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近日，北京化工大學(xué)教授李群生團(tuán)隊(duì)完成的“碳中和背景下的化工分離提純過程節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用”通過了中國(guó)化工學(xué)會(huì)在北京組織的科技成果鑒定。
經(jīng)質(zhì)詢和討論，鑒定委員會(huì)形成鑒定意見并一致認(rèn)為，該成果具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，創(chuàng)新性強(qiáng)，總體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。其中精餾—結(jié)晶(萃取、膜分離等)組合分離、“MEU”節(jié)能網(wǎng)絡(luò)模型等關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，顯著促進(jìn)了碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與化工行業(yè)綠色發(fā)展，推動(dòng)了相關(guān)行業(yè)科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，建議進(jìn)一步大規(guī)模推廣應(yīng)用。
據(jù)了解，精餾是化工領(lǐng)域中最為成熟，應(yīng)用最為廣泛且必不可少的單元操作，同時(shí)也是工業(yè)過程中能耗和設(shè)備投資相當(dāng)高的環(huán)節(jié)，在煉油、石化等行業(yè)中，能耗可占到全過程總能耗的一半以上。因此，對(duì)精餾過程節(jié)能技術(shù)的研究具有極其重要的意義。
據(jù)李群生教授介紹，該項(xiàng)目開發(fā)了精餾-結(jié)晶(萃取、膜分離等)聯(lián)合節(jié)能技術(shù)，突破了同分異構(gòu)體或者沸點(diǎn)相近的物系單一精餾過程能耗大等難題，精餾塔的回流比降低60%以上，節(jié)能效果顯著。研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了多階梯換熱節(jié)能技術(shù)、系統(tǒng)熱集成節(jié)能換熱技術(shù)、新型熱泵精餾節(jié)能技術(shù)等工藝過程節(jié)能優(yōu)化新技術(shù)，對(duì)反應(yīng)放熱、精餾塔塔頂熱量、塔底熱焓實(shí)現(xiàn)了充分利用，節(jié)能15%以上。
在理論研究與模型構(gòu)建方面，研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了能量綜合利用最大化的“MEU”模型，構(gòu)建了公用工程消耗量最低的節(jié)能網(wǎng)絡(luò)，為化工過程的節(jié)能優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，建立了精餾設(shè)備動(dòng)態(tài)控制數(shù)學(xué)模型，提出了一種響應(yīng)速度快、波動(dòng)小的組分—溫度控制結(jié)構(gòu)，可使精餾過程能源消耗減少13%。
此外，項(xiàng)目組還配套開發(fā)了一系列節(jié)能設(shè)備：如單位壓降比吉姆派克(Gempak)填料降低35%，波紋線呈折線的LDP填料;比F1型浮閥塔板分離效率提高13%的導(dǎo)向孔、帽罩和填料最優(yōu)配置的FPT塔板;比同類技術(shù)能量回收率提高30%的重力回流倒U型換熱管節(jié)等。
目前，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子化學(xué)品、高出度高端化工產(chǎn)品，以及石油化工、煤化工、醫(yī)藥化工、酒精工業(yè)等行業(yè)中，并在全國(guó)18家企業(yè)20多個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的100余個(gè)項(xiàng)目中成功應(yīng)用，顯著減少了化工分離提純過程的能耗和CO2排放，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)環(huán)境效益和社會(huì)效益。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該技術(shù)應(yīng)用近三年以來(lái)，累計(jì)取得直接經(jīng)濟(jì)效益17.11億元，節(jié)省水蒸氣164.31萬(wàn)噸，節(jié)能折合標(biāo)煤24.55萬(wàn)噸，減少CO2排放71.20萬(wàn)噸。(靳雅潔 薛嘉星)
