关于化工工程中化工生产工艺探讨

摘要；化工生产工艺是决定化工工程质量与效益的核心环节。本文深入剖析化工生产工艺的关键要素，涵盖反应条件、设备选型及流程设计等方面，同时系统分析原材料质量、操作控制、设备状态等对工艺效果的影响因素。针对当前化工生产工艺存在的技术落后、安全环保压力大、管理人才不足等问题，从技术创新、安全环保改进、管理人才培养三个维度提出优化与创新策略，旨在为提升化工生产效率、降低能耗、保障安全环保提供理论依据与实践路径，推动化工产业高质量发展。

关键词：化工生产工艺；关键要素；影响因素；问题挑战；优化策略

引言

化工产业作为国民经济的支柱性产业，其发展水平直接影响能源供应、材料制造及民生保障。近年来，我国化工行业产值持续增长，2023 年化工总产值突破 15 万亿元，在全球化工市场中占据重要地位。然而，随着绿色发展理念的深入推进与双碳目标的提出，传统化工生产工艺高能耗、高污染、低效率的弊端日益凸显，亟需通过技术革新与管理优化实现转型升级。

一、化工生产工艺关键要素与影响因素

1.1 关键要素分析

化工生产工艺的核心要素是保障生产稳定运行与产品质量的基石。首先，反应条件是工艺控制的核心变量，温度、压力、催化剂等参数直接决定化学反应的速率与选择性。以乙烯裂解制烯烃工艺为例，裂解温度需精确控制在 800 - 850℃，过高的温度会加剧结焦，而过低则导致烯烃产率下降；同时，催化剂的活性与寿命直接影响生产效率，新型金属基催化剂的应用可使乙烯收率提升 5% - 8%。其次，设备选型与配置对工艺效能至关重要，不同类型的反应釜（如搪瓷反应釜、不锈钢反应釜）适用于不同腐蚀性介质，而精馏塔的塔板类型（如筛板塔、浮阀塔）则决定分离效率。某大型煤化工企业采用多喷嘴对置式气化炉，较传统单喷嘴气化炉，碳转化率从 89% 提升至 98%，显著提高了原料利用率。工艺流程设计需兼顾能耗与安全性，合理的物料循环系统与能量回收装置可大幅降低生产成本。

1.2 影响工艺效果的因素

影响一个工艺过程效果的要素非常多，首先是原材料的质量，若使用的原辅材料本身带有杂质或者该产品的批次性质波动较大，它对实际工艺生产过程来讲，很容易导致一些副反应出现，并进而会影响到产品的纯度；再者就是一些工艺参数控制水平，如果工艺水平控制得不到位，在后期进行连续性生产中很容易造成过程的“失控”，若是人工控制的话，更是如此；像在硝化工艺中，温度控制的精准程度如果高于或低于±2℃，就有可能引发一次剧烈放热反应，造成严重的安全事故；还有一个就是设备本身是否能够正常运行，例如设备的管道部分容易腐蚀，或者密封部位如果存在泄漏等情况，这样会严重影响企业生产效率，更容易引发安全事故，据有关数据统计表明，由于化工设备故障引发的非计划性停车，每年给整个化工行业造成超过150亿元人民币的损失。还有企业有关从业人员的操作能力以及工艺管理制度，如果没有经过培训的从业人员发生误操作行为，会引起工艺参数与生产程序发生偏移。没有建立比较完善的工艺变更管理制度也会造成生产过程中有一定的生产风险。

