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第1篇：化學工程與工藝的前景范文

    傳統化學工程使用處理工藝對有毒污染物的處理滯后性較強,通常是在污染物產生之后再另外做針對性處理,不僅增加了處理成本,且治標不治本。比如傳統工藝煙氣除塵,雖然凈化了氣體,但是污染物直接轉化為廢渣廢水,還需要另一道工序做清潔處理,無疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。綠色化學工藝的介入,可以直接在生產或排放階段就完成清潔使命,通過化學反應達到預防、控制和消毒污染的目的。

    化學原料是化學工程的源頭,原料決定了生產流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染,同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源,實現深度開發利用,兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。

    在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非最佳選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。

    2.綠色化學工程工藝應用

    分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界最大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。

    綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應完全無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。

    除此之外,綠色化工工藝還廣泛應用于生產環境友好型產品領域,生活中有眾多具體應用實例。比如空調制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產環境友好型產品領域,綠色化工工藝所發揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發與應用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經濟環保,發展前景好,且制備生產對自然資源的消耗、對環境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應用的優越性。

第2篇：化學工程與工藝的前景范文

1.1 超臨界化學反應技術

超臨界液體是指在溫度和壓力都處于臨界點之上時,此時狀態處于液體和氣體之間,具有這兩種狀態的雙重性質。這種狀態的流體不僅在化學工業、生物化工、食品工業有廣泛的應用,而且還在醫藥工業等領域應用很廣泛,已經顯示出巨大的魅力,極具發展前景。近年來,化學界將超臨界水氧化法應用到保護環境的領域,但是都處于初級發展階段,很不成熟。

1.2 綠色化學反應技術

綠色化學是指對環境不會造成污染的,有利于保護環境的化學工程。綠色化學簡單說就是采用化學的技術和方法來減少或消除那些對人類有害的、妨礙社區安全的、對生態環境會產生不利影響的原料或溶劑等。綠色化學是將污染從源頭進行消除的工程,因此很徹底,這主要包括原子經濟性和高選擇性的反應,生產出對環境有利的材料,并且回收廢物循環利用的一門科學技術。

1.3 新的分離技術

研究從廣義上說,分離強化首先是對設備的強化,然后是對生產工藝的強化,綜合起來說就是只要能將設備變小、將能量轉化效率提高的技術都是化工分離技術強化的結果,有利于實現可持續發展,這也是化工分離技術的主要趨勢之一。古老的化工分離技術原理:利用沸點的不同,將不同的組分從分離塔里分離出來。隨著科技的發展及國內外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術,具有廣闊的發展前景,但是這些在應用中同樣也存在著很多問題,那就是:此項研究對相關分子蒸餾的基礎理論探究比較少,沒有在理論上充分說明和指導,對設計刮膜式分子蒸餾器也沒有深入的研究。隨著信息技術的不斷進步,分離技術也不斷得到改善,取得了長足的進步,逐漸信息技術引入到分離技術的研究與開發上,例如在研究熱力學和傳遞的性質、多相流等方面,這些都是信息技術發生功效的主要分離技術,再如分子模擬大大提高了預測熱力學平衡和傳遞性質的水平。對分子的設計加速了可以加速分離,因此對研究和開發新的高效的分離劑有深遠的意義。信息技術的引進有利于新的分離過程的深入,提高工作效率。

二、傳熱過程的一些新的研究進展和方向

2.1 微細尺度傳熱學研究進展

微細尺度是從空間尺度和時間尺度微細的探討和研究傳熱學規律,現在在傳熱學中已經自成一個分支,發展前景廣闊。當物體的特征尺寸遠大于載體粒子的平均尺寸即連續介質時假定依然會成立,但是由于尺度的微細,原來的假設的影響因素也會相對的發生變化,這就導致了流動和傳入規律發生著惟妙惟肖的變化。目前,微米、納米科學已經取得長足的進步,受到人們的廣泛關注,諸多領域都是圍繞微細尺度傳熱學進行研究的。其中高集成度電子設備、微型熱管、多空介質流動傳熱等多項研究都是微熱尺度傳熱學研究取得的豐碩成果。

2.2 強化傳熱過程的研究進展

這項研究主要是從改進換熱器設備的形式入手,提高傳熱的效率,并想辦法改進設備使其持續對外放熱,這種改進包括發明新的傳熱材料和改進生產工藝,將過去的設計進行優化等方法。

2.3 傳熱理論研究進展

近年來,傳熱研究者一直都致力于滴狀冷凝在工業生產上的應用,但至今仍未能很好的實現,主要問題是如何獲得實現滴狀冷凝,并且使其冷凝表面壽命延長。改變冷凝界面的性質,將滴狀冷凝應用到工業上進行傳熱改造是傳播熱學研究的主要熱點之一。沸騰的傳熱方式不僅在機械、動力和石油化工等傳統的工業之中廣泛使用,而且在航空航天技術等高科技領域也廣泛的應用著。長期以來,人們都在對液體發生核態沸騰的原因和具有高換熱強度的機理進行著深入的探究。由于沸騰的現象是復雜和多變的,這些都導致了我們不能利用常規的計算方法來計算出沸騰所能傳輸的熱量。到現在為止,加熱器表面受到水沸騰時產生的氣泡的影響,這一問題是最需要得到解決的,也是研究的重點所在,對沸騰傳熱進行計算大都采用機理模型,這種方法存在嚴重的缺陷就是計算的準確率很低,而且需要大量的實驗做基礎,所以目前應用的范圍較窄,目前沒有能較準確計算沸騰傳熱的計算式,因此我們有另辟蹊徑,從新的角度來探究和研究問題,從基本理論出發,提出新的理論與計算方法或研究出新的模型,將數學與之相結合計算出沸騰所傳出的熱量,這將成為今后研究的重中之重。

2.4 與計算機技術相結合

計算機技術的進步使化學中大量的計算問題和數據采集分析的問題得到了解決,同時解決了人力物力和財力,也增加了數據的準確度與精確度,主要表現在計算機技術對計算流體力學和數值傳熱學上的主要貢獻,其主要的研究方法是數值模擬法。這種方法的特點是需要大量的數據計算,而且需要大量的實驗作為補充,采用計算機進行分析和計算,有利于將數據直觀的表現出來,方式更加靈活多變,費用更加低廉,并且得出結論的周期比較短,對于應對此類問題計算機技術是最好的選擇。

三、化學工程學科未來的發展動態

3.1 將化工過程與系統過程研究相結合

化學變化是一個復雜的過程,這是因為性質決定的,其非對稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維,使其控制因素增多,結構尺度變多,其中結構是對過程工程研究的中心問題,主要解決辦法是簡化其結構,使復雜的結構變得簡單,更具有使用價值;首先研究特殊系統,然后推理出一般性的結論,進而推而廣之,這些都為解決結構問題打下了良好的基礎,解決了復雜系統不容易被分析的問題,采用整體法和還原法研究復雜的系統有利于把握系統的主要變換方向,多尺度的思考問題的方式可以將過程問題轉換成平時的時間和空間問題,對研究化學工程的復雜結構有好處。化學工程的這一轉變趨勢預示著化學正在向著應用領域進行擴張,更加注重其實用性和價值性,而非學科本身理論的研究。這也在化學課堂上出現了明顯的改革,從只有實驗和理論兩個過程的化學轉換成有實驗、有計算最后才產生結論的過程,這就需要化學與數學物理等相結合,甚至與計算機技術相結合,進而實現化學過程的更好研究。

3.2 將化學工程與材料科學研究相結合

科學的進步使大量新的技術和產品能源不斷涌現,并且在先進技術的引導下得到了廣泛的應用,這就為化學工程的研究提出了新的問題那就是如何為新的產業的形成和發展提供良好的服務并不斷形成新的完整的理論,化學工程的發展就此進入老人一個新的發展階段。在學科研究的方法上更多的注重學科的交叉,更多的研究材料其中包括信息和化學、生物與化學、能源與化學、環境與化學相結合的工程學科,這些都為化學工程的發展提出了新的發展方向和研究課題,為化學的發展做了良好的鋪墊。

3.3 將化學工程與信息工程研究相結合

化學工程技術的熱點是將化學工程與信息工程研究相結合,隨著信息技術的發展,信息技術已經深入各行各業,通過計算機技術可以收集大量信息,并對此進行精細的計算,隨著大量的數據的 統計和分析,可以得出很多重要的規律和結論,這些規律可以用來作為提高效率和生產效益的理論依據,同時可以預見,將化學工程和材料科學結合起來進行分析必將是化學工程領域的重點研究課題,必將成為引領化學研究的主要方向。

