时间：2023-05-30 08:52:44
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇精馏实验，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
现代化学工业的飞速发展得益于计算模拟的广泛、深入应用。现如今计算模拟已成为化工发展不可缺少的工具和手段，其在化工设计、生产、研究和教学中的重要性日益凸显。例如化工单元仿真即为以化工原理为基础，以计算机模拟操作为手段的综合教学。
基于近年来国家引导部分地方本科高校向应用技术型高校转型发展的思想，转型高校在校生工程能力、应用能力的培养为改革的重中之重。因此在化工的专业基础课实践环节——化工原理实验中，教师应根据社会发展的信息化需求，结合现代化的计算模拟软件分析实验过程，一方面可强化学生在計算模拟软件方面的训练和运用，另使一方面还可加深学生对装置、实验过程，甚至化工过程的深入理解。此外，在实验装置上进行计算模拟，还可节约大规模生产设备的运行成本，亦可多次重复实验，在形成学生解决工程问题的思维方式上具有极大的提升效果[1-3]。
精馏塔是化工流程应用广泛的单元操作设备，影响精馏塔操作水平和产品质量的因素很多，且相互关系复杂。精馏实验能够使我们了解精馏塔的内部结构，观察塔内各种传质状态，学习精馏塔的操作方法和具体流程，并掌握一定的实验数据处理方法，加深我们对精馏塔对二元物系进行分离过程的理解与认识，从而培养我们将理论与实际相结合，并运用所学知识去解决实际问题的能力。
本文以精馏实验装置为例进行计算模拟操作。运用ASPEN软件进行工艺流程模拟、故障诊断分析，并采用计算机语言开发了仿真软件。在教学过程中进行各种环节设计，然后根据学生实验结果进行分析总结剂点评，在实验过程中培养了学生的工程能力，并对专业学习产生更高的学习兴趣。
1ASPEN软件在工艺流程优化实验中的教学设计与实施效果评价
化工过程模拟技术是以化工工艺流程的理论机理为基础模型，采用计算机模拟的手段来对化工过程进行描述，并对化工的工艺流程进行热量衡算、物料衡算、能量分析和设备尺寸估算等。因此，流程模拟不仅可以节省时间，也可节省大量操作资金，同时对经济效益、过程优化、环境评价进行全面的分析与精确评估，以达到对化工过程的规划、研究开发及技术分析，从而节约资源、优化生产和提高经济[4]。
在工艺过程模拟中，学生按设计好的过程进行如下操作及模拟：
①试验探究加热电压、回流比、进料量和进料浓度的改变对塔顶馏出液中乙醇摩尔分率的影响，得到了在一定操作条件下精馏分离的最优化条件。
②运用化工流程模拟软件来对乙醇-正丙醇两组分的分离精馏实验进行模拟，得到理论的实验结果，并与实际结果相比较，找出实验的影响因素。
Aspen模拟的最终结果表明，模拟值与实验数据吻合较好，模拟过程中物性参数、模块选取合理。从模拟的结果不仅可以看出实验数据与理论值的差异，还可得到很多实验所不能得到的参数及变化情况，通过比较可找出实验的错误和不足之处，及时进行整改，从而大大提高了实验分离效率。
此外学生还对精馏塔的回流比、馏出比和进料位置进行了灵敏度的分析，得到了三种参数的变化规律，确定了一定条件下的最适回流比、馏出比、最佳进料板。
总的来说，ASPEN软件模拟工艺过程最主要是让学生了解化工模拟软件在实际的实验和流程操作中指导作用，通过理论的数据与实际的数据进行对比，判断计算模拟的准确性，找出错误位置，及时进行优化，并向授课教师提供了理论的最佳操作参数，即使学生了解设备参数变化规律，更快的确定最佳参数数值，更提高了实践效率，节约了人工成本。
2ASPEN软件模拟软件在实验中的教学设计与实施效果评价
随着计算机技术的发展，通过模拟软件对化工过程进行计算模拟，据此对过程进行故障分析已成为一种常用手段。在本次教学改革中，学生可结合实验装置实践，通过使用模拟软件对实验装置进行流程模拟，经过与实际过程参数对照分析，发现实际操作过程的故障原因，找出解决问题的对策，使学生在实训中得到工程能力的提高。[5-7]
在精馏实验装置上，在不告知学生情况下，人为制造一些故障，如管道泄漏、堵塞，塔内板上构件作改变，或者拆卸塔体保温层等等。学生在人为故障的情况，操作实验装置，对现场采集数据，并对数据进行分析，初步确定原因，然后用ASPEN软件对实际工艺进行模拟计算，找出问题的原因。
在诊断故障过程，学生按设计好的过程进行如下操作及模拟：
①通过设备的设计参数在模拟软件上进行模拟计算，验证流程装置设计的合理性；
②通过正常运行完好的设备采集的数据，用现场数据与模拟计算的数据进行对比，验证模拟计算的参数设计合理性；
③运行人为设计故障的实验装置，现场采集数据，对照与模拟计算不符合的部分；
④初步确定原因，对设计不符合部分在计算机上多次模拟操作；
⑤对故障部分给以改造策略，并考虑其合理性，最终给出诊断结果。
学生以模拟软件为工具，对实验装置的多种情况进行了计算模拟，将计算结果与实际情况进行对比分析，诊断出装置运行过程中的故障，分析故障的原因，并找出解决问题的方法，这种工程能力的培养，为其在工作岗位上进行设备维护和操作参数的调整提高很好的经验和理论基础。同时在模拟数据的帮助下，对实际操作进行了在线优化，并将优化结果指导实际生产过程。
3仿真软件在实验中的教学设计与实施效果评价
化工原理仿真实验是以真实的实验原理、实验现象、实验过程和实验数据为基础，在计算机上通过数学模型进行模拟实验现象，通过互动的动画模拟在现场的真实操作，并产生和真实实验一样的操作结果[2]。这种方法有利于培养学生的分析能力、处理、解决问题能力。
学生在开发过程中运用了多种开发语言编写，如采用Visualbasic、Visualc++、Delphi等，以及运用多種多媒体合成平台进行绘制装置，如Authorware、Photoshop、CAD等。
开发的仿真系统主要功能包括化工原理实验仿真模拟操作训练、模拟操作的评分、操作数据的获取及实验数据处理、思考题的测试及评估、实验装置的多媒体展示以及在线帮助等等，其基本结构如图1所示。
在开发过程中，我们要求学生按照以下步骤进行：①查阅相关资料，阅读相关教材，透彻理解原理及要求；②熟悉实验流程，进行实验的实际操作，掌握过程规律；③收集有关的物性数据，并从实验数据中挑选具有代表性的数据，形成数据库；④使用多媒体工具与设计语言结合，绘制包括实验设备、仪表、管路在内的试验流程图；⑤熟悉过程各变量之间的复杂关系及规律，采用设计语言编写模拟代码，实现各模块之间的联系；⑥系统的调试与修改。学生对实验过程进行仿真系统简单开发，模拟了真实的实验操作，使学生熟练掌握了如何操作化工单元过程，熟练的测定、整理实验数据，并且提高学生的学习兴趣。通过这种学习过程，在工作实践中，形成模拟真实操作的思维能力，以便其能更深入了解化工过程的流程，以及影响化工过程的因素之间的复杂关系。
4结论
目前这些废溶剂油通常采用稀释法、焚烧法和减压蒸馏法等进行处理。稀释法浪费大量的水资源且造成严重的水体污染；焚烧法虽然能够安全处理液体废弃物，但工艺要求严格，焚烧工艺不达标将产生更为严重的二噁英大气污染；减压蒸馏法由于工艺条件要求，消耗大量的能源。前两种处理方法浪费了废溶剂油中具有经济价值的二甲苯，后者则浪费了能源，均不符合我国建设节约型社会的方针政策，因此寻找一种合理有效的方法来回收工业废溶剂油中的二甲苯是一个亟待解决的问题。
本试验采用蒸馏-间歇精馏结合法来分离并提纯二甲苯，最大程度实现了废溶剂油的资源化并可节省可观的处理费用。经试验研究取得二甲苯精馏过程特性和最佳工艺参数。
1
实验部分
1.1试验仪器
设计数控间歇精馏塔（见图1）。A、B、C、D、E分别为塔釜、提馏段、加料段、精馏段和塔顶回流装置，其中提馏段和精馏段采用温控加热铜丝缠绕并以真空玻璃管保温，柱内采用不锈钢三角填料。分别在A、B、C、D、E五处都设置与计算机相连的铜-康铜温度检测计，在塔顶冷凝处设置新型控制回流比装置。所有温控和加热装置都与同一台微机相连，整个过程由计算机控制。
1.2
分析方法
采用Agilent GC/MS 6890/5973N对精馏产物进行色谱-质谱联机测样，以确定其成分和含量。色质条件：初温50 ℃保持5 min，以6 ℃/min 提高温度至250 ℃，恒温保持15 min。色谱柱：DB5ms 60 m×0.25 mm×0.25 μm。
1.3
实验方法
废溶剂油杂质较多、较粘稠，首先采用常温蒸馏对废溶剂进行预处理以除去其中的悬浮物、大分子和高沸点杂质，收集到一定沸点范围的蒸馏产物。溶剂经预处理后进入精馏塔，控制塔釜、提馏段和精馏段温度、回流比进行试验；在不同温度和回流比条件下，分批提取不同温度范围的蒸馏产物并检测；根据检测结果，划分归类组分相似的精馏产物温度段，确定最佳精馏工艺条件；最后分组的精馏产物进行二次精馏，比较效果，得出结论。
2 二甲苯性质确定
一、化工原理实验教学现状
