過(guò)程裝備簡(jiǎn)介[業(yè)界經(jīng)驗(yàn)]

1、華東理工大學(xué)化工機(jī)械研究所 2005年10月8日 潘家禎 1優(yōu)選課資 1. 概述 2. 過(guò)程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力 4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向 5. 過(guò)程裝備的趨勢(shì)和前沿 6. 結(jié)束語(yǔ) 2優(yōu)選課資 古代的煉丹術(shù) 士們通過(guò)煉金煉丹 的研磨、蒸餾、升 華、結(jié)晶、測(cè)定等 技術(shù)操作，積累了 金屬的置換、物質(zhì) 的化合、分解、氧 化、還原等化學(xué)反 應(yīng)方面的知識(shí)。 3優(yōu)選課資 但是化學(xué)，走出化學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室，與 工程結(jié)合，還是這一百多年以來(lái)的事。 4優(yōu)選課資 英國(guó)人帕金，于1856年發(fā)現(xiàn) 了苯胺染料，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的 生產(chǎn)。法國(guó)化學(xué)家拜特洛對(duì)有機(jī) 化合物的合成進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)研究，

2、于1856年合成了甲烷，1858年合 成了甲醇，1859年合成了乙炔， 1866年從乙炔合成了苯，進(jìn)入了 合成化學(xué)的年代。 5優(yōu)選課資 合成氨的發(fā)明者，德國(guó) 化學(xué)家哈柏，從1906年開(kāi)始 研究用高溫高壓法合成氨， 1909年從實(shí)驗(yàn)室得到了一百 克的合成氨后，德國(guó)化學(xué)家 博希和伯杰亞斯共同發(fā)展了 哈柏的方法，使它能用于工 業(yè)生產(chǎn)，開(kāi)創(chuàng)了化學(xué)工業(yè)。 6優(yōu)選課資 在化學(xué)工業(yè)誕生和發(fā)展的同時(shí)，也 誕生和發(fā)展了一個(gè)與之相伴，密不可分 的專業(yè)和技術(shù)化工機(jī)械。 7優(yōu)選課資 我于1962年就讀本校時(shí)的五個(gè)系為：第一有機(jī)系、第二有 機(jī)系、第一無(wú)機(jī)系、第二無(wú)機(jī)系、化工機(jī)械系。 8優(yōu)選課資 l高等院校的專業(yè)設(shè)置，五

3、十年代學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，設(shè)置 了一千多個(gè)專業(yè)。 l教育部從1998年開(kāi)始，合并為500個(gè)專業(yè)。2000 年合并為250個(gè)專業(yè)。 l戴帽的機(jī)械專業(yè)一律取消：如：輕工機(jī)械、紡織 機(jī)械、食品機(jī)械等。金相熱處理、焊接等專業(yè)均 歸入機(jī)械專業(yè)。 8 9優(yōu)選課資 l唯一例外：化工機(jī)械由于其重要性，更名為“過(guò) 程裝備與控制工程”，歸入機(jī)械學(xué)科。 l機(jī)械學(xué)科下設(shè)置五個(gè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員 材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì) 工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì) 過(guò)程裝備及控制工程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì) 機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì) 9 10優(yōu)選課資 l研究生教育歸入“動(dòng)力工程與工程熱物理”學(xué)

4、科， 下設(shè)“化工過(guò)程機(jī)械”。 l“化工機(jī)械”拓寬為“過(guò)程裝備”，體現(xiàn)了時(shí)代 的要求，形勢(shì)的要求，社會(huì)的要求。 10 11優(yōu)選課資 化工過(guò)程機(jī)械 什么叫過(guò)程 裝備？ 它包含哪些 內(nèi)容？ 對(duì)人才的要 求是什么？ 擴(kuò)展為“過(guò)程裝備” 11 “化工過(guò)程機(jī)械”，擴(kuò)展為 “過(guò)程裝備”，它包 括： 12優(yōu)選課資 12 流體動(dòng)力過(guò)程流體動(dòng)力過(guò)程 (Fluid dynamical process) 遵循流體力學(xué)規(guī)律的 過(guò)程。它涉及泵、壓縮 機(jī)、風(fēng)機(jī)、管道和閥門 等。 13優(yōu)選課資 12 熱量傳遞過(guò)程熱量傳遞過(guò)程 (Heat transfer process) 遵循傳熱學(xué)規(guī)律的過(guò)程。它涉及熱量交 換過(guò)程及設(shè)備，即