第3篇：化學工程與工藝的前景范文

《綠色電去離子水處理技術》征訂通知

動態膜技術的研究進展及其在冶煉行業中的應用前景

運行條件對給水超濾膜裝置工作周期的影響

《化學工程》雜志2012年征訂啟事

Fenton-絮凝法預處理化工綜合廢水的研究

電-Fenton技術處理聚合物驅采油廢水

化學沉降和硅藻土吸附法處理高濃度電鍍含鋅廢水的研究

中國首部流域法規《太湖流域管理條例》11月起施行

水解酸化-A2/O-MBR-BAC組合工藝處理焦化廢水試驗研究

大孔樹脂吸附法處理含硝基苯類工業廢水試驗研究

兩項修訂后的水質測定標準開始實施

二氧化氯三相催化氧化法處理反滲透濃水試驗研究

乙烯廢水深度處理達標技術研究與應用

煉油廠廢水生化處理出水氨氮超標問題的分析及解決措施

鋼鐵冷軋濃縮廢乳化液處置

《云南化工》雜志2012年征訂啟事

淺談石油化工企業排水系統管道材質的選擇

火電廠循環冷卻水緩蝕阻垢試驗研究

一種新的密閉型濕式冷卻塔的數學模型研究

A_2N工藝的固有弊端分析及其對策研究

藻類混凝過程的影響因素探討

厭氧序批式反應器快速啟動的影響因素述評

光催化氧化-MBR組合工藝在有機廢水處理中的應用

邯鄲市地熱能開發利用中排放水問題探討

BAF-微絮凝工藝處理微污染水試驗研究

強化生物除磷系統除磷性能分析

磷酸銨鎂法去除高氮磷比廢水中磷的試驗研究

電滲析處理印刷線路板廢水的研究

幾種電化學法處理苯酚廢水對比試驗研究

電化學氧化耦合絮凝技術深度處理焦化廢水影響因素分析

鐵炭微電解法預處理拉米夫定制藥廢水的研究

改性填料強化A2/O工藝處理低溫市政污水效果的研究

乳化油廢水Zeta電位值的影響因素研究

循環冷卻水場運行水平評價方法的研究

邢臺市污水廠進水泵站技術改造與實踐

膨潤土對水中聚丙烯酰胺的吸附行為研究

鋼渣吸附Cu2+、Pb2+的影響因素研究

第4篇：化學工程與工藝的前景范文

    在生產混凝土超塑化劑聚磺化萘甲醛的過程中,水污染嚴重,而且在半固體的濾餅中含有大量的最終產品,為了降低污染,減少浪費,生產企業采取了一系列措施,包括:過濾過程中滯留水的回用,反應器洗滌水的循環利用,高壓泵采用閉環冷卻系統,控制原料、產品和水的跑冒滴漏,充分利用固體廢物中的最終產品等。經過工藝路線改進,實現了清潔生產,提高了經濟效益[29]。清潔的反應體系反應體系對反應十分重要,以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態水和離子液體等作為清潔生產的反應體系,可以獲得良好的反應效果。徐明仙等[30]在超臨界CO2中進行水楊酸合成,CO2既作為溶劑,又作為反應物,成為合成水楊酸的綠色原料。朱憲等[31]利用臨界水作為反應介質,提取黃姜中的薯蕷皂苷,發現其可以克服傳統水解法需要加堿中和、水消耗大和環境污染嚴重等缺點。張輝等[32]利用超臨界水氧化法與非色散紅外法相結合測水質中有機碳含量,發現其反應快,氧化徹底,檢測結果準確。Lv等[33]利用高溫液態水的特性水解生物質資源生產化工原料,如木糖水解等,具有較好的效果。離子液體作為一類新型綠色反應介質,不僅可替代傳統有機溶劑或酸堿用作化工反應和分離的新介質,而且具有作為新型磁性材料、納微結構功能材料、材料、航空航天推進劑等的潛力[34]。磁性功能化離子液體具有液程寬、蒸氣壓低、溶解能力強等特性[35],在有機合成中可作為溶劑兼催化劑和模板劑,具有產物易分離、可回收重復使用等優點。超常規反應技術由于人們對物質狀態和反應過程的認識有限,對物質的利用主要基于其正常狀態下的物性。隨著人們對各種物質處于不同極限狀態的特性的研究,化學反應過程在極限狀態下的特性受到化工界的廣泛關注,于是各種超常規狀態的技術不斷涌現,如超臨界流體技術、超重力技術等。超臨界流體技術超臨界流體指的是處于臨界點以上溫度和壓力區域下的流體,在臨界點附近會出現物性急劇變化的現象。利用流體超臨界狀態特性的技術稱為超臨界流體技術,如超臨界法制備微粒技術和超臨界流體萃取技術等。利用超臨界法制備微粒技術有超臨界溶液快速膨脹法、超臨界輔助霧化法和超臨界反溶劑法等。采用超臨界法制備微粒,與常規的機械加工法、重結晶法、冷凍干燥法和噴霧干燥法相比,制備的微粒粒徑較小,粒徑分布均勻,而且解決了有機溶劑殘留等問題,具有綠色環保的特點[36]。超臨界技術是未來大規模制生物燃料的理想方法,特別是用于廢油和脂肪制取生物柴油。

    與傳統的生物燃料生產方法相比,超臨界流體技術具有反應快、生產率高、易于連續操作、而且不需要催化劑等優勢,但操作壓力和溫度高,材料成本高,難以推廣應用[37]。超臨界流體萃取技術是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體所具有的超常規的溶解能力而發展起來的化工分離技術。與其它分離技術相比,超臨界流體萃取技術具有適用性廣、效率高、所得產品無毒無殘留等優點,是一種典型的綠色化工分離技術。超臨界流體萃取技術在處理常規法難以處理的廢水中的有機物和高分子材料等方面具有顯著的優越性,在污染治理方面可以發揮重要作用[38]。超重力技術在超重力環境下的物理和化學變化過程的應用技術叫超重力技術。與傳統塔器相比,在超重力環境下,微觀混合和傳質過程得到高度強化,因此超重力技術的研究和應用得到了廣泛的關注[39]。超重力技術在分離方面的工業應用比較廣泛,如超重力脫氧技術、超重力脫硫技術和超重力脫揮技術等[40]。超重力技術在反應中的應用也比較多,如納米材料的制備以及在精餾分離和快速反應過程中的應用等[41]。浙江工業大學研發的折流式超重力場旋轉床已實現工業應用,與傳統的塔器設備相比,該設備高度降低1~2個數量級,可節省場地和材料[42]。其它超常狀態技術除超臨界流體技術和超重力技術外,還有其它極限技術,如超高溫技術、超高壓技術、超真空技術、超低溫技術等。隨著高科技的迅速發展,這超些常規技術在化工領域的研究和應用將越來越多[43]。催化技術催化技術是化學工業實現清潔生產的主要方法。在有機化工中,為了得到盡可能多的目標產品,減少副產品和廢物,除了采用合適的工藝設備和工藝線路外,非常重要的是采用高效環保的催化劑,如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。酶是一種高效催化劑,催化選擇性極高,無副反應,便于過程控制和產品分離。科學家們研究發現2-羥基異丁酰-CoA的酶可以將直鏈C4化合物轉化成支鏈,作為甲基丙烯酸甲酯前體,這意味著在常規的化學路線基礎上有可能會延伸出一條新型的生化法工藝路線[44]。人們在利用酶催化劑時,也在探索研究模擬酶催化劑,如將分子印跡法應用于聚合物模擬酶催化劑的設計合成中,制備的模擬酶催化劑具有抗惡劣環境、高穩定、長壽命等特點[45]。在天然酶催化劑和人造催化劑之間有許多相似的地方,如果能將固體催化劑堅固耐用、容易與產品分離、耐高溫等特點與酶催化劑活性高、變構效應好、選擇性控制精度高的特點結合,合成兼具固體催化劑和酶催化劑兩者優點于一體的催化劑,則化學反應中的清潔生產又將有進一步的突破[46]。在化學工業中,特別是精細化工中,除了催化劑化學選擇性外,催化劑區位選擇性、立體選擇性和對映體選擇性具有非常重要的作用[47],如不對稱加氫反應催化劑。目前,不對稱加氫多相手性催化劑主要有固定化的均相手性催化劑、手性小分子修飾的多相催化劑和以天然高分子為手性源制備的多相催化劑等[48]。生物界有許多高效催化反應,人們可以根據生物界的反應特點研制仿生催化劑,提高催化效率。葉長英等[49]根據生物表面具有多層次微米和納米復合結構,以便最大限度地捕獲光子進行光合作用的特點,采用模板-超聲-水熱法制備仿生界面結構的二氧化鈦催化劑微球,應用于苯酚光催化降解,發現其具有良好的催化能力,而且在實際工程應用中易沉降分離,有利于光催化技術在實際工業廢水處理中的應用。