二、化工生产工艺现存问题与挑战

2.1 技术层面问题

从目前实际的化工生产工艺来看，一方面，以往传统生产工艺的能耗大、效能低的现实没有得到根本改善，合成氨工业总能耗达到38GJ/t，与国际先进水平相比水平高18%，能耗高原因在于生产工艺路线落后、能量回收率低等技术因素；另一方面，技术工艺创新研发难、转化难，从科研立项、中试、放大、工业化应用转化都困难重重。生物基材料的合成工艺，在科研研究过程中效果良好，但是在工业化实施的过程中，工艺复杂，对产物的分离困难、催化剂使用寿命短等方面造成了较高成本，因此推动研发技术实现产业化应用难；在企业生产工艺自动、智能化方面不够完善，对于企业的生产工艺未能实现科学、自动化运行，大数据、数字化以及信息化记录不完整，不能实现全流程信息的数据处理及准确采集。

2.2 安全与环保挑战

反应失控、泄漏事故占据了全国化工事故总数的68%，工艺安全管理问题是化工行业的巨大隐患；环保治理的压力是化工企业的另外一大挑战。COD不达标的石化废水治理是废水治理的难题之一，治理VOCs是化工生产的主要难题之一。由于环保管理的趋严，企业在环保上不达标就会遭受停产整顿的风险。2017年，一家农药企业因废水处理不达标被停产整顿，经济损失达1200多万元。

2.3 管理与人才困境

一是缺少规范化、标准化的工艺管理，生产工艺调整变更随意，没有建立完整的风险分级评价机制。比如有些企业因私自更改反应温度引发反应釜爆裂，酿成重大事故，部分原因系如此。二是高端研发型技术人才及从业操作熟练人才比较稀缺，化工企业对工艺工程师需求较大，从调研情况来看，一些化工企业35%的工艺工程师缺口比较大，同时具备研究生及以上学历的仅有38%。

三、化工生产工艺优化与创新策略

3.1 技术创新与升级

建议从以下几个方面提升化学化工生产工艺技术。研究绿色化学工艺，开展绿色的、环境友好的催化替代有毒有害的催化剂应用技术，比如用分子筛催化剂代替氢氟酸用于烷基化反应可从根本上解决废酸污染，同时还能提升产品质量和收率。实施工艺过程的集成、强化，通过合并几个单元操作减少中间环节和能耗，例如，某化工园区引入反应-精馏耦合技术，乙酸乙酯的生产能耗下降45%，生产的成本下降了20%。加快实施智能化改造，运用物联网、大数据技术实现实时监控、智能优化生产。

3.2 安全与环保改进措施

应综合提高化工生产的安全和环保性。在安全方面，运用安全设计原理，从本质的水平上减少风险甚至避免风险的发生，间歇法反应改为微反应技术，把反应设备的尺寸缩小，减少爆炸风险；建立安全过程控制以及实时监系统，从而监控设备状况，应用红外热成像和泄漏检测及修复（LDAR）。在环保方面，推广清洁工艺技术，优化原料选择，调整工艺条件，减少有害物排放，如短流程印染技术，减少废水排放量60%，降低了COD值50%；搞好三废处理技术，开发废水处理膜、VOCs吸附材料等，使三废得到高效利用。

3.3 管理与人才培养

健全工艺制度，是保障有效运行、保障有效管理的有效手段，规范流程，制定运行操作、变更、设计等细则流程制度；通过PHA，动态评价工艺危害因素；选送专业人才进行专项培训，加强人才培养，借助外部力量，联合高校、院所共同培养人才，在企业内部成立培训基地。

结语

先进的化工生产工艺是促进化工产业高质发展的主要生产力，剖析工艺要关键及影响因素，并对技术、安全环保及管理人才等方面技术进行相应解决，对化工生产工艺进行技术革新、安全环保及管理人才改进、技术培养等，能够促进化工生产的高效、安全及可持续生产发展。随着绿色化工、智能化化工等相关技术发展，化工生产工艺势必朝向高效、安全、环保方向发展，为化工产业的转型升级提供有力支撑。

参考文献

[1]丁相伟.关于化工工程中化工生产工艺探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2025，45（03）：43-45.

[2]王祥.化工工程中化工生产工艺分析[J].大众标准化，2023，（15）：129-131.