日韩av无码免费大片bd_在线影院免费观看_蜜桃av麻豆av天美av免费_91高端极品外围在线观看_精品综合在线_欧美黄色片

化工過程的優化與節能減排技術開發和應用

一、成果概要
　  本項技術創新性地建立了換熱網絡優化節能的規則、數學模型、求解方法，開發出實用有效的節能技術和相關軟件與設計技術平臺。
　  開發出“化工節能專家系統”，可智能化地選擇精餾、蒸發、干燥、熱電聯產等單元操作的最佳流程、完成設備選型并實現優化設計。
　  建立了31種節能型精餾流程的優化設計的數學模型、求解方法和模擬分析系統，創建了“節能型精餾流程優化選擇及設計的專家系統”，實現了最佳精餾流程的自動選擇和優化設計。
　  利用所開發的節能理論、方法和技術，對46套化工生產裝置進行了節能技術開發，建成了12套工業化示范裝置，為化工過程優化與節能減排技術的推廣應用打下了堅實基礎,提供了強有力的技術支撐。
　  采用上述成果，開發出“高效單塔復合式尿素廢液深度水解解吸新技術”，實現氨和尿素的全部回收利用與廢水的回用，建成了工業化示范裝置，全面超越了目前最具代表性的孟山都技術,達到國際先進水平；應用“換熱網絡優化節能技術”對國內31套常減壓換熱流程進行了優化節能研究，建設了三套工業化示范裝置，取得5.0183億元的節能效益。把上述成果用于芳烴、氣分、有機硅、嗎啉等化工裝置，開創了節能新工藝和新技術，與國內常用工藝相比，使精苯分離能耗下降74%、丙烯和丙烷分離能耗下降90%、有機硅混合單體分離能耗下降30%、嗎啉裝置能耗下降25%,能耗達到國際先進水平，累計節能效益5億多元。成果應用已累計節能12.7647MMkJ，折合30.5萬噸標油、減排108.7萬噸二氧化碳，累計創效10億多元。由于具有智能化、節能減排效果明顯并建有工業化示范裝置等特點，成果可廣泛應用于化工領域，每年會獲得上百億元的節能減排效益。
　  二、前言和實施背景
　  吉林化工學院化工分離技術開發中心成立于1998年10月，以生產高效、化工分離技術開發為主，集生產、技術服務、開發轉讓為一體的綜合性企業。
　  節能減排是我國可持續發展的國策，化工行業是耗能大戶，能耗約占全國總能耗的15％，化工行業的平均能耗比世界先進水平高出30％多，節能潛力巨大，節能減排任務繁重。要想大幅度、從根本上降低化工過程的能耗，完成節能減排的任務，必須研究開發化工節能先進技術和工藝，并在化工裝置上推廣應用，才能取得實效。在此背景下，項目組負責人帶領全體項目組成員從1984年開始進行深入細致地研究，本項目先后得到國家發改委、國家自然科學基金和吉林省科技發展計劃項目的支持，以吉林石化公司、長山化肥集團等實際化工裝置為研究對象，對化工過程的優化與節能減排技術進行了系統深入的研究和應用，取得了顯著經濟效益和社會效益。
　  三、成果內涵和具體做法
　  通過系統深入的研究，建立了《換熱網絡優化節能技術》、《化工節能專家系統》、《節能型精餾流程優化選擇及設計的專家系統》等技術平臺，在理論、方法和技術上為化工過程的優化與節能技術的開發奠定了基礎，提供了強有力工具。利用所開發的節能理論、方法和技術，對46套化工生產裝置進行了節能技術開發和應用研究，開創了先進技術，建立了新工藝，并與化工企業聯合，建成了12套工業化示范裝置，累計創造經濟效益10億多元，為化工過程優化與節能減排技術的推廣應用打下了堅實基礎。詳細技術內容包括：
　  3.1 換熱網絡優化節能技術與設計平臺
