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2、2NaHCO+HO=NaO+2HO+2CO。
3、兩個反應生成產物都是硫酸鈉和碳酸,但碳酸在常溫中不穩定會分解為二氧化碳和水。
4、一個是碳酸鈉中的碳酸根離子和硫酸中的氫離子發生反應。
5、一個是碳酸氫鈉中的碳酸氫根離子和硫酸中的氫離子發生反應。
[關鍵詞]化工工藝 設計 安全危險 分析
中圖分類號:TP697 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)22-0297-01
一、化工工藝設計概述
1.化工工藝的概念
把化學原材料向化學產品轉換的一種方式與方法就是化工工藝,這一實現方式與方法的所有工業流程都包括在化工工藝當中。想要實現化工工藝從生產到產品的轉換,涵蓋步驟主要由以下幾個方面:
第一,處理原材料。初步處理化工原材料,方式有碾碎、提純、粉磨等等。
第二,進行設計化學反應。達到化學原材料往成品轉換的本質為化學反應的設計,此為化工工藝比較關鍵的一個步,由已作相關處理的原材料提供其化學反應所需環境,在一定程度上提高化學反應的轉換率。
第三,化學產品的精處理。把化學反應生成的產品作出一系列的精處理,使得到的化學產品可以滿足于實用性的要求。
2.化工工藝設計
化工工藝設計指的為達到化學反應所需的原材料、反應條件和工藝流程的設計過程的目的。化工工藝設計的范疇相對較大,不但擁有工藝流程設計,還包含工藝流程實現的管理方式等。在尚未進行化工工藝設計時,當最先熟知化工工藝設計的原則和安全規程,經由靈活設計化工生產工藝,達到工藝流程精簡、安全規范、高效穩定運行的目的。
3.化工工藝設計的特點
1)化工工藝設計具有系統性的特點?;すに嚵鞒虨橐豁椣到y而復雜的設計,其中包括了化工生產的各個方面。
2)化工工藝設計規模各異。不一樣的化工生產方式,它的化工工藝設計就不一樣,包含化學原材料、化學反應和化學成品等等。
3)化學工藝設計的資料具有不全面性。化工工藝本身為一項特別先進的設計項目,它的流程設計沒有特別多的參考經驗。
二、化工工藝設計中所存在的安全危險問題及控制措施分析
1.化工工藝設計中對原材料安全性能的控制
化工工藝設計是實現化學原材料往化學成品之間的轉換過程,將產生多種不同的化學反應與物理反應,某一種物質在某一形態下具有危險性和危害性,所以當對一些可能具有危險性的物質進行掌握與控制,檢驗此類物質在化工工藝流程中的穩定性,展開安全性評估和識別,有效防止原材料、半成品以及副產品在化工工藝中出現危險的狀況。
2.化工工藝設計中存在的安全性問題及控制措施
化工工藝設計是實現化學反應而擬制的工藝路線與流程,在設計時當綜合考慮,在有效保障產品質量的條件下,選擇一條相對安全或者能夠有效保障安全性的路線,把化工工藝設計中的危險度降到最小。所以,進行工藝流程設計期間當遵循以下的幾個原則:
第一,工藝路線實現的最簡化。化工工藝實現流程的最簡化,能夠有效減少化工工藝流程中間所存在的化學反應,提高化工工藝反應的安全性。
第二,盡最大程度地選擇危險性和危害性相對低的原材料。對于化學工藝設計的安全性降低原則來說,原材料安全性的提高比化工工藝流程的簡化具有更重要的意義。
第三,在最大可能的情況下選擇新的設備和新技術。新設備以及新技術能夠很好的地把化學反應當中產生的危險物質降低,可以將中間生成物的在一定程度上循環利用,進一步的把化工工藝設計的成本降低,從而把經濟效益和化工工藝的安全性與環保性提高。
三、化工工藝設計中控制措施分析
化工工藝流程設計中的核心內容就是化學反應,通過化學反應可完成原材料到成品的轉化,許多的安全性問題h及于這一過程當中。因而,對于提高化工工藝設計的安全性有著十分重要意義的部分就是選擇安全性良好的化學反應設備。對于化學反應種類繁多的化工工藝來講,控制化學反應的安全性有著很大的難度。除此之外,還有很多不可控因素存在于化學反應的過程中,像是化學反應需要的溫度、濕度控制很難達到精確的控制等,通常能夠成為化學反應的一種潛在安全隱患。如果想要很好的對化學反應中設備安全性問題進行控制,就要注意以下幾個方面:
1)降低進料量,能夠準確的控制化學反應所需的加熱速度以及冷卻速度?;瘜W反應過程當中,對化學反應具備的條件進行精確控制就是為了有效地提升它的反應轉化率。這樣,就可以很好的降低相關副產品的生成,把化工工藝的安全性提升。
2)化學反應過程中,要對相應的反應參數進行控制,防止反應儀器產生超壓、超荷等狀況?;瘜W反應的過程中,反應設備的安全性主要依靠對反應本身的控制,如果化學反應過程當中出現一些超壓現象,很大程度上就會致使設備狀態失靈,導致安全事故。
3)相關廢棄物的排放?;瘜W反應一般會致使產生很多副產品與廢棄物,將副產品進行合理的利用就能夠很好地實現社會經濟效益,很大的價值存在于其中。但是,廢棄物不同,不止不可以提供價值,處理不合適還會有嚴重的環境危害與潛在危險。所以,化工工藝流程設計中應考慮如何處理有關廢棄物的排放,做到有關廢棄物在達到排放標準之后才可以進行排放。不只是能夠很好的實現保護環境,同時可以把化工工藝流程設計的安全性提高。
結語
實現化學工業生產的前提就是化工工藝設計,化工工藝設計有著更高的安全性要求的根本原因是化學工業本身的特殊性與限制性。本文分析了目前我們國家化工工藝流程設計當中出現的問題,并以此提出了相對應的措施?;すに囋O計是一種的流程設計,它具有很強的系統性,其設計時應將影響安全性的各個因素都考慮到其中。但是,無論再完美的設計也很難做到兼顧化工工藝過程當中的任何一個細節,對于在化工工藝生產中所存在的缺陷我們應從化工工藝工藝當中進行及時的補救與修改,把任何一個流程都要控制好,絕對不允許發生化工事故。
參考文獻
[1] 趙文濤,劉克強.化工工藝設計中安全危險的識別與控制 [J].中國石油和化工標準與質量,2013,11(14):2-13.
