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中圖分類號：F407.45 文獻標識碼：A
隨著近年來工藝工程的發展和進步，工藝工程在當下已經發生了巨大變化,主要體現在兩個方面:開發新觀念和新的分析及優化方法。
根據以往的流程定義，化工工藝設計總共包括三個方面：設備布置、工藝流程及管道布置三個方面。就是提出工藝參數讓土建專業、設備專業的選擇型號、基礎，繪制工藝流程圖后，根據設備專業及土建專業的圖紙定出設備布置圖，協調完成，最后配管，定管道布置圖紙
二、化工工藝設計現狀
化工工藝過程的變革常常會遇到很大阻力,主要原因是化學工業具有資本密集型的特性,一旦工藝失敗將造成巨大的資金損失。通過對化學品生產的成本構成分析,可以看出基本建設投資和原材料在總成本中占有主要份額。因為裝置費用大,常常要運轉多年?，F在許多裝置都已經擁有50 年的壽命,將它們進行改造、擴大能力、解決薄弱環節要比新建一套裝置便宜得多。按此趨勢分析,2020 年銷售的產品中約有3/ 4 將仍由1999 年運轉的裝置生產,但是必須改進裝置性能、擴大產能和減少污染。當然,也會有一些主要的工藝過程出現革命性的變革,對化工生產有重大影響,但也須經過較長時間,一般要10～20 年。
大量生產的產品影響制造成本的兩個主要因素是原材料費用和基建投資。每年在基建方面分攤費用約占30 %,而其他費用諸如能源、勞動、維修、稅賦、廢料處理等總計約占50 %。少量生產品種的原料和基建費用所占份額較低。為了提高現有裝置產能,降低單位生產成本,選擇改建、消滅瓶頸和更新戰略,可以減少投資。
三、對未來化工工藝設計的幾點思考
3．1 要能體現降低能耗
許多人將能源成本作為生產總成本中一個重要的構成部分,但是一般并非如此。分離需解決的重點是能量消耗大和基建投資高兩個方面。降低能耗及其相關投資的課題研究常常頗為見效,例如應用超臨界流體于許多大型分離裝置。當前的研究表明,一些系統的能源費用可以低于許多常用的技術,諸如蒸餾、恒沸蒸餾和萃取。能耗的降低是工藝工程設計和研究的重要內容。HEN 分析提供了一個簡單的手段,使整個過程中的熱流變為可視的,從而弄清各種不同物流和熱流可以進行熱交換,以減少對加熱和致冷的能量需要。通過HEN 分析可以達到最小的能量利用和交換器數量。HEN 分析已經用于一些工藝過程設計軟件包,可在新裝置設計中應用,也可在現有裝置的改進中應用。在分離范圍內,許多研究工作都在尋找替代蒸餾的方法以達到節能的目的。但這方面的效果不很大,因為要改變就要花費基建投資,這常常難以與節能所降低的成本平衡;另一方面,蒸餾也有不少改進技術既可節能又省投資。蒸餾塔的串聯是節能的主要措施,串聯中將一塔的頂端汽流作為另一塔的熱源,這種操作與多重蒸發類似,但是應用中需要完善解決工藝過程的控制問題,包括工藝控制技術和實時組份傳感器等,同時需要重視這種串聯塔的關停問題。
3．2 要能體現降低基本建設投資
化學工業是資本密集型產業,除非有化學的重大突破使主要產品的生產工藝得到更新升級、用新裝置生產代替原有生產工藝具有優良的經濟特性,一般都是通過現有裝置改造、解決瓶頸問題、擴大產能來達到改進和提高的目的,因為這樣可以節約基本建設投資。通過工藝過程強化、減少設備尺寸,可以顯著地節約投資。如Higee 工藝可普遍用于蒸餾塔的改造,對流氣液在轉動的填料柱中快速接觸,達到一定的理論塔板高度,由于接觸效率顯著改進,所以能夠取得良好的經濟效果。但是,有兩個因素影響其實施: ①徑向縮小設備需要投資于自旋的轉子,而且自旋采用電力,因而要增加能源費用; ②標準蒸餾塔的輔助件,如冷凝器、管道和控制系統等一般不需變動。這兩個因素使Higee 設備只在少數裝置上應用。改變蒸餾塔的填料裝填結構也可以帶效益,提高能力,改進分離效率。另一條途徑是減少工藝過程中的設備臺數,將幾種功能在1 臺設備中完成,如醋酸甲酯和MTBE、TAME 等生產中應用蒸餾反應器即是實例。在醋酸甲酯工藝中,由于將反應與分離結合起來,因此避免了幾種共沸物的形成,從而顯著簡化了分離工序。此外,膜反應器對受化學平衡限制的反應十分有利,可以有選擇性地將一種產物從反應物料中移出,從而在通常的化學平衡條件下提高了轉化率。對工藝過程序列和工藝選擇技術在今后數十年內將是增長和發展甚快的序列,應用了一些稱之為結構相關技術,如超結構、狀態2空間表達和工藝過程圖(P2graphs) 等。其中工藝過程圖可以迅速地進行計算機化,可以類似尋求最佳化方案的方法。隨著時間的推移,這些技術將結合其他分離技術發展,如吸附、膜和萃取等,在工藝過程中進行推理組合,在經濟上取得最優化的結果。一種稱之為結構無關的新技術也已出現,如質量交換網絡分析,該技術與熱交換網絡分析類似。上述兩種分析法可在今后10 年內對非常復雜的問題進行分析,綜合出經濟上最佳的工藝流程,對新建或改建、對多用或少用新技術作出選擇,從而得出化學工業如何降低基建投資的答案。
3．3 要能體現改善環境行為
據美國化學制造商協會的研究報告,解決污染問題就是減少污染源、回收利用,最后就是終端處理。從工藝過程上要減少未來污染的設計戰略必須重視兩個問題:一是到2020 年多數裝置將在現有裝置上擴大和升級;二是多數機遇可能出現在終端處理的應用上。從工藝過程本身加以改進也有幾種可能: ①提高化學反應的效率特別重要; ②提高分離效率,使產品轉化率提高而少損失,同時增加收益而減少廢料處理費用; ③應用HEN 分析方法縮小裝置規模,減少用水量,在裝置改進和更新中收效明顯。在工藝過程設計中減少廢料總量是特別重要的觀念,因此要進行水的再次利用,把廢水減到最低程度?，F在已有一些新方法和水壓縮技術可以確定工藝對新鮮水的最低用量。
3．4 新模式:將設計與研究集成
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.017
1 引言
綠色、低碳等一些環保理念在我國得以成功推廣，使得越來越多的企業注重材料消耗以及資源浪費問題。為了能夠實現更好的經濟與社會效益，化工企業通過優化化工工藝，使成本控制在合理的范圍內，同時達到節約資源的目的，使資源利用更合理化。
2 我國化工工藝發展概況介紹
隨著改革開放的深化，我國的各行各業都逐漸與國際化接軌，我國的化工工藝也深受影響。我國的化學工藝加工水平雖然仍與國際先進水平存在差距，但隨著我國與其他國際的技術交流，這種差距正在逐漸縮小。
我國的化學工藝分為原料選取、工藝處理及產品的提煉3個工藝流程。化學工藝原料的特殊性，與技術的復雜性，在進行化學工藝活動中很容易出現安全事故，給企業與人員帶來損失。尤其是化工行業質量管理技術人員，應該提高警覺，在原料的運輸過程，原料的貯存方面應該采取有效的安全管理措施，降低化學加工過程中風險事故發生的概率，保障工作人員的人生安全，企業財產安全。
3 化工工藝的優化意義
3.1 市場競爭需求
我國的市場勞動力過剩，在世界競爭中突出展現這一優勢。國際的化工企業將目標鎖定了我國的市場，這樣，我國的化學工業事業既面臨挑戰也面臨機遇，大量國際化企業的進入會促使我國的企業不斷的提高自身的技術，將優化工藝作為提升企業產品的重要方面。企業為了提高自身競爭力而不斷的引入新工藝，優化工藝，進而大大提高了我國的化工工藝的水平。大多數的高等院校也都設有化工工藝的專業，這樣為工藝的優化提供了良好的理論基礎。
3.2 調整產品結構需求
