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近年来，化工发展的一个明显趋势是安全、清洁、高效的生产，其最终目标是将原材料全部转化为符合要求的最终产品，实现生产过程的零排放，减少对环境的污染。想要达到这一目标，既可以从化学反应本身着手，通过采用新的催化剂和合成路线来实现，还可以从化学工程出发，采用新的设备和技术，通过强化化工生产过程来实现。
化工过程强化，即通过技术创新、改进工艺流程、提高设备效率，工厂布局更紧凑，单位能耗更低，三废更少。过程强化是国内外化工界长期奋斗的目标，也是化学科学和工程研究的主要成果之一。
某化工产品生产过程中，有大量的 N ， N -二甲基乙酰胺（DMAC）随废气排出，这些废气目前国内外有两种回收工艺。一是有机溶剂萃取回收法，得到含量较高的DMAC和萃取剂三氯甲烷，萃取剂可循环利用。三氯甲烷是有毒物质，萃取DMAC后不可避免地在废水中有一定量残余，造成对水质的污染，因此从根本上并没有解决问题。另一种方法是水吸收精馏法，有鲜明的优点，设备投资省、操作简单；同时缺点很明显，即能耗大，动力成本较高。如何实现低能耗操作、降低精馏成本，是大家普遍关注的问题。
利用日益完善的测定技术补充可靠而精确的气液相平衡数据，为提高精馏分离过程操作条件控制的精确性提供了基础。实验采用双循环小型气液平衡釜，测定常压下DMAC-水二元气液平衡数据，用面积检验法校验所测定气液平衡数据的热力学一致性。以测定的气液平衡数据为基础，编写计算机程序关联Wilson方程和NRTL方程中的模型参数，通过关联误差对比，对于DMAC组分的平均偏差为0.032，平均相对偏差为0.131，最大偏差为0.0918。NRTL方程程序法关联结果，对于DMAC组分的平均偏差为0.043，平均相对偏差为0.162，最大偏差为0.110 9。Wilson模型关联结果实验值和计算值平均相对误差最小，拟合度较好，因此Wilson方程较适宜该体系气液平衡数据的关联计算。系数方程关联的程序框图如图3.12所示。
图3.12 活度系数方程参数关联程序
化工过程强化的目标不能只停留在使已有设备提高百分之几的效率，不能满足于渐进式的变革，而应致力于在设备体积、产业化周期、能耗、物耗和环保等方面使工厂的效率取得突破性的进展。因此，对工艺过程的研究非常重要。例如，在某厂化工项目中，对其工艺过程提供了两种方案并进行对比，结果见表3.2。从表中可以看出，连续精馏的工艺过程能减少投资、降低能耗、节省人力物力，并为以后的扩产打下基础，具有明显的技术优势。
表3.2 某化工生产两种工艺方案对比
随着计算机应用的普及，计算机模拟技术在各个领域中得到了迅速的发展。近年来，根据环保方面的要求，如何改进硫黄回收装置的操作，减少尾气排放的二氧化硫，已经成为一个重要课题。
用计算机对克劳斯硫黄回收装置的运行过程进行数学模拟，能定量地描述各操作参数对装置运转情况的影响，经对比、分析、优化，筛选出最佳工艺操作条件，从而改进操作，为装置的运行分析快速提供一些基础的数据，以便对操作进行优化，提高整个装置运行的效率。
同时，针对克劳斯硫黄回收装置的特殊工艺要求，设计并实现该装置中反应炉和转化器、冷凝器、废热锅炉和再热炉负荷性能的模拟，并得到相应的负荷性能图，从而寻求最佳方案来完成设备的选型，并编制出反应炉和转化器、冷凝器、废热锅炉及再热炉的尺寸外形图程序，定量地描述各操作参数对装置运转情况的影响，改进操作，降低尾气硫含量，并对改建、扩建和新建装置提供一些参考意见，最终实现环境保护和硫黄回收的双赢。该程序也可对改建、扩建和新建装置提供一些参考意见，从而改进操作、降低尾气硫含量、大大地减少工厂的设计和操作成本。
设备计算软件为化工过程强化提供了方法上的支持，以规整填料塔计算机辅助设计计算软件为例，目前这类计算软件很多，但是都存在较多问题。另外，对于填料的适宜操作区还没有形象、直观的表示方法。而规整填料塔的负荷性能图及可行稳定域，则可以形象直观地表示出各种流体力学限制条件和填料的适用程度。
开发适用于各种规整填料的工艺计算方法，研究各种规整填料负荷性能图的流体力学限制条件的表示方法，并绘制在形式上与板式塔相类似的规整填料塔负荷性能图和可行稳定域，对目前国内外广泛应用的规整填料塔流体力学计算模型进行了搜集整理，用修改单纯形算法对一些流体力学经验图表进行了回归，提出了新的关联式模型。通过对规整填料塔设计和流体力学计算模型的筛选，提出了1 套针对规整填料塔优化和设计的模型和方法，利用Microsoft VB 6.0 语言开发了1 套针对规整填料的简捷设计优化系统（Shortcut Design-optimizing System for Structured Packing，SDSSP），并建立了包含了苏尔寿公司、格里奇公司、诺顿公司等开发的20 多种规整填料的计算数据库，利用该软件可以实现规整填料塔负荷性能图的自动绘制与输出。
SDSSP软件结构合理，模型可靠，可用作设计方案评价，也可准确、快速地预测各种新型规整填料的初始设计值和流体力学性质；通过负荷性能图的绘制对填料操作的合适范围有定量、形象、直观的表示，是解决旧塔改造、扩大生产能力、研究应用各种内构件等的有力工具。