作品回顾|过程节能技术创新

前几期的作品创新点回顾系列中，小编们为大家带来了控制安全、环保技术、高效反应与分离、新型过程设备应用等方面的往届分析，这期小编将从过程节能技术创新的角度，和大家一起探讨一下关于“节能”的亮点。

对于过程节能技术在化工设计大赛中的应用，大家首先想到的肯定是作品评分中所要求到的换热网络设计，夹点技术热集成的应用从整体上来说是厂界范围的节能手段，从最优化的角度对厂区内冷热物流进行合理匹配换热，在“评分细则—现代设计方法”中占有两个小项的评分项。除却换热网络设计这样的基础节能要求外，想要完善作品冲击更高奖项的队伍，还可以关注一下哪些节能技术创新呢？

热泵精馏

精馏是化工生产中最普适的分离技术，也是对厂界能耗要求最高的单元操作之一，在炼油、石化等行业中，其耗能占全过程耗能的比例甚至高达70%，设备投资超过总投资的50%。在满足多组分物流分离要求的基础上，如何降低精馏塔操作能耗则是化工工程师一直致力解决的问题。热泵精馏、多效精馏等特殊精馏技术的运用，可以在节能降耗方面做出长足贡献。特殊精馏在大赛中已属于较为常见的节能技术，尤其是在赛区高水平队伍中。据统计，仅2018年大赛国特获奖12支队伍中，根据各自流程特性，每队均合理使用了至少一项精馏塔节能技术。

热泵精馏其基本过程是将塔顶蒸气经压缩机绝热压缩后升温,重新作为再沸器的热源，使其中部分液体汽化,而压缩气体本身冷凝成液体。冷凝液经节流阀后一部分作为塔顶馏出液抽出，另一部分返回塔项作为回流液，减少外界公用工程的使用从而达到节能的目的。热泵精馏在塔顶塔底温差较小、工质蒸汽冷凝潜热较大等场合具有良好的应用效果。

18年中国石油大学（华东）--Mars浪、常州大学—辛巴等团队流程中所使用的热泵精馏技术，相对于传统精馏塔可降耗30~45%。

多效精馏

多效精馏原理和多效蒸发相同，是采用压力依次降低的若干个精馏塔串联的操作流程，前一精馏塔的塔顶蒸汽用作后一精馏塔再沸器的加热介质。这样，除两端精馏塔外,中间精馏装置不必从外界引人加热介质和冷却介质。双效精馏则是其中最常见的方式。双效精馏一般是将双塔差压塔中的加压塔塔顶冷凝器作为热源向常压塔塔釜供热，利用双塔耦合方式进行热集成达到节能效果。

18年南京工业大学—Eureka、四川大学—猎梦等团队的甲醇-水双效精馏，均是工业案例在化工设计大赛中应用的良好体现。

分隔壁塔精馏

分壁精馏塔（Dividing Wall Column，简称 DWC），又称为隔板精馏塔（或隔壁精馏塔），属于完全热耦合的特殊类型。分壁精馏塔实质就是在塔内部增设一个竖立的隔板，将常规精馏塔的内部一分为二，在一个精馏塔内同时完成传质和传热过程，其优点在于减少了设备投资、提高能量利用效率以及减少返混效应。

16年中国石油大学（北京）--化雨春风、石破天惊团队、18年湖南大学—氢氦锂铍团队在产品分离中设计的隔壁塔分离技术总节能率达到25%以上，较普通双塔精馏节能效果明显。

此外，精馏塔中间再沸、部分萃取精馏、共沸精馏等技术的合理使用，也是足以在精馏塔角度加深作品节能厚度的加分项哦~~

余热回收

余热回收是厂界能量利用的重大组成部分，不仅取决于能量本身的品位，也取决于生产发展情况和技术水平，其主要利用对象有以下几种：排气余热、高温产品和炉渣余热、冷却介质余热、可燃废气-废液-废料余热、化学反应余热等，化工业中余热资源占燃料消耗量比例15%以上。目前主要回收方式包括热回收（直接利用热能）与动力回收（转变为动力或者电力后再利用）。

17年中国石油大学（北京）--碣石观沧海、18年天津大--新烯旺团队的相变取热是典型的利用高温反应后物料进行余热回收的案例。17年四川大--远梦团队设计的蒸汽透平系统、低温省煤器技术，18年中国石油大学（华东）--Mars浪团队的余热锅炉蒸汽发生系统则是对传统高温烟气能量的有效利用。

此外，余热蒸汽发电、有机朗肯循环（ORC）、TRT高炉煤气余压透平回收、燃气-蒸汽联合循环（IGCC）等工艺在工业实际中也是节能降耗的技术尖兵。

多效蒸发

在之前的分离技术推送中小编曾提及过往届作品中的多效蒸发，同时它也是一类高效节能技术。在蒸发生产中，二次蒸汽产量较大且含大量的潜热，将二次蒸汽通入另一蒸发器的加热室，若后者的操作压强和溶液沸点低于原蒸发器中的操作压强和沸点，则通入的二次蒸汽仍能起到加热作用，从而可大幅降低过程能耗。多效蒸发流程可分为并流、逆流与平流等类型，一般流程数为2~3效，最多为6效左右。

15年中国矿业大学（北京）--Signal、17年安徽工业大学—流光溢彩、17年四川大学—远梦等团队均在流程中应用到了多效蒸发技术进行产品分离与节能降耗。

上述工艺流程是往届作品中较为集中的几大过程节能技术点，此外，很多团队会针对自己流程，采用或者自行设计特定的设备与器件进行节能操作，这也可以提升作品厚度与质量，在之前的设备创新推送中已有部分介绍，在此就不再一一枚举。希望本篇文章能对处于大赛最后筹备阶段的各团队些许帮助。

本次推送的词条文章放了几篇以前介绍的关于节能的技术，有兴趣的同学不妨看一看哈~

特别感谢：以上总结采用了上述高校队伍的作品内容，在此对上述高校及队伍表示最衷心的感谢。

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编辑排版：曾伟