超重力技術(shù)助化工提質(zhì)降耗
包括超重力技術(shù)在內(nèi)的化工過程強化目前已成為實現(xiàn)化工過程高效、安全、環(huán)境友好、密集生產(chǎn),推動社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的新興技術(shù)。美國、德國等發(fā)達國家已將這一技術(shù)列為21世紀化學(xué)工程優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域。
可以預(yù)期,在21世紀里它將會成為國民經(jīng)濟建設(shè)的眾多領(lǐng)域中普遍使用并帶來巨大經(jīng)濟和社會效益的技術(shù)。
科研開發(fā)熱度漸升
目前國內(nèi)外正在形成研究超重力傳質(zhì)技術(shù)的熱潮。日漸重視該項研究的國家和地區(qū)已從最早開始的英國迅速擴展至中國、美國、印度、澳大利亞和中國臺灣等多個國家和地區(qū)。
在國內(nèi),自1984年汪家鼎院士在第二屆高?;瘜W(xué)工程會議上作了關(guān)于超重力技術(shù)及其應(yīng)用前景的報告后,北京化工大學(xué)、中北大學(xué)、華南理工大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)等高校競相對這方面進行了基礎(chǔ)應(yīng)用研究工作。許多應(yīng)用技術(shù)達到了國際領(lǐng)先或先進水平。
迄今為止,國內(nèi)相關(guān)研發(fā)單位已在國外發(fā)表論文近百篇,在國內(nèi)發(fā)表研究論文超過兩百篇,獲得專利近百項。
工業(yè)應(yīng)用取得成效
國內(nèi)科研單位不僅在超重力技術(shù)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了一批成果,更可貴的是,迄今為止,一批裝置設(shè)備已在煤化工、化肥、制藥、粉體制備、廢氣凈化和廢水治理等化工行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。相對于傳統(tǒng)技術(shù),采用超重力技術(shù)可將高30~40米、直徑為3~5米的塔設(shè)備縮小為高3米、直徑為1.5米的超重力裝置,顯著縮小設(shè)備尺寸,大幅度提高設(shè)備效率,簡化工藝流程路線,降低投資成本和運行操作費用,實現(xiàn)低耗高效的工業(yè)生產(chǎn)。
以中北大學(xué)成果為例,該校已開發(fā)了直徑300~2500毫米的系列超重力裝置,在化工、化肥、焦化、火炸藥等行業(yè)的20多個企業(yè)進行了示范工程和工程化技術(shù)推廣,經(jīng)濟效益顯著,同時取得了良好的環(huán)境和社會效益。通過超重力裝置開發(fā)以及與先進的化學(xué)工藝耦合和創(chuàng)新,推進了過程強化的產(chǎn)業(yè)化進程。
應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展
超重力技術(shù)已成功應(yīng)用于廢水、廢氣中氨氮廢水和氮氧化物等的治理,開辟了一條低能耗、低成本、高效率的凈化新途徑。大型煤制合成氨、甲醇裝置原料氣采用低溫甲醇洗凈化工藝后,放出大量含硫化氫的二氧化碳廢氣,傳統(tǒng)脫硫裝置受原料煤種等因素影響都不能正常運行,成為行業(yè)難題。如今超重力技術(shù)裝置已在該領(lǐng)域投入應(yīng)用,不僅主體設(shè)備體積縮小到1/70,使設(shè)備投資、占地大大減少,且減排效果顯著。該技術(shù)還推廣應(yīng)用于焦爐煤氣的脫硫凈化。中北大學(xué)還應(yīng)用超重力技術(shù)對化肥廠銅洗工序的氨氮廢水進行了治理,能耗明顯低于傳統(tǒng)吹脫法,運行費用是傳統(tǒng)方法的30%,投資費用約為傳統(tǒng)方法的40%。該項目被列入2002年度國家科技成果重點推廣計劃。
火炸藥生產(chǎn)工藝過程中易產(chǎn)生含大量揮發(fā)性有機溶劑的醋酸氣體,既浪費資源,又對員工健康造成了嚴重影響。傳統(tǒng)處理方法投資費用高、吸收效率低、占地面積大,而且根據(jù)火炸藥的特點只能在生產(chǎn)廠房中進行凈化治理,生產(chǎn)車間空間位置又十分有限。中北大學(xué)采用超重力法回收醋酸有機揮發(fā)性溶劑,實現(xiàn)了節(jié)能減排。
超重力技術(shù)還成功應(yīng)用于超細粉體制備,簡化了制備工藝,增加了產(chǎn)品品種,提高了產(chǎn)品活性。
隨著國內(nèi)外科技工作者、企業(yè)和科研院所對超重力技術(shù)的廣泛關(guān)注和認識程度的提高,超重力技術(shù)將不斷擴展應(yīng)用領(lǐng)域,可望在磺化、硝化、鹵化等快速反應(yīng),液液接觸與反應(yīng),節(jié)能降耗等領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響,將不斷向緊湊、高效、節(jié)能的方向發(fā)展,極大降低化工產(chǎn)品成本,為化工行業(yè)提效注入新動力。