成果与项目的背景及主要用途： 本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术 途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到 节能、减排、增效、降耗的综合效果。 本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计 算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的 能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化 操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、 降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。 大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收， 本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守 恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外 部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的 20天津大学科技成果选编 21 能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度 考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。 随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生 了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。 主要包括： 1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 2. 工艺系统优化 3. 化工能量系统分析与集成优化 4 Total Site 能量系统优化 该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、 食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可 控制在 1 年以内，也可根据工厂要求控制在 3 年以内。 技术原理与工艺流程简介： （1） 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 采用数学及计算机技术对现场采集的数据进行分析，修正模型参数，建立与 现场操作数据基本吻合的机理模型，寻求对工艺及设备的深刻理解，诊断系统及 设备的潜力和瓶颈。 通过计算机模拟与标定计算，诊断装置与设备的潜力及存在的瓶颈因素，通 过少量的改造或操作优化，实现装置扩产或节能。 （2） 工艺系统优化 反应系统：采用夹点技术，有效利用反应热。对于吸热反应，则实现有效供 热。 精馏系统：优化精馏塔序列及回流比、采出量，采用夹点技术实现精馏塔内 部及外部能量系统的集成优化，以及多效精馏、热泵精馏、隔壁精馏等技术的优 化运用。 换热网络优化：通过夹点技术分析节能潜力，优化换热网络。对冷系统和热 系统采用。 设备强化：采用计算机模拟技术优化工艺操作及设备选型，通过选用高效分天津大学科技成果选编 离、换热、蒸汽回收装置实现设备强化。设备强化同时带来最小换热温差的变化， 进而，通过夹点技术，实现设备强化后的反应系统、精馏系统及换热网络的再优 化。部分装置的优化效果可达 40%以上。本技术若用于工艺包效果会更好。 （3） 化工能量系统分析与集成优化 含换热网络优化和蒸汽动力系统优化二项内容。通过夹点分析和换热网络优 化技术，实现对用热及用冷过程的优化，对新过程，一般可节能 2040%，对已 有过程，一般可节能 1030%。蒸汽动力系统优化含锅炉系统，蒸汽储能，热电 联产，燃料系统等的优化，节能效果在 1030%范围。 （4） Total Site 能量系统优化 以夹点技术为核心，从各装置的工艺优化入手，首先实现能量需求侧的优化， 然后对各装置进行夹点分析和换热网络优化，使能量回收达到最优，然后考虑各 装置之间的能量优化，最后是公用工程系统的能量优化。最终，做到全系统的能 量优化。Total Site 能量系统优化是工厂能量优化的最佳解决方案，可显著提高 系统能效。 技术水平及专利与获奖情况： 该技术具有近 30 年的研究历史，数千套装置的工业实践，是美国国家能源 署首推的过程工业节能减排先进技术。 本项目组自 2008 年与英国曼彻斯特大学过程集成中心（CPI）展开合作，在 近 20 年过程模拟优化研究基础上，消化吸收 CPI 的过程集成技术，经过 10 余个 工厂，近 30 套不同工业装置（涉及石油化工、煤化工、精细化工、食品工业、 制药工业、电力等过程）的工业实践，积累了丰富经验。 优化过的典型工业过程有： 20 万吨/年二甲醚装置优化 60 万吨/年煤制甲醇过程优化 10 万吨/年水玻璃生产过程优化 10 万吨/年白炭黑生产过程优化 2 万吨/年大豆制油过程优化 2 万吨/年大豆蛋白生产过程优化 22天津大学科技成果选编 120 万方/天天然气处理过程优化 150 万吨/年常减压装置优化 20 万吨/年催化裂化装置优化 4 万吨/年气分及 MTBE 装置优化 2 万吨/年 HFC125 装置优化 应用前景分析及效益预测： 系统优化的目标是降低能耗和企业的生产成本，同时，带来节能减排的社会 效益。 节能减排势在必行，系统优化是帮助企业提高技术水平，实现节能减排的有 效技术途径。 应用领域：石油化工、煤化工、精细化工、食品、制药、电力等行业 合作方式及条件：面议

本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到节能、减排、增效、降耗的综合效果。本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收，本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。主要包括：1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断2. 工艺系统优化3. 化工能量系统分析与集成优化4 Total Site能量系统优化该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可控制在1年以内，也可根据工厂要求控制在3年以内

ZT系列智能准同期装置适应于发电机快速并网，它可快速促成同期条件的实现，并在第一次同期条件成立时实现准确并网。该机硬件电路由单片机MCS89C52、专用大规模数字逻辑器件和部分输入输出接口电路组成。具有体积小、逻辑可靠、抗干扰能力强等特点。 该装置软件采用模糊算法，根据待并网发电机和电网系统的滑差和滑差变化率等参数控制发电机与系统并网。具有合闸准

