一

三

二

四

节能降耗一直是蒸馏过程所面临的艰巨任务，也一直是科研工作者追求的目标。

设备节能主要指开发高效塔内件，提高精馏塔分离效率，增大通量，减小压降，实现节能目标。

新型泡沫碳化硅陶瓷材料具备独特的几何结构特征和优良的物理化学性能，其在蒸馏行业的应用潜力正在被一些专家学者所挖掘。基于这种材料，本课题组已成功开发出多种传质元件，并且已初步证明其具有优越的流体力学性能和较高的传质效率。 传统金属传质元件耐腐蚀性差，因而使用寿命短，碳化硅陶瓷材料具有优良的耐酸碱腐蚀性，因而可大大提高使用寿命，加之这种材料来源丰富，大有可代替传统金属传质元件之势。那么这种“势”有多大？

SiC 填料 SiC 塔板

选取工业应用比较广泛的 BX 金属丝网填料，将其与碳化硅填料在如下三个方面比较：

两种填料的经济成本计算两种填料全生命周期环境影响分析两种填料在工业应用中的传质效率验证

对两种填料进行从原材料生产到填料产品到填料使用阶段的经济成本计算，采用简单累加的方法。以碳化硅填料为例：

料浆： SiC 粉、 Si 粉、 环氧树脂、

草酸、乙醇

料浆： SiC 粉、 Si 粉、 环氧树脂、

草酸、乙醇

聚氨酯泡

沫

聚氨酯泡

沫

计算方法说明：（ 1 ）上述过程还应包括一些主要输入材料如 SiC 粉、 Si 粉、环氧树脂等的生产成本，须追本溯源，一一计算。（ 2 ） 整个过程只考虑原材料成本和能源（如煤、电等）成本，人力劳动成本主观性较强，暂不考虑。（ 3 ） 由于过程输入的物质流和能量流多而杂，故应以一定的标准进行取舍。（ 4 ） 最终结果以标准煤消耗量或电力消耗量表示。

生命周期评价（ Life Cycle Assessment ，简称LCA ）是考察产品对环境影响负荷大小的有效工具

是对整个产品系统从原材料的采集、加工、生产、包装、运输、消费、回收到最终处理整个生命周期内有关的环境负荷进行分

析的过程

是对整个产品系统从原材料的采集、加工、生产、包装、运输、消费、回收到最终处理整个生命周期内有关的环境负荷进行分

析的过程

LCA 定义 目的与范围界定目的与范围界定

清单分析清单分析

影响评价影响评价

结果解释

结果解释

LCA技术框架

结果解释结果解释目标与范围的确定

目标与范围的确定 清单分析清单分析 影响评价影响评价

目的一：比较两种填料的生命周期过程对环境的负荷大小

目的一：比较两种填料的生命周期过程对环境的负荷大小

目的二：找出两种填料生产工艺中对环境影响最大的单元过程，为工艺的改善提供参考

目的二：找出两种填料生产工艺中对环境影响最大的单元过程，为工艺的改善提供参考

本课题评价目的 本课题评价范围

填料使用填料使用

填料废弃回收

填料废弃回收

填料制造填料制造

原材料制造

原材料制造

清单分析

目的： 通过收集评价范围内的输入数据，为环境负荷的定量化提供基础

目的： 通过收集评价范围内的输入数据，为环境负荷的定量化提供基础

结果解释结果解释目标与范围的确定

目标与范围的确定 清单分析清单分析 影响评价影响评价

输入数据：主要包括资源和能源的消耗状况 数据来源：软件数据库、公开发表的统计资料

输入数据：主要包括资源和能源的消耗状况 数据来源：软件数据库、公开发表的统计资料

结果解释结果解释目标与范围的确定

目标与范围的确定 清单分析清单分析 影响评价影响评价

影响评价将清单分析阶段输入的物质和能量进行定性分类和定量转化、累加，将清单信息转

化为一个可以理解的总体结果

将清单分析阶段输入的物质和能量进行定性分类和定量转化、累加，将清单信息转

化为一个可以理解的总体结果

影响评价的“ 三步走”模型 影响分类 、特征化 、 量化评价影响分类 、特征化 、 量化评价

结果解释结果解释目标与范围的确定

目标与范围的确定 清单分析清单分析 影响评价影响评价

结果解释是 LCA 的最终目标，是识别、评价、

选择能减少研究系统整个生命周期内能源和物质消耗以及环境释放机会的过程。

是 LCA 的最终目标，是识别、评价、选择能减少研究系统整个生命周期内能源和物质消耗以及环境释放机会的过程。

结果解释三个步骤

识别改进的可能性、改进方案的选择、改进方案可行性的评价

识别改进的可能性、改进方案的选择、改进方案可行性的评价

评价的结果主要通过如下指标来反映： 分类 相关项目

温室效应 GWP CO2 等 水体富营养化 NP NOX 、 COD 、 SS

等 光化学烟雾 POCP 甲醛、甲醇、二甲苯等 潜在地下水污染 ECA 重金属离子、 Ag+ 等 环境酸化 AP SO2 、 NOX 等 人体健康影响 HT 甲醛、甲醇、 NOX 等

将 BX 金属丝网填料和碳化硅填料应用于三氯氢硅精馏工业提纯实验中，比较两种填料的传质效

率

将 BX 金属丝网填料和碳化硅填料应用于三氯氢硅精馏工业提纯实验中，比较两种填料的传质效

率实验内容及目的

实验方案

单塔对比试验： BX 金属丝网填料塔与碳化硅填料塔在相同操作条件下，进行全回流实验，对比两者

传质效率

单塔对比试验： BX 金属丝网填料塔与碳化硅填料塔在相同操作条件下，进行全回流实验，对比两者

传质效率

双塔串联对比实验：丝网塔与碳 化硅塔串联成塔组 1 ，两个碳化硅塔串联成塔组 2 ，比较两者

传质效率

双塔串联对比实验：丝网塔与碳 化硅塔串联成塔组 1 ，两个碳化硅塔串联成塔组 2 ，比较两者

传质效率

（ 1 ）经济成本计算： 基准问题——两种填料各生产多少进行对比，这与两者的传质效率以及使用寿命有关； 取舍原则——过程涉及的物质流和能量流较多，取舍原则不同会给计算结果带来重要影响。（ 2 ）生命周期评价： 基准问题、取舍原则同上； 软件选择——生命周期评价软件SimaPro 、 GaBi 、 eBalance 等各有优缺点。

2012年 7

月 -11月

2012年12月 -2013月

3 月

2013年4 月 -

2013 年7 月

2013年8月 -2013年11月

已查阅部分文献，确定了课题整体思路

阅读文献，确定三块内容的细节问

题

收集 数据，完成前两部分

内容

传质实验部分并总结强两部分内容

2013年12月 -2014年6 月

传质实验总结，写小论文和大论文