化工原理实验方法主要包括演示性实验、验证化工单元操作原理的实验、综合应用三传原理的实验和培养学生创新意识和能力的实验四种类型。目前我校开设的化学教育、应用化学、制药工程、环境工程等化学化工相关专业都需要开设化工原理及实验这门课程。由于我校从师范类院校转型而来，化工原理实验条件薄弱，主要表现在：（1）仪器设备类型不够，特别新型单元操作设备少，不能满足现代化工单元操作技术进展教学的需要。化工原理实验室虽然包含了流体流动与输送、过滤、吸收、传热、精馏、干燥等"三传"传统的基本单元操作，但是象萃取精馏、液膜分离、固体膜分离等新型分离实验设备基本没有。（2）能结合工业应用的实验设备少。目前的实验室中化工原理实验设备主要是验证性实验设备，难以满足综合性实验和创新性实验的需要，也缺乏与工业对接的实验设备和能进行单元操作研究的设备。（3）实验设备台数有限。单个实验的设备台数都不超地两台，基本上是一个实验一台仪器，不能保证实验课程中每个学生都有独立的操作机会。设备种类、台数有限的情况下，化工原理实验教学效果必然受到影响。基于化工原理实验条件薄弱的现状难以在短时间内改变的现状，我们探索了一些提高教学效果的方法。
二、提高化工原理教学效果的实践
1. 分组循环实验提高实验设备利用率
针对化工单元操作种类多，各单元操作的实验设备台数有限的情况，我们摒弃上完一章理论课就做相应单元操作实验的传统方法，改为集中进行化工原理实验的方式。为此，在化工原理理论课程教学中介绍一些验证性实验方法和实验室设备。比如，在化工原理理论课中讲解流体动形态时，展示实验室雷诺实验仪器的现场照片，对雷诺实验仪器进行说明，并适当介绍实验室以外其他类型雷诺实验仪器设备的设计原理和优缺点。实践证明，这种教学方法不仅有利于学生对实验原理、方法的理解，也有利于学生通过理论与实践的结合，加深对单元操作理论的理解。集中进行化工原理实验时，学生分成多个小组，协同完成一个实验，做完一个实验后，小组与小组间交换实验仪器做另一个实验。分小组实验充分利用了仪器设备，每小组人数较少，能保证每位学生都能相对独立地完成各个实验，避免了分批次实验人数太多很多学生在实验中开小差、当旁观者的现象。由于部分实验，比如填料塔精馏实验，需要两人以上配合才能完成，分小组实验的方法也能很好地培养学生的团队协作精神。当然，分小组循环实验过程中由于需要同时解答多个小组实验过程中遇到的问题，大大地增加了教师工作量和工作强度，指导教师经常会处理分身无术的状态。
2. 开放实验室提高学生学习兴趣
开放性实验对于提高学生学习兴趣和自主学习能力，培养学生创新精神都有积极意义[3]。在实验设备不足的条件下，实验室开放可便于学生利用实验课堂之外的时间自主开展实验，不仅可以弥补实验课时数有限，解决实验课中学生对实验原理、方法等掌握不够深入的问题，还能充分发挥实验设备作用，还可满足对有部分单元操作特别有兴趣的学生进行探究式实验，培养这些学生的创新意识和创新能力。
3. 利用相关实验设备完成化工原理实验
化工原理课程针对化工过程中的物理加工过程，除了本门课程以外，化学化工相关专业开设的其他课程所采用的仪器设备也可以借用为化工原理实验课程使用。比如干燥实验需要进行物料含水率测定，可以借用应用化学专业实验的红外快速水分测定仪完成；精馏实验需要分析两种液体组成比例，可以利用物化实验室的折光仪来完成。通过适当借用，可以减少化工原理实验室专门配置相应的仪器所需资金。结合科研实践进行化工原理实验教学对培养学生创新意识和创新能力特别有益[4，5]。为此，我们借用自已科研工作中所用的与单元操作相关的仪器设备，设计部分创新性实验，增加学生对先进单元操作方法和设备的了解，培养学生创新能力。
4.利用验证性实验仪器设置综合性、创新性实验
化工原理实验以演示性、验证性实验仪器为主，综合性实验仪器较少。为提高化工原理实验对培养学生实验技能的效果，可以在既有仪器基础上开发一些综合性实验。比如，利用填实塔精馏实验仪，不仅可以进行精馏过程实验、理论塔板数测定等简单的实验，我们还指导学生自主设计混合液体系，利用精馏完成混合物分离的实验。学生在实验方案设计和实验实施过程中，不仅强化了对精馏过程的理解，而且提高了分析解决工业化分离过程中问题的能力，充分发挥了实验仪器设备的效益。问卷调查表明，90%以上的学生对这种自主设计、实施实验的方法表示非常欢迎。
5.改革考试方式，提高学生实验主动性
在仪器设备台数限制条件下，实验过程中难免有部分学生缺乏主动实验和独立分析、解决问题的动力。由于学生人数较多，指导教师也不可能随时盯住每一个学生。为此，一些教师化工原理实验课程考核方式进行了改革探索[6]。对我们改革了考核方法，采取平时实验记录学生表现和期末独立操作考试的方式。平时学生实验表现主要考查学生分析解决问题、动手实验的主动性、有效性，因为学生人数多，只能对特别优秀和特别不认真的学生加以区分。期末考核时要求每个学生逐个上机操作随机选定的实验项目，观察其操作是否规范，并就所选实验项目相关的理论和操作进行随机提问，以操作正确性、完成操作所花的时间以及回答问题正确性分项打分求和为期末成绩。实践证明，实验课中认真实验的学生能快速、规范地完成实验，而在小组中当旁观者的，往往不能在规定的时间能完成操作，甚至不能正确完成实验操作，水平高低立现。为考试及格，化工原理实验课中学生基本上不再需要指导教师监督就能主动完成实验。
关键词：Apsen Plus 化工设计 模拟设计
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0208-02
化工设计课程是化工类专业的必修课程之一，是一门融合化工工艺学、化工原理、化工设备、化工热力学、化学反应工程等专业基础课知识并最能体现学生专业综合能力的学科。陈显彰在其《化工设计概论》中讲“故凡修习化学工程者，皆以化工设计为最高攻读目标”[1]。由此可见该课程的重要性。这门课是将一个系统（如一个工厂、一个车间或一套装置等）全部用工程制图的方法，描绘成图纸、表格及必要的文字说明，也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。它是通过设计人员运用各种手段，通过大脑的创造性劳动，将人们的要求变为现实生产的第一步。它属于科学技术，是生产力的一部分[2]。
在21世纪的今天，世界各国之间的竞争主要是科技、人才和综合国力之间的竞争，人才竞争是竞争的实质。中国高等工程教育的出发点和归宿是培养现代职场需要的、具有创造性及开拓性、能够参与国际竞争、具备良好的应变能力的高级专门人才。化工设计课是一门实践性较强的学科，需要把理论和实践紧密结合；并且化工生产技术难度大，工艺流程复杂，操作技术求较高。由于化工实验成本高，工艺设备庞大，耗时较长等特点使得实验室仅设了一些小型的、简单的验证性实验，这对于培养生的创新能力以及解决工程实际问题能力帮助不大。鉴于上述特点，在授课及实验教学中仅采传统的教学模式比较困难。为了强化对学生设计能力的培养，提高学生的上岗工作能力，适应社会发展需求，许多化工院校都有针对性地开设了课程设计以及创新性实验等教学环节，使学生运用一门或几门课程识解决一个不太复杂但却是综合性的问题，从而初步获得工程技术的基本训练。计算机仿真技术模软件的应用有效地扩展了创新性实验的选题范围，节约了实验成本，成为高校实验教学改革和科研创新发展的最佳选择。现在较为成功的模拟系统软件有Aspen Plus、PRO/II、HYSYS等，其中Aspen Plus在我国设计院所和企业部门应用较为广泛。
Aspen Plus称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），该软件经过近30年来不断地改进、扩充和提高，成为举世公认的标准大型流程模拟软件。Aspen Plus特点如下：Aspen Plus包含完整的化工单元模块，易于组建化工流程；Aspen Plus具有完备的物性数据库，物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键；从分析工具上看，Aspen Plus提供了一些重要的模拟分析工具，如：流程优化、灵敏度分析、设计规定及工况研究等[3～5]。
精馏是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作。在精馏塔的实际运行过程中，由于操作条件的波动，其分离效果和生产能力经常发生变化，因此精馏塔操作性能的分析是化工生产过程中的重要操作条件。鉴于精馏在化工生产过程中的重要性，本文选取精馏塔的设计为例来说明Aspen Plus在化工设计中的应用，其设计过程如下所示：
Rmin，NTmin，R=1.2 Rmin时的R、NT和NF。
从以上设计可以看出，Aspen plus具有完备的物性数据库数据，完备的化工单元操作模型，能方便地构成各种化工生产流程。将Aspen plus软件引人到化工设计课程教学之中，可以大大提高学生解决复杂工程方面的能力，对提高学生设计水平大有益处。
（1）在化工设计教学中，学习使用Aspen plus软件是化工设计的一个有力补充。
（2）通过精馏塔设计，可以使学生在实践中了解掌握此常用的设计软件。
（3）通过相关设计参数的选择与确定，以及设计完成后的数据处理，可以使学生更好的了解化工设计工作的步骤、过程与设计思路。
参考文献
[1] 陈显彰.化工设计概论[M].台北：新学识文教出版中心，1978：l-2.
[2] 陈蔚萍.“化工设计”课程的教学改革实践[J].广东化工，2009，36（7）：284-285.
[3] 王华，张国涛.化工设计课程教学改革建议[J].广州化工，2010，38（6）：277-278.
