化工上常见的分离过程包括蒸馏、吸收、萃取和结晶等，其中蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作，应用最为广泛，约占全部化工工业分离过程的75%。在精细化工、制药、香精香料、油脂、天然产物提取等工业过程中，经常用到精馏分离过程，所分离的物系通常为热敏性物系或难分离物系，对分离的要求很高，采用普通的精馏过程难于达到分离要求，需要对精馏过程进行强化或采用特殊的精馏分离方法。因此，天津大学经过多年的研究，开发出了组合精密精馏技术。蒸馏过程耗能巨大，化工过程中40%~70%的能耗用于分离，而蒸馏能耗又占其中的90%，所以蒸馏过程节能是目前蒸馏领域研究的热点。精馏塔再沸器的加热采用降(升)膜加热技术可以降低传热温差，提高热能利用率，并可减少物料的受热时间，特别适用于热敏性物系的分离。对于减压精馏等过程，其液体负荷通常很低，填料表面不能充分润湿，使得传质效率降低。通过采用填料表面处理技术，可以改善填料表面的润湿性能。外加磁场对物系的精馏过程有一定的影响，总体上呈正效应。其原因如下：一是物系在磁场作用下，汽液平衡关系发生变化，组分间的性对挥发度加大；另一是物系在磁场作用下，黏度和表面张力等下降，改善了液体在填料表面的润湿性能，使传质效率得到提高。蒸馏过程的强化包括设备的强化和过程的强化。蒸馏设备的强化主要是采用新型高效塔板或采用新型高效塔填料和高性能液体分布器，达到提高分离效率和减小压降的目的。

项目背景及主要用途： 乙腈是最简单的有机腈，是一种重要的化工原料，同时也是一种重要的有机 溶剂。通常也叫氰化甲烷和甲基腈，室温下为无色透明液体，极易挥发，有类似 于醚的特殊气味，易燃，燃烧时伴有明亮的火焰。与水、甲醇、四氯化碳、乙酸 甲酯、乙酸乙酯、二氯乙烷及许多非饱和烃类溶剂互溶。有毒，可以代谢成为氰 化氢及硫氰酸。乙腈是优良的溶剂，也可用于合成维生素 A，碳胺类药物及其中 间体的溶剂，还用于制造维生素 B1 和氨基酸的活性介质溶剂，可代替氯化溶剂。 此外，乙腈还可用于制备乙烯基涂料，脂肪酸的萃取剂，酒精变性剂，丁二烯萃 取剂和丙烯腈合成纤维的溶剂，并在织物染色，照明工业，香料制造和感光材料 制造中也有许多用途。 在溶剂回收的过程中经常遇到乙腈和水的分离问题。由于乙腈-水物系是一 个完全互溶的二元共沸物系, 因此不能采用常规精馏方法进行分离。目前，乙腈 -水物系的分离工艺主要有变压精馏、盐效萃取与精馏联合工艺和萃取精馏及渗 透蒸发等。 3天津大学科技成果选编 技术简介： 本工艺采用萃取精馏技术制取无水乙腈，能耗低，产品纯度高，收率高。 应用领域：无水乙腈生产企业 技术转化条件：根据具体情况面议 作方式及条件：根据具体情况面议