天苯胺基甲酸甲酯广泛用于多种优良杀虫剂的合成中间体，还可用于其他各种农药、医药、精细化工等领域中；目前其制备方法都直接或间接使用剧毒的光气作为原料，对环境污染严重，而且生产成本较高。本技术直接采用碳酸二甲酯与苯胺进行酯交换合成，反应条件温和，收率较高，是一条清洁生产工艺。 肼基甲酸甲酯是医药卡巴、卡巴多司、卡巴氧、阿苯达唑等的中间体，还可用于合成碳酰肼等。由碳酸二甲酯与水合肼一步合成，产率高、无三废，过程清洁无毒。年产1000吨规模，投资90万元。 三氯甲基碳酸酯替代光气及双光气，在有机合成、高分子材料、医药、农药、香料和染料等领域应用极其广泛。年产1万吨规模，投资2200万元。 碳酰肼是一种方便、安全的水处理剂。目前碳酰肼的合成方法都采用剧毒的原料来合成，环境危害较大。本课题组采用碳酸二甲酯生产碳酰肼，反应条件温和，设备简单，工艺安全，无三废。整个过程转化率达95％以上，而选择性几乎100％。是绿色清洁工艺。国际先进。 呋喃唑酮是一种具有较广抗菌谱的呋喃类杀菌剂，对多种革兰氏阳性及阴性大肠杆菌、炭疽杆菌、副伤寒杆菌和痢疾杆菌等均有效，主要用于治疗细菌性痢疾、肠炎等，也可用于治疗尿道感染；近年来用于治疗伤寒，疗效较好。 目前，国内呋喃唑酮的生产厂有十多家，但其合成方法主要为乙醇胺、尿素路线，该法工艺流程长、三废严重。本课题组采用碳酸二甲酯羰基化路线合成呋喃唑酮，反应路线短、条件温和、操作简易。整个过程基本无三废、收率高，为清节生产工艺。年产3000吨，设备投资约1000万元。

尿素下游精细化工产品包括：三聚氰酸、缩二脲、异丁叉二脲。 三聚氰酸广泛用于合成环氧树脂、抗氧剂、涂料、黏合剂、农药除草剂、金属氰化缓释剂、高分子材料改性剂等。目前国内生产三聚氰酸主要用固相法，收率低、质量差。本技术开发的先进液相法新工艺，原料价廉易得、易于回收，工艺控制简单，投资省，成本低，产品收率可达90％，纯度达99％。年产2000吨规模，设备投资：180-200万元。 缩二脲在工业上用作生产泡沫塑料和海绵橡胶的发泡剂，油漆、胶水、润滑油的添加剂，纺织品、纸张的阻燃剂；在农业上用作缓效肥料，是氮肥防结块剂，是优良的除莠剂之一；在医药上，缩二脲可用于制备镇静剂、降血压药等；在畜牧业，主要用作反刍动物的饲料添加剂。世界上美国、日本等均大量生产缩二脲，美国的生产能力最大，达100万吨/年。我国每年都从国外进口大量缩二脲。随着国民经济发展，国内的需求量将大大增加。本课题组开发的溶剂法制缩二脲技术，工艺具有较大的实用性和先进性。优点是：尿素转化率高，反应时间短，副产物少；能耗比固相法低；原料价廉易得，成本低。年产2500吨规模，投资仅160万元。 异丁叉二脲是一种优良的反刍动物饲料添加剂和缓释肥料。五十年代初日本就利用其缓释性能应用于农、林和园林艺术。用于反刍动物饲料添加剂，是目前世界上公认的最安全有效的饲料添加剂之一。年产10000吨规模，设备投资400万元。