[关键词]化工行业；精馏技术；节能技术；
中图分类号：TQ028.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0134-01
随着我国科学技术的迅速发展，化工行业的技术有了很大的提高，尤其是化工行业里的的分离技术，在化工生产过程中占有重要地位。分离决定了生产的产品质量和收率，是化工行业资源节能的关键步骤。精馏就是利用回流的方法，将液体混合物根据不同的沸点加温进行高纯度的分离操作，因为自身的优点，所以在工业生产工程中，精馏得到了广泛的应用。我们在进行这一过程的时候进行了数据统计，对这些数据进行了分析，最后得出的结论就是精馏分离操作所消耗的能源占据了化工分离中的百分之九十五。通过我们的研究发现，精馏在热力学中是一种低效耗能的过程，有极大的不可逆性。但是随着资源的大量开发，各国的能源储量都在降低，在世界能源日益紧缺的情况下，对精馏过程进行节流是必然的发展趋势。对精馏进行节能，不仅节省了大量的能源，增加了经济效益，还符合我国经济可持续发展的战略方针。在我国，各个现代化工业都投入了大量的人力、物力、财力对节能技术进行研究，大力发展精馏节能技术。
一、对精馏技术可节能步骤进行分析
要想对精馏进行节能技术研究，分析可节能的地方，就得知道精馏的过程中，有哪些步骤可以节能，针对这一步骤进行研究分析，寻找节能的方法。1、首先是对精馏的操作进行分析。任何一项技术的实施，都会有着相应的操作步骤，完善的操作步骤会给企业带来举得效益，增加工作的效率，所以我们需要对精馏的操作步骤进行完善。2、精馏的制热装置也可以作为节能的对象进行研究，根据其顶部和底部的温差来进行分析，将两者的温差均衡，可以利用中间的制热装置进行平衡。3、精馏是一项复杂的过程，有着许多的分离序列，每一道工序都会影响到节能的效果，所以要保证每一种工序的工作效率，对分离序列进行优化。4、不同的精馏塔有着不同的精馏效果，所以原材料在精馏的时候一定要进行多效精馏，利用不同的精馏塔对原料进行精馏。5、最后就是对分离进行研究，这是精馏的最后一个步骤，大大的影响到了精馏的效果和资源的消耗。对分离技术进行改革创新，提高分离的效率。这些精馏步骤对节能有着重要的效果，所以要加强这些步骤的节能措施。
二、加强精馏节能技术的措施
1、对精馏技术操作条件进行分析，完善操作条件。通过对精馏过程的各个操作条件进行模拟，对其进行分析研究。精馏有很多的操作条件，有操作压力、操作温度、原料进入位置以及温度、塔板压降、回流比以及回流的温度、理论板数、关键组分的清晰分割程度、塔底塔顶采出量、塔顶塔底热负荷等等，这些都是精馏技术的操作条件。在所有的操作条件中，只有除塔在操作时的压力是给定的，其他的操作条件都是一些变量操作。在实际的操作中，我们根据当时的过程进行控制，根据实际的需要进行调整，完善操作条件。在确定最后的分离值时，可以通过对灵敏度尽心分析研究，设计规定来确定分离值，已获得最小的冷凝负荷和最小的再沸器热负荷，从而使精馏的能耗降到最低，达到节能的最佳效果。
2、根据蒸馏装置顶部和底部的温度差的存在，利用中间换热装置进行平衡，达到节能效果。在进行精馏的时候，有些精馏装置的顶部和底部会存在较大的温差，这种温度下会极大的浪费资源，不符合节能原理。为了达到节能的效果，可以利用中间的换热装置来让温度达到均衡状态。增加的中间换热器可以将操作斜线率改变，并且可以利用低品位能源。如果在利用换热器的条件下，精馏塔上部的温度有明显变化，则可以在精馏段的恰当位置设置中间冷凝器，并用低品位冷剂作为冷源，以此来减少高品位的冷剂消耗，减少能耗，达到节能效果。虽说这种方法可以达到节能，但是会使精馏塔上方的塔板分离能力减弱；如果在利用换热器的条件下，精馏塔下方的温度有着明显的变化，则可以在精馏段的恰当位置设置中间再沸器，减少精馏主塔高品位热量的消耗，精馏塔消耗热能降低，热效率大大增加，能够达到最佳节能效果。有利必有弊，这种节能方式也会使分离的效果减弱。
3、对精馏施工的工序进行分析，合理优化分离序列。通过在实践中的操作可以得出一些结论，就是在精馏的过程中，我们应该将那些容易对系统造成腐蚀的组分给除去，以便降低后续设备的材质要求或者稳定操作。对原料的进入进行合理的细分，分成相同分子数量的两股流，按照上下各占一半的分馏比例进行安排；在塔顶的产品，根据不同的挥发度，按照依次递减的顺序对这些产品进行回收；在分离的过程中，有时候各组内物系的分沸点比较大，有的组需要在冷冻的条件下进行分离，应该使进入冷冻系统或者是更高级系统的组分尽量减少；把相对组分挥发度接近于1的放在最后；对产品纯度要求较高的组分放在最后进行分离。简单的精馏使用集热成技术费用会减少一般，能耗会大大减少，这种精馏技术的优化效果更加显著。
4、进行多效精馏。多效精馏是将原料分成大致相同的几股进料，分别将其送入压力依次递增的几个精馏塔中，几个精馏塔的操作温度也应该依次递增。这样就会使压力和温度较高的精馏塔塔顶的蒸汽向较低的精馏塔内流入热量，为再沸器提供热量，自身也会被冷凝，这样就大大降低了塔身所需要的热量，减少水能的消耗。
5、提高分离效率。经过多次的实验，我们发现这样的结论，分离的效率越高，在工作的过程中所需的能量就会降低，排放出的物质也会减少，产品的质量也会越高，大大提高了企业的效率，所以我们应该在精馏的过程中提高分流的效率。在进行化工精馏的同时，我们应该选用一些新型高技术填料等分离设备，不仅可以增加分离的效率，还会使精馏他的操作回流比降低，降低能量的消耗。这是提高化工产品质量的办法之一，也能够及时提供精馏的分离效率。
三、结束语
从我们对化工精馏节能技术的分析研究可以得出一些结论，优化节能蒸馏塔，是为了在使化工产品质量满足要求标准的同时，将化工蒸馏过程中的能源消耗降到最低。但是在精馏操作的过程中，因为各方面的影响，精馏的过程中依旧存在者大量的能源消耗和不必要的浪费。因此，我们依然要加大对化工精馏节能技术的研究力度，创造出新的办法，使用更加高级的设备，将精馏的能耗降到最低。
参考文献
1在化工原理教学中的应用
化工原理系列课程包括：理论课、实验课、生产或仿真实习和课程设计四个环节。其中化工单元操作过程设计方法、操作原理及其计算是理论课程教学的重要内容，而迅速准确地进行工程计算是课程设计的基础，所以组织好化工原理理论课程教学是落实化工原理整体教学的关键。目前，化工原理主要授课内容：流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离和固体流态化、传热、精馏、吸收、萃取、干燥等单元的基本概念、原理和工程计算方法，而通用过程模拟软件中几乎包括所有常见的化工单元基本模块，在讲课过程中，教师可以在讲授基本原理后，使用软件中的相关计算模块对其工作特性进行模拟展示。东南大学化学化工学院肖国民、李浩扬等，利用Fluent、Aspenplus软件应用于讲授和解决“三传”问题。其中利用Fluent软件，对固定床反应器进行动量模拟，结合反应动力学模型和对流传热模型等，研究反应器内一氧化碳与硝酸二乙酯偶联反应，从而获得反应器内速度、温度和各物质浓度的分布情况，模拟结果与实验数据吻合良好。这一过程给学生清晰的展示了：不仅固定床反应器内部的“三传”均和反应的进行程度相辅相成，而且若想准确计算、设计或优化一个单元操作过程，实验情况与计算模拟必须相互反馈，相得益彰。利用Aspenplus软件对二苯基甲烷二异氰酸酯换热器进行设计和工程开发，与传统的换热器设计计算方法相比，结果具有可靠性高、计算用时少、绘图快、和各专业集成效应强等优势。通过对甲醇—水精馏过程模拟，说明该软件可用于质量传递方面的计算。教学实践证明，该方法不仅可以全面反映塔内物料组成、质量分布状况等工艺计算结果，而且还可通过系统内置板式塔或填料塔的各种塔内件参数，得到塔结构详细设计，另外学生还可以通过改变模拟计算条件，综合考察各因素对分离效果的影响，便于教学。中国石油大学（华东）化学工程学院刘相、王兰娟利用软件：Mathcad、Aspenplus和AutoCAD与传统的课程设计相结合的教学方式，简化繁琐的计算过程，强化学生的工程意识和制图规范，使化工原理课程设计逐步走入规范化轨道。中国石油大学（华东）化学工程学院孙兰义，张月明等，选择烯烃分离装置作为研究对象应用于化工原理课程设计教学之中，利用Aspenplus、ProII获得了最佳回流比、理论板数等重要数据，计算机教学的引入为化工原理课程设计教学注入了新的活力。江苏技术师范学院化学与环境工程学院张春勇，郑纯智等利用Aspenplus软件在流体流动和输送机械、传热、精馏、吸收与脱吸中应用，在教学过程中使学生看到的都是工程实例，充分践行了理论联系实际这一教学原则。嘉兴学院生物与化学工程学院韦晓燕，谭军等，山东科技大学化学与环境工程学院张治山、高军[21]等将Aspenplus过程模拟系统有目、有步骤地应用于化工原理系列课程教学，通过单元模型操作型问题、实际案例分析和课程设计三个阶段的训练，使学生加深对化工单元设计的理解，达到培养“知识”+“能力”型人才的目的。另外，北京石油化工学院化学工程系葛明兰，李翠清等和安阳大学化工系李安林，张换平等将ChemCAD软件应用与化工课程设计和简捷精馏模型，青海大学化工学院李晓昆，张宏等将ECSS软件应用在板式精馏塔工艺计算中。华南理工大学化学与化工学院郑秀玉，李琼还将过程模拟系统应用于化工仿真实习教学的改革与实践当中，取得了宝贵的教学经验。实际工程问题的解决方案通常是多方面因素综合，且呈非线性关系作用的结果，解答需要经过多次运算与讨论分析。如操作型计算，尽管与设计型应用的原理是一样的，但是因为思考问题的角度不同，使得此类问题复杂、灵活，综合条件的选择计算不是一次完成，而是需要多次试算，反复迭代，加之公式复杂，计算步骤繁多，计算量很大。模拟软件的应用是解决这类问题行之有效的捷径，既帮助学生加深了对各化工单元的认识与理解，又培养了他们解决实际工程问题的能力。