成果背景及主要用途： 乙二醇二醋酸酯，又名二乙酸乙二醇酯，为无色液体，沸点 190.2℃。它是 优良、高效、安全无毒的有机溶剂。广泛用于制药工业；铸造树脂有机酯固化剂； 也作为各种有机树脂特别是硝化纤维素的优良溶剂，和皮革光亮剂的原料；在油 漆涂料中作为硝基喷漆、印刷油墨、纤维素酯、荧光涂料的溶剂；在烟草工业中， 乙二醇二乙酸酯可用作三醋酸甘油酯的代用品，在有机合成工业中用途也十分广 泛。 传统生产乙二醇二醋酸酯的方法是 1，2-二溴乙烷合成法和乙二醇、醋酸酯 化合成法。1,2-二溴乙烷法是用无水醋酸钾(钠)与 1，2-二溴乙烷反应而得，此法 原料要求严格，且收率不高(小于 60％)，这限制了它的生产和开发利用。醋酸酯 化合成法是以对甲苯磺酸、树脂、氯化物、硫酸盐等作为催化剂，通过酯化反应 合成乙二醇二醋酸酯，此法原料有醋酸，对反应装置的耐腐蚀性要求高，成本增 加，环境污染严重。 技术原理与工艺流程简介： 本工艺针对目前乙二醇二醋酸酯生产中存在的问题，提供了一种新的合成方 法，本工艺采用反应精馏技术，反应条件温和，设备损耗小，而且副产物仲丁醇 也是一种重要的化工原料，理论原子收率为 100%。 应用领域：乙二醇二醋酸酯生产企业 技术转化条件：根据具体情况面议 作方式及条件：根据具体情况面议

项目背景简述：化工生产中存在大量的蒸发、浓缩、精馏、结晶、干燥等分离过程，这一过程需要消耗巨大的能量作为塔釜热源，同时消耗大量的冷却水将塔顶蒸发产物冷凝成液态。本项目针对这一背景，基于压缩式热泵技术，提出了一种适用于此类工艺过程的节能改造技术，其基本思路是用压缩机对塔顶气态物料进行压缩，使其温度提高后用于塔釜液态物料加热，同时使塔顶物料冷凝为液态产物，形成一套压缩式热泵精馏（蒸馏）工艺及其成套装置设计技术。 

乙腈是最简单的有机腈，是一种重要的化工原料，同时也是一种重要的有机溶剂。通常也叫氰化甲烷和甲基腈，室温下为无色透明液体，极易挥发，有类似于醚的特殊气味，易燃，燃烧时伴有明亮的火焰。与水、甲醇、四氯化碳、乙酸甲酯、乙酸乙酯、二氯乙烷及许多非饱和烃类溶剂互溶。有毒，可以代谢成为氰化氢及硫氰酸。乙腈是优良的溶剂，也可用于合成维生素A，碳胺类药物及其中间体的溶剂，还用于制造维生素B1和氨基酸的活性介质溶剂，可代替氯化溶剂。此外，乙腈还可用于制备乙烯基涂料，脂肪酸的萃取剂，酒精变性剂，丁二烯萃取剂和丙烯腈合成纤维的溶剂，并在织物染色，照明工业，香料制造和感光材料制造中也有许多用途。在溶剂回收的过程中经常遇到乙腈和水的分离问题。由于乙腈-水物系是一个完全互溶的二元共沸物系, 因此不能采用常规精馏方法进行分离。目前，乙腈-水物系的分离工艺主要有变压精馏、盐效萃取与精馏联合工艺和萃取精馏及渗透蒸发等。本工艺采用萃取精馏技术制取无水乙腈，能耗低，产品纯度高，收率高。

乙二醇二醋酸酯，又名二乙酸乙二醇酯，为无色液体，沸点190.2℃。它是优良、高效、安全无毒的有机溶剂。广泛用于制药工业；铸造树脂有机酯固化剂；也作为各种有机树脂特别是硝化纤维素的优良溶剂，和皮革光亮剂的原料；在油漆涂料中作为硝基喷漆、印刷油墨、纤维素酯、荧光涂料的溶剂；在烟草工业中，乙二醇二乙酸酯可用作三醋酸甘油酯的代用品，在有机合成工业中用途也十分广泛。传统生产乙二醇二醋酸酯的方法是1，2-二溴乙烷合成法和乙二醇、醋酸酯化合成法。1,2-二溴乙烷法是用无水醋酸钾(钠)与1，2-二溴乙烷反应而得，此法原料要求严格，且收率不高(小于60％)，这限制了它的生产和开发利用。醋酸酯化合成法是以对甲苯磺酸、树脂、氯化物、硫酸盐等作为催化剂，通过酯化反应合成乙二醇二醋酸酯，此法原料有醋酸，对反应装置的耐腐蚀性要求高，成本增加，环境污染严重。本工艺针对目前乙二醇二醋酸酯生产中存在的问题，提供了一种新的合成方法，本工艺采用反应精馏技术，反应条件温和，设备损耗小，而且副产物仲丁醇也是一种重要的化工原料，理论原子收率为100%。

