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中图分类号：F407.45 文献标识码：A
随着近年来工艺工程的发展和进步，工艺工程在当下已经发生了巨大变化,主要体现在两个方面:开发新观念和新的分析及优化方法。
根据以往的流程定义，化工工艺设计总共包括三个方面：设备布置、工艺流程及管道布置三个方面。就是提出工艺参数让土建专业、设备专业的选择型号、基础，绘制工艺流程图后，根据设备专业及土建专业的图纸定出设备布置图，协调完成，最后配管，定管道布置图纸
二、化工工艺设计现状
化工工艺过程的变革常常会遇到很大阻力,主要原因是化学工业具有资本密集型的特性,一旦工艺失败将造成巨大的资金损失。通过对化学品生产的成本构成分析,可以看出基本建设投资和原材料在总成本中占有主要份额。因为装置费用大,常常要运转多年。现在许多装置都已经拥有50 年的寿命,将它们进行改造、扩大能力、解决薄弱环节要比新建一套装置便宜得多。按此趋势分析,2020 年销售的产品中约有3/ 4 将仍由1999 年运转的装置生产,但是必须改进装置性能、扩大产能和减少污染。当然,也会有一些主要的工艺过程出现革命性的变革,对化工生产有重大影响,但也须经过较长时间,一般要10～20 年。
大量生产的产品影响制造成本的两个主要因素是原材料费用和基建投资。每年在基建方面分摊费用约占30 %,而其他费用诸如能源、劳动、维修、税赋、废料处理等总计约占50 %。少量生产品种的原料和基建费用所占份额较低。为了提高现有装置产能,降低单位生产成本,选择改建、消灭瓶颈和更新战略,可以减少投资。
三、对未来化工工艺设计的几点思考
3．1 要能体现降低能耗
许多人将能源成本作为生产总成本中一个重要的构成部分,但是一般并非如此。分离需解决的重点是能量消耗大和基建投资高两个方面。降低能耗及其相关投资的课题研究常常颇为见效,例如应用超临界流体于许多大型分离装置。当前的研究表明,一些系统的能源费用可以低于许多常用的技术,诸如蒸馏、恒沸蒸馏和萃取。能耗的降低是工艺工程设计和研究的重要内容。HEN 分析提供了一个简单的手段,使整个过程中的热流变为可视的,从而弄清各种不同物流和热流可以进行热交换,以减少对加热和致冷的能量需要。通过HEN 分析可以达到最小的能量利用和交换器数量。HEN 分析已经用于一些工艺过程设计软件包,可在新装置设计中应用,也可在现有装置的改进中应用。在分离范围内,许多研究工作都在寻找替代蒸馏的方法以达到节能的目的。但这方面的效果不很大,因为要改变就要花费基建投资,这常常难以与节能所降低的成本平衡;另一方面,蒸馏也有不少改进技术既可节能又省投资。蒸馏塔的串联是节能的主要措施,串联中将一塔的顶端汽流作为另一塔的热源,这种操作与多重蒸发类似,但是应用中需要完善解决工艺过程的控制问题,包括工艺控制技术和实时组份传感器等,同时需要重视这种串联塔的关停问题。
3．2 要能体现降低基本建设投资
化学工业是资本密集型产业,除非有化学的重大突破使主要产品的生产工艺得到更新升级、用新装置生产代替原有生产工艺具有优良的经济特性,一般都是通过现有装置改造、解决瓶颈问题、扩大产能来达到改进和提高的目的,因为这样可以节约基本建设投资。通过工艺过程强化、减少设备尺寸,可以显著地节约投资。如Higee 工艺可普遍用于蒸馏塔的改造,对流气液在转动的填料柱中快速接触,达到一定的理论塔板高度,由于接触效率显著改进,所以能够取得良好的经济效果。但是,有两个因素影响其实施: ①径向缩小设备需要投资于自旋的转子,而且自旋采用电力,因而要增加能源费用; ②标准蒸馏塔的辅助件,如冷凝器、管道和控制系统等一般不需变动。这两个因素使Higee 设备只在少数装置上应用。改变蒸馏塔的填料装填结构也可以带效益,提高能力,改进分离效率。另一条途径是减少工艺过程中的设备台数,将几种功能在1 台设备中完成,如醋酸甲酯和MTBE、TAME 等生产中应用蒸馏反应器即是实例。在醋酸甲酯工艺中,由于将反应与分离结合起来,因此避免了几种共沸物的形成,从而显著简化了分离工序。此外,膜反应器对受化学平衡限制的反应十分有利,可以有选择性地将一种产物从反应物料中移出,从而在通常的化学平衡条件下提高了转化率。对工艺过程序列和工艺选择技术在今后数十年内将是增长和发展甚快的序列,应用了一些称之为结构相关技术,如超结构、状态2空间表达和工艺过程图(P2graphs) 等。其中工艺过程图可以迅速地进行计算机化,可以类似寻求最佳化方案的方法。随着时间的推移,这些技术将结合其他分离技术发展,如吸附、膜和萃取等,在工艺过程中进行推理组合,在经济上取得最优化的结果。一种称之为结构无关的新技术也已出现,如质量交换网络分析,该技术与热交换网络分析类似。上述两种分析法可在今后10 年内对非常复杂的问题进行分析,综合出经济上最佳的工艺流程,对新建或改建、对多用或少用新技术作出选择,从而得出化学工业如何降低基建投资的答案。
3．3 要能体现改善环境行为
据美国化学制造商协会的研究报告,解决污染问题就是减少污染源、回收利用,最后就是终端处理。从工艺过程上要减少未来污染的设计战略必须重视两个问题:一是到2020 年多数装置将在现有装置上扩大和升级;二是多数机遇可能出现在终端处理的应用上。从工艺过程本身加以改进也有几种可能: ①提高化学反应的效率特别重要; ②提高分离效率,使产品转化率提高而少损失,同时增加收益而减少废料处理费用; ③应用HEN 分析方法缩小装置规模,减少用水量,在装置改进和更新中收效明显。在工艺过程设计中减少废料总量是特别重要的观念,因此要进行水的再次利用,把废水减到最低程度。现在已有一些新方法和水压缩技术可以确定工艺对新鲜水的最低用量。
3．4 新模式:将设计与研究集成
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：
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.