【關鍵詞】化工工藝 工藝設計 安全危險 預防措施 分析探究
新形勢下,隨著人們在日常生產中安全防范意識的不斷提高,以及對生產工藝設計的研究不斷深入,促使人們對于化工工藝設計中存在的安全危險問題給予了越來越多的關注和重視。受化工行業本身的特殊性影響,化工行業在安全危險的問題上要求極為嚴格,需要化工企業人員在日常生產的管理和操作上,提高對安全危險的識別和控制能力。為此,本文主要從化工工藝設計涉及的一些內容和知識點加以討論,幫助化工企業人員識別和控制化工工藝設計中存在的安全危險問題。現具體分析如下。
1 化工工藝設計的概述及特點
化工工藝設計,主要是指在設備、管道、泵閥、儀表和自動化等方面的配置,以及工藝流程的設計等。在整個化工工藝設計的過程中,為了確?;どa的安全可靠和高效運行,需要熟悉掌握化工生產的原則和精神,并在此基礎上,根據化工規范中對物品的危險程度等級的劃分,確定不同危險等級的物品的防火間距、防爆等級等,從而為我們在選用設備與儀表、操作方式、消防器材等方面提供了安全保障。
一般來說,化工工藝設計的特點主要包括設計基礎資料不完整、工藝流程獨特、工作量大以及規模大小不一等幾個方面,設計基礎資料不完整,體現在化工工藝設計的資料未經檢驗完善,數據缺乏足夠的可靠性和完整性;工藝流程獨特,主要是由于化工裝置及設備的多樣化和規格特殊化所導致;工作量大,則是從整個化工工藝設計來看的,化工企業的總體投資大、設備多、管道多,增加了化工工藝設計的工作負擔。同時,規模大小不一,則表現在測試工程數據的化工裝置規模不一。
2 化工工藝設計中安全危險問題的識別及控制
2.1 工藝物料方面
通常在化工工藝生產過程中,原料、材料、半成品和副產品,以及貯運物質都是以氣態、液態和固態存在的,具有相應的物理、化學性質和危險危害。需要化工企業人員加強對這些危險特性的辨識、分析和評價。分別從化工工藝的各類物質的性質、穩定性、化學反應活性,以及爆炸特性、健康危害等加以識別和控制。
2.2 工藝路線方面
一般來說,在選擇化工工藝的路線時,應該從化工物質的安全危險出發考慮,盡可能采用無害、低危險性的物料,緩和化工工藝過程的苛刻程度,可以通過采用化學反應物催化劑,稀釋或緩和各類危險物料?;蚴遣捎酶鞣N高新的化工技術、設備及工藝,取消或縮小中間貯罐,一定程度上減少危險介質的藏量。此外,通過采用污水回收、生產廢料和助劑回收等方式,對于實現化工工藝的節能降耗,有著極為重要的作用。
2.3 化學反應裝置方面
2.3.1化學反應器選型要求
化學反應器,若以進出物料的情況劃分,主要有間歇式化學反應器和連續式化學反應器兩大類。若以物料流程劃分,則可以分為單程化學反應器和循環化學反應器等兩種。若是從化學反應器的結構來看,則有釜式、管式、塔式和固定床,以及流化床等幾種。
通常情況下,構成化學反應器的裝置設備特性,以及工藝流程決定了化學反應裝置的整體特性。在化學反應器的選型過程中,應該注重工藝的適應性和安全性問題,并從化工工藝的操作和操作出發,確定型號形式。
2.3.2化學反應設備材質
考慮到工藝流體、流速、流體反應特性以及腐蝕特性等因素對化工工藝設計的影響,在化學反應設備材質的使用時,應該注重設備的耐腐蝕性、強度、可焊性以及機械加工性等方面,同時,對于可能影響化學反應溫度的雜質要加以重視,以免化學反應速度受到影響,導致化學反應的不穩定性和一系列危險問題。此外,部分測溫測壓類的污染物甚至會起到類似催化劑的作用,進而引發不必要的化學反應,需要化工企業慎重考慮。
2.3.3化學反應條件控制
在化學反應條件控制上,為最大限度避免出現失控反應,可以通過外循環冷卻器、多段反應等方式,加強化學反應的控制?;蚴遣扇⊥ㄈ氲蜏亟橘|的方式,幫助化學反應器降溫。也可采用向化學反應器輸入易揮發的液體的形式,利用液體揮發來吸收熱量。
2.3.4化學反應設備結構
通常情況下,為了確保化學反應裝置的安全可靠,在化學反應裝置的設備結構,尤其是高壓容器設備,不但要求具備足夠的結構強度,還需要保證設備的嚴密條件好,以免大量介質泄漏引起火災、中毒等危險問題。
2.4 管道及閥門方面
管道往往用于輸送易燃、易爆、腐蝕以及具有毒性的物料,在管道設計時,應從材料選擇、管道布置、振動以及應力分析等幾個方面綜合考慮,以免發生泄露。需要化工企業熟悉了解整個化工工藝流程,重視管道系統在化工工藝流程中的作用,包括操作條件、介質物化特性以及腐蝕情況等方面的要求。閥門一般用于調節介質的流通和壓力系統,具有切斷或接通介質、控制流通、改變流量、以防介質回流等顯著功能。在化工工藝設計中,閥門的設計必須符合安全生產及檢修。
2.5 電氣設計方面
在電氣設計中,應該在確定當地是否屬于爆炸以及火災等危險環境,并根據火災和爆炸的危險程度不同,最大限度避免電氣設備、電氣線路等因為設計不當而發生爆炸事故。
2.6 整體化工園區方面
從現階段我國化工園區的設計特點及監管能力來看,大多存在著不同程度上的滯后現象。為此,要減少和預防化工工藝設計中的安全危險問題,化工企業可以通過設立統一的安全監測和管理部門,創建完整性的安全生產標準,并形成以“政府為主導、社會為中介、企業一體化”的綜合管理體系,通過三方連帶責任追究機制,將安全危險有效控制在最小范圍。
