绿色环保·能效创新·分离集成

开启“化工分离”新主题

——“2014国际化工分离技术交流大会”专题报道

□ 记者 王艳丽

　　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技术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。

　　为促进化工分离技术的国际交流，近期由中国化工信息中心、中国化工学会、美国蒸馏公司（FRI ）以及德国德西玛—化工与生物技术协会共同主办，《现代化工》、《中国化工信息》周刊共同承办的“2014国际化工分离技术交流大会”在京隆重召开，中国化工信息中心副主任揭玉斌作开幕致辞，中国化工学会副理事兼秘书长杨元一教授主持大会，近150名资深专家和代表汇聚一堂。大会全方位展示了包括新型分离技术、吸收吸附分离技术、过滤等最新分离技术成果，以专家报告、展位展示、洽谈会等多种形式就近年来化工分离过程出现的新问题、新进展和新需求、全球各大分离技术发展的趋势，以及环保倒逼下，国内技术的最新开发应用等展开研讨并分享最新的行业应用实践案列……

　　本期特撷取大会的部分精彩内容，以飨读者。

 

群英汇聚 议题精彩

　　在两天的会议时间中，来自中国科学院、清华大学、北京大学、天津大学、俄克拉荷马州立大学、华东理工大学、北京化工大学、绿色过滤技术北京国际合作基地、浙江工业大学、中国石油大学、西北大学、烟台大学等多家知名科研院校的权威学者，以及GE、RASCHIG公司、飞潮过滤(Feature-tec)集团、天津创举科技有限公司、泰斯达科技等知名公司在内的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的精彩报告，为国际化工分离行业搭建了良好的产学研交流平台。

　　精彩议题回顾

　　·加强分离工程研究，推进绿色低碳发展

　　·分离技术的最新进展Recent Developments on

　　·国内外化工分离先进技术趋势分析和应用分享

　　·蒸馏节能技术介绍

　　·全球分离技术最新应用实践Latest application

　　·集束精馏的工业化应用

　　·分离技术对于环保产业的贡献

　　·过滤技术在化工环保中的实践应用

　　·环境友好的绿色精馏工艺和塔器的开发应用

　　·分子蒸馏技术及工业化应用

　　·精馏过程中节能新技术（集成优化）

　　·塔器技术的开发与应用

　　·特殊塔内件的开发与工业应用

　　·绿色过滤技术的发展及应用

　　·PTFE覆膜滤料的开发及其对PM2.5的捕集技术

　　·难处理废水高回收率组合膜分离工艺优化设计

　　·天然非金属矿物的过滤性能及其应用

　　·用于油水分离的金属丝网和毡

　　·喷射塔吸收技术发展Spray Nozzle and A Spray Column

　　·特殊精馏：吸收——蒸馏工艺

　　·现代高效吸收过程的原理及其在化工分离与提纯过程中的应用

　　·变压吸附(PSA)空分制氧和CO分离及其应用

　　·变压吸附技术原理及其在化工分离和提纯过程的应用

　　·分离集成技术在石化及制药行业中的应用

　　·智能化可视分离装置的研究与应用

　　·高效旋流分离技术在炼化行业中的应用

　　·高效叶片分离技术在煤化工中的应用

　　·超重力分离技术在节能和环保领域的应用

　　·旋流分离技术及其耦合应用……

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　　敬请联系：闫女士 010-64444027 yanyx@cheminfo.gov.cn

 

权威专家研判趋势

加强分离工程研究 推进绿色低碳发展

中国科学院院士、清华大学 费维扬教授

　　分离过程在石油化工、医药化工等领域应用广泛，往往占总设备和操作投资费用的40-70% 。但是目前该领域存在一些亟待解决的问题：高物耗和高能耗造成的节能减排任务艰巨而且潜力巨大；污染和安全问题比较严重；无序竞争造成一些产品生产能力过剩。

