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化工行业转型,出路在于“微化工”!

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发表于 2021-10-26 15:37:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
物质分子的化学转化是人类物质文明的重要组成部分,化学转化在保证人类生存并不断提高人类生活质量方面起着重要的作用。化工已经成为现代社会必不可少的一种工业方式,通过化工可以生产能源、军工、高分子材料、医药、建材及各类精细化学品,然后进入日常的生活。
化工行业是中国经济的支柱产业,我们国家的化工总值已经占到GDP的17%,也就是说我们国家已经成为世界第一大化工生产国。但跟发达国家相比,还称不上强国。传统的化工行业现在面临着转型升级的压力。近期,微化工反应技术与智能制造产业化推进会在山东青岛召开。大会以主题报告、现场展示和技术交流的方式介绍了微化工反应技术在我国的研究进展与产业化进程。
微化工技术助力安全高效生产
化学合成工业目前面临着诸多挑战,在生产出人类所需要的化学品的同时也会产生大量的废弃物,处理不好会给环境带来污染。如何实现化学品生产的绿色、安全、高效,关系到国民经济的健康发展和人类生存环境的改善。
事实上,目前通过微化工技术的应用,完全有可能对复杂化学反应进行有效的控制,实现高效、安全、清洁生产,减少副反应的发生,减少“三废”排放,其主要的途径就是提高反应装置的反应性能。微化工系统具有混合速率快、传质系数高、停留时间短、生产效率高以及过程安全、易于控制、放大效应小、产业化风险低等特征。
微反应技术让化工更美丽
其实化工生产是可以避免散乱差,采用微反应技术,化工装置同样可以做到小巧精致,化工生产也同样可以做到清洁、环保、安全,化工厂也可以变成美丽的花园。事实上经过最近几年的发展,微化工技术的开发与应用正在对我国化工产业产生越来越大的影响。
中科院大连化物所开发的微通道反应技术已实现了8万吨/年磷酸二氢铵生产的工业运行、5000吨/年氢氧化镁阻燃剂的测试、万吨级石油磺酸盐生产的工业示范运行试验,为企业解决了安全、环保,提高了产品收率和质量稳定性,显示出显著的社会效益和经济效益。
专业人才培养迫在眉睫
目前微通道连续流反应技术正在化工业中蓬勃发展,已经成为化工业应对安全环保、节能减排、提高生产效率、实现产品差异化的必备神器,已经成为企业实现智能化、连续化生产进程中不可或缺的技术。然而,在这一进程中,专业人才的缺乏也成为制约行业发展的瓶颈之一。
针对目前行业面临的人才短缺问题,我国化工行业正在与比利时、美国等国家的研究机构以及国内一些高校开展广泛的合作,准备引入国外专业教材,加大专业人才培养力度,建立专门的人才队伍,满足行业和企业对人才的需求,更好地推动微通道连续流反应技术在中国的发展。
微反应器要为化工生产服务
目前微化工反应技术正在成为传统化工业应对环保安全挑战以及市场竞争的一个有效手段和工具,是解决某些反应工艺问题的捷径,但要应用好这一技术却没有捷径可走。要实现真正的工业化应用,前期有大量基础工作需要做好。开发微反应器的最终目的是要服务化工生产,而要解决企业生产中实际问题就要求微反应器也要像传统化工设备一样经久耐用、技术可靠、有标准可循。
而设备定制化加工又必须以工艺要求为前提,前期要进行大量的脚踏实地的开发工作,包括反应动力学和热力学的研究、工艺设计、工程设计、自控系统设计、在线监测仪器仪表的配备等,要搞清楚反应时间和放热量与反应器体积和结构之间的关系,在此基础上才能进行反应器的材料选型、结构设计以及加工制造。
用好微反应技术需要转变观念
目前在微化工技术的推广中普遍存在一种现象,项目在设备供应商和技术供应商那里运行得很好,但一到客户那里就会出问题。问题出在哪里?其实是大家在对微化工技术认识上一些偏差造成。微反应技术是一个新兴的技术,有人把它称作是颠覆性的技术,其颠覆性不仅仅体现在设备和工艺条件上,还体现在人的思维模式上。
微反应技术需要一整套全新的化学反应基础理论和系统做支撑,系统中每个环节都与传统釜式反应有所区别,工艺条件、设备选型、助剂催化剂匹配都要以微反应的理论作指导,而不能基于传统的经验和思维模式。在应用新技术的过程中一定要突破传统思维模式的禁锢,用全新的微化工技术的视角来思考问题、解决问题。
微化工机械技术产业化现曙光
过去10年,微化学机械系统包括微化工、微生物芯片和微热动力系统的研究越来越受到重视。国内外相关研究十分活跃,主要集中于化学领域和生物技术领域。
目前微化工机械技术正处于全面产业化的前夜,微反应技术大规模工业化应用的可行性还需要进一步研究和评估,微流控芯片尺寸仍需进行更多的研究,以进一步减小分析仪器整体尺寸;微型操作单元的集成,以及复杂集成系统的稳定性和可靠性评估都需要进一步的研究;微尺度下传热、传质与反应的规律还需要系统、深入的研究;微器件的设计与制造技术标准化工作还需加强。这些工作都需要产业界的积极参与支持。
微界面传质强化提升反应效率
目前,化学反应中有很多慢反应,如氧化、加氢等,制约了反应效率的提高,直接影响了产品市场竞争力。然而,南京大学提出了微界面传质强化反应的理论,不仅建立了微界面传质强化反应的理论体系,还开发了微界面传质强化反应器构效调控系统(MTIR系统),MTIR系统实现了化学反应高倍数强化,反应效率成倍提高,能耗、物耗、水耗、污染物排放大幅降低。
该技术已在N家企业推广应用。与传统的塔式鼓泡反应器生产系统相比,该装置反应效率是原来的2.77倍,产品纯度99.5%以上,生产成本降低17%。该技术在石化、煤化工、制药、生化发酵、新材料制备等工业领域有良好的发展前景。
小编总结
智能制造是“中国制造2025”的主体,但也应该重视不同行业先进工艺及材料技术的攻关。对化工行业而言,转型升级要发展绿色核心技术,经过智能化发展,树立化工领域的国际地位。同时,还要注重生物材料在传统化工高分子加工中的应用,促进这些行业转型升级,大大减少白色污染。
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