化學(xué)工業(yè)是典型的高能耗、高污染、高物耗行業(yè)。

資料顯示：我國化工企業(yè)的能源消費(fèi)量約占全國總能源量的16.4％，占全國工業(yè)能源消費(fèi)總量的近25％，廢水排放量占全國工業(yè)廢水排放總量的16％。

與日本等發(fā)達(dá)國家相比，我國的化工產(chǎn)品能耗存在顯著差距。例如，在乙烯方面存在的差距達(dá)到70％。

近日，北京化工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師張明國在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時(shí)表示，我國化工領(lǐng)域的專家和技術(shù)人員通過自主或與國外學(xué)者進(jìn)行合作等方式，研究開發(fā)出了多種不同類型的化工高新技術(shù)，為有效地提高我國化工企業(yè)的節(jié)能減排效率打出了一系列“重拳”。其中，化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)就是系列“重拳”中的一個(gè)。

掀開“重拳”的“蓋頭”

《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者了解到，化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)是在實(shí)現(xiàn)既定生產(chǎn)目標(biāo)前提下，大幅度減小生產(chǎn)設(shè)備尺寸、簡化工藝流程、減少裝置數(shù)目，使工廠布局更加緊湊合理，單位能耗、廢料、副產(chǎn)品顯著減少的一種新技術(shù)。

這種新技術(shù)包括單元操作設(shè)備的強(qiáng)化、生產(chǎn)過程的強(qiáng)化和信息技術(shù)提高過程強(qiáng)化的綜合效益等內(nèi)容。該技術(shù)是解決我國化學(xué)工業(yè)存在的高物耗、高能耗和嚴(yán)重污染問題，實(shí)現(xiàn)化工發(fā)展模式轉(zhuǎn)變的最重要手段之一，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要技術(shù)途徑。　

北京化工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師邵磊在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時(shí)表示，在化工過程中，化學(xué)反應(yīng)過程占有很大比重，它在很大程度上決定了化工過程的能源與資源消耗和污染排放的水平，因此，化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)又是化工過程強(qiáng)化技術(shù)中的核心技術(shù)。

他說，化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)是指化學(xué)反應(yīng)過程中運(yùn)用新材料、新技術(shù)和新設(shè)備，減小設(shè)備體積，或增加設(shè)備生產(chǎn)能力的一種高效、節(jié)能、清潔的新技術(shù)。它具體包括兩項(xiàng)技術(shù)：一種是過程強(qiáng)化設(shè)備技術(shù)，它屬于硬件技術(shù)，主要通過研究開發(fā)各種新型反應(yīng)器和單元操作設(shè)備，使生產(chǎn)設(shè)備小型化。另一種是過程強(qiáng)化方法，它屬于軟件技術(shù)，主要是指化工過程集成化方法，包括化學(xué)反應(yīng)和分離的耦合、換熱等過程集成化方法。

“化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)具體包括三種技術(shù)途徑，流體流動(dòng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、外場強(qiáng)化和過程集約化。上述三大類技術(shù)又包括了20多種化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)。其中，結(jié)構(gòu)催化技術(shù)、超重力強(qiáng)化技術(shù)、微波強(qiáng)化技術(shù)和反應(yīng)過程耦合強(qiáng)化技術(shù)，具有明顯的平臺(tái)技術(shù)特征和很好的工業(yè)應(yīng)用前景而備受化學(xué)和化工界的重視?！鄙劾谡f。

打造“重拳”的歷程

據(jù)了解，在研究與開發(fā)化工反應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)方面，發(fā)達(dá)國家比我國起步早，其歷史最早可追溯到20世紀(jì)70年代末。當(dāng)時(shí)，英國化學(xué)工業(yè)公司（ICI）開發(fā)出的超重力（HiGee）分離技術(shù)，采用高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備代替大型分離裝置，實(shí)現(xiàn)了分離裝置的小型化。同期，美國Eastman公司首次將反應(yīng)與精餾過程耦合到一個(gè)塔式結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，簡化了生產(chǎn)流程。殼牌公司發(fā)明的靜態(tài)混合器將流體混合與傳遞通過管道進(jìn)行耦合，用于反應(yīng)過程，這些都取得了很好的強(qiáng)化效果。

張明國告訴記者：“讓人們重視‘過程強(qiáng)化’的是聯(lián)碳公司在印度發(fā)生的甲基異氰酸酯泄漏事故，它使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到要大幅度減小生產(chǎn)設(shè)備的尺寸、減少裝置的數(shù)目、降低生產(chǎn)成本、降低能耗和減少廢料的生成，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高安全性和減少環(huán)境污染?！?/p>

當(dāng)記者問及國際化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)研究與開發(fā)的動(dòng)態(tài)時(shí)，張明國說，自從1995年正式提出“過程強(qiáng)化”的概念以后，美、英等國連續(xù)通過召開國家學(xué)術(shù)會(huì)議和開展合作研究等方式，展開對(duì)化工過程強(qiáng)化技術(shù)的研究與開發(fā)，并取得了很多成果。至今，國際化工過程強(qiáng)化的目標(biāo)從追求縮小設(shè)備體積轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝c環(huán)保并重，從注重分離強(qiáng)化轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾暦磻?yīng)過程強(qiáng)化以及反應(yīng)與分離的耦合強(qiáng)化。化工反應(yīng)過程強(qiáng)化的對(duì)象集中到“受傳熱、傳質(zhì)和混合限制的反應(yīng)過程”和“受反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)化學(xué)平衡限制的反應(yīng)過程”兩大類過程體系。

“我國研究與開發(fā)化工反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)起步雖然比較晚，但發(fā)展的速度卻很快，在結(jié)構(gòu)催化技術(shù)、超重力強(qiáng)化技術(shù)、微波強(qiáng)化技術(shù)和反應(yīng)過程耦合強(qiáng)化技術(shù)等領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了突破?！睆埫鲊榻B。

他向記者舉例：“中國科學(xué)院金屬研究所發(fā)明了‘高分子熱解結(jié)合可控熔滲反應(yīng)燒結(jié)技術(shù)’，制備出了系列高性能碳化硅泡沫材料，從根本上解決了泡沫陶瓷材料存在的通透率與強(qiáng)度的矛盾、性能與成本的矛盾等問題，為加速結(jié)構(gòu)催化劑技術(shù)等化工過程強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展奠定了材料基礎(chǔ)。他們研究與開發(fā)出的結(jié)構(gòu)催化劑突破天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制合成氣和氧化偶聯(lián)制乙烯的工程化瓶頸，為天然氣優(yōu)化利用做出了重大貢獻(xiàn)?！?/p>

據(jù)記者了解，清華大學(xué)、遼寧石油大學(xué)、中國科學(xué)院金屬研究所等單位在微波有機(jī)合成工藝、高效催化劑制備方面取得了很多研究結(jié)果。齊魯石化、華東理工大學(xué)、華南理工大學(xué)和南京工業(yè)大學(xué)等在反應(yīng)過程耦合強(qiáng)化技術(shù)的個(gè)別領(lǐng)域也取得了研究成果。