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成果描述：擁有獨立的自主知識產權，采用磷鐵在水溶液中電解制備高純度FePO4，以水中的氧為產物提供氧源，可以實現原位除雜，不受磷鐵的原料來源限制；采用價廉的磷鐵和空氣中的氧為原料，通過與鋰鹽和補充磷源或鐵源在可控氣氛下反應制備粒度和碳含量可控的LiFePO4，避開了目前合成方法中的專利技術壁壘問題，不存在知識產權糾紛，將廢物循環利用與能源材料耦合起來，節能環保，從源頭上降低了磷酸鐵和磷酸鐵鋰的生產成本；所采用的原料均為大宗化工產品，磷鐵副產物中的雜質可以通過反應工藝控制進行無害化處理，在原料的供應和價格方面都非常穩定；通過工藝控制和反應原料的組合，可以將反應產生的CO2等副產物循環利用，實現零排放的綠色清潔工藝；將添加劑與磷鐵和鋰源及補充的鐵源或磷源充分混合，添加劑在后續的反應中既可以起保護作用，又能形成對磷酸鐵鋰顆粒的原位包覆及控制晶粒生長作用，能夠極大提高正極材料的導電性能；采用的工藝路線容易控制，工藝穩定性好，容易實現大批量生產；由于本技術路線使用比較低廉的磷化工副產物磷鐵和大宗化工產品，原料成本只是其他工藝原材料成本的1/3~2/3，非常具有市場競爭力；本項目前期采用全新工藝研制的磷酸鐵鋰材料克容量已達到或超過市售產品，1C放電容量達到120 mAh/g以上，而且成本和生產工藝有非常大的市場競爭優勢。市場前景分析：本項目產品專門提供給各種電動車、電動工具、手機、筆記本電腦、藍牙器件、UPS不間斷電源、攝像機、播放器、游戲機、電動玩具、清潔器和極端氣候環境下的武器裝備等產品所需的鋰離子電池和超級電容器電極材料，特別在電動車領域具有非常大的市場前景，主要應用領如圖3所示。作為電動車電源，磷酸亞鐵鋰動力電池具有熱穩定性好、安全性高、壽命長、倍率性能好、耐高溫、綠色環保等特點，備受關注。與以往的鋰離子電池正極材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比，磷酸亞鐵鋰的安全性能與循環壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池最重要的技術指標，而且循環穩定性好，1C充放循環壽命達2000次。單節電池過充電壓30V不燃燒、不爆炸，穿刺不爆炸。在未來地幾年內，磷酸鐵鋰地市場需求量將達5萬噸以上，尤其是在動力型電池應用方面對磷酸鐵鋰地需求將大幅增加。目前全球磷酸鐵鋰生產能力小于2000噸/年，投資磷酸鐵鋰項目風險小，回報快。與同類成果相比的優勢分析：FePO4基本參數：純度≥97%，粒度≤1μm，而且根據需要可以進行調控。LiFePO4基本參數：Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2~6%。物理參數：松裝密度 ≥0.5g/cm3, 振實密度 ≥1.0g/cm3, 中位粒徑 ~4μm。涂片參數：LiFePO4: C : PVDF=90:3:7，極片壓實密度：2.1-2.4 g/cm3。電化學性能：克容量>120mAh/g 測試條件：1C, 全電池。克容量>140mAh/g 測試條件：紐扣0.1C, 電壓4.2-2.5V。 國際先進，國內領先。

主要對加熱爐、換熱器、再沸器、冷卻器等用能現狀進行熱力學計算分析與評價，診斷出能量利用薄弱環節及用能瓶頸，確定歧化裝置各換熱單元設備用能效率及系統薄弱環節。 編制了換熱網絡夾點技術優化設計軟件，以及基于VB與Matlab混合編程的夾點技術軟件，獲得國家軟件著作權。采用夾點技術對化工生產裝置換熱網絡進行用能合理性分析，考慮換熱網絡變動的復雜程度和經濟性，并提出切實可行的優化改造方案，包括采用高效換熱器進行換熱網絡調優與熱回收，可明顯的減少公用工程的使用量，節能效果顯著。對化工系統工藝流程存在的用能不完善環節，通過研究對反應器出料系統、塔進料系統和塔頂氣與塔底液系統進行用能分析，提出流程再造方案，并進行可行性分析研究。可應用于煉油、化工、石油化工、制藥、生工等行業。

高血壓是當前嚴重危害人民生命健康的心血管疾患，發病率以年2位數在增長，并向低齡化發展。1994 年第一個血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑洛沙坦鉀問世以來，以其副作用較ACE 抑制劑少的特點，受到臨床的極大關注，短短幾年已有八個成品上市，成為當今全球銷售額最高也是最暢銷的抗高血壓藥。如國內洛沙坦鉀片50 多元/7 片，每片50mg，價格高昂。該類藥物的化學全合成，主要依附于一個關鍵中間體：5-（4’-溴甲基-聯苯基）-3-苯甲基四唑，由它可以延伸合成七個抗高血壓藥，臨床試用中的還有多個。本技術在化學合成上取得多項優化改進，其總收率達80.4%，較文獻報導的50.4%要高出30%，發展空間廣、投入少、產出高，符合國家政策。應用范圍為生物醫藥，醫藥中間體。市場分析目前該中間體趨于供應緊張，產業化將會有豐厚的利潤。

化工生產中為了將不同的物料組分分離，往往存在大量的蒸發、蒸餾、精餾等過程，這些過程多采用蒸汽加熱，一般同時需要公用工程提供冷卻水以將蒸出物料冷凝。這些生產過程的蒸汽和冷卻水消耗是生產能耗的最主要環節，過程能耗和冷卻水消耗直接決定了產品的生產成本。隨著煤炭、天然氣、淡水等能源價格的大幅度上漲，一些化工產品的能耗成本迅速攀升，導致其生產成本增長，利潤空間下降，甚至失去市場競爭能力。因此，降低蒸發、蒸餾、精餾等過程的能耗直接影響產品生存能力，本項目技術和工藝能同時大幅度降低上述過程的蒸汽和冷卻水消耗，達到節能目標。

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。

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：[email protected], [email protected]