　　在节能减排方面，为了大幅度降低CO2排放量，CCUS技术至关重要。但目前采用CCS成本太高（60-100$/t CO2)将大幅度增加燃煤电厂的投资并消耗约1/4的发电量。一个50万千瓦的中型电厂每年排放300万吨CO2，一些可行性研究表明，吸收塔截面积为24m x 26m。目前各国都在大力开展研究和工程示范。如果能够在成本、大型化和环境等方面取得突破性进展，CCUS将在中远期为减缓气候变化做出重大贡献。根据IEA预计，此类技术对减排的贡献将从2020年的3%增加到2030年的10%和2050年的19%。为此，加强先进的CCUS技术研究和示范极为重要。

　　除以上技术方面控制外，化工分离过程中的过程强化在节能减排、低碳发展方面也起着至关重要的作用。为应对这一趋势，过程强化面临着更高的要求和挑战。具体表现在以下几个方面：

　　注重新技术的开发与应用。例如在反应精馏方面，上海高桥石化公司采用齐鲁石化研究院的催化剂、天津大学的先进精馏塔内件和清华大学的高效萃取塔技术，由中石化北京设计院设计，对原有的２万吨／年的MTBE（甲基叔丁基醚）过程进行了更新改造，处理能力提高到６万吨／年，此项技术在中石化系统得到广泛的推广应用，取得了很大的经济效益和社会效益

　　必须注重安全和环保。在欧美发达国家，化学工业是仅次于烟草工业和核工业的名声最差的工业部门。过程强化是解决过程工业带来的“发展－污染”的矛盾和实现可持续发展的有效手段。传统的过程工业需要许多庞大的原料、中间产品和成品储罐。这不仅增加投资，而且发生事故时可能造成灾难性后果。以印度Bhopal所发生的中间产品甲基异氰酸酯（MIC）泄漏事故为例，泄漏的41吨甲基异氰酸酯造成约4000人死亡的惨剧。利用先进的连续反应器，可以使产生的中间产品立即转化为最终产品，对于同样规模的装置，工艺过程中MIC的总量可以从41吨减少到10公斤。

 

页岩气规模化发展   给予分离技术新挑战

美国蒸馏公司（FRI ） 蔡家琦博士

　　美国蒸馏研究公司(FRI)为非赢利研究机构，对商业蒸馏设备进行检测。拥有来自世界500强的60多个成员，是业内最具威信的机构，它在研究最优方案和提升分馏设备品质方面尤其具有说服力。在此次大会上，蔡家琦博士从全球角度分析了目前分离技术的进展情况，特别指出分离技术的发展与欧美页岩气对石油化工行业的影响息息相关，页岩气的大规模开采对分离技术提出了新的挑战。精馏分离节能塔越来越大，在气液两相分布方面对工程师的设计要求也越高，需注重节能塔的设计和开发。在吸收方面，提出空塔吸收可减少器件腐蚀，并且比规整填料投资小。对于喷嘴设计应注意液体分布情况。

 

大型蒸馏节能技术 理论到实践的跨越

天津大学精馏技术国家工程研究中心主任 李鑫钢教授

　　大型蒸馏塔内存在复杂的气液两相流动、传质、传热，传质传热的耦合难度较大。精馏过程大型化技术，包括塔盘技术，塔盘规模越来越大，塔的效能比较重要，特别是放大效应，这涉及到气液流动和传质问题，需用流体力学模拟和实验结合起来解决问题；填料技术，各种各样的填料选择物理模型以及用于填料计算的数据模型分析问题；分布器技术，一般用在大型设备中进行分析，设法对孔进行优化，通过画网格等方法来进行不同截面分布的模拟；支撑技术，用固体力学的方法进行分析；工程化应用中存在设备可靠性，变形控制、低温热等问题需注意。新材料在节能工程中的应用方面，可将SiC泡沫材料应用在蒸馏分离过程中，为从能耗、效率等方面对蒸馏过程的节能与强化提供了新的思路与方法。该材料孔是大孔，区别于传统的SiC催化剂材料。

 

