工程实践“上去了” 资源能耗“下来了”

　　——记南京工业大学化工学院Aurora团队获奖项目

　　乙烯产量是衡量一个国家石油化工生产水平的标志，但每生产100万吨乙烯会产生15万吨裂解碳五。2019年，我国乙烯年产能已大幅增长至2889万吨，碳五如何被有效利用并生产出有市场需求量的下游产品，已经成为摆在化工科技界面前的挑战性任务。南京工业大学化工学院Aurora团队以碳五烷烃为原料设计的广州石化年产4.6万吨异戊烯项目，为上述问题交出了满意答卷，也在近日举行的“东华科技杯”第十四届全国大学生化工设计竞赛中获得特等奖。

　　“为某大型化工企业设计一座分厂，以碳五烷烃为原料制备非燃料用途的化工产品……”今年2月，大赛组委会公布设计赛题后，Aurora团队反复论证，将产品锁定在异戊烯上。

　　“异戊烯是一种重要的化工原料，用于合成农药中间体、石油树脂改性剂、抗氧化剂和香料的原料。我国异戊烯生产集中在东北和华东地区，华南地区异戊烯供求不足。根据市场预计，未来几年异戊烯需求量将大幅增加。”Aurora团队队长靳晓雨介绍道，碳五烷烃可以通过先异构再脱氢的戊烷法，然后通过精制得到异戊烯产品。

　　如何高效脱氢，是传统工艺中面临的难题，也是Aurora团队项目的重要创新点。该团队指导教师、南工大化工学院周志伟介绍说：“我们采用南工大已产业化应用的钯复合膜氢气纯化系统，可直接将第一段反应器出口高温气体中的其他气体组分截留，分离出纯氢。氢气的及时移出可打破第二段反应器的异戊烷脱氢热力学平衡，使转化率提升至37.9%。同时与传统两段固定床反应工艺相比，能耗可下降26%。”

　　另外，团队的另一项创新措施——萃取热耦合三塔精馏，可进一步将能耗降低50.3%。

　　“广州石化总厂的碳五原料，经分离、反应、精制后可年产4.6万吨优级品的异戊烯，副产2万吨一级品环戊烷、纯氢1520万立方米。”团队成员马康介绍说。

　　团队成员在熬过352个群文件、69张图纸、154721字的初步设计说明书、多学科交叉知识运用以及200个日夜之后，变得更有信心了：“相比于设计上的成功，我们自身的成长也非常明显，以前对专业的认知只是停留在书本和课堂，这次比赛有了工程的概念，毅力和团队协作能力都得到了锻炼。”

　　据悉，此次比赛Aurora团队获得特等奖，也是该校自2012年首次组队参赛以来，连续第9年获得全国特等奖。“工程与社会、个人与团队、设计/开发解决方案……”参照工程教育专业认证毕业要求达成度，南工大化工学院人才培养标准进一步得到验证与提升。