【文章內(nèi)容簡介】 有廣闊的應(yīng)用前景。 ? 中科院大連化物所開發(fā)了集混合、反應(yīng)、換熱于一體的年處理能力達(dá) 8 萬噸的微化工系統(tǒng)已用于磷酸二氫銨工業(yè)生產(chǎn)，具有體積小（微單元設(shè)備體積均小于 6 L）、響應(yīng)快、移熱速度快、過程易控、無振動、無噪聲、零排放、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，迄今穩(wěn)定運(yùn)行一年多，有效地解決了生產(chǎn)過程的安全、環(huán)保與產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性等問題。 ◎ 我國大氣的污染程度 ● 排放 SO2－－ 2100萬 t/a，世界第一，其中 87%由煤排放。 酸雨危害全國 40%以上面積，農(nóng)業(yè)損失高達(dá) 37億元 /年。 ●排放 NOX－－ 290萬 t/a，占世界 10%，其中煤排占 67%。 ●排放 CO2－－ 600萬 t/a，占世界 %，其中煤排 71%。 ●排放粉塵－－ 1400萬 t/a，其中煤排占 70%。 （ 3）、生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 ◎ 放空氣體的凈化－－煙氣除塵脫硫，酸性氣除酸等 ● 干法除塵－－旋風(fēng)分離（ 7 ～ 8μm ， 80 ～ 100mg/m3）， 靜電除塵（ 1μm， 30mg/m3）， 過濾（布袋、濾管、移動床） ●干法脫硫－－移動床（反應(yīng)吸附介質(zhì)不再生，需資源化） －－循環(huán)流化床（反應(yīng)吸附介質(zhì)可再生） ●濕法除塵脫硫一體化 －－文氏管洗滌器（壓降高，耗水少） －－噴霧吸收塔（壓降小，耗水多） －－泡沫吸收器（壓降與耗水適中） －－環(huán)流反應(yīng)吸收器（效率高，壓降高，耗水少） ●低 NOX燃燒器 ◎ 放空尾氣的資源化 ● 煉廠干氣的水蒸汽重整制氫 —— 高溫轉(zhuǎn)化爐，變壓吸附器，中空纖維膜分離器 ●水合物生成法分離氣體 —— 逐級分離出 H2， CH4， C2H4等。 高效高負(fù)荷化的水合物生成反應(yīng)器 ●從煙氣中分出 CO2 —— 吸收塔，吸附器，膜分離器等。 —— 注 CO2采油，聚碳酸酯等。 CO2， H2O 透平作功 冷凝器 CO2氣 水 放空 含少量氧的氮?dú)? 天然氣可燃?xì)? 空氣 流化燃燒 流化氧化 透平 MO M ◎ 溫室氣體 CO2的減排 ●無熖化學(xué)燃燒 －－非常容易單獨(dú)分出 CO2加以利用 又會出現(xiàn)許多新設(shè)備。 ◎ 工業(yè)污水的處理回用 ● 工業(yè)污水 －－全球 4260億 m3/年，我國 m3/年（ %） 人均占有水量－－我國只有世界平均值的 1/4 工業(yè)用水有效率－－我國只有 10%，耗水率為世界平均值的 5倍 ●石油化工廠內(nèi)： 噸油耗水－－世界平均 ，我國 噸油排污水－－世界平均 ，我國 工業(yè)污水回用率－－美 80%，日 83%，我國只有 1020% 汽提脫硫塔 脫非乳化油 脫乳化油 脫有機(jī)物 新工藝： 多管旋流器 輔料精濾 生物膜過濾 （＞ 5μ m， 10mg/L） 聚結(jié)膜過濾 微泡環(huán)流氣曝塔 （ ，＜ 5mg/L） （占地 1/10） ● 水處理技術(shù) 傳統(tǒng)工藝： 隔油池 溶氣氣浮 曝氣池生化處理 （＞ 100μm） （ 25100μm） 充分顯示：先進(jìn)裝備的功效！ ◎ 固體廢棄物的再資源化 ●廢輪胎－－低溫粉碎作再生橡膠制品 ●城市垃圾油－－生物柴油 ●垃圾焚燒無害化處理－－產(chǎn)汽發(fā)電 （ 7億噸 /年） ●農(nóng)業(yè)秸桿水解 —— 沼氣，乙醇，生物柴油 （ /年） ◎ 緊迫性 －－ 我國人口占世界總?cè)丝诘?22%，而石油儲量只 占世界的 2%，煤炭只占世界的 11%，人均能源 占有量只有世界平均的 23% －－單位 GNP能源卻為美國的 2 ～ 3倍，日本的 10倍。 —— 對國外石油資源的依存度將達(dá) 60%，國家安全。 ∴ 節(jié)能降耗是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的永恒主題 （四）、節(jié)能降耗推動開發(fā)高效裝備 ● 高溫位熱能回收 －－催化 700℃ 煙氣透平發(fā)電， 余熱鍋爐產(chǎn)汽 ●低溫位熱能回收 －－ 300℃ 以下熱源的利用（熱泵，低 溫差高效換熱器）（余熱發(fā)電用 高效膨脹透平） ●化學(xué)能回收 －－ CO鍋爐 ●壓力能回收 －－高壓液體的液力透平 ●利用夾點(diǎn)技術(shù)優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)、蒸汽網(wǎng)絡(luò)等。 ◎ 裝置的系統(tǒng)節(jié)能 —— 潛力很大 ● 大型企業(yè)的汽電聯(lián)產(chǎn) －－能源梯級利用（燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電產(chǎn)汽 裝備，高溫氣體凈化設(shè)備） ◎ 換熱設(shè)備的高效強(qiáng)化 —— 量大面廣 ● 強(qiáng)化傳熱的兩條途徑 ① 冷、熱流溫差沿程最大（純逆流的 螺旋板式最理想） ②減小熱阻（表面高度湍動，防結(jié)垢） ●管殼式換熱器 —— 螺旋槽管（傳熱系數(shù)提高 60%） —— 橫紋管（傳熱系數(shù)提高 85%） —— 非圓形管（橢圓，蛋形，鼓狀，菱形管等） —— 多孔表面管（提高沸騰給熱系數(shù) 4 ～ 10倍） —— 管外用縱槽，管內(nèi)用多孔表面（提高冷凝 給熱系數(shù) 4 ～ 5倍） ● 管殼式換熱器 －－管內(nèi)插入擾動促進(jìn)物（英國 CatGavin公司 的 Hitran絲網(wǎng)擾動物可提高液體傳熱系數(shù) ，氣體提高 5倍，防垢能力提高 8 ～ 10倍） －－殼程用折流桿柵（壓降低 50%，傳熱系 數(shù)高 20%，防流體誘振） －－殼程用螺旋形折流板（防結(jié)垢，提高傳熱 能力） ●板殼式換熱器 （ Hybrid， Packinox) －－傳熱系數(shù)一般為管殼式的 2 ～ 3倍，壓降小，結(jié)垢傾向小 －－已推廣用于催化重整、常減壓蒸餾、加氫脫硫，合成氨 等裝置 ◎ 管式加熱反應(yīng)爐－－耗能大戶 ●節(jié)能方向－－降排煙溫度，高效環(huán)保燃燒器，爐管防積垢 ●空氣預(yù)熱器－－熱管換熱器（超導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱系數(shù)是水熱 管的 10倍，是金屬光管的一萬倍，溫度可 在 60℃ ～ 1000℃ ） —— 防露點(diǎn)腐蝕的 ND鋼 ●熱棒型陶纖燃燒器（強(qiáng)化火焰的均勻輻射，噪聲低， NOX小于 20ppm） ●爐管表面吹灰技術(shù)（次聲波吹灰，激波吹灰等） ●爐膛傳熱面上涂 ～ ，可 提高爐效率 2 ～ 5個百分點(diǎn) 積極開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品 集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)用中、大容量工業(yè)鍋爐 高效燃煤鍋爐和清潔燃燒鍋爐 循環(huán)流化床鍋爐和水煤漿鍋爐 使用各種燃料的特種用途鍋爐 超臨界和超超臨界火電機(jī)組 新型、高效電熱材料 余熱余壓利用設(shè)備 新型、高效保溫材料和隔熱材料 超高效率三相異步電動機(jī) 節(jié)能型風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī) 電控、增壓車用汽油機(jī) 