參考文獻
[1] 朱曉東.淺析化工工藝設計中安全危險的問題[J].化學工程與裝備,2011,11,(06)
[2] 李躍云,董喜紅.淺析化工工藝設計中安全危險的識別與控制[J].黑龍江科技信息,2010,10,(09)
[3] 杜維君,孫迎春,任歡.試論化工設計之中安全危險的識別及其控制手段[J].化工管理,2013,03,(08)
第30題有機化學基礎的解題思路是:
最近三年高考第30題有機化學的基本流程就是:
(A)提供新情境:一條陌生反應信息+一個合成路線,學生需要會處理這些新情境。
(B)結合化學選修5的知識:P4-P5頁各種官能團的性質和P69頁有機物各官能團之間的相互轉化。
(C)解決的有機問題主要有:有機分子式的計算、書寫有機物的結構簡式、有機反應類型、同分異構體書寫、結合新情境的有機方程式書寫。
(D)學生在學習官能團的性質時,主要就是掌握有機物斷鍵與成鍵,掌握官能團的反應類型、有機方程式書寫(包括化學試劑與反應條件),并通過有機化學實驗等幫助完成有機官能團性質的掌握。高考有機化學就是這樣考查有機化學的核心知識與能力的。但學生因為規范書寫、有機方程式書寫中條件與試劑、結構簡式書寫等都會導致本來可能拿分卻未能拿到。
(E)聯想:考生看到試題目殊字眼時需要特別關注,它往往是答題關鍵所在,看到就要聯想到相關知識塊。教師在復習備考中,需要與考生一起進行讀題與尋找關鍵字眼的訓練。
第31題化學反應原理題的解題思路是:
1. 選修4《化學反應原理》包括的主要化學反應及原理如下表:
2. 考查狀態:氣相體系或水溶液體系為主,也可能液態非水體系。
3. 考查思路:
(A)氣相體系(2011年高考)。
(B)溶液體系(2013與2010年高考)。
4. 化學反應原理題的解題思路是:無論是什么體系,試題肯定都是陌生情境。
(A)氣相體系:
結合陌生情境,主要回答下列問題:
(1)反應速率及外界條件對速率與平衡的影響;
(2)讀圖或表格得出結論并分析;
(3)作圖(進行必要的標注);
(4)化學計算:求平衡轉化率(計算結果保留兩位有效數字);
(5)反應熱計算或書寫熱化學方程式。
(B)溶液體系:
第32題化工流程圖的解題思路是:
本題全省平均分一直不高,但區分度很好。多數學生對此題深感困惑。因此第32題也是用于區分高分群體的重要手段之一(另一個是化學實驗)。陌生但真實的化工生產情境,突顯廣東高考化學亮點:化學離不開生產生活實際,將學生所學的化學知識應用于生產與生活實際,使學生充分認識到化學在日常生產生活中的重要地位。
(A)先 “搶分”,粗讀試題(審題):(1)在大題干中:找出原料成分,生產的目的,產品成分,產品的實際應用價值等要點,養成把重要信息圈上的習慣。
(2)在流程圖中:了解工業生產流程主線與核心轉化,明確工藝(實驗)的目的在流程圖的哪一步或哪一階段達成;分離、提純的步驟所在。
(B)后精處理“得高分”:“處理新信息新情景”突破難點,先找出化工生產主線:原料核心化學反應所需產品;再找出支線:原料的預處理、產物等的循環利用;排放物的環保處理。結合所學知識整合流程圖和問題的信息,先回答簡單的、不需完全看懂題目的小題干的設問;最后突破難點:反復閱讀,關鍵點(盡量把化學式、新信息、處理后的信息書寫在流程圖中);分析各個階段的生產目的,但是一定是為總的生產目的(得到純的產品或副產品循環利用)服務;
2014年高考考試大綱(課程標準實驗版)化學及題型示例中新增的10道題,大都是涉及化學工藝流程的題型。它將化工生產過程中的主要生產階段即生產流程用框圖的形式表示出來,并根據生產流程中有關的化學知識步步設問,形成與化工生產緊密聯系的化工工藝試題。同時該類試題也是近幾年高考化學試題的熱點題型。
一、工藝流程設計題的特征
通過近兩年全國高考試題和2013年高考理科綜合中涉及工藝流程試題的分析(見圖表一):
可以總結出工業流程試題具備以下特征:一是試題情境具有真實性,它源于生產實際,以解決化學實際問題為線索進行設問。二是試題考查內容豐富,試題常涉及氧化還原反應的判斷、化學方程式、離子方程式、電極反應式的書寫、化學反應速率和化學平衡理論的應用、化學反應中的能量變化、與化學實驗相結合的實驗操作(如:常見儀器的名稱和使用、分離提純的基本操作、實驗數據的處理和誤差分析等),環境保護與綠色化學等方方面面的化學基礎知識;能較好考查考生對化學知識的掌握和應用情況,同時考查考生解決化工生產中的相關問題的遷移推理能力。三是突出能力考查:試題類型新穎,閱讀量、思維含量較大,考查考生的資料收集、處理能力;通過化工生產條件的選擇考查學生運用化學反應速率、化學平衡、水解平衡、沉淀平衡、電化學等理論解決實際問題的能力;通過確定產品的成分、產率等考查學生的計算能力;復雜的工業流程圖和陌生的操作名詞,有效的考查了學生的心理承受能力。
二、學生在工業流程試題省題中常見的錯誤
(一)思維存在局限性:如:片面追求原料的轉化率而忽視催化劑的催化活性等因素,片面追求反應速率而忽視反應的限度;片面追求生產的反應速率和原料的轉化率而忽視生產的實際可行性;忽視流程圖中的循環使用和循環操作;不能全面的分析、評價化工生產流程。
