[00393705]化工过程能量集成关键技术及节能新工艺

在河北省科技支撑计划、河北省自然基金以及教育厅重点基金支持下，河北工业大学通过产学研合作，以化工过程能量集成新技术及装备、化工分离过程节能新工艺为关键技术，针对化工生产过程提高效率、节能降耗、减少排放的迫切需求，研发出以隔壁塔为核心的能量集成分离装备关键技术、基于统计学的化工分离过程整体优化方法以及以节能减排为最终目的的一系列先进工艺。项目研究内容符合国家及河北省十二五发展规划，项目整体技术达到国际先进水平。主要技术发明内容：⑴针对精馏系统能耗较大问题提出采用隔壁塔精馏系统，以降低精馏过程能耗及设备投资。在有效能分析的基础上，建立了隔壁塔的热力学模型、稳态模型以及动态流动模型，为新型高效隔板塔的工业设计以及应用提供理论基础。设计并开发了新工艺流程，系统研究进料组成、回流比、液体和气体分配比、进料位置、侧线采出位置等对隔板塔分离效果和能耗的影响，分析实验结果，为工艺优化提供基础数据和理论依据，指导新工艺及设备的设计。⑵建立了基于统计学的化工分离过程整体优化模型方法，搭建了优化后的控制方案。针对精馏分离系统多输入、多输出及流股之间耦合严重的特性，采用响应面、神经网络等统计学方法，结合ASPEN PLUS与MATLAB软件，从数学角度建立了节能优化计算模型，得到了优化后的参数化群。同时，针对所得到的参数化群，采用一种基于有效相对增益矩阵(ERGA)变量配对法对其进行集成控制，由此设计出控制方案，以降低流股扰动对系统的影响，实现了全局优化，达到节能降耗减排的目的。⑶根据常见的普通精馏系统、萃取精馏系统和恒沸精馏系统，通过理论分析、实验研究等，发明了一系列节能减排新工艺。技术经济指标：⑴研究与成果应用对促进石油、化工行业的节能减排和社会经济的可持续发展具有重大意义，根据实际需求开发高效节能隔板塔工艺，与原有工艺相比达到节省设备投资30%以上，节能30%以上的目标。⑵系统整体优化效果明显：通过统计学与流程模拟计算软件相结合对分离系统整体优化后，节能效果与优化前相比可提高20%以上。采用ERGA变量配对法搭建的控制方案，可降低参数变化对系统的影响，且在较短时间内达到新的平衡。较现有控制方法稳定时间更短，效果更好。⑶研发出多项节能降耗新工艺。优化了生产流程，相对于原有工艺节能可达20%-60%。应用推广及效益：该项目技术已取得授权发明专利13项，在国内外重要期刊发表紧密相关论文54篇，其中SCI/EI检索论文15篇。培养博硕士研究生59人，为华药、天俱时、哈药、蒙维、皖维、中石化、中石油、中信国安等企业集团培训40多场次，受益专技人员超过1500人。成果已经成功应用于国内多个省市的石油、化工、制药、维尼纶等行业中，在提高产品质量、节能降耗、降低成本等方面做出了突出贡献。自工业推广应用以来，已创造直接经济效益2201.6万元，间接经济效益超过30亿元。据不完全统计，近三年累计新增利润和新增节支总额51311.76万元。在降低排放、减少环境污染，促进化工行业可持续健康发展等方面的社会效益十分显著。