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2024年暑期大学生社会实践活动情况简报第32期

减污增效促安全,微通道带来大收益

为扎实推动科技创新和产业创新深度融合,以高水平安全助力发展新质生产力,安全科学与工程学院为安而来基层服务践行团于810日赴江苏强盛功能化学股份有限公司开展实践活动。江苏强盛功能化学股份有限公司是有机过氧化物和化学试剂的供应商,作为一家以创新为驱动、市场为导向的高新技术企业,始终专注于化工新材料的研发、生产与销售。针对企业对团队专业能力的要求,今年安全学院的这支社会实践团队由3名博士生、4名硕士生、2名本科生参与。

创新技术,开启安全新篇章

经过前期调研,团队了解到,有机过氧化物已广泛运用于电子和半导体、建筑保温、美容整形等工业生产领域。有机过氧化物的上游原料主要包括过氧化氢、有机酸、醇类等,下游应用则广泛涉及高分子材料的合成、加工和应用等领域,如合成树脂、橡胶、塑料等。上下游产业链的完善和协同发展,为有机过氧化物行业的发展提供了坚实的基础。随着环保意识的提高和绿色化工的发展,环保型、低毒性的有机过氧化物产品将逐渐成为市场的主流,如何提高制备过程中的本质安全,一直是企业寻求技术创新和产业升级的关键点和难点。

基于此,团队根据企业工艺改造需求,拟定实验方案,在实验室中开展了工艺设计、反应器设计制造、连续流小试工艺、连续流工艺放大及优化等相关实验,获得了关键参数对反应过程和放热特性的影响规律。从实验室小试工艺到工业化中试生产,通道构型设计及加工、通量与压降调控、大通量试验运行等环节是团队成员需要重点挑战的难题。针对诸多难题,在倪磊、陈治全两位老师的指导下,团队成员分而治之。安研2022顾玮同学与多家增材制造厂家进行沟通交流,讨论通道制造加工面临的一系列问题。安博2021朱智超同学带领团队通过调研多家企业生产流程环节,对大通量试验流程进行设计,并搭建中试平台装置,合理布局进料、取样、出料等环节。安博2023徐丰同学负责带队开展中试工艺试验,研究工艺条件对目标产物收率的影响规律。

在企业介绍中,团队成员安全2301骆子豪了解到有机过氧化物具有热不稳定的特性,在生产、经营、储存、运输过程对安全有较高要求,这都需要不断调整和改进生产工艺,实施安全有效的生产作业。针对传统釜式过氧化工艺反应时间长、安全隐患高、工艺能耗大等问题,团队利用建立的微通道工艺开发平台,对企业过氧化物废水进行回收再利用,成功将釜式工艺改造成微通道连续流工艺,并实现了中试化生产。相对于传统釜式工艺,微通道连续流工艺反应时间从数小时降低至10秒以内,实时在线反应量从吨级降低至公斤级,目标产物收率稳定达到95%以上且产物分层迅速,工艺的本质安全化水平得到大幅度提升。

团队成员在后续的性能和指标的测定中,发现此项技术的开发和应用能够有效降低过氧化高危工艺的反应风险,提高产物收率,节省企业的生产和运行成本。团队成员顾玮表示,在一系列工艺设计躬耕实践和全过程参与中,最开心的就是领悟到了学以致用的直接内涵。将专业知识迁移到工艺中、车间里,既能灵活运用所学知识,又能产生经济效用,实现安全绿色与经济发展的双赢。

碰撞智慧,探索安全新路径

座谈结束后,团队与公司工程师们进行工艺研讨,共同分析了微通道工艺在精细化工生产中的实际操作环节,包括反应条件控制优化、物料流动特性分析以及控制系统兼容集成。通过开放的交流对话,双方明确了技术转移过程中可能遇到的障碍,提出了一系列创新的解决方案。

此外,团队重点讨论了微通道技术相对于工厂生产现有技术的创新性。微通道反应器结构紧凑、强化性能优异和安全特性突出,为精细化工产品的生产提供了新的途径。与传统的釜式反应器相比,微通道技术在提高反应速度、降低能耗和减少副产品生成方面具有明显优势,这些都是化工行业绿色发展和节能生产的关键因素。

擘画蓝图,共绘发展新愿景

学院党委副书记张瑞芳实地调研并看望了参与暑期专业实习实践的同学们,并与公司董事长应立共同签署了学生社会实践基地协议并揭牌。

团队成员走进车间,参观了有机过氧化物的产品展厅、自动化生产线、连续法生产装置和与之配套的水解酸化、混凝沉淀等废水、废气和固体废弃物处理工序,深度调研了强盛公司的产品数据和主要质量指标。同时,团队就强盛的发展历程、主营业务、研发成果等方面与相关负责人展开了交流探讨。在此过程中,团队成员亲眼见证了微通道技术在预防工艺过程反应热失控方面的创新,沉浸式深入一线、走进车间,多角度地发现生产过程中待优化的点,更有针对性地开展科研工作,真正做到解决产业线的难题。

今年是习近平总书记对我校提出要多开展这样的科研攻关殷殷嘱托的第十年。今后,安全学院将深耕产学研合作,持续践行理论与实践并重,引导学生学以致用,在社会大课堂中讲好大思政课