一.项目简介系统综合分析方法是河北工业大学刘智勇教授创立的一种全新的节能技术。工业实践表明，该技术特别适用于石油、化工等行业老厂节能改造。石油、化工行业大都是耗能大户，且很多企业存在以下问题： 由于设计缺陷或各种条件变化，现行操作条件与最优条件相距甚远； 很多设备在设计时采用的是多年前的设计规范，其设计裕量一般偏大； 以前人们节能意识淡薄，在很多环节上对节能考虑很少。上述问题造成现有企业能量消耗偏高，对这些企业进行节能改造势在必行。但是，对上述企业的节能改造必须在高新科技指导下才能取得最大效益。现在流行的“热夹点分析方法”是非常有效的方法之一。但是，热夹点技术是20世纪80年代产生的。由于受当时条件限制，该技术只考虑换热网络的优化，很少考虑换热网络与化工过程的主体（反应与分离过程）的相互影响。所以，热夹点技术给出的“最优化方案”往往不是真正的最优方案。在很多情况下，热夹点分析给出的改造方案需要调整换热网络或增加换热面积才能达到一定节能效果。随着对石油、化工系统各种科学问题的逐步深入研究，特别是计算机模拟与优化技术的发展，我们可以考虑化工过程整体优化问题，也就是说可以把反应、分离的操作条件、换热网络、公用工程以及设备裕度等因素综合考虑得出优化方案。这样，既可保证过程在全面优化条件下运行，又能充分利用设备裕量。河北工业大学刘智勇教授创立的系统综合分析方法就是这样一种新技术。该技术首先对全过程进行模拟，得出与实际过程相吻合的数学模型，然后采用热夹点技术对换热网络进行分析，找出“热夹点”及“网络夹点”。在上述工作基础上，结合过程具体特性，对换热网络及整个系统进行全面分析及优化，从而得出最优化解决方案。在考虑节能方案时，不仅考虑过程优化，同时考虑现有设备对过程的制约以及设备裕度等因素对耗能的影响。显然，这样得出的节能方案比传统热夹点技术得出的方案更好。系统综合分析方法在解决问题时分两步进行。第一步，提出“设备零投资”方案。由于现有很多企业设备裕量偏大，如果充分利用这些裕量，经常可以达到一定的节能效果。换句话说，该方案是在充分利用现有设备的裕量条件下优化现有操作条件。这样做有两个好处：没有设备投资、无需停车。在“设备零投资”节能方案基础上，结合热夹点分析方法，增加换热器或调整换热网络，可以得出效益更大的节能方案。我们称之为“增加设备或调整设备方案”。上述两个方案有各自的优点。“设备零投资”方案无需对设备进行大的改造，甚至无需任何改造投资费用，可以在不停车情况下进行，所以有其独到的优点。工厂无需等到大修，即可通过“设备零投资”方案取得一定节能效果。在大修时采用“增加设备或调整设备方案”可望取得更大的节能效果。应用实例：燕山石化炼油厂润滑油生产车间酮苯脱蜡溶剂回收装置能耗很高，拟投资600万元对该系统进行改造。我们采用系统综合分析方法对该装置进行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“设备零投资”节能方案。按照该方案，厂方无需任何设备投资，即可达到很好的节能效果。厂方采用了我们的方案。工业实践表明，该装置节约蒸汽达25%，每年可节约费用260万，同时节省了600万元设备投资。随后，我们又对该公司其它四套溶剂回收系统（上述系统采用蒸汽加热，这四套系统采用加热炉加热）进行了分析，提出了新的“设备零投资”节能方案，这些方案仍然无需设备投资。结果节约燃料达10%。四套装置每年可节约燃料费用400万元左右。另外，该技术已经在大庆石化、大连石化得到应用并取得很好的节能效益。从应用实例可知，系统综合分析方法具有以下特点：投资少（甚至是设备零投资）、见效快、设备及换热网络改动小（甚至无需改动）、无需停车等优点。二.市场前景我国化工企业能耗很高，节约能源不仅给企业带来很好的经济效益，也将对减少废气及CO2排放，有很好的社会效益。市场前景广阔。三.规模与投资本技术适用于比较大的企业。采用本技术，投资很少，见效很快。四.生产设备如前所述，采用本技术，在应用本技术的第一阶段，工厂无需设备投资。五.效益分析对中石油、中石化等特大型企业的应用表明，采用本技术，在设备零投资前提下，可以得到10%左右的节能效益。对其它技术力量比较薄弱的企业，由于其技术及设备比较落后，采用本技术进行节能改造，节能效益将更为明显。六.合作方式以节能效益分成方式进行合作，也可以双方共同协商其它合理方式。七.其他八.图片大庆石化公司炼油厂采用本技术进行节能改造的情况说明：项目负责人：刘智勇所属学院：化工学院，河北工业大学联系电话：13132559169,022-60202047邮箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com

