聚焦前沿技术分享精彩应用

 “2013国际化工分离技术交流大会”专题报道

　　编者按   5月13～16日，在盛大的“阿赫玛亚洲展”（ACHEMASIA 2013）展会期间，由德国德西玛—化工与生物技术协会、中国化工学会、中国化工信息中心共同主办，《现代化工》、《中国化工信息》周刊杂志社共同承办的“2013国际化工分离技术交流大会”隆重召开。大会全方位展示了包括新型分离技术、膜分离技术、过滤及旋流分离技术等最新分离技术成果，以专家报告、展位展示、洽谈会等多种形式，探讨国内外分离技术的发展现状和发展方向，搭建了产学研交流的有效平台，200多位业内代表出席会议。本期特撷取大会的部分精彩内容，以飨读者。

一、 嘉宾云集 主题精彩

　　 “2013国际化工分离技术交流大会”首次成为阿赫玛亚洲展的官方卫星会议之一，得到了德西玛协会、中国化工学会等单位大力支持，清华大学教授费维扬院士和众多资深专家对本届大会给予学术指导，天津大学精馏技术国家工程研究中心、浙江工业大学分离技术研究中心等单位在会议筹备过程中也给予了很多支持。来自中国科学院、清华大学、天津大学、荷兰代尔夫特理工大学、北京化工大学、浙江大学、南京工业大学、南京师范大学、中北大学、中化化工科学技术研究总院、赢创、陶氏、GE等知名研究单位和跨国公司的30余位权威学者、领军企业高层嘉宾，带来了几十篇国内外分离技术最新发展成果及精彩应用，会议为国内外化工分离技术搭建了良好的产学研交流平台。

二、 最新成果 百花齐放

　　化工分离作为石油化工、有机化工、精细化工、生物化工、制药等行业生产过程中最重要的单元之一，是工业生产中产品提纯及节能减排的重要手段。在低碳经济、可持续发展的国际大背景下，作为化学工程学科的研究重点之一，精馏、过滤等传统分离技术以及新型分离的开发和应用在全球范围内越来越受到重视。近年来一些新的分离技术如膜分离、结晶分离、超临界萃取、吸附分离等新的分离技术逐渐应用到生产实践中，取得了可喜的成就；分离技术的耦合、分离设备的大型化和自动化成为研究热点。

微结构化工传质设备及其应用

清华大学化学工程系主任，长江学者  骆广生教授

　　20世纪90年代，在化工、能源、环境、材料等诸多过程工程领域发展出了一类新型的技术装备系统，它以微流控设备、微反应设备、微混合设备、微分离设备、微换热设备等新型装备及其配套流程工艺作为典型代表，具有小体积、低能耗、高收率等性能，是目前国内外诸多科研院所和企业单位的研究热点之一，其中以化工过程为对象的微系统被称之为微化工系统。微化工系统具体是指以微米级结构部件为核心的反应、混合、分离设备以及由这些设备构建的工艺系统。不同于传统的大型塔、釜式装置，微化工系统采用的是精细化、集成化的思想，力求高效率、低消耗、本质安全地完成化工过程。微化工系统的设计开发本着在不降低设备处理能力的前提下将化工装备小型化的思路进行，通过强化系统内流动、混合、传递过程的速率和可控性，缩短反应和分离的完成时间，缩小物料在流程中的滞存量，减少副产品的形成，从而实现化工过程的绿色、安全和高效。微化工系统是实现化工过程绿色、安全、高效的重要手段。

　　作为新型的化工技术与装备，微化工系统能够强化反应过程，降低过程的能耗、物耗，

　　提高生产效率和安全性，因而有着广泛的应用前景，在化工、生物分析、材料精制等领域得到很好的发展。微结构化工传质设备当前在二氧化碳捕捉和封存技术（CCS）、纳米颗粒制备、微胶囊制备等均将有广泛应用。

大型蒸馏节能技术——

从理论到实践  

天津大学精馏技术国家工程研究中心主任  李鑫钢教授

　　当前我国化学工业约占工业总产值的1/3，石油化工产业生产能力居世界第二，但与此同时，行业的原料和技术对外依存度高，对外石油依存度高达55.2%；资源能源不足且利用率低，材料消耗巨大，石油和化工行业总能耗占全国工业能耗的25%。六大耗能行业中,石油和化工行业耗能以20%速度增长，节能降耗空间巨大。

　　蒸馏技术作为主要的化工分离技术手段，是过程工业领域的一项关键共性技术，在化工流程工业中占有重要地位。大型化工分离操作在原料预处理、产物提纯等化工过程中起重要作用，分离设备投资通常占生产设备投资的50%～90%，能耗占到整个流程工业的30%～50%。在某些场合，精馏分离过程直接决定了产品的质量和经济效益。

　　现代精馏要求通过设备大型化、高效化和集成化，实现过程强化和节能降耗。当前，利用三维可视化技术，建立大型蒸馏装置设计的工程学方法正在逐步得到应用，包括工程信息技术、计算流体力学、三维图形技术等新技术的应用为大型精馏节能技术创造了条件。精馏过程大型化技术，包括塔盘和填料技术、分布器技术、支撑技术和工程化应用等。其中，差压热耦合蒸馏节能技术在原油加工过程的另一高耗能领域——轻烃分离中获得显著应用效果。由于各种轻烃的沸点极为接近，因而在其分离纯化过程中需要较高的理论板数，较大的回流比，因而轻烃分离过程的能耗很高，使用差压热耦合蒸馏节能技术能够达到很好的节能分离效果。