化工產品應適應市場需求，達到資源與能源的有效利用，響應國家削減產能的政策。所以只有調整產品結構才能滿足市場的要求，使產品更適應于市場，這樣也可以為社會創造更多的就業崗位，促進社會經濟的發展，提高產品質量，提升人民生活水平，使社會經濟得以發展，所以對產品結構的優化尤為重要。
3.3 強化費用管理需求
企業應將更多的費用用于化工工藝的優化上，這樣通過技術來提高材料的利用效率，減少了企業的生產成本，并能夠提高產品質量。通過加強管理企業的費用，來做到化工工藝的提升，產品品質的提高。
4 化工工藝的優化策略分析
4.1 材料優化方面
（1）化學纖維材料。人造纖維與合成纖維是化學工藝的兩種纖維材料。其中人造纖維是通過對原材料進行化學加工而形成的；合成材料使通過石油提煉而形成的。就制作的復雜程度來說合成纖維相對容易，工藝簡單，所以在化工工藝中合成材料應用廣泛。
（2）塑料材料。塑料原料由于其質輕、絕緣、耐腐蝕多種的優點，在化工中被廣泛使用。使用塑料原料可以簡化化學操作的流程，降低工藝的能耗，并且具有良好的絕緣功效。通過管理人員對塑料質量的嚴格管理，嚴格按照塑料的使用規程進行使用，這對工藝的優化有重要的作用。
（3）橡膠材料。橡膠材料具有抗寒、抗熱、品種量大的優點。但由于橡膠材料產于熱帶，原料相對稀少，所以很多化工企業針對橡膠的優點，不斷投入材料、技術、人才對橡膠特性進行研究，對合成橡膠材料進行研制。隨著合成橡膠的研制成功，對化工工藝的優化起到重要的作用。
4.2 技術優化方面
（1）生物技術的優化策略。使用生物技術與化工工藝結合來優化化工工藝可以降低化工的成本費用。生物技術在化工工藝中的應用主要是利用微生物對化工工藝所用的原料進行調整，從而使原料達到合理化的程度。通過將活細胞放入其適合的壓力與溫度環境下，進而讓其發酵，使原材料變為了先進的化工產品。同時也可以通過酶催化將化學原料變為新型的化工產品。應用酶作為催化劑可以提高化學工藝的總質量，且有效完成成本節約。
（2）精細化工技術的運用?；すに囍芯毣ぜ夹g的特點為：功能全、技術含量高、操作復雜。精細化工的技術可分為：①新型粉體技術；②新型分離技術；③新型催化技術。這三種技術同時具備了精細化工的幾項優勢，具有很高的科學技術含量，將這些技術應用于化工工藝中，可有效提高化工工藝的科學性、精密性，從而使化工產品與質量得到優化，提升整體的化工工藝水平，促進化工工藝的優化。
4.3 管理優化方面
（1）加強化工設備的管理?；瘜W工藝優化需要先進的化工設備作為基礎，對化工設備采取科學的管理，可以確保工藝優化的正常進行。對于科學化管理化工設備應該做到以下三點：第一，應該定期的對設備進行各方面性能的檢查；第二，對于陳舊的設備應根據市場考察，科學分析，引入更新更符合現代工藝的設備；第三，應該實時關注新設備的推陳出新，及時的引進。這樣通過科學化得設備管理，可以提高化學工藝的效果。
（2）完善管理的規章制度。對于化工工藝來說，不斷的完善化工設備的管理制度，可以提高化工設備使用效率，提升化工產品的質量品質，延長化工設備的壽命，使化工工藝能夠有效進行。
（3）提高人員的專業技術水平?；すに嚨膶崿F需要人員的操作，人員的技術水平決定了化學工藝能否按照預想的實現其反應，并且有專業技術水平的人員可以促進化學工藝的優化發展，這樣，通過人員培訓學習與優化化學工藝之間有著相互促進的關系。
5 結束語
隨著我國經濟技術水平的逐漸提升，對于化工工藝的優化發展越來越受到重視。本文從材料優化化工工藝、技術優化工藝和化工工藝管理三方面進行闡述分析。而化工工藝的優化，可有效降低生產成本，提高企業市場競爭力，緩解企業資金周轉問題，為企業爭取更多經濟利益。
參考文獻：
1化工工藝設計現狀分析
隨著化工企業快速發展的同時，企業中的弊端也在逐漸顯露，其中化工工藝設計的儀器裝備過程中，存在較高的風險性?；すI設計中，對于儀器安裝的安全性能要求較高，安裝工作人員的專業安裝技能過低，不能滿足化工企業的需要。安裝工作存在過多的技術分離區域，組裝區域與焊接區域需要不同的技術人員，這樣涉及到的技術人員過于分散，給儀器安裝管理部門造成了很大的困擾。在儀器安裝之前，要根據不同的技術區域來制定不同的安裝方案，化工儀器的安裝決定著企業以后的安全生產狀況。
2V化工工藝設計中存在的問題
2.1化工工藝物料的安全問題
化工工藝物料在投入生產之前，大部分是經過加工的中間材料，存在的化學性質非常不穩定，其特殊的化學性質在符合物理條件時具有一定的危險性。化學工藝設計工作人員在進行安裝線路設計時，按照規定應該設計出多條線路生產線，可是為了縮短工作周期，部分會選擇設計出一條線路。如若投入生產，一但生產線出現問題，將會導致整條化工生產鏈崩潰，嚴重的會給環境造成巨大的傷害。
2.2化工工藝設計中設備的安裝問題
化工儀器設備的安裝是化工工藝設計中的基礎環節，也是最重要的一個環節，其中容納了廠房基礎設備分布、設備支架和工作臺設計、儀器恒溫保護和刷漆、設備安裝檢修和吊裝位置的設計、設備安裝施工說明五個方面。大多數化工企業忽略了儀器安裝的重要性，設置的管理監督人員專業知識有限，安裝中長出現的問題就是儀器損害程度較高，嚴重影響生產質量。在設備安裝期間，還會出現設備返廠現象，化工工藝設計工作人員技術水平低，就會對設備造成一定的損害。化工儀器設備需要全面保護，任何損傷都會降低設備的靈敏度，對于設備的安裝位置都需要經過技術人員精準的審核與計算。
3化工工藝設計的優化策略
3.1實現化工工藝設計的低耗能
化工生產中的能源成本并非生產總成本的一部分，為了實現化工工藝設計的低耗能，化工企業需要解決基建投資高和能量耗量大的問題?；て髽I通過提高生產效率、降低生產成本，從而達到化工工藝設計的低耗能理想標準。實現化工工藝設計的低耗能，我們可以從多方面著手，舉個例子，當溫度和壓力高于其臨界狀態時，就會形成超臨界流體，化工企業可以將超臨界流體，應用于大型的分離裝置上，從而減少儀器設備的能源費用。
3.2推動綠色化工工藝技術的革新
我們可以借鑒西方綠色化工技術的指導思想，推動綠色化工工藝技術的革新，綠色化工工藝技術可以衡量一個化工企業的綜合技術實力。為了響應國家綠色可持續的發展觀，大多數化工企業將綠色化工工藝技術的革新任務，放在企業策劃書的核心位置。只有創新化工工藝設計技術，才能實現企業全面技術的綠色化，需要引進低耗能無污染的化學產品生產技術，比如新催化技術、聲化學技術、光化學技術、生物技術、微波化學技術等等。除此之外，化工工藝設計的改革和綠色發展，是國家安全生產總局，對化工企業21世紀的持續發展要求。化學物品可以廣泛應用于醫療領域、農作物領域、香水香料領域和光電光纜等眾多領域，由此看來，化工工藝設計的綠色發展理念可以造福于生產行業的各大領域。全面推動化工企業的綠色生產理念，可以實現綠色化工技術的全面革新，從而也推動了我國科研技術的創新和再開發。
3.3提高化工工藝設計中的原子利用率
化工企業多數會采用原子控污技術來解決企業污染問題，提高化工工藝設計中的原子利用率，可以從根本來源上控制化工企業的污染程度。原子利用率的最高理想，是將轉化率提高到百分之百，也就是將原材料全部運用于生產，從而達到化工企業的零污染。我們可以引進西方先進的原子利用技術，提供特定分子理論合成路線軟件輔助設計新產品，與此同時我們既要保證原子利用率有所提高，也要保證化學產品的高質量生產。西方先進的高原子利用率也會存在一定的風險性，我們在借鑒學習的過程中要學會取其精華棄其糟粕，在借鑒學習的同時也要保留本企業的生產技術風格。
4結語
化學工業設計的正誤決定著化學產品是否順利生產，化工企業應該高度重視化工工業設計這一環節，確保能夠及時發現工業設計中存在的問題，并快速制定出相應的解決方案?；ぴO計工作人員，需要不斷地提升個人的專業素養，不斷完善和健全化學工業設計體系。