5、：換熱器，熱交換器 等。 14優(yōu)選課資 12 質(zhì)量傳遞過(guò)程質(zhì)量傳遞過(guò)程 (Mass transfer process) 遵循傳質(zhì)諸規(guī)律的過(guò)程。它涉及有關(guān)干 燥, 蒸餾, 濃縮, 萃取等傳質(zhì)過(guò)程及裝備。 15優(yōu)選課資 12 遵循動(dòng)量傳遞及固體 力學(xué)諸規(guī)律的過(guò)程。它 涉及固體物料的輸送、 粉碎、造粒等過(guò)程及設(shè) 備。 動(dòng)量傳遞過(guò)程動(dòng)量傳遞過(guò)程 (Momentum transfer process) 16優(yōu)選課資 12 遵循熱力學(xué)諸規(guī)律的過(guò) 程。它涉及燃燒、冷凍, 深度冷凍, 空氣分離等過(guò) 程及設(shè)備。 熱力學(xué)過(guò)程熱力學(xué)過(guò)程 (Thermodynamic process) 17優(yōu)選課資 12 遵循化學(xué)反

6、應(yīng)諸規(guī)律的過(guò)程。它 涉及化學(xué)反應(yīng)，如：合成、分解 等過(guò)程及設(shè)備。 化學(xué)過(guò)程化學(xué)過(guò)程 (Chemical process) 18優(yōu)選課資 1.1 過(guò)程裝備的概念 物質(zhì)產(chǎn)品 化學(xué)與物理變化 眾多化學(xué)工藝過(guò)程工業(yè) 覆蓋面寬 資源、能源耗量大, 污染嚴(yán)重 產(chǎn)值比例高 發(fā)展前景好 18 19優(yōu)選課資 1.1 過(guò)程裝備的概念 過(guò)程工業(yè) 石油 煤化工 冶金 建材 制藥 化肥 輕工 燃燒 制氫 合成 環(huán)境 生態(tài) 化工 食品 產(chǎn)汽 能源 材料 保護(hù) 循環(huán) 新材料生產(chǎn)的基礎(chǔ) 能源開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)化的核心 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的后盾 生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的依托信息 技術(shù)發(fā)展的支撐 環(huán)境治理的手段 現(xiàn)代重要作用 19 20優(yōu)選課資 系統(tǒng)集成

7、與優(yōu)化調(diào) 控經(jīng)濟(jì)與管理 工藝 (Technology) 過(guò)程 (Process) 裝置 (Unit) 裝備 (Equipment) 化學(xué)三傳一反 材料與機(jī)械 制造與控制 研究與開(kāi)發(fā) 放大與設(shè)計(jì)施工與生產(chǎn) 工藝包施工圖(CAE) 20 21優(yōu)選課資 化學(xué)工程 (三傳一反) 過(guò)程原理 化工過(guò)程裝備 化學(xué)工藝 依托 機(jī)械工程 裝備基礎(chǔ) 過(guò)程放大設(shè)計(jì) 材料與機(jī)械 制造與控制 工程技術(shù) 系統(tǒng)集成與優(yōu)化 (三力一機(jī)) 具有多學(xué)科交叉 的特點(diǎn) 面寬、方向多， 更偏重工程應(yīng)用 熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、 動(dòng)量傳遞、反應(yīng)工程 固體力學(xué)、流體力學(xué)、 熱力學(xué)、機(jī)械原理 21 22優(yōu)選課資 3.1 最根本的推動(dòng)力國(guó)民經(jīng)濟(jì)和

