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化工生產(chǎn)中為了將不同的物料組分分離，往往存在大量的蒸發(fā)、蒸餾、精餾等過程，這些過程多采用蒸汽加熱，一般同時需要公用工程提供冷卻水以將蒸出物料冷凝。這些生產(chǎn)過程的蒸汽和冷卻水消耗是生產(chǎn)能耗的最主要環(huán)節(jié)，過程能耗和冷卻水消耗直接決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。隨著煤炭、天然氣、淡水等能源價格的大幅度上漲，一些化工產(chǎn)品的能耗成本迅速攀升，導致其生產(chǎn)成本增長，利潤空間下降，甚至失去市場競爭能力。因此，降低蒸發(fā)、蒸餾、精餾等過程的能耗直接影響產(chǎn)品生存能力，本項目技術和工藝能同時大幅度降低上述過程的蒸汽和冷卻水消耗，達到節(jié)能目標。

一.項目簡介系統(tǒng)綜合分析方法是河北工業(yè)大學劉智勇教授創(chuàng)立的一種全新的節(jié)能技術。工業(yè)實踐表明，該技術特別適用于石油、化工等行業(yè)老廠節(jié)能改造。石油、化工行業(yè)大都是耗能大戶，且很多企業(yè)存在以下問題：? 由于設計缺陷或各種條件變化，現(xiàn)行操作條件與最優(yōu)條件相距甚遠；? 很多設備在設計時采用的是多年前的設計規(guī)范，其設計裕量一般偏大；? 以前人們節(jié)能意識淡薄，在很多環(huán)節(jié)上對節(jié)能考慮很少。上述問題造成現(xiàn)有企業(yè)能量消耗偏高，對這些企業(yè)進行節(jié)能改造勢在必行。但是，對上述企業(yè)的節(jié)能改造必須在高新科技指導下才能取得最大效益。現(xiàn)在流行的“熱夾點分析方法”是非常有效的方法之一。但是，熱夾點技術是20世紀80年代產(chǎn)生的。由于受當時條件限制，該技術只考慮換熱網(wǎng)絡的優(yōu)化，很少考慮換熱網(wǎng)絡與化工過程的主體（反應與分離過程）的相互影響。所以，熱夾點技術給出的“最優(yōu)化方案”往往不是真正的最優(yōu)方案。在很多情況下，熱夾點分析給出的改造方案需要調(diào)整換熱網(wǎng)絡或增加換熱面積才能達到一定節(jié)能效果。隨著對石油、化工系統(tǒng)各種科學問題的逐步深入研究，特別是計算機模擬與優(yōu)化技術的發(fā)展，我們可以考慮化工過程整體優(yōu)化問題，也就是說可以把反應、分離的操作條件、換熱網(wǎng)絡、公用工程以及設備裕度等因素綜合考慮得出優(yōu)化方案。這樣，既可保證過程在全面優(yōu)化條件下運行，又能充分利用設備裕量。河北工業(yè)大學劉智勇教授創(chuàng)立的系統(tǒng)綜合分析方法就是這樣一種新技術。該技術首先對全過程進行模擬，得出與實際過程相吻合的數(shù)學模型，然后采用熱夾點技術對換熱網(wǎng)絡進行分析，找出“熱夾點”及“網(wǎng)絡夾點”。在上述工作基礎上，結合過程具體特性，對換熱網(wǎng)絡及整個系統(tǒng)進行全面分析及優(yōu)化，從而得出最優(yōu)化解決方案。在考慮節(jié)能方案時，不僅考慮過程優(yōu)化，同時考慮現(xiàn)有設備對過程的制約以及設備裕度等因素對耗能的影響。顯然，這樣得出的節(jié)能方案比傳統(tǒng)熱夾點技術得出的方案更好。系統(tǒng)綜合分析方法在解決問題時分兩步進行。第一步，提出“設備零投資”方案。由于現(xiàn)有很多企業(yè)設備裕量偏大，如果充分利用這些裕量，經(jīng)常可以達到一定的節(jié)能效果。換句話說，該方案是在充分利用現(xiàn)有設備的裕量條件下優(yōu)化現(xiàn)有操作條件。這樣做有兩個好處：沒有設備投資、無需停車。在“設備零投資”節(jié)能方案基礎上，結合熱夾點分析方法，增加換熱器或調(diào)整換熱網(wǎng)絡，可以得出效益更大的節(jié)能方案。我們稱之為“增加設備或調(diào)整設備方案”。上述兩個方案有各自的優(yōu)點。“設備零投資”方案無需對設備進行大的改造，甚至無需任何改造投資費用，可以在不停車情況下進行，所以有其獨到的優(yōu)點。工廠無需等到大修，即可通過“設備零投資”方案取得一定節(jié)能效果。在大修時采用“增加設備或調(diào)整設備方案”可望取得更大的節(jié)能效果。應用實例：燕山石化煉油廠潤滑油生產(chǎn)車間酮苯脫蠟溶劑回收裝置能耗很高，擬投資600萬元對該系統(tǒng)進行改造。我們采用系統(tǒng)綜合分析方法對該裝置進行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“設備零投資”節(jié)能方案。按照該方案，廠方無需任何設備投資，即可達到很好的節(jié)能效果。廠方采用了我們的方案。工業(yè)實踐表明，該裝置節(jié)約蒸汽達25%，每年可節(jié)約費用260萬，同時節(jié)省了600萬元設備投資。隨后，我們又對該公司其它四套溶劑回收系統(tǒng)（上述系統(tǒng)采用蒸汽加熱，這四套系統(tǒng)采用加熱爐加熱）進行了分析，提出了新的“設備零投資”節(jié)能方案，這些方案仍然無需設備投資。結果節(jié)約燃料達10%。四套裝置每年可節(jié)約燃料費用400萬元左右。另外，該技術已經(jīng)在大慶石化、大連石化得到應用并取得很好的節(jié)能效益。從應用實例可知，系統(tǒng)綜合分析方法具有以下特點：投資少（甚至是設備零投資）、見效快、設備及換熱網(wǎng)絡改動小（甚至無需改動）、無需停車等優(yōu)點。二.市場前景我國化工企業(yè)能耗很高，節(jié)約能源不僅給企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益，也將對減少廢氣及CO2排放，有很好的社會效益。市場前景廣闊。三.規(guī)模與投資本技術適用于比較大的企業(yè)。采用本技術，投資很少，見效很快。四.生產(chǎn)設備如前所述，采用本技術，在應用本技術的第一階段，工廠無需設備投資。五.效益分析對中石油、中石化等特大型企業(yè)的應用表明，采用本技術，在設備零投資前提下，可以得到10%左右的節(jié)能效益。對其它技術力量比較薄弱的企業(yè)，由于其技術及設備比較落后，采用本技術進行節(jié)能改造，節(jié)能效益將更為明顯。六.合作方式以節(jié)能效益分成方式進行合作，也可以雙方共同協(xié)商其它合理方式。七.其他八.圖片大慶石化公司煉油廠采用本技術進行節(jié)能改造的情況說明：項目負責人：劉智勇所屬學院：化工學院，河北工業(yè)大學聯(lián)系電話：13132559169,022-60202047郵箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com

