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一、 項目簡介化工生產作為國家支柱產業，也是高能耗高污染大戶，排放量排名第一。分離操作在化工生產中占有十分重要的地位，對大型的石油、化工、制藥行業等以化學反應為中心生產過程而言，分離裝置費用占總投資的50%-90%。在能耗方面，化工分離過程占化工生產能耗的50%-70%以上，而精餾過程可占到分離過程能耗的近60%-90%。針對以上問題研發出化工過程能量集成關鍵技術及節能新工藝：1、隔壁塔（DWC）及熱耦合塔（HIDIC）成套技術及裝備，有足夠的實驗數據支撐并已經工業應用，節能效果一般能超過40%。2、基于大通量高效立體傳質塔板技術（CTST、國家科技進步二等獎），利用夾點技術、統計學分析、流程模擬仿真等相融合，開發出多項節能減排的新工藝，如廢酸水回收工藝；微孔膜分離技術；醇-酯-水分離工藝；共沸精餾、萃取精餾與隔壁塔耦合工藝等。二、 項目技術成熟程度所有技術均已經應用于工業實際，經濟效益和社會效益顯著。已推廣到我國30個省市及國外300多家大中型企業超過3000套。三、 技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）1、國家科技進步二等獎1項2、省級科技進步一等獎3項3、獲得發明專利25項四、 市場前景（應用領域、市場分析等）本項目屬于化工分離技術領域。針對化工生產過程中面臨的分離塔器大通量、高效率的瓶頸難題，以及節能、降耗、減排的迫切需求，研發出達到國際領先水平的大通量高效立體傳質塔板（CTST）技術、隔壁塔（DWC）技術、熱耦合精餾塔（HIDIC）關鍵技術及設備和多項節能降耗新工藝技術。五、 規模與投資需求（資金需求、場地規模、人員等需求）一般小于常規投資。六、 生產設備一般由我方提供。七、 效益分析僅統計15家大中型企業近三年的數據，直接經濟效益超過30億元。八、 合作方式面談九、 項目具體聯系人及聯系方式（包括電子郵箱）李春利，ctstlcl@163.com，13902063302王洪海，ctstwhh@163.com，13902122829方 靜，ctstfj@163.com，13512492482

一.項目簡介系統綜合分析方法是河北工業大學劉智勇教授創立的一種全新的節能技術。工業實踐表明，該技術特別適用于石油、化工等行業老廠節能改造。石油、化工行業大都是耗能大戶，且很多企業存在以下問題：? 由于設計缺陷或各種條件變化，現行操作條件與最優條件相距甚遠；? 很多設備在設計時采用的是多年前的設計規范，其設計裕量一般偏大；? 以前人們節能意識淡薄，在很多環節上對節能考慮很少。上述問題造成現有企業能量消耗偏高，對這些企業進行節能改造勢在必行。但是，對上述企業的節能改造必須在高新科技指導下才能取得最大效益。現在流行的“熱夾點分析方法”是非常有效的方法之一。但是，熱夾點技術是20世紀80年代產生的。由于受當時條件限制，該技術只考慮換熱網絡的優化，很少考慮換熱網絡與化工過程的主體（反應與分離過程）的相互影響。所以，熱夾點技術給出的“最優化方案”往往不是真正的最優方案。在很多情況下，熱夾點分析給出的改造方案需要調整換熱網絡或增加換熱面積才能達到一定節能效果。隨著對石油、化工系統各種科學問題的逐步深入研究，特別是計算機模擬與優化技術的發展，我們可以考慮化工過程整體優化問題，也就是說可以把反應、分離的操作條件、換熱網絡、公用工程以及設備裕度等因素綜合考慮得出優化方案。這樣，既可保證過程在全面優化條件下運行，又能充分利用設備裕量。河北工業大學劉智勇教授創立的系統綜合分析方法就是這樣一種新技術。該技術首先對全過程進行模擬，得出與實際過程相吻合的數學模型，然后采用熱夾點技術對換熱網絡進行分析，找出“熱夾點”及“網絡夾點”。在上述工作基礎上，結合過程具體特性，對換熱網絡及整個系統進行全面分析及優化，從而得出最優化解決方案。在考慮節能方案時，不僅考慮過程優化，同時考慮現有設備對過程的制約以及設備裕度等因素對耗能的影響。顯然，這樣得出的節能方案比傳統熱夾點技術得出的方案更好。系統綜合分析方法在解決問題時分兩步進行。第一步，提出“設備零投資”方案。由于現有很多企業設備裕量偏大，如果充分利用這些裕量，經常可以達到一定的節能效果。換句話說，該方案是在充分利用現有設備的裕量條件下優化現有操作條件。這樣做有兩個好處：沒有設備投資、無需停車。在“設備零投資”節能方案基礎上，結合熱夾點分析方法，增加換熱器或調整換熱網絡，可以得出效益更大的節能方案。我們稱之為“增加設備或調整設備方案”。上述兩個方案有各自的優點。“設備零投資”方案無需對設備進行大的改造，甚至無需任何改造投資費用，可以在不停車情況下進行，所以有其獨到的優點。工廠無需等到大修，即可通過“設備零投資”方案取得一定節能效果。在大修時采用“增加設備或調整設備方案”可望取得更大的節能效果。應用實例：燕山石化煉油廠潤滑油生產車間酮苯脫蠟溶劑回收裝置能耗很高，擬投資600萬元對該系統進行改造。我們采用系統綜合分析方法對該裝置進行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“設備零投資”節能方案。按照該方案，廠方無需任何設備投資，即可達到很好的節能效果。廠方采用了我們的方案。工業實踐表明，該裝置節約蒸汽達25%，每年可節約費用260萬，同時節省了600萬元設備投資。隨后，我們又對該公司其它四套溶劑回收系統（上述系統采用蒸汽加熱，這四套系統采用加熱爐加熱）進行了分析，提出了新的“設備零投資”節能方案，這些方案仍然無需設備投資。結果節約燃料達10%。四套裝置每年可節約燃料費用400萬元左右。另外，該技術已經在大慶石化、大連石化得到應用并取得很好的節能效益。從應用實例可知，系統綜合分析方法具有以下特點：投資少（甚至是設備零投資）、見效快、設備及換熱網絡改動小（甚至無需改動）、無需停車等優點。二.市場前景我國化工企業能耗很高，節約能源不僅給企業帶來很好的經濟效益，也將對減少廢氣及CO2排放，有很好的社會效益。市場前景廣闊。三.規模與投資本技術適用于比較大的企業。采用本技術，投資很少，見效很快。四.生產設備如前所述，采用本技術，在應用本技術的第一階段，工廠無需設備投資。五.效益分析對中石油、中石化等特大型企業的應用表明，采用本技術，在設備零投資前提下，可以得到10%左右的節能效益。對其它技術力量比較薄弱的企業，由于其技術及設備比較落后，采用本技術進行節能改造，節能效益將更為明顯。六.合作方式以節能效益分成方式進行合作，也可以雙方共同協商其它合理方式。七.其他八.圖片大慶石化公司煉油廠采用本技術進行節能改造的情況說明：項目負責人：劉智勇所屬學院：化工學院，河北工業大學聯系電話：13132559169,022-60202047郵箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com

