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工程设备21世纪高新技术的重要工具，华东理工大学化学机械研究所，2005年10月8日，潘家珍，1，工程设备21世纪高新技术的重要工具，1。概述2 .工艺设备的规程范围、状态和关系3。工艺设备开发的原动力4。工艺设备开发的方向5。工艺设备的趋势和前沿6。结论，2，1。概述1.1工艺设备的起源，古代炼金术士通过炼金术的研磨、蒸馏、升华、结晶、测量等技术操作积累了金属替代、物质分解、氧化、还原等化学反应的知识。3，1。概述1.1工艺设备的起源，但化学、化学家实验室之外，与工程相结合，或超过此百年。4，1。概述1.1工艺设备的起源，英国人帕金，1856年实现了苯胺染料的发现和工业生产。法国化学家贝特对有机化合物的合成进行了系统研究，1856年合成甲醇，1858年合成甲醇，1859年合成乙炔，1866年从乙炔合成苯进入合成化学时代。5，1。概述1.1工艺设备的起源，合成氨，德国化学家哈珀，从1906年开始研究高温和高压氨，1909年在实验室获得100克氨后，德国化学家博希和伯杰共同开创了化学工业，供工业生产使用。6，1。概述1.1工艺设备的起源，化学工业的诞生和发展，同时也相关，不可分割的专业和技术化学机械的诞生和发展。7，1。概述1.1工程设备的起源1952年建校时，我们学校设立的3个学科是有机工业、武器工业和化学机械系。我1962年就读本校时的五个系是第一有机系，第二有机系，第一无机系，第二无机系，化学机械系。化学机械专业设置了化学机械专业、化学工程专业、自动化专业等三个学科。8、高职院校设置专业，五十年代学习苏联，设置专业一千多个。教育部从1998年开始合并为500个专业。2000年合并到250个专业。戴帽子的机械专业一律取消，包括轻工业机械、纺织机械、食品机械等。金相热处理、焊接等专业分为机械专业。1 .概述1.2化学机械专业变化，8，9，唯一例外：化学机械因其重要性被改名为“工艺设备和控制工程”的机械领域。机械领域设立5个培训指导委员会：机械设计制造和自动化专业培训指导子委员材料成型和控制工程专业培训指导子委员会工业设计专业培训指导子委员会工艺设备和控制工程培训指导子委员会机械基础课程培训指导子委员会，1 .概述1.2化学机械专业变革，9，10，研究生教育设置为“电力工程与工程热物理”领域，“化学工艺机械”。将“化工机械”扩大为“工程设备”，反映时代的要求、状况的要求、社会的要求。1 .概述1.2化学机械专业变更，10，11，1。概述1.2化学机械专业变更、化学工艺机械、工艺设备是什么？包含什么内容？对人才的要求是什么？工艺设备，11，扩展到化工工艺机械，工艺设备。12，12，1。概览1.3基本工业工序，1 .流体力学过程：(Fluiddynamicalprocess)，遵循流体力学定律的过程。包括泵、压缩机、风扇、管道和阀门等。13，12，1。概述1.3基础产业课程，2 .遵循传热过程：(Heattransferprocess)，传热规律的过程。包括热交换工艺和设备，即换热器、热交换器等。14，12，1。概览1.3基本工业工序，3 .质量传递过程：(Masstransferprocess)，遵循物质传递规律的过程。与干燥、蒸馏、浓缩、提取等传质过程和设备有关。15，12，1。遵循动量传递和固体力学规律的1.3基本工业过程概述。与固体物质的运输、粉碎、造粒等工艺和设备有关。，4 .动量传递过程： (momentumutransferprocess)，16，12，1。概述1.3遵循基本工业过程，热力学定律的过程。包括燃烧、制冷、深层制冷、空气分离等工艺和设备。5 .热力学过程：(热动态过程)，17，12，1。概述1.3遵循基本产业过程，化学反应规律的过程。包括合成、分解和设备等化学反应。