在近日舉行的

“天正設(shè)計杯”第十五屆全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽

全國總決賽中

我校化工學(xué)院Grail團隊設(shè)計的

“揚子石化年產(chǎn)5萬噸異丙醇”項目

創(chuàng)新使用蒸氣滲透膜分離技術(shù)

和精餾分離整體優(yōu)化技術(shù)

為異丙醇的高效生產(chǎn)和綠色生產(chǎn)提供了方案

取得全國總決賽第一名

斬獲金獎（特等獎中的第一名）

這也是我校自2012年

參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽以來

連續(xù)10年收獲全國特等獎

有效分離打通綠色生產(chǎn)“生命線”

“為某大型化工企業(yè)設(shè)計一座異丙醇生產(chǎn)分廠或為現(xiàn)有的異丙醇生產(chǎn)分廠設(shè)計技術(shù)改造方案，相對現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的技術(shù)水平，要求技術(shù)提升達到《中國制造2025》中提出的綠色發(fā)展指標(biāo)”，今年3月份，Grail團隊在拿到賽題后，便將技術(shù)改造重點定位在“本質(zhì)環(huán)保，節(jié)能降耗”上。

“在丙酮加氫生產(chǎn)異丙醇生產(chǎn)工藝中，異丙醇粗餾塔的塔頂產(chǎn)物為異丙醇-丙酮-水三元混合物，其中，水與異丙醇可形成共沸物，需要采用共沸精餾、萃取精餾等方法從該混合物中脫除水，操作復(fù)雜、成本高，無法取得較好的經(jīng)濟效益，故異丙醇生產(chǎn)廠通常將該三元混合物作為廢液處理或出售，導(dǎo)致異丙醇收率降低、成本增加、資源浪費�！被�工學(xué)院、團隊指導(dǎo)老師崔群介紹道，為了將該三元混合物充分利用起來，Grail團隊采用膜科學(xué)技術(shù)研究所的蒸氣滲透膜分離技術(shù)，用NaA分子篩膜對異丙醇-丙酮-水三元混合物進行分離，“三元混合物進入蒸氣滲透膜裝置，通過膜滲透脫水，滲余側(cè)截留的丙酮和異丙醇混合物，經(jīng)精餾分離得到丙酮返回作為生產(chǎn)異丙醇原料、循環(huán)使用，同時得到99.9wt%異丙醇產(chǎn)品。該方案與傳統(tǒng)萃取精餾相比，年操作費降低了60%，碳排放量降低63%，總體能耗降低63%。”

Grail團隊在成功 “截留”并高效回收利用丙酮的同時，也沒有“放過”另一種原料氫氣。他們同樣采用膜分離技術(shù)后，丙酮加氫反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)閃蒸分離產(chǎn)生的混合氣（CO、CH4、H2）進入氫氣分離膜系統(tǒng)，回收得到99.9%氫氣，再次作為生產(chǎn)異丙醇的原料被循環(huán)使用。

值得一提的是，該團隊是總決賽60支參賽隊中唯一一支對精餾分離進行整體優(yōu)化的隊伍�！耙话爿^常見的優(yōu)化路徑是逐個優(yōu)化精餾塔，我們之所以選擇整體優(yōu)化，是因為整個項目四座精餾塔并列排布，是相互耦合的，能耗也是相互影響的�！� Grail團隊隊長周凱同學(xué)說，“我們用NSGA-Ⅲ 多目標(biāo)優(yōu)化算法對四塔操作參數(shù)聯(lián)合優(yōu)化后發(fā)現(xiàn)，與逐個優(yōu)化相比，整體優(yōu)化的總費用減少251萬元/年，碳排放量減少3540噸/年，全廠換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與優(yōu)化前相比降低能耗48.1%�！�

精益求精煥發(fā)實踐學(xué)習(xí)“生命力”

“這樣的項目效果和比賽結(jié)果，我們還是很滿意的�！弊盍顖F隊成員胡澤華同學(xué)感到自豪的是，他們還獲得了“現(xiàn)代設(shè)計方法應(yīng)用”優(yōu)秀獎。而在18天前的華東區(qū)區(qū)賽中，他們的軟件分還被扣掉了0.4分�！皡^(qū)賽中，我們意識到反應(yīng)動力學(xué)部分出了問題，想著一定要在國賽之前改正過來�！焙鷿扇A口中的反應(yīng)動力學(xué)是整個項目流程模擬的基礎(chǔ)，改變反應(yīng)動力學(xué)相當(dāng)于第一步設(shè)計模擬就要重做，后面的流程全部要做相應(yīng)的修改。

從8月6日區(qū)賽第二輪答辯結(jié)束到8月15日提交國賽作品，10天時間內(nèi)，面對這一個巨大挑戰(zhàn)，Grail團隊根據(jù)自己的分工輪番上陣，通宵達旦查閱文獻數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)擬合、流程模擬、文檔匯編、圖紙繪制、設(shè)備設(shè)計與選型等，終于在8月15日晚上10點提交了國賽作品。

“在這場與時間的賽跑中，我們對知識的融會貫通能力、對工程實踐的領(lǐng)悟能力、耐挫能力和團隊協(xié)作能力都得到了有效提升，這對我們今后真正進入工程實踐中有很大的幫助。”團隊成員韓欣說道。

十年拼搏成就優(yōu)秀習(xí)慣

據(jù)悉，全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽為教育部全國性A類賽事，由中國化工學(xué)會和中國化工教育協(xié)會主辦，是目前全國高�；�工專業(yè)級別最高、參賽隊伍最多、影響力最大、最具挑戰(zhàn)性的賽事活動，已成為高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、工程能力和綜合素質(zhì)的重要平臺。

今年大賽共有全國401所高校的2767支隊伍報名，參賽學(xué)生人數(shù)達1.4萬名，規(guī)模達歷史之最。經(jīng)過各地區(qū)省(市)賽和西北、西南、華北、東北、華南、華中、華東等7大賽區(qū)層層選拔，最終決出來自60支隊伍參加全國總決賽，共評出特等獎12個，一等獎48個，優(yōu)秀組織獎1個，設(shè)計文檔質(zhì)量優(yōu)秀獎、工程圖紙繪制優(yōu)秀獎和現(xiàn)代設(shè)計方法應(yīng)用優(yōu)秀獎各3個。

Grail團隊提交的作品以工藝創(chuàng)新、綠色低碳、安全環(huán)保、經(jīng)濟可行的特色設(shè)計和精彩的匯報展示與答辯，得到來自全國高校和工程界評委的一致認(rèn)可，斬獲金獎。

為化工生產(chǎn)提供綠色解決方案，為未來培養(yǎng)卓越工程師人才。自2010年以來，學(xué)校精心組織教師和學(xué)生積極備戰(zhàn)每一屆賽事賽，一大批優(yōu)秀項目脫穎而出，一批批優(yōu)秀學(xué)生嶄露頭角。工程訓(xùn)練讓學(xué)習(xí)更有效，綠色化工讓生活更美好！

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圖片、視頻| 化工學(xué)院、中國化工學(xué)會

采寫 | 朱琳

編輯 | 程思涵

值班編輯| 程思涵

責(zé)任編輯| 朱琳

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