參考文獻：
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摘要：為了研究竹粉乙二醇微波液化的優化工藝，采用單因素試驗確定所需的反應時間、反應溫度、催化劑濃硫酸用量及乙二醇與竹粉質量比，研究微波作用對竹粉乙二醇液化效果的影響，再由正交試驗確定微波液化的最佳工藝條件。結果表明，反應溫度的影響最為顯著，竹粉乙二醇微波液化的最佳工藝條件為反應溫度170 ℃，反應時間4 min，催化劑濃硫酸用量5％，乙二醇與竹粉的質量比為6∶1。
關鍵詞 ：竹粉；乙二醇；微波；液化工藝
中圖分類號：TQ353．4＋1文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2015）05－1166-03
DOI：10．14088／j．cnki．issn0439－8114．2015．05．035
收稿日期：2014－12－16
基金項目：廣西教育廳科研項目（LX2014494）；柳州師范高等?？茖W校科研創新團隊建設項目
作者簡介：錢善勤（1981－），男，江蘇泰州人，副教授，博士，主要從事環境生物學方面的研究，（電話）18078201020（電子信箱）qianshanqin＠163．com；
通信作者，廖政達（1967－），教授，碩士，主要從事天然植物纖維素的改性與應用研究，（電子信箱）lzszliaozhengda＠163．com。
竹子是一種用途廣泛的生物質資源，具有特殊的能源利用價值及藥用價值。近年來，對竹類加工殘渣及竹纖維的液化研究非常廣泛［1－3］。竹粉的主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，在高溫條件下可以裂解為制備聚氨酯材料的低分子多元醇［4，5］，但竹粉是否能作為合成聚氨酯的多元醇原料，主要在于液化技術的研究與開發［6，7］。當前竹粉的液化主要有油浴加熱和微波加熱兩種方法，但油浴方法存在反應時間長、液化效率低等問題，微波液化因其具有加熱升溫快，液化效率高等優點已得到廣泛重視［8，9］。
關于纖維素的液化工藝以及液化劑的研究已有很多，如采用苯酚、乙醇、乙二醇和聚乙二醇等作為液化劑［9－12］，在前期研究中，筆者也采用苯酚作為反應試劑［10］，但由于苯酚具有一定的毒性，其應用受到一定的限制。本試驗重點研究了乙二醇微波液化技術，以期獲得滿足生物可降解聚氨酯泡沫材料生產要求的植物多元醇。在前人研究的基礎之上，本試驗采用單因素試驗確定液化時間、反應溫度、催化劑用量及竹粉與乙二醇質量比等條件，研究微波作用對竹粉乙二醇液化效果的影響，由正交試驗確定微波液化的最佳工藝條件。
1 材料與方法
1．1 材料
竹粉：購于廣西柳州市融安縣豐園竹木加工有限公司。將竹粉粉碎、過篩，取40～80目的竹粉作為試驗材料，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備用。
1．2 試劑及儀器
乙二醇（甘醇）、濃硫酸、無水乙醇，均為分析純，購于西隴化工股份有限公司。
FW100型萬能粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）；YHG－600BS型遠紅外快速干燥箱（上海躍進醫療器械有限公司）；FA2004B型電子天平（上海躍平科學儀器有限公司）；SHZ－D（III）型循環水式真空泵（河南鞏義市予華儀器有限公司）；XH－MC－1型祥鵠實驗室微波合成儀（北京祥鵠科技發展有限公司）；RE－52AA型旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）。
1．3 方法
1．3．1 竹粉的液化 稱取5 g竹粉倒入三頸燒瓶中，按預設比例加入乙二醇、催化劑濃硫酸，混合搖勻，放入預設好功率、反應溫度、時間等參數的微波合成儀中反應，待反應結束后，迅速取出三頸燒瓶進行快速冷卻，用已知質量的濾紙進行減壓抽濾，用無水乙醇洗滌殘渣，至濾液變成無色為止。
1．3．2 竹粉液化率的測定 抽濾結束后，將濾紙及殘渣一起放入烘箱于（100±5） ℃下烘干至恒重，并用如下公式計算竹粉的液化率：
YL＝（m0－mr）/m0×100％
式中，mr為竹粉液化殘渣質量；m0為液化前竹粉質量；YL為竹粉液化率。
1．3．3 單因素試驗
1）乙二醇與竹粉質量比為6∶1，反應溫度為150 ℃，催化劑濃硫酸用量為5％，反應時間設為2、3、4、5、6、7、8 min進行液化反應，分析反應時間對竹粉液化率的影響。
2）在乙二醇與竹粉質量比為6∶1，反應時間為5 min，催化劑濃硫酸用量為5％的條件下，分析反應溫度（90、110、130、150、170 ℃）對竹粉液化率的影響。
3）反應溫度為150 ℃、反應時間5 min、催化劑濃硫酸用量為5％時，分析乙二醇與竹粉質量比（4∶1、5∶1、6∶1、7∶1和8∶1）對竹粉液化率的影響。
4）反應溫度為150 ℃、乙二醇與竹粉質量比為6∶1、反應時間為5 min，研究不同用量催化劑濃硫酸對竹粉液化率的影響，催化劑用量設為2％、3％、4％、5％、6％和7％。
1．3．4 正交試驗優化竹粉液化工藝 在單因素試驗法確定反應時間、反應溫度、乙二醇與竹粉質量比及催化劑用量對竹粉液化的作用范圍的基礎上，采用L9（34）正交試驗方法研究反應溫度（A）、反應時間（B）、乙二醇與竹粉質量比（C）、催化劑用量（D）的交互作用對竹粉微波液化效果的影響，從而確定竹粉微波液化的最佳工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。
2 結果與分析
2．1 單因素試驗結果
2．1．1 反應時間對竹粉液化率的影響 從圖1可以看出，反應時間為2 min時，竹粉液化率較低，只有76．24％。當反應時間為3 min時，液化率上升為86．52％；4 min時，液化率達到90．49％，之后液化率隨反應時間緩慢升高。由此可見，隨著反應時間的延長，竹粉的液化率呈上升的趨勢，但當達到一定時間后，竹粉液化率的上升趨勢變小。選擇反應時間3、4、5 min進行后續試驗。
2．1．2 反應溫度對液化率的影響 從圖2中可以看出，隨著反應溫度的不斷升高，竹粉反應體系的液化率呈上升趨勢。反應溫度為90 ℃時，竹粉液化率僅為65．38％；反應溫度為130 ℃時，液化率上升到83．04％；當反應溫度為170 ℃時，竹粉液化率最高，達到92．89％。因此可以得出，竹粉反應體系的液化率隨著反應溫度的增加而呈上升趨勢，當反應溫度超過150 ℃時，竹粉液化率的上升趨勢變緩。選擇130、150、170 ℃進行正交試驗。
2．1．3 乙二醇與竹粉質量比對竹粉液化率的影響
從圖3中可知，乙二醇與竹粉質量比為4∶1時，竹粉液化率僅為79．17％，隨著乙二醇與竹粉質量比的加大，液化率逐漸增高，在質量比達到7∶1時，竹粉液化率為90．53％，而8∶1的質量比體系下的液化率與7∶1的液化率基本持平。由此可以得出，隨著乙二醇質量的增大，反應體系增大，從而也提高了液化反應的效率，但當乙二醇與竹粉質量比超過7∶1時，竹粉的液化率增幅變緩。說明乙二醇質量的增加對提高液化率有一定的作用，但也并不是越大越好。選擇二者質量比5∶1、6∶1、7∶1進行后續正交試驗。