领军企业展风采

　　在大会期间，常顺精细化学品有限公司、济南兰光机电技术有限公司等一批领军公司分别进行了优秀技术宣讲/交流/项目对接活动。宣讲企业的新技术、新产品精彩纷呈，与会代表专注投入，踊跃提问，现场气氛热烈，行业的发展热情跃然眼前。

 

集束精馏助力高效节能

常州市常顺精细化学品有限公司   徐德荣

　　传统的多塔节单塔串联精馏塔，塔效很低，对于填料塔来讲，造成低塔效的原因很多，主要是回流液从塔截面温度最低的塔壁形成壁流，和塔釜上升的气相从塔中间阻力最小处快速通过，气液交换效率很差，尽管专家们在塔内件上下了好多功夫，但终究未能取得塔板数数量级提高的突破。

　　集束精馏把实验室无壁流、气液全交换的小塔径高效精馏塔直接移植到工业生产中，为克服工业放大因塔釜加大而带来的相应扩径要求，采用集束并联来对应，这样既保证了实验室小口径塔的高塔板数，又防止因工业放大扩大塔径带来的塔效损失。并联小口径精馏塔之塔效同传统大口径串联精馏塔塔效两者相差1个数量级，也就是说，原来大口径精馏塔是10米，那现在集束精馏塔高只要1米，传统大口径串联塔是20米高的话，现在集束精馏只要2米塔高，余者类推。由于塔高成数量级的下降，塔釜的操作温度也有所下降，集束精馏节能效果明显。

　　

分析测试仪器新选择

济南兰光机电技术有限公司   张为胜

　　济南兰光机电技术有限公司（Labthink兰光）专业从事检测仪器生产与研究，为全球范围医药、食品、日化、包装、纺织、印刷、胶粘剂、汽车、石化、环境、生物、新能源、建筑、航空及电子领域客户提供优秀检测服务。目前拥有全球知名的高分子聚合物阻隔性实验室，已为世界各地 4000 多家客户提供多层次专业化服务及数万套检测设备。兰光参与了食品、医药、包装行业多项重要标准的起草工作，是国家认证机构优秀的合作伙伴。并联手IGT、Rycobel、Metrotec、Chilton、Moroka等众多知名经销商，为全球40多个国家和地区的客户提供周到及时的技术服务。在此次大会上，该公司的工作人员将他们的分析设备带到了现场，并详细的向代表介绍产品，达到了很好的宣传交流效果。

 

嘉宾访谈研讨热点趋势

　　大会“嘉宾访谈”环节，与会嘉宾针对目前分离行业存在的技术热点问题、欧美国家化工分离行业的发展现状、FRI在促进分离行业基础研究方面的先进经验以及中国化工精馏行业产学研上下游发展实例进行了深入地探讨交流。

　　天津大学精馏技术国家工程研究中心主任李鑫钢教授指出：“中国目前科技发展十分注重创新，从蒸馏等分离过程来说，天津大学研究力量相对强大，但是整个分离行业的研究力量有点散，去国外找同行也不是很好找。国外对分离技术的研究偏重于实际，而天津大学的研究则注重基础理论，占据传统优势。目前在技术层面，过程强化、过程耦合、能量回收以及低温热如何利用是非常重要的；此外环境控制以及分离在环境中的应用等也是目前的研究热点。”

　　针对过滤行业和过滤技术的讨论，绿色过滤技术北京国际合作基地主任张虎博士指出：“传统地认为过滤是指泵、阀的过滤，过滤介质是过滤网，但是这种想法是对过滤的误解。过滤是指运用多孔介质从非定向流体里分离出溶解和非溶解的颗粒的工艺技术。从技术发展方向上看，工作参数的大型化、操作自动化、节能是发展趋势。对于过滤材料，纳米过滤材料的开发，像纳米纤维，则比较注重纳米表面改性；产品设计上，大量运用流体动力学计算软件，提高过滤效率、延长过滤材料的更换周期。从产学研结合角度来看，目前国内三大过滤技术与国外差别很大，需注重材料开发、产品设计、工程应用方面的匹配与结合。”