本項目發(fā)展了與時間相關的破壞理論，包括與時間相關的損傷理論、與時間相關的斷裂理論、以及與時間相關的損傷可靠性理論，建立了高溫構件損傷局部化的測量與分析方法，得出了冶金不連續(xù)結構、幾何不連續(xù)結構、溫度不均勻結構的損傷規(guī)律，由此形成了結構弱點識別技術，并通過與微觀組織定量分析手段相結合，有效地解決了高溫設備何處修與何時修的問題。同時該項目應用計算機及網(wǎng)絡技術以促進先進的維修規(guī)劃技術向企業(yè)管理的各個環(huán)節(jié)滲透。基于C/S與B/S模式相結合的思路，構建以預測為基礎的過程設備管理系統(tǒng)，在開發(fā)設備維修日常管理系統(tǒng)的同時，將先進的缺陷評定技術作為轉化的重點，并建立了高溫設備遠程壽命評估及監(jiān)測的模塊。該項目總體上達到了國際先進水平，許多具體技術是國內(nèi)外首創(chuàng)的。  本項目的技術成果可應用于化工、石油化工、發(fā)電、冶金等工業(yè)領域的設備維修規(guī)劃與失效預防。隨著我國國民經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，進入老化期的工廠（> 100,000 小時）越來越多，保證安全生產(chǎn)和降低維修成本的壓力日益增大，另一方面國內(nèi)高溫裝備制造商通過采用本項目的技術，可望提高其設備的市場競爭力。72％片堿生產(chǎn)蒸發(fā)濃縮裝置