苯胺基甲酸甲酯广泛用于多种优良杀虫剂的合成中间体，还可用于其他各种农药、医药、精细化工等领域中。目前其制备方法都直接或间接使用剧毒的光气作为原料，对环境污染严重，而且生产成本较高。本技术直接采用碳酸二甲酯与苯胺进行酯交换合成，反应条件温和，收率较高，是一条清洁生产工艺。 肼基甲酸甲酯是医药卡巴、卡巴多司、卡巴氧、阿苯达唑等的中间体，还可用于合成碳酰肼等。本技术由碳酸二甲酯与水合肼一步合成，产率高、无三废，过程清洁无毒。年产1000吨规模，投资90万元。 三氯甲基碳酸酯替代光气及双光气，在有机合成、高分子材料、医药、农药、香料和染料等领域应用极其广泛。年产1万吨规模，投资2200万元。 碳酰肼是一种方便、安全的水处理剂。目前碳酰肼的合成方法都采用剧毒的原料来合成，环境危害较大。本技术采用碳酸二甲酯生产碳酰肼，反应条件温和，设备简单，工艺安全，无三废。整个过程转化率达95％以上，而选择性几乎100％。是绿色清洁生产工艺。 呋喃唑酮是一种具有较广抗菌谱的呋喃类杀菌剂，对多种革兰氏阳性及阴性大肠杆菌、炭疽杆菌、副伤寒杆菌和痢疾杆菌等均有效，主要用于治疗细菌性痢疾、肠炎等，也可用于治疗尿道感染；近年来用于治疗伤寒，疗效较好。本技术采用碳酸二甲酯羰基化路线合成呋喃唑酮，反应路线短、条件温和、操作简易。整个过程基本无三废、收率高，为清洁生产工艺。年产3000吨，设备投资约1000万。

尿素下游精细化工产品包括：三聚氰酸、缩二脲、异丁叉二脲。 三聚氰酸广泛用于合成环氧树脂、抗氧剂、涂料、黏合剂、农药除草剂、金属氰化缓释剂、高分子材料改性剂等。目前国内生产三聚氰酸主要用固相法，收率低、质量差。本课题组开发的先进液相法新工艺，原料价廉易得、易于回收，工艺控制简单，投资省，成本低，产品收率可达90％，纯度达99％。年产2000吨规模，设备投资：180-200万元。 缩二脲在工业上用作生产泡沫塑料和海绵橡胶的发泡剂，油漆、胶水、润滑油的添加剂，纺织品、纸张的阻燃剂；在农业上用作缓效肥料，是氮肥防结块剂，是优良的除莠剂之一；在医药上，缩二脲可用于制备镇静剂、降血压药等；在畜牧业，主要用作反刍动物的饲料添加剂。我国每年都从国外进口大量缩二脲，国内的需求量很大。本项目开发的溶剂法制缩二脲技术，工艺具有较大的实用性和先进性。优点是：尿素转化率高，反应时间短，副产物少；能耗比固相法低；原料价廉易得，成本低。年产2500吨规模，投资仅160万元。 异丁叉二脲是一种优良的反刍动物饲料添加剂和缓释肥料。五十年代初日本就利用其缓释性能应用于农、林和园林艺术。用于反刍动物饲料添加剂，是目前世界上公认的最安全有效的饲料添加剂之一。年产?万吨规模，设备投资400万元。

德州实华化工有限公司（原德州石油化工总厂），是国有独资企业，始建于1971年， 2007年底加盟中国化工集团，现为中国化工集团下属的中国化工新材料有限公司的全资子公司。 在市、区两级政府的大力支持下，在中国化工集团的正确领导下，德州实华已从老城区整体搬迁至德城区天衢工业园北部化工园区。公司现拥有总资产40亿元，员工1500多人，其中大专以上学历830余人，研究生及双学位人员几十名，拥有门类齐全的工程技术队伍。公司主要产品年生产能力：离子膜烧碱40万吨、PVC树脂36万吨，年销售收入可达30亿元。

该系统为开放式结构、模块化设计、工业用器件，具有数控车床电气设计、安装、接线、调试、参数设置、PLC开发、通讯、故障诊断维修、编程及仿真模拟、CAD/CAM，实际切削加工等教学培训功能。 DS-R1B由数控实验台及CK0638数控车床组成，数控系统可根据用户要求配置。数控实验台侧重于进行接线、各种信号测量、性能监控、调试、PLC编程、维修等实验，一台实际数控机床的电控系统每一主要环节都在电控实验台上分解展示，其信号均能显示并可测量。每个环节专门设有故障设置区，可设数十个故障点。面板上有电气图、接线标号等，便于学习和理解。 DS-R1B-E则在NNC-R1B的基础上增加于工业用数控车床一致的机床电气柜，可进行电路设计、电气元器件安装、接线、调试等实训，电气板可更换，便于学生分组进行数控机床电气元器件排布、接线、查线、调试等实际技能的训练。机床由数控实验台和机床电柜双路并联控制。 该设备既可进行数控车床调试维修、电柜设计接线等技能训练，又可进行数控车床编程、操作等实习，大大提高了设备的利用率。 所配数控机床为专门设计，精度高、转速高、结构紧凑、造型美观、功率大、可进行金属零件的实际加工。 选配气动卡盘实现工件自动夹紧松开。