8、社會(huì)發(fā)展的需要 流程(過(guò)程)工業(yè) 裝備與裝置終端產(chǎn)品 輕紡制造業(yè) 機(jī)電制造業(yè) 12類 占30.24% 7類 占35.48% 9類 占33.01% (以石油、化工、金屬冶煉為主) 資源加工業(yè) 我國(guó)制造業(yè) 22 23優(yōu)選課資 3.1 最根本的推動(dòng)力國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要 工業(yè)增加值美國(guó)1/4，日本1/2，與德國(guó)接近，世界第四。 占外貿(mào)出口 91.2% 占工業(yè)從業(yè)人員 90.7% 占工業(yè)稅金 90% 占全部工業(yè) 79.69% 占GDP 35.75% 制造業(yè)比重 23 24優(yōu)選課資 3.2 當(dāng)前國(guó)家的急需 資源消費(fèi)占世界比重 鋼35%，煤30%，水泥55% 能耗 單位GDP 水耗 固體廢棄物 瓶頸

9、資源與環(huán)境 不堪重負(fù) 創(chuàng)造GDP只 占世界4 日本的11.5倍，美4.3倍 先進(jìn)國(guó)家的4倍 高10倍 24 25優(yōu)選課資 3.2 當(dāng)前國(guó)家的急需 全面協(xié)調(diào) 科學(xué)發(fā)展 觀 方針 以科技發(fā)展和創(chuàng)新為主導(dǎo) 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略調(diào)整 改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式 走新興工業(yè)化道路 資源節(jié)約、環(huán)境友好 (循環(huán)經(jīng)濟(jì)，綠色GDP) 以高新技術(shù)為主導(dǎo)， 制造業(yè)為支柱 優(yōu)先ITIT技術(shù)，發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè) 用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) 加快現(xiàn)代服務(wù)業(yè)（知識(shí)型） 資源 投資 粗放 科技 支撐 集約 25 26優(yōu)選課資 3.3 在國(guó)家發(fā)展方針指引下的具體推動(dòng)力 26 推動(dòng)力之五現(xiàn)代高新技術(shù)的促進(jìn) 推動(dòng)力之四長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的需要 推動(dòng)力之三節(jié)能

10、降耗的需要 推動(dòng)力之二生態(tài)環(huán)保的需要 推動(dòng)力之一過(guò)程工藝發(fā)展的需要 27優(yōu)選課資 3.4 過(guò)程工藝發(fā)展不斷要求新裝備 l 鋼鐵冶煉過(guò)程的進(jìn)步導(dǎo)致了裝備大更新 平爐 轉(zhuǎn)爐 l 石油加工過(guò)程的發(fā)展突出了新裝備的不斷涌現(xiàn) 最簡(jiǎn)單的原油蒸餾塔，爐，換熱器，泵，罐。 催化反應(yīng)過(guò)程占據(jù)主導(dǎo)地位 氣固流化床反應(yīng)器(催化裂化工藝)高溫、抗磨 液氣固三相反應(yīng)器(加氫工藝)高壓、氫腐蝕 冷壁(內(nèi)保溫)熱壁(內(nèi)堆焊) 純氧頂吹轉(zhuǎn)爐連鑄連軋 27 28優(yōu)選課資 3.4 過(guò)程工藝發(fā)展不斷要求新裝備 聚烯烴品種越來(lái)越多，相應(yīng)需要許多技術(shù)難度大的新設(shè)備 乙烯裂解爐，板翅式冷箱，350MPa超高壓反應(yīng)器， 聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器，