一、 項目簡介化工生產(chǎn)作為國家支柱產(chǎn)業(yè)，也是高能耗高污染大戶，排放量排名第一。分離操作在化工生產(chǎn)中占有十分重要的地位，對大型的石油、化工、制藥行業(yè)等以化學反應為中心生產(chǎn)過程而言，分離裝置費用占總投資的50%-90%。在能耗方面，化工分離過程占化工生產(chǎn)能耗的50%-70%以上，而精餾過程可占到分離過程能耗的近60%-90%。針對以上問題研發(fā)出化工過程能量集成關鍵技術及節(jié)能新工藝：1、隔壁塔（DWC）及熱耦合塔（HIDIC）成套技術及裝備，有足夠的實驗數(shù)據(jù)支撐并已經(jīng)工業(yè)應用，節(jié)能效果一般能超過40%。2、基于大通量高效立體傳質(zhì)塔板技術（CTST、國家科技進步二等獎），利用夾點技術、統(tǒng)計學分析、流程模擬仿真等相融合，開發(fā)出多項節(jié)能減排的新工藝，如廢酸水回收工藝；微孔膜分離技術；醇-酯-水分離工藝；共沸精餾、萃取精餾與隔壁塔耦合工藝等。二、 項目技術成熟程度所有技術均已經(jīng)應用于工業(yè)實際，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。已推廣到我國30個省市及國外300多家大中型企業(yè)超過3000套。三、 技術指標（包括鑒定、知識產(chǎn)權專利、獲獎等情況）1、國家科技進步二等獎1項2、省級科技進步一等獎3項3、獲得發(fā)明專利25項四、 市場前景（應用領域、市場分析等）本項目屬于化工分離技術領域。針對化工生產(chǎn)過程中面臨的分離塔器大通量、高效率的瓶頸難題，以及節(jié)能、降耗、減排的迫切需求，研發(fā)出達到國際領先水平的大通量高效立體傳質(zhì)塔板（CTST）技術、隔壁塔（DWC）技術、熱耦合精餾塔（HIDIC）關鍵技術及設備和多項節(jié)能降耗新工藝技術。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場地規(guī)模、人員等需求）一般小于常規(guī)投資。六、 生產(chǎn)設備一般由我方提供。七、 效益分析僅統(tǒng)計15家大中型企業(yè)近三年的數(shù)據(jù)，直接經(jīng)濟效益超過30億元。八、 合作方式面談九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）李春利，ctstlcl@163.com，13902063302王洪海，ctstwhh@163.com，13902122829方 靜，ctstfj@163.com，13512492482