摘要：为了研究竹粉乙二醇微波液化的优化工艺，采用单因素试验确定所需的反应时间、反应温度、催化剂浓硫酸用量及乙二醇与竹粉质量比，研究微波作用对竹粉乙二醇液化效果的影响，再由正交试验确定微波液化的最佳工艺条件。结果表明，反应温度的影响最为显著，竹粉乙二醇微波液化的最佳工艺条件为反应温度170 ℃，反应时间4 min，催化剂浓硫酸用量5％，乙二醇与竹粉的质量比为6∶1。
关键词 ：竹粉；乙二醇；微波；液化工艺
中图分类号：TQ353．4＋1文献标识码：A文章编号：0439－8114（2015）05－1166-03
DOI：10．14088／j．cnki．issn0439－8114．2015．05．035
收稿日期：2014－12－16
基金项目：广西教育厅科研项目（LX2014494）；柳州师范高等专科学校科研创新团队建设项目
作者简介：钱善勤（1981－），男，江苏泰州人，副教授，博士，主要从事环境生物学方面的研究，（电话）18078201020（电子信箱）qianshanqin＠163．com；
通信作者，廖政达（1967－），教授，硕士，主要从事天然植物纤维素的改性与应用研究，（电子信箱）lzszliaozhengda＠163．com。
竹子是一种用途广泛的生物质资源，具有特殊的能源利用价值及药用价值。近年来，对竹类加工残渣及竹纤维的液化研究非常广泛［1－3］。竹粉的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，在高温条件下可以裂解为制备聚氨酯材料的低分子多元醇［4，5］，但竹粉是否能作为合成聚氨酯的多元醇原料，主要在于液化技术的研究与开发［6，7］。当前竹粉的液化主要有油浴加热和微波加热两种方法，但油浴方法存在反应时间长、液化效率低等问题，微波液化因其具有加热升温快，液化效率高等优点已得到广泛重视［8，9］。
关于纤维素的液化工艺以及液化剂的研究已有很多，如采用苯酚、乙醇、乙二醇和聚乙二醇等作为液化剂［9－12］，在前期研究中，笔者也采用苯酚作为反应试剂［10］，但由于苯酚具有一定的毒性，其应用受到一定的限制。本试验重点研究了乙二醇微波液化技术，以期获得满足生物可降解聚氨酯泡沫材料生产要求的植物多元醇。在前人研究的基础之上，本试验采用单因素试验确定液化时间、反应温度、催化剂用量及竹粉与乙二醇质量比等条件，研究微波作用对竹粉乙二醇液化效果的影响，由正交试验确定微波液化的最佳工艺条件。
1 材料与方法
1．1 材料
竹粉：购于广西柳州市融安县丰园竹木加工有限公司。将竹粉粉碎、过筛，取40～80目的竹粉作为试验材料，于（100±5） ℃的烘箱中烘干至恒重，用自封袋密封好放入干燥器中保存备用。
1．2 试剂及仪器
乙二醇（甘醇）、浓硫酸、无水乙醇，均为分析纯，购于西陇化工股份有限公司。
FW100型万能粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）；YHG－600BS型远红外快速干燥箱（上海跃进医疗器械有限公司）；FA2004B型电子天平（上海跃平科学仪器有限公司）；SHZ－D（III）型循环水式真空泵（河南巩义市予华仪器有限公司）；XH－MC－1型祥鹄实验室微波合成仪（北京祥鹄科技发展有限公司）；RE－52AA型旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）。
1．3 方法
1．3．1 竹粉的液化 称取5 g竹粉倒入三颈烧瓶中，按预设比例加入乙二醇、催化剂浓硫酸，混合摇匀，放入预设好功率、反应温度、时间等参数的微波合成仪中反应，待反应结束后，迅速取出三颈烧瓶进行快速冷却，用已知质量的滤纸进行减压抽滤，用无水乙醇洗涤残渣，至滤液变成无色为止。
1．3．2 竹粉液化率的测定 抽滤结束后，将滤纸及残渣一起放入烘箱于（100±5） ℃下烘干至恒重，并用如下公式计算竹粉的液化率：
YL＝（m0－mr）/m0×100％
式中，mr为竹粉液化残渣质量；m0为液化前竹粉质量；YL为竹粉液化率。
1．3．3 单因素试验
1）乙二醇与竹粉质量比为6∶1，反应温度为150 ℃，催化剂浓硫酸用量为5％，反应时间设为2、3、4、5、6、7、8 min进行液化反应，分析反应时间对竹粉液化率的影响。
2）在乙二醇与竹粉质量比为6∶1，反应时间为5 min，催化剂浓硫酸用量为5％的条件下，分析反应温度（90、110、130、150、170 ℃）对竹粉液化率的影响。
3）反应温度为150 ℃、反应时间5 min、催化剂浓硫酸用量为5％时，分析乙二醇与竹粉质量比（4∶1、5∶1、6∶1、7∶1和8∶1）对竹粉液化率的影响。
4）反应温度为150 ℃、乙二醇与竹粉质量比为6∶1、反应时间为5 min，研究不同用量催化剂浓硫酸对竹粉液化率的影响，催化剂用量设为2％、3％、4％、5％、6％和7％。
1．3．4 正交试验优化竹粉液化工艺 在单因素试验法确定反应时间、反应温度、乙二醇与竹粉质量比及催化剂用量对竹粉液化的作用范围的基础上，采用L9（34）正交试验方法研究反应温度（A）、反应时间（B）、乙二醇与竹粉质量比（C）、催化剂用量（D）的交互作用对竹粉微波液化效果的影响，从而确定竹粉微波液化的最佳工艺条件。正交试验因素与水平见表1。
2 结果与分析
2．1 单因素试验结果
2．1．1 反应时间对竹粉液化率的影响 从图1可以看出，反应时间为2 min时，竹粉液化率较低，只有76．24％。当反应时间为3 min时，液化率上升为86．52％；4 min时，液化率达到90．49％，之后液化率随反应时间缓慢升高。由此可见，随着反应时间的延长，竹粉的液化率呈上升的趋势，但当达到一定时间后，竹粉液化率的上升趋势变小。选择反应时间3、4、5 min进行后续试验。
2．1．2 反应温度对液化率的影响 从图2中可以看出，随着反应温度的不断升高，竹粉反应体系的液化率呈上升趋势。反应温度为90 ℃时，竹粉液化率仅为65．38％；反应温度为130 ℃时，液化率上升到83．04％；当反应温度为170 ℃时，竹粉液化率最高，达到92．89％。因此可以得出，竹粉反应体系的液化率随着反应温度的增加而呈上升趋势，当反应温度超过150 ℃时，竹粉液化率的上升趋势变缓。选择130、150、170 ℃进行正交试验。
2．1．3 乙二醇与竹粉质量比对竹粉液化率的影响