    化工設備技術隨著化工工藝的進步和發展以及環保要求的不斷提高,化工設備技術也不斷發展和完善。目前,化工設備逐漸專業化、系列化,并朝著大型化、微型化和智能化方向發展。化工設備向大型化、精密化、一體化、成套化和采用先進控制技術方向發展[50]。其中換熱器趨向大型化,并向低溫差和低壓力損失的方向發展,壓縮機向超高壓方向發展,化工流程泵向超低溫方向發展等。與設備大型化發展相反,化工設備的另一個發展方向是朝著小型化和微型化方向發展。微反應器技術是把化學反應控制在盡量微小的空間內,化學反應空間的數量級一般為微米甚至納米,化學反應速率快,轉化率和收率高,并能解決強腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等問題,具有清潔生產工藝的特點,在化學合成、化學動力學研究和工藝開發等領域具有廣闊的應用前景[51]。目前已有微反應器用于工業化生產,產量可達幾十噸到幾千噸[52]。隨著信息化與工業化不斷融合,化工生產系統逐漸智能化。化工設備的智能化包括兩個方面:一是設備控制的智能化;二是設備設計的智能化[53]。設備智能化是提高產品質量、產量,提高能源利用率以及滿足環境要求的重要方向。清潔能源現在化學工業的供能主要來自石油和煤炭,這兩種能源在消耗過程中都會產生大量的污染,而且石油和煤炭在開采過程中也會對環境造成破壞。面對國際國內節能減排的重壓,使用清潔能源是發展的必然趨勢。為了降低對環境造成的污染,人們努力開發清潔的能源技術,包括利用太陽能、風能、地熱等。但開發和利用這些清潔能源技術并不一定清潔[54],因為盡管清潔能源利用時對環境無污染或少污染,但從整個生命周期來看,清潔能源的開發和使用實際上需要從其它環節獲取資源或者將污染轉移到其環節。生物燃料是一種比較清潔的燃料,是柴油發動機等的理想替代燃料。目前先進的生物質燃料生產技術有超臨界流體技術,包括采用酯交換反應利用植物油生產生物柴油、通過生物質氣化和生物質液化制取生物油。但目前生物燃料生產的成本比較高,難以推廣應用[37]。目前,國內外有關清潔能源的研究熱點除了核能、太陽能、水能、風能和生物質能外,還有常規天然氣和非常規天然氣。天然氣是一種清潔能源,但隨著常規天然氣資源的逐漸減少,開發難度不斷加大,以頁巖氣、煤層氣為主的非常規天然氣將成為研究和開發的熱點[55]。我國第一部《頁巖氣發展規劃(2011—2015)》提出,到2015年,頁巖氣將初步實現規模化生產,產量將達到65億立方米/年,到2020年,產量最高達到1000億立方米。雖然頁巖氣等非常規天然氣開發已是大勢所趨,但伴隨著開發的熱潮,開采技術制約、開采過程中的環境污染和破壞、初期投入大、開發成本高、回報周期長等方面仍面臨爭議。但毋庸置疑,隨著技術進步和能源安全問題的日益凸顯,非常規天然氣在未來化工領域中的應用還是非常有前景的。盡管關于清潔能源的開發與利用的研究很多,但在化工領域中利用清潔能源取代化石能源的還極其有限,有關取代技術需要進一步研究。為推進燃煤工業鍋爐清潔燃料替代,加強工業鍋爐的節能減排,上海市為天然氣優化替代燃煤提出菜單式的技術指導以及余熱深度利用技術,開發生物質氣化氣部分替代燃煤的混燒技術,為清潔能源替代專項工作提供支撐[56]。劉超等[57]嘗試利用清潔的可再生能源代替化石能源為冶金生產提供能量支持,提出“風光互補非碳冶金”,以減少碳排放。通過研究,解決清潔能源利用技術與鋼鐵冶金技術相融問題,最終確立的系統單元之間,基本滿足了能量的協調匹配,能夠獲得1600℃以上的冶煉高溫。這種鋼鐵冶煉中的“風光互補”思路為化工企業中利用清潔能源代替化石能源提供了借鑒作用。

    研究熱點

第5篇：化學工程與工藝的前景范文

關鍵詞：雙壁儲油罐 制造工藝 結構分析

加油站采用雙壁埋地儲油罐，不僅可以充分利用材料耐腐蝕性好、重量輕、免維護的優點，還可在雙壁間的夾層裝設二十四小時連續監測系統，無論內壁或外壁發生滲漏，夾層內傳感器均可自動感應并報警，從而確保人們在成油品滲漏到環境之前采取應對措施，對保護土壤及地下水資源具有重要意義。中化道達爾油品有限公司蘇州金園加油站，由中化道達爾油品有限公司進行建設，位于東郭公路北側。用地面積1583m2，其用地東側為空地，南側為東郭公路，西側為空地，北側為空地，規劃建設二級加油站及與配置的設施。通過技術引進或自主研發，不僅掌握了從設計到施工的成套應用技術，各廠家規模化的生產技術和設備、配套的生產工藝和完善的檢測手段更確保了產品質量的可靠性，部分雙壁罐產品質量已經接近或超過國外同類產品。

一、加油站埋地雙壁罐的結構及制造工藝

加油站埋地雙壁罐主要由內壁、外壁及內外壁間中空夾層組成，內、外壁均為玻璃纖維增強熱固性樹脂，中空夾層一般采用3D玻璃纖維織物（織物厚度大約為5mm）或采用隔離微粒后覆以聚酯薄膜（顆粒粒徑約為0.1mm），通過對內、外壁間隔的有效支撐，形成均勻、貫通、無死角的360°立體環繞間隙，如圖1所示。

目前，埋地雙壁罐的制造主要有由內到外和由外到內兩種生產工藝。由內到外工藝主要借鑒傳統儲罐的制備方法，首先預制罐體內壁的內襯層，其次在內襯層外表面覆以纖維氈，然后再包覆3-D織物（兩頭封頭依然），隨后將包覆好3-D織物的內壁筒體與兩端封頭采用承插結構連接，最后采用纖維纏繞工藝纏繞外壁結構層；由外到內工藝主要采用噴射成型工藝，首先制備半罐體，應用陰模模具，外壁與加強筋經噴射工藝一體成型，其次將3-D織物或隔離顆粒與聚酯薄膜披覆到外壁內側，隨后噴射成型雙壁罐內壁，最后將兩個半罐體對接形成完整的雙壁罐罐體。目前世界上主要的雙壁罐制造企業加拿大ZCL公司及美國的Xerxes等均采用此技術生產。

二、加油站埋地雙壁罐的優點

加油站埋地雙壁罐內、外雙層均采用增強型玻璃纖維材料，除可以充分發揮材料的優勢外，還具有其獨特的優點。

1.耐腐蝕性好，強度高

耐腐蝕性這是玻璃鋼最突出的優點之一，雙壁罐內層一般采用不飽和聚脂樹脂固化成型，不包含金屬也就不存在金屬的電化學腐蝕和酸腐蝕問題，具有良好的耐酸、堿、鹽、H2S的腐蝕性能和防滲漏性能；外層承受埋地土壓等載荷，其厚度由直徑、壓力等失效環向應力和安全系數等計算決定，設計安全系數不小于6.0，而且與加強筋一體成型，具有很好的強度和結構一致性。

2.質量輕、運輸安裝成本低

由于玻璃鋼材料比金屬輕，僅為鋼制油罐重量的1/4，運輸費用比金屬鋼管節約40～50%。在安裝現場也不需重型吊裝設備及焊接設備，安裝費用低。

3.壽命長，運行維護費用低

由于玻璃鋼材料具有良好的耐腐蝕性，即使普通的玻璃鋼單壁油罐在通常環境下也可保證使用25年以上。雙層油罐的高安全、高環保性能也間接降低了用戶的使用成本，雙壁罐不需內、外防腐涂層以及陰極保護設施，不需要建造地下儲油室，油罐可以直接埋于地下，不需進行定期的維護與檢修。即使有異常現象，也可通過監測系統及時發現，并第一時間對油罐進行修補，使其具有更長的使用壽命。

三、加油站埋地雙壁罐層間滲漏監測系統

加油站埋地雙壁罐，其內、外壁的雙層結構使其不僅具有更好的密封性，通過在內、外壁間的中空夾層內裝設滲漏監測傳感器，還可進一步提高加油站的運行管理水平，創造出更安全、更環保的加油站工作環境。層間滲漏監測系統是雙壁罐特有的監測方式，通過在雙壁罐內、外壁間的夾層內裝設滲漏監測傳感器實現成品油滲漏的在線實時監測。當內壁或外壁發生滲漏，夾層內傳感器均可實現自動感應并報警，從而提醒人們及時搶修，杜絕漏油污染。

目前，層間滲漏監測系統主要有干式和濕式兩種類型。其中，干式測漏系統是利用預埋在內、外壁間空心夾層內的傳感器通過感知夾層內壓力的變化或對油/水、油氣敏感而實現在線監測（如圖2所示）；濕式測漏系統一般通過在空心夾層內預充滿鹽鹵液，并采用專用液媒傳感器，通過監測夾層內鹽鹵液的液位變化實現24小時連續主動測漏，當液位過高或過低時，均會自動報警，其測試原理如圖3所示。與干式滲漏監測系統相比，濕式滲漏監測系統在雙壁罐滲漏監測方面更具優勢，不僅檢測靈敏度高，可靠度高，更關鍵的是，當罐壁發生破損時，可以有效防止油品滲入內、外壁間空心夾層或滲出罐外而造成污染。對罐壁進行修復后，只需重新標校偵測液體液位，原系統就可繼續使用。

四、加油站埋地雙壁罐在國內的應用前景

在我國，加油站遍布全國各大城市，所應用的地下鋼制儲油罐數量驚人。隨著加油站服役年齡的增長，儲油罐腐蝕漏油現象日益突出，加油站埋地儲油罐無疑成為重大危險源和水質、土壤污染源。雖然與鋼制埋地儲油罐相比，雙壁罐具有壽命長、防腐性能好、自重輕、易制作、免維護等諸多優點，但由于缺乏相關的法規或標準規定及國內關于埋地雙壁罐制造工藝的研究比較滯后，嚴重制約了其在加油站中的應用。