该技术创新性地提出了通过提高水泵、变频控制、扩建沉淀池、避峰填谷等解决办法，实现了井下排水系统整体效率的大大提升，有效减少了井下水资源的污染和浪费，降低了系统能耗及实现节能减排。该技术具有节能减排、控制方便、低碳环保等主要性能。

本项目首先借助比较蛋白组学研究技术，从细胞内异亮氨酸合成及转运的整体网络入手，揭示其中影响氨基酸胞外积累的若干关键蛋白质，研究氨基酸合成及转运、代谢调控、底物利用、细胞通透等相关蛋白质的作用机制。然后采用系统生物学和代谢工程研究手段，利用启动子改造、基因共表达、酶定向进化等技 术进行系统改造，以显著提高乳糖发酵短杆菌支链氨基酸生产水平。比较蛋白组学分析将为支链氨基酸高产机理研究奠定坚实理论基础，乳糖发酵短杆菌代谢工程系统改造为工业化应用提供有力技术支撑。 关键技术 L-异亮氨酸是人体 8 种必需氨基酸之一，因其具特殊的结构和功能，其用量逐年增长，目前国际上日本生产 L-异亮氨酸且占垄断地位，厂家有味之素、协和发酵和田边制药三家，均已发酵法生产，产率达 30-35 g/L，提取率 60-70%，我国的异亮氨酸研究起步晚，目前分批发酵大罐产酸率为 20-22g/L，总得率为 40- 50%，与日本相比较，我国的 L-异亮氨酸生产水平还很低下，主要是由于生产菌株绝大多数通过诱变选育获得，少数菌株利用基因工程手段改造，但仅局限于少数合成酶基因，这严重制约了支链氨基酸产率的进一步提高。本成果克服了行业内的菌株瓶颈，并优化获得了工业发酵工艺。

本项目分别从乳酸菌和大肠杆菌出发，通过基因工程和代谢工程改造菌株，并优化菌株发酵条件和发酵策略，提高了生物合成 GABA 的产量和生产效率, 1 L以玉米芯水解液为碳源的培养基中的培养的 L. buchneri WPZ001 细胞通过静置发酵和静息细胞转化累计可得到 GABA 117 g。主要创新点结论如下：发现 L. buchneri WPZ001 可利用木糖或玉米芯水解液为碳源生长并通过静置发酵高产 GABA；发现 E. coli BL21(DE3)/pET20b-torA-gadB 在信号肽 TorA 引导下可有效分泌表达 GadB 并可用于高效生产 GABA；发现在大肠杆菌中表达 Weimberg 途径可将木糖合成 GABA 的精简为 7 步反应；E. coli JWZ08/pWZt7-g3/pWZt7-xyl 以木糖直接合成 GABA 产量是此前葡萄糖直接合成 GABA 的报道的 3 倍。 