从图3中可知，乙二醇与竹粉质量比为4∶1时，竹粉液化率仅为79．17％，随着乙二醇与竹粉质量比的加大，液化率逐渐增高，在质量比达到7∶1时，竹粉液化率为90．53％，而8∶1的质量比体系下的液化率与7∶1的液化率基本持平。由此可以得出，随着乙二醇质量的增大，反应体系增大，从而也提高了液化反应的效率，但当乙二醇与竹粉质量比超过7∶1时，竹粉的液化率增幅变缓。说明乙二醇质量的增加对提高液化率有一定的作用，但也并不是越大越好。选择二者质量比5∶1、6∶1、7∶1进行后续正交试验。
2．1．4 催化剂浓硫酸用量对竹粉液化率的影响 由图4可见，当反应体系的催化剂浓硫酸用量为2％时，竹粉液化率较低，只有78．18％；当催化剂用量为3％时，液化率为81．42％；催化剂用量为4％时，液化率为83．72％。随着催化剂用量的增加，液化率呈明显的上升趋势，当催化剂用量为6％时，其竹粉液化率达到90.81％；催化剂用量为7％时，液化率则高达91.10％。选择催化剂浓硫酸用量为4％、5％、6％进行后续试验。
2．2 正交试验结果
根据单因素试验的结果，在各单因素中选取相应的条件进行设置，采用L9（34）正交试验方法对竹粉液化反应工艺进行优化，正交试验结果见表2。运用微波法对竹粉进行液化，结果表明，影响竹粉液化率的各因素大小顺序为反应温度、反应时间、催化剂用量、乙二醇与竹粉质量比。通过正交试验，优化反应工艺，发现反应温度、反应时间对液化效果的影响尤为显著。优化后的工艺条件为A3B2C2D2，即反应温度170 ℃，反应时间4 min，乙二醇与竹粉质量比为6∶1，催化剂用量为5％。在此最佳优化工艺条件下进行验证试验，得到竹粉的液化率为97．53％。
3 小结
1）竹粉纤维的结构较为复杂，直接利用比较难，通过微波分解方法将其液化，转化为可利用的小分子多元醇，为其综合应用提供了广阔的前景。
2）单因素试验和正交试验的结果表明，竹粉乙二醇微波液化的优选工艺为催化剂浓硫酸用量为5％，反应温度170 ℃，乙二醇与竹粉质量比6∶1，反应时间4 min。在此条件下，竹粉的液化率可达97．53％。
3）以浓硫酸为催化剂，竹粉在乙二醇中可以很好地进行微波液化，在液化过程中，液化反应温度对液化效果的影响最为显著，其次为液化反应时间、催化剂用量和乙二醇与竹粉质量比。在试验范围内，温度越高、乙二醇用量越大、液化反应时间越长、催化剂用量越大，竹粉的微波效果越好，但过高的反应温度，过多使用乙二醇和浓硫酸，将会大大增加能耗，对反应设备及环境的影响也较大，故在实际的生产中应适当控制其用量。
参考文献：
［1］ 方红霞，潘 健，吴强林，等．竹基剩余物高值转化技术与材料化应用［J］．现代化工，2010，30（1）：78－81．
［2］ 方红霞，孙金余，吴强林，等．竹纤维素微粉的结构与性能研究［J］．纤维素科学与技术，2011，19（1）：29－34．
［3］ 方红霞，王 宾，李长江，等．竹材剩余物竹粉的选择性酚化产物研究［J］．天然产物研究与开发，2011（23）：866－869，912．
［4］ 徐莉莉，廖 兵，年福伟，等．竹粉的多元醇液化及其在半硬质聚氨酯泡沫中的应用［J］．林产化学与工业，2013，33（6）：48－54．
［5］ 杨小旭，庞 浩，张容丽，等．竹粉在多元醇中热化学液化的研究［J］．聚氨酯工业，2008，23（5）：16－19．
［6］ 方向宏，方红霞．竹粉酚化配方和工艺条件研究［J］．黄山学院学报，2010，12（3）：35－37．
［7］ 张金萍，杜孟浩，王敬文．不同液化条件对毛竹粉多元醇液化产物分子量的影响［J］．江西农业大学学报，2010，32（6）：1191－1194．
［8］ 柴希娟，陶 磊．微波液化竹粉及聚醚多元醇的制备［J］．纤维素科学与技术，2014，22（3）：1－4，11．
［9］ 柴希娟．微波加热下竹粉苯酚液化的优化工艺研究［J］．西南林业大学学报，2014，34（2）：108－110．
中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0250-01
随着工业的迅速发展，工业废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全，因此工业废水的处理显得尤为重要。本文所研究的混合化工废水，主要是针对化工工业园区而言，指园区内多种类型化工企业（如农药、医药、燃料、印染等）在其工业生产过程中产生大量废水，这些废水经预处理后集中排入污水处理厂中，便形成混合型化工废水，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的各类污染物。这类混合化工废水存在着污染种类多、毒害性强、成分复杂、可生化性差等突出特点。一方面，由于工业化生产的规模较大，这些排入污水处理厂的混合化工废水的量非常大，并且由于来源于不同化工企业，这些废水的水质成分较为复杂，水质波动也较大；另一方面，这些混合化工废水在进入污水处理厂之前虽经过了各企业的预处理，但是，由于这些混合化工废水的成分过于复杂，经预处理进入污水处理厂的废水仍然存在着色度深、盐度和氨氮含量高、可生化性低等工艺处理难点。
研究表明，混合化工废水的处理工艺可分为物理、化学、生物方法三类：（1）物理处理法：利用物理的方法对混合化工废水进行处理，主要的目的是将废水中的不溶性悬浮颗粒物分离去除。（2）化学处理法：化学处理法包括对酸碱废水、重金属废水的处理，酸碱废水的处理分为酸性废水处理和碱性废水处理。 （3）生物处理法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机物，把有机物进行氧化、分解，从而使有机物转化降解成无机盐而得到净化。具体分为耗氧生物、厌氧生物、自然生物处理法三种，其废水处理的主要问题是除去下列成分：①含高生化氧需求量的化合物；②病原微生物和病毒；③众多的人造化合物。
一般而言，混合化工废水进入工厂后，典型的处理过程包括：一、废水的初级处理过程，即通过一系列格栅或格网，除去较大杂物，之后废水中可沉淀的固体颗粒在通过初沉淀池时，在缓慢的水流中沉降下来。接着，流水进入沉淀池。二、废水的次级处理，即微生物学过程，指在废水处理过程中利用各种细菌和真菌的降解能力，使沉淀池中的上清液，包括溶解的有机物，在曝气池中进行微生物氧化。池中的沉淀物则被转到厌氧消化池中，在不同微生物种群的作用下进行特殊分解。经过一段时间的微生物氧化，曝气池流出液将进入第二级沉淀池，这里的沉淀物将转到厌氧消化池。第二级澄清池中的上清液可释放到自然水体中，但是这种水还包含高浓度的无机营养磷酸盐和硝酸盐。三、废水的三级处理，该过程用来防止水体富营养化（磷和硝酸盐的排放，使细菌和藻类大量迅速繁殖，结果导致水中的溶解氧减少），即通过化学沉淀除去磷酸盐和硝酸盐，再通氯气或紫外光对水进行消毒，从而使处理水达到更好的处理效果。结合对上述传统的混合化工废水处理工艺的研究，笔者在综合调查的基础上对混合化工废水特性及污水处理厂处理工艺运行状况进行了进一步的分析和探讨，得出以下工艺优化措施。