6 .化学工艺：(化学工艺)，18，2。工艺设备的规程范围、状态和关系。1.1工艺设备的概念，18，19，2。工艺设备的规程范围、状态和关系.1.1工艺设备的概念，19，20，2。工艺设备的规程范围、状态和关系.1.2过程和设备的关系，21，2。工艺设备的领域范围、状态、和关系、1.3工艺设备的意义和特性、多个领域的交叉特性、大方向、强调工程应用、传热、质量传递、动量传递、反应工程、固体力学、流体力学、热力学、机械原理、21，22，3。工程装备开发的动力，3.1最根本的动力国家经济和社会发展的需要，22，23，3。公平装备发展的原动力，3.1最根本的推动力国民经济和社会发展的需要，产业附加值美国1/4，日本1/2，与德国接近，世界第四位。外贸出口91.2%，产业从业人员90.7%，产业税90%，产业税79.69%，GDP35.75%，制造业比重，23，24，3。工艺设备开发的原动力，3.2目前国家的迫切要求.资源消耗占世界比重钢铁35%，煤炭30%，水泥55%能源消耗单位GDP用水量固体废物，瓶颈、资源和环境压倒，创造GDP仅占世界4%，日本的11.5倍，美国4工艺设备开发的势头，3.2当前国家的紧急情况，25，26，3。工程设备开发的势头，3.3国家发展方针指导下的具体推动力，26、推动推力5 现代高新技术，动力4 长期安全运行的必要性，动力3 节能降耗的必要性，动力2 3354生态环境保护的必要性，推力1 3354工艺开发的必要性，27流程设备开发的动力，3.4流程开发的不断要求新设备，随着钢铁冶炼过程的进步，设备的大更新平炉转换器，石油加工过程的发展强调了新设备的不断出现。最简单的原油蒸馏塔，高炉，换热器，泵，罐。催化反应过程占主导地位气固流化床反应器(催化分解过程)高温，耐磨液固三相反应器(加氢过程)高压，氢腐蚀冷却壁(内部绝热)热壁(内部表面)，纯氧需要开发工艺设备的动力、3.4工艺开发的持续要求、聚烯烃品种增加、因此技术困难的新设备乙烯裂解炉、板翅型冷箱、350MPa超高压反应器、聚丙烯循环反应器、具有混合浆料的多种聚合反应器、重型螺旋卸料离心机等。工艺工业设备大型化对设备技术提出了新的要求千万吨大型炼油厂大型加氢反应器锻造技术的难度，材料高强度，28，29，3。流程设备开发的动力，流程工业设备大型化带来了设备技术的新要求。1000万吨大型炼油厂大型加氢反应器锻造焊接技术的难度，材料高强度，塔大型3354海外最大大气塔 9m，减压塔16m。塔式板气液分配均匀技术大型板换热器海外最高15000m2，国内4000m2万，大型波形板成型技术和板间密封技术。29，30，3。工艺设备开发的动力，持续要求3.4工艺开发的新设备，100万吨大型乙烯大型离心压缩机3354单45,000KW，要求高可靠性，高寿命。大型低温球罐(-30，1.72MPa)海外最大3700m3双层结构，低温钢。30，31，3。工艺设备开发的势头，3.5生态环境保护需要先进的设备.中国大气污染水平排放SO22100万t/a，世界第一，其中87%由煤排放。酸雨危害全国40%以上地区，农业损失每年达37亿元。Nox排放290万t/a，占世界10%，其中煤排占67%。Co2排放 600万t/a，世界9.6%，其中71%的煤。排放粉尘1400万t/a，其中煤占70%。31，32，3。工艺设备开发的动力，3.5生态环境保护先进设备.废气净化烟气除尘脱硫、酸性气体脱除等干法除尘旋流器分离(7 8 m，80 100 mg/m3)，静电除尘(1m，30毫克)工艺设备开发的动力，3.5生态环境保护先进设备.要求湿式除尘脱硫一体化 文石管洗涤器(压降高，耗水少)；喷雾吸收塔(压降小，耗水量大)泡沫吸收器(压降和耗水量适中)循环反应吸收器(效率高，压降高)，耗水量低)NOX燃烧器工艺设备开发的原动力，3.5生态环境保护需要先进的设备。