11、帶攪拌漿的各類聚合反應(yīng)器，重型 螺旋卸料離心機(jī)等。 l 流程工業(yè)裝置大型化帶來(lái)了裝備技術(shù)的新要求 千萬(wàn)噸級(jí)大煉油廠 大型加氫反應(yīng)器鍛焊技術(shù)難度大，材質(zhì)高強(qiáng)韌化 28 29優(yōu)選課資 l 流程工業(yè)裝置大型化帶來(lái)了裝備技術(shù)的新要求 千萬(wàn)噸級(jí)大煉油廠 大型加氫反應(yīng)器鍛焊技術(shù)難度大，材質(zhì)高強(qiáng)韌化 1438 1200 480 300 6 5 世界最大 我國(guó)最大 總重（t）壁厚（mm）內(nèi)徑（m） 塔器大型化國(guó)外最大常壓塔9m，減壓塔16m。 塔板上氣液分配均勻技術(shù) 大型板式換熱器國(guó)外最大15000m2，國(guó)內(nèi)只有4000m2， 大波形板成型技術(shù)與板間密封技術(shù)。 2930優(yōu)選課資 3.4 過(guò)程工藝發(fā)展不斷要求新

12、裝備 百萬(wàn)噸級(jí)大乙烯 大型離心壓氣機(jī)單機(jī)45,000KW，要求高可靠性， 高壽命。 大型低溫球罐(-30，1.72MPa)國(guó)外最大3700m3 雙層結(jié)構(gòu)，低溫鋼。 30 31優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . . . . . 我國(guó)大氣的污染程度 l排放SO22100萬(wàn)t/a，世界第一，其中87%由煤排放。 酸雨危害全國(guó)40%以上面積，農(nóng)業(yè)損失高達(dá) 37億元/年。 l排放NOX290萬(wàn)t/a，占世界10%，其中煤排占67%。 l排放CO2600萬(wàn)t/a，占世界9.6%，其中煤排71%。 l排放粉塵1400萬(wàn)t/a，其中煤排占70%。 31 32優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼

13、喚先進(jìn)裝備 . . . . . . 放空氣體的凈化煙氣除塵脫硫，酸性氣除酸等 l干法除塵旋風(fēng)分離(78m ，80100mg/m3)， 靜電除塵(1m，30mg/m3)， 過(guò)濾(布袋、濾管、移動(dòng)床) l干法脫硫移動(dòng)床（反應(yīng)吸附介質(zhì)不再生，需資源化） 循環(huán)流化床（反應(yīng)吸附介質(zhì)可再生） 32 33優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . . . l 濕法除塵脫硫一體化 文氏管洗滌器（壓降高，耗水少） 噴霧吸收塔（壓降小，耗水多） 泡沫吸收器（壓降與耗水適中） 環(huán)流反應(yīng)吸收器（效率高，壓降高，耗水少） l 低NOX燃燒器 33 34優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . .

14、. 放空尾氣的資源化 l煉廠干氣的水蒸汽重整制氫高溫轉(zhuǎn)化爐，變壓吸附器， 中空纖維膜分離器 l水合物生成法分離氣體逐級(jí)分離出H2，CH4，C2H4等。 高效高負(fù)荷化的水合物生成反應(yīng)器 l從煙氣中分出CO2 吸收塔，吸附器，膜分離器等。 注CO2采油，聚碳酸酯等。 34 35優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . 溫室氣體CO2的減排 無(wú)熖化學(xué)燃燒非常容易單獨(dú)分出CO2加以利用 CO2，H2O透平作功冷凝器 CO2氣 水 放空含少量氧 的氮?dú)?天然氣 可燃?xì)?空氣 流化燃燒 流化氧化 透平 NO N 又會(huì)出現(xiàn)許 多新設(shè)備。 35 36優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 .

