化工項目環評中物料衡算法的運用范文

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【摘要】工程分析是化工項目環境影響評估的核心內容，但由于化工項目會受到多方面因素的影響，所以在測算污染源強度指標的過程中要做到具體情況具體分析。針對此，本文首先簡要闡述了物料衡算法的基本概念和具體方法，圍繞其具體應用展開探討，希望能夠促進石油化工生產與自然環境、社會環境的協同進步。

【關鍵詞】工程分析；化工項目環境影響評估；污染源強度指標

化學工業是國民經濟的重要支柱產業，與社會生產及日常生活息息相關。其中石油化工生產工藝流程相對復雜，所需物料、生產成品及中間產物具有毒害性、易燃易爆性等特征，且對生產加工環境有特殊要求，即便是同類項目，污染排泄物種類也存在明顯差異。

1簡述物料衡算法基本概念和常用方法

物料衡算法就是按照物質基本守恒定律，動態分析生產加工過程所用物料的配比情況。簡單來說，就是生產投入總量要與產出物料總量一致。在借助物料核算法估算污染物排放的過程中，需要綜合掌控整個生產作業流程，詳細了解必需能源、水資源及各類型物料的實際使用情況，立足于物料平衡分析視角，準確評估整個生產工藝過程的能源消耗量。針對生產加工過程構建完整的數學模型首要前提是遵守質量守恒定律，定量進行綜合分析和計算，而且這也是準確評估生產加工環節污染物排放量的關鍵手段。物料衡算要做到具體情況具體分析，針對實際生產過程的某一特定環節、基礎配套設施、單元操作等進行評估，該類為開展物料衡算工作所取的生產過程里面的某一具體空間范圍被叫作控制體。以質量守恒定律為基準，引用物料衡算法有助于全方位動態掌控進入控制體的物料投入使用量和排出量，進而客觀分析二者的物理關系。

從物料衡算方程角度來說，要想保證物料衡算過程的有序運轉，首要前提是依據工程分析的實際需求選擇合適的控制體，進而明確物料衡算質量基準。其中，間歇性操作通常是以1kg原料為加工單位，如果是連貫性加工操作，則是以單位時間內所需物料量為基準。依據質量守恒定律可知，投入到控制體內某組分的質量與在控制體內該組分經加工作業生成或消失質量之和等于該組分完成生產加工與在控制體內積存的質量總和。針對連貫生產的整個定態化工過程來說，控制體內所有物料各階段的參數值及物理性質都是一成不變的，因此，不會出現物料質量在某特定時間內不斷積存的現象。以化學計量方程為基準可以準確計算并控制體內具體物料的質量產出與消耗質量，對于這種連續性定態化學反應來說，可以進一步簡化上述程序，具體內容如下：投放到控制體內的物料總質量等于加工生產反應完成的物料總質量。構建獨立方程數；在物料衡算的過程中，能夠根據物質的平衡關系構建三種方程，分別是控制體約束條件、物料衡算方程以及同一物料不同組分含量存在的關系，具體來說就是讓體內物料各組分的摩爾數之和等于1。可以依據物料各組分含量確定物料衡算方程，但僅有NC個方程具備獨立性。務必要根據具體對象選擇對應約束條件，例如：將兩種不同物料按照一定的配合比例放置在混合容器內充分攪拌，在應用物料衡算法的過程中，已知的混合比例則成為最具代表的約束條件。因此，獨立方程數目就是NC、NS以及NE之和，其中NS表示物料總數；NE代表控制體全部約束條件個數。

2結合實際項目案例分析物料衡算法的具體應用過程

以某化工企業吡蟲啉農藥制造項目為例，針對物料衡算法的實際應用過程開展深度探究。

2.1繪制完整的工藝流程圖

要想明確表述工程不同階段污染物排放情況，應當就環境影響評估繪制詳細的工藝污染流程圖。一般來說，化工項目主要包括化精制單元、反應單元以及分離單元。如下為吡蟲琳整個生產工藝污染物排放流程簡介：在控制體內投放2-氯-5-氯甲基吡啶、咪唑烷、氫氧化鈉和適量反應溶劑配置吡蟲啉農藥，采用離心分離技術排除固體殘渣。經過蒸餾脫溶、三級冷凝，排放一組廢氣，同時進行溶劑回收處理。在蒸餾脫溶后，加入適量水資源，進行水洗、離心處理，排放一組廢水。在獲取吡蟲啉濕品后，加入精制溶劑，進行溶解、精制、結晶、離心、精餾處理，排泄二組固體殘渣，同時，經過三級冷凝，排泄不凝氣二組廢氣。將結晶、離心處理的物質經過干燥后制得吡蟲啉原藥。且在干燥過程中，經過二級冷凝，將不凝氣三組廢氣予以精餾，并回收溶劑。