　  換熱網絡是化工過程能量回收利用的一個重要子系統，項目對換熱網絡合成、分析、換熱器優化設計、換熱網絡優化模擬、靈敏度分析、彈性分析、控制變量的優化選擇及多變量控制環路的識別和換熱網絡優化改進及最優控制等技術進行了系統深入的研究，創新性地建立了換熱網絡優化節能的理論、規則、數學模型、求解方法，開發出了實用有效的優化節能技術和相關軟件與設計技術平臺,并應用于31套常減壓換熱網絡和其它化工裝置的優化節能研究中，提出了節能新工藝，每年可節能526.84MkJ，折合10.083萬噸標油/年，按照目前燃料油3000元/噸計算，每年節能效益可達3.0249億元。在吉化和齊魯石化煉油廠建設了三套工業化示范裝置，累計節省燃料油23.17萬噸，取得5.0183億元的節能效益。
　  3.2 化工節能專家系統
　  創建了“化工節能專家系統”，針對精餾過程節能子系統含的20多種節能方案，以年費用最小為目標函數進行優化設計；干燥過程子系統，可根據處理的物料特性自動地選擇干燥方案，具有專家級的決策水平，根據干燥方案進行具體過程的優化設計；蒸發過程節能子系統可根據物性等選擇最佳蒸發設備、最佳蒸發效數、最佳操作壓力和最小蒸汽用量等，有多種流程可供選擇，如熱泵蒸發、多效順流、多效逆流等；化工保溫過程可根據不同的保溫要求、限制條件等采用不同的計算方法和求解手段，計算出最佳的保溫層經濟厚度；熱電聯產過程有4種功能可供選擇，完成熱電聯產過程中的最優化設計計算，為化工過程優化與節能研究提供了實用有效的方法和軟件技術設計平臺。
　  3.3 節能型精餾流程優化選擇及設計的專家系統
　  精餾是化工過程中最常用的分離方法，其能耗占整個化工裝置總能耗的60%左右，所以降低化工裝置的能耗關鍵是要做好精餾過程的節能。項目對31種高效節能型精餾流程進行了系統深入的研究，建立了21種多效精餾、6種熱泵精餾、4種熱偶精餾共計31種節能型精餾流程的優化設計的數學模型、求解方法和模擬分析系統,與普通精餾進行了比較，選用最佳的多效精餾、熱泵精餾、熱偶精餾流程，節能率可分別達到40%、80%、30%以上；研究了這些流程的特性和應用條件，建立了“知識庫”、“推理機”，用Prolog和.net語言開發出“節能型精餾流程優化選擇及設計的專家系統”，用戶只要具備基本的精餾知識就可以利用本專家系統選擇出最佳的節能型精餾流程，并可以利用已有的相似案例在系統界面下進行修改，實現新流程的節能技術開發，極大地方便了用戶。應用該技術，對15套化工裝置進行了節能技術開發，建立了9套工業化示范裝置，累計取得經濟效益5億多元。
　  3.4 典型化工裝置成套節能技術
　  利用所開發的節能理論、方法和技術，對46套化工生產裝置進行了節能技術開發，開創了先進技術，建立了新工藝，并與企業聯合，建成了12套工業化示范裝置，累計創造效益10億多元，為化工過程優化與節能減排技術的推廣應用打下了堅實基礎, 提供了強有力的技術支撐，下面介紹六種典型化工裝置的成套節能技術。
　  3.4.1 高效單塔復合式尿素廢液深度水解解吸新技術
　  把熱偶精餾、反應精餾和換熱網絡優化節能技術應用于尿素廢液深度水解解吸技術的開發研究中，開發出了“高效單塔復合式尿素廢液深度水解解吸新技術”，集解吸－水解－氣提多重功能于一體，采用塔體及內件結構優化設計，有效地解決了尿素分解所需停留時間、分解溫度和分離效率之間的關鍵技術問題，大大提高了塔的分離效率和尿素的分解速度和深度，實現氨和尿素的完全回收利用與廢水回用，在30萬噸尿素裝置上建成了工業化示范裝置，并全面超越了目前最具代表性的孟山都技術，打破了發達國家的技術壟斷及技術引進所需高額轉讓費和設備費的被動局面，其能耗比國外先進技術低28%，完全替代了國外進口技術。該工藝具有結構緊湊、能耗低、自控水平高、投資少的特點。