近年來，隨著我國經濟的發展，人們對環境保護的意識逐漸加強，國家在環境保護方面的管理力度也在逐漸加大，對加油站建設的要求也越來越嚴格。雖然國內用戶對采用雙壁罐仍存在觀望、遲疑的態度，對國內玻璃鋼產品的原材料供應、結構設計、制造工藝等環節仍缺乏信心，但經過近二十年的發展，國內生產的玻璃鋼原材料性能更加穩定，玻璃鋼產品的結構設計更加合理，生產設備自動化程度更加先進，現有生產能力及生產工藝完全可以滿足實際要求。國內不少公司通過技術引進或自主研發，不僅掌握了從設計到施工的成套應用技術，各廠家規模化的生產技術和設備、配套的生產工藝和完善的檢測手段更確保了產品質量的可靠性，部分雙壁罐產品質量已經接近或超過國外同類產品。生產工藝的不斷完善、產品質量的不斷提高以及全國近40萬個加油站埋地儲罐的退役與更換問題使埋地雙壁罐在加油站中具有廣闊的應用前景。

五、結語

文章通過對埋地雙壁儲油罐的介紹可知雙壁罐是理想的加油站埋地儲油裝置，其防滲漏性能及綜合經濟效益卓越。在加油站，使用雙壁罐，不僅能在管理上處于領先水平，在安全保障和環境保護方面也能處于領先地位，可為加油站贏得綜合經濟效益，在我國加油站具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]周旭輝.加油站埋地儲罐安全狀況的探討[J].石油庫與加油站，2010（3）：30-34.

第6篇：化學工程與工藝的前景范文

關鍵詞：聚丙烯酰胺；合成工藝；應用

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，以下簡稱PAM）是水溶性高分子聚合物的一種，是指由單體丙烯酰胺（AM）通過聚合反應生產的聚合物。工業上將聚合物中AM單體結構單元達到50%以上的聚合物都可以稱為PAM。PAM可以根據其分子鏈上的官能團在水溶液中的解離性質，將其劃分成陰離子型（CPAM）、陽離子型（APAM）、非離子型（NPAM）和兩性離子型（ACPAM）。另外，也可按照的PAM的平均分子量的大小，將其分成高、中和低分子量PAM，通常來說，分子量1000萬以上為高分子量PAM、100 萬至1000萬為中分子量PAM、100萬以下為低分子量PAM[1]。

PAM的合成工藝有許多，除了傳統的聚合工藝以外，近幾年逐漸新興了一些新的工藝，從而改善之前的傳統方法的一些不足，如PAM平均分子量偏低、純度低、生產成本高、種類偏少、使用范圍窄等的不足，而通過新興工藝合成的PAM品質優良，平均分子量高，產品種類增多，應用范圍更加廣泛。

1.聚丙烯酰胺的化學性質

雖然PAM對水的降低表面張力影響不大，但分子中存在活性基團，基團吸附于界面后，可以改變界面狀態，故聚丙烯酰胺具有絮凝性、粘合性、降阻性和增稠性等顯著使用特性[2]。PAM可使懸浮物質通過電中和反應，起絮凝、架橋吸附作用。它也能通過化學和物理反應，起粘合、增稠作用，且PAM在中性或酸性條件下都有增稠作用。PAM能有效地減小流體間的摩擦阻力，降低流體粘度，在水里加入少量的PAM就能降阻50%到80%，因這些特性，PAM在很多行業中得到廣泛應用，素有“百業助劑”之稱。

2.聚丙烯酰胺的常用合成工藝

2.1水溶液聚合法

在聚丙烯酰胺的制法中，水溶液法是應用最廣泛也是最早的方法。水溶液法的原理是將單體AM和引發劑溶解放于水中進行聚合反應，在引發劑作用下，可得PAM產品有粉狀或膠狀兩種，產物再經干燥脫水后得到粒狀或粉狀產品。楊開吉等為研究水溶液聚合法的最佳實驗條件，其實驗以AM為聚合單體，（NH4）2S2O8/NaHSO3體系為引發劑，采用水溶液自由基聚合法制備低分子量NPAM， 并通過正交試驗，且得出實驗最佳合成條件為反應時間2.5h、反應溫度30℃、引發劑質量分數0.1%和單體質量分數15%[3]。水溶液聚合法的優點是工藝設備簡單、價格低廉、環境污染小、操作安全；缺點是所得產物固含量較低，且容易發生酰亞胺化反應生成凝膠，無法通過干燥得到理想產品[4]。

2.2反相乳液聚合法

反相乳液聚合體系主要包括單體，引發劑，有機相以及乳化劑等組分。聚合法是以水溶性單體水溶液作為分散相，以與水不混溶的有機溶劑作為連續相，在乳化劑作用下形成油包水型乳液，在經過劇烈攪拌而進行的乳液聚合。因為二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC）和丙烯酰胺（AM）都極易溶于水，所以可以采用反相乳液聚合法。可用AM單體配制成濃度為30%～60%水溶液作為分散相，其中加入少量的二乙胺四乙酸和氧化-還原引發劑以及硫化鈉和適量的水溶性表面活性劑，其水油度比較低；用芳烴或者飽和脂肪烴作為連續相，其中有加入油溶性表面活性劑，其水油度比較高，例如脫水山梨醇油酸酯，硫酸鈉等都有防止膠乳粒子的粘結作

用[4]。通常來說，分散相與連續相的最佳配比為3：7，反應溫度為40℃，反應時間為6-8h。聚合反應受表面活性劑的用量和種類的影響，得到的分散相膠乳粒子的直徑一般在0.1-10μm之間，反應6h轉化率可達98%。

反相乳液聚合法的優點是聚合速率快，產品平均相對分子量大且分布范圍較窄，可在低溫下反應，產品性能好，且反應體系粘度低，反應熱易導出，從而利于進行攪拌、傳熱。缺點是因使用有機溶劑，易燃易揮發，對環境污染大，且其生產能力低于水溶液聚合法，但產品不必經干燥可直接應用。另外，可通過分布加入活性單體的方法來提高聚合物的陽離子度，以達到更佳的絮凝效

果[5]。

2.3懸浮聚合法

反相懸浮聚合為近幾年來發展起來的新方法，是指溶有引發劑的單體以液滴形式懸浮于水中進行自由基聚合的方法，其聚合體系主要由單體、有機溶劑、引發劑及懸浮劑所組成。它與乳液聚合法類似，但懸浮聚合反應的場所是在分散的小液滴中，而乳液聚合法反應發生在膠束中，所以懸浮聚合法比乳液聚合更易釋放熱量。此法的優點是生產成本低、工藝簡單，操作控制較方便，產品品質優良，聚合效率和固含量高，可以直接使用，產物易于分離、洗滌、干燥，可實現工業化。懸浮法所得產品有較好的水溶性，平均相對分子質量可達到千萬以上，可得到粒狀甚至粉狀產品，且分布范圍較窄；缺點是懸浮聚合過程中因使用大量有機溶劑，聚合成本較高，很難廣泛應用[4]。

3.聚丙烯酰胺的新型工藝研究

3.1光引發聚合制陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）

各離子型PAM均可作為污水處理的絮凝劑使用，但其中效果優良的是陽離子型PAM。不僅可通過電荷中和，架橋脫穩，有效絮凝，而且還可與帶負電荷的溶解物發生反應，從而能生成不溶物，有利于沉降雜質，對有機或無機物都有很好的凈化作用[6-7]。一般國內多用改性法制備CPMA，陽離子度低，工藝復雜，反應時間長。新型工藝光引發聚合丙烯酰胺，可在溫度低的環境下進行，大大縮短反應時間，并易控生成物純度和環保操作[8]。光聚合PAM原理是以聚丙烯酸接枝壬基酚聚聚氧乙烯作為分散劑，紫外光為引發劑，丙烯酰胺在叔丁醇/水體系中進行了聚合反應。該聚合體系沒有誘導期，反應速度很快，使轉化率達到90%左右。

聚合反應因為所需的活化能低，所以它可以發生在很大的溫度范圍內，尤其易進行低溫聚合。這與化學引發聚合相比要優越得多。光聚合反應是量子效率很高的光反應，光聚合鏈反應為吸收一個光子而導致大量單體分子聚合成大分子的過程，從這個意義上說，它具有很大的實用價值。在一定條件下，光引發聚合速度主要取決于光照強度、光引發劑的濃度及其種類等，所以其聚合速度比較容易控制。因為僅使用微量光引發劑，所以可獲得高純度聚合物[9]。光聚合法的生產工藝簡單易于操作，環保節能，過程穩定，其產品純度高且質量穩定，投資少，故可說是最有前景的合成工藝，也是目前國內外最經濟的生產的方法。

3.2 輻射聚合法

輻射聚合法也叫輻射引發聚合，是本體聚合法的一種，即聚合體系中只有單體和引發劑，引發劑為高能射線，而不存在其他溶劑或者稀釋劑。聚合時通常將 AM單體的水溶液放置于真空容器中，充氮再密封。在一定溫度下，采用高能射線輻射誘發反應。常見輻射線有中子流射線、γ射線、β射線、α射線以及X射線等，其中γ射線的能量最大[10]。在高能射線的作用下使單體進行聚合，再經造粒、干燥、粉碎可得到產品PAM。此方法的優點是生產工藝簡單，反應易于控制，反應體系中只有單體AM，所得產品純度高，可直接使用。其缺點是產品分子量分布寬且聚合單體殘留多，難獲得高線型分子和高聚合率的聚丙烯酰胺以及設備投資大，難以規模生產。