2在化学反应工程、分离工程教学中的应用
化学反应工程和化工分离工程皆为化学工程与工艺专业本科生必修的专业基础课程。其主要研究内容的共性为过程开发、工艺设计以及实际生产操作过程中遇到的工程问题。在化工生产过程中，化学反应是生产的核心，而分离过程则是其前的原料净化和其后的产品精制，一般来说分离装置的费用占总投资的70%以上。过程模拟系统中，基本上包含了教学过程中所包含的各式反应器模型，另外系统还集成了用户自定义模块，用户可根据实际需求二次开发反应器模块子程序。而对于化工分离过程的模拟无论是从可模拟介质的种类和塔器的形式上，还是从模拟结果的精度上，都堪称化工模拟技术发展的代表。如：在AspenPlus中用于模拟所有类型的多级汽-液、液-液平衡为例，其计算分为简捷、严格法两种。简捷法计算单元模块库有三类：简捷法精馏设计、简捷法精馏核算和石油简捷蒸馏。严格法计算单元模块库有六类：严格精馏、复杂塔严格精馏、石油严格蒸馏、基于质量传递速率蒸馏、严格间歇蒸馏和严格液-液萃取，每一类单元模块库中又有多个以进料、加热器（冷凝器）和侧线物流等不同组合形式，如：严格精馏不仅可用于两相(汽-液)计算，还可用于三相(汽-液-液)计算，即可模拟：普通蒸馏、吸收、再沸吸收、萃取、再沸萃取、抽提、共沸精馏、平衡和反应比例控制蒸馏等工艺过程，而石油严格蒸馏库中就有近50种形式可选，所以过程模拟系统不仅可以满足化工分离工程课程主要内容的需要，而且对其后继石化、炼化等工艺课程，也有较大的帮助。天津科技大学王彦飞，朱亮等采用教学内容与AspenPlus软件相结合以提高教学质量，讨论环氧丙烷水解绝热连续搅拌釜式反应器模型的多解性，在课堂上非常快速直观的让学生清楚了解多定态现象以及产生的原因，有助于学生对反应过程的理解，并通过软件使用可以回答，“如果改变某些条件，那么对于结果有哪些影响？”这样的问题。南京化工职业技术学院化工系戴斌，徐宏利用化工过程模拟系统ChemCAD二次开发工具，在SO2转化反应器的工艺设计上，通过使用VBA语言编程，实现有复杂反应动力学方程的反应器工艺设计。变换不同的SO2转化工艺条件，计算得到与之对应的反应器体积，从而为装置技改、去瓶颈和优化提供依据。上海应用技术学院吴锡慧，郁平等对化学反应工程教学改革和实践，在实验中引入AspenPlus软件强化计算机应用，提高了学生们的设计和综合分析能力。该软件也正被学生用在大学生化工设计竞赛、毕业设计和科技创新等环节。天津大学化工学院李士雨，齐向娟给出了应用ChemCAD模拟软件更新分离过程教学内容的初步方案包括：分离过程热力学、自由度分析的原理和方法、单级平衡和多级平衡模拟计算等。得出：无论从国内外化工分离过程教学内容的更新趋势上看，还是从工业界对分离过程教学内容需求的变化上看，在分离过程教学内容中增加计算机模拟分析方法是大势所趋。华东理工大学化工学院李伟，朱家文等采用模拟软件ProII在化工分离习题课上，同时改变热力学方法、闪蒸条件、压力等，完成不同条件下的多种闪蒸计算。进行丙烯精制塔精确计算可对塔操作参数进行多方案计算和比较，实现整体优化；通过调节操作参数实现产品的纯度和塔的能耗比较，在其之间建立量化概念，这对于思考许多分离基本问题是十分有益的。江苏石油化工学院朱建军、林西平等利用AspenPlus软件对醋酸与乙醇催化反应精馏塔进行模拟，回流比、进料组成、进料位置等对醋酸与乙醇收率的影响进行了分析，结果表明：运用AspenPlus软件可以有效、快捷、方便地模拟脂化反应精馏过程，结果可靠,精度高。江汉大学化学与环境工程学院吴宇琼将AspenPlus软件引入分离工程课程及实验教学中。通过演示软件操作录像、学习模拟经典实例等方法，使学生迅速掌握并使用软件，借此求解泡、露点及塔板数等。广西大学化学化工学院秦祖赠，葛利等利用ProII对膨胀器的气体加工装置进行模拟，福建农林大学材料工程学院卢泽湘，范立维等利用AspenPlus对甲基叔丁基醚(MTBE)的催化反应精馏工艺进行模拟，并进行教学演示和讲解。着重在混合物热力学性质的计算、多组分平衡分离过程计算上，真正做到了“严格计算”。同时指出软件对化工热力学、化工设计等课程的学习也会有较大的帮助，连续三年化工专业本科生对过程模拟系统的学习兴趣调查中“，学习兴趣强烈”的分别占到总人数：72.8%、83.2%、86.8%。将过程模拟系统应用于化学反应工程教学，避免了大量计算公式推导、复杂数值计算等问题，可以在少用课时的情况下，尽量全面地展示化学反应工程的核心内容。多组分多平衡级分离的严格计算，是设计分离设备和优化操作过程的必要计算手段，也是化工分离工程教学的主要内容。使用过程模拟系统，在进行MESH方程推导及基本算法介绍的同时，使得塔的精确计算和将热力学中相对独立的知识运用到具体的分离过程中，解决其工程实际问题成为可能，并且可以对塔的操作参数、分离要求和设备投资、运行费用等问题进行分析计算，极大地提高了学习的深度与广度，使学生更加主动积极，综合分析和解决实际工程问题的能力明显提高。
3结语
通过对以上课程的学习及过程模拟系统的应用，为接下来学好化工过程合成与分析创造了条件，为化工设计打下了基础，同时这两门课程对过程模拟系统的应用又是不可或缺的。由此可见，过程模拟系统是化学工程与工艺专业核心知识点有机综合、相互贯通而成的产物，是新时期培养具有过程科学和工程知识背景的计算机应用人才的利器。在高等教育日趋大众化，呈现多样性的今天，强调核心知识点在专业规范上的统一性特征，是最终形成专业特色多样性的前提和保证，而在教学中推广应用过程模拟系统无疑是这一特征的具体体现。
作者：李晓昆 张宏 闫志强 汤强 张鹏宇 单位：青海大学
传质与分离工程领域的这些技术，往往是相关工业生产中的核心环节和关键所在。可是，在聚氯乙烯工业，太阳能、医药等关系国计民生的重大基础领域，其分离核心技术却往往掌握在国外企业手中，极大地制约了我国相关产业的发展。
近年来，传质与分离工程领域的这种“瓶颈“现象有了明显突破，精馏等技术更达到了国际领先水平，其工业应用不仅取得了巨大的经济效益，更产生了显著的社会效益和环境效益，也为其他领域的技术创新和产业化提供了很好的示范和借鉴。
这一影响深远的突破，北京化工大学传质与分离工程研究中心主任李群生教授功不可没。从1987年硕士毕业后来到北京化工大学工作，到如今成为传质与分离工程领域的权威专家，默默耕耘二十载，荣誉和掌声没有改变他脚踏实地，深入实践的一贯作风。当记者联系李教授时，他正远在千里之外的徐州，为新的太阳能发电项目采集数据、总结经验。新能源的时代，他又一次站在了科技潮头。没有对于荣誉或成就的刻意追求，在看似枯燥而艰辛的科研工作中，李群生教授体验到的是发自内心的纯粹快乐。正如他的科研方向一一分离精馏技术所追求的，亦是纯而又纯的目标。
“点”的深入：精馏技术的创新
在化工、石化，轻工、医药等领域的生产中，精馏是极其重要的分离操作。而高粘度、易自聚和含固体颗粒等特殊物系的精馏，一直是困扰生产的关键难题。这些特殊物系在精馏时，由于物料在塔板上流动困难，极易发生堵塔、液泛现象，不仅导致精馏塔的分离效率低下，常常伴随着物料损耗和环境污染，严重的甚至造成爆聚、爆炸事故，对安全生产构成了极大威胁。长期在工业生产第一线工作的工人，最担心的就是精馏塔的操作。而对于这一难题，国内外均未有很好的解决方法。
精馏不仅是保证安全生产的重要环节之一，还是提高产品质量的关键所在。产品纯度的提高――往往是细微的小数点后的突破，就会成为克敌制胜，攻占市场的法宝。李群生教授，就是解决这世界性工业难题，追求更高精纯境界的人。
李教授瞄准高粘度物科精馏这一世界性难题，从最初的设想，到理论推导、实验研究，再到工业开发和应用，经历了一个漫长的过程。其中艰辛，如鱼饮水，冷暖自知。
从进入科研领域开始，李群生教授就一直注重从实践中发现问题，再从理论到实践解决问题。这形成了他独特的科研风格和理念。在研究精馏过程时，李群生发现，液体在传统的精馏塔板上流动时，在液流的上、下游之间存在着较大液面梯度，这是推动液体在塔板上流动的动力，但也容易造成堵塔，液泛等现象。在深入进行塔板上流体力学研究的基础上，他首先在理论上创造性地提出了使液体在精馏塔板上进行“零梯度流动”的构思，建立了塔板上液体“零梯度流动”的数学模型。
这一理论构想的现实化，就是他自行设计的高效导向筛板――通过导向孔密度与方向的变化，将一定上升气体的动量分配给塔板上不同区域内流动的液体，以获得较均匀的速度分布。液体流速分布的数学模型，就是解决最为关键的导向孔的设计问题。通过求解这一模型，对塔板上每一个指定区域，都得到一个与该区域导向孔密度与转角相对应的液体速度场。适当调整导向孔的排布，就可以控制塔板上液体的流场，进一步对导向孔相关的参数进行优化，可以使液体在塔板上均匀一致地向前流动，甚至接近于”活塞流”，从而最大限度地提高塔板效率，增加通量、减少压降。
科研成果不是李群生教授的最终目标。实验室成功的下一步，是工业开发应用。通过对高粘度等特殊物系共性问题的基础研究，李群生博士建立了一整套导向孔开设的设计方法和计算软件，发明了高效导向筛板塔，可适用于高粘度、易自聚、含固体颗粒等特殊物系的精馏，解决了这一世界性的工业生产难题。