　  我國尿素生產企業有180余家，生產能力6000多萬噸，許多裝置尿素廢液處理不達標，按照生產能力的30%推廣應用該技術，每年將取得17億多元的節能減排效益，同時大量減少含氮廢水的排放量，減少環境污染，社會效益更大。
　  3.4.2 有機硅混合單體的新型分離技術
　  應用所開發的精餾節能技術和換熱網絡優化技術，對有機硅混合單體的分離序列進行綜合，確定了最佳工藝流程，通過流程優化、操作參數優化、塔體結構優化和塔內高效填料的研制使用，使工藝流程、操作參數、設備結構尺寸及操作控制達到最佳。
　  該成果提出具有理論依據的8塔最佳分離流程替代原有的11塔流程，分離出純產品的數量由3種變為5種，主產品純度由99.9%提高到99.99%；研制了針對萬噸級有機硅混合單體分離的高效填料，降低了塔高和塔徑，大大減少了設備投資，與原流程相比，設備及建設投資節省近30％，合計金額2000萬元以上，同時大大減少了控制儀表的投資，整個分離流程的縮短也為生產操作和控制帶來了方便；通過回流比優化、使用高效填料、采用加熱蒸汽冷凝水閃蒸回用和熱集成技術，使精餾塔再沸器熱負荷下降，精餾能耗下降30%多，年節省加熱蒸汽7.32萬噸，節能效益732萬元/年。精餾塔冷凝器每年節水324萬噸，節水效益為162萬元/年，精餾系統節能總效益達到894萬元/年。2003年10月中油吉林石化公司應用該技術建成了年加工5噸有機硅混合單體的分離裝置，調試后裝置運行平穩，各項指標達到設計要求。
　  3.4.3 芳烴裝置的多效精餾-熱集成節能新工藝
　  針對中油吉林石化分公司30萬噸/年芳烴裝置，產苯16.5萬噸/年，利用多效精餾和精餾塔熱集成技術，首創了芳烴裝置苯分離的多效精餾和苯塔與甲苯塔熱集成節能新工藝，使苯塔分離能耗下降74%，節能效果顯著。苯塔節能17.97 kg標油/t苯,節能率達到74%，節省加熱蒸汽6.16萬噸/年(相當2965噸標油/年),節省冷卻水232萬噸/年，每年節能效益達到915萬元。2010年苯的生產能力將達到925萬噸，把該技術在全國推廣應用，每年節能將達到16.62萬噸標油，將取得5億多元的節能效益。。
　  3.4 .4 嗎啉、N-甲基嗎啉-嗎啉聯產裝置及嗎啉其它系列產品進優化節能新工藝
　  利用換熱網絡優化節能技術和精餾節能技術，對嗎啉、N-甲基嗎啉和嗎啉聯產裝置和嗎啉其它系列產品進行了研究開發，建立了優化節能新工藝，使熱量得到了最大的回收利用，大大地降低了生產裝置的能耗；研制出高效催化劑，取得４項發明專利，使催化劑的使用壽命由3個月提高到30個月，提高了10倍，二甘醇的單耗降低了14％，提高了裝置的產能，取得了顯著的經濟效益，使整套裝置的生產技術處于國內領先水平。
　  對嗎啉生產裝置、N-甲基嗎啉和嗎啉聯產生產裝置進行了優化及節能研究，使反應進料和反應氣進行了有效的換熱，對精餾系統進行了優化節能研究及設計，通過優化節能挖潛，使能耗大大下降，并采用自主研發的高效催化劑，大大提高了產品的選擇性和收率，降低了消耗，提高了經濟效益。該技術用于吉林省北方氣體有限公司年產3000噸嗎啉裝置優化擴產及節能改造中，年節能擴產降耗增效650萬元，應用于吉化錦江化工廠3000t/a N-甲基嗎啉和嗎啉聯產裝置中，年節能效益179多萬元，同時在吉化遼源化工廠得到應用，也取得了顯著的經濟效益。
　  3.4.5 氣分裝置熱泵精餾技術
