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我国塔器分离新技术跻身国际先进行列《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:11:04 阅读: 来源:人造石厂家

2017-08-03 21:34:07来源: 贤集网

南京大学分离工程研究中心经过10年攻关,研发成功节能减排效果突出的塔器分离新技术,2010年4月11日,这项技术通过中国石油和化学工业协会组织的鉴定。专家组认为,新型塔器分离技术总体已达国际先进水平,其中菱形母子浮阀等技术属国际首创。截至目前,该项成果已在国内几十家企业获得应用,累计回收有机溶剂67万t,减排氮氧化物40.4万t,资源化制取50%硝酸112.5万t,至少节约2万t标准煤产生的蒸汽,为企业累计新增产值130亿元。该项目已获国家发明专利12项。

南京大学分离工程研究中心以开发过程工业中化学混合物分离技术为重点,历时10年,在节能减排塔器分离新技术的研究与应用上取得突破。科研人员基于非平衡热力学熵增速率函数,将塔板的熵增速率与其具体结构参数进行直接关联,提出了节能型新结构塔板设计方法。这一新方法在国内外塔板研究史上尚属首次。工程化测试表明,基于此新方法研制的超级浮阀塔板与传统的导向梯形浮阀塔板相比,干板压降只相当于传统塔板的42%,液相板效率平均提高36%,操作弹性是传统塔板的1.67倍,在工业上使用可大幅提高分离效率并降低能耗。

在此基础上,课题组又研制出氮氧化物废气资源化处理新工艺装备和精纺过程中有机溶剂二甲基乙酰胺的高纯回收新工艺装备。这两项装备的工业应用结果表明,工业废气中99%以上的氮氧化物活性成分可被捕集并制成硝酸循环使用,尾气中氮氧化物含量远低于50mg/m3的国标规定;回收的二甲基乙酰胺完全满足高质量氨纶聚合纤维生产的需要,回收率高达99.5%以上,其产品纯度和水、碱、酸的含量均为国际同类技术最好水平。当前我国面临严峻的节能减排形势,过程工业中化学物质的高精度分离、化石燃料和原料的有效利用以及“三废”中化学物质的资源化回收等,都迫切需要高效分离技术。

在石化和化工生产过程中,原料纯化、产品分离、排放物无害化资源化处理等都需要进行分离操作。分离工程也因此与反应工程并称为化学工程的两大支柱。塔器分离为热分离过程,是耗能的主要单元,在化工生产装置的总能耗中所占比例较大。因此,塔器分离效率、通量、阻力降的高低对石化和化工企业的节能减排成效至关重要,而决定上述塔器性能的关键是传质元件。

现有的板式塔存在通量较小、效率偏低、能耗较高等弊病。过去的百年中,无论是美日欧,还是我国,研发一款新型塔板都是基于经验法,而经验法的先天缺陷使其难以真正研发出先进高效的塔板分离装备。从非平衡热力学理论入手研发新型超级塔板装备,是占领世界板式塔技术制高点的一条最根本、最具技术突破性的道路,但也是最难走的一条技术路线。该团队在国际上首次使用非平衡热力学理论中熵增速率目标函数法研制出了超级浮阀塔板。实际生产证明,在同样的塔器分离过程中,SVT是能耗最低的塔板传质元件,它同时具备高效率、高通量、低压降、宽操作弹性等特点。以苯和甲苯的分离过程为例,与传统装置相比,同样大小的SVT装置,处理通量可以提高36%,效率可以提高18%~20%,操作弹性比原来高一倍,综合节能达15%~16%。

为便于工程设计和批量生产,该团队进一步研发了SVT的工业设计软件和专用模具、生产线。据了解,SVT目前已推广应用于60余套装置,分布在石化、煤化工、冶金、化肥、制药、纺织等多个行业,遍及18个省区。截至2010年12月,已累计回收正丁醇等有机溶剂105万t;减排氮氧化物(NOx)气体43.5万t,制取50%的硝酸145万t循环使用;已节能相当于18.15万t标准煤(年均3.138万t);已节水325万t(年均50万t)。在SVT等新装备基础上,该团队继而又研发了NOx资源化处理、二甲基乙酰胺超高纯化、低含量有机溶剂回收等多项节能减排新工艺技术系统。

此外,他们开发的ISAD工艺技术系统解决了氨纶生产中危险品二甲基乙酰胺(DMAc)回收的难题,获得的DMAc纯度为99.995%,完全达到医用级氨纶所要求的标准。该技术不仅扭转了国内企业仅能从日、美、韩进口的局面,而且被国外在华企业纷纷采用,被专家评价为国际同类技术最好水平。SVT等技术属国际首创。在国际上,SVT也得到了广泛认可,并在中国、美国、欧洲都获得了发明专利授权。

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