高效导向筛板塔应用于工业生产，其效果可谓之“奇迹”。
1998年7月，云南云维股份有限公司聚醋酸乙烯脱醋酸乙烯单体的高粘度物料精馏塔率先采用高效导向筛板塔，不仅彻底解决了堵塔、液泛的问题，同时还提高了塔分离效率和公司经济效益。使用前，精馏塔安全运行周期为4～6个月；使用后，迄今已正常稳定运行9年(未进行大修检修)，仅此一项每年为该公司带来5D0余万元的经济效益。本技术与国际先进的日本可乐丽公司相比，生产能力提高50％，分离效率提高20％，而该公司的塔运转周期仅为1年。
2000年，高效导向筛板塔在与国际著名的分离过程开发商格里希(Glitch)公司和苏尔寿(sulzer)公司的竞争中取胜，成功地在上海石化5万吨/a碳五分离装置上进行了应用，使该装置的生产周期由原来的15～25天，提高到360天以上。不仅实现了全周期安全生产不停机，还扭转了运行长期亏损的局面，利润几乎是逐年翻番，仅2005年就盈利8000多万元，彻底解决了该装置自1992年投产以来8年间因严重自聚而不能正常生产的难题。碳五馏分作为乙烯生产的副产品，可用于制造高级轮胎、香料、高品质光盘等，应用前景广阔。但在生产过程中难以精馏提纯，只能作为废弃物排放，不仅浪费资源，而且严重污染环境。上海石化应用精馏新技术后变废为宝，同时实现了节水、节能、节支、减排、减耗、扩产、环保的目标。
在含固体颗粒物料精馏方面，高效导向筛板塔已在我国食用酒精生产行业大面积推广应用。发酵醪精馏塔的生产周期从4～6个月延长至18个月以上，同时，生产能力提高约60％，分离效率提高约20％。世界著名的纤维素酒精研究者，美国密歇根帅立大学(Michigan State University)的Bruce E.Dale教授已和李群生教授达成了理论与技术的合作意向。
春华秋实。李群生教授脚踏实地的耕耘换来了应得的荣誉。精馏新技术被中国石油与化学工业协会组织的专家委员会鉴定为“达到国际领先水平”，获得省部级科技进步一等奖，二等奖各2项，以及2004年国家科技进步二等奖。在国际学术会议上作大会特邀报告1次，发表学术论文160余篇，其中60多篇被SCl、EI收录；申请国家专利7项，已获授权4项。
精馏新技术的开发应用不仅保障了安全生产，提高了经济效益，更为重要的是，节能减排效果显著，其环境效益难以估算。我国目前正致力于建设节约型、环保型的可持续发展社会，李群生教授精馏新技术的贡献在科研领域可谓是一面旗帜。如今，这一技术已在我国国有大中型企业的1000多座塔上进行了成功的推广应用，均一次开车成功。据其中10家企业的统计，仅2003年至2006年累计取得直接经济效益24.3亿元推广后节省12万多吨标煤和近7000万
吨冷却水；减少化学物料排放21.6万吨。
精馏新技术的科研过程体现出一系列的创新闪光点塔板流体力学研究――零梯度流动数学模型――高效导向筛板塔一技术集成软件包――大规模工业应用，李群生教授不仅创造性地解决了精馏这一世界性的工业生产难题，也为科研其他领域的创新应用提供了很好的示范。之所以能够取得如此成就，李群生教授说“主要是在一个点上深入研究做下去，默默积累，自然就成功了。”朴实的话语，却道出了他成功的秘诀。潜入深山，自有宝玉，难得的是默默积累的过程和坚韧不拔的毅力。
2007年～2008年，李群生教授在美国麻省理工学院(MIT)，华盛顿州立大学(WSU)做访问学者，他关于高效分离精馏技术和新能源的报告在美国科学界引起了轰动。访问结束时，美国以高薪高职挽留他，甚至已经下了聘书，他还是回国了。李群生所看重的，是我国工业领域中分离技术发展的广阔空间和需求，这也是他一向的科研理念：不仅要出成果，更要将成果引向应用领域，真正惠民利国。
“面”的拓展：应用领域的变革
传质与分离工程属于化工领域，但在实践应用中，各行各业都离不开这一领域的支持。李群生教授在分离技术上的突破性贡献，就在整体上引领了聚氯乙烯、化工、轻工，医药。石油，酒精、化肥、生物、环保等领域的变革。
聚氯乙烯是我国重要的工业领域之一。随着李群生教授发明的高效分离技术―一适用于氯乙烯单体精馏的抗自聚新型高效导向筛板精馏塔，复合孔径高效导向筛板及相应的操作方法――的引入，电石法聚氯乙烯工艺逐渐摆脱了高污染、高能耗的传统缺点，显示出相对的成本优势。同时，一直困扰聚氯乙烯产品品质的关键因素――氯乙烯单体纯度，也从99.8％提高到99.99％以上，大大提高了聚氯乙烯工业产品的价值。在当前我国电石法聚氯乙烯占到全国产量绝大多数的情况下，这项高效分离新技术更具推广价值。它大大提高了氯乙烯产品的质量，降低了杂质含量，提高了整个氯乙烯的技术水平，实现了安全生产、节能减排，绿色环保的目标。
在服装领域，高档服装面料的浆料采用聚乙烯醇制造。这项技术过去一直为国外企业所垄断，我国只能高价进口。同样是采用了高效分离新技术后，我国不仅生产出品种多样化的浆料，还以更优异的品质、更优惠的价格出口国外，为我国高档服装的生产销售开创了新的局面。
而在聚乙烯醇的其他生产领域，一个简单的数字对比就足以说明问题。聚乙烯醇作为高粘度物料，在精馏过程中，每次发生堵塔现象都要清除物料，全面停车检修。每次开停车损耗为三，四百万元，同时极易引起前序聚合釜的爆聚、爆炸等事故，全国五，六十套聚乙烯醇生产线，每条线、每个月都要停车一、两次。经济损失，物料损耗，环境污染、严重爆炸事故……所有这些现象，在采用李群生教授研发的高粘度物料精馏技术及高效导向筛板塔后几乎全部消失了。如今，该技术在我国聚乙烯醇行业的应用几乎达到100％。迄今为止所有应用装置均未发现堵塔，液泛现象，未发生重大安全事故。塔运行周期大为延长，扩产达到50％～100％。其显著的经济效益、环境效益堪称我国聚乙烯醇工业领域的划时代变革。
在医药领域，山东德州天宇化工公司更是一个知名的范例。天字公司的主导产品是丙炔醇(生产医药的中间体)，纯度为98.5％，价格3.5万/吨，利润微薄，依然打不开销路。而国际著名的联邦德国巴斯夫公司生产的丙炔醇纯度达99％，价格为6.5万/吨，却几乎占据了全部的国内市场。0.5％的纯度差距，让天宇化工公司走到了濒临破产的边缘。走投无路之际，公司负责人找到了李群生教授，进行丙炔醇生产精馏塔的技术改造。一年以后，天宇公司的丙炔醇纯度上升到99.8％，价格为6万元/吨，不仅重新夺回国内市场，还进一步进军国外市场。而全部投资改造的费用仅为十几万元。
科研领域，李群生教授在分离精馏技术的“点”上深入研究j工业应用中，他以“点”带“面”，使分离新技术在相关领域得到了广泛的推广应用，不仅解决了企业的技术难题，得到了更高的技术指标，而且取得了良好的经济效益、社会效益和环保效益。在他带领下的传质与分离工程研究中心，在精馏塔、吸收塔技术改造、丝网除雾技术，超临界流体萃取技术，结晶技术、换热技术、膜分离技术等方面形成了强力优势，成为众多企业发展的有力技术后盾和依托。他不满足于将实验成果束之高阁，而是进一步致力于科研成果的开发应用和产业化，这一切，都源于他对科研工作的理念――学以致用，惠民利国。
学以致用：脚踏实地的理念
谈到对科研工作的认识时，李群生反复强调，要搞清楚科学研究的最终目标。他认为，无论理论基础研究还是应用基础研究，都应该以发挥作用为目标。理论基础研究解决重大基础理论问题，可以为科技发展、人类进步打下基础，在宏观上指导应用基础研究。而应用基础研究关键在于“应用”，也就是说，科研成果最终要产业化，要体现在工业生产中实现效益。
从李群生自身的科研来看，可以说他将理论基础研究和应用基础研究很好地结合在了一起，走出了一条基础理论一一实践应用――大规模工业应用的产业化道路。李教授课题组的同事们已经习惯了这种科研模式，从最初的理论设想到求证，从设计图纸上的每一道线条、每一个数据，到企业应用时的现场指导、数据采集，每一个环节，李群生都是亲历亲为，严谨求实。经过理论――实践――理论――应用的循环，力求尽善尽美地完善科研成果和配套技术。
这种脚踏实地的风格，李群生归功于导师张泽廷教授的影响。张泽廷教授是我国培养的第一位化工领域的博士后，在教导学生时兼重理论基础和实践应用。李群生将二者融会贯通，在理论创新与工业应用方面都起到了很好的示范作用。可是，李群生说，他在产业化方面有所成就很幸运，因为背后有一批信任他，支持他的人。北京化工大学一向注重科研成果产业化，致力于企业和科研工作者之间的沟通交流。相关合作企业和课题组同事也给予他充分的信任和支持。
有感于自身经历，李教授认为，高校和科研机构作为科研创新主力，产业化至关重要。高科技成果产业化会带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。虽然教师推行产业化有诸多现实困难，但是，只要把握最关键的两点――一是与企业的沟通交流，二是持之以恒的毅力，“学以致用，惠民利国”达到最终目标就一定能够实现。
为了践行这一科研理念，李群生强调科研选题要准确，要有实际意义，并且在结题时尽量体现出这种意义。近年来，有鉴于世界能源危机和环境危机，新能源的浪潮正在兴起。而李群生教授目前正在进行的研究――太阳能发电和生物柴油中关键的分离技术，也正和新能源密切相关，对我国未来的能源产业和环境工业将产生深远的影响。
在全球光伏产业链中，高纯度硅料是光伏企业生产太阳能电池所需要的核心原料。因此，高纯度硅料的合成、精
制、提纯，生产也就成为光伏产业集群中最上游的产业。超纯多晶硅的提纯、规模生产及副产品回收则是关键的技术难题，也是我国最为欠缺的。我国硅资源丰富，具备先天优势，但长期以来，我国生产的硅粉以1万元/吨的价格出口日欧，掌握核心生产技术的国外企业则以350万元/吨的价格将成品多晶硅卖给我国。留给我们的只是资源消耗和环境污染。