2．1．4 催化劑濃硫酸用量對竹粉液化率的影響 由圖4可見，當反應體系的催化劑濃硫酸用量為2％時，竹粉液化率較低，只有78．18％；當催化劑用量為3％時，液化率為81．42％；催化劑用量為4％時，液化率為83．72％。隨著催化劑用量的增加，液化率呈明顯的上升趨勢，當催化劑用量為6％時，其竹粉液化率達到90.81％；催化劑用量為7％時，液化率則高達91.10％。選擇催化劑濃硫酸用量為4％、5％、6％進行后續試驗。
2．2 正交試驗結果
根據單因素試驗的結果，在各單因素中選取相應的條件進行設置，采用L9（34）正交試驗方法對竹粉液化反應工藝進行優化，正交試驗結果見表2。運用微波法對竹粉進行液化，結果表明，影響竹粉液化率的各因素大小順序為反應溫度、反應時間、催化劑用量、乙二醇與竹粉質量比。通過正交試驗，優化反應工藝，發現反應溫度、反應時間對液化效果的影響尤為顯著。優化后的工藝條件為A3B2C2D2，即反應溫度170 ℃，反應時間4 min，乙二醇與竹粉質量比為6∶1，催化劑用量為5％。在此最佳優化工藝條件下進行驗證試驗，得到竹粉的液化率為97．53％。
3 小結
1）竹粉纖維的結構較為復雜，直接利用比較難，通過微波分解方法將其液化，轉化為可利用的小分子多元醇，為其綜合應用提供了廣闊的前景。
2）單因素試驗和正交試驗的結果表明，竹粉乙二醇微波液化的優選工藝為催化劑濃硫酸用量為5％，反應溫度170 ℃，乙二醇與竹粉質量比6∶1，反應時間4 min。在此條件下，竹粉的液化率可達97．53％。
3）以濃硫酸為催化劑，竹粉在乙二醇中可以很好地進行微波液化，在液化過程中，液化反應溫度對液化效果的影響最為顯著，其次為液化反應時間、催化劑用量和乙二醇與竹粉質量比。在試驗范圍內，溫度越高、乙二醇用量越大、液化反應時間越長、催化劑用量越大，竹粉的微波效果越好，但過高的反應溫度，過多使用乙二醇和濃硫酸，將會大大增加能耗，對反應設備及環境的影響也較大，故在實際的生產中應適當控制其用量。
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中圖分類號：X7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）06-0250-01
隨著工業的迅速發展，工業廢水的種類和數量迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，威脅人類的健康和安全，因此工業廢水的處理顯得尤為重要。本文所研究的混合化工廢水，主要是針對化工工業園區而言，指園區內多種類型化工企業（如農藥、醫藥、燃料、印染等）在其工業生產過程中產生大量廢水，這些廢水經預處理后集中排入污水處理廠中，便形成混合型化工廢水，其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物和產品以及生產過程中產生的各類污染物。這類混合化工廢水存在著污染種類多、毒害性強、成分復雜、可生化性差等突出特點。一方面，由于工業化生產的規模較大，這些排入污水處理廠的混合化工廢水的量非常大，并且由于來源于不同化工企業，這些廢水的水質成分較為復雜，水質波動也較大；另一方面，這些混合化工廢水在進入污水處理廠之前雖經過了各企業的預處理，但是，由于這些混合化工廢水的成分過于復雜，經預處理進入污水處理廠的廢水仍然存在著色度深、鹽度和氨氮含量高、可生化性低等工藝處理難點。
研究表明，混合化工廢水的處理工藝可分為物理、化學、生物方法三類：（1）物理處理法：利用物理的方法對混合化工廢水進行處理，主要的目的是將廢水中的不溶性懸浮顆粒物分離去除。（2）化學處理法：化學處理法包括對酸堿廢水、重金屬廢水的處理，酸堿廢水的處理分為酸性廢水處理和堿性廢水處理。 （3）生物處理法：利用微生物的生化作用處理廢水中的有機物，把有機物進行氧化、分解，從而使有機物轉化降解成無機鹽而得到凈化。具體分為耗氧生物、厭氧生物、自然生物處理法三種，其廢水處理的主要問題是除去下列成分：①含高生化氧需求量的化合物；②病原微生物和病毒；③眾多的人造化合物。
一般而言，混合化工廢水進入工廠后，典型的處理過程包括：一、廢水的初級處理過程，即通過一系列格柵或格網，除去較大雜物，之后廢水中可沉淀的固體顆粒在通過初沉淀池時，在緩慢的水流中沉降下來。接著，流水進入沉淀池。二、廢水的次級處理，即微生物學過程，指在廢水處理過程中利用各種細菌和真菌的降解能力，使沉淀池中的上清液，包括溶解的有機物，在曝氣池中進行微生物氧化。池中的沉淀物則被轉到厭氧消化池中，在不同微生物種群的作用下進行特殊分解。經過一段時間的微生物氧化，曝氣池流出液將進入第二級沉淀池，這里的沉淀物將轉到厭氧消化池。第二級澄清池中的上清液可釋放到自然水體中，但是這種水還包含高濃度的無機營養磷酸鹽和硝酸鹽。三、廢水的三級處理，該過程用來防止水體富營養化（磷和硝酸鹽的排放，使細菌和藻類大量迅速繁殖，結果導致水中的溶解氧減少），即通過化學沉淀除去磷酸鹽和硝酸鹽，再通氯氣或紫外光對水進行消毒，從而使處理水達到更好的處理效果。結合對上述傳統的混合化工廢水處理工藝的研究，筆者在綜合調查的基礎上對混合化工廢水特性及污水處理廠處理工藝運行狀況進行了進一步的分析和探討，得出以下工藝優化措施。
（1）合理延長水力停留時間（HRT）?；旌匣U水優化處理工藝研究的首要目的是解決工業區污水處理廠混合化工廢水處理的達標問題，即進水COD（化學需氧量）在800mg/L以下時，出水低于100mg/L。并有試驗表明，水力停留時間（HRT）是影響處理效果的主要因素之一，并且隨著HRT的不斷增加增加，混合化工廢水中COD去除率呈上升趨勢。另外，延長HRT，可提高處理系統抵抗沖擊負荷的能力，并有利于出水水質的穩定。
（2）選用好氧懸浮填料生物膜法作為完善混合化工處理廢水系統中的SBR生化處理系統的工藝。研究表明，同樣容積的好氧懸浮填料生物膜工藝和傳統SBR工藝在同等條件下進行對比試驗，結果表明，前者對混合化工廢水中有機物的去除具有明顯的優勢，并且在出水水質穩定、沖擊負荷相同的條件下，好氧懸浮填料生物膜反應器具有更為優異的抗沖擊負荷的能力，對混合化工廢水的無規則波動有著極強的耐受性，能很快適應環境條件的變化，并且在經受大量廢水的強力沖擊后，恢復迅速。
（3）應盡可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。許多人造有機物，在污水處理的過程中被降解，降解程度主要依賴于化合物生物降解的速度。如果速度慢，化合物在污水處理廠的停留時間太短以致于不能完全降解，好氧和厭氧污水處理池中，復雜的微生物種群能降解天然化合物，也能降解合成化合物。實際中，大量化工工業合成的廢棄物（如酚類和氯苯）的降解事實，已顯示出在大量活性污泥存在下生物降解的高效性。然而，進行現實條件下生物降解能力的研究卻至關重要，因為只證明化合物具備可生物降解的能力，這是不夠的，還必須讓該化合物在處理設備中快速降解以保證它能很快從環境中消除。這就要求在各類化工生產工藝流程中，應盡可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。
（4）加強化工廢水污染防治的措施。優化混合化工廢水的處理工藝自然是廢水處理工作的重中之重，然而與此同時，加強化工廢水污染防治的措施亦是必不可少。首先應改革生產工藝和設備，減少污染物，減少廢水外排，加強進行綜合利用和回收的效率；其次，必須外排的廢水，其處理程度應嚴格根據水質和要求進行選擇；最后，在各企業將廢水排入污水處理廠前進行預處理時，各種化學工業廢水必須根據不同的水質、水量，合理選用不同的處理方法，例如，造紙工業廢水的處理應著重于提高水循環利用率，減少用水量和廢水排放量，同時也應積極探索各種可靠、經濟和能夠充分利用廢水中有用資源的處理方法。