项目简介本项目技术在保持现有工艺路线及主要设备不变的前提下， 通过采用成熟可靠的化工过程仿真及系统热集成手段， 对现有精馏工艺系统进行分析、 诊断和优化， 以消减精馏系统的能耗瓶颈， 实现工业萘精馏工艺的过程优化和节能降耗。该精馏工艺优化节能技术也适用于煤焦油蒸馏工艺系统和粗笨加氢工艺系统。成熟程度和所需建设条件该化工优化节能技术已被宝钢梅山化工公司借鉴和应用。无需特殊的建设条件。技术指标（包括鉴定、 获奖和专利情况

化工生产中为了将不同的物料组分分离，往往存在大量的蒸发、蒸馏、精馏等过程，这些过程多采用蒸汽加热，一般同时需要公用工程提供冷却水以将蒸出物料冷凝。这些生产过程的蒸汽和冷却水消耗是生产能耗的最主要环节，过程能耗和冷却水消耗直接决定了产品的生产成本。随着煤炭、天然气、淡水等能源价格的大幅度上涨，一些化工产品的能耗成本迅速攀升，导致其生产成本增长，利润空间下降，甚至失去市场竞争能力。因此，降低蒸发、蒸馏、精馏等过程的能耗直接影响产品生存能力，本项目技术和工艺能同时大幅度降低上述过程的蒸汽和冷却水消耗，达到节能目标。

醋酸丁酯是重要的基础有机化工原料，大量用作各过程的溶剂、萃取剂和脱水剂。但国内目前生产过程依然采用传统的硫酸催化酯化—反应后再分离工艺。由于硫酸腐蚀性和氧化性强，设备腐蚀与副反应严重，酯化过程也需在传热性能差的搪瓷反应器中进行，反应和分离都不理想，因而该工艺生产效率低下，不是绿色化的生产。此外，虽然采用固体酸代替硫酸的研究已较多，却由于催化剂在酯化釜内容易破碎粉化以及杂质积累而降低催化效果，工业化困难。我校新技术可在原有醋酸丁酯绿色化工业生产的固体酸

1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备，也是最主要的耗能单元，反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成，其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系，而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性，以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰，都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术，通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合，使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性，降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥，而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性，这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式，当系统受到干扰时，很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移，造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此，在传统控制模式的基础上，探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论，对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题，切实提高系统运行品质，有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所，经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术，可根据不同体系的特殊要求，实现不同工况反应与精馏的最佳匹配，解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上，研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论，提出反应与精馏强化过程一体化设计思想，对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术： （1）反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上，采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法，合理选择过程被控变量和操作变量配对模式，运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案，采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试，并根据实际工艺扰动情况，通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值，评价传统控制模式闭环系统性能，在此基础上，改进自动控制方案设计，确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 （2）生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整，负荷的变化将可能引起系统工况的波动，产品质量下降，能耗增加等问题，甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法，实现反应与分离能力动态协同调控；本项目在多变量基础控制系统上，在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块，分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制（Error tolerant DMC）与传统控制相融合方法，实现反应能力与分离能力动态协同调控，使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调，导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中，对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量，采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型，实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 （3）反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上，开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中，是以能耗和操作成本最小为优化目标，以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件，采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算，给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案，采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹，通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节，使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值，实现工况优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性，从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程，融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术，采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线，如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究，并将项目成果融合，开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计，研制一套流程模拟综合实验平台，进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 （1）针对反应与精馏强化过程，在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移，导致集成优势难以充分发挥工程问题，项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论，在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性。 （2）项目沿着学科交叉与融合方向，将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合，提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想，并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究，解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题，发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。