(二)基本概念的理解存在偏差:如:認為綠色化學就是治理污染。其實綠色化學是防治污染而不是治理污染。對一些的陌生的操作名詞不能理解。如:水相、有機相、酸浸等。
(三)面對復雜流程和一些陌生的名詞和表達方法產生畏難情緒,干擾解題思維。
(四)不能規范簡潔的語言回答問題,不能根據題中的信息準確的書寫化學反應、離子反應、電化學方程式等化學用語。
三、解答工藝流程設計題型的基本解題思路
(一)首先要明確試題的考查范圍和命題的意圖:工業流程設計試題由題頭、流程圖和問題三部分組成。在解答工藝流程試題時,學生首先應通過泛讀試題的題頭和問題兩部分,了解工藝生產的原材料和生產目的,問題部分涉及哪些化學知識的考查,帶著問題重點研讀流程圖形,弄清工藝流程中涉及的原料和目標產物的成分,流程中涉及的分離提純的操作有哪些等,根據已有的化學知識及試題中提供的信息分析有關操作的原理、物質的轉換關系等。
(二)克服陌生名詞帶來畏難情緒,抓住有效的信息樹立答題信心:在工藝流程的圖型中,熟悉和陌生的操作并存,已知物質和未知物質的考查并存;面對陌生的物質不要有畏難情緒,不要未戰先降。試題的考查對象不是陌生概念的本身,只要抓住流程圖中主干轉換關系,結合題目中的信息,將流程分解為若干部分;就能解決絕大部分問題。同時有的陌生名詞可以從字面理解(如:水相就是指水層、有機相就是指有機層)。對于無法理解的名詞,可以不理睬,將注意力放在這種操作之后的物質上。
(三)落實細節,規范答題。在明確題目的考查范圍和意圖后,結合有關化學原理和化學實驗操作,規范書寫化學反應方程式、離子方程式、電極反應式;對于有些問題,還可以從問題本身發現一些隱含的信息(如:綜合考慮經濟效益和綠色環保等)。
四、工藝流程設計典型例題分析
產品提純類工藝流程題:(2013新課標Ⅰ卷27)(15分)鋰離子電池的應用很廣,其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時,該鋰離子電池負極發生的反應為6C+xLi++xe-=LixC6?,F欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)。
回答下列問題:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合價為_____。
(2)寫出“正極堿浸”中發生反應的離子方程式_____。
(3)“酸浸”一般在80℃下進行,寫出該步驟中發生的所有氧化還原反應的化學方程式____;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺點是____。
(4)寫出“沉鈷”過程中發生反應的化學方程式____。
【解析:】本題以回收鋰電池正極材料中的某些金屬資源為背景,通過工藝流程框圖,考查考生結合流程分析元素化合物的化合價、離子方程式、化學方程式、電池反應方程式的書寫,工業流程中操作的原因分析等。(1)由化合價代數和為零求得Co元素的化合價為+2價;
關鍵字:工藝流程題;能力立意;高考化學
文章編號: 1005–6629(2012)6–0061–03 中圖分類號: G633.8 文獻標識碼: B
自2004年,廣東省作為高中課改的先行省份,每年均有工藝流程題出現。而這種題型也成為了廣東省高考方案(2010年開始實施新調整方案)調整后難度系數最小(最難)的試題(見表1和表2)。
相的除雜已了然于胸。而像本題形成三相除雜學生不太熟悉,故而答題時出現錯誤較多。試題的(1)、(4)、(5)與工藝流程非密切相關,即它們單獨成題時考生即可作答,這就告訴考生一個重要信息,工藝流程題中的部分試題不看工藝流程也可作答得分;試題的(2)、(3)只要突破與工藝流程密切相關的核心化學反應,學會對工藝流程進行整體解讀,答案也會躍然紙上。
5.2 工藝流程題的一般解題策略
(1)“工藝流程的考查模式”(如圖2所示)是解答工藝流程題的一般范式,具有一定的普遍意義。
(2)與工藝流程密切相關的核心化學反應是解答工藝流程題的關鍵。陌生化學方程式的書寫遵循原子守恒和電子得失守恒原理。抓住了工藝流程題的核心化學反應,就抓住了解答工藝流程題的牛鼻子。
(3)與工藝流程非密切相關的設問中下層學生均可作答。工藝流程題中的設問常常是非相關設問在前,密切相關設問在后,且交替設問。這就告訴考生工藝流程題中的某些設問不看流程完全可以答題得分,因此,大可不必被復雜的工藝流程題所嚇倒。
(4)物質的分離和提純可概括為兩相分離和三相分離。只要條件允許,這兩種分離方式在一定的環境中會得到充分利用。
5.3 求解工藝流程題學生應具備的知識與技能
簡單說明了化學生產中遇到的一些基本問題,最后簡單介紹了化學生產過程中一定量的催化劑、適宜的溫度、適宜的濃度以及適宜的壓強能夠使得生
產效率有所提升。
【關鍵詞】化學生產 效率 提升
化學是一門古老的學科,自從人類開始學會使用火,便已經開始了最早的一些化學實踐活動,而人類的始祖鉆木取火并且利用或烤熟食物、取暖等等就是充分利用了燃燒時候的發光發熱現象。而化學知識的整體形成以及發展是一段漫長而且曲折的道路,它的不斷發展推動了人類社會的不斷進步與發展,化學的發展不僅促進了生產力的發展,而且在一定程度上推動了人類社會的不斷前進。