節(jié)能環(huán)保型內(nèi)燃機(jī) 大力推廣節(jié)能技術(shù) 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù) 爐窯自動控制技術(shù)和智能監(jiān)測技術(shù) 電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù) 近凈成形、凈成形技術(shù) 快速制造（ RM）技術(shù) 熱加工工藝模擬及優(yōu)化技術(shù) 內(nèi)燃機(jī)電控高壓燃油噴射技術(shù)及系統(tǒng) 等等 ?? 裝置長周期運(yùn)行，裝備長壽命使用 ◎ 密封防漏 ● 轉(zhuǎn)軸機(jī)械密封 上游泵送機(jī)械密封 ●轉(zhuǎn)軸的干氣密封－－螺旋槽技術(shù)（代替浮環(huán)式密封） ●零泄漏密封－－磁力傳動泵（ 6000m3/h， 25MPa， 1400KW） ●磁力懸浮軸承用于離心壓縮機(jī)（無潤滑油系統(tǒng)，無磨擦面） （ 5）、長周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) ◎ 防腐耐磨隔熱 ●金屬表面改性與涂層－－功能梯度涂層 （耐蝕，耐熱，耐磨） －－自蔓延防腐涂層 －－管道的阻垢與防結(jié)焦 ●隔熱技術(shù)－－整體澆鑄的隔熱耐磨一體化襯里 －－低溫裝備的隔熱技術(shù)（結(jié)構(gòu)，材料） ◎ 壓力容器與管道的安全評定與延壽技術(shù) 光聲電傳感 +材料分析 +計(jì)算機(jī)模擬（分形、模糊、概率） ●高溫高合金鋼管的在役監(jiān)測與剩余壽命判斷（ HK40管等） ●焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)時監(jiān)測－－多路光導(dǎo)，聲發(fā)射，應(yīng)變與振動 傳感器 －－光學(xué)無損金相復(fù)型現(xiàn)場檢驗(yàn)技術(shù) －－磁－聲發(fā)射（組織蠕變），高溫 超導(dǎo)量子干擾（表面缺陷）等新 傳感器。 ● 帶保溫層的壓力容器在役檢測 —— 脈沖或低頻渦流檢測 （有無腐蝕） —— 鐵磁材料伸縮聲發(fā)射檢測 —— 低頻（ 50500KHz）超聲檢測 （腐蝕，裂紋） ●先進(jìn)的安全評定技術(shù) —— 綜合應(yīng)用定量金相技術(shù)、概率斷裂力學(xué) 評定技術(shù)、模糊綜合評判等壽命予測與 延壽技術(shù) —— 缺陷自動識別與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)（不需 試件而在設(shè)備上直接評定） —— 裂紋分形效應(yīng)、失效整體概率分析等綜 合評定技術(shù) ◎ 石化機(jī)泵故障診斷與自愈技術(shù) 機(jī)械學(xué) +動態(tài)傳感 +計(jì)算機(jī)分析 ●大型機(jī)泵的振動監(jiān)測與頻譜分析，判定故障性質(zhì)與等級 ?全息譜方法綜合測定每階頻率分量上的振動形態(tài) ●基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)泵故障檢測系統(tǒng) ●故障診斷專家系統(tǒng) —— 復(fù)合振動、聲發(fā)射、油液分析等多種 診斷的綜合，等效均衡損傷的壽命預(yù) 測準(zhǔn)則，時域相位互斥診斷法，共同 頻率分析法等。 ●故障自愈技術(shù) （六）高污染和高能耗促進(jìn)過程裝備的過程強(qiáng)化 傳統(tǒng)化工企業(yè)的形象是高聳塔群連綿不斷、刺耳噪音晝夜延展、難聞氣味迎面撲鼻、粉塵液滴四處亂濺。提高自動化程度后的新型石油化工企業(yè)有很大改變，但仍未根本改觀。