置：①按照1:4的比例准备100ml蒸馏水、冰醋酸的混合溶液，然后取1.7g次硝酸铋溶于其中；②取16g碘化钾，倒入40ml蒸馏水使二者溶解。实际使用中，以上两种试剂各取5ml，将其混合在一起，然后加入20ml冰醋酸、60ml蒸馏水；混匀后4小时，试剂会彻底澄清，之后方可使用。

硝酸银铵试剂的调配：先称取17g硝酸银，然后利用蒸馏水将溶解为100ml 。在配置氢氧化铵时，可取100m的30%氨水加入再加入200ml水。需保证其体积的混匀。

3.2 具体实验步骤

先将玛咖生药进行粉碎，成8―10目；称取其重量后，在少量乙醇中浸湿并置入提取容器；以95%的乙醇按照生药重量的4倍掺加，然后加热回流，持续约1h，放出乙醇提取液收置；同样的方法共回流提取3次后，将得到的乙醇提取液相混合，并过滤澄清。

将乙醇的总提取溶液进行浓缩，体积为1/2时陈放40h；每隔2h进行一次搅拌，会有白色的结晶沉出，过滤后便可得到玛咖糖；对过滤后的溶液继续浓缩，直至成膏状；称取其重量后，以2%的盐酸按照5倍量加入进行溶解；会有不溶物生成，将其取出用少量的盐酸进行清洗，再用水将其洗至中性，晾干后可初步获得芥子油苷；对其酸水，用2%的氢氧化钠调PH10；然后进行3次氯仿萃取，碱水量依次为总量的1/2、1/3、1/3，最后将3次溶液合并，并加热回收直到没有味道；再次称取重量后，按照5倍量掺加乙酸乙酯热溶，放置结晶，抽滤沉淀后便可获得玛咖生物碱。

4 关于玛咖有效成分的定性鉴别

4.1 玛咖生药鉴别

在识别玛咖生药时，可通过品尝、观察、闻味等方法加以鉴别。如放入口中后，舌尖会感到有特殊的刺激性辣味；将其浸入酒精中，会散发出宜人的香味；在其药水浸泡液中加入适量的乙醇，会生出白色沉淀。

4.2 玛卡生物碱的鉴别

（1）供试样品的制备

取生药10克，用95%的乙醇50ml提取一小时滤取乙醇提取液，浓干至无乙醇，加5ml 2%盐酸溶解，滤出不溶物，酸性水做试样于酸性提取液中3-4滴碘化铋钾试液，有桔红色沉淀为正反应。据此可以判断玛咖中有少量水溶性生物碱。也可直接提取生物总碱少量用2%盐酸溶解于溶液中滴加碘化铋钾试液有桔红色沉淀为正反应。

（2）玛咖生物碱的板层鉴别

取少量总生物碱，用乙醇溶解供点样硅胶G板，按照3:2的比例将氯仿和丙酮加以混合作为推进剂。使用碘蒸汽作为显色剂。结果会有明显有两个黄色点出现。

（3）芥子油苷的鉴别

将芥子油苷的乙醇可溶液或氯仿可溶液滴在滤纸上，滴加硝酸银铵试液，有紫兰色斑点出现；且其乙醇可溶液或氯仿可溶液，加硝酸银铵试剂，先出现白色沉淀逐渐变棕红色最后变为深兰色沉淀。

5 结束语

医药产业事关国民经济发展和人民健康，应受到高度重视。随着医疗改革的深入，化学制药工艺取得了明显进步，为我国医疗事业发展做出了巨大贡献。玛咖是一种营养价值和保健功能都较高的植物，掌握其单个成分的性能，在今后的研究中具有重大意义。

参考文献：

[1]郝利民,鲁吉珂,巴建明,崔燕.等.云南栽培玛咖芥子油苷提取工艺的优化[J].食品与发酵工艺,2013(3).