2.2物料衡算計算流程簡介

2.2.1控制體采取物料衡算法

如下為吡蟲啉藥品制備主體反應與副反應過程簡介，其中主要原料為2-氯-5-氯甲基吡啶，經測算，物質轉化率高達98.5%，產品回收率達到86.2%。氯-5-氯甲基吡啶與咪唑烷、氫氧化鈉反應生成吡蟲啉、氯化鈉和水。

2.2.2針對離心分離采取物料衡算法

在采取離心分離技術的過程中：在一系列主副反應結束后，物料的溫度會自動降低，并離析出一定質量的氯化鈉晶體，其中，離心分離所獲得的固體物質通常含有5~15%的水分，根據一線化工技術人員的測算可知，本項目離心獲取的固體物質相應溶液含量為5%。在蒸餾脫溶過程中：經過離心分離處理的母溶液會脫除部分溶劑，依據相關技術資料測算可知，本項目的溶劑脫除率高達99.5%。且通過一級水冷凝處理及溫度在20℃以下的鹽水反應，整個冷凝效率高達99.8%。

2.2.3針對精制蒸餾采取物料衡算法

水洗精制環節：經過離心分離處理的物料按照一比一的比例添加適量水資源，同時對吡蟲啉半制品實施加熱水洗及二次離心分離處理。根據相關化學反應資料顯示，本項目的溶劑與主體參與物質氫氧化鈉能夠與水發生溶解反應，且咪唑烷能夠在熱水中完全溶解，如果在水洗過程中升高水溫，就會導致反應原料咪唑烷完全溶解于熱水。吡蟲啉藥物的溶解度為每升0.51g，反應原料2-氯-5-氯甲基吡啶具體溶解度是每升2.24g。在完成離心分離后，最終固體產物的含水量控制在5%左右。

溶劑精制環節：本項目的溶劑屬于醇類，能夠讓吡蟲啉半成品結晶，進而完成整個精制過程，其中，溶劑質量混合配比比例為2.5：1，按照項目技術資料可知，經離心分離處理的吡蟲啉濕品中含有不同含量的多種物質。經過離心分離與精餾工作，可以保證溶劑蒸出率高達99%，經過一級水冷凝處理以及溫度在20°C以下鹽水處理，可以保證冷凝效率高達99.8%。此外，溶劑回收量達到每批次2818kg，二組廢氣排放量為每批次5.65kg。對于蒸餾的二組固體殘渣來說，其中主要包括咪唑烷未反應完全物質及副反應中間產物，總質量為每批次221.24kg。

干燥環節：選擇盤式烘干機對產品進行干燥處理，經冷凝后溶劑回收率約為99.85%。另外，通過一級水冷凝以及溫度在20°C以下的鹽水處理，冷凝效率高達98%，并且溶劑回收量為每批次132.48kg，三組廢氣排放量為每批次2.7kg。本項目物料衡算過程各反應物的物質變化參數如下：2-氯-5-氯甲基吡啶的相對分子質量是162；咪唑烷為13；氫氧化鈉為40；吡蟲啉為255.5；副反應產物為381；氯化鈉為58.5；生成水為18。2-氯-5-氯甲基吡啶的投入量是每批次750kg；咪唑烷每批次750kg；氫氧化鈉每批次200kg；溶劑為每批次6000kg，共計7000kg。2-氯-5-氯甲基吡啶的轉化率為98.5%，吡蟲啉收率為86.2%。2-氯-5-氯甲基吡啶的反應轉化率是每批次738.75kg；咪唑烷每批次551.92kg；氫氧化鈉每批次182.41kg。

吡蟲啉的反應生成率是每批次1004.34kg；副反應產物為每批次119.88kg；氯化鈉每批次266.78kg；生成水為每批次82.08kg。2-氯-5-氯甲基吡啶的產出量是每批次11.25kg；咪唑烷每批次198.08kg；氫氧化鈉每批次17.59kg；吡蟲啉每批次1004.34kg；副反應產物為每批次119.88kg；氯化鈉每批次266.78kg；生成水為每批次82.08kg；溶劑的產出量為每批次6000kg；總計每批次7000kg。

3結語

總之，采用物料衡算法的過程中，應當繪制完整的污染排放流程圖，掌握各主輔料的作用、各排污環節的規律特征以及相關產品等詳細內容，并與項目負責人或一線技術人員保持有效的信息溝通，進而為提高物料衡算法實際應用效率奠定基礎。

參考文獻

[1]羅常泉，李海.物料衡算法在化工項目環評中的應用分析[J].低碳世界，2016（23）.

作者:袁丹 黃鑫 蔣立強 單位:江蘇龍環環境科技有限公司