從化工建設(shè)投資來看，用于大型設(shè)備、土建工程和管網(wǎng)設(shè)施的資金，一般占總投資的 80%左右，如果設(shè)備微型化，流程密集化，生產(chǎn)過程精細(xì)化，就能重組化工生產(chǎn) 。 ? 我們的生活與化學(xué)工業(yè)息息相關(guān)，醫(yī)藥、塑料、橡膠、汽油等都是化學(xué)工業(yè)制造的，這些工業(yè)是高利潤的產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱，但在這些產(chǎn)品的 化工生產(chǎn)過程 中所存在的 高能耗、高污染 等問題一直以來都是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展首要解決的問題。 強(qiáng)化化工過程使之達(dá)到高效、節(jié)能和無污染，是解決過程工業(yè)帶來的“發(fā)展 污染”的矛盾和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效手段。 ? 化工過程強(qiáng)化就是通過技術(shù)創(chuàng)新， 改進(jìn)工藝流程，在實(shí)現(xiàn)既定生產(chǎn)目標(biāo)的前提下，通過大幅度減小生產(chǎn)設(shè)備的尺寸、減少裝置的數(shù)目等方法來使工廠布局更加緊湊合理，單位能耗更低，廢料、副產(chǎn)品更少 。廣義上說， 過程強(qiáng)化包括新裝置和新工藝方法的發(fā)展 ： 一是生產(chǎn)設(shè)備的強(qiáng)化 ，包括新型反應(yīng)器、新型熱交換器、高效填料、新型塔板等； 二是生產(chǎn)過程的強(qiáng)化 ，如反應(yīng)和分離的耦合（如反應(yīng)精餾、膜反應(yīng)、反應(yīng)萃取等）、組合分離過程（如膜吸收、膜精餾、膜萃取、吸收精餾等）、外場作用（離心場、超聲、太陽能等）以及其他新技術(shù)（如超臨界流體、動態(tài)反應(yīng)操作系統(tǒng)等）的應(yīng)用等。所以過程強(qiáng)化是國內(nèi)外化工界長期奮斗的目標(biāo)， 也是化學(xué)科學(xué)和工程研究的主要成果之一。 ? 化工過程強(qiáng)化是國內(nèi)外化工界長期奮斗的目標(biāo)，近年來更加引起了人們的重視。在美國等許多發(fā)達(dá)國家，化工過程強(qiáng)化被列為當(dāng)前化學(xué)工程優(yōu)先發(fā)展的三大領(lǐng)域之一。英國將重點(diǎn)放在基礎(chǔ)研究上，法國則重視理論模型的建立，德過側(cè)重實(shí)驗(yàn)技術(shù)和工程研究等，日本在生物工程和新材料的研究方面投入了很大的力量，加拿大和澳大利亞則以資源利用為研究重點(diǎn)等。我國化學(xué)工程研究和應(yīng)用也取得了重大的進(jìn)展。例如石油工業(yè)的崛起大大推動了催化劑、反應(yīng)工程和精餾技術(shù)的發(fā)展，核燃料后處理和濕法冶金的發(fā)展推動了溶劑萃取技術(shù)水平的提高等。目前，化工過程強(qiáng)化技術(shù)已被列為“十一五”首批啟動的國家“ 863”計(jì)劃的中的項(xiàng)目之一，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。 ? 隨著現(xiàn)代過程工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品不斷更新，環(huán)保要求日益提高，建設(shè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求更為迫切。因此，人們力圖靈活應(yīng)用化學(xué)工程的原理和方法， 致力于過程強(qiáng)化，即通過技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)工藝流程，提高設(shè)備效率，使工廠布局更緊湊，單位