水泵叶轮是决定水泵性能的关键部件，采用全三元黏性正问题计算与反问题设计迭代进行水泵叶轮设计，是目前国际通行的高性能叶轮的设计方法。 全三元黏性正问题计算是应用全三元CFD理论和技术直接求解叶轮内流场参数，其主要特点是（1）采用了全三维粘性流体力学模型；（2）求解控制方程组的离散方法采用了适合工程应用的有限体积法；（3）采用成熟的网格划分技术和前后数据处理技术，求解出泵内三维粘性流场的速度分布、压力分布及其它流动特征参数，为反问题设计提供依据。 反问题则是根据实际运行需要流量、扬程、功率和效率等工况参数，以及流动控制边界条件等要素，设计水泵叶轮和蜗壳等过流部件的几何尺寸和形状，从而实现对叶轮内流动特征的控制。 根据上述水泵叶轮研究设计思路，分析研究水泵实际运行工况，对低效率叶轮的叶片形状、叶片进出口几何形状、叶轮前后盖板几何形状做设计改进，达到减小损失、提高效率的效果。 购买了PHOENICS、FLUENT、NUMECA等商用CFD软件，购置了联想1800集群式计算机系统，采用“两类流面”理论编制了叶轮设计软件，提高了设计水平，缩短了产品开发周期，部分成果已经为企业采用。

通过对建筑环境与设备系统的现场测试、建筑能源使用情况、建筑设备系统设计原始资料等，对建筑能源使用状态进行审计，根据业主要求，可进行绿色建筑认证与既有建筑改造项目 LEED-EB 认证（研究团队成员具有 LEED AP 资质），向业主提供建筑能耗使用评估分析报告，根据分析报告提出建筑能源使用薄弱环节，提出建筑及其建筑设备系统节能改造方案，以及改造后的节能率。研究团队多年来通过工程实践已进行了多项建筑能源审计与节能改造方案设计。

适用于院校智能制造、机电一体化、机械制造相关实习实训室设备建设、搬迁及改造，包括数控加工程序管控与机床设备状态监控、生产线的质量监控与质量追溯、生产线的工业应用管控平台与教学平台的集成及MES系统优化等 。

从事生产线智能化改造、产品在线检测、智能工厂设计等专业专家人才

成果与项目的背景及主要用途： 双氧水是重要的无机化工产品，广泛应用于国民经济各个领域。目前国内双 氧水生产主要采用蒽醌法，蒽醌法生产双氧水较电解法具有能耗少、成本低和易 于实现大规模生产等优点。蒽醌法双氧水生产工艺一般包括氢化工序、氧化工序、 萃取净化工序和后处理工序及其他辅助工序，由于蒽醌法生产工作液系统循环工 作的特殊性，对后处理工序的要求很高。它除脱除工作液的水分、调节 pH 值、 分解萃余双氧水外,更有对工作液进行洗涤、清除其中杂质、再生降解物的作用， 是双氧水生产中的一个关键工序。 技术原理与工艺流程简介： 9天津大学科技成果选编 10 在双氧水生产过程中分离操作是非常重要的过程，主要设备有萃取分离塔、 干燥器和碱分离器。若萃取塔的萃余液中双氧水分离不好，将增加干燥塔中碱的 消耗，若碱沉降器分离不好，将使白土床氧化铝失效快，增加氧化铝消耗和影响 蒽醌降解物再生效果，并且易使整个工作液系统呈现恶性循环，给安全生产带来 隐患。 针对上述情况，天津大学对双氧水后处理系统采用先进的塑料聚集板技术， 这样大大提高分离效率，且可以减小分离器容积。这种结构油水分离器的优点是： 1、塑料波纹板是正反交错叠置放入分离器内，作为一个多层板油水分离器， 不需内部固定支撑部件的条件下，尽可能缩小板距，提高脱油效率，且安装、检 修方便。 2、液流在波纹板组通道内的流动路程呈“之”字形，流动方向和流动截面均 在不断变化，这就为油滴在波纹板表面的粘附聚结和油滴之间的碰撞聚结，提供 了更多的机会，油滴在浮升过程中聚结，在聚结过程中浮升，从而有效地提高了 脱油效率。 3、可以采用波峰高度较低的波纹板，板组的当量直径小，能在较大处理量、 较短停留时间下，保持层流状态；且板组内液流分布比较均匀，避免了由于短路 和死角等造成的不良影响。 4、对于卧式分离器，在原料进入端加装一段垂直放置的波纹板，既有利于 液流分布均匀，又对固体悬浮物也有一定脱除作用。 技术水平及专利与获奖情况： 国际先进水平；获国家发明专利一项；获天津市科技奖。 本成果采用先进的分离技术和装置对双氧水后处理系统进行设计和改造，可 以使原装置扩产 40%～120%的条件下，干燥塔出口处碱含量低于 8 毫克/升，沉 降器出口处碱含量低于 4 毫克/升，萃取塔的萃余液中双氧水的含量低于 0.15 克/ 升。 应用前景分析及效益预测： 国内已有数十家企业采用蒽醌法生产双氧水，普遍存在后处理系统落后的缺 点。因此，采用先进的分离技术和装置对双氧水企业进行改造将具有广阔的应用天津大学科技成果选编 前景。如：某双氧水厂原来从碱沉降器排出的碳酸钾溶液量为 0.5m3 /h，有时萃 余液含双氧水高时，排出的碳酸钾溶液每小时高达几个立方米，碳酸钾消耗量为 3.0 公斤/吨双氧水，后续处理过程活性氧化铝消耗量为 11.5 公斤/吨双氧水。对 干燥塔和碱沉降器进行改造后，经过安装试运行，六个月来生产稳定，物料夹带 碳酸钾溶液量极少，每日从碱沉降器排出的碳酸钾溶液量为 0.08 立方米。碳酸 钾消耗量为 0.6 公斤/吨双氧水，活性氧化铝消耗量为 5.2 公斤/吨双氧水；全年节 省各项消耗达 132 万元。 应用领域： 现有双氧水生产企业和新建双氧水企业。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 现有双氧水生产装置或新建双氧水装置设计及提供设备。 合作方式及条件： 技术服务和装置内件供货。