總之，由于混合化工廢水含有不同的化工企業排放的污水，其水質存在著較大差異，有害物質不僅含量多而且種類復雜，如果單純采用傳統的工業廢水處理工藝，污水處理效果多差強人意。因此，進行混合化工廢水優化處理工藝的研究，對混合污水處理工藝的長遠發展，具有重要的現實意義。
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中圖分類號：TD26-9 文獻標識碼：B 文章編號：1009-9166（2011）0020(C)-0285-02
引言：淮南礦業集團顧橋礦是年產1200萬噸現代化礦井，井下膠帶機大多采用鋼絲繩芯強力輸送帶。井下主運膠帶機是生產的咽喉，因此膠帶機的硫化效率和質量，直接影響煤礦的安全高效生產。尤其是產量大的礦井，帶面接頭損傷老化速度快加，鋼絲繩芯強力輸送帶硫化工藝復雜、安全隱患多是讓施工人員頭疼的事情。根據多年實踐不斷總結改進施工方案，現以井下膠帶機斜巷硫化為例，系統的介紹煤礦井下主運膠帶機斜巷安全高效硫化工藝以及部分優化方案。
一、施工前接頭硫化工藝參數準備
鋼絲繩輸送帶接頭連接長度和搭接方式是根據輸送帶的強度規格型號、鋼絲繩直徑、間距、鋼絲繩的破斷力及鋼絲繩與橡膠粘合的抽出力而定?？赏ㄟ^查輸送帶廠家提供的對照表得出。比如說：ST600型輸送帶接頭長度600mm、搭接方式一級。ST/S1250型輸送帶接頭長度1350mm、搭接方式二級。GX2500型輸送帶接頭長度2350mm、搭接方式二級。接頭長度和搭接方式根據輸送帶型號查表選好后，熟悉硫化參數：硫化單位壓力：1.5―2MPa；硫化溫度：150℃±5℃；硫化時間：T=20分鐘+膠帶厚度×1分鐘。
二、施工工序
（一）敷設皮帶。先將膠帶機上的煤拉盡并將膠帶機停電、閉鎖，然后松張緊裝置。在斜巷中為避免皮帶截取后下滑還應在機頭和機尾用夾具固定住舊輸送帶，然后用電動打磨機截斷皮帶。最后用調度絞車的鋼絲繩鉤頭將新硫化頭牽引到硫化點位置，完成敷設。
（二）搭設硫化平臺。在硫化點拆除膠帶機部分上托輥，留出足夠的硫化空間。先把硫化底梁鋪上，底梁上放置水壓板，在水壓板上放置隔熱板，在隔熱板上放置下加熱板，最后在下加熱板上放置玻璃紙或青稞紙并將兩側的擋鐵模條放置好，平臺搭設完成（如圖1）。做其他尺寸接頭時搭設硫化平臺的方法一樣，根據現場情況類推。
圖1：硫化平臺結構圖
1、膠帶機架 2、膠帶 3、機架支腿 4、托輥架 5、大板 6、門形架 7、釘 8、硫化機下半部 9、硫化機上半部 10、膠帶鋼絲繩
（三）剝頭及鋼絲繩處理。先根據現場接頭所需長度，用粉筆畫出接頭尺寸，切去接頭部位的邊膠，用刀等工具將鋼絲繩剝出。根據現場接頭所需長度用鋼絲繩鉗斷繩。將斷好的鋼絲繩用粗砂布逐根打磨，磨至鋼絲繩上附膠起毛最宜。最后將裁斷、打磨好的鋼絲繩用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。此處用1.7m二級搭接的斜接頭尺寸舉例（如圖2）。
圖2接頭排列圖
（四）合模硫化。首先接頭調偏，輸送帶每端選兩個點相距1.5m以上，用線繩固定在相距最遠2點上，4點要成一條直線。調好對正后，用釘子固定好皮帶。然后帶上乳膠手套將膠漿均勻的涂抹到鋼絲繩、坡口及坡口上方打磨部位晾干。將切好的下蓋膠和芯膠鋪到加熱板上，用計劃好的搭接方式擺放鋼絲繩，整理鋼絲繩芯，檢查尺寸，檢查敷設質量。最后鋪芯膠和上蓋膠，滾壓排氣。蓋硫化板，緊硫化梁螺栓，通電，加壓，開始升溫硫化。
（五）拆除硫化機帶式輸送機試運行。在滿足各項硫化數據要求后，等加熱板溫度降到70℃以下后拆除硫化機檢查硫化接頭，切割毛刺并打磨光滑?；謴蛶捷斔蜋C架，全面檢查帶式輸送機，看有無施工雜物影響運行。
（六）注意事項。1、夾具扣件要牢固可靠，調度絞車在牽引輸送帶的時候膠帶機斜巷中不得站人，鉤頭牽引處有把鉤工跟隨，發現在轉載點、過橋等處新輸送帶端頭被卡住時及時和絞車司機聯系，清障后繼續牽引。2、當采用多臺硫化設備硫化的時候，要在加熱板接縫處放置能擋住縫隙的薄鐵皮。擋鐵模條要比帶厚薄1―2mm并用絲扣固定牢。3、抽鋼絲繩時不得將鋼絲繩拉彎，以免影響接頭鋼絲繩擺放。處理鋼絲繩時要注意不能損傷鋼絲繩鍍鋅層。在剝繩過程中嚴禁將水、油等贓物浸在剝出的鋼絲繩上。斷繩時保證接頭兩邊留的是長繩。4、鋼絲繩要排列整齊，避免出現鋼絲繩疊壓。嚴格遵守硫化技術參數的要求，保證溫度、壓力、時間得到正常執行。做好安全用電工作，各用電設備必須接地良好，硫化開關、水壓泵必須有專職電工負責。5、接頭成形后，若逆茬方向接頭膠厚于工作面必須要打磨平整。以免過滾筒或清掃器時，將接頭劃開。
三、部分優化方案
（一）快速搭建硫化平臺方案。皮帶機斜巷硫化，在搭建接頭平臺時，多采用拆卸皮帶機上托輥架為硫化梁和兩頭皮帶讓位。為留有足夠的空間通常要拆卸7個上托架然后再搭建大板平臺。上托輥架沉重，螺栓銹蝕，拆卸不易，經常需要燒焊解決。且斜巷工作，托輥易滾落傷人，安全隱患巨大。經過我們多次施工，創新得使用“門型架”來快速解決（如圖1第6部件）。“門型架”搭建在皮帶機上托輥上方，直接構建平臺，從而減少拆卸上托架到2―3架，減少工序時間1―2小時，為搶占檢修時間提供保障。用1.7m的斜接頭舉例。在硫化點拆除帶式輸送機的1個上托輥做為中點，留出了3m的空，就能把15根硫化底梁鋪到空子處。然后放置水壓板、隔熱板、下加熱板、玻璃紙或青稞紙。最后將4個事先加工好的“門型架”裝到硫化梁兩側放上大板固定好，兩側的擋鐵模條放置好，平臺搭設完成。
圖1門型架
1、40×4mm角鋼 2、10#槽鋼 3、80×160不等邊角鋼
值得注意的是經過我們實驗，發現將“門型架”制作為縱向擺放在膠帶機架上比橫向擺放更為方便，在擺放的過程不需要上下皮帶，更為安全。
（二）快速剝頭方案。在用刀具剝鋼絲繩時，要注意分清剝頭處是否有縱撕保護。當接頭處有縱絲時，用刀一根一根剝出鋼絲繩將耗費極大時間。通常我們使用“大扒皮”方法：根據現場接頭所需長度，用粉筆畫出接頭尺寸，切去接頭部位的邊膠后，先用刀沿坡口線切開上蓋膠。將坡口一頭的上蓋膠沿縱絲下方剝出一個口子，使用事先加工好的剝皮夾具將剝出的口子固定住，然后用手拉葫蘆牽引并在結合處邊拉邊割，即可按照剝出的口子將整個上蓋膠剝去，而縱絲也就隨上蓋膠去除了。上蓋膠去除后再用刀和鉗子一根一根剝出鋼絲繩就方便多了。
總結：通過上述方案的應用，我礦的鋼絲繩芯強力輸送帶的維修狀況大為改觀，扭轉了膠帶機硫化時間長、隱患大的被動局面。隨著工作的不斷深入，我們一定會總結出更有效的鋼絲繩芯強力膠帶機硫化方法，為整個煤炭行業服務。
作者單位：淮南礦業集團顧橋礦
參考文獻：
前 言
在不改變工程設計者意圖的前提下，在工程圖紙會審之前通過模擬吉林長嶺氣田天然氣開發過程中的全廠熱力系統中三臺蒸汽鍋爐出口低壓飽和蒸汽系統投產為例來檢驗工藝流程的實用性、科學性和經濟性，并以此來優化其工藝流程并且達到工程經濟投資的目的。
1、全廠熱力系統工程簡介
1.1長嶺1號氣田地面工程二期工程全廠熱力系統是在一期工程的基礎上新增一臺蒸汽鍋爐和蒸汽管網。一期工程已建兩臺蒸汽鍋爐，設計者意圖為兩臺蒸汽鍋爐一用一備相互切換投用，二期工程擴建為三臺蒸汽鍋爐，建成投產之后設計者意圖為三臺蒸汽鍋爐兩用一備相互切換投用。
1.2二期工程全廠熱力系統低壓飽和蒸汽管網工作流程：
