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我国化学工业的发展及其特征

当前，我国化学工业正向着多样化、大型化、连续化、自动化的趋势发展。

　　化工生产所用的原料、半成品、成品种类繁多，绝大部分是易燃、易爆、有毒性、具腐蚀的化学危险品。而化工生产中一种主要产品可以联产或副产几种其它产品，同时，又需要多种原料和中间体来配套。同一种产品往往可以使用不同的原料和采纳不同的方法治得。如苯的主要来源有四个：炼厂副产、石脑油铂重整、裂解制乙烯时的副产以及甲苯经脱烷基制取苯。而用同一种原料采纳不同的生产方法，可得到不同的产品。如从化工基本原料乙烯开始，可以生产出多种化工产品。

　　解放以前，我国的化学工业十分落后，以化肥为例，只有大连、南京两家工厂，合成氨年产量不过万吨左右，其它如酸碱、油脂，染料等行业工厂规模很小，有的仅是作坊，化工产品基本依赖进口。
　　建国以后，经过三年恢复和第一个五年计划建设，我国化学工业像其它产业一样，得到了恢复和发展。20世纪50年代，吉林、兰州、太原、成都等地都相继建立了年产2．5万吨级的合成氨厂，60年代又在浙江衢县、上海吴泾等地建成了20多个中型氮肥厂。在此期间，我国著名化工专家侯德榜先生开创了碳酸氢铵新工艺，简化了氮肥生产过程，使其具备了普及条件。几年间，中小化肥厂在全国遍地开花，不仅培养了大批化工人才，而且产量也构成与大中型化肥相匹敌的能力。从70年代开始我国从国外引进了日产千吨合成氨以及相配套的大型尿素装置，目前已建成了许多年产30万t合成氨的大型化肥装置。以合成氨计算，从1970～1985年，产量增长了7倍。
　　石油化工的发展代表一个国家的化学工业水平。我国早期的石化工业主要靠石油炼制厂废气作原料，50年代兰州化学工业公司合成橡胶厂就是用兰州炼油厂的废气作原料的，后来，又生产酒精和聚苯乙烯。当时石油炼厂与石化工厂只是部分原料的供应关系。由于乙烯在炼厂废气中只占14%～15％，作为原料供不应求，世界各国出现了以炼厂石脑油和天然气凝析液为原料。采纳烃类裂解技术制造乙烯的大型石化工厂，生产乙烯的装置也由20世纪50年代的lOkt级一跃而为100～300kt级。
　　化工装置的大型化，在基建投资和经济效益上是无可争辩的。以基建而论，由于化工装置大部分是由塔。槽、釜、罐等设备构成，而投资额与容器设备的表面积成正比，产量则与其容积成正比，这样产量越大而投资越少，促进了装置的大型化。
　　从经济效益来看，大型化能够合理利用原材料，降低消耗定额，减少操作人员以及相对
　　的后勤支援和公用工程的投资。
　　但是大型化也存在着设备制造，搬运，安装条件等限制，以及大量原料贮存和处理的
　　困难。从安全角度合计，大型化会带来重大的潜在危险性。
　　(1)加工能量大增加了能量外泄的危险性
　　化工生产所用的原材料，多半本身就是能源或毒性源。加工过程中一旦外泄，就会燃烧爆炸或产生易爆的蒸气云团或毒气云，给人民财产带来庞大的灾难。1974年英国Flixborough地区化工厂己内酰胺原料环己烷泄漏发生的蒸气云爆炸和1984年印度博帕尔发生的异氰酸甲酯泄漏所造成的中毒事故，都是震惊世界的化学灾害事故。
　　(2)单线生产更为普遍
　　大型化为了提升经济效益，则把各种生产有机地联合起来，一个厂的产品就是另外一个厂的原料，输入输出只是在管道中进行，多数装置直接接合，形成直线连接，不仅规模变大而且更为复杂，装置间的互相作用强了，独立运转成为不可能。直线连接又容易形成许多薄弱环节，使系统变得非常脆弱。
　　(3)生产弹性减弱
　　放弃了中间贮存设备，使弹性生产能力日益减弱。过去化工生产往往在工序或车间之间，设置一定的贮存能力，以调节生产的平衡，大型化必定带来连续化和自动控制操作，不可能也不必要再设置中间贮存能力，但因此也导致生产弹性的减弱。
　　(4)控制集中化和自动控制，使系统复杂化
　　没有控制的集中和自动化也谈不上大型化。但控制设备和计算机也有一定的故障率，如果是开环控制，人是子系统的一员，人的低可靠性增大了发生事故的可能。
　　(5)设备条件要求日益严格
　　工厂规模大型化以后，对工艺设备的处理能力，材质和工艺参数要求更为提升。如轻油裂解、蒸汽稀释裂解的裂解管壁温要求都在900℃以上，合成氨，甲醇，尿素的合成压力要求都在lOOatm以上，高压聚乙烯压缩机出口压力为3500atm，高速水泵转速达250．00r／m，天然气深冷分开在—120～130℃的条件下进行，这些严酷的生产条件，给设备制造带来极大的难度，同时也增加了潜在危险性的严重程度。
　　(6)大型化给社会带来威胁
　　工厂大型化基本上是在原有厂区上逐渐扩建的，大量职工的生活需求又使厂区与居民区越来越近，一旦发生事故，便会对社会造成庞大影响。

