異丙醇生產(chǎn)原料循環(huán)利用、總能耗更低、操作更安全、流程更完善……近日，由南京工業(yè)大學化工學院和安全科學與工程學院6位同學組成的“乘風破浪的弟弟妹妹”團隊的參賽作品——《年產(chǎn)6萬噸異丙醇項目工藝設(shè)計及安全評價》獲第八屆全國大學生化工安全設(shè)計大賽金獎。

　　異丙醇在農(nóng)藥、電子工業(yè)、醫(yī)藥、涂料、日用化工以及有機合成等領(lǐng)域具有廣泛用途，可用于生產(chǎn)甘油、乙酸異丙酯、異丙基銨鹽等，也可以制造殺蟲劑、消毒劑和防腐劑等?！俺孙L破浪的弟弟妹妹”團隊調(diào)研了丙烯間接水合法、丙烯直接水合法、醋酸加氫法和醋酸異丙酯氫化法4種異丙醇生產(chǎn)工藝。

　　由于這些生產(chǎn)工藝存在設(shè)備腐蝕嚴重、“三廢”多、工藝不成熟、原料價格高等問題，團隊最終選擇了丙酮加氫法，并創(chuàng)新使用精餾—蒸汽滲透膜集成分離技術(shù)。

　　“與傳統(tǒng)精餾相比，該工藝總能耗降低63%，為異丙醇的高效生產(chǎn)和綠色生產(chǎn)提供了方案。”團隊成員張億擘介紹說，該工藝在成功截留并高效回收利用丙酮的同時，采用反應(yīng)器與氫氣分離膜系統(tǒng)集成技術(shù)，還能使丙酮加氫反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)閃蒸分離產(chǎn)生的混合氣進入氫氣分離膜系統(tǒng)，回收得到99.9%氫氣，再次作為生產(chǎn)異丙醇的原料被循環(huán)使用。

　　“這個方案在我們今年參加第十五屆全國大學生化工設(shè)計競賽時就有了，但是當時的比賽比較偏向工藝上的設(shè)計，這次比賽是工藝和安全設(shè)計兩大主題，僅有好的工藝還不夠，所以我們對該工藝又進行了完善?！眻F隊成員夏偉成介紹道。

　　因為缺乏相關(guān)知識背景，所以在老師的建議下，夏偉成等4位化工學院的學生和安全學院的苗雨軒、周婧婧2位同學一起組隊參賽。最初組隊時，由于專業(yè)背景不一致，團隊內(nèi)部也經(jīng)歷了一個磨合期。拿到化工學院同學們的設(shè)計方案后，苗雨軒和周婧婧采用HAZOP、LEC等方法對現(xiàn)有方案進行“把脈”。

　　經(jīng)過分析后，他們發(fā)現(xiàn)膜分離設(shè)備在進料閥開度過大或全開時，反應(yīng)器內(nèi)壓力升高，可能破壞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致物料泄漏引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。對此，苗雨軒和周婧婧建議在蒸汽滲透膜進料前增設(shè)一個緩沖罐，并加裝一套膜分離設(shè)備作為備用，但這一方案很快被否定了。夏偉成解釋說，不設(shè)緩沖罐是考慮到膜分離設(shè)備前的進料流股是穩(wěn)定的帶壓流，作為靜設(shè)備不那么容易壞，且膜分離器設(shè)備投資較高，鑒于經(jīng)濟投入等原因，采取了根據(jù)使用情況備相應(yīng)數(shù)量的膜組件。

　　針對這樣的情況，雙方同學改變獨立作戰(zhàn)的模式，一方面，他們不僅從安全性角度出發(fā)，還結(jié)合可操作性、經(jīng)濟適用性等多個角度，重新對問題進行研判；另一方面，對于分析過程中出現(xiàn)的爭議，他們及時請教各自指導(dǎo)老師，再重新進行商討。

　　“老師們會給我們講一些成熟的案例，我們也會把和對方溝通過程中的難點、堵點講給老師聽，請老師來給我們梳理，形成相應(yīng)意見，再和對方進行溝通。”團隊成員李逸凡說。

　　經(jīng)過一輪又一輪修改，團隊最終通過增加壓力控制、流量傳遞和安全旁路系統(tǒng)，提高膜分離設(shè)備的操作安全性。“在膜前增加壓力控制，利用DCS確保進料為穩(wěn)定的帶壓流。在膜后增加流量傳遞儀表來監(jiān)測出料流量和膜的狀態(tài)，當分子篩膜損壞時，膜設(shè)備前的開關(guān)閥關(guān)閉，同時旁路開啟，將膜短路，不影響整個設(shè)備的運轉(zhuǎn)?！眻F隊成員苗雨軒介紹道。

　　除了針對生產(chǎn)設(shè)備提出了改良建議外，團隊還對生產(chǎn)線的安全管理制度等全流程進行“診斷”，提出組織現(xiàn)場應(yīng)急處置方案及應(yīng)急救援知識培訓(xùn)、定期開展儀表檢修和操作人員規(guī)范培訓(xùn)等建議。團隊成員周婧婧說：“我們對于整個生產(chǎn)工藝的方案提出了18條建議，使設(shè)計的方案既節(jié)能環(huán)保，也安全可靠?！?/p>

　　“這次跨界的團隊組合參賽隊伍，讓我們進一步明白了學科交叉融合的重要性?！眻F隊負責人趙振藝同學感慨道，他表示很感謝管國鋒和潘勇兩位教授的悉心指導(dǎo)，讓他這個“化工人”懂得了更多的安全知識。