（1）合理延长水力停留时间（HRT）。混合化工废水优化处理工艺研究的首要目的是解决工业区污水处理厂混合化工废水处理的达标问题，即进水COD（化学需氧量）在800mg/L以下时，出水低于100mg/L。并有试验表明，水力停留时间（HRT）是影响处理效果的主要因素之一，并且随着HRT的不断增加增加，混合化工废水中COD去除率呈上升趋势。另外，延长HRT，可提高处理系统抵抗冲击负荷的能力，并有利于出水水质的稳定。
（2）选用好氧悬浮填料生物膜法作为完善混合化工处理废水系统中的SBR生化处理系统的工艺。研究表明，同样容积的好氧悬浮填料生物膜工艺和传统SBR工艺在同等条件下进行对比试验，结果表明，前者对混合化工废水中有机物的去除具有明显的优势，并且在出水水质稳定、冲击负荷相同的条件下，好氧悬浮填料生物膜反应器具有更为优异的抗冲击负荷的能力，对混合化工废水的无规则波动有着极强的耐受性，能很快适应环境条件的变化，并且在经受大量废水的强力冲击后，恢复迅速。
（3）应尽可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。许多人造有机物，在污水处理的过程中被降解，降解程度主要依赖于化合物生物降解的速度。如果速度慢，化合物在污水处理厂的停留时间太短以致于不能完全降解，好氧和厌氧污水处理池中，复杂的微生物种群能降解天然化合物，也能降解合成化合物。实际中，大量化工工业合成的废弃物（如酚类和氯苯）的降解事实，已显示出在大量活性污泥存在下生物降解的高效性。然而，进行现实条件下生物降解能力的研究却至关重要，因为只证明化合物具备可生物降解的能力，这是不够的，还必须让该化合物在处理设备中快速降解以保证它能很快从环境中消除。这就要求在各类化工生产工艺流程中，应尽可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。
（4）加强化工废水污染防治的措施。优化混合化工废水的处理工艺自然是废水处理工作的重中之重，然而与此同时，加强化工废水污染防治的措施亦是必不可少。首先应改革生产工艺和设备，减少污染物，减少废水外排，加强进行综合利用和回收的效率；其次，必须外排的废水，其处理程度应严格根据水质和要求进行选择；最后，在各企业将废水排入污水处理厂前进行预处理时，各种化学工业废水必须根据不同的水质、水量，合理选用不同的处理方法，例如，造纸工业废水的处理应着重于提高水循环利用率，减少用水量和废水排放量，同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。
总之，由于混合化工废水含有不同的化工企业排放的污水，其水质存在着较大差异，有害物质不仅含量多而且种类复杂，如果单纯采用传统的工业废水处理工艺，污水处理效果多差强人意。因此，进行混合化工废水优化处理工艺的研究，对混合污水处理工艺的长远发展，具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]梁世中.生物工程设备[M].北京：中国轻工业出版社.2011年.
[2]周德庆.微生物学教程[M].北京：高等教育出版社.2012年.
中图分类号：TD26-9 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）0020(C)-0285-02
引言：淮南矿业集团顾桥矿是年产1200万吨现代化矿井，井下胶带机大多采用钢丝绳芯强力输送带。井下主运胶带机是生产的咽喉，因此胶带机的硫化效率和质量，直接影响煤矿的安全高效生产。尤其是产量大的矿井，带面接头损伤老化速度快加，钢丝绳芯强力输送带硫化工艺复杂、安全隐患多是让施工人员头疼的事情。根据多年实践不断总结改进施工方案，现以井下胶带机斜巷硫化为例，系统的介绍煤矿井下主运胶带机斜巷安全高效硫化工艺以及部分优化方案。
一、施工前接头硫化工艺参数准备
钢丝绳输送带接头连接长度和搭接方式是根据输送带的强度规格型号、钢丝绳直径、间距、钢丝绳的破断力及钢丝绳与橡胶粘合的抽出力而定。可通过查输送带厂家提供的对照表得出。比如说：ST600型输送带接头长度600mm、搭接方式一级。ST/S1250型输送带接头长度1350mm、搭接方式二级。GX2500型输送带接头长度2350mm、搭接方式二级。接头长度和搭接方式根据输送带型号查表选好后，熟悉硫化参数：硫化单位压力：1.5―2MPa；硫化温度：150℃±5℃；硫化时间：T=20分钟+胶带厚度×1分钟。
二、施工工序
（一）敷设皮带。先将胶带机上的煤拉尽并将胶带机停电、闭锁，然后松张紧装置。在斜巷中为避免皮带截取后下滑还应在机头和机尾用夹具固定住旧输送带，然后用电动打磨机截断皮带。最后用调度绞车的钢丝绳钩头将新硫化头牵引到硫化点位置，完成敷设。
（二）搭设硫化平台。在硫化点拆除胶带机部分上托辊，留出足够的硫化空间。先把硫化底梁铺上，底梁上放置水压板，在水压板上放置隔热板，在隔热板上放置下加热板，最后在下加热板上放置玻璃纸或青稞纸并将两侧的挡铁模条放置好，平台搭设完成（如图1）。做其他尺寸接头时搭设硫化平台的方法一样，根据现场情况类推。
图1：硫化平台结构图
1、胶带机架 2、胶带 3、机架支腿 4、托辊架 5、大板 6、门形架 7、钉 8、硫化机下半部 9、硫化机上半部 10、胶带钢丝绳
（三）剥头及钢丝绳处理。先根据现场接头所需长度，用粉笔画出接头尺寸，切去接头部位的边胶，用刀等工具将钢丝绳剥出。根据现场接头所需长度用钢丝绳钳断绳。将断好的钢丝绳用粗砂布逐根打磨，磨至钢丝绳上附胶起毛最宜。最后将裁断、打磨好的钢丝绳用120#汽油清洗晾干，坡口及坡口上方的打磨部位也要用120#汽油清洗晾干。此处用1.7m二级搭接的斜接头尺寸举例（如图2）。
图2接头排列图
（四）合模硫化。首先接头调偏，输送带每端选两个点相距1.5m以上，用线绳固定在相距最远2点上，4点要成一条直线。调好对正后，用钉子固定好皮带。然后带上乳胶手套将胶浆均匀的涂抹到钢丝绳、坡口及坡口上方打磨部位晾干。将切好的下盖胶和芯胶铺到加热板上，用计划好的搭接方式摆放钢丝绳，整理钢丝绳芯，检查尺寸，检查敷设质量。最后铺芯胶和上盖胶，滚压排气。盖硫化板，紧硫化梁螺栓，通电，加压，开始升温硫化。