備注：（1）流程圖出自長嶺1號氣田地面工程二期工程施工圖熱-4169（3200單元Ⅱ鍋爐房）。（2）上圖虛線部分為新建管線，實線部分為已建管線。（3）二期工程全廠熱力系統低壓飽和蒸汽管網流程中新建控制閥4#位于低點（虛線部分）位置，故原設計中需安裝新建兩套疏水閥組。（4）換熱機組為全場采暖分季節使用，保證主蒸汽系統DN300一直處于工作狀態。
2、低壓飽和蒸汽系統工藝流程優化方案1
取消蒸汽管線低點新建控制閥4#及兩套蒸汽閥組。
3、低壓飽和蒸汽系統投產模擬論證
3.1第一種情況：三臺鍋爐一用兩備投用；
（1）新建1#蒸汽鍋爐投產，新建控制閥4#關閉，新建疏水閥組1開啟并一直處于疏水排污狀態；當換熱機組需要工作時，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。
（2）已建2#或者3#蒸汽鍋爐投產，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。
3.2第二種情況：三臺鍋爐兩用一備投用；
（1）新建1#蒸汽鍋爐和其余任何一臺已建蒸汽鍋爐同時投產，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。
（2）已建蒸汽鍋爐2#、3#同時投產，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。
3.3第三種情況：三臺鍋爐同時投用；
三臺鍋爐同時投用時，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。
結論：當任何一臺鍋爐投產使用時均因新建控制閥4#位于低點而導致疏水閥組處于開啟排污狀態，如將新建控制閥4#取消，蒸汽系統就因不存在低點而不需要設置疏水閥組而不影響整體系統功能性要求，這樣可降低室外排污管線冬季受凍的風險，解除生產單位對于控制閥4#的操作使用，減少了工藝安裝工作量。
4、低壓飽和蒸汽系統工藝流程優化方案2
將新建蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線直接接至系統，管徑由DN250 改變為DN300，如下圖所示：
5、低壓飽和蒸汽系統投產模擬論證
由于新建1#蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線與系統碰頭點位于鍋爐房室外系統管架之上，將1#蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線匯入鍋爐房室內一期工程已建兩臺蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管道可減少安裝DN250管道45米。
在設計者計算的基礎上我們可知：DN300主蒸汽管道已滿足其余工藝裝置區對于低壓飽和蒸汽流量的要求，但是一期工程DN250的管道內徑僅僅能夠保證兩臺蒸汽鍋爐一用一備的投用狀態，在蒸汽流量上不能滿足二期工程的需求，故在設計者原管道內徑計算的基礎上更換一期工程已建管道25米DN250為DN300即可保證二期工程蒸汽流量的要求，具體依據為《GB50316-2000工業金屬管道設計規范》中的管徑確定及壓力損失一章節：
除有特殊要求外，設定平均流速并按照以下公式初算內徑，再根據設計規定的管子系列調整為實際內徑，最后復合實際平均流速。
Di=0.0188[Wo/vρ]0.5
Di――管子內徑（m）
Wo――質量流量（Kg/h）
v――平均流速（m/s）
ρ――流體密度（Kg/m3）
由以上計算公式可知：管徑Di僅僅和質量流量Wo有正比關系，原設計中主蒸汽系統DN300的管徑是可以滿足三臺鍋爐兩用一備的投用狀態的，另外系統管道長度縮減，又降低了系統管道壓力損失ΔP。
6、低壓飽和蒸汽系統工藝流程優化方案實施
長嶺1號氣田地面工程二期工程為固定總價合同包干形式，按照以上方案工藝流程優化之后，施工單位減少了工藝安裝工作量，實現工程管理的經濟投資目標。
7、結 論
如何通過模擬系統投產的辦法來優化工藝流程，通過此例論證做如下總結：
7.1必須以工程經濟投資為目標。
7.2找準優化工藝流程的切入點，在不改變原設計計算的前提下大膽提出自己的想法。
7.3徹底掌握裝置系統工作流程，熟悉其每一個管道組成件的使用功能。
7.4多渠道了解設計者設計理念，多與設計人員溝通。
7.5盡可能了解本工程所涉及到的設計規范，優化工藝流程做到有理有據。
慶陽石化公司3Kt/年硫磺回收裝置，經過優化工藝操作，使尾氣SO2排放濃度從最初的日平均1100mg/m3 ，降到日平均860mg/m3 ……240 mg/m3 。
一、優化工藝操作
1.對酸性水汽提塔操作的優化
汽提塔在操作過程中，因為操作不當而造成塔頂冷凝效果變差，大量蒸汽混入酸性氣中，降低了酸性氣的濃度為12%w（50t/h酸性水汽提裝置設計酸性氣濃度為32%w），增加了燃燒爐及制硫系統的負荷，進而使硫磺收率降低。在汽提塔頂設計使用的兩臺冷換設備為空氣作為冷卻介質的空冷器，其中有一臺為變頻空冷，如果操作不當，就會使變頻空冷轉速降低，冷凝效果變差，使酸性氣帶有大量水蒸汽而導致酸性氣濃度降低。因此，在后來的操作中，我們要求內操密切關注變頻空冷的轉速，使其轉速始終保持在100%的狀態，以保證酸性氣濃度和流量的穩定，從根本上保證酸性氣進燃燒爐量的穩定。
2.整定進風的PID參數
在最初的操作中，H2S/SO2比值始終波動較大，裝置技術人員與操作工經過排查，最后將目標集中在進風的PID參數上：使用經驗湊試法，先整定P控制器為120%，待過度過程曲線基本穩定后，再整定I控制器為1.5，消除余差，最后在整定D控制器為0，進一步提高控制精度，最終得到滿意的過度過程曲線，使H2S/SO2比值分析儀不再波動。
3.調整加氫量
由于硫磺回收裝置采用的是“SSR”尾氣處理工藝，當硫磺回收系統運行不平穩時，如不及時補充氫含量，不但會使加氫反應器超溫，造成“硫穿透”，使PH降低，嚴重時會造成設備管線的腐蝕，而且還會使SO2隨凈化尾氣排入大氣，導致尾氣排放超標，為此，在穩定配風的同時，根據PH值的變化，及時調整加氫量，如果加氫反應器溫度上升，則繼續加大氫氣進量，直至床層溫度不再上升。
4.先進控制伴熱改造和定期維護
原來的H2S/SO2比值分析儀伴熱由于距離伴熱站較遠，伴熱溫度難以保證氣相中硫不凝固，造成在線分析儀經常發生故障而難以投用，硫磺回收裝置技術人員與操作工從蒸汽過熱器中引入了一小部分蒸汽為伴熱用，解決了伴熱問題，同時，為保證H2S/SO2比值在線分析儀在使用過程中不發生故障，又協調儀電運行部定期對H2S/SO2比值在線分析儀進行詳細檢查和維護，保證其靈活好用。
5.增加胺液循環量
以上幾種原因被排除后，煙氣SO2排放濃度從最初的日平均1100 mg/m3，降到日平均860mg/m3，濃度仍然較高，硫磺裝置技術人員與操作工又集中從胺液的循環量方面找原因，在逐漸提高胺液循環量，由原來的860mg/m3煙氣排放濃度，降到現在的日平均240mg/m3左右的穩定狀態。
二、優化開停工過程的工藝操作
1.以往的開停工過程工藝操作
原來的硫磺開、停工過程中，加氫反應器的升溫預硫化、降溫鈍化操作（加氫反應器升溫和降溫操作），是一項很繁瑣的工作，在以往傳統的操作中需要切斷與硫磺回收、吸收系統的聯系，只對加氫反應器、急冷塔、循環風機組成一個閉路循環的運行系統。
2.優化后的開停工過程工藝操作