一.項目簡介系統(tǒng)綜合分析方法是河北工業(yè)大學劉智勇教授創(chuàng)立的一種全新的節(jié)能技術。工業(yè)實踐表明，該技術特別適用于石油、化工等行業(yè)老廠節(jié)能改造。石油、化工行業(yè)大都是耗能大戶，且很多企業(yè)存在以下問題：? 由于設計缺陷或各種條件變化，現(xiàn)行操作條件與最優(yōu)條件相距甚遠；? 很多設備在設計時采用的是多年前的設計規(guī)范，其設計裕量一般偏大；? 以前人們節(jié)能意識淡薄，在很多環(huán)節(jié)上對節(jié)能考慮很少。上述問題造成現(xiàn)有企業(yè)能量消耗偏高，對這些企業(yè)進行節(jié)能改造勢在必行。但是，對上述企業(yè)的節(jié)能改造必須在高新科技指導下才能取得最大效益。現(xiàn)在流行的“熱夾點分析方法”是非常有效的方法之一。但是，熱夾點技術是20世紀80年代產(chǎn)生的。由于受當時條件限制，該技術只考慮換熱網(wǎng)絡的優(yōu)化，很少考慮換熱網(wǎng)絡與化工過程的主體（反應與分離過程）的相互影響。所以，熱夾點技術給出的“最優(yōu)化方案”往往不是真正的最優(yōu)方案。在很多情況下，熱夾點分析給出的改造方案需要調(diào)整換熱網(wǎng)絡或增加換熱面積才能達到一定節(jié)能效果。隨著對石油、化工系統(tǒng)各種科學問題的逐步深入研究，特別是計算機模擬與優(yōu)化技術的發(fā)展，我們可以考慮化工過程整體優(yōu)化問題，也就是說可以把反應、分離的操作條件、換熱網(wǎng)絡、公用工程以及設備裕度等因素綜合考慮得出優(yōu)化方案。這樣，既可保證過程在全面優(yōu)化條件下運行，又能充分利用設備裕量。河北工業(yè)大學劉智勇教授創(chuàng)立的系統(tǒng)綜合分析方法就是這樣一種新技術。該技術首先對全過程進行模擬，得出與實際過程相吻合的數(shù)學模型，然后采用熱夾點技術對換熱網(wǎng)絡進行分析，找出“熱夾點”及“網(wǎng)絡夾點”。在上述工作基礎上，結合過程具體特性，對換熱網(wǎng)絡及整個系統(tǒng)進行全面分析及優(yōu)化，從而得出最優(yōu)化解決方案。在考慮節(jié)能方案時，不僅考慮過程優(yōu)化，同時考慮現(xiàn)有設備對過程的制約以及設備裕度等因素對耗能的影響。顯然，這樣得出的節(jié)能方案比傳統(tǒng)熱夾點技術得出的方案更好。系統(tǒng)綜合分析方法在解決問題時分兩步進行。第一步，提出“設備零投資”方案。由于現(xiàn)有很多企業(yè)設備裕量偏大，如果充分利用這些裕量，經(jīng)常可以達到一定的節(jié)能效果。換句話說，該方案是在充分利用現(xiàn)有設備的裕量條件下優(yōu)化現(xiàn)有操作條件。這樣做有兩個好處：沒有設備投資、無需停車。在“設備零投資”節(jié)能方案基礎上，結合熱夾點分析方法，增加換熱器或調(diào)整換熱網(wǎng)絡，可以得出效益更大的節(jié)能方案。我們稱之為“增加設備或調(diào)整設備方案”。上述兩個方案有各自的優(yōu)點。“設備零投資”方案無需對設備進行大的改造，甚至無需任何改造投資費用，可以在不停車情況下進行，所以有其獨到的優(yōu)點。工廠無需等到大修，即可通過“設備零投資”方案取得一定節(jié)能效果。在大修時采用“增加設備或調(diào)整設備方案”可望取得更大的節(jié)能效果。應用實例：燕山石化煉油廠潤滑油生產(chǎn)車間酮苯脫蠟溶劑回收裝置能耗很高，擬投資600萬元對該系統(tǒng)進行改造。我們采用系統(tǒng)綜合分析方法對該裝置進行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“設備零投資”節(jié)能方案。按照該方案，廠方無需任何設備投資，即可達到很好的節(jié)能效果。廠方采用了我們的方案。工業(yè)實踐表明，該裝置節(jié)約蒸汽達25%，每年可節(jié)約費用260萬，同時節(jié)省了600萬元設備投資。隨后，我們又對該公司其它四套溶劑回收系統(tǒng)（上述系統(tǒng)采用蒸汽加熱，這四套系統(tǒng)采用加熱爐加熱）進行了分析，提出了新的“設備零投資”節(jié)能方案，這些方案仍然無需設備投資。結果節(jié)約燃料達10%。四套裝置每年可節(jié)約燃料費用400萬元左右。另外，該技術已經(jīng)在大慶石化、大連石化得到應用并取得很好的節(jié)能效益。從應用實例可知，系統(tǒng)綜合分析方法具有以下特點：投資少（甚至是設備零投資）、見效快、設備及換熱網(wǎng)絡改動小（甚至無需改動）、無需停車等優(yōu)點。二.市場前景我國化工企業(yè)能耗很高，節(jié)約能源不僅給企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益，也將對減少廢氣及CO2排放，有很好的社會效益。市場前景廣闊。三.規(guī)模與投資本技術適用于比較大的企業(yè)。采用本技術，投資很少，見效很快。四.生產(chǎn)設備如前所述，采用本技術，在應用本技術的第一階段，工廠無需設備投資。五.效益分析對中石油、中石化等特大型企業(yè)的應用表明，采用本技術，在設備零投資前提下，可以得到10%左右的節(jié)能效益。對其它技術力量比較薄弱的企業(yè)，由于其技術及設備比較落后，采用本技術進行節(jié)能改造，節(jié)能效益將更為明顯。六.合作方式以節(jié)能效益分成方式進行合作，也可以雙方共同協(xié)商其它合理方式。七.其他八.圖片大慶石化公司煉油廠采用本技術進行節(jié)能改造的情況說明：項目負責人：劉智勇所屬學院：化工學院，河北工業(yè)大學聯(lián)系電話：13132559169,022-60202047郵箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com