4.聚丙烯酰胺的應用

聚丙烯酰胺在中國應用廣泛，目前用量最大領域是油田的三次采油，然后是水處理和造紙。它的消費結構大致為油田開采占81%，污水處理占9%，造紙工業占5%，采礦、洗煤行業占2%，其它約占3%，而在世界應用最廣的是污水處理和造紙工業[11-12]。這是因為在不同區域需求不同。我國多煤少油和水污染嚴重的現狀使得我國聚丙烯酰胺主要應用于油田的三次驅油和污水凈化方面，在造紙行業，礦石開采等方面應用較少。

4.1水處理

眾所周知，我國是一個缺水干旱嚴重的國家，且人口眾多，人均淡水占有量僅僅只是世界人均量的1/4，在世界排名第88位。為實現可持續性發展戰略，環境保護，治理污水是必不可少的重要環節。PAM在污水處理領域有著重要的意義，可用處理工業廢水、原水、生活污水等。PAM是我國使用量最大的水處理絮凝劑，可與活性炭等配合使用，凈水能力可以提高20%左右。在國外污水處理行業中應用也十分廣泛，美國約有43%的PAM應用于水處理，日本也約有30%PAM應用于水處理[13]。

4.2油田驅油

PAM在石油工業中可用作多功能化學添加劑，這在提高石油采收率的三次采油諸方法中起著重要作用。作為驅油劑，可調整水的流變性，增大驅動液粘度，還能有效減小地層中水相滲透率，水油兩相混合均勻，使水和油能勻速向前流動，提高石油開采率。還用作鉆井液調整劑，PAM 可以用作鉆井泥漿的穩定劑、增稠劑和沉降絮凝劑，以增加泥漿的稠度，使泥漿分散均勻，提高懸浮力，控制失水，增加定性。壓裂液添加劑中也會使用PAM，其與PAM交聯的壓裂液摩阻較低，粘度高，有良好的懸浮能力，穩定性好，殘渣少，配制方便并且成本低，因而被廣泛應用[14-15]。

4.3造紙工業

PAM在造紙工業領域也扮演著重要的角色。PAM可用作紙張均度劑、增強劑、分散劑、助濾劑等，它的作用是可以改善紙的均勻度，有效提高紙張質量和強度，還可以提高填料及細小纖維的留著率，減少原材料的流失量，提高過濾回收效率及減少對環境的污染。其中PAM在造紙上發揮的效果取決于它的平均分子質量和離子型及她的共聚物活性。栗敏等則研究了陽離子型PAM的使用對漂白葦漿助濾作用效果的影響[16]。

4.4其他領域

除了在油田、水處理、造紙工業領域的應用，聚丙烯酰胺在電鍍工業、醫藥工業、農業土壤保濕、建筑工業等領域也有所應用。電鍍工藝中，電鍍液中加入PAM可以使其中金屬沉淀質量得到改善，提高電鍍效率，使鍍層金屬分布均勻，電鍍制品表面更加細致美觀。在建筑行業中，PAM可以增強水泥的強度，并加速水泥的脫水速度。在醫學工業中，曹孟君等發明了用于填補人體內缺損部位的PAM凝膠的制備方法，可快速地去除體系殘余單體AM[17]。除此之外，PAM凝膠還可用制作凝膠炸藥、凝膠電解液及凝膠色譜柱等。在土壤保濕方面，PAM可用作高吸水性材料使土壤長期保濕，提高農作物生產效率。

5.展望

我國的PAM產業發展至今，雖然產量已經達到國際領先水平，但其他方面仍然與發達國家存在著不小的差距。例如企業生產規模小、工藝相對落后，且產品質量良莠不齊、產品結構不合理，類型少，分子量偏低等。對于以上問題，必須優化PAM生產工藝，改善產品質量，加快實現規模化、自動化生產，從而提高企業競爭力。隨著PAM產業結構不斷優化升級和工藝不斷升級完善，我國的聚丙烯酰胺產業會迎來蓬勃的發展，實現高新技術產業化和產業可持續性發展，躋身國際領先地位。

[參考文獻]

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第7篇：化學工程與工藝的前景范文

Abstract: The production process of Vitamin C is introduced and the prospects of the new technology for Vitamin C are looked ahead.

關鍵詞:維生素C;生產方法;發展

Key words: Vitamin C;production way;development

中圖分類號:R94 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)12-0250-01

0引言

維生素C,又名L-抗壞血酸,是人體營養所必需的水溶性維生素。在貯藏、加工和烹調時容易被破壞,易被氧化和分解。在食品加工業中,用做抗氧化劑以保存食品價值。在人體中,抗壞血酸有助維持機體的免疫系統健康,參與膠原、肉堿及神經遞質的合成,是人體新陳代謝所必需的輔助化學物;廣泛用于醫療、藥品、食品、飼料等領域,具有廣闊的前景。

在自然界中,多數動物可利用葡萄糖的碳鏈,經葡糖醛酸(glucuronic acid)、葡糖酸(gluconic acid)、葡糖酸內酯(gluconolactone),再經葡糖酸內酯酶(gluconolactonase)的作用生成維生素C(抗壞血酸)。但人類及其它靈長類、豚鼠體內缺乏葡糖酸內酯酶,不能合成維生素C,必須由食物供給。以下是對其生產工藝的綜述:

1維生素C的生產歷史

維生素 C最早由瑞士化學家Tadeus Reichstein于1933年用化學方法合成,并用于工業生產。

2維生素C的生產方法

2.1 萊氏法

最早用于工業生產的經典方法,由Reichstein和Grussner研究開發。以葡萄糖為原料,經催化加氫得D-山梨醇,然后經醋酸菌發酵生成L-山梨糖,再經酮化和化學氧化,水解后得到2-酮基-L-古龍酸,再經鹽酸酸化得到VC。該法生產的產品質量好,收率高,曾經是VC生產的主要方法;但也存在嚴重不足:生產過程過長、工序多、難以連續化操作;耗費大量有毒、易燃化學藥品,造成嚴重的環境污染;勞動強度大等。

2.2 二步發酵法

相對于萊氏法而言,1980年由中國科學院研究員尹光琳發明。該法是先將葡萄糖還原成為山梨醇,經過第一次細菌發酵成為山梨糖,再經過第二次細菌發酵轉化為KGA(2-keto-gulonic acid),最后異化成為VC。此種方法使制藥成本大大降低,原料用量減少,生產安全性增強。

2.3 生物合成途徑

L-AA的生物合成在動物及植物中有著不同的生物合成途徑。在動物體內,D-葡萄糖是最初的合成前體,通過D-葡糖醛酸和L-古洛糖-1,4-內酯生成。D-葡糖醛酸首先縮成L-古洛糖酸并通過脫水生成L-古洛糖-1,4-內酯,再通過微粒體中L-古洛糖-1,4-內酯氧化酶氧化生成VC。

L-古洛糖-1,4-內酯氧化酶已經在鼠、羊和雞中被分離鑒定。

生物合成L-AA還未被建立,但現有證據表明在植物中的ASA存在兩種生物合成途徑。其一為從D-半乳糖經L-半乳糖酸-1,4-內酯(L-GL),L-GL被L-GL脫氫酶氧化生成L-AA,L-GL脫氫酶是存在線粒體內膜上的一類固有的酶。L-GL脫氫酶已從馬鈴薯根中被提純。另一途徑是D-葡萄糖經L-山梨糖酮并轉換生成L-AA,此過程伴有NADP的減少,該途徑在碗豆及菠菜葉中有發現。

2.4 采用重組DNA技術,構成工程菌,實現從葡萄糖到2-氧代-L-古洛糖酸的一步發酵。這種優化菌種,改良代謝途徑的方式,開辟了一條新途徑。除以上途徑外,還有以下合成方法的報道:

①葡萄糖三步法;

②葡萄糖醛酸內酯法;

③5-氧代葡萄糖酸鈣法;

④2,5-二氧代-D-葡萄糖酸法。

2.5 基因工程

抗壞血酸曾一度由脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)催化其氧化形成獲得。植物中維生素C含量可通過提高抗壞血酸循環中相關的酶表達而被提高。DHAR在菠菜葉(Hossain etal.,1984)中,土豆塊莖(Dipierro and Borranccino,1991)中被分離鑒定,也在動物中發現,一種鼠GSH依賴性DHAR被純化。Urano等首次報通了DHAR編碼基因的cDNA(DHAR1)。在大腸桿菌中重組DHAR1蛋白有活性并且表明該DHAR1蛋白同源物存在于各類植物中。盡管水稻中DHAR1蛋白比鼠中的DHAR具有更高的專一性,但他們的相似性很小。