15、 . 工業(yè)污水的處理回用 l工業(yè)污水全球4260億m3/年，我國(guó)365.2億m3/年(8.6%) 人均占有水量我國(guó)只有世界平均值的1/4 工業(yè)用水有效率我國(guó)只有10%，耗水率為世界平均值的 5倍 l石油化工廠內(nèi)： 噸油耗水世界平均0.5，我國(guó)2.4 噸油排污水世界平均0.15，我國(guó)1.84 工業(yè)污水回用率美80%，日83%，我國(guó)只有10-20% 36 37優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備. . 工業(yè)污水的處理回用 l 水處理技術(shù) 汽提脫硫塔脫非乳化油脫乳化油脫有機(jī)物 新工藝： 多管旋流器輔料精濾生物膜過(guò)濾 (5m,10mg/L)聚結(jié)膜過(guò)濾 微泡環(huán)流氣曝塔 (0.1m, 5mg/L)

16、(占地1/10) 傳統(tǒng)工藝： 隔油池 溶氣氣浮曝氣池生化處理 (100m) (25-100m) 充分顯示：先進(jìn) 裝備的功效！ 37 38優(yōu)選課資 3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . l 廢輪胎低溫粉碎作再生橡膠制品 l 城市垃圾油生物柴油 l 垃圾焚燒無(wú)害化處理產(chǎn)汽發(fā)電(7億噸/年) l 農(nóng)業(yè)秸桿水解沼氣，乙醇，生物柴油 (6.3億噸/年) 38 39優(yōu)選課資 3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . . . . . 緊迫性 我國(guó)人口占世界總?cè)丝诘?2%，而石油儲(chǔ)量只占世界 的2%，煤炭只占世界的11%，人均能源占有量只有 世界平均的23%。 單位GNP能源卻為美國(guó)的23倍，日本的10倍。 對(duì)國(guó)

17、外石油資源的依存度將達(dá)60%，國(guó)家安全。 節(jié)能降耗是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的永恒主題 39 40優(yōu)選課資 3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . . . . 裝置的系統(tǒng)節(jié)能潛力很大 l大型企業(yè)的汽電聯(lián)產(chǎn)能源梯級(jí)利用(燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電產(chǎn) 汽裝備，高溫氣體凈化設(shè)備) l高溫位熱能回收催化700煙氣透平發(fā)電，余熱鍋爐 產(chǎn)汽 l低溫位熱能回收300以下熱源的利用(熱泵，低溫差 高效換熱器)、(余熱發(fā)電用高效膨脹透平) l化學(xué)能回收CO鍋爐 l壓力能回收高壓液體的液力透平 l優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)、蒸汽網(wǎng)絡(luò)等。 40 41優(yōu)選課資 3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . . . 換熱設(shè)備的高效強(qiáng)化量大面廣 l 強(qiáng)化傳熱的兩條途徑

18、冷、熱流溫差沿程最大(純逆流螺旋板式最理想) 減小熱阻(表面高度湍動(dòng)，防結(jié)垢) l 管殼換熱器螺旋槽管(傳熱系數(shù)提高60%) 橫紋管(傳熱系數(shù)提高85%) 非圓形管(橢圓，蛋形，鼓狀，菱形管等) 多孔表面管(提高沸騰給熱系數(shù)4-10倍) 管外縱槽，管內(nèi)多孔表面(提高冷凝系數(shù)5倍) 41 42優(yōu)選課資 3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . . 換熱設(shè)備的高效強(qiáng)化量大面廣 l 管殼式換熱器管內(nèi)插入擾動(dòng)促進(jìn)物（英國(guó)CatGavin公司的Hitran 絲網(wǎng)擾動(dòng)物可提高液體傳熱系數(shù)2.5倍，氣體提高5 倍，防垢能力提高810倍） 殼程用折流桿柵（壓降低50%，傳熱系數(shù)高20%， 防流體誘振） 殼程用螺旋

