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                李鑫钢教授团队:蒸馏过程节能与强化
                发布时间:2019-04-15    

                在石油能源加工的炼油工◆业中,截至2012年底,原油一次加工能力达到5.75亿t/a,但我↓国原油对外依存度在2012年达到56.4%,极大地影响我国的能源安全。另一重要的基本有机化工原料—乙烯,是世界上产量最大的化学产品之一,2012年全国√乙烯产量1523万t/a,但当年乙烯当量消费量约3216.2万t/a,国内自给率仅为47.3%。炼油和乙烯工业是石油化工产业的核心,在国民经济中占有重要的地位。作为最主要的能源加工▂方法,蒸馏过程能耗很大,占据了化工分离行业能耗的50%-70%左右。为了减小对国外的依赖,我国需要独立自主々地解决能源加工过程中的高能耗问题,因此,如何提高蒸馏效率和降低过程能耗是提升蒸馏技术的当务▆之急。余国琮教授指导下的科研队伍在传质分离方面,特别是◥对精馏过程和设备进行了不断的研究与工业实践,开拓和发展了我国精馏分离学科方向。在此基础上1990年经国家发改委批准成立了 “精馏技术国家工程研究中◎心”。精馏中心在余国琮教授的精心培养下已经形成了一支以李鑫钢教授为带头人、150余成员构成的化学工程领域优秀团队,为我国◢石化、化工生产中精馏技术进步、大型装备国产化和节能降耗做出了突出贡献。

                然而在学科交叉的今天,仅靠单一学科ζ力量往往会造成创新动力不足的问题,这就在很大程度上限制了科技创新的♂发展和科技成果的转化。要实现关键技术的突破,就要实现跨学科、跨院系■的合作研究』,通过学科交叉促进科技创新。创新团队在李鑫钢教授的带领下依托彩神精馏技术国↙家工程研究中ㄨ心的现有条件和力量,汇集了反应工程、化工装置与设备、热能工程、仪表自动化等「专业领域的研究骨干和一批创新能力强和发展潜力大的科研人员,共同开展蒸馏过程传质与分离理论研究。

                从本质上来说,蒸馏过程在塔板和填料上属于气液两相流动传热传质过●程,在气体分布、液体分布、塔内气液流动等存在大量多相流体力学问题,特别是对于一些在非常规条件下操作的塔器(如高温、高压、易燃、易爆等)因条件苛∞刻,实验模拟难度很大。为了克服☉这一难题,李鑫钢教授带领团队成员创造性地应用现代信息技术、三维图形技术、过程分※析与优化方法,形成多组元复杂蒸馏过程多相流体系的应用模型,建立▓了大型蒸馏过程设计、诊断卐的工程学新方法,并成功应用于大型炼油减压、乙烯急冷装置的№研究开发和工程设计中,建立了大型蒸馏过程设计的Ψ 工程学新方法。此外,首次将三维结构可视化、流体流态可视化和内件形变可视化技术用于蒸馏装置内部构件的优化与设计中,实现了蒸馏过程整体设计水平的提升。开发的高效低阻力的塔填料,高性能〖气体、液◥体分布器,大型微变形支撑装置等多项专利技术和产品,解决ζ 了炼油常减压装置大型化带来的流体【分布不均、设备阻力大、能耗高等技术难题和长周期运转带来的装置变形、堵塞等工程实际难题。针对大型乙烯装置汽油【急冷装置,开发出塔∮盘低液面梯度、气液均布、抗堵塞等多项关键新技术,研制了高效三溢流塔盘、折返流气体分布器等多项新产品,解决◢了长期以来束缚我国乙烯急冷装置大型化和长周期运行的重要难题。开发的炼油减压蒸馏装置,多次创造国内最大直径塔器的研制记录(13.7米),研究成果获国家科学技术进步二等奖,乙烯急冷装置也突破了国外对我国大型乙烯急冷技术的壁垒,工程化成果覆盖了我国新建大型乙烯急冷装置的60%,研究成果获∏教育部科学技术进步二等奖。