第8篇：化學工程與工藝的前景范文

【關鍵詞】膜技術；工業廢水；處理；運用

中圖分類號：[F287.2] 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

鋼鐵企業的污(廢)水由于污染物成分復雜，在進行反滲透脫鹽處理時，若只采用常規水處理工藝(如:中和、生化處理、混凝、澄清、介質過濾等)作為反滲透的預處理，往往無法滿足反滲透系統的進水水質要求，造成反滲透裝置的快速污堵及頻繁清洗。在常規水處理工藝的基礎上結合超濾處理工藝作為反滲透的預處理，則能夠大大降低反滲透裝置的污堵速度及清洗頻率，保證反滲透系統的長期、穩定運行，為鋼鐵企業提供可替代新鮮水、鍋爐用水、工業工藝用水的高品質回用水。

1廢水處理及回用技術現狀分析

鋼鐵企業工序復雜，各工序產生的廢水種類也不相同，有采礦廢水、焦化廢水、燒結廢水、煉鐵廢水、煉鋼廢水和軋鋼廢水等。目前，鋼鐵企業采用的廢水回用技術有串級用水、循環用水、一水多用和分級使用等廢水重復利用技術。根據廢水處理回用技術機理，分為物理法、化學法、物理化學法和生物化學法等。由于鋼鐵廢水成分復雜、水量大，選擇適當的技術集成和工藝組合時，必須考慮廢水來源和回用用途。目前鋼鐵企業廢水回用處理工藝有用于工業循環冷卻水的混凝沉降-砂濾-離子交換工藝和混凝沉淀-過濾-膜處理工藝等，這些水源為來自鋼鐵企業處理后的外排水、二級處理后的城市污水和淡化后的海水等。與其它的回用處理工藝相比，使用膜組合工藝具有富集和分離效率高、運行費用低、不存在二次污染的優點，能顯著改善廢水處理的工作環境，增加系統出水水質的穩定性。

2膜分離技術在鋼鐵廢水處理中的應用

膜分離技術具有高效、節能、無污染、操作方便、占地面積小等優點，并且其出水水質好，物理分離能耗低。近年來在中水回用及工業用水循環利用方面的研究和應用取得了一些進展。膜分離的原理是利用選擇性透過膜為分離介質，在外界推動力（如濃度差、壓力差、電位差等）作用下，原料中組分通過選擇性透過膜，以達到分離、提純的目的。目前，膜技術在工業廢水回用中應用最多的主要是微濾、超濾和反滲透及組合工藝，三者均是以外界壓力差作為推動力，對溶液中溶質和溶劑進行分離、分級、提純和富集，表1列出了各種膜的適用范圍。

表1幾種膜分離特點

2.1 微濾、超濾在鋼鐵廢水中的應用

微濾、超濾能夠有效地去除廢水中的懸浮物、膠體和微生物，具有較好的除濁效果。常用微濾或超濾取代二沉池，截留鋼鐵廢水中含有的懸浮物、膠體和油類。冷軋廢水是冷軋鋼材在軋制前對熱軋板進行化學處理、酸洗去除鋼材表面的氧化鐵皮、漂洗鈍化、冷卻軋輥用的乳化液、堿性溶液脫脂、濕式平整等產生的酸、堿、油類及含鉻重金屬廢水。冷軋廢水種類多，污染物成分復雜，尤其冷軋廢水中的乳化液廢水，油脂濃度高、化學穩定性好，是含油廢水體系中處理難度較大的一種廢水，用膜法能有效地去除軋鋼廢水中油類、懸浮物，降低下級廢水處理單元的負荷。南京化工大學膜科學技術研究所張國勝[1]等人采用0．2μm氧化鋯無機膜處理鋼鐵廠冷軋乳化液廢水，通過對操作參數和處理過程的優化，膜通量為100L／（m2?h），油的質量濃度從5 000 mg／L降至10mg／L以下，截留率大于99％，出水中油質量分數小于0．001％，成功用于工業化。

2.2 反滲透在鋼鐵廢水中的應用

反滲透主要用來去除廢水中溶解的無機鹽，用于廢水的深度處理和回用。例如，太原鋼鐵公司建成我國最大的反滲透膜法工業廢水回用工程改造凈環水軟水站，其一級反滲透裝置除鹽水用于不銹鋼冷軋系統，設計最大產水量1 410 m3／h，反滲透系統回收率在75％以上，除鹽率在97％以上；二級反滲透和混床處理后供發電廠中壓鍋爐使用，設計最大產水量300 m3／h，回收率在85％以上，除鹽率在97％以上。該裝置年節水1 400萬t，成為中國冶金行業節水的示范工程[2]。

2.3 膜組合工藝在鋼鐵廢水中的應用

膜組合工藝是指膜與物理、化學、生物等處理方法組合的工藝，用于廢水處理的膜組合工藝很多，典型的有超濾-反滲透的雙膜法處理工藝和膜-生物組合的膜生物反應器（MBR）處理工藝。

例如，包鋼給水廠五車間用超濾-反滲透雙膜法工藝代替原熱軋供水系統采用的砂濾-反滲透的工藝生產脫鹽水和除鹽水，避免了系統原水水質隨季節變化幅度大，造成反滲透預處理出水水質不穩定，影響反滲透系統的穩定運行。該超濾系統運行后，出水濁度穩定在0．3 NTU以下，SDI值保持小于2，滿足反滲透的進水水質要求，在相同水源的情況下，超濾出水SDI值、濁度均低于傳統的砂濾。

MBR是將膜技術與微生物技術相結合的一種先進的廢水處理方法，該法利用膜的高效截留作用，克服了傳統活性污泥法中污泥膨脹對處理效果的影響，還可以將污水中可生化性差的乳化液、懸浮物、膠體進行截留，靈活控制反應器水力停留時間和污泥停留時間，增加了曝氣池活性污泥的濃度，提高生物的降解速率，降低了比負荷率，基本上實現無剩余污泥排放，出水懸浮物和濁度接近于零，可以直接回用，實現污水資源化。

MBR由于其特有的優勢，在鋼鐵廢水處理中的應用也很普遍，例如廣州鋼鐵集團下屬某公司冷軋工程廢水站生化處理單元選用了浸沒式膜生物反應器工藝，取得了成功，到目前為止，運行平穩，出水水質穩定，為后續廢水深度處理回用奠定了堅實的基礎。

3 膜處理技術在鋼鐵廢水處理中存在的問題

3.1膜污染問題

鋼鐵廠廢水水量、水質不穩定給處理帶來較大的困難，增加了預處理單元的難度。在工藝設計時采用的水質分析資料不全，工藝設計不當，使得工程運行后，預處理單元的出水水質不能滿足后續反滲透單元的進水要求，膜污染嚴重，統清洗頻繁，既縮短了膜的壽命，又增加了運行成本。據統計，在鋼鐵廢水回用處理中，因高COD導致的有機污染和微生物污染高達45%以上[3]。廢水中油類導致的膜污染很難采用常規的化學試劑進行有效清洗。因此解決膜污染的關鍵一是設計合理的工藝保證反滲透單元的進水水質，二是選用抗污染性能好的膜組件。

3.2 濃鹽水利用問題

反滲透膜在鋼鐵廢水深度除鹽處理時，系統會產生25%~30%的濃鹽水。對于規模較小的除鹽水項目，因其濃鹽水量較少，一般可以通過澆灑道路、原料噴灑、燜渣、反沖洗濾池等方式進行利用。但是，隨著反滲透技術在鋼鐵企業廢水回用應用規模的擴大，由此產生的大量濃鹽水僅靠上述利用方式尚有大量剩余，如何合理利用這些濃鹽水成為研究人員的重點關注問題之一，這也是真正實現鋼鐵企業廢水零排放亟需解決的關鍵問題之一。

盡管存在這些問題，但我想，只要我們加強對相關技術的研究與改進，未來，膜技術在鋼鐵廢水處理中的應用將會越來越廣泛，效果也會更加顯著。

4 工程實例分析

某鋼鐵廠位于一個相對缺水城市，每年一到夏季，該鋼鐵廠就因為缺水影響到生產。為了節約用水，改善環境，其需要進行水處理系統的改造。改造后的供水廠除鹽水站分為前處理、預處理、反滲透和混床系統四部分。系統以反滲透脫鹽為核心。曝氣氧化池和機械反應沉淀池為前處理，多介質過濾器和SFP超濾為預處理，用于保證反滲透系統的正常運行。混床為精處理，保證系統產水符合鍋爐用水的要求。

污、廢水進入曝氣氧化池后，通過兩臺鼓風機向水中溶入氧，使二價鐵離子轉化為三價鐵離子，在曝氣的同時投加次氯酸鈉提高對二價鐵的氧化能力及殺菌效果。曝氣氧化池出水加堿后經提升進入機械攪拌反應池。在機械攪拌池入口順序投加幾種絮凝劑后，在斜板沉淀進行絮體和水的分離。前處理系統的主要目的是去除水中的大部分鐵、錳、懸浮物、膠體、懸浮物、部分暫時硬度及有機物，減輕預處理系統的負擔和提高其產水水質。

沉淀池出水經提升進入多介質過濾器，也可直接旁路進入超濾系統。過濾器出水經自清洗過濾器進入超濾系統，也可直接旁路進入保安過濾器。預處理系統可進一步去除水中的鐵、錳、懸浮物、膠體、色度、濁度、細菌微生物、有機物等妨礙后續反滲透運行的雜質。超濾出水投加還原劑、阻垢劑、酸后，經高壓泵進入一級反滲透裝置。一級反滲透主要去除水中大部分的溶解鹽類、SiO2、膠體、有機物等。產水除部分外供用作鋼廠工藝用水外，另一部分加堿后經二級高壓泵進入二級反滲透，進一步去除溶解鹽、SiO2、TOC等。二級反滲透產水再經混床系統，產品水直接用于高壓鍋爐補給水。

結束語

隨著膜材料、膜組件設計的不斷改進和人們對膜污染機理研究的不斷深入，膜分離技術目前所面對的膜抗污染差、投資高等不足之處將被逐步解決，使其在鋼鐵廢水處理和回用領域有更大的發展潛力。因此，我們可以利用膜技術的優勢，進一步擴大應用膜過程與物理、化學、生物過程相結合的回用處理工藝。這樣不但能緩解鋼鐵企業對新鮮水源的要求，又能使污水成為重要的水源，既減輕對水體的污染，改善水環境，又能實現環境效益、社會效益和經濟效益的和諧統一。

參考文獻

[1]張國勝,谷和平.無機陶瓷膜處理冷軋乳化液廢水[J].高校化學工程學報,2008，12（3）.