19、形折流板（防結(jié)垢，提高傳熱能力） l 板殼式換熱器(Hybrid，Packinox) 傳熱系數(shù)一般為管殼式的23倍，壓降小，結(jié)垢傾向小 已推廣用于催化重整、常減壓蒸餾、加氫脫硫，合成氨等裝置 42 43優(yōu)選課資 3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . 管式加熱反應(yīng)爐耗能大戶 節(jié)能方向降排煙溫度，高效環(huán)保燃燒器，爐管防積垢。 l空氣預(yù)熱器熱管換熱器(超導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱系數(shù)是水熱管的10倍， 是金屬光管的一萬(wàn)倍，溫度可在-601000) 防露點(diǎn)腐蝕的ND鋼。 l熱棒型陶纖燃燒器(強(qiáng)化火焰的均勻輻射，噪聲低， NOX小于20ppm) l爐管表面吹灰技術(shù)(次聲波吹灰，激波吹灰等)。 l爐膛傳熱面上涂0.30

20、.5mm厚的碳化硅高輻射料，可提高爐效率 25個(gè)百分點(diǎn)。 43 44優(yōu)選課資 3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . . . . . 密封防漏 轉(zhuǎn)軸機(jī)械密封上游泵送機(jī)械密封 l轉(zhuǎn)軸的干氣密封螺旋槽技術(shù)(代替浮環(huán)式密封) l零泄漏密封磁力傳動(dòng)泵(6000m3/h，25MPa，1400KW) l磁力懸浮軸承用于離心壓縮機(jī)(無(wú)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，無(wú)磨擦面) 44 45優(yōu)選課資 3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . . . . 防腐耐磨隔熱 l金屬表面改性與涂層功能梯度涂層(耐蝕，耐熱，耐磨) 自蔓延防腐涂層 管道的阻垢與防結(jié)焦 l隔熱技術(shù)整體澆鑄的隔熱耐磨一體化襯里 低溫裝備的隔熱技術(shù)(結(jié)構(gòu)，材料)

21、45 46優(yōu)選課資 3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . . . 壓力容器與管道的安全評(píng)定與延壽技術(shù) 光聲電傳感+材料分析+計(jì)算機(jī)模擬(分形、模糊、概率) l高溫高合金鋼管的在役監(jiān)測(cè)與剩余壽命判斷(HK40管等) l焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 多路光導(dǎo)，聲發(fā)射，應(yīng)變與振動(dòng)傳感器 光學(xué)無(wú)損金相復(fù)型現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)技術(shù) 磁聲發(fā)射(組織蠕變)，高溫超導(dǎo)量子干擾(表面缺陷) 等新傳感器。 46 47優(yōu)選課資 3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . . 壓力容器與管道的安全評(píng)定與延壽技術(shù) 帶保溫層壓力容器在役檢測(cè)脈沖或低頻渦流檢測(cè)(有無(wú)腐蝕) 鐵磁材料伸縮聲發(fā)射檢測(cè) 低頻(50-500KHz)超聲檢測(cè)(腐蝕，裂紋

22、) 先進(jìn)的安全評(píng)定技術(shù) 綜合應(yīng)用定量金相技術(shù)、概率斷裂力學(xué)評(píng)定技術(shù)、模糊 綜合評(píng)判等壽命予測(cè)與延壽技術(shù) 缺陷自動(dòng)識(shí)別與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)(不需試件而在設(shè)備上直 接評(píng)定) 裂紋分形效應(yīng)、失效整體概率分析等綜合評(píng)定技術(shù) 47 48優(yōu)選課資 3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . 石化機(jī)泵故障診斷與自愈技術(shù) 機(jī)械學(xué)+動(dòng)態(tài)傳感+計(jì)算機(jī)分析 大型機(jī)泵的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與頻譜分析，判定故障性質(zhì)與等級(jí) 全息譜方法綜合測(cè)定每階頻率分量上的振動(dòng)形態(tài)。 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)泵故障檢測(cè)系統(tǒng)。 故障診斷專家系統(tǒng)復(fù)合振動(dòng)、聲發(fā)射、油液分析等 多種診斷的綜合，等效均衡損傷的壽命預(yù)測(cè)準(zhǔn)則，時(shí)域相位 互斥診斷法，共同頻率分析法等。 故

