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化工工艺及能量系统优化
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
天津大学 2021-04-11
化工工艺及能量系统优化
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
天津大学 2023-05-10
基于化学链的高含水中药渣高效气化制备合成气技术及关键设备开发
成果介绍针对我国中药废渣产率逐年增加、常规处理处置方法效率低、资源浪费严重及二次污染等迫切问题,开发以高含水的中药废渣为燃料,通过先进化学链燃料转化技术,将其就地转化为高品质合成气和热能的技术和工艺,实现中药渣的无害化、减量化和资源化综合利用。技术创新点及参数(1)避免使用纯氧做气化剂,具有比常规固体燃料气化、热解技术更高热效率和燃料转化率;(2)直接以高水分中药渣为燃料,充分利用生物质成分和水分,生成的合成气热值和品位均高于常规气化技术,或用来直接生产浓度较高的氢气用作车用燃料;(3)以廉价合成铁基材料、天然铁基材料或炼铝废弃物作为高温传氧材料,实现传氧、传热和催化气化功能,提高燃料转化率,大幅降低合成气中焦油含量;(4)反应器结构采用多级分步反应,并与传热-传质过程高度耦合集成,易于实现连续规模化生产。以上关键技术的开发,将瞄准氢气或合成气燃料生产及药企行业内废弃物能源资源化利用等目标,紧紧依靠强大的能源化工优势,避免同质化竞争导致的产业发展风险,确保技术开发成功的同时形成产业错位发展的优势。市场前景通过废弃中药渣的中高温气化方式生产高品质的合成气的综合效果最好,符合国家固体废弃物资源化和能源化利用政策,也可直接用于药企以替代部分燃料;产生的极少量生物质灰渣易于处理,在与相关中药企业密切合作中,形成优势互补,加速整体技术和关键设备开发,根据需求侧的行业分布、废弃物产地、燃料及产物运输等特点,逐步形成规模适中的、模块化的燃料转化平台。形成针对解决中药企业生物质废弃物的资源化、无害化和减量化的系统性综合解决方案与推广模式,建立示范基地,促进该领域的产业化。
东南大学 2021-04-13
管材成形新工艺和新设备
钢管是经济建设中重要的原材料之一,属经济型断面型材,素有工业“血管”之称。钢管广泛地被用作机械工业用管(主要是液压与气动缸体管、液压输油管、汽车传动轴管和半轴套管、轴承钢管、皮带传送托辊管、印染辊管等)、石油地质工业用管(油泵管、钻探管、油管、套管、钻杆等)、化工用管(石油裂化管、化肥用高压管、化工设备及管道用管)、电站锅炉和热交换器管等。特别是进入WTO后,我国钢铁工业将会面临更加激烈的竞争环境,如何降低生产成本,提高产品质量,开发新的产品品种,以增强企业竞争力成为首要课题。北京科技大学冶金机械研究所“管材深加工科研小组” 二十余年来,从事管材塑性成形加工新工艺新设备的研究、推广工作,开发的“高精度冷拔钢管技术”正是这样一项降低生产成本,提高产品质量的新产品新技术。该项技术已在全国7个省市推广应用,并被国家科委列入《国家科技成果重点推广计划》指南中,编号为I4-1-4-21。随着市场和技术发展的需求,该“管材深加工科研小组”近来又先后开发出锥管冷拔成形新工艺和设备,大口径(建筑用)方管冷拔新工艺和设备。
北京科技大学 2021-04-13
高导湿涤纶纤维及制品关键技术集成开发
项目以高异形度喷丝板和异形纤维的加工技术,在多家企业开发了高导湿涤纶短纤维及长丝;系统研究了纤维集合体的毛细效应机理,指导高导湿织物的织造工艺和后整理工艺;并建立了高导湿纤维导湿性能的专用评价体系。成果获2007年度国家科技进步二等奖。课题组还进行高品质熔体直纺超细旦涤纶长丝工业化生产技术集成开发,成果获2009年度纺织工业协会一等奖。