[2]張爽,宋靖國,陳文清.膜分離技術在工業廢水處理中的應用[J].資源開發與市場. 2009(04)

第9篇：化學工程與工藝的前景范文

化學工業是國民經濟的基礎性產業，為經濟發展和人們生活提供了物質基礎。長期以來，污染一直是困擾化學工業的致命問題，制約著化學工業的健康發展。化工過程既伴有原子間的重新組合，又有相變發生，因而在節能降耗方面潛力很大。近年來，化工生產綠色化的研發和應用正方興未艾。

綠色化工就是在化工產品生產過程中，從工藝源頭開始運用環保理念，推行源消減、進行生產過程的優化集成、廢物再利用與資源化，從而降低成本與消耗，減少廢棄物的排放和毒性，減少產品全生命周期對環境的不良影響。綠色化工的興起，使化學工業環境污染的治理由先污染后治理轉向從源頭上根治。

綠色化工理念注重從產品的全生命周期來考察其生產和使用對環境帶來的影響，包括綠色原料、綠色產品和綠色過程等方面。要真正實現化工生產的綠色化，首先要從源頭上減少有毒有害物質的使用，運用綠色化學的手段實現零排放；其次從工藝和設備兩方面著手，大力研究開發從整個工程鏈中減少或消除污染的綠色工程技術，并在此基礎上進行過程系統綜合，降低能耗，實現廢物最小化和環境影響最小化；然后從循環經濟角度提高資源的綜合利用率，降低廢物產生和排放。

綠色化工已被全球列為21世紀實現可持續發展的一項重要戰略，是解決資源、能源緊缺和環境惡化的重要途徑，是提高人類生存質量和保證國家與民眾安全的核心基礎科學與技術。綠色化工和清潔生產工藝技術將向節能、環保的方向發展。化學與材料、生命、信息、能源、資源、環境等領域的結合將開辟新的發展方向，為提高人類生活質量和環境改善提供多種途徑。

一、全球綠色化工態勢

1995年美國設立“總統綠色化學挑戰獎”，自1996 年開始每年頒發一次。1997年成立了綠色化學協會，致力于環境友好化學合成和處理的教學、科研工作。美國加州提出兩項州議案，要求按照加州綠色化學行動法促進綠色化工發展。美國已著手創建一項能夠明確鑒別綠色化學品和綠色工藝的綜合性工業標準，實行綠色化工第三方認證，目前有近50家單位在參與制定。

歐洲的綠色化工也很活躍。英國的綠色化學網從2003年開始創建，2006年成員已達到1500家；為鼓勵綠色化工，英國還設立綠色化工水晶獎、英國綠色化學獎、英國化學工程師學會環境獎等獎項。法國化工業正逐步將農作物用于化工領域，據預計，未來農業領域綠色化工創造的財富很可能超過農產品本身。

日本已從污染型的工業社會轉變為全球環境的領跑者和節能超級大國。與1990 年相比，2006 年日本化學工業減少二氧化碳排放15％，而同期化工產品總產量卻增加了30％。2000年日本成立了綠色與可持續化學網絡，開展綠色與可持續發展化學的研究開發、教育、獎勵、國際間的合作、信息交流等工作，并發起設立“綠色和可持續發展化學獎”。

巴西因擁有豐富的植物資源，生物塑料的生產成本比其他地區低很多，從而吸引了眾多投資者。巴西的公司已經將中等規模甘蔗基高密度聚乙烯推向市場，并在生物基乙醇生產、生物乙醇制烯烴、生物基丁烯等方面有較快進展。一些跨國公司也積極參與巴西的綠色化工計劃。不遠的將來巴西將成為全球最大的綠色塑料生產國。

大型石化公司正努力發展綠色化工，不斷提高能效，以降低溫室氣體排放，使用對環境友好的新工藝，減少生產過程的環境污染。如，阿克蘇諾貝爾公司銷售產品的18％來自其“生態優質”產品，與市場上的主流產品相比，留下的環境印跡低得多，公司到2015年計劃將此份額增加到30％。

二、國內綠色化工進展

石化工業是國民經濟的支柱產業。2010年我國石化行業規模以上企業總產值達8.88萬億元，占全國規模以上工業總產值的12.7%。石化產品廣泛用于工業、農業、人民生活等各個領域：它為農業提供化肥、農藥和塑料薄膜等，為能源、交通和居民生活提供石油、天然氣、液化氣等燃料，為汽車、船舶、航空航天、機械工業等提供合成材料、輪胎、涂料和膠粘劑等產品，為紡織工業提供合纖單體、合纖聚合物、染料及紡織助劑，為輕工家電業提供各種塑料材料、功能材料，為電子工業提供印刷電路板基材、塑封料、光刻膠、高純試劑和特種氣體等，為建筑業提供塑料建材、保溫材料、建筑涂料、防火材料等，為醫藥工業提供基本化工原材料，為軍事工業提供軍用化工產品，為人民生活提供各種相關的日用化學品……

我國化工產業的出路就在于摒棄粗放的生產模式，推崇“綠色化工”，發展環保型產品，采用先進技術，實現清潔生產，最大限度地降低三廢排放量，采用循環經濟手段，提高資源利用率。

科學發展強調人與自然的和諧。

2006年國務院《關于落實科學發展觀加強環境保護的決定》指出，我國環境保護雖然取得了積極進展，但環境形勢嚴峻的狀況仍然沒有改變。

我國綠色化工研發正在興起。南開大學與天津大學已于2003年聯合組建了天津綠色化學化工實驗室。2008年2月，廣州化工集團有限公司等11家企業和華南理工大學、南開大學、浙江大學等6所重點高校發起組建的廣州綠色化工產學研戰略聯盟正式啟動。

綠色化工產品應用備受關注。如，綠色化工材料和技術滲透到了北京奧運會的方方面面，為北京奧運會成功舉辦發揮了重要作用。

三、南京化工園區綠色化工思考

1.發展現狀

南京化工園區按照“國際一流、國內領先”的要求，經過10年的發展已初具規模，各項事業正蓬勃發展。園區在綠色化工方面做了大量工作，取得了較好成效。園區實現了集約發展，通過公用工程共享，提高了土地利用率；采用熱電聯供，實行按能級配置使用能源，提高了效率；強制推行清潔生產審核和循環經濟試點工作，企業節能降耗有了明顯改善。

（1）綠色碳一化工產業鏈。合成氣是碳一化工的源頭，園區合成氣實行集中供應，生產效率高，資源和能源得到合理利用，廢棄物少。惠生（南京）化工有限公司以煤為原料生產合成氣，向菱天公司、藍星公司和揚巴公司供應，并分離出一氧化碳產品供給塞拉尼斯醋酸裝置，多余的一氧化碳和氫氣生產出甲醇。實現了一氧化碳和氫氣合理配置，最大限度地提高煤的有效利用率，降低碳排放。

項目采用世界上最先進工藝技術，其中煤氣化采用GE 德士古水煤漿氣化技術；工藝氣體的凈化和CO深冷分離采用林德公司低溫甲醇洗工藝；甲醇合成單元采用國內自主開發的高效等溫反應器和高性能合成催化劑；精餾系統采用“三塔”流程。同時配套克勞斯裝置回收煤氣中的硫，極大地減少二氧化硫排放，屬于清潔煤化工項目。此外，項目還利用余熱發電，有效地利用了煤的化學能，實現了企業一半用電量自給。項目還做到廢水循環利用，廢渣深加工利用、廢氣提取二氧化碳綜合利用。

在醋酸合成方面，園區集聚了兩大世界一流的醋酸生產商BP和塞拉尼斯，它們的生產技術屬當今世界頂級技術。從合成醋酸的反應方程式看，甲醇羰基化合成醋酸符合“原子反應”要求，反應只有一步，全部的反應物原子都變成了產物，沒有原子損耗。

Celeance 公司在傳統Monsanto 法的基礎上開發成功AO Plus 工藝，與傳統Monsanto法比優勢明顯：裝置的時空產率提高到20-40mol醋酸/升·小時；投資費用節省40%；公用工程消耗降低30%。近年，塞拉尼斯公司對AOPlus 的技術進行了改進，可將裝置產能由120萬噸/年提高到150萬噸/年，單位產品成本大大下降。