23、障自愈技術(shù)。 48 49優(yōu)選課資 3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展 . . . . 計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)對(duì)裝備技術(shù)的提升 化工過(guò)程多尺度數(shù)值模擬與分析，實(shí)現(xiàn)一步放大與結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計(jì)。 三維動(dòng)態(tài)模擬(應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)等)虛擬設(shè) 計(jì)與制造 射線斷層掃描實(shí)時(shí)成象和人工智能系統(tǒng)的結(jié)合裝備內(nèi) 多相動(dòng)態(tài)過(guò)程，裝備缺陷檢測(cè)識(shí)別與壽命預(yù)估等 先進(jìn)制造技術(shù)數(shù)字化，信息化，智能化的制造過(guò)程 極端制造(極大，微納，高精，苛刻) 49 50優(yōu)選課資 3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展 . . . 新材料對(duì)裝備性能的提高 l 防腐蝕材料加氫反應(yīng)器從冷壁到熱壁，陶瓷與鋼的復(fù)合，塑 料與鋼的復(fù)合，自蔓延防腐技術(shù)，

24、焊接熱影響區(qū) 的防止應(yīng)力腐蝕等。 l 功能材料記憶合金的密封與監(jiān)控，磁性材料用于無(wú)泄漏密封, 磁力攪拌，磁分離被重金屬污染的催化劑，紅外延 性陶瓷無(wú)焰燃燒火嘴等。 l 膜材料氣體膜分離（氫，富氧，CO2減排） 海水淡化膜分離生物膜過(guò)濾凈化污水 50 51優(yōu)選課資 3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展 . . 外場(chǎng)效應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)新裝備 l 超重力場(chǎng)（Higee）油田注水的脫氧（一臺(tái)1m超重力分離器替 代原來(lái)30m 高的真空脫氣塔) l 電場(chǎng)噴霧在電場(chǎng)（數(shù)千瓦）作用下可使霧化粒徑小到45m, 甚至納米級(jí) 蛋白質(zhì)分離的電泳技術(shù) l 離子束煙氣脫硫 l 磁場(chǎng)與超聲波結(jié)合，高效脫除水中BOD，COD

25、等 l 微波催化天然氣轉(zhuǎn)化制乙烯等 51 52優(yōu)選課資 3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展 . 微化工技術(shù)推出微裝備技術(shù) l 特征尺度小于幾百m的設(shè)備，極高的面體比104 105m2/m3，模塊結(jié) 構(gòu)，并行通道幾萬(wàn)個(gè)、幾十萬(wàn)個(gè)，單通道液體流量1L10mL/min。 微換熱器1m3可換熱18000MW水傳熱系數(shù)為傳統(tǒng)的612倍， 氣傳熱系數(shù)為傳統(tǒng)的30倍。 溴化鋰微制冷系統(tǒng)的制冷強(qiáng)度高達(dá)1015Kw/m2K，體積只有傳統(tǒng) 的1/60。 微反應(yīng)器可做到等溫分布、快速反應(yīng)。 微檢測(cè)（傳感器）、微分析、微制造的配套發(fā)展。 52 53優(yōu)選課資 4.1 領(lǐng)域拓展學(xué)科交叉與相互滲透 . l 重視與過(guò)程工藝

26、的結(jié)合不同選擇優(yōu)勢(shì)、特色領(lǐng)域 重視環(huán)境保護(hù)，開(kāi)發(fā)高效節(jié)能設(shè)備 關(guān)注潔凈能源(煤、天然氣、生物質(zhì)、氫能等)，開(kāi)發(fā)配套新設(shè)備 了解生物、醫(yī)藥化工的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)特種設(shè)備 與新材料工程結(jié)合，開(kāi)發(fā)能批量生產(chǎn)的新設(shè)備 l 材料學(xué)機(jī)械力學(xué)檢測(cè)控制學(xué) 的綜合：可預(yù)測(cè)性，高可靠性。 (從宏觀預(yù)測(cè)到微觀預(yù)測(cè)的不同尺度品質(zhì)預(yù)測(cè)與控制) 53 54優(yōu)選課資 4.2 尺度延伸研究對(duì)象的多尺度分析 . 宇觀尺度(103)(環(huán)境，大氣，海洋，土壤)(megascale) 宏觀尺度(10103)(裝置，工廠)(macroscale) 介觀尺度(10-210)(設(shè)備)(mesoscale) 微觀尺度(10-610-2)(氣泡，顆

