化工项目环评中物料衡算法的运用范文

【摘要】工程分析是化工项目环境影响评估的核心内容，但由于化工项目会受到多方面因素的影响，所以在测算污染源强度指标的过程中要做到具体情况具体分析。针对此，本文首先简要阐述了物料衡算法的基本概念和具体方法，围绕其具体应用展开探讨，希望能够促进石油化工生产与自然环境、社会环境的协同进步。

【关键词】工程分析；化工项目环境影响评估；污染源强度指标

化学工业是国民经济的重要支柱产业，与社会生产及日常生活息息相关。其中石油化工生产工艺流程相对复杂，所需物料、生产成品及中间产物具有毒害性、易燃易爆性等特征，且对生产加工环境有特殊要求，即便是同类项目，污染排泄物种类也存在明显差异。

1简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质基本守恒定律，动态分析生产加工过程所用物料的配比情况。简单来说，就是生产投入总量要与产出物料总量一致。在借助物料核算法估算污染物排放的过程中，需要综合掌控整个生产作业流程，详细了解必需能源、水资源及各类型物料的实际使用情况，立足于物料平衡分析视角，准确评估整个生产工艺过程的能源消耗量。针对生产加工过程构建完整的数学模型首要前提是遵守质量守恒定律，定量进行综合分析和计算，而且这也是准确评估生产加工环节污染物排放量的关键手段。物料衡算要做到具体情况具体分析，针对实际生产过程的某一特定环节、基础配套设施、单元操作等进行评估，该类为开展物料衡算工作所取的生产过程里面的某一具体空间范围被叫作控制体。以质量守恒定律为基准，引用物料衡算法有助于全方位动态掌控进入控制体的物料投入使用量和排出量，进而客观分析二者的物理关系。

从物料衡算方程角度来说，要想保证物料衡算过程的有序运转，首要前提是依据工程分析的实际需求选择合适的控制体，进而明确物料衡算质量基准。其中，间歇性操作通常是以1kg原料为加工单位，如果是连贯性加工操作，则是以单位时间内所需物料量为基准。依据质量守恒定律可知，投入到控制体内某组分的质量与在控制体内该组分经加工作业生成或消失质量之和等于该组分完成生产加工与在控制体内积存的质量总和。针对连贯生产的整个定态化工过程来说，控制体内所有物料各阶段的参数值及物理性质都是一成不变的，因此，不会出现物料质量在某特定时间内不断积存的现象。以化学计量方程为基准可以准确计算并控制体内具体物料的质量产出与消耗质量，对于这种连续性定态化学反应来说，可以进一步简化上述程序，具体内容如下：投放到控制体内的物料总质量等于加工生产反应完成的物料总质量。构建独立方程数；在物料衡算的过程中，能够根据物质的平衡关系构建三种方程，分别是控制体约束条件、物料衡算方程以及同一物料不同组分含量存在的关系，具体来说就是让体内物料各组分的摩尔数之和等于1。可以依据物料各组分含量确定物料衡算方程，但仅有NC个方程具备独立性。务必要根据具体对象选择对应约束条件，例如：将两种不同物料按照一定的配合比例放置在混合容器内充分搅拌，在应用物料衡算法的过程中，已知的混合比例则成为最具代表的约束条件。因此，独立方程数目就是NC、NS以及NE之和，其中NS表示物料总数；NE代表控制体全部约束条件个数。

2结合实际项目案例分析物料衡算法的具体应用过程

以某化工企业吡虫啉农药制造项目为例，针对物料衡算法的实际应用过程开展深度探究。

2.1绘制完整的工艺流程图

要想明确表述工程不同阶段污染物排放情况，应当就环境影响评估绘制详细的工艺污染流程图。一般来说，化工项目主要包括化精制单元、反应单元以及分离单元。如下为吡虫琳整个生产工艺污染物排放流程简介：在控制体内投放2-氯-5-氯甲基吡啶、咪唑烷、氢氧化钠和适量反应溶剂配置吡虫啉农药，采用离心分离技术排除固体残渣。经过蒸馏脱溶、三级冷凝，排放一组废气，同时进行溶剂回收处理。在蒸馏脱溶后，加入适量水资源，进行水洗、离心处理，排放一组废水。在获取吡虫啉湿品后，加入精制溶剂，进行溶解、精制、结晶、离心、精馏处理，排泄二组固体残渣，同时，经过三级冷凝，排泄不凝气二组废气。将结晶、离心处理的物质经过干燥后制得吡虫啉原药。且在干燥过程中，经过二级冷凝，将不凝气三组废气予以精馏，并回收溶剂。