东华大学 2021-02-01
葛根综合利用关键技术及保健食品开发
成果描述:葛根是豆科植物葛的根块,易于生长,在我国广泛分布于南方各省,资源丰富。古代中医认为,葛根具有清热、解毒、解酒的功效,而现代医学证实,葛根中含有大量的葛根素和黄酮类物质,是大豆的几十倍甚至上百倍,葛根异黄酮中除含有葛根素外,还含有大豆苷元、大豆苷和染料木素等已被证实具有抗骨质疏松作用的大豆异黄酮类物质,同时研究发现这类物质还可起到解酒毒的作用。该技术就是综合利用葛根原料制备提取物再加以其他配方开发2款以葛根提取物为主功能原料要的保健食品,剩余的原料制备出高品质的葛根淀粉,进而开发葛根淀粉产品。市场前景分析:已成功转让一家企业,获得国家保健食品认证。与同类成果相比的优势分析:所用原料符合中国卫生部关于保健食品的原料要求,产品的卫生指标、理化指标、功效成分指标和安全性指标等均符合卫生部关于保健食品的相关要求。
四川大学 2021-04-10
大豆磷脂生产关键技术及产业化开发
以大豆油加工副产物油脚为原料,在研究复杂脂质化学、生物学特征的基础 上,针对食品、医药磷脂过程中的胶束/反胶束、金属膜过滤、生物酶反应等关 键技术进行系统研究,解决高粘性复杂生物活性脂质产品杂质含量高、色泽深、 不良外源伴随物质含量高等突出问题,开发了浓缩磷脂、粉末磷脂、改性磷脂、 高 PC 磷脂等产品,并实现工业化
江南大学 2021-04-11
高纯度氨糖生产关键技术及下游产品开发
课题组拥有甲壳素氨糖、植物源氨糖、微生物发酵氨糖及氨糖衍生产品等多项产业技术,采用超滤、纳滤等多级膜谱分离技术,开发出氨糖高纯度高品质提取工艺,提升了产品的综合性能。项目申报专利 13 项,其中授权国家发明专利3 项,授权实用新型专利 2 项;获江苏省重大成果转化 A 类项目 1 项、国际科技合作计划(中以合作项目)1 项、江苏省重点技术创新计划项目 1 项、江苏省绿色制造清洁生产及工业循环经济项目 1 项;获具有国际先进水平的省级成果鉴定2 项。项目提升了我国氨糖产业的技术水平和综合效益。
江南大学 2021-04-13
蜂蜜固态粉末化技术及高纯度粉末蜂蜜产品开发
研究内容 :蜂蜜中含有 20 多种糖类物质、多种生物酶即生物活性物 质、人体必需的十多种氨基酸、多种维生素,及多种微量元素等。是一种 具有生物活性的天然营养补品及甜味剂。本项目是以新鲜蜂蜜为主要原 料,首创蜂蜜固态粉末化技术(热加工过程中蜂蜜生物酶保护技术、热加 工过程中蜂蜜 HMF 控制技术、蜂蜜高真空变温脱水干燥技术、高纯度固 体蜂蜜干空气保护粉碎技术)及高纯度粉末蜂蜜生产工艺,生产出高纯度 粉末蜂蜜产品。
南昌大学 2021-04-14
葛根综合利用关键技术及保健食品开发
葛根是豆科植物葛的根块,易于生长,在我国广泛分布于南方各省,资源丰富。古代中医认为,葛根具有清热、解毒、解酒的功效,而现代医学证实,葛根中含有大量的葛根素和黄酮类物质,是大豆的几十倍甚至上百倍,葛根异黄酮中除含有葛根素外,还含有大豆苷元、大豆苷和染料木素等已被证实具有抗骨质疏松作用的大豆异黄酮类物质,同时研究发现这类物质还可起到解酒毒的作用。该技术就是综合利用葛根原料制备提取物再加以其他配方开发2款以葛根提取物为主功能原料要的保健食品,剩余的原料制备出高品质的葛根淀粉,进而开发葛根淀粉产品。
四川大学 2015-12-22
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