有鉴于此，李群生提出，致力于多晶硅生产过程中多级精馏技术及设备的研究与开发，将已经应用成功的化工精馏技术移植到多晶硅生产中来，对我国多晶硅生产降低能耗，提高质量、进一步提高我国多晶硅生产的核心竞争力具有重要的意义。为此，他带领的课题组研制出了先进的多级精馏技术和设备，对传统工艺进行了11项革新，在包括中国最大的多晶硅厂――徐州中能在内的8家企业进行了示范性应用。不仅能够提炼出纯度高达99.9999％～99.9999999％的超纯多晶硅，而且实现了生产过程中废弃物的循环利用、贯穿生产线的节能和清洁生产。一位企业领导激动地说：”只要李教授能给我们提供技术支持，我就敢保证能够打败国外企业，让中国的硅片进军世界市场。”
从2007年开始探索研究，到2008年设计投入使用，多晶硅生产应用时间还不足两年，但已经开始出口目欧，显示出巨大的应用前景。太阳能作为可再生新能源，其绿色环保的特色正预示了未来的产业发展方向。曾经有国外科学家论证指出，一块260英里见方的太阳能发电板，就足够供应全球电量需求。而精馏新技术的应用及其产业化，将使我国生产的多晶硅质量符合目前和未来太阳能电池和超大规模集成电路的要求，成为解决电力和能源紧缺问题不可或缺的要素。李教授说，大约用2～3年时间，中国的多晶硅生产将实现大规模产业化，而太阳能发电也可以进入千百万户百姓家。
同样基于能源危机，生物柴油也是目前学界研究的热点。最新技术是利用海藻来制造柴油。一般海藻的生长周期为半年，而李群生教授和他的团队研发出一种海藻助长营养物，将培养周期缩短为一个星期。海藻一方面可以高效生产新型生物柴油，一方面吸收二氧化碳，减少温室效应。在能源危机、全球气候变暖等问题甚至有可能演变为政治危机的今天，这一技术无疑意义重大，影响深广。
之所以选择多晶硅与生物柴油作为科研课题，基于李群生教授对于新能源的独特认识。他说：“新能源和节能减排问题，既是经济效益问题，也是政治任务。我国经济快速发展，但节能减排和环境保护不尽如人意。一般来说，应用精馏新技术可以节能30％～70％，应该进一步加大推广应用和产业化的力度。”
基础理论研究――实践应用改进――大规模工业产业化，是李群生始终坚持的道路。多年来，他先后完成了横向、纵向科研项目100余项，研究成果曾在全国几十家国有大中型企业中进行了1000多项成功工业应用，取得了重大的经济，环境和社会效益。如今，“学以致用”的科研理念也继续指导着他未来的科研方向。李教授说，未来的研究重点有二一方面继续开展基础理论研究，主要是继续研究传质分离的机理、测定相平衡数据和预测模型同时重视应用基础研究，在基础理论指导下对设备、技术进行改进和提高，力图将产业化做得更好、更深入。
关键词：邻苯基苯酚；生产工艺；反应
1邻苯基苯酚概述邻苯基苯酚简称
OPP，是白色、淡红色的粉末或块状物，且臭味特殊。邻苯基苯酚属于化工产品，广泛用于表面活性剂、杀菌防腐，新型塑料、树脂合成等领域。一般来讲，邻苯基苯酚的大多数应用领域发展前景良好。然因国内产量相对较少，从某种程度上限制着领域的发展。报告显示[1]，邻苯基苯酚应用前景好的领域为信息染料、印染助剂等。自从我国加入世界贸易组织后，给纺织业带来诸多机遇，未来将走向规模化道路，故邻苯基苯酚作为新兴助燃剂发展空间广阔。当前，邻苯基苯酚生产方法以合成法、分离法为主。其中，分离法是从苯酚生产中产生的残渣中回收邻苯基苯酚，因资源有限，所生产总量受到一定限制。按照邻苯基苯酚原料的不同，可将合成工艺分为这样几种：①联苯抱氧法，将金属钠、联苯抱氧放入200℃的空间内加热处理，然后用酸分解，得到邻苯基苯酚；②联苯磺化水解法，将联苯用硫酸磺化，随后用苛性钠碱熔，将最终所得物酸化可得邻苯基苯酚；③苯酚、氯苯偶合法，将苯酚、氯苯作为原料，借助催化法合成；④环乙酮缩合脱氢法，将环乙酮缩合成二聚体，再对二聚体实施催化处理，经由蒸馏处理后合成邻苯基苯酚。上述几种方法中，环乙酮缩合脱氢法因价格低廉，操作简便，是国内外较为常用的工艺流程。
2邻苯基苯酚工艺流程和参数
2.1环乙酮脱水缩合和二聚体的分离提纯段
在带有搅拌功能的反应釜内加入一定比例的带水剂、环乙酮和质量分数处于2.0%~5.0%的催化剂，在104~140℃的环境下回流脱水处理，从油水分离器中分出一定水分，直到某时间段水量不再增加，再将剩余物料放入二聚体存储罐中。二聚体存储罐中的原料经由进料泵站放入精馏釜内，并向内添加阻聚剂，加热处理成蒸汽放入精馏塔内，蒸汽上升至塔顶，蒸汽经由冷凝器处理后成冷凝液，回流至塔内，上升的蒸汽、回流的冷凝液实施质量、热量的传递处理，待全部回流且稳定后，形成相对稳定的浓度、温度梯度。全回流结束后，经由控制器的调节作用，让部分回流入塔，另外一部分则冷却处理后放入馏分罐中。给予废水去水处理，将环乙酮送至反应釜内循环使用，馏分过渡处理后送至精馏釜继续处理，二聚体精品则保存至存储罐中。
2.2二聚体催化脱氢邻苯基苯酚分离提纯段
从二聚体存储罐中的得到的环乙酮原料通过载气带入固定的催化剂床层，在催化剂表面实施脱氢处理，并将脱氢反应温度控制在350~440℃，产物冷凝后回收放入存储罐中保存。需格外注意的是，该过程需回收一定的氢气。邻苯基苯酚存储罐中的原料经由进料泵放入精馏釜内，精馏釜内的物料经由加热处理后将蒸汽放入精馏塔内，蒸汽上升至塔顶后，通过冷凝器成为冷凝液，回流至塔内，全部回流稳定后，在塔内形成相对稳定的梯度，以浓度梯度、温度梯度为主。另外，回流结束后，在回流控制器的影响下，一部分回流至塔，另外一部分则保存至馏分罐内。前馏分保存在前馏分罐中，邻苯基苯酚粗品保存在精品存储罐中，过渡馏则放在回精馏釜内继续精馏处理。石油醚中的石油醚熔剂经由泵打到计量罐内，来自邻苯基苯酚精品存储罐汇总的原料在泵的作用下，打入邻苯基苯酚中间罐内，将计量罐中的物料放入溶解釜中，物料经由搅拌、溶解处理后，将物料放在釜内实施结晶处理，待结晶结束后，将形成的悬浮液放入离心设备中分离，液体熔剂存储在熔剂粗品罐内，运送至后续工段。粗品熔剂经由输送泵放在熔剂精馏釜内，在再沸器的加热处理中形成蒸汽，蒸汽上升至塔顶，冷凝处理后形成冷凝液，部分回流入精馏塔，部分采出到罐内回收熔剂（石油醚），釜残送至邻苯基苯酚中间罐，在精馏塔作用下回收邻苯基苯酚产品。
2.3后处理工段
将来自离心机中的物料放在干燥机内，真空干燥处理后的物料放到仓内，料车输送到溶解釜旁，将物料放在溶解釜内部，溶解后的邻苯基苯酚产品实施切片处理后包装、称重，得到质量分数为96.0%的邻苯基苯酚精品。
3结束语
综上所述，邻苯基苯酚作为主要的化工产品，用途广泛，发展前景广阔，且随着多年研究，其应用范围将逐渐扩大。目前，均借助环乙酮缩合脱氢法提取邻苯基苯酚，将环乙酮作为原料脱水、缩合处理后生成二聚体中间体，在精馏作用下回收反应液中的大量环乙酮，并提取二聚体；脱氢处理后能生成大量邻苯基苯酚，为有效分离邻苯基苯酚，可选用结晶、精馏结合方法，以提纯出质量分数为96.0%的精品，满足邻苯基苯酚生产需求；邻苯基苯酚工业化生产中除重视反应装置外，还应重视分离提纯装置，以结晶装置、精馏装置为主，保证产品质量。同时，选用模拟软件详细地计算结晶、精馏流程，借助各种方程计算模拟结果、比对后，从中筛选出相对科学、合理的热力学方程，以更好地模拟、优化工艺流程。另外，精馏塔内还选用了相对新型的技术、高效的填料，为产品质量的保证奠定基础；从邻苯基苯酚的不断生产、实验过程中，探索出合适的结晶流程，进而保证工业化装置一次性成功运行。
作者:陈瑶 单位:常州市生物技术发展中心
1 引言
由于乙醇水体系在常压下存在最低共沸点，因此无法通过常规精馏手段直接得到无水乙醇。工业上采用三元共沸精馏、萃取精馏、膜分离、分子筛吸附法等方法制备无水乙醇，但生产成本仍然较高，限制了乙醇大范围的使用。魏俊富等制各功能纤维及离子交换纤维，可以快速吸附油/水系中的油及有害的阴阳离子。
2 实验
2.1材料与试剂
无水乙醇：天津市北方天医化学试剂厂；聚丙烯丝束：石家庄卷烟厂；丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯：天津市东丽区天大化学试剂厂。铜试剂、二苯甲酮：天津市光复精细化工研究所。
2.2实验设备和仪器
气相色谱仪（GC9800采用2m*3mm）：上海科创色谱仪器有限公司；分析天平，TG328A，上海良平仪器仪表有限公司；电热鼓风烘箱，DLl02，天津市实验仪器厂。
2.3功能纤维的制备
聚丙烯酸纤维平铺放入适当尺寸的密封袋（20×20mm2）中依次定量加入溶剂光敏剂、引发剂、异丙醇、水，单体，鼓氮气10分钟除去氧气并使溶液均匀混合。然后将装有纤维及反应单体的密封袋于紫外辐照箱中辐照1小时后取出，把样品取出置于无水乙醇中洗涤，再将其浸泡在放有用无水乙醇的烧杯中超生30分钟抽提8小时，在70℃条件下干燥备用。未加入单体所制得的纤维为空白纤维。
2.4功能纤维的吸附处理
准确量取配置好的90%的乙醇/水溶液40ml于烧杯中，投加一定剂量的功能纤维，待充分浸润后，取出功能纤维放入针筒中将溶液挤出，用气相色谱色谱柱为Porapak Q填充柱（2m×φ3mm），氮气为载气进行测量，并计算吸附前后乙醇百分含量的变化。最佳工作条件为：柱温150℃，检测器温度160℃，进样器温度160℃，桥电流100mA，进样量为0.5μL，采用面积归一法定量。
3 结果
3.1功能纤维吸附性能评价
在常温下，分别用原纤维、空白纤维、功能纤维对乙醇初始浓度为90%的乙醇/水溶液进行吸附，考察其吸附性能，结果见图1.