BP 公司在Monsanto 法基礎上改進，于1996年推出了BP Cativa工藝。催化劑體系具有如下優勢：主催化劑便宜；穩定性好，可以維持高得多的濃度，具有更高的時空產率20-30mol醋酸/升·小時；投資費用節省10%-30%；由于體系中水濃度低于2 w%，副產物丙酸少，因此公用工程消耗降低20%-40%；采用該技術，可將原有裝置產能提高30%以上。

（2）聚氨酯材料。聚氨酯是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯劑等原料制成的聚合物，廣泛應用于汽車制造、冰箱制造、交通運輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫療、農業等領域。由于它的使用可以節省能耗，因而屬于綠色化工產品。園區在聚氨酯領域有較強的綜合能力。

（3）綠色涂料及助劑。“綠色涂料”是指節能、低污染的水性涂料、粉末涂料、高固體含量涂料和輻射固化涂料等，主要是從減少涂料總有機揮發量、降低溶劑的毒性、提高用戶的安全性等方面加以改進。

我國是涂料生產大國，但高性能環保型涂料的發展落后于發達國家。化工園區在“綠色涂料”領域形成了產品集聚，有環保助劑、高性能樹脂和安全的涂料產業鏈。如長江涂料公司年生產能力8萬噸，是我國涂料行業設施最齊全、設備最先進、工藝領先、技術超前、環境優美、國內一流、國際接軌的現代化油漆制造基地，國內涂料10強企業。

園區還是國內最大的醇醚溶劑基地。醇醚類溶劑與水有很好的相溶性，被廣泛地用于水性涂料，作助溶劑，起偶聯使用。德納（南京）化工有限公司目前有丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯六套生產裝置，其中丙二醇甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯生產能力達到10萬噸/年，產品質量達到電子級；乙二醇丁醚生產能力達到9 萬噸/年，乙二醇丁醚醋酸酯生產能力達到3萬噸/年。

（4）水處理劑。水處理產品和服務是環保產業的重要組成部分。納爾科工業服務（南京）有限公司由全球最大的水處理劑制造商美國納爾科公司投資設立，年產3.7萬噸水處理劑，包括年產7000噸橡膠聚合體、5000噸液態聚合體和年產2.5萬噸混合物等市場暢銷產品，最終將實現年產15 萬噸產量的規模。工廠設備先進、生產工藝世界一流，定位為納爾科在全球的核心生產廠之一，可供應納爾科產品線的所有核心技術產品。

（5）資源綜合利用。在乙烯裂解過程中，主要產品為“三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）三苯（純苯、甲苯、二甲苯）”，同時也生產一定量的碳四、碳五、碳九等副產品，這些副產品中碳四已經得到較好的利用，碳五、碳九的利用與否直接關系到資源綜合利用水平的高低，對園區綠色化工建設有重要影響。

南京源港精細化工有限公司碳五綜合利用項目包括8 萬噸/年碳五分離裝置、2萬噸/年碳五石油樹脂裝置，是目前國內同類裝置中規模較大的企業之一，主要產品為雙環戊二烯、脫環碳五加氫樹脂。

南京齊東化工有限公司正在新建16萬噸/年裂解碳九深加工項目，生產石油樹脂7萬噸。

2.對策措施

（1）引入“生態效率分析”方法并制定相應標準，定量、科學地評價入園項目。

（2）構建園區的綠色化工政策環境，一方面限制污染大的項目進入，另一方面鼓勵綠色化工項目。

（3）項目入園需要進行前置性技術先進性、環境安全性評價，優先選用綠色化工項目。

（4）加大力度，提升園區現有企業技術，削減污染物、有毒物的產生和排放。

（5）以生態園區創建為契機，加強循環經濟建設，提高資源利用率。

（6）加強對企業的監管，杜絕偷排現象，保證裝置的安全運行，降低事故率。

（7）建立綠色化工專項基金，獎勵綠色化工項目，資助綠色技術開發。

（8）跟蹤國內外綠色化工技術、工藝和產品，向企業推薦新技術、新產品。

（9）建立綠色化工工程研究中心，開發利用和推廣有市場前景的綠色化工技術。

3.今后重點發展的項目

(1)環氧丙烷。國外以過氧化氫和丙烯直接合成環氧丙烷技術已成熟，我國也正在積極研發。2010年我國環氧丙烷總產量約124萬噸，大多采用污染較嚴重的氯醇法工藝生產。該工藝設備腐蝕嚴重，而且產生大量氯化鈣和工業廢水，難以處理。而過氧化氫直接氧化法生產環氧丙烷，幾乎不產生三廢。BASF公司和韓國SKC公司分別建成30萬噸/年和10萬噸/年HP-PO裝置。

園區有大型環氧丙烷裝置，采用的就是氯醇法工藝，而且鐘山化工廠搬遷項目還有10萬噸氯醇法環氧丙烷，如果能夠合并改為20-30萬噸雙氧水氧化法工藝，不僅技術上可行，也可大大降低環境污染。

(2)淀粉基生物降解材料。淀粉基塑料可分為填充型、共混型和全淀粉塑料等三類。目前我國淀粉基塑料主要是填充型淀粉塑料，已屬于逐步淘汰型品種。共混型淀粉塑料與單獨的合成聚合物相比，其具有較快的降解速度和較好的力學性能，部分產品可完全降解。全淀粉塑料是真正的完全降解塑料，其成本與常規塑料更為接近，是最具發展前途的可降解淀粉塑料。

目前，日本住友商事會社、日本谷物淀粉公司、美國Novon International 公司、意大利Ferruzzi 公司和Novamont 公司等已宣布研制成功全淀粉降解塑料，其中美國Novon International公司的“NOVON”全淀粉塑料產品的生產能力已達到4.5萬t/a,意大利Novamont公司開發的“Mater Bi”全淀粉塑料產品的生產能力已達到1萬t/a。

(3)聚乳酸。聚乳酸(PLA)是一種具有良好生物降解和生物相容性的合成高分子材料，可在使用到一定時間后逐漸降解，并最終變成對人類、動植物和自然環境無害的水和二氧化碳。中科院長春應化所與浙江海正集團合作已經建成了國內最大的5000t/a PLA 生產裝置。2007年，日本化纖協會公布東麗公司成功開發出將以PLA和纖維素為主要成分的植物纖維進行混煉，使用耐熱性、剛性及成型性較好的植物纖維強化PLA塑料。

(4)二氧化碳綜合利用。二氧化碳是溫室氣體，國際上減碳呼聲日益高漲，中國政府承諾到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，二氧化碳捕集與綜合利用是碳減排的重要途徑。

(5)碳酸二甲酯(DMC)。這是一種無毒、環保性能優異、用途廣泛的化工原料。作為有機合成中間體，可替代劇毒的光氣、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作為甲基化劑或羰基化劑使用，提高生產操作的安全性，降低環境污染；作為溶劑，DMC可替代氟利昂、三氯乙烷、三氯乙烯、苯、二甲苯等用于油漆涂料、清潔溶劑等；作為汽油添加劑，DMC 可提高其辛烷值和含氧量，進而提高其抗爆性；此外，DMC還可作清潔劑、表面活性劑和柔軟劑的添加劑。因此它是一種具有發展前景的“綠色”化工產品。

生產可采用甲醇羰基合成法和二氧化碳法，這兩種方法的原料在園區非常豐富。園區要在新材料項目上有大的突破，就應當寄希望于碳酸二甲酯的合成技術和應用技術上的突破。

(6)CO2基共聚物。將CO2合成為高分子產物的關鍵是催化劑技術，其合成不必經過高能耗的還原過程，既能保護地球環境又可得到一類頗具特色的新型材料。

河南天冠集團與中山大學合作正在建設5000t/a的生產線；內蒙古蒙西集團采用長春應化所的技術建成3000t/aAPC裝置；中科院長春應化所與中海油合作，正在海南興建3000t/a 裝置；江蘇泰興1 萬t/a 裝置已投產。

(7)綠色環保涂料。20世紀90年代，國際上興起“綠色革命”，促進了涂料工業向“綠色”方向大步邁進。水性涂料、高固體分涂料、光固化涂料和粉末涂料占比不斷提升。2009 年我國涂料總產量達755.44萬噸，首次躍居世界第一，但綠色涂料比重較低。

涂料行業是園區精細化工的一個重要領域，包括助劑、樹脂、涂料成品等品種齊全，“十二五”期間仍有較大發展空間，應當大力發展水性涂料、高固體分涂料，綠色助劑和樹脂。

(8)生物質燃料。生物能源一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位。生物質能利用主要包括生物質能發電和生物燃料。生物燃料是指通過生物資源生產的石油替代能源，包括生物乙醇、生物柴油、乙基叔丁基醚、生物氣體、生物甲醇與生物二甲醚。

(9)精細生物化學品。1970 年代以來，生物化工得到很大發展，生物化學在發酵、食品、紡織、制藥、皮革等行業都顯示了威力，創造了巨大的經濟價值，特別是固定化酶和固定化細胞技術的應用更促進了酶工業和發酵工業的發展。