1 化學生產的重要性
1.1 提高了人類的生活質量
化學生產的一個重要作用便是保證了人類生活質量的不斷提升。人們可以利用通過化學生產所合成的藥物來抑制細菌以及病毒的滋生,從而保證人類的身體健康;可以利用通過化學生產而制得的化肥以及農藥從而增加糧食的產量;可以利用化學生產從而研發出來新的材料以及能源等等,從而使得人類的生存條件得到不斷的改善;最重要的便是利用化學從而綜合應用自然資源以及保護環境,從而使得人類的生活變得更加美好。1.2 化學可以與數學物理等學科共同成為自然學科
化學實際上是一門實用性較強的學科,它與數學、物理等學科可以共同組成自然學科,它是科學技術飛速發展的基礎?;瘜W的各種核心知識已經廣泛應用于自然學科的各個領域,化學也是對自然進行改造的強大力量的重要支柱之一。化學家們可以利用化學知識從化學的角度來對社會中的各種問題來進行觀察以及思考,充分利用化學知識來分析從而解決例如糧食問題、能源問題等等社會問題。
1.3 化學能與其它學科進行交叉與滲透
化學能夠與其它學科進行交叉與滲透,從而產生很多的邊緣學科,例如地球化學、生物化學、宇宙化學以及大氣化學等等,使得電子、航天、生物、地質、等等科學迅猛的發展,在化學生產不斷發展的過程中,很好的促進了其它領域的發展,使得人們生活質量提高,豐富了人們的精神世界。
2 化學生產過程中的基本問題
2.1 依據化學反應原理確定化學生產過程
化學生產應該是已化學反應的原理為依據的,其中,應該注重實驗室的研究,確保所有的化學生產都應該符合一定的化學反應規律。
在這里就以工業制硫酸過程舉例說明。而工業制硫酸是以硫為原料的,而工業制硫酸的基本原理可以由如下的化學方程式來進行表示:
(1)以硫為原料,并且制備二氧化硫:S+O2=SO2
(2)通過催化氧化反應將SO2通過氧化從而形成SO3:2SO2+O2=2SO3
(3)SO3通過轉化從而 形成H2SO4:
SO3+H2O=H2SO4
由以上原理可以得知,工業制硫酸可以分為三個階段,分別為造氣階段、催化氧化階段以及吸收階段,而且還得注意沸騰爐、接觸室以及吸收塔的搭建。
由上可以確定出工業制硫酸的基本流程,首先應該在SO2中通入空氣從而形成SO3,然后經過凈化和干燥,然后經過催化反應室,在400到500攝氏度、常壓,并且有催化劑作用的情況下,將其通入吸收塔,然后發煙硫酸進入稀釋室可以值得98%的硫酸,然后將其放入貯存室。
2.2 化學生產過程中對原料的選擇
對于化學生產中對原料的選擇過程中應該考慮什么元素,在這里仍然以工業制硫酸為例來說明。首先我們應該思考在工業制硫酸過程中為什么實用硫磺而不實用黃鐵礦來作為原料。在這里我們就應該將硫磺以及黃鐵礦制硫酸作一對比,然后我們得出硫磺制硫酸的流程要比黃鐵礦制硫酸的流程要短一些,而且設備也較之較少,占地相對來說也少,就投資方面來說,硫磺制硫酸相對來說要省一些,建設周期也較短,而且其生產簡單而且穩定,比較容易操作,最重要的便是其能夠較為容易的實現自動控制,原料的運輸量也比較小,因此三廢的治理量也比較少,勞動生產率明顯較高,容易實現裝置的大型化。但是,硫磺制硫酸的成本比黃鐵礦制硫酸的成本要高一些,是由于硫磺需要進口,假如裝置實現了大型化,充分將規模經濟效應的優勢進行發揮,則一定可以做到硫磺制酸與黃鐵礦制酸的生產成本相當甚至會低一點。
2.3 化學生產過程中對條件的控制
在化工生產中要尤其注意對生產條件的控制,因為適宜的生產條件能夠使得化學生產效率大大提升。例如在工業制硫酸的過程中就應該考慮適宜的溫度以及壓強,這不難得出工業制硫酸的三個適宜的生產條件,即:常壓、低溫(400~500℃)以及適當過量的空氣。
2.4 化學生產過程中三廢的處理問題
化學生產中尤其要注意對三廢的處理,因為其對環境的污染及其嚴重,化學生產過程中的三廢則指的是對尾氣的處理、對污水的處理以及對廢渣的利用。例如在工業制硫酸過程中就應該考慮如何處理尾氣中的SO2,如何對廢水中的酸性物質進行處理,而且在生產過程中的廢渣也應該尋求妥當的辦法進行處理。
2.5 對能量的充分利用
將化學生產中的廢熱進行充分利用,可以使得化學生產成本大大降低。在這一原則的基礎上,則可以考慮在沸騰爐旁邊設置廢熱鍋爐,從而產生蒸汽發電;也可以在催化反應室中設置熱交換設備等等措施。
3 化學生產中效率的提升
3.1 催化劑能夠提升化學生產效率
催化劑可以再一定程度上提升化學生產效率,這是毋庸置疑的。催化劑可以加快化學反應速率的實質便是其使得反應生成中間物的能量降低,從而使得更多的反應物分子成為活化分子,從而使得化學反應速率能夠得到成千上萬倍的增加,而要生成中間物則必須要將催化劑結合進去,然后中間生成物經過分解從而得到我們反應的最后產物,這時催化劑將會被釋放出來,這也同樣是催化劑的量與化學性質反應前后不變的一個主要原因,其實,催化劑是參加了化學反應的,由于催化劑是有催化作用的,而催化作用的充分實現則需要其與反應物進行充分的接觸,因此,在反應物充分的條件下,催化劑的用量越多,濃度越高,與反應物所接觸的量越多,則單位時間內所產生的中間物就越多,所得到的的最后產物也就越多,而在反應中應該保證催化劑能夠與反應物進行充分接觸,這樣才能在很大程度上增大化學反應速率,從而提升化學生產速率。在這里值得說明的便是催化劑只能夠在一定程度上改變化學反應速率,但是其并不能改變化學反應平衡。