本項目的特點：（1）研發(fā)煤化 工企業(yè)基于物聯(lián)網(wǎng)智慧節(jié)能云服務平臺 的能源系統(tǒng)在線監(jiān)測及控制技術，能夠 準確預測大型煤化工企業(yè)節(jié)能改造的空 間與潛力。（2）研發(fā)有效防積灰、堵 灰和抗腐蝕的高效模塊化換熱器技術研 發(fā)工藝。（3）研發(fā)低品位煙氣余熱回 收技術及能級提升系統(tǒng)研發(fā)，基于仿生 防磨原理、非能動流型調(diào)控原則，設計 新型翅片結構。

本成果針對化工工藝過程的生產(chǎn)特點，以火災、爆炸、泄漏事故過程的危險狀態(tài)及其存在與轉化條件、事故成災機理及其動力學過程理論模型為基礎，綜合運用計算機仿真模擬技術、軟件工程理論、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術及GIS技術等，開發(fā)典型化工工藝過程實時災害監(jiān)測、仿真模擬與綜合定量風險分析平臺，為過程工業(yè)的事故隱患排查、災害預防和災情控制提供技術支撐。

本研究基于重氮工藝反應熱危險性，利用先進的熱分析設備（反應量熱儀RC1、絕熱量熱儀ARC、差示掃描量熱儀DSC）對重氮工藝進行分析，通過測量獲得重氮工藝的目標工藝溫度、失控后體系能夠達到的最高溫度、失控體系最大反應速率到達時間為24小時對應的溫度、技術最高溫度等數(shù)據(jù)，改進工藝參數(shù)，降低工藝的熱危險性，防止失控反應，提高化工工藝的本質(zhì)安全性。

石化產(chǎn)業(yè)的廢氣、廢水、廢渣排放量分別位居工業(yè)污染物排放量的第1、第4和第5位，現(xiàn)有工藝針對廢氣、廢水、廢渣分別采用焚燒、生化等方法處理，存在投資大、能耗高、達標排放難等問題。本項目以“過程減量化、治理精準化”為理念，開發(fā)“廢棄物”中資源化合物的回收技術、廢氣/廢水催化氧化技術、廢渣臨氧裂解技術、低品位能量綜合利用技術，形成化工“廢氣、廢水、廢渣”“一站式”凈化的成套裝備與工藝技術。并且環(huán)保裝置與化工裝置一體化運行，實現(xiàn)化工裝置的“三廢”零排放。

本項目發(fā)展了與時間相關的破壞理論，包括與時間相關的損傷理論、與時間相關的斷裂理論、以及與時間相關的損傷可靠性理論，建立了高溫構件損傷局部化的測量與分析方法，得出了冶金不連續(xù)結構、幾何不連續(xù)結構、溫度不均勻結構的損傷規(guī)律，由此形成了結構弱點識別技術，并通過與微觀組織定量分析手段相結合，有效地解決了高溫設備何處修與何時修的問題。同時該項目應用計算機及網(wǎng)絡技術以促進先進的維修規(guī)劃技術向企業(yè)管理的各個環(huán)節(jié)滲透。基于C/S與B/S模式相結合的思路，構建以預測為基礎的過程設備管理系統(tǒng)，在開發(fā)設備維修日常管理系統(tǒng)的同時，將先進的缺陷評定技術作為轉化的重點，并建立了高溫設備遠程壽命評估及監(jiān)測的模塊。該項目總體上達到了國際先進水平，許多具體技術是國內(nèi)外首創(chuàng)的。 本項目的技術成果可應用于化工、石油化工、發(fā)電、冶金等工業(yè)領域的設備維修規(guī)劃與失效預防。隨著我國國民經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，進入老化期的工廠（>100,000小時）越來越多，保證安全生產(chǎn)和降低維修成本的壓力日益增大，另一方面國內(nèi)高溫裝備制造商通過采用本項目的技術，可望提高其設備的市場競爭力。