现代化工分离工程面临的机遇和挑战.ppt

现代化工分离工程面临的机遇和挑战 清华大学化工系 费维扬 现代化工分离工程面临的机遇和挑战 一、概述； 二、分离过程面临的机遇和挑战； 三、实例分析； 四、几点思考； 一、概述 广义的化学工业(Chemical Based Industries)在国民经济中具有重要的作用； 在我国国民经济总产值中约占16.6%； 在美国、德国均占国民经济第二位; 一、概述 化学工业往往存在高物耗、高能耗和高污染的问题； 我国重复引进的问题十分严重。我国引进和消化、吸收引进技术资金之比为1:0.07,而日、韩为1:5； 分离科学和技术对化学工业的发展具有重要意义，并具有多样性和复杂性的特点； 分离科学与技术的必威体育精装版文献 07 AIChE Spring meeting--Separation 在能源和资源领域 16大提出，2020年我国GDP番两番，如何保证所需的能源供应？ 按汇率计算，我国单位能耗产出的GDP是日本的1/7，美国的1/4，不到世界平均水平的1/2； 按购买力平价法计算，我国高能耗工业的产品单位能耗与美国、日本的差距基本上在一倍以内； 节能降耗十分重要！过程强化十分重要！ 设备大型化的挑战 1000万吨常、减压：减压塔塔径13米； 100万吨特大型乙烯：油洗塔塔径10米左右； 60万吨：对二甲苯分离：塔径10.2米; 液化气脱硫:高压、高通量； 燃煤电厂烟道气脱硫：塔径12－16米； 燃煤电厂烟道气脱CO2：分离要求更高； 特高分离要求的挑战 己烯-1和丁烯-1是生产高品质聚烯烃树脂的重要共聚单体，与常用的聚烯烃树脂相比，拉伸强度、抗冲击强度、抗撕裂性和经久耐用性能都明显提高。市场需求增长迅速。 在己烯-1生产新工艺中，己烯-1与副产物己烯-3等同分异构体沸点相近，精馏分离需100多个理论级，回流比极大，投资占总投资的近一半，且能耗很高。 在乙烯裂解装置的C4馏分分离工艺中，丁烯-1与异丁烯的精馏法分离需350理论级，回流比高，能耗极高。 Ｏ18医用稳定轻同位素分离需２２００理论级； 在环境保护领域 各种工业废水（如含有机物、含酸、含金属离子、含放射性物质和其他有毒物质的废水等）的回收的处理； 各种工业废气的回收的处理；温室气体CO2的捕集和分离； 回收有价物料或使物料再循环； 开发绿色工艺过程中将发挥重要的作用。 在生物和医药领域 利用分子设计研制特效的新分离剂； 发酵液中各种有机酸的提取新工艺； 中草药的提取和净化新工艺的开发； CO2超临界萃取选择性高并不污染产品； 反微团、膜萃取、电泳萃取、电色谱等耦合的分离技术的开发和应用； 新材料和其他领域 超高纯单一稀土的分离； 纳米材料的制备等； 氧18，碳15等稳定同位素的分离； 光导纤维材料的生产； 性能优异的布基球C60的分离； 微电子工业中的分离过程; 二、 分离工程面临的机遇和挑战 对节能减排提出了更高的要求； 过程强化受到极大的重视； 信息科学和先进实验技术相结合； 耦合分离技术广泛应用； 多尺度、多层次的研究； The Tipping point of the iceberg气候变迁：冰山的警示 几十年前就有人提出，一旦经过某个不为人知的极限将会引起全球气候的剧烈变化。 这种观点在几十年来经常表达成“非线性”、“正反馈”、“滞后作用”。现在，在“转折点”这个新名字的描述下，它的重要性得到了更广泛的关注。 在2004年，有45篇新闻文章提到过和全球气候变迁相关的“转折点”关键词；今年的前五个月，就有234篇这样的文章发表。 “全球变暖会达到转折点”，最近一期英国的报纸在首页上如此警告大家；“气候接近不可逆点”。 1992年通过《联合国气候变化框架公约 》 1997年通过《京都议定书》，2005年正式生效 京都议定书（定量化减排） 156个国家和地区批准（美国和澳大利亚除外） 2008到2012年，主要工业发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2％，其中欧盟将６种温室气体的排放削减8％，美国削减7％，日本削减6％ 控制CO2排放成为解决全球变暖的关键 中国的二氧化碳排放总量在全球中的份额快速上升。根据IEA的统计数据，从1990年到2003年，中国二氧化碳排放总量在全球中的份额已由10.9%上升到14.9%。 中国人均二氧化碳排放一直低于世界平均水平。 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中提出要“控制温室气体排放取得成效”。 人类面临的严重挑战 数量极大：50万KW 的燃煤电厂每年排放300万吨CO2 ； 我国CO2年排放量占世界第二； 2005年我国火力发电为20180亿kwh，燃煤电厂排放的CO2约为18亿吨； 浓度低，温度高，体系复杂，含 Nox、SOx and O2 等； 设备