經過進一步研究流程，對傳統的吹掃流程和加氫反應器升溫和預硫化流程進行了優化操作，尤其對加氫反應器升溫預硫化還是降溫鈍化操作，都采取了以下的操作流程：
在開工過程中，當系統升溫結束后，并不急于引酸性氣，而是在以上流程中的熱氣體先改經加氫反應器，給加氫反應器升溫，在升溫結束后，再引入酸性氣進行預硫化；同樣，在停工過程中，系統吹掃結束后，將以上流程改經加氫反應器，給加氫反應器降溫，降溫結束后，再進行鈍化操作，優化后的流程避免了閉路循環流程，使開工煙氣中的水蒸汽不影響升溫操作，升溫后預硫化時間上不影響硫磺開工，降溫鈍化和硫磺停工同步進行，減少了對環境的污染、節省了3~6小時的時間。
一、原材料氣分離系統分析
無論原料氣氣質條件如何，都需要進行原料氣分離作業。在使用胺法脫硫脫碳工藝時，在胺法裝置中，容易出現腐蝕、溶液發泡及換熱設備熱阻增加等問題，這些問題的產生，與原料氣中所含有的污染物存在著直接關系，污染物主要包括固體雜質、凝析油、氣田水、設備腐蝕產物等。固體夾帶物與胺液吸收液烴，會導致吸收塔出現發泡、攔液現象。為此，在進行脫硫脫碳工藝設計時，需要充分考慮到原料氣在沒有完全分離的情況下，污染物瞬間流量增大的特點，在原料氣進入到脫硫脫碳吸收塔之前，設置兩級分離系統，分別為重力分離及過濾分離。重力分離是通過臥式重力分離器來實現，過濾分離則是通過臥式快開式過濾分離器來實現，通過設置兩級分離系統組建原材料氣分離系統。
二、胺液吸收塔與再生塔工藝設計要點
吸收塔是一種利用胺液吸收天然氣中H2S、CO2等物質的工藝設備。胺液的干凈度與進料天然氣雜質含量較少是確保吸收塔穩定運行的基本條件。再生塔的目的是實現胺液的重復利用，在一定的溫度下，對富液中含有的H2S、CO2等物質進行解析，最終確保胺液純凈，可以重復利用。一般再生塔的溫度需要控制在121℃。胺液吸收塔與再生塔工藝設計要點如下：
1.當吸收塔直徑超過0.8m時需要采取板式塔。由于胺液被污染后容易出現起泡現象，為此，在計算塔徑時，采取過小的塔盤板間距較為不合理，一般將板間距設置在600mm較為合適，為方便后續檢查與修理作業，將板間距設置為800mm；
2.在設備中使用浮閥塔盤代替泡罩塔，浮閥塔盤相比泡罩塔具備較好的處理能力，工作效率及彈性較好，且具備了泡罩塔及篩板塔的特點，綜合性能較好；
3.為避免吸收塔底部出現漩渦，在吸收塔底安置高600mm的共軛環填料作為防漩渦設施；
4.在使用MDEA進行H2S選吸時，需要在確保H2S凈化度的基礎上，降低CO2共吸率；
在生產過程中，再生塔容易出現攔液現象，最終致使再生塔底部塔盤受到沖擊而破壞，為此，對再生塔裝置進行優化，于再生塔底部安裝壓力平衡系統，避免再生塔出現真空，通過自力式調節閥實現壓力平衡。
三、富液閃蒸罐與貧富液換熱器設計要點及優化
富液閃蒸罐主要的目的是將胺液中溶解及烴類進行排除。當富液進入到閃蒸罐后，通過降壓，胺液中釋放出的烴類經過閃蒸塔，脫除H2S后作為燃料氣進入到燃料氣系統之中?？刂七M入閃蒸罐富液溫度及流速，一般將富液溫度控制在75℃以下，流速控制在2.0m/s以下。如富液溫度較高，超過75℃，則會將富液中的H2S解析出來，對設備造成腐蝕；如富液流速較快，超過2.0m/s，則會對設備管壁上胺液膜造成較強沖刷，最終致使胺液膜脫落。對富液閃蒸罐進行優化設計，最小停留時間設定為20min。貧富液轉換器應使用新型板式換熱器，板式換熱器具備體積小、容易清洗、傳熱效率高等優勢。
四、貧胺液、酸氣的冷卻方式選擇
貧胺液、酸氣的冷卻方式可以分為三種，分別為全空冷、全水冷、空冷+水冷方式。全空冷冷卻方式適用于缺水或水質較差的溫度不高的地區，采取這種方式，可以避免污染周邊水體，降低能耗及操作費用，但這種方式最大的缺點就是噴淋水會在翅片上結垢；全空冷冷卻方式存在著投資高、循環水耗量、能耗高等不足，當前，這種方式很少會被采用，絕大部企業在天然氣凈化工藝中選擇使用空冷+水冷冷卻方式。
五、胺液過濾及惰氣保護系統優化
確保胺液干凈是保證整個凈化工藝系統穩定運行的基礎條件，為此，需要做好胺液處過濾工作，在貧富液管線上設置過濾器，一般貧液過濾器使用活性炭過濾器，富液過濾器選擇使用袋式過濾器。富液過濾器選擇使用RBF袋式過濾器，RBF袋式過濾器具備過濾量大、操作簡單、清洗便捷等有優勢。采取惰性氣體保護胺液，其目的是為了防止胺液與氧氣接觸，從而生產不可再生化學降解物。一般采取氮氣進行氮封，或使用凈化天然氣進行氣封。
六、其他天然氣凈化工藝設計要點及優化
在進行天然氣凈化工藝時，胺液再生系統屬于腐蝕最為嚴重的部位，為此，需要對胺液再生系統進行優化處理。在重沸器加熱介質選擇上采取蒸汽作為重沸器加熱介質；重沸器型式分為罐式重沸器與臥式熱虹吸式重沸器兩種，綜合對比性能后，在再生塔底選擇使用臥式熱虹吸式重沸器。在貧液增加泵及循環泵設計時，應采取離心泵，泵體及過流裝置選擇是用耐中等硫腐蝕材料，并安裝于貧液空冷器之后。
七、結語
天然氣，屬于一種方便、潔凈、高效的優質燃料，是一種重要的化工原料。隨著時代的發展，天然氣應用越來越廣。然而在天然氣外輸之前，需要對原料天然氣進行凈化處理。在天然氣凈化過程中，脫硫脫碳裝置容易出現攔液等現象，導致天然氣凈化不合格，溶液損耗嚴重，造成了較大的經濟損失。為此，需要對天然氣凈化工藝裝置進行設計及優化，確保天然氣凈化度，保證天然氣凈化作業的安全性，為企業收獲良好的經濟效益及社會效益。
參考文獻
該污水處理項目于2008年5月18日開工建設,于2008年12月29日通水運行。運行四年來效果良好,工藝運行穩定。主要設施有粗格柵、泵房、細格柵、沉砂池、一體化生化池、鼓風機房、硅藻土系統、污泥脫水機間、配電間、消毒池、辦公用房。主要設備有啟閉機、粗格柵、提升泵、回轉式格柵除污機、旋流沉砂池、潛水攪拌機、回流泵、風機、硅藻土池進水泵、硅藻土加藥裝置、濃縮脫水機、污泥泵。
1、進出水指標
該污水廠生產能力為日處理城市生活污水1.0萬噸,處理出水水質達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）的一級A標準。具體處理進、出水水質指標（單位:mg/l）如表1所示。
2、工藝流程圖（圖1）
3、工藝流程簡介
污水經管網收集進入粗格柵,去除大顆粒的固體懸浮物;經提升泵提升至細格柵,進一步去除小顆粒的固體懸浮物;經旋流沉砂池去除無機砂粒后自流進入厭氧池,沉砂由提砂泵提升至砂水分離器進行砂水分離;通過缺氧水解使水中的有機物大分子轉化成小分子,難降解物質轉化成易降解物質;出水自流至好氧池,有機物經好氧微生物的氧化分解作用進一步得到降解,并去除色度;好氧池出水通過出水溢流至中間池,通過中間池再次調節污水水量、均衡水質;加藥方式采用泵前加藥,由加藥系統將硅藻精土送至泵前,再由泵提升至硅藻土處理池,在硅藻土處理池內通過硅藻精土的混凝、吸附、過濾作用處理后達到泥水分離的目的;清水經處理池出水槽實現分流,最終排放至計量堰槽。硅藻土處理池內沉淀下來的活性污泥一部分回流至厭氧池繼續參與生化處理;另一部分排入污泥池進行濃縮減容,最終通過帶式壓濾機脫水干化處理,泥餅外運,壓濾機濾液及污泥池上清液回流至集水池繼續處理。
4、工藝特點