　　化工生产有间歇操作和连续操作之分，间歇操作的特点是各个操作过程都在一组或一个设备内进行，反应状态随时间而变化，原料的投入和产出都在同一地点，危险性原料和产品都在岗位四周。因此，很难达到稳定生产，操作人员的注意力十分集中，劳作强度也很大，这就容易发生事故。间歇生产方式不可能大型化。连续化和自动控制是大型化的必定结果。
　　连续操作的特点是各个操作程序都在同一时间内进行，所处理的原料在工艺过程中的任何一点或设备的任何断面上，其物理量或参数(如温度、压力、以及浓度、比热、速度等)在过程的全部时间内，都要按规定要求坚持稳定。这样便形成了一个从原料输入、物理或化学处理、形成产品的连续过程，原料不断输入，产品不断输出，使大型化成为可能。
　　连续大型化的生产很难想象能用人工控制。20世纪50年代中在某些化工生产中使用负反馈的定值控制方式，使工艺过程比较平稳，后来随着工艺技术的发展，逐步进入了集中控制、自动控制和计算机控制，实现了工艺过程控制的自动化，保证了运转条件和产品质量的稳定，同时也提升了生产的安全性。
　　连续化生产的操作比起间歇操作要简单，特别是各种物理量参数在正常运转的全部时间内是不变的；不像间歇操作不稳定，随时间变化常常出现波动。但连续化生产中外部或内部产生的干扰非常容易侵入系统，影响各种参数发生偏离；由于各子系统的输入输出是连续的，上游的偏离量很容易传递到下游，进而影响系统的稳定。连续化生产装置和设备之间的互相作用非常紧密，输入输出问题也间歇操作复杂，所以必须实现自动控制，才能坚持稳定生产。自动控制虽然能增加运转的可靠性，提升产品质量和安全性，但也不是万无一失的。美国石油保险协会曾调查过炼油厂火灾爆炸事故原因，其中因控制系统发生故障而造成的事故即达6.1％，所以即使采纳自动控制手段，也应强化管理，搞好维护，不可掉以轻心。

　　间歇操作的特点是所有操作阶段都在同一设备或地点进行。原料和触媒、助剂等加入反应器内，进行加热、冷却、搅拌等操作，使之发生化学反应。经一段时间反应完成后，产品从器内全部或部分卸出，然后再加入新原料周而复始地进行新一轮的操作。
　　间歇操作适于生产批量较少而品种较多的化工产品，如染料、医药、精细化工等产品。这种生产方式仍是化工生产的重要方式之一。有些集中控制或半自动控制的化工装置也还残留着间歇操作的部分特性。
　　进行间歇操作时，由于人机接合面过于接近，发生事故很难躲避，岗位环境不良，劳作强度也大。因此，在中小型工厂中，如何改善间歇操作的安全环境和劳作条件，仍是当今化工安全的主攻方向。

　　采纳高温、高压、深冷、真空等工艺参数，可以提升单机效率和产品收率，缩短产品生产周期，使化工生产获得更大的经济效益。然而，与此同时，也对工艺操作提出更为苛刻的要求，首先对设备的本质安全可靠性提出了更高的要求，否则，就极易因设备质量问题引发设备安全事故；其次，是要求操作人员必须具备较为全面的操作知识和高度的责任心，优良的技术素养和高度的责任心成为现代化工操作工的基本条件；最后，苛刻的工艺条件要求必须具备优良的安全了防护设施，以防工艺波动、误操作等导致的事故，而对这些苛刻条件下的生产进行防护，无论从软件，还是到硬件都不是一件很容易的事情。而一旦不能做好，就会发生不可估量的事故。