　　中石化某分公司800万吨/年大型减压蒸馏塔直径达到10.2m，为当时国内最大处理能力塔器。该塔集成了变孔径预分布管、槽式液体分布器、双切向环流挡板式进气分布器、热补偿式集油箱、桁架式支撑梁、ZUPAC 填料和塔底阻焦器等大型化关键技术。该塔的成功设计、制造标志着我国在化工分离工程领域塔器技术研究、设计和应用达到国际先进水平，是我国在大型塔器和大型成套装置实现国产化的重要标志。

超重力技术进展及在化工分离领域的应用

北京化工大学化学工程学院院长、

北京化工大学教育部超重力工程中心主任、长江学者  陈建峰教授

　　所谓超重力指的是在比地球重力加速度(9.8m/s2)大得多的环境下物质所受到的力。超重力技术是通过离心力场的作用而达到模拟超重力环境的目的，技术核心在于对于传递过程和微观混合过程的极大强化，因而它应用于需要对相间传递过程进行强化的多相过程和需要相内或拟均相内微观混合强化的混合与反应过程。超重力技术可应用于以下工业过程:热敏性物料的处理、昂贵物料或有毒物料的处理，选择性吸收分离，高质量纳米材料的生产，快速反应过程，聚合物脱除单体等。

　　进入21世纪以来，超重力技术的应用领域进一步拓展。北京化工大学发展建立了4条超重力法制备纳米碳酸钙的工业生产线，产能达26kt/a，并将超重力技术应用于宁波万华聚氨酯有限公司二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的生产过程，使其产能从160kt/a提高到300kt/a。超重力技术还被用于纳米药物、纳米分散体、丁基橡胶和石油磺酸盐等产品的制备，以及油溶性维生素的乳化、聚合物脱挥等工业过程，展现出广阔的适应性和工业应用前景。它已发展成为一种能显著强化分子混合和传质过程的新一代反应与分离工业性技术。

　　逾30年的开发和应用成果业已证明，超重力技术是一个极富前景和有活力的过程强化技术，具有微型化、高效、产品高质量和易于放大等显著特征，顺应了当代化工的发展潮流。超重力技术将在传质受限的反应，以及多个单元操作耦合的工艺中具有特别的优势，有望在吸收、解吸、吸附、蒸馏、萃取、快速反应、乳化、除尘等领域得以应用。上述超重力技术的应用实例仅仅是其潜在的广泛应用前景的开端，由于它适用的广泛性，可生产出传统设备所无法生产出的更小、更精、更安全、更高质量的产品，以及更能适应环境和对环境友好等特殊性能，可望成为21世纪化学工程的支柱技术之一。

难处理废水特种膜组合工艺方案

GE水处理与过程处理部产品应用高级经理  翟建文

　　难处理废水是指那些常规的生化及物化工艺难以处理、或者处理成本太高而无法实施的工业废水或市政废水。近年来，膜分离技术在难处理废水的应用取得了明显的进展，但简单地直接采用膜法工艺无法进行难处理废水的处理，比如直接采用卷式纳滤膜去处理垃圾渗沥液，必须在其他系统工艺的配合下膜法工艺才能完成其他工艺无法替代的分离任务，而且这种工艺组合一定是作为一体化的成套系统才能实现对难处理废水的达标排放乃至零排放等治理目标，形成了独特的“特种膜组合工艺”。

　　特种膜组合工艺方案以膜单元为核心来设计配套系统工艺，依靠膜单元的分离功能打破常规工艺的瓶颈，在整体系统工艺的配合下完成常规技术无法替代的分离任务。其膜单元的配置和运行方式往往是按照膜技术的极限应用条件来特别设计的，一般都采用工业应用等级的特殊膜元件，膜单元的系统工艺配置要满足运行温度、有机物浓度、pH范围、浓缩比和错流速率等极端应用条件的要求。特种膜组合工艺在以下多个常规生化及物化工艺难以处理的工业废水或市政废水都获得了成功应用：（1）以纳滤为核心的组合工艺系统处理难降解高浓度有机废水，包括煤化工废水、垃圾渗沥液和印染废水等，回收率高、运行稳定；（2）专有的膜组合工艺方案NTBCTM及MBR+RO+NF的ZLD预浓缩工艺用于除盐水浓水、冷却循环水排污水和回用水RO系统浓水等高浓度无机、有机废水的极限回收和零排放处理；（3）耐酸纳滤膜及工业反渗透膜组合工艺用于重金属废水和酸性废水的应用，酸得到净化、金属成分和水都被回收。

“2013国际化工分离技术交流大会”精彩议题一览

· 美国页岩气开发中的水处理技术

· 应用于石化行业废水处理系统的陶氏整合创新的膜解决方案

· 有机纳米过滤膜开发应用

· 高温过滤器在煤化工中的应用和发展

· 立体传质塔板（CTST）的性能与应用情况简介

· 精馏过程能量系统的集成优化

· 高黏度、易自聚等特殊系精馏新技术的研究与应用

· 反应精馏技术——从理论到实践

· 难分物系的物性分析与分离方法选择

· 科学思维观与分离工程技术开发

· 环境友好的绿色精馏技术的研究及其工业应用

· 第三代抗堵塔盘技术及其工业应用

· 基于过程模拟技术分离工艺开发与实际应用

· 热致相分离法高性能聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备及其在

   水处理中的应用

· 高性能膜材料专项规划及进展

· 中空纤维纳滤膜结构控制与应用进展

· 新型膜浓缩技术及应用

· 拉伸法聚烯烃膜的制备及其应用技术

· 透水型分子筛膜的制备及其产业化应用

· 折流式旋转床用于氨汽提的工业应用研究

· 超重力化工过程与技术

· 高效旋流分离技术在炼化企业中的应用

· 萃取精馏集成技术开发及应用

· 二氧化碳捕集技术的开发与应用

· 先进的分壁塔技术在芳烃生产中的应用

· 低能耗气体捕集分离新技术……

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