3.2接枝单体对吸附分离的影响
在常温下，对乙醇初始浓度为90%的乙醇/水溶液进行吸附，考察功能纤维接枝不同的单体对吸附分离效果的影响，结果见图2。
3.3接枝率对吸附分离的影响
在常温下，用接枝了丙烯酸十二酯的功能纤维对乙醇初始浓度为90%的乙醇/水溶液进行吸附，考察接枝率对吸附分离效果的影响，结果见图3、4。
3.4功能纤维的再生影吸附分离的影响
3.4.1干燥法再生
功能纤维吸附后，在75℃下进行干燥一个小时，待干燥充分后在常温下，用4.15%接枝了丙烯酸十二酯的功能纤维对乙醇初始浓度为90%的乙醇/水溶液进行吸附，如此反复，结果如表1。
3.4.2离心法再生
功能纤维吸附后，放入离心机中进行离心，考察离心因素对吸附分离效果的影响，结果见表2。经过6000转速离心五分钟后，常温下，用4.15%接枝了丙烯酸十二酯的功能纤维对乙醇初始浓度为90%的乙醇/水溶液进行吸附，如此反复，结果如表3。
4 结论
4.1与原聚丙烯纤维和空白实验纤维的比较，接枝了丙烯酸十二酯的功能纤维对乙醇的吸附能力明显增强，吸附前后的乙醇差量可以达到4.12%。
4.2比较五种单体的吸附效果，实验表明接枝丙烯酸十二酯后，纤维吸附分离乙醇/水溶液中的乙醇的效果最好，吸附前后乙醇百分比变化量可以到达4.18%。
4.3在接枝率5%范围内随着接枝率增大，功能性纤维吸附能力逐渐增强，接枝率为5.02%%时，吸附前后乙醇百分比变化量为5.19%达到最大。
关键词：回流比 压力 溶剂配比 进料位置
一、工业焦化苯研究现状分析与存在的问题
纵观工业生产焦化粗苯的提取工艺，现行的生产技术无法做到有效去除焦化粗苯中所有杂质，都会残存一些杂质，例如：
1.噻吩、不饱和烃，这两类物质能够与苯互溶，但是不会引起结晶；
2.甲苯和饱和烃（主要由环己烷、甲基环己烷、甲基环戊烷、正庚烷所组成），此类物质会导致苯类产品的结晶点下降。
由于从结晶点能够一定程度上测定出纯度，所以将结晶点作为苯质量的评定指标，目前，供给化学合成的纯苯要求结晶点在5.4℃及以上，也有的特殊场合，要求将此温度控制在5.5℃及以上。另外，根据相关经验和数据显示，我国焦化工业区别于发达国家的石油工业，主要表现在我国的焦化粗苯中含有较多的噻吩。根据我国现行规定，一级焦化苯产品噻吩含量上限为0.6g/1L，这一宽泛的标准一定程度上限制了工业苯的应用。伴随着合成工业的渐渐升温，对C6-C7芳烃的质量要求逐渐提高，也就是要求工业合成使用的苯中噻吩含量逐渐降低，所以提升产品质量，有效回收噻吩就成为了现阶段我国焦化苯工业发展的重中之重，也是行业发展的新路子。
二、工艺改进的重要意义和方式方法
我国煤炭产业发展旺盛，按照每年3亿吨的炼焦量计算，每年都会有300万吨的焦化粗苯需要炼制。在焦化粗苯炼制工艺中，低温低压粗苯加氢精制的方法相对于传统酸洗法由于具有无污染、生产效益高、产量多、市场适应能力强等优势而被广泛推广和应用。但是此项引自国外的生产加工工艺分离阶段却存在着耗能高的缺点，对此，本文从工艺调整和萃取剂配比两大方面对其进行了相关的改进与优化。
三、工艺的优化模拟
1.回流比的优化
大回流虽然能够有效促进分离的进行，但是使得再沸器的耗能明显增大。经过相关数据统计，随着回流比的增大产品苯中甲苯含量急速下降，当回流比超过1.2时，产品苯中甲苯含量低于100ppm的界限，达到了80ppm，纯度提升为99.96%，符合生产的要求。在回流比超出1.2时，虽苯中甲苯含量低于30ppm，苯纯度提升为99.95%，符合生产要求，但再沸器的耗能会明显增加，因此可见，回流比定在1.2相对合适。
2.进料位置的优化
进料位置作为全塔精馏段和提镏段的分界点，其安放位置的选择在精馏工艺中起着极其重要的作用。通过对相关实验数据的统计汇总得知，苯的纯度伴随着进料口的下移逐渐增加，在维持一段固定值之后开始下降。而苯中甲苯含量伴随着进料位置的下移呈现出先减少然后稳定再增加的趋势。经过反复实验验证，当进料位置控制在17-26块板之间时为最佳位置。
3.压力的优化
由于采用气相进料方式，苯甲苯塔压力相对于液相进料时有了较大的改观。但是要注意，进料口的位置要不得高于溶剂回收塔的塔顶压力。适当的减压操作则易于分离的进行，能够减少耗能，但是压力过低，会对塔顶冷凝造成困难，当熔点低于40度时，则不可以用常温水进行冷凝，这样会增加生产费用。综合相关因素考虑才能得到一个相对的临界值来权衡诸多因素。
根据相关实验数据统计可知，在压力小范围变化时，产品中甲苯和苯的纯度几乎不变，但含量会呈现先平缓后增加的趋势，当塔顶压力大于 0.3atm 时，苯产品中甲苯的含量急剧增加。因此为保证两种产品的质量，苯甲苯塔塔顶压力应选取 0.3atm。
四、萃取剂配比优化
在萃取精馏过程中，通过提高溶剂比能够显著提升分离效果，但由于萃取剂价格昂贵，且溶剂比过大会显著增加蒸馏塔的负荷，所以出于成本及设备安全养护的考虑，萃取剂应适当适量使用。
根据相关实验数据统计可知，随着溶剂比的增加，非芳烃中的关键组分环己烷和甲基环己烷的残留量随之减少，当溶剂加入量大于 34000kg/h 时候，甲基环己烷的残留量仍大于0.2kg/h但环己烷已基本被分离出去，所以在保证产品质量的前提下，溶剂加入量至少应为 35000kg/h。
塔顶再沸器的负荷伴随着溶剂量的增大而增大，并且溶剂比增大也会提升回收塔的负荷，出于耗能因素考虑，溶剂加入量选为 35000kg/h，此时溶剂比约为 5.5：1
五、模拟优化的结果
相对于原生产工艺，新工艺具有设备数量少、操作流程短等优点，优化之后，不仅产品的分离效果有了明显提高，如苯设计纯度为99.95%，经流程加工改进之后，得到的纯度为99.95%，回收率也有设计之初的99%提高到99.95%，甲苯设计值99.5%，经过该流程操作后纯度为99.95%，回收率也相比设计值提升了0.3个百分点，而且减少了塔底再沸器和塔顶冷凝器的耗能。经过对相关数据统计、计算得知，该工艺优化改进前各种能耗常规为44.57 MKJ/h，优化改进后各种能耗为32.49MKJ/h，从以上数据计算得知该工艺流程与改造前流程相比节能 27.1%。
六、结语
本文以我国某厂5万吨每年粗苯加氢精制为基础，在原生产工艺基础上进行实验研究，在气相进料方式上提出改进意见，并对比改进前后灵敏度进行分析，得到如下结论：
1.经过优化改进之后，产品苯和甲苯纯度和生产效率明显提高，产品符合生产要求。
2.优化改进后的流程能耗由常规的44.57 MKJ/h缩小为 32.49MKJ/h，平均节能 27.1%。
3.优化改进后的流程各塔的绝对压力均低于 2 个大气压，都是在温和的条件下进行的操作，有效节省了设备的开支。
综上所述，气相进料方式能够在保证产品质量的前提下有效降低能耗，提高生产效率，该方式切实可行。
参考文献
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关键词：轻化工程；化工原理； 教学改革 ；专业建设
0 引言
轻化工程是一门实践性很强的技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工过程中各种单元操作问题的工程学科。从基础理论、设备构造、设计方法工程操作等方面对学生进行全面训练。主要目的是通过该课程的学习，要求学生掌握轻化工程准确实施所涉及的基本原理及理论基础，培养学生在轻化工业实际生产操作过程中工艺设计、选型配套、参数优化的能力，这是轻化科技工作者和研究人员必备的基础知识之一。如何在教学过程中强化学习方法的传授、提高学生学习的主动性和重视实践能力的培养，与高素质、创新型轻化专业人才培养目标的要求相符合，已经成为该门课程教学改革的关键。下面我根据教授轻化工程专业的工作经验，谈谈自己的看法。
1 关于课程特色专业建设
轻化工程是染整科学和工程学的交叉学科，轻化工业就是利用物理和化学方法将天然资源及产品作为原材料，加工成国民经济各相关部门不可缺少的物质材料和人们日常生活的必需品。要结合轻化工程专业特点，将课程的内容大幅度精简，突出重点，增强课程教学的针对性。教学内容上可以增加在轻化工业中应用较多的蒸馏、传热等单元操作。因受学时、教材容量的限制，不可能要求教材或一门课都能及时反映学科最新成果和科技前沿知识。为了解决这个问题，可以通过开设选修课"新型单元操作选论"的形式，向学生介绍膜分离、吸附、超临界萃取、分子精馏等新兴单元操作的基础知识，以及化工领域一些新的单元操作过程开发、设备开发方面的科技成果，使学生了解本学科的发展及前景，开阔眼界，拓宽知识面。
2 改革传统的教学方法，提高学生的理解能力
轻化工程是一门理论性、工程性、实用性都很强的课程，它是学生学完基础课后开设的一门专业基础课，对后续专业性课的学习和培养专业兴趣都具有举足轻重的作用。我们采用了多媒体动态模拟教学，将课程涉及的所有章节从单元操作的工艺流程到典型设备的结构和操作全部实行多媒体动态模拟教学。以基于计算机的视、听媒体为特征的现代多媒体技术，能产生、集成、存储信息，运用多媒体灵活、方便，而且视听效果特别好，能把复杂、生硬的教学信息转化成对学生的感官最具有效刺激的、易于接受和形象生动的信号。传统的黑板式教学过程教师主要利用黑板板书、教学模型、工程图纸等来辅助教学，而采用多媒体教学，教师可以利用电子课件、实物图片、实况录像、仿真动画等多媒体信息来辅助教学。多媒体技术在化工原理教学中把传统教学中的抽象阐述转化为立体、形象、逼真的随堂演示，不仅可以在课堂上给学生强烈的实物感，而且大大丰富了教学内容、增加了授课信息量、增强了学生对知识的理解力。如在精馏单元操作中，教师不仅可以利用多媒体图片向学生展示实际生产中的塔设备，还可以利用flas对精馏原理、塔板上的气液接触情况，塔操作时的液泛、液漏等现象进行模拟演示。在动画演示的同时，教师注意与学生的互动性，不失时机地对涉及的内容进行讲解，既生动又形象，必然取得事半功倍的效果。这种多媒体集文字、图形图像、声音、动画、影视等各种信息传输手段为一体，具有很强的真实感和表现力，可以激发学生的学习兴趣，将原本枯燥的教学过程变成生动活泼的教学方式，使学生在轻松中和谐自然地进入积极的思维状态，从而达到提高教学质量的目的。
3 引用生产应用实例，提高学生的学习兴趣
