未来化工或转向“微化工技术”生产运营模式

2025年03月14日 阅读量:176

元素百科信息频道:本文主要介绍了国际化工设备的两极化发展趋势。化工行业应更加注重提高工艺效率,实现节能减排、绿色安全生产,加快设备小型化和微化工技术突破。

反应器、分离器等化工设备是化工生产过程的硬件基础,与整个过程的安全、能耗和效率密切相关。一般来说,化工设备的发展趋势是两极分化的,即大型化和小型化。

大型化工设备主要用于石化或煤化工等大型化工工艺。目前,我国高性能大型化工设备仍主要依靠进口,其研发、生产和自主化引起了各行各业的关注。然而,除了大型化工企业外,中国还有成千上万的中小型化工企业,适合这些中小型化工企业的小型化工设备和微型化工技术也应得到大力发展。

由于人才短缺和资金投入不足,我国中小型化工企业普遍存在化工工艺技术设备落后等问题,导致工艺效率低、能耗高、污染重、产品质量差。特别是新设备、新工艺设计放大和工艺调控存在诸多问题,化工生产工艺安全性差,难以满足可持续发展的需要。能否有效解决这些问题,已成为我国化工特别是中小企业实现新型工业化和跨越式发展的关键。

微化工技术优势

近20年来,化工工艺强化技术的发展为相关化工行业注入了新的动力和活力。微化工技术具有工艺强化和小型化的优点,具有传热传质性能优良、安全性好、工艺控制方便、直接放大等特点,可显著提高工艺安全和生产效率,快速促进实验室成果的实际工艺。因此,微化工技术引起了学术界和工业界的高度重视,被认为是21世纪化工行业的革命性技术。

目前,拜耳、巴斯夫、瑞士龙沙、康宁等公司已成立专门从事微化工技术的部门,开发和推广其微化工设备产品。一些国内科研机构在微反应技术方面也取得了重大进展。例如,大连化学开发的微通道反应技术实现了8万吨/年磷酸二氢铵生产、5000吨/年氢氧化镁阻燃剂试验和1万吨石油磺酸盐生产的工业示范运行试验。记者了解到,清华大学化学工程联合国家重点实验室成功开发了一种单分散纳米碳酸钙和15万吨/年湿磷酸净化的工业装置。这充分证明了微化工技术在工业规模应用中的可行性和优势。

关注微反应器

在分离领域,我们可以优先考虑两个方面:一是设计具有新型高效分离效率的蒸馏设备组件和分离填料;二是开发高透量、高选择性的新型膜分离材料。微反应器、超重力等新型高效反应设备的开发和推广应用可以优先考虑在反应器领域。对于微反应器,可以重点关注传统化学技术的升级(包括传统反应设备难以实现的新反应过程开发)、磺化、硝化、氯化、氧化、过氧化、酰胺化、重排等典型强放热、易燃易爆气液反应过程,以及纳米材料的控制。

微反应技术难点

在“十三五”期间,我们需要加强力量克服微反应技术的困难,包括微反应系统的结构优化设计和先进的制造技术、系统智能控制技术和微反应器的防腐堵塞技术。因此,有必要加强对微化学工程与技术的基础和应用研究,解决微化学工程与技术领域的关键共性科学问题。在国家层面,要加大对微反应技术等先进化工技术的推广力度,实现化工工艺强化、工艺安全、节能减排。

微化工技术的成功开发和应用将对整个化工领域产生重大影响。“十三五”期间,微反应技术有望广泛应用于精细化工、纳米材料和基于微反应技术的新工艺领域。

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