3.2 適宜的溫度能夠提升化學生產效率
夠使得化學反應速率有所提升,從而提高化學生產效率。關于溫度與化學反應速率的關系,人們早年已經做過很多相關的試驗,也得出了一定的結論,那便是提高溫度,能夠使得活化分子的百分數增加,從而使得分子的有效碰撞的次數也有所增加,進而使得分子的碰撞頻率增加,這便使得化學反應速率有所提升,在化學反應中,無論是放熱反應還是吸熱反應,在升高溫度的同時,化學反應速率都是有所提高的。只要在化學反應中提高溫度,反應物分子就可獲得能量,進而使得一部分原來能量較低的分子變成活化分子,使得活化分子的百分數有多增加,使得有效碰撞次數增加,這是溫度提升可以提高化學反應速率的主要原因,另一個次要原因指的便是溫度的提升能夠使得分子的運動速率有多提高,這便使得化學反應物中分子碰撞的次數增多,這也同樣能夠使得化學反應的速率加快,從而提升了化學生產效率。3.3 適宜的濃度能夠提高化學生產效率
在化學反應中催化劑濃度、溫度以及壓強等條件均一致的情況下,在一定的程度上使得化學反應物的濃度增大就能夠使得單位體積中的活化分子的數目有多增加,從而使的化學反應中的有效碰撞次數增加,進而使得化學反應速率也有一定程度的提升,在這里值得說明的是,活化分子的百分數是保持不變的。
3.4 適宜的壓強能夠提高化學生產效率
在有氣體參與的化學反應當中,當除了體積的其他條件保持不變的情況下,在一定程度上增大壓強,也就是使得體積減少,反應物的濃度增大,使得單位體積內的活化分子的數目增多,從而使得單位時間內的有效碰撞次數也有所增加,這便使得化學反應的速率加快,進而使得化學生產效率有多提高,反之則減少。當體積不變的情況下,加壓,即加入并不參加化學反應的氣體,則化學反應速率就不會發生變化,這是因為濃度沒有發生變化,則使得單位體積內的活化分子書目就不會發生變化。但是在體積不發生變化的情況下,加入反應物,同樣是加壓,使得反應物濃度增大,化學反應速率也會增加。假如體積可變,恒壓即加入不參加化學反應的氣體,化學反應速率就會減少,由于體積怎打,使得反應物的物質的量并沒有發生變化,而反應物的濃度有所減少,使得單位體積內的活化分子數目就有所減少。
3.5 其它因素
使得一定量固體的表面積有所增大,也可以使得化學反應速率增大,光照也可以使得某些反應的速率增大,除此之外,超聲波、溶劑、以及電磁波等等也能夠對化學反應速率有所影響。
4 結束語
化學生產能夠有效的提高人們的生活質量,隨著當代科學技術的不斷發展,人們已經越來越關注與如何使得化學生產效率有所提升,而要使得化學生產效率有所提升,則首先應該考慮的便是如何使得化學反應速率提高,綜上所述可以得出,在一定程度上增加催化劑濃度、提高溫度、增大壓強等能夠提高化學反應速率,從而提升化學生產效率。
參考文獻
[1] 王佛松,王夔,陳新滋,等,展望21世紀的化學[M].北京:化學工業出版社,2001
[2] 吳俊明,化學新課程課堂教學的發展走向,化學教學,2011,(4)
[3] 李保山,基礎化學[M].北京:科學出版社,2003
[4] 孫梅.探究反應條件(催化劑、濃度、溫度)對化學反應速率的影響,現代閱讀,2012
關鍵詞:化工工藝;安全設計;危險識別;控制措施
前言:化工工藝安全設計工作是保證化工生產安全穩定進行的有效措施,在化工工藝安全設計中,工作人員應做好化工工藝安全危險的識別及制定合理的對策。
一、化工工藝設計的難點
1.1設計工作量大
在設計時要針對不同的化學原料進行調研,確定其各種性能,然后才能對其有下一步的設計。另外,化工工藝設計的預算往往要超出其他工藝流程的設計,由于原材料多為特殊產品,不管是生產設備還是后續的處理設備,都需要做特殊考慮。并且許多企業為了能夠提前搶占市場,往往采用開發與設計同步的方式,一邊開發設備以及工藝,一邊將開發出的東西進行調整和優化。因此在預算中往往含有大量的科研經費,因此這使得預算與其他工藝設計相比增加不少。
1.2工藝流程獨特
由于化工裝置的工藝流程一般都比較獨特,針對不同的化學產品需要有與之匹配的裝置進行生產,因此,無論是對于功能化還是標準化的設計,在設備選用方面都給設計人員提出了更高的要求。
1.3工藝條件復雜
化工工藝設計時往往要考慮化工裝置的工藝條件,比如溫度、壓力、液位等等,有的化工裝置需要多個工藝條件結合起來控制,才能形成完整的工藝裝置,最終生產出產品來。這些工藝條件需要進行不斷的調試和關聯,這個過程也往往比較復雜。
二、化工工藝安全設計中的危險識別
化學工藝中的危險因素多種多樣,并且其極不穩定,有不確定性。在對化工工藝流程中的危險識別中,必須要進行準確的把控,這樣才能更好的做好化工工藝安全保障工作。從化工工藝的設計來說,主要就是對相關流程中的安全事故進行防范,對化學工藝流程中一些不安全的因素進行排除,否則,稍有不慎就會引起安全事故。
2.1工藝物料
在化學工藝的相關流程中,經常會使用一些復雜的工藝物料,這些化學物品很多都具有易燃易爆的特性,具有極高的危險性,如果未做好防范措施,很容易發生爆炸或者火災等較大的事故。因此,做好化學工藝設計,要對危險品進行甄別,要對化學工藝中的化學元素進行有效的識別和處理,而且對于這些物料中后期的保管以及運輸也需要有一個很好的保證工作。
