强化“过程技术”：化工业节能减排重拳出击

化学工业是典型的高能耗、高污染、高物耗行业。

资料显示：我国化工企业的能源消费量约占全国总能源量的16.4％，占全国工业能源消费总量的近25％，废水排放量占全国工业废水排放总量的16％。

与日本等发达国家相比，我国的化工产品能耗存在显著差距。例如，在乙烯方面存在的差距达到70％。

近日，北京化工大学教授、博士生导师张明国在接受《中国产经新闻》记者采访时表示，我国化工领域的专家和技术人员通过自主或与国外学者进行合作等方式，研究开发出了多种不同类型的化工高新技术，为有效地提高我国化工企业的节能减排效率打出了一系列“重拳”。其中，化工反应过程强化技术就是系列“重拳”中的一个。

掀开“重拳”的“盖头”

《中国产经新闻》记者了解到，化工反应过程强化技术是在实现既定生产目标前提下，大幅度减小生产设备尺寸、简化工艺流程、减少装置数目，使工厂布局更加紧凑合理，单位能耗、废料、副产品显著减少的一种新技术。

这种新技术包括单元操作设备的强化、生产过程的强化和信息技术提高过程强化的综合效益等内容。该技术是解决我国化学工业存在的高物耗、高能耗和严重污染问题，实现化工发展模式转变的最重要手段之一，也是实现节能减排的重要技术途径。　

北京化工大学教授、博士生导师邵磊在接受《中国产经新闻》记者采访时表示，在化工过程中，化学反应过程占有很大比重，它在很大程度上决定了化工过程的能源与资源消耗和污染排放的水平，因此，化工反应过程强化技术又是化工过程强化技术中的核心技术。

他说，化工反应过程强化技术是指化学反应过程中运用新材料、新技术和新设备，减小设备体积，或增加设备生产能力的一种高效、节能、清洁的新技术。它具体包括两项技术：一种是过程强化设备技术，它属于硬件技术，主要通过研究开发各种新型反应器和单元操作设备，使生产设备小型化。另一种是过程强化方法，它属于软件技术，主要是指化工过程集成化方法，包括化学反应和分离的耦合、换热等过程集成化方法。

“化工反应过程强化技术具体包括三种技术途径，流体流动结构强化、外场强化和过程集约化。上述三大类技术又包括了20多种化工反应过程强化技术。其中，结构催化技术、超重力强化技术、微波强化技术和反应过程耦合强化技术，具有明显的平台技术特征和很好的工业应用前景而备受化学和化工界的重视。”邵磊说。

打造“重拳”的历程

据了解，在研究与开发化工反应强化技术方面，发达国家比我国起步早，其历史最早可追溯到20世纪70年代末。当时，英国化学工业公司（ICI）开发出的超重力（HiGee）分离技术，采用高速旋转设备代替大型分离装置，实现了分离装置的小型化。同期，美国Eastman公司首次将反应与精馏过程耦合到一个塔式结构反应器中，简化了生产流程。壳牌公司发明的静态混合器将流体混合与传递通过管道进行耦合，用于反应过程，这些都取得了很好的强化效果。

张明国告诉记者：“让人们重视‘过程强化’的是联碳公司在印度发生的甲基异氰酸酯泄漏事故，它使人们进一步认识到要大幅度减小生产设备的尺寸、减少装置的数目、降低生产成本、降低能耗和减少废料的生成，提高生产效率、降低生产成本、提高安全性和减少环境污染。”

当记者问及国际化工反应过程强化技术研究与开发的动态时，张明国说，自从1995年正式提出“过程强化”的概念以后，美、英等国连续通过召开国家学术会议和开展合作研究等方式，展开对化工过程强化技术的研究与开发，并取得了很多成果。至今，国际化工过程强化的目标从追求缩小设备体积转变为高效与环保并重，从注重分离强化转变为重视反应过程强化以及反应与分离的耦合强化。化工反应过程强化的对象集中到“受传热、传质和混合限制的反应过程”和“受反应动力学、反应化学平衡限制的反应过程”两大类过程体系。

“我国研究与开发化工反应过程强化技术起步虽然比较晚，但发展的速度却很快，在结构催化技术、超重力强化技术、微波强化技术和反应过程耦合强化技术等领域都实现了突破。”张明国介绍。

他向记者举例：“中国科学院金属研究所发明了‘高分子热解结合可控熔渗反应烧结技术’，制备出了系列高性能碳化硅泡沫材料，从根本上解决了泡沫陶瓷材料存在的通透率与强度的矛盾、性能与成本的矛盾等问题，为加速结构催化剂技术等化工过程强化技术的发展奠定了材料基础。他们研究与开发出的结构催化剂突破天然气绝热转化制合成气和氧化偶联制乙烯的工程化瓶颈，为天然气优化利用做出了重大贡献。”

据记者了解，清华大学、辽宁石油大学、中国科学院金属研究所等单位在微波有机合成工艺、高效催化剂制备方面取得了很多研究结果。齐鲁石化、华东理工大学、华南理工大学和南京工业大学等在反应过程耦合强化技术的个别领域也取得了研究成果。