27、粒，液滴，渦)(microscale) 納米尺度(10-1010-7)(分子過(guò)程，活性晶格)(nanoscale) 分子尺度(10-1510-11)(分子運(yùn)動(dòng))(Molecularscale) 系統(tǒng)集成放大設(shè)計(jì)機(jī)理模型 54 55優(yōu)選課資 4.3 方法提升高新技術(shù)的應(yīng)用 . . . . 微觀機(jī)理建立多尺度模型 光電核技術(shù) 現(xiàn)代數(shù)學(xué) 實(shí)驗(yàn) 理論 計(jì)算 數(shù)值模擬 信息技術(shù) 優(yōu)化放大設(shè)計(jì)與控制 方法關(guān)聯(lián) 55 56優(yōu)選課資 4.3 方法提升高新技術(shù)的應(yīng)用 . . . 建立各尺度的數(shù)學(xué)模型及其關(guān)聯(lián) 微觀尺度機(jī)理分析分形結(jié)構(gòu)，多相結(jié)構(gòu)，界面現(xiàn)象， 相間傳遞 介觀、宏觀尺度CFD流動(dòng)形態(tài)，傳遞行為，與反應(yīng)

28、的耦合 非穩(wěn)態(tài)，極端條件 放大設(shè)計(jì) 宏觀、宇觀尺度動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)集成，優(yōu)化調(diào)控， 環(huán)境協(xié)調(diào) 56 57優(yōu)選課資 4.3 方法提升高新技術(shù)的應(yīng)用 . . 微觀信息的獲得非介入測(cè)量新技術(shù) 核磁共振（NMR）顆粒團(tuán)聚，氣泡變形，結(jié)晶過(guò)程 層析技術(shù)（光、聲、阻抗、射線）多相流動(dòng)特性， 過(guò)程在線檢測(cè) 顆粒示蹤技術(shù)（熒光，射線，正電子淹沒(méi)）顆粒運(yùn)動(dòng)分析 原子力顯微鏡表面結(jié)構(gòu) 三維激光掃描顯微成象技術(shù)局部的動(dòng)量，熱量，質(zhì)量傳遞 57 58優(yōu)選課資 4.3 方法提升高新技術(shù)的應(yīng)用 . 新計(jì)算方法與工具 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，模糊分析，隨機(jī)分析，混沌分析等 系統(tǒng)集成優(yōu)化夾點(diǎn)技術(shù)，集成分析 千億次級(jí)并行計(jì)算萬(wàn)億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī) 58 59優(yōu)選課資 4.4 過(guò)程強(qiáng)化設(shè)備的高性能化 . l 過(guò)程復(fù)合反應(yīng)與蒸餾，反應(yīng)與吸附，反應(yīng)與結(jié)晶 在一個(gè)新設(shè)備內(nèi)同時(shí)完成幾個(gè)傳統(tǒng)設(shè)備的功能。 (裝置緊湊化，節(jié)能降本) l 過(guò)程強(qiáng)化設(shè)備高負(fù)荷化、緊湊化 氣固流化床依靠催化劑活性提高，鼓泡床湍動(dòng)床快速床 微換熱器 輸送床 消除設(shè)備“瓶頸”，提高整機(jī)負(fù)荷大通量塔盤，爐管受 熱強(qiáng)度均勻化 安全長(zhǎng)壽裝備的高可靠性 59 60優(yōu)選課資 (1) 全生命周期的設(shè)計(jì)/制造正成為研究的重要發(fā)展趨勢(shì)。由過(guò) 去單純考慮正常使用的設(shè)計(jì)，前后延伸到