2.2工藝路線
化工工藝設計所針對的工藝物料性質復雜、種類繁多,而化工工藝設計的工藝路線也具有成產連續性強、工藝流程復雜等特點?;すに嚵鞒讨校恳粋€環節都必須按照規定進行,任何一個環節出現了差池,都有可能帶來失敗,甚至會發生安全事故,從而給企業帶來一定的經濟損失。所以在進行化工工藝安全設計時,必須熟悉整個工藝路線,確保每處設計都符合工藝要求及相關規定,同時盡量減少工藝流程中危險物料的使用,從而降低危險事故發生的幾率。
2.3化學反應裝置
化工工藝所使用的反應裝置較為多樣,并且每一種裝置性能也都比較特殊,因此,進行化工工藝設計時,做好化學反應裝置的危險識別工作是及其重要的。化學反應是化學工藝流程中關鍵的一環,首先就需要對化學的一些反應裝置進行熟知,保證使用過程的正確并且安全。如果化學的反應裝置使用不規范,或者選型出現差錯,都會對整個化學反應產生致命的危害,進而引起安全事故,因此,化學工藝設計時需要對危險因素進行良好的控制,充分把握其中出現的一些危險因素,并正確的進行實際操作,保證其良好的運行。
2.4管道
管道在化工工藝流程中一般起著輸送的作用,無論化工工藝中的液態還是氣態物質,都需要管道進行輸送。而在化工工藝中的這些液態或氣態物質,一般都具有易燃易爆或者是強堿強酸的特征,而這些物質的泄露不僅會嚴重污染環境,還會引發重大的安全事故。因此,一定要做好管道的危險識別工作,這就要求在化工工藝安全設計中,一定要充分考慮輸送物質的化學和物理性能來選擇相應的輸送管道,并明確管道的材料和作用;化工廠員工一定要重視檢查管道的泄露,以防管道泄露帶來的安全事故。
三、化工工藝安全設計中危險因素的控制
3.1工藝物料安全控制
在生產的過程中,原材料的變化往往是多樣且快速的。原材料可以分為幾個演變過程,即原料、材料、半成品、中間產品、副產品以及成品,它們可能以不同的形態存在,具有的化學以及物理性質也不盡相同。因此全面的了解他們的性質是識別危險以及對危險進行分析和評價的基礎。評價的方面主要應該有物料和產品的穩定性、化學反應活性、燃燒以及爆炸特性、毒性及健康危害等方面。
3.2化學反應裝置控制
作為化學反應裝置的核心,化學反應往往有著舉足輕重的地位,許多產品都需要通過化學反應來得到。但是與化學反應相對應的是不安全因素。因此,在進行工藝設計的時候,要在最開始就預想好在工藝鏈運行過程中可能出現的最嚴重的事故是怎樣的,以此為出發點,進行反應器以及攪拌器的選擇。
3.3工藝路線安全控制
在實際的生產過程中,要盡量使用安全性高的原材料代替安全性低的,同時也要考慮化學反應產生的一些副產品是否有毒有害。另外,對有害的副產品要進行必要的處理,或者稀釋或者中和。在進行工藝運行的時候,減少設備鏈中原材料的儲存,并且盡量做到物盡其用,減少浪費以及對環境的污染。
3.4工藝管道安全控制
管道是連接整個化學生產工藝鏈的媒介,通過管道輸送的物質往往有易燃易爆、腐蝕性或有毒的特點,因此,如果管道不能完全的封閉,可能會導致這些有害物質泄露,對生產人員造成生命財產的威脅。在管道設計時,應該盡可能的對可能發生的泄露進行預想,并且從材料選擇、管道連接以及受力分析等多方面規避泄漏問題的發生。在實施生產之前,要提前對控制管道的閥門材質以及密閉性進行檢查,并且對管道布置的位置進行合理分析,防治由于管道震動導致的有害物質泄露。易燃易爆原料應該盡量不要經過拐彎處的管道,并且所有的管道支架都應盡可能的接地。
3.5安全防護裝置控制
在化工生產的現場,必須要有相應型號的滅火器,以便在原材料因化學反應導致起火的時候能有盡快處理。另外,對于一些危險性比較大的生產工藝,相關工作人員還需著防護服進行操作。高危實驗應盡量保證全自動生產。
3.6健全安全監督管理單位
為了對化工工藝中的危險因素進行有效控制,除了要提高監督管理水平,還要建立健全化工工藝設計的安全監督管理單位。管理單位要起到良好的監督作用,制定一些科學合理的設計原則,并要求相關設計單位嚴格按照設計原則進行設計。
3.7提高安全監督管理水平
為保證化學工藝的安全有效,不僅要做好其危險識別的工作,還需要對化學工藝中出現的一些危險因素進行有針對性的控制。為此,首先需要做好設計時的監督保障工作。對于設計企業的管理者或者一線的操作者都需要進行相關的安全知識的教育培訓,保證其化學工藝中的危險因素能夠被扼殺在設計萌芽中。
3.8嚴格考察廠家生產情況
項目竣工投產后,設計單位需要嚴格按照國家標準,對其生產的產品進行不定期的抽檢與檢查,檢查化學工藝中的一些危險因素是否在控,從設計層面有效的保證其安全生產。除了對產品進行不定期的檢查外,還應當組織人員,進行一線生產工藝路線的考察,及時發現可能存在的問題并排除,確?;て髽I安全生產。
結語:
在化工生產過程中存在較多的危險因素,在化工工藝安全設計中,需要正確識別危險,并且制定出高效、安全的運行策略,全面進行危險防治。
參考文獻:
[1]芮國芬.化工工藝安全設計中的危險因素以及解除途徑探索[J].現代工業經濟和信息化,2015,01:40-41.