（五）拆除硫化机带式输送机试运行。在满足各项硫化数据要求后，等加热板温度降到70℃以下后拆除硫化机检查硫化接头，切割毛刺并打磨光滑。恢复带式输送机架，全面检查带式输送机，看有无施工杂物影响运行。
（六）注意事项。1、夹具扣件要牢固可靠，调度绞车在牵引输送带的时候胶带机斜巷中不得站人，钩头牵引处有把钩工跟随，发现在转载点、过桥等处新输送带端头被卡住时及时和绞车司机联系，清障后继续牵引。2、当采用多台硫化设备硫化的时候，要在加热板接缝处放置能挡住缝隙的薄铁皮。挡铁模条要比带厚薄1―2mm并用丝扣固定牢。3、抽钢丝绳时不得将钢丝绳拉弯，以免影响接头钢丝绳摆放。处理钢丝绳时要注意不能损伤钢丝绳镀锌层。在剥绳过程中严禁将水、油等赃物浸在剥出的钢丝绳上。断绳时保证接头两边留的是长绳。4、钢丝绳要排列整齐，避免出现钢丝绳叠压。严格遵守硫化技术参数的要求，保证温度、压力、时间得到正常执行。做好安全用电工作，各用电设备必须接地良好，硫化开关、水压泵必须有专职电工负责。5、接头成形后，若逆茬方向接头胶厚于工作面必须要打磨平整。以免过滚筒或清扫器时，将接头划开。
三、部分优化方案
（一）快速搭建硫化平台方案。皮带机斜巷硫化，在搭建接头平台时，多采用拆卸皮带机上托辊架为硫化梁和两头皮带让位。为留有足够的空间通常要拆卸7个上托架然后再搭建大板平台。上托辊架沉重，螺栓锈蚀，拆卸不易，经常需要烧焊解决。且斜巷工作，托辊易滚落伤人，安全隐患巨大。经过我们多次施工，创新得使用“门型架”来快速解决（如图1第6部件）。“门型架”搭建在皮带机上托辊上方，直接构建平台，从而减少拆卸上托架到2―3架，减少工序时间1―2小时，为抢占检修时间提供保障。用1.7m的斜接头举例。在硫化点拆除带式输送机的1个上托辊做为中点，留出了3m的空，就能把15根硫化底梁铺到空子处。然后放置水压板、隔热板、下加热板、玻璃纸或青稞纸。最后将4个事先加工好的“门型架”装到硫化梁两侧放上大板固定好，两侧的挡铁模条放置好，平台搭设完成。
图1门型架
1、40×4mm角钢 2、10#槽钢 3、80×160不等边角钢
值得注意的是经过我们实验，发现将“门型架”制作为纵向摆放在胶带机架上比横向摆放更为方便，在摆放的过程不需要上下皮带，更为安全。
（二）快速剥头方案。在用刀具剥钢丝绳时，要注意分清剥头处是否有纵撕保护。当接头处有纵丝时，用刀一根一根剥出钢丝绳将耗费极大时间。通常我们使用“大扒皮”方法：根据现场接头所需长度，用粉笔画出接头尺寸，切去接头部位的边胶后，先用刀沿坡口线切开上盖胶。将坡口一头的上盖胶沿纵丝下方剥出一个口子，使用事先加工好的剥皮夹具将剥出的口子固定住，然后用手拉葫芦牵引并在结合处边拉边割，即可按照剥出的口子将整个上盖胶剥去，而纵丝也就随上盖胶去除了。上盖胶去除后再用刀和钳子一根一根剥出钢丝绳就方便多了。
总结：通过上述方案的应用，我矿的钢丝绳芯强力输送带的维修状况大为改观，扭转了胶带机硫化时间长、隐患大的被动局面。随着工作的不断深入，我们一定会总结出更有效的钢丝绳芯强力胶带机硫化方法，为整个煤炭行业服务。
作者单位：淮南矿业集团顾桥矿
参考文献：
前 言
在不改变工程设计者意图的前提下，在工程图纸会审之前通过模拟吉林长岭气田天然气开发过程中的全厂热力系统中三台蒸汽锅炉出口低压饱和蒸汽系统投产为例来检验工艺流程的实用性、科学性和经济性，并以此来优化其工艺流程并且达到工程经济投资的目的。
1、全厂热力系统工程简介
1.1长岭1号气田地面工程二期工程全厂热力系统是在一期工程的基础上新增一台蒸汽锅炉和蒸汽管网。一期工程已建两台蒸汽锅炉，设计者意图为两台蒸汽锅炉一用一备相互切换投用，二期工程扩建为三台蒸汽锅炉，建成投产之后设计者意图为三台蒸汽锅炉两用一备相互切换投用。
1.2二期工程全厂热力系统低压饱和蒸汽管网工作流程：
备注：（1）流程图出自长岭1号气田地面工程二期工程施工图热-4169（3200单元Ⅱ锅炉房）。（2）上图虚线部分为新建管线，实线部分为已建管线。（3）二期工程全厂热力系统低压饱和蒸汽管网流程中新建控制阀4#位于低点（虚线部分）位置，故原设计中需安装新建两套疏水阀组。（4）换热机组为全场采暖分季节使用，保证主蒸汽系统DN300一直处于工作状态。
2、低压饱和蒸汽系统工艺流程优化方案1
取消蒸汽管线低点新建控制阀4#及两套蒸汽阀组。
3、低压饱和蒸汽系统投产模拟论证
3.1第一种情况：三台锅炉一用两备投用；
（1）新建1#蒸汽锅炉投产，新建控制阀4#关闭，新建疏水阀组1开启并一直处于疏水排污状态；当换热机组需要工作时，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。
（2）已建2#或者3#蒸汽锅炉投产，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。
3.2第二种情况：三台锅炉两用一备投用；
（1）新建1#蒸汽锅炉和其余任何一台已建蒸汽锅炉同时投产，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。
（2）已建蒸汽锅炉2#、3#同时投产，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。
3.3第三种情况：三台锅炉同时投用；
三台锅炉同时投用时，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。
结论：当任何一台锅炉投产使用时均因新建控制阀4#位于低点而导致疏水阀组处于开启排污状态，如将新建控制阀4#取消，蒸汽系统就因不存在低点而不需要设置疏水阀组而不影响整体系统功能性要求，这样可降低室外排污管线冬季受冻的风险，解除生产单位对于控制阀4#的操作使用，减少了工艺安装工作量。
4、低压饱和蒸汽系统工艺流程优化方案2
将新建蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管线直接接至系统，管径由DN250 改变为DN300，如下图所示：
5、低压饱和蒸汽系统投产模拟论证
由于新建1#蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管线与系统碰头点位于锅炉房室外系统管架之上，将1#蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管线汇入锅炉房室内一期工程已建两台蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管道可减少安装DN250管道45米。