　  針對中油吉化公司煉油廠氣分裝置，應用熱集成技術，結合自行研制開發的高效填料、塔內件等節能設備對氣分裝置進行優化擴產和節能研究，提出了最佳能量回收利用方案和熱泵精餾工藝流程，使丙烯和丙烷的分離能耗下降90%，節能效益顯著。改造后的氣分裝置能耗每年節省4萬噸蒸汽，節省55萬噸冷卻水，優化改造后，氣分裝置的生產能力由12萬噸/年擴產到15萬噸/年，節能和擴產總效益達到2320萬元/年；優化設計的脫丙烷塔及采用自行研制生產的高效刺孔JHCB-500板波紋規整填料，首次用于高壓（2.0mPa）脫丙烷塔，在國內外屬于首創，該塔具有塔徑小、生產能力大、分離效率高、壓降低、操作彈性大、回流比小、能耗低等優點；采用熱集成優化節能技術所確定的新的氣分工藝流程具有能耗低，便于操作等優點，使該裝置能耗由改造前的2.884MkJ/t下降到2.174MkJ/t，下降了24.6%，處于國內同類規模裝置的領先水平。本項研究成果于1999年8月在吉化煉油廠氣分裝置上實施成功。
　  2007年進一步對氣分裝置進行研究，開發出年加工50萬噸氣分裝置的最佳熱泵精餾技術，使氣分裝置丙烯和丙烷分離的能耗下降90%，節省14.76 kg標油/t原料，7380 噸標油/年，每年節能效益可達到2536萬元。2010年煉廠氣分加工能力將達到2000萬噸，如果該技術在國內能全面推廣應用，每年節能可達到29.52萬噸標油，節能效益將達到10億多元/年。
　  四、成果實施后所產生的效果
　  開發出的《化工節能專家系統》、《換熱網絡優化節能軟件系統》，作為研發工具在青島科技大學、華南理工大學等單位的研究設計部門的研究開發中得到應用。應用本項目開發出的各種化工節能理論、方法、技術、軟件、流程等成果，針對46套化工裝置開展了應用研究，提供了新技術和新工藝，其中有12套化工裝置的優化與節能減排新技術和新工藝在中油吉林石化公司、中化吉林長山化工有限公司、山東齊魯石化公司、遼寧大連凱飛化學公司等企業的裝置上得到應用，建立了工業化示范裝置，累計創效達到10億多元。
　  通過分析預測，就常減壓換熱網絡優化節能技術、尿素廢液深度水解解吸技術、芳烴裝置苯分離雙效精餾及熱集成優化節能技術、氣分裝置丙烯-丙烷熱泵分離技術在國內同類裝置上推廣應用，每年節能減排效益可達到35億多元。如果能把精餾高效節能新技術在全國化工裝置上推廣應用，可使我國使用普通精餾化工裝置的精餾能耗平均降低30％以上，每年由此可取得上百億元的節能效益，同時大大降低熱污染和水的消耗，緩解環境保護壓力，具有非常大的經濟效益和社會效益。
　  通過系統地研究和應用，在理論和技術上都有顯著創新，在工程中的成功應用證明我國在化工領域能夠創造出自己的獨有技術，不用什么都靠引進，極大地鼓舞了我國科技人員從事科技創新的信心和積極性。采用化工節能新技術和新工藝，可以大大降低化工過程的能耗，降低熱污染，減少二氧化碳的排放，對建設資源節約型、環境友好型社會、提高人民生活質量、維護中華民族長遠利益，具有重要而深遠的意義，也是我國對國際社會應該承擔的責任。
　  五、持續改進措施
　  本項目的各項理論基礎與應用技術均通過吉林省科技廳組織的專家鑒定,取得的成果達到國際先進水平，成果曾獲吉林省科技進步一等獎2項，二等獎2項。項目前期工作基礎扎實，工業化項目所依托的企業都是國家有名的大型企業，技術實力和經濟實力雄厚，項目組成員在化工過程優化節能，尤其在化工分離研究領域具有很強的實力和豐富的工程化經驗，與企業合作開發并工業化的項目有20多項，所以項目承擔單位和參加單位具有足夠的實力來完成本項目,本項目前期已經做了大量的研究及工業化實驗工作,并取得了較好的效果,通過進一步的研究和完善,該項目的技術和開發的配套設備必定會更加成熟。 
　  項目組將建立產學研聯盟或成立高新技術企業，生產加工配套設備，以目前已工業化的裝置作為面向全國推廣的樣板工程，將技術在全國化工裝置推廣應用，力爭取得更大的經濟和社會效益。