本項目的特點：（1）研發煤化 工企業基于物聯網智慧節能云服務平臺 的能源系統在線監測及控制技術，能夠 準確預測大型煤化工企業節能改造的空 間與潛力。（2）研發有效防積灰、堵 灰和抗腐蝕的高效模塊化換熱器技術研 發工藝。（3）研發低品位煙氣余熱回 收技術及能級提升系統研發，基于仿生 防磨原理、非能動流型調控原則，設計 新型翅片結構。

領域：制漿造紙、節能環保、精細化工

焊接專業人才 機械制造專業人才 自動化專業人才 化工工藝專業

本成果針對化工工藝過程的生產特點，以火災、爆炸、泄漏事故過程的危險狀態及其存在與轉化條件、事故成災機理及其動力學過程理論模型為基礎，綜合運用計算機仿真模擬技術、軟件工程理論、數據庫技術、網絡技術及GIS技術等，開發典型化工工藝過程實時災害監測、仿真模擬與綜合定量風險分析平臺，為過程工業的事故隱患排查、災害預防和災情控制提供技術支撐。

本研究基于重氮工藝反應熱危險性，利用先進的熱分析設備（反應量熱儀RC1、絕熱量熱儀ARC、差示掃描量熱儀DSC）對重氮工藝進行分析，通過測量獲得重氮工藝的目標工藝溫度、失控后體系能夠達到的最高溫度、失控體系最大反應速率到達時間為24小時對應的溫度、技術最高溫度等數據，改進工藝參數，降低工藝的熱危險性，防止失控反應，提高化工工藝的本質安全性。

石化產業的廢氣、廢水、廢渣排放量分別位居工業污染物排放量的第1、第4和第5位，現有工藝針對廢氣、廢水、廢渣分別采用焚燒、生化等方法處理，存在投資大、能耗高、達標排放難等問題。本項目以“過程減量化、治理精準化”為理念，開發“廢棄物”中資源化合物的回收技術、廢氣/廢水催化氧化技術、廢渣臨氧裂解技術、低品位能量綜合利用技術，形成化工“廢氣、廢水、廢渣”“一站式”凈化的成套裝備與工藝技術。并且環保裝置與化工裝置一體化運行，實現化工裝置的“三廢”零排放。

本項目發展了與時間相關的破壞理論，包括與時間相關的損傷理論、與時間相關的斷裂理論、以及與時間相關的損傷可靠性理論，建立了高溫構件損傷局部化的測量與分析方法，得出了冶金不連續結構、幾何不連續結構、溫度不均勻結構的損傷規律，由此形成了結構弱點識別技術，并通過與微觀組織定量分析手段相結合，有效地解決了高溫設備何處修與何時修的問題。同時該項目應用計算機及網絡技術以促進先進的維修規劃技術向企業管理的各個環節滲透。基于C/S與B/S模式相結合的思路，構建以預測為基礎的過程設備管理系統，在開發設備維修日常管理系統的同時，將先進的缺陷評定技術作為轉化的重點，并建立了高溫設備遠程壽命評估及監測的模塊。該項目總體上達到了國際先進水平，許多具體技術是國內外首創的。 本項目的技術成果可應用于化工、石油化工、發電、冶金等工業領域的設備維修規劃與失效預防。隨著我國國民經濟建設的快速發展，進入老化期的工廠（>100,000小時）越來越多，保證安全生產和降低維修成本的壓力日益增大，另一方面國內高溫裝備制造商通過采用本項目的技術，可望提高其設備的市場競爭力。

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