在设计者计算的基础上我们可知：DN300主蒸汽管道已满足其余工艺装置区对于低压饱和蒸汽流量的要求，但是一期工程DN250的管道内径仅仅能够保证两台蒸汽锅炉一用一备的投用状态，在蒸汽流量上不能满足二期工程的需求，故在设计者原管道内径计算的基础上更换一期工程已建管道25米DN250为DN300即可保证二期工程蒸汽流量的要求，具体依据为《GB50316-2000工业金属管道设计规范》中的管径确定及压力损失一章节：
除有特殊要求外，设定平均流速并按照以下公式初算内径，再根据设计规定的管子系列调整为实际内径，最后复合实际平均流速。
Di=0.0188[Wo/vρ]0.5
Di――管子内径（m）
Wo――质量流量（Kg/h）
v――平均流速（m/s）
ρ――流体密度（Kg/m3）
由以上计算公式可知：管径Di仅仅和质量流量Wo有正比关系，原设计中主蒸汽系统DN300的管径是可以满足三台锅炉两用一备的投用状态的，另外系统管道长度缩减，又降低了系统管道压力损失ΔP。
6、低压饱和蒸汽系统工艺流程优化方案实施
长岭1号气田地面工程二期工程为固定总价合同包干形式，按照以上方案工艺流程优化之后，施工单位减少了工艺安装工作量，实现工程管理的经济投资目标。
7、结 论
如何通过模拟系统投产的办法来优化工艺流程，通过此例论证做如下总结：
7.1必须以工程经济投资为目标。
7.2找准优化工艺流程的切入点，在不改变原设计计算的前提下大胆提出自己的想法。
7.3彻底掌握装置系统工作流程，熟悉其每一个管道组成件的使用功能。
7.4多渠道了解设计者设计理念，多与设计人员沟通。
7.5尽可能了解本工程所涉及到的设计规范，优化工艺流程做到有理有据。
庆阳石化公司3Kt/年硫磺回收装置，经过优化工艺操作，使尾气SO2排放浓度从最初的日平均1100mg/m3 ，降到日平均860mg/m3 ……240 mg/m3 。
一、优化工艺操作
1.对酸性水汽提塔操作的优化
汽提塔在操作过程中，因为操作不当而造成塔顶冷凝效果变差，大量蒸汽混入酸性气中，降低了酸性气的浓度为12%w（50t/h酸性水汽提装置设计酸性气浓度为32%w），增加了燃烧炉及制硫系统的负荷，进而使硫磺收率降低。在汽提塔顶设计使用的两台冷换设备为空气作为冷却介质的空冷器，其中有一台为变频空冷，如果操作不当，就会使变频空冷转速降低，冷凝效果变差，使酸性气带有大量水蒸汽而导致酸性气浓度降低。因此，在后来的操作中，我们要求内操密切关注变频空冷的转速，使其转速始终保持在100%的状态，以保证酸性气浓度和流量的稳定，从根本上保证酸性气进燃烧炉量的稳定。
2.整定进风的PID参数
在最初的操作中，H2S/SO2比值始终波动较大，装置技术人员与操作工经过排查，最后将目标集中在进风的PID参数上：使用经验凑试法，先整定P控制器为120%，待过度过程曲线基本稳定后，再整定I控制器为1.5，消除余差，最后在整定D控制器为0，进一步提高控制精度，最终得到满意的过度过程曲线，使H2S/SO2比值分析仪不再波动。
3.调整加氢量
由于硫磺回收装置采用的是“SSR”尾气处理工艺，当硫磺回收系统运行不平稳时，如不及时补充氢含量，不但会使加氢反应器超温，造成“硫穿透”，使PH降低，严重时会造成设备管线的腐蚀，而且还会使SO2随净化尾气排入大气，导致尾气排放超标，为此，在稳定配风的同时，根据PH值的变化，及时调整加氢量，如果加氢反应器温度上升，则继续加大氢气进量，直至床层温度不再上升。
4.先进控制伴热改造和定期维护
原来的H2S/SO2比值分析仪伴热由于距离伴热站较远，伴热温度难以保证气相中硫不凝固，造成在线分析仪经常发生故障而难以投用，硫磺回收装置技术人员与操作工从蒸汽过热器中引入了一小部分蒸汽为伴热用，解决了伴热问题，同时，为保证H2S/SO2比值在线分析仪在使用过程中不发生故障，又协调仪电运行部定期对H2S/SO2比值在线分析仪进行详细检查和维护，保证其灵活好用。
5.增加胺液循环量
以上几种原因被排除后，烟气SO2排放浓度从最初的日平均1100 mg/m3，降到日平均860mg/m3，浓度仍然较高，硫磺装置技术人员与操作工又集中从胺液的循环量方面找原因，在逐渐提高胺液循环量，由原来的860mg/m3烟气排放浓度，降到现在的日平均240mg/m3左右的稳定状态。
二、优化开停工过程的工艺操作
1.以往的开停工过程工艺操作
原来的硫磺开、停工过程中，加氢反应器的升温预硫化、降温钝化操作（加氢反应器升温和降温操作），是一项很繁琐的工作，在以往传统的操作中需要切断与硫磺回收、吸收系统的联系，只对加氢反应器、急冷塔、循环风机组成一个闭路循环的运行系统。
2.优化后的开停工过程工艺操作
经过进一步研究流程，对传统的吹扫流程和加氢反应器升温和预硫化流程进行了优化操作，尤其对加氢反应器升温预硫化还是降温钝化操作，都采取了以下的操作流程：
在开工过程中，当系统升温结束后，并不急于引酸性气，而是在以上流程中的热气体先改经加氢反应器，给加氢反应器升温，在升温结束后，再引入酸性气进行预硫化；同样，在停工过程中，系统吹扫结束后，将以上流程改经加氢反应器，给加氢反应器降温，降温结束后，再进行钝化操作，优化后的流程避免了闭路循环流程，使开工烟气中的水蒸汽不影响升温操作，升温后预硫化时间上不影响硫磺开工，降温钝化和硫磺停工同步进行，减少了对环境的污染、节省了3~6小时的时间。
一、原材料气分离系统分析
无论原料气气质条件如何，都需要进行原料气分离作业。在使用胺法脱硫脱碳工艺时，在胺法装置中，容易出现腐蚀、溶液发泡及换热设备热阻增加等问题，这些问题的产生，与原料气中所含有的污染物存在着直接关系，污染物主要包括固体杂质、凝析油、气田水、设备腐蚀产物等。固体夹带物与胺液吸收液烃，会导致吸收塔出现发泡、拦液现象。为此，在进行脱硫脱碳工艺设计时，需要充分考虑到原料气在没有完全分离的情况下，污染物瞬间流量增大的特点，在原料气进入到脱硫脱碳吸收塔之前，设置两级分离系统，分别为重力分离及过滤分离。重力分离是通过卧式重力分离器来实现，过滤分离则是通过卧式快开式过滤分离器来实现，通过设置两级分离系统组建原材料气分离系统。
二、胺液吸收塔与再生塔工艺设计要点
吸收塔是一种利用胺液吸收天然气中H2S、CO2等物质的工艺设备。胺液的干净度与进料天然气杂质含量较少是确保吸收塔稳定运行的基本条件。再生塔的目的是实现胺液的重复利用，在一定的温度下，对富液中含有的H2S、CO2等物质进行解析，最终确保胺液纯净，可以重复利用。一般再生塔的温度需要控制在121℃。胺液吸收塔与再生塔工艺设计要点如下：