双氧水是重要的无机化工产品，广泛应用于国民经济各个领域。目前国内双氧水生产主要采用蒽醌法，蒽醌法生产双氧水较电解法具有能耗少、成本低和易于实现大规模生产等优点。蒽醌法双氧水生产工艺一般包括氢化工序、氧化工序、萃取净化工序和后处理工序及其他辅助工序，由于蒽醌法生产工作液系统循环工作的特殊性，对后处理工序的要求很高。它除脱除工作液的水分、调节pH值、分解萃余双氧水外,更有对工作液进行洗涤、清除其中杂质、再生降解物的作用，是双氧水生产中的一个关键工序。在双氧水生产过程中分离操作是非常重要的过程，主要设备有萃取分离塔、干燥器和碱分离器。若萃取塔的萃余液中双氧水分离不好，将增加干燥塔中碱的消耗，若碱沉降器分离不好，将使白土床氧化铝失效快，增加氧化铝消耗和影响蒽醌降解物再生效果，并且易使整个工作液系统呈现恶性循环，给安全生产带来隐患。针对上述情况，天津大学对双氧水后处理系统采用先进的塑料聚集板技术，这样大大提高分离效率，且可以减小分离器容积。这种结构油水分离器的优点是：1、塑料波纹板是正反交错叠置放入分离器内，作为一个多层板油水分离器，不需内部固定支撑部件的条件下，尽可能缩小板距，提高脱油效率，且安装、检修方便。2、液流在波纹板组通道内的流动路程呈“之”字形，流动方向和流动截面均在不断变化，这就为油滴在波纹板表面的粘附聚结和油滴之间的碰撞聚结，提供了更多的机会，油滴在浮升过程中聚结，在聚结过程中浮升，从而有效地提高了脱油效率。3、可以采用波峰高度较低的波纹板，板组的当量直径小，能在较大处理量、较短停留时间下，保持层流状态；且板组内液流分布比较均匀，避免了由于短路和死角等造成的不良影响。4、对于卧式分离器，在原料进入端加装一段垂直放置的波纹板，既有利于液流分布均匀，又对固体悬浮物也有一定脱除作用。