比如，在化工原理学习过程中，除了培养抽象思维能力之外，我们更要注重学生理论联系实践和解决实际问题能力的培养。在课程讲解过程中，我们结合轻化企业实际生产过程大量穿插实例，将理论知识与实践生产结合在一起，让学生有一个清晰的认识。例如，一种印染助剂的生产过程，包括原料投料搅拌反应过滤分离提纯产品。这些工序涵盖的单元操作和基本知识贯穿了化工原理的大部分内容，如流体的输送、过滤等单元操作涉及流体力学基础，浓缩、干燥、结晶等，单元操作中热量、水分的传递也都涉及课本中的传热、传质学基础等。在讲解干燥这一单元操作时，可以通过列举衣物固色工艺过程，加深学生对干燥概念、干燥原理的理解。因此，灵活结合生产应用实例极大地方便了学生对理论知识的理解和运用，提高了学习兴趣，强化了教学效果，更容易达到教学目标。
4 增加设计性实验和动手实践环节
为了进一步理解化工原理中的经典实验以及结论，我们结合演示实验模型，如雷诺实验、流体阻力的观察等等，让学生自己动手操作。化工原理是一门工科课程，具有很强的实践性，如果拘泥于课堂教学及演示实验，很难达到学生会用的目的。对此，我们结合教学重点与难点，安排相关的综合实验及仿真设计实训，使学生对离心泵、换热器、精馏塔等的结构、工作原理、使用方法等都有了深刻的理解和认识，认识了各种显示仪表，掌握了各种阀门及调节器的使用方法，通过在电脑屏幕上的演示，学生在课堂所学的理论知识得到了较好的应用，为理论课的学习打下良好的基础。学生可以自己也可以多人一起讨论，设计方法和流程，并动手实验验证，加深理解，运用实验及仿真实训的实验教学方法，既锻炼了学生的动手实践能力，又培养了他们对实际问题的分析能力，进一步帮助他们掌握相关知识，效果很不错。
5 结语
综上，本文结合实践，对如何在教学过程中强化学习方法的传授、提高学生学习的主动性和重视实践能力的培养，实现高素质、创新型轻化专业人才培养目标进行了探讨。
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作者简介：
1.林健（1992-），辽东学院化学工程学院轻化工程B1206班学生。
关键词：低温 甲醇洗 问题分析 措施
一、低温甲醇洗生产工艺原理
从变换工序来的变换气中除含有氢气、氮气外，还含有CO2、CO、CH4、Ar以及饱和的水份和少量的H2S与COS等硫化物。含氧化合物与含硫化合物是氨合成触媒的毒物，同时CO2又是生产尿素、食用二氧化碳等的原料，而一氧化碳、硫化物又可进一步回收利用，需要对它们分别脱除回收。
根据我厂整个工艺，采用低温甲醇洗涤法分别脱除变换气中的CO2、H2S、COS，将脱除掉的合格CO2送尿素，同时将再生出的H2S送催化氧化硫回收系统。低温甲醇洗是一种物理吸收法，低温、高压下在吸收塔中完成甲醇对CO2、H2S、COS的吸收，吸收了CO2、H2S、COS的甲醇溶液分别经过节流降压（少量的H2和CO在吸收过程中也被吸收，经节流降压闪蒸后得以回收），释放出CO2，再在热态下将CO2、H2S从甲醇溶液中完全再生出来，得到完全再生的甲醇循环使用。系统需要的冷量来自冰机以及吸收了CO2和H2S的高压甲醇溶液的节流膨胀和各水冷器。
实验证明：甲醇对CO2、H2S、COS有高的溶解度，而对H2、CH4、CO等溶解度小，说明甲醇有高的选择性，并且随着压力的升高和温度的降低，甲醇对H2S、CO2的溶解度将成数倍的增加。低温甲醇洗吸收酸性气体以及溶液再生、解吸回收有用气体的基础就是各种气体在甲醇中的溶解度不同，操作条件变化时溶解度也变化。
二、工艺特点
1.甲醇溶剂与其它溶剂相比的优点
1.1在低温、高压下，甲醇吸收酸性气体的量远大于对N2，CO，H2，CH4等的吸收量，即选择性好，从而大大降低了甲醇的循环量和减少了有效气体H2和CO的损失。
1.2甲醇在低温下平衡蒸汽压低，故甲醇损失少。
1.3甲醇的化学稳定性好、冰点低。
1.4甲醇的粘度小和腐蚀性小。
1.5甲醇的吸收能力大，且价廉易得。
2.甲醇溶剂的缺点
2.1因其工艺是在低温下操作，因此设备的材质要求高。
2.2为降低能耗，回收冷量，换热设备特多而使流程变长。
2.3甲醇有毒，会影响人的健康。
三、低温甲醇洗装置系统水含量高问题分析及解决措施
1.低温甲醇洗装置系统水含量高原因分析
1.1系统干燥不合格。
低温甲醇洗系统通常在运行一年以后，就必须对系统进行碱洗、水洗。碱洗的目的是为了清洗系统内塔及换热器上的油类和其他杂质，以提高塔及换热器传热传质的效率。水洗的目的是把碱洗时的碱液清洗干净。最后用氮气把系统内的水分吹扫干净。但在实际生产中，由于人们对低温甲醇洗甲醇水含量高而影响甲醇对二氧化碳和硫化氢的吸收认识不同，常发生装置还没有充分干燥的情况下，就将甲醇送入系统的现象，造成系统水含量高，整个系统加不起负荷。
1.2甲醇水精馏塔工况不稳定。
由低温甲醇洗的预洗再生系统甲醇的回收是通过甲醇水精馏塔将甲醇和水分离，然后甲醇回收进入系统，生产中由于甲醇水精馏塔操作工况的波动或精馏系统设备存在问题，都会造成系统甲醇水含量的上升。
1.3热再生系统的水冷器或蒸汽加热器泄漏。
由于热再生塔闪蒸汽冷凝器、热再生塔再生气冷凝器、甲醇水精馏塔塔顶冷凝器的气侧压力低于循环冷却水或蒸汽侧压力，一旦上述换热器泄漏，将使吸收部分系统甲醇的水含量上升。同时系统内的热再生塔蒸汽再沸器的泄漏，使蒸汽漏人甲醇系统侧，CO2吸收塔给料泵机封冲洗冷却器内漏，使冷却水漏人甲醇系统同样会造成系统甲醇的水含量上升。
2.甲醇水含量对甲醇洗的影响
生产运行表明，低温甲醇洗系统中甲醇水含量高时，会导致甲醇对H2S、CO2的吸收能力下降，随着甲醇洗吸收部分甲醇水含量的上升，甲醇对CO2的吸收能力下降很快，明显的表现就是，净煤气中总硫、CO2超标，塔盘持液严重，系统不得不减负荷运行。从近几年来的生产运行数据表明，低温甲醇洗吸收部分的甲醇水含量控制在0.5%～1.5%比较适合于生产的稳定运行。
3.问题解决措施
3.1系统干燥不彻底的解决办法。
对于系统开车前氮气干燥置换的问题，必须严格按操作规程进行。即氮气干燥时，必须定时对排放口的氮气露点进行测定，当露点≤-3O℃时，再对系统干燥2h为合格。
3.2甲醇水精馏塔工况不稳定的解决办法。
影响甲醇水精馏塔工况不稳定的因素是多方面的，生产中应根据实际情况，逐一分析解决。工艺方面，应从进料温度、进料组成、进料位置以及回流量等因素进行分析解决。设备方面，主要考虑精馏塔提馏段塔盘是否被有机聚合物堵塞，影响塔内介质的传热传质。
3.3解决热再生系统的水冷器或蒸汽加热器泄漏的办法。
系统内的水冷器泄漏问题，由于水冷器较多，查找比较困难。联系工艺实际，从循环冷却水的pH值变化来判断泄漏的水冷器。由于来自气相侧的气体成分主要为CO2和H2S。当水冷器泄漏时，CO2和H2S就进人循环冷却水，在水中CO2跟水形成碳酸以及H2S水离子，导致循环冷却水的pH值下降。生产中当循环水岗位发现水质pH值下降时，就采取相同的方法对系统内所有的水冷器出口水质pH值进行测定。通过几次的测定判断，都找到了泄漏的水冷器，说明该方法是可行的。
在生产实践中我们发现，当某水冷器出口水pH值与其它水冷器出口水pH值差距在1～2.2时，就可以确定该台水冷器有泄漏；pH值差距在0.25左右时，说明水冷器无泄漏。当然，由于甲醇洗工艺复杂，在实际生产中，还应具体问题，具体分析。对于热再生塔再沸器的泄漏，隔离蒸汽分析冷凝液中甲醇即可判断。
当然，彻底解决水冷器和再沸器的泄漏，更换其芯子是最有效。将换热器1O#碳钢换热管用304不锈钢波纹管取代，收到了很好的效果。
四、低温甲醇洗堵塞问题分析及解决措施
近几年来，因甲醇洗装置内的部分设备堵塞造成多次停车或减负荷运行，严重影响生产的安稳运行。
1.低温甲醇洗堵塞问题原因分析
1.1甲醇系统内设备腐蚀物或煤气带入杂质。
由于粗煤气成分复杂，石脑油含量高，很多杂质会带至甲醇洗系统，导致系统内的甲醇泵滤网堵塞。另外引起泵滤网堵塞的一个重要原因还有甲醇洗系统中设备腐蚀产物。低温甲醇洗净化系统中易出现腐蚀的部位，主要是在气体通路中换热器处。腐蚀的出现，主要是由于生成羧基铁，特别是Fe（CO）3和含硫的羧基铁。后者是生成Fe（CO）3的中间产物，而H2S的存在会明显地加速CO与Fe的反应。羧基铁的生成对生产是不利的，这不仅是由于羧基铁的生成会直接引起设备部件的腐蚀，而且在甲醇热再生时出现的羧基产物分解，形成固态沉淀，包括元素硫与硫化铁，沉积在甲醇系统的管线及设备中引起堵塞。
1.2有机聚合物的形成
由甲醇洗的工艺流程可知，煤气中的大量杂质由预洗再生系统分离处理。在甲醇水精馏塔中，由于精馏温度达125℃，容易使甲醇水中的有机聚合物聚合附着在塔盘上而堵塞塔盘。
2.堵塞问题对低温甲醇洗的影响
2.1甲醇系统内设备腐蚀物或煤气带入的杂质造成的影响
甲醇系统内设备腐蚀物或随煤气带入的杂质，首先会导致系统内甲醇泵滤网堵塞，若不及时发现并清洗虑网，将导致甲醇泵不打液，严重影响甲醇洗系统的安全稳定运行。其次还会造成系统内塔及换热器传质传热效率下降。
2.2有机聚合物堵塞的影响
近几年来的生产运行表明，有机聚合物堵塞主要发生在甲醇水精馏塔。当有机聚合物堵塞甲醇水精馏塔塔盘时，甲醇水精馏塔的操作不稳定，塔顶馏出物水含量超标，长时间持续，将使甲醇洗系统甲醇水含量上升，甲醇的吸收能力下降，最终系统不得不减负荷运行。
3.问题解决措施
3.1解决甲醇泵滤网堵塞的办法
针对甲醇泵滤网堵塞的问题，操作过程中必须严密监视运行泵的进出口压力变化。当其进、出口压力下降时，必须立即切换至备泵运行，清洗堵塞泵的滤网，使其尽快处于备用状态。为减少运行泵因其滤网堵塞不慎停车，通过对每台泵的运行周期进行统计，根据运行周期有计划地对泵进行滤网清洗，即可有效避免泵滤网堵塞而造成系统停车。
加入碱性化合物如碱性溶液、氨或胺，碳钢设备的腐蚀可以得到完全抑制，或者可以减少到可以忽略的程度。这样就有可能把高合金钢部件用普通钢代替，大大节省投资费用。
3.2解决甲醇水塔堵塞的办法
解决甲醇水塔的堵塞，生产中必须确保NaOH碱液连续加入，同时根据塔釜温度和再沸器的蒸汽用量来判断换热器列管的堵塞情况。当堵塞严重时，将会表现出塔釜温度低，蒸汽用量大。此时，就必须对运行的换热器进行隔离，清洗其列管，甲醇水塔塔盘堵塞，只要利用每年一次的大检修停车机会，拆出塔盘对其进行清理、冲洗即可。
3.3解决塔盘和换热器堵塞的办法
生产运行过程中，随着粗煤气带入的杂质和设备腐蚀残留物积累于系统设备管道中，影响甲醇泵运行，降低了换热器换热效率和塔板效率。此时对甲醇洗系统设备、管道进行碱洗、水洗，就能清除系统中积累的杂质，满足生产高负荷稳定运行。碱洗目的是除去系统设备塔盘和换热器内的残留物。水洗的目的是清洗干净系统内的残留碱液。