1.当吸收塔直径超过0.8m时需要采取板式塔。由于胺液被污染后容易出现起泡现象，为此，在计算塔径时，采取过小的塔盘板间距较为不合理，一般将板间距设置在600mm较为合适，为方便后续检查与修理作业，将板间距设置为800mm；
2.在设备中使用浮阀塔盘代替泡罩塔，浮阀塔盘相比泡罩塔具备较好的处理能力，工作效率及弹性较好，且具备了泡罩塔及筛板塔的特点，综合性能较好；
3.为避免吸收塔底部出现漩涡，在吸收塔底安置高600mm的共轭环填料作为防漩涡设施；
4.在使用MDEA进行H2S选吸时，需要在确保H2S净化度的基础上，降低CO2共吸率；
在生产过程中，再生塔容易出现拦液现象，最终致使再生塔底部塔盘受到冲击而破坏，为此，对再生塔装置进行优化，于再生塔底部安装压力平衡系统，避免再生塔出现真空，通过自力式调节阀实现压力平衡。
三、富液闪蒸罐与贫富液换热器设计要点及优化
富液闪蒸罐主要的目的是将胺液中溶解及烃类进行排除。当富液进入到闪蒸罐后，通过降压，胺液中释放出的烃类经过闪蒸塔，脱除H2S后作为燃料气进入到燃料气系统之中。控制进入闪蒸罐富液温度及流速，一般将富液温度控制在75℃以下，流速控制在2.0m/s以下。如富液温度较高，超过75℃，则会将富液中的H2S解析出来，对设备造成腐蚀；如富液流速较快，超过2.0m/s，则会对设备管壁上胺液膜造成较强冲刷，最终致使胺液膜脱落。对富液闪蒸罐进行优化设计，最小停留时间设定为20min。贫富液转换器应使用新型板式换热器，板式换热器具备体积小、容易清洗、传热效率高等优势。
四、贫胺液、酸气的冷却方式选择
贫胺液、酸气的冷却方式可以分为三种，分别为全空冷、全水冷、空冷+水冷方式。全空冷冷却方式适用于缺水或水质较差的温度不高的地区，采取这种方式，可以避免污染周边水体，降低能耗及操作费用，但这种方式最大的缺点就是喷淋水会在翅片上结垢；全空冷冷却方式存在着投资高、循环水耗量、能耗高等不足，当前，这种方式很少会被采用，绝大部企业在天然气净化工艺中选择使用空冷+水冷冷却方式。
五、胺液过滤及惰气保护系统优化
确保胺液干净是保证整个净化工艺系统稳定运行的基础条件，为此，需要做好胺液处过滤工作，在贫富液管线上设置过滤器，一般贫液过滤器使用活性炭过滤器，富液过滤器选择使用袋式过滤器。富液过滤器选择使用RBF袋式过滤器，RBF袋式过滤器具备过滤量大、操作简单、清洗便捷等有优势。采取惰性气体保护胺液，其目的是为了防止胺液与氧气接触，从而生产不可再生化学降解物。一般采取氮气进行氮封，或使用净化天然气进行气封。
六、其他天然气净化工艺设计要点及优化
在进行天然气净化工艺时，胺液再生系统属于腐蚀最为严重的部位，为此，需要对胺液再生系统进行优化处理。在重沸器加热介质选择上采取蒸汽作为重沸器加热介质；重沸器型式分为罐式重沸器与卧式热虹吸式重沸器两种，综合对比性能后，在再生塔底选择使用卧式热虹吸式重沸器。在贫液增加泵及循环泵设计时，应采取离心泵，泵体及过流装置选择是用耐中等硫腐蚀材料，并安装于贫液空冷器之后。
七、结语
天然气，属于一种方便、洁净、高效的优质燃料，是一种重要的化工原料。随着时代的发展，天然气应用越来越广。然而在天然气外输之前，需要对原料天然气进行净化处理。在天然气净化过程中，脱硫脱碳装置容易出现拦液等现象，导致天然气净化不合格，溶液损耗严重，造成了较大的经济损失。为此，需要对天然气净化工艺装置进行设计及优化，确保天然气净化度，保证天然气净化作业的安全性，为企业收获良好的经济效益及社会效益。
参考文献
该污水处理项目于2008年5月18日开工建设,于2008年12月29日通水运行。运行四年来效果良好,工艺运行稳定。主要设施有粗格栅、泵房、细格栅、沉砂池、一体化生化池、鼓风机房、硅藻土系统、污泥脱水机间、配电间、消毒池、办公用房。主要设备有启闭机、粗格栅、提升泵、回转式格栅除污机、旋流沉砂池、潜水搅拌机、回流泵、风机、硅藻土池进水泵、硅藻土加药装置、浓缩脱水机、污泥泵。
1、进出水指标
该污水厂生产能力为日处理城市生活污水1.0万吨,处理出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级A标准。具体处理进、出水水质指标（单位:mg/l）如表1所示。
2、工艺流程图（图1）
3、工艺流程简介
污水经管网收集进入粗格栅,去除大颗粒的固体悬浮物;经提升泵提升至细格栅,进一步去除小颗粒的固体悬浮物;经旋流沉砂池去除无机砂粒后自流进入厌氧池,沉砂由提砂泵提升至砂水分离器进行砂水分离;通过缺氧水解使水中的有机物大分子转化成小分子,难降解物质转化成易降解物质;出水自流至好氧池,有机物经好氧微生物的氧化分解作用进一步得到降解,并去除色度;好氧池出水通过出水溢流至中间池,通过中间池再次调节污水水量、均衡水质;加药方式采用泵前加药,由加药系统将硅藻精土送至泵前,再由泵提升至硅藻土处理池,在硅藻土处理池内通过硅藻精土的混凝、吸附、过滤作用处理后达到泥水分离的目的;清水经处理池出水槽实现分流,最终排放至计量堰槽。硅藻土处理池内沉淀下来的活性污泥一部分回流至厌氧池继续参与生化处理;另一部分排入污泥池进行浓缩减容,最终通过带式压滤机脱水干化处理,泥饼外运,压滤机滤液及污泥池上清液回流至集水池继续处理。
4、工艺特点
(1)出水水质好。出水水质可达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准,主要指标CODCr≤50 mg/L,BOD5≤10 mg/L,SS≤10 mg/L,NH3-N≤5（8）mg/L,T-N≤15 mg/L,T-P≤0.5 mg/L。经过消毒后可作为景观用水和一般回用水;(2)处理效果稳定、效率高;(3)对水质水量的冲击负荷适应能力强; (4)占地面积小,投资省;(5)能耗低,运行费用低;(6)自控水平高,管理要求低,管理简便;(7)该工艺生化部分地埋式布置,故冬季低温对处理系统影响程度小,加上硅藻土的作用冬季的处理效果好。(8)该工艺生化部分实质上采用了A/O工艺,但与常规A/O工艺相比,其好氧部分结合了生物浮动床技术和“生物硅藻土”技术,因此其处理效率更高。
5、关键技术简介
该工艺以生物浮动床（Moving BedTM Process ,以下简称MBBR）工艺＋硅藻土处理技术作为处理系统的关键单元。其运行稳定性、处理效果和节能效果以及脱氮除磷效果都显著优于传统工艺。
(1)生物浮动床工艺简介。生物浮动床（Moving BedTM Process,以下简称MBBR）技术简介。（图2）
一、工程概况