(1)出水水質好。出水水質可達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準,主要指標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。經過消毒后可作為景觀用水和一般回用水;(2)處理效果穩定、效率高;(3)對水質水量的沖擊負荷適應能力強; (4)占地面積小,投資省;(5)能耗低,運行費用低;(6)自控水平高,管理要求低,管理簡便;(7)該工藝生化部分地埋式布置,故冬季低溫對處理系統影響程度小,加上硅藻土的作用冬季的處理效果好。(8)該工藝生化部分實質上采用了A/O工藝,但與常規A/O工藝相比,其好氧部分結合了生物浮動床技術和“生物硅藻土”技術,因此其處理效率更高。
5、關鍵技術簡介
該工藝以生物浮動床（Moving BedTM Process ,以下簡稱MBBR）工藝＋硅藻土處理技術作為處理系統的關鍵單元。其運行穩定性、處理效果和節能效果以及脫氮除磷效果都顯著優于傳統工藝。
(1)生物浮動床工藝簡介。生物浮動床（Moving BedTM Process,以下簡稱MBBR）技術簡介。（圖2）
一、工程概況
河莊坪小區位于陜西省延安市河莊坪鎮，所在地區生態環境脆弱，降水稀少、冬季嚴寒、氣候干旱，水資源緊缺。小區1993年建成，服務面積0.5Km2、服務人口1.22萬人，物業服務由河莊坪綜合服務處負責。小區遠離市區，生活污水無法進入延安市污水處理廠集中處理。按照“三同時”要求，小區建設了獨立生活污水處理系統，占地面積3500 m2，日均污水處理量1400m3，污水處理后排入延惠渠，作為下游村民灌溉水源。由于污水處理站多年運行整體環境很差，工藝落后，化學和氣體腐蝕對設備的損害很大，設備老化嚴重，出水水質已經不能滿足環境保護要求。
二、生活污水處理常用工藝
目前，生活污水處理通常利用生物法與物理化學法（生物法是通過微生物的代謝作用，使污水中微細懸浮狀態的有機污染物轉化為穩定無害物質的方法；物理化學法一般采用格柵沉砂絮凝沉淀出水的工藝流程，其中物理法是利用過濾、沉淀、固液分離等方法，去除不溶性雜質，化學法是通過添加化學藥劑，將溶解物質、膠體物體和懸浮物質沉淀去除）。常用生物法與物理化學法工藝及優缺點見下表：
表一 常用生物法與物理化學法工藝及優缺點
三、工藝選擇及主要建（構）筑物設計參數
2008年，投資671萬元實施了系統升級改造，處理能力設計為1800m3/d，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B類排放標準及《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）灌溉水質最高標準三類蔬菜標準要求。改造結合原有污水處理系統的工藝、場地、自動化效果、基建投資等實際情況，充分利用原有設備和構筑物，按照新增與改造優化組合的思路，進行了工藝選擇與方案論證工作，主要考慮以下幾方面問題。
一是首先解決原污水處理系統未建化糞池，處理過程大量懸浮物直接進入處理裝置，裝置運行受到沖擊導致管道及設備堵塞嚴重的問題，必須采用物理方法建設化糞池。
二是生活污水生化性好，可以采用很多種方法進行處理，如生物接觸氧化法、SBR法、A/O法、生物膜法中的BAF、MBR等。
三是處理水質要實現《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B類排放標準，直接選用SBR法、A/O法、接觸氧化法等較難，必須結合其它工藝，同時考慮現狀用地緊張及節約投資成本，SBR法、A/O法占地面積大，基建投資大，不適合改造工程；
四是MBR膜絲易堵塞，能耗及運行費用高，不適合選用。
五是直接選用BAF尚能實現，但是BAF對進水SS要求較高，進水濃度要求高，需要進行預處理，否則會使濾池在很短的時間內達到設計的水頭損失發生堵塞。同時，BAF具有低溫運行的優勢，滿足冬季三個月左右的長期水溫低現實情況，保證冬季運行正常。
經過綜合論證后，本設計最終決定在新建化糞池基礎上，利用原有調節池改為兩級沉淀后，通過利用接觸氧化法進行預處理，滿足BAF的進水水質要求，提高系統穩定性。選定生物接觸氧化與BAF組合工藝（見流程圖），本工程主要建（構）筑物設計參數情況（見表二）。
工藝流程圖
表二 主要建（構）筑物設計參數一覽表
四、河莊坪污水處理廠升級改造效益分析
（一）工程處理效果
以2009年9月3日，延安市環境保護監測站出具監測結果為例（延環監字（2009）第220號），本次監測共獲得有效數據22個。監測數據統計詳見下表。
表三 污水處理裝置監測結果統計表
注：濃度單位為㎎/L，pH與水溫（℃）除外
（二）環境效益分析
1. 從表四監測結果可見，出水水質指標全部達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002標準一級B標準，能夠完全實現達標排放。污染物去除效果明顯，降低了外排水對周邊生態環境的影響，環境效益顯著。年污水產生量51萬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（噸）=污水量（噸）×進出污水處理廠污染物的濃度差（mg/l）×10-6
2. 污水處理站出水水質符合《城市污水再生利用景觀環境用水水質》（GB/T18921-2002）及《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005），出水可用于綠化噴灌、景觀環境、基建維修、灌溉用水使用。年污水處理51萬m3，目前污水處理站將原反沖洗和場區內綠化用水使用自來水調整為利用處理后的外排水，反沖洗及場區內綠化過程節約自來水3.65萬m3，同時排放水用于下游村民灌溉使用，如全部用于灌溉，年節約新鮮水用水近51萬m3。生活污水再生利用減少了對新鮮水的需求，有利于解決近幾年延安地區干旱少雨，水資源緊缺的現實問題。
（三）經濟效益分析
1. 運行成本
污水處理廠年處理污水51.1萬方，年處理成本49.76萬元，其中：動力費34.08萬元、維護保養材料費9萬元、藥劑費3.58萬元、監測費2.4萬元（每月對比監測一次）、污泥處理費0.7萬元（受工資因素影響，暫不討論人工費用），單位處理成本0.97元/噸污水。
改造后設備運行自動化控制水平大幅度提高，按崗配置，結合生產規模和工藝要求，本污水處理站定員可由原18人縮減至10人，人工費用大幅降低。改造前年處理成本66.1萬元，單位處理成本1.29元/噸污水，改造后年處理成本節約16.34萬元，污水處理成本減少0.32元/噸。
2. 排污費用
按照排污費征收標準及計算方法，排污費收費額=0.7元×前3項污染物的污染當量數之和（污染當量數＝該污染物的排放量（千克）/該污染物的污染當量值（千克），對比監測數據與污染物排放標準可知，前三項且超標的為CODCr、BOD5、SS，污染當量數分別為132860、42310.8、3066），年需上繳排污費12.48萬元。
表五 改造前污水處理裝置監測結果平均值統計表
（注：該數據取自延安市環境保護監測站2007年三四季度及2008年一二季度監測結果平均值）
表六 一般水污染物的污染當量值
（注：該數據取自排污費征收標準管理辦法（第31號令））
按照《排污費征收標準管理辦法》要求，對超過國家或者地方規定排放標準的污染物，應在該種污染物排污費收費額基礎上加1倍征收超標準排污費，即改造前年需繳納排污費24.96萬元。同時，按照《排污費征收使用管理條例》（中華人民共和國國務院令（第369號））第二條規定，排污者原有處置設施經改造符合環境保護標準的，自改造完成之日起，不再繳納排污費。
為此，升級改造項目成功實施，企業年累計節約成本41.3萬元，極大的減輕了企業資金壓力，經濟效益可觀。
五、結論