關鍵詞: 廣東高考化學實驗題 呈現方式 教學啟示
自高中化學新課程實施以來,化學實驗題在高考化學卷中占有重要位置(在30%—40%之間),故此有“得實驗者得天下”一說,因此能夠做好實驗題成為化學得高分的一個關鍵因素。高考化學實驗題主要考查考生處理化學信息和分析解決問題的能力。
一、高考化學實驗題呈現方式
2012年廣東高考化學考試題的設計比較合理,體現了新課改的基礎性、選擇性、綜合性、時代性特點。高考化學卷在內容上主要涉及四大主題:(1)基本概念、原理;(2)常見無機物及其應用;(3)常見有機物及其應用;(4)化學實驗。今年廣東高考化學實驗主要從以下幾個方面進行了考查:基礎實驗原理考查題如第9題(6分);第30題(4)(5)(6分);實驗解析能力與其他化學原理結合考查題如第31題、第32題、第33題。
1.實驗基本操作的考查。
在高考化學試題中,各種題型的變換以基本實驗為基礎,主要包括常見實驗儀器的規格及其使用組裝,氣體的凈化和干燥,集氣裝置,氣密性檢查,尾氣吸收裝置,加熱操作及實驗安全操作,等等。
如:9.下列實驗能達到目的是( )。
A.用溴水鑒別苯和正己烷
B.用BaCl溶液鑒別SO與SO
C.用濃HNO與Cu反應制備NO
D.將混有HCl的Cl通入飽和NaHCO溶液中除去HCl
此題考查內容是檢查學生對基礎實驗的掌握程度。四個選項分別對課本中的的基礎實驗現象、化學反應知識進行了考查。A溴水與兩者均發生萃取,溶液分層,溴水層褪色。B.BaCl溶液SO與SO兩者均生成沉淀。D.HCl和Cl均可與NaHCO溶液反應生成CO氣體繼而引入新雜質。
同樣,在第30題的(4)中,題目提示有兩種物質能夠發生銀鏡反應,考生由此可以推斷出此化合物是有四個碳的醛類。銀鏡反應是化學實驗中典型實驗現象的反應。以上兩個題目雖在綜合題目之中出現,但在考查領域上仍然是課本中的基本實驗原理。因此,教師在復習過程中必須引導學生重視課本中的基礎實驗,吃透課本才能有更大的提高空間。
2.分析實驗結果、處理實驗數據能力的考查。
在高考化學試題考查實驗能力的題目中,對實驗結果的分析,一般要求考生分析實驗的關鍵細節及產生的誤差,等等。實驗結果的處理,既可能直接報告數據,又可能從有關數據中歸納出定量的計算公式,繪制出一定的變化曲線。
如:31.碘在科研與生活中有重要作用,某興趣小組用0.50mol?LKI、0.2%淀粉溶液、0.20mol?LKSO、0.10mol?LNaSO等試劑,探究反應條件對化學反應速率的影響。
題目考查了學生對化學反應速度影響因素的掌握及對蓋斯定律的認識程度。(1)要使淀粉變藍,即需要耗盡SO,根據題目給出的化學方程式,即可得知答案;(2)要探究反應物濃度對反應速度的影響;(3)化學反應速度的影響因素;(4)考查蓋斯定律的應用。
3.強調實驗技能的考查。
目前化學實驗試題仍然以強調實驗技能的信息為主要考查方式,這類考題是拉開分數差距的題型。近年來這類題目主要的呈現方式是通過化學符號,儀器、藥品、實驗裝置圖、實驗步驟、化學反應的社會應用、反應的流程圖及相關的實驗現象來表述。
如第32題是一道工藝流程題,考查了化學平衡、勒夏特列原理。一般工藝流程題目多會給出相關的化學反應及工藝流程,進而考查學生對實驗掌握的能力與素質,化學方程式或工藝流程沒有見過,可是萬變不離其宗,掌握了實驗的原理,一切都會迎刃而解。如第33題(苯甲酸廣泛應用于制藥和化工行業,某同學嘗試用甲苯的氧化反應制備苯甲酸)是一道有機實驗設計與探究題,此題旨在對考生進行實驗探究能力和信息加工處理能力的考查。本題的出發點是化學科學能幫助人們改造物質并更好地應用物質,此題以常見的有機化合物知識為載體對化學反應式、科學探究的策略、方法及利用與創新意識等方面進行考查。
二、廣東高考化學試題中實驗題的發展趨勢
1.以考查考生能力為重點。
從近年化學高考題的題型可以看出,命題者愈來愈注重考生對化學實驗的理解能力、獲取信息能力、實驗與探究能力和綜合運用能力的考查,尤其是實驗的解析及實驗數據處理能力已經成為考查考生的重點部分。
如:2004年全國卷的第28題;2005廣東卷第20題;2006廣東卷第21題;2007年北京卷第26題;2008年重慶卷第8題;2008年廣東卷第20題;2009年廣東卷第20題;2010年廣東卷第31題,計算平衡常數;2011年廣東卷第33題,測定Ba(OH)?8HO的含量。
2.突出對化學實驗主干知識的考查。
化學基本實驗操作、實驗原理、實驗裝置、實驗現象依然是歷年高考化學實驗命題的重點出題范圍,試題圍繞著化學實驗的主干知識作進行命題,因此考生應注重對基本實驗的復習,尤其是教材中關于萃取、分液、過濾、蒸發等實驗操作,托盤天平、容量瓶及滴定管的使用方法,裝置氣密性檢查等的復習。