废气的资源化工厂干气的水蒸气重整制氢高温转化炉、变压吸附器、中空沙漠分离器水合物生成气体级分离H2、CH4、C2H4等。高效高负载水合物生成反应器在烟气中分为CO2吸收塔、吸附器、膜分离器等。注入CO2生产，聚碳酸酯等。34，35，3。工程设备开发的原动力，3.5生态环境保护要求尖端设备.温室气体CO2减排无煮沸化学燃烧很容易单独分配和利用二氧化碳，还有很多肾雨出现。35，36，3。工艺设备开发的原动力，3.5生态环境保护需要先进的设备.工业废水处理再利用工业废水全世界4260亿m3/年，我国365亿2千万m3/年(8.6%)人均水我国是世界平均的四分之一工业用水使用效率3354我国只有10%。石油化工厂内，世界平均用水量为5倍：吨燃料消耗物世界平均0.5，中国2.4吨石油废水世界平均0.15，中国1.84工业废水再利用率美国80%，日83%，我国10-20%，36，37，3。工艺设备开发的势头，3.5生态环境保护需要先进的设备.工业废水处理再利用水处理技术，充分展现：先进设备的功效！37，38，3。工艺设备开发的原动力，3.5生态环境保护需要先进的设备。废轮胎低温粉碎城市垃圾油生物柴油垃圾焚烧无害化处理生产蒸汽发电(7亿吨/年)农业秸秆水解3354沼气、乙醇、生物柴油(6.3亿吨/年)，38，39，3促进工程设备发展的动力，3.6节能和高效设备开发.紧急性，我们的人口占世界总人口的22%，石油储量只有世界的2%，煤只有世界的11%，人均能源拥有量只有世界平均值的23%。单位的GNP能源是美国的2 3倍，是日本的10倍。国家安全认为，对海外石油资源的依赖将达到60%。节能降耗是国家经济发展的永恒主题，39，40，3。工艺设备开发的原动力、3.6节能和促进高效设备开发。装置的系统节能潜力为大企业蒸汽发电能源梯级利用(燃气轮机发电蒸汽设备、高温气体净化设备)高温热回收3354催化剂700 烟气轮机发电，余热锅炉蒸汽生产低温位置热回收3354300以下热源利用(热泵、低温差动高效换热器)，(低温差动高效换热器)，40，41，3。推进工艺设备开发的动力，3.6节能高效设备开发.高效强化传热单元宽表面，提高传热的两种方法最大冷却，热流温差(纯逆流螺旋板的最佳选择)降低热阻(表面高度湍流，防垢)管壳式换热器3354螺旋槽管(传热系数提高60%)横纹管推进工艺设备开发的动力，3.6节能高效设备开发.高效强化传热单元的大表面，管壳式换热器-管内插入扰动促进剂(英国CatGavin的Hitran屏扰动动物，液体传热系数2.5倍，气体5倍，防垢能力8 10倍)-壳式挡板闸门(压力降低50%，压力减少50%)工艺设备开发的原动力，3.6节能降耗促进高效设备开发，管加热反应炉能源消费品，节能方向烟气排放温度降低，高效环境燃烧器，管污染防治装置。空气预热器热管换热器(超导热管的热传导率是热管的10倍，金属光源的10万倍，温度为-60 1000)露点防腐ND钢。热棒陶瓷燃烧器(火焰均匀辐射增强、低噪音、小于20ppm的NOX)管表面吹灰技术(超低频吹灰、冲击吹灰等)。在炉传热面上涂抹0.30.5mm厚的碳化硅高辐射材料，可以将炉效率提高2 5个百分点。43，44，3。工艺设备开发的动力，3.7长期安全生产要求设备新技术.密封漏电保护，轴机械密封上游泵送机械密封轴干气体密封-螺旋槽技术(代替浮环密封)零泄漏密封-磁力驱动泵(6000m3/h，25MPa，1400KW)磁悬浮轴承为离心压缩机(无润滑剂系统，无摩擦面)工艺设备开发的原动力，3.7长期安全生产需求设备新技术。防腐耐磨隔热，金属表面改性和涂层-功能分级涂层(耐腐蚀性、耐热、耐磨)-自扩散防腐蚀涂层-管道阻垢和防结焦隔热技术-整体铸造的隔热和耐磨集成衬层-低温设备的隔热技术(结构、材料)，45，46，3。工艺设备开发的动力，3.7长期安全生产要求设