2.2物料衡算计算流程简介

2.2.1控制体采取物料衡算法

如下为吡虫啉药品制备主体反应与副反应过程简介，其中主要原料为2-氯-5-氯甲基吡啶，经测算，物质转化率高达98.5%，产品回收率达到86.2%。氯-5-氯甲基吡啶与咪唑烷、氢氧化钠反应生成吡虫啉、氯化钠和水。

2.2.2针对离心分离采取物料衡算法

在采取离心分离技术的过程中：在一系列主副反应结束后，物料的温度会自动降低，并离析出一定质量的氯化钠晶体，其中，离心分离所获得的固体物质通常含有5~15%的水分，根据一线化工技术人员的测算可知，本项目离心获取的固体物质相应溶液含量为5%。在蒸馏脱溶过程中：经过离心分离处理的母溶液会脱除部分溶剂，依据相关技术资料测算可知，本项目的溶剂脱除率高达99.5%。且通过一级水冷凝处理及温度在20℃以下的盐水反应，整个冷凝效率高达99.8%。

2.2.3针对精制蒸馏采取物料衡算法

水洗精制环节：经过离心分离处理的物料按照一比一的比例添加适量水资源，同时对吡虫啉半制品实施加热水洗及二次离心分离处理。根据相关化学反应资料显示，本项目的溶剂与主体参与物质氢氧化钠能够与水发生溶解反应，且咪唑烷能够在热水中完全溶解，如果在水洗过程中升高水温，就会导致反应原料咪唑烷完全溶解于热水。吡虫啉药物的溶解度为每升0.51g，反应原料2-氯-5-氯甲基吡啶具体溶解度是每升2.24g。在完成离心分离后，最终固体产物的含水量控制在5%左右。

溶剂精制环节：本项目的溶剂属于醇类，能够让吡虫啉半成品结晶，进而完成整个精制过程，其中，溶剂质量混合配比比例为2.5：1，按照项目技术资料可知，经离心分离处理的吡虫啉湿品中含有不同含量的多种物质。经过离心分离与精馏工作，可以保证溶剂蒸出率高达99%，经过一级水冷凝处理以及温度在20°C以下盐水处理，可以保证冷凝效率高达99.8%。此外，溶剂回收量达到每批次2818kg，二组废气排放量为每批次5.65kg。对于蒸馏的二组固体残渣来说，其中主要包括咪唑烷未反应完全物质及副反应中间产物，总质量为每批次221.24kg。

干燥环节：选择盘式烘干机对产品进行干燥处理，经冷凝后溶剂回收率约为99.85%。另外，通过一级水冷凝以及温度在20°C以下的盐水处理，冷凝效率高达98%，并且溶剂回收量为每批次132.48kg，三组废气排放量为每批次2.7kg。本项目物料衡算过程各反应物的物质变化参数如下：2-氯-5-氯甲基吡啶的相对分子质量是162；咪唑烷为13；氢氧化钠为40；吡虫啉为255.5；副反应产物为381；氯化钠为58.5；生成水为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；氢氧化钠每批次200kg；溶剂为每批次6000kg，共计7000kg。2-氯-5-氯甲基吡啶的转化率为98.5%，吡虫啉收率为86.2%。2-氯-5-氯甲基吡啶的反应转化率是每批次738.75kg；咪唑烷每批次551.92kg；氢氧化钠每批次182.41kg。

吡虫啉的反应生成率是每批次1004.34kg；副反应产物为每批次119.88kg；氯化钠每批次266.78kg；生成水为每批次82.08kg。2-氯-5-氯甲基吡啶的产出量是每批次11.25kg；咪唑烷每批次198.08kg；氢氧化钠每批次17.59kg；吡虫啉每批次1004.34kg；副反应产物为每批次119.88kg；氯化钠每批次266.78kg；生成水为每批次82.08kg；溶剂的产出量为每批次6000kg；总计每批次7000kg。

3结语

总之，采用物料衡算法的过程中，应当绘制完整的污染排放流程图，掌握各主辅料的作用、各排污环节的规律特征以及相关产品等详细内容，并与项目负责人或一线技术人员保持有效的信息沟通，进而为提高物料衡算法实际应用效率奠定基础。

参考文献

[1]罗常泉，李海.物料衡算法在化工项目环评中的应用分析[J].低碳世界，2016（23）.

作者:袁丹 黄鑫 蒋立强 单位:江苏龙环环境科技有限公司