蒸馏能耗占化工能耗50%以上,作为应用最广地蒸馏设备,.PDFVIP

项目简介 蒸馏能耗占化工能耗50%以上，作为应用最广的蒸馏设备，现有塔板和填料 技术从效率、通量、操作弹性和大型化均难以应对目前化工行业节能减排和产业 升级的更高要求。复合塔板技术克服了塔板和填料的缺点，优势互补，具有实现 高效高通量高操作弹性和大型化的潜力，是近二十年来国际化学分离工程领域的 研究热点和共性难题，也是21世纪蒸馏技术获取跨越式突破的希望。 本项目历经十几年的研究与实践，形成了“塔板和填料两体系高效耦合方 法”、“微纳尺度气液表面更新传质模型”和“气液相界面传质调控强化方法”3 个核心理论；并在其指导下，针对旧塔改造和新建塔器的不同需求，全塔统筹优 化，塔板和规整填料耦合，发明了系列蒸馏装置关键技术，气液传质由毫米尺度 提升到微纳尺度，传质面积、时间和更新速率提高了2-3个数量级，从理论和工 业实践上解决了高效高通量高操作弹性和大型化难题, 达到了节能、减排、降耗 和节省投资的效果。多次专家鉴定认为：“该技术思路新颖，创新性强，在通量、 效率和操作弹性等塔器的重要指标上取得显著进展，项目总体达到国际领先水 平”。 1. 将 NS 倾斜长条立体塔板与高效规整填料耦合，发明了 NS 并流复合塔板 技术，解决了填料多级并流传质的应用难题，实现了高效率高通量高操作弹性的 匹配。与业界公认的 F1 高效浮阀塔板相比，最大开孔率提高≥2 倍，效率提高 ≥30%，压降降低≥35%，操作弹性≥5 倍，通量提高≥4 倍，是目前国际上唯一 能使标志塔板操作上限的“空塔动能因子”参数突破6.0的塔板。 2. 将 H 型双层错排复合穿流筛板与规整填料耦合，发明了国际上首例适合 大型塔器的全混级、高效率、低压降、大通量的 NS 穿流复合塔板技术，解决了 高效塔器大型化的结构和安装难题。正常操作压降仅为普通塔板的1/6、通量提 高≥2倍，效率≥95%，操作弹性≥5倍，适用于减压、常压和加压不同工况；并 建立了基于点效率的非平衡级模型，解决了塔器理论计算难题。 3.针对不同的操作工况与工艺需求，发明了国际上首例高效提馏段专用塔 板、高效抗堵塞脱过热段专用塔板、新型导向降液管、系列专用液体分布器、开 孔率大于 50%的层塔式液体收集器等配套塔内件，从整塔结构上保证了系列 NS 复合塔板高效高通量高操作弹性的实现。 4.首次提出多因素调控的塔板设计原则和方法，构建了系列 NS 复合塔板的 设计工艺软件包、专用加工模具和生产线，同时通过工艺设备一体化发明了多项 节能降耗新分离工艺，为系列NS复合塔板工业化应用提供了支撑。 本项目授权发明专利 10 项、实用新型 13 项；出版著作 1 部，发表论文 87 篇，SCI/EI 收录 29 篇；培养博硕士 38 名；已在中石化、中石油和中海油等企 业 175 座塔器中设计和应用，累计新增产值 334.1 亿元，实现利税 49.8 亿元， 节能5.9亿元，为蒸馏过程新建塔器缩小塔径、降低投资，旧塔扩能提质改造以 及灵活调整产能和节能降耗树立了行业标杆，提升了我国蒸馏技术核心竞争力， 促进了蒸馏学科发展。已被中石化 SEI、中石油华东设计院和中海油海工英派尔 等多家设计院推荐和采用，推广前景广阔。 主要完成人及技术贡献 1、田原宇 排名：第1位 技术职称：正高级 工作单位：中国石油大学（华东） 对本项目技术创新性贡献： （1）提出“塔板和规整填料两体系高效耦合方法”、“纳微尺度气液表面更 新传质模型”和“气液相界面传质调控强化方法”3个核心理论 （2）系列复合塔板及其配件的发明人，提出项目研究思路和方案；主持塔 板开发、生产和推广应用； 曾获国家科技奖励情况： 2010 年国家科技进步二等奖，富含腐植酸的劣质煤梯级综合利用技术及其 应用，首位，2010-J-239-2-04-R01。 2、乔英云 排名：第2位 技术职称：副高级 工作单位：山东科技大学 对本项目技术创新性贡献： （1）提出“塔板和规整填料两体系高效耦合方法”、“纳微尺度气液表面更 新传质模型”和“气液相界面传质调控强化方法”3个核心理论 （2）提出了系列高效立体复合塔板的研究思路、实验研究和工业示范和应 用推广； 曾获国家科技奖励情况： 2010 年国家科技进步二等奖，富含腐植酸的劣质煤梯级综合利用技术及其 应用，首位，2010-J-239