河庄坪小区位于陕西省延安市河庄坪镇，所在地区生态环境脆弱，降水稀少、冬季严寒、气候干旱，水资源紧缺。小区1993年建成，服务面积0.5Km2、服务人口1.22万人，物业服务由河庄坪综合服务处负责。小区远离市区，生活污水无法进入延安市污水处理厂集中处理。按照“三同时”要求，小区建设了独立生活污水处理系统，占地面积3500 m2，日均污水处理量1400m3，污水处理后排入延惠渠，作为下游村民灌溉水源。由于污水处理站多年运行整体环境很差，工艺落后，化学和气体腐蚀对设备的损害很大，设备老化严重，出水水质已经不能满足环境保护要求。
二、生活污水处理常用工艺
目前，生活污水处理通常利用生物法与物理化学法（生物法是通过微生物的代谢作用，使污水中微细悬浮状态的有机污染物转化为稳定无害物质的方法；物理化学法一般采用格栅沉砂絮凝沉淀出水的工艺流程，其中物理法是利用过滤、沉淀、固液分离等方法，去除不溶性杂质，化学法是通过添加化学药剂，将溶解物质、胶体物体和悬浮物质沉淀去除）。常用生物法与物理化学法工艺及优缺点见下表：
表一 常用生物法与物理化学法工艺及优缺点
三、工艺选择及主要建（构）筑物设计参数
2008年，投资671万元实施了系统升级改造，处理能力设计为1800m3/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B类排放标准及《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）灌溉水质最高标准三类蔬菜标准要求。改造结合原有污水处理系统的工艺、场地、自动化效果、基建投资等实际情况，充分利用原有设备和构筑物，按照新增与改造优化组合的思路，进行了工艺选择与方案论证工作，主要考虑以下几方面问题。
一是首先解决原污水处理系统未建化粪池，处理过程大量悬浮物直接进入处理装置，装置运行受到冲击导致管道及设备堵塞严重的问题，必须采用物理方法建设化粪池。
二是生活污水生化性好，可以采用很多种方法进行处理，如生物接触氧化法、SBR法、A/O法、生物膜法中的BAF、MBR等。
三是处理水质要实现《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B类排放标准，直接选用SBR法、A/O法、接触氧化法等较难，必须结合其它工艺，同时考虑现状用地紧张及节约投资成本，SBR法、A/O法占地面积大，基建投资大，不适合改造工程；
四是MBR膜丝易堵塞，能耗及运行费用高，不适合选用。
五是直接选用BAF尚能实现，但是BAF对进水SS要求较高，进水浓度要求高，需要进行预处理，否则会使滤池在很短的时间内达到设计的水头损失发生堵塞。同时，BAF具有低温运行的优势，满足冬季三个月左右的长期水温低现实情况，保证冬季运行正常。
经过综合论证后，本设计最终决定在新建化粪池基础上，利用原有调节池改为两级沉淀后，通过利用接触氧化法进行预处理，满足BAF的进水水质要求，提高系统稳定性。选定生物接触氧化与BAF组合工艺（见流程图），本工程主要建（构）筑物设计参数情况（见表二）。
工艺流程图
表二 主要建（构）筑物设计参数一览表
四、河庄坪污水处理厂升级改造效益分析
（一）工程处理效果
以2009年9月3日，延安市环境保护监测站出具监测结果为例（延环监字（2009）第220号），本次监测共获得有效数据22个。监测数据统计详见下表。
表三 污水处理装置监测结果统计表
注：浓度单位为㎎/L，pH与水温（℃）除外
（二）环境效益分析
1. 从表四监测结果可见，出水水质指标全部达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002标准一级B标准，能够完全实现达标排放。污染物去除效果明显，降低了外排水对周边生态环境的影响，环境效益显著。年污水产生量51万m3，主要污染物年去除量如下：
表四 主要污染物年去除量
注：按照污染物去除量（吨）=污水量（吨）×进出污水处理厂污染物的浓度差（mg/l）×10-6
2. 污水处理站出水水质符合《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）及《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005），出水可用于绿化喷灌、景观环境、基建维修、灌溉用水使用。年污水处理51万m3，目前污水处理站将原反冲洗和场区内绿化用水使用自来水调整为利用处理后的外排水，反冲洗及场区内绿化过程节约自来水3.65万m3，同时排放水用于下游村民灌溉使用，如全部用于灌溉，年节约新鲜水用水近51万m3。生活污水再生利用减少了对新鲜水的需求，有利于解决近几年延安地区干旱少雨，水资源紧缺的现实问题。
（三）经济效益分析
1. 运行成本
污水处理厂年处理污水51.1万方，年处理成本49.76万元，其中：动力费34.08万元、维护保养材料费9万元、药剂费3.58万元、监测费2.4万元（每月对比监测一次）、污泥处理费0.7万元（受工资因素影响，暂不讨论人工费用），单位处理成本0.97元/吨污水。
改造后设备运行自动化控制水平大幅度提高，按岗配置，结合生产规模和工艺要求，本污水处理站定员可由原18人缩减至10人，人工费用大幅降低。改造前年处理成本66.1万元，单位处理成本1.29元/吨污水，改造后年处理成本节约16.34万元，污水处理成本减少0.32元/吨。
2. 排污费用
按照排污费征收标准及计算方法，排污费收费额=0.7元×前3项污染物的污染当量数之和（污染当量数＝该污染物的排放量（千克）/该污染物的污染当量值（千克），对比监测数据与污染物排放标准可知，前三项且超标的为CODCr、BOD5、SS，污染当量数分别为132860、42310.8、3066），年需上缴排污费12.48万元。
表五 改造前污水处理装置监测结果平均值统计表
（注：该数据取自延安市环境保护监测站2007年三四季度及2008年一二季度监测结果平均值）
表六 一般水污染物的污染当量值
（注：该数据取自排污费征收标准管理办法（第31号令））
按照《排污费征收标准管理办法》要求，对超过国家或者地方规定排放标准的污染物，应在该种污染物排污费收费额基础上加1倍征收超标准排污费，即改造前年需缴纳排污费24.96万元。同时，按照《排污费征收使用管理条例》（中华人民共和国国务院令（第369号））第二条规定，排污者原有处置设施经改造符合环境保护标准的，自改造完成之日起，不再缴纳排污费。
为此，升级改造项目成功实施，企业年累计节约成本41.3万元，极大的减轻了企业资金压力，经济效益可观。
五、结论
