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浅谈化工生产装置节能改进的方法和途径

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：田勇

[导读] 摘要：近年来，节能环保逐渐得到了社会的广泛重视。

        青岛海湾化学有限公司山东青岛 266400
        摘要：近年来，节能环保逐渐得到了社会的广泛重视。化工企业能源消耗大，在生产装置环节实行节能改进，能够有效的改善能源的使用情况，有利于提升化工企业的市场竞争力，实现长久可持续发展。
        关键词：能量；总用能；㶲损；排弃能量；节能
        引言
        随着社会经济的迅速发展，与之相伴随的是能源消耗的急剧增长，造成能源使用的浪费与紧缺。化工企业在社会经济发展中占有重要的地位，也是能源消耗的主力军。在化工生产装置方面采用先进的节能方法和途经，将会有效的实现资源的科学合理的利用。节能从本质上说是采用更加合理、环保的发展方式，实现资源的合理调配，更容易被社会所接受。节能并不是简单的减少能源的使用，在使用同样能源的情况下，通过采用先进的技术和工艺，提高能源的使用率，生产出更多的产品以及创造出更多的利润。
        一、优化工艺条件，不断降低工艺总用能
        在化工企业生产中衡量装置用能水平的一项重要指标就是工艺总用能，主要是在一定的温度、压力的条件下，实现原材料能量的合理转化，科学的满足生产的需求。
        1.降低用热工艺总用能
        (1)改进流程。为了更好的降低用热工艺总用能，关键的方面是要不断改进工艺流程，做到降低消耗实现节能。例如，常压蒸馏装置，把初馏塔、常压塔的过气化油直接抽出，绕过加热提温设备，避免了过气化油反复加热气化和冷凝，减少加热炉的热负荷和初馏塔的换热负荷，从而减少带人用能设备(分馏塔)的能量，使工艺总用能减少。
        (2)改进催化剂。通过科学使用催化剂，降低反应的温度和压力，从而达到总用能降低的目的。
        (3)采用新型塔盘或采用新型填料。采用新型塔盘或新型填料使得工艺塔的压力降低，与之相适应的是闪蒸温度以及加热炉出口的温度都会随之降低，从整体上会降低工艺的总用能，同时也有利于降低动能的消耗，确保分离的精度。在产品质量得到保证的前提下，有效的降低回流比，也能达到减少工艺总用能的目的。
        2.减少用汽工艺总用能
        在石油化工生产中，蒸汽的使用比较广泛，作为重要的载能介质，在使用的过程中通常会分为8种，除了雾化和动力用汽2种以外，其余的几种属于用汽工艺总用能的范围，进入能量使用环节。
        减少蒸汽总用能途径：
        (1)提升管理质量，优化操作流程。在产品的质量得到保证的前提下，为了更好地减少蒸汽总用能的使用，减少吹汽量是一个重要的手段，这需要统筹考虑工艺的操作条件和设备的相关情况。
        (2)代用。可以用耗能低的能源替代耗能高的能源，例如，可用适宜的低温热来替代加热、伴热刚汽。又如，塔底吹汽可以用懒惰气体来替换。
        (3)取消伴热。轻质油管线输送中，伴热不是必须步骤，可以使用轻柴等替代，或者提高产品出装置温度，取消能耗大的伴热，减少蒸汽的总用量。
        3.减少动力总用能
        (1)选择机泵要注意出口的选择，不易选择出口过大的，如果机泵的流量变化频繁，要采用调速装置进行调节，避免能量的大量损失；
        (2)系统管线各处的节流阀，在保证调节质量下尽量减少调节阀压降；
        (3)优化设计管线系统，选择经济适用的管径，实现流动阻力的不断降低。通过管线投资和压降损失的操作费用之和为最小法求取经济管径，对高温流体输送管线，须结合保温一起考虑；在换热器优化设计中应重视压降的优化；
        (4)优化提升工艺方法，改进催化剂的使用，降低反应器的压力来实现系统压力的整体降低，从而实现动力总用能的减少。
        二、降低工艺能量使用环节的过程㶲损
        1.减少分馏塔的过程㶲损
        (1)调整塔的回流取热比例。馏塔的传热性质是自上而下逐渐升高，对于取热部位的选择要进行充分的考虑，不断调整塔的回流取热比例，越往下面温度越高，一些预热原料可以进行有效的回收利用。

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        (2)缩小回流取热的离返塔温差、提高取热的平均温度。在常减压蒸馏装置中，通常来说，热流流量比较小。在塔的中段增加回流流量，平均传热温差会得到有效的提高。但是，随着流量的增加，相关的功能耗损也会相应的增加，需要注意的是，要在弹性操作内进行可控性调整，不得造成液泛问题的出现，这也是减少分馏塔的过程㶲损的关键环节。
        2.减少反应设备的过程烟㶲损。化学反应受到熵增的㶲损的影响，一般来说占有的比例不大，尤其是在一些复杂的烃类石油化工反应中，熵增不容易确定，㶲损通常是在化学反应的过程中，由于不可逆的传热引起的，减少反应设备的过程烟㶲损，主要是通过减少反应设备传热过程的㶲损来实现的。
        3.避免混合㶲损。在化工生产的过程中要充分的避免混合㶲损，主要的做法是避免物流的反复混合，做好馏出口质量指标控制，在生产的过程中出现波动，容易产生不合格的产品，处理不当的话就会产生混合㶲损。除此之外，应该及时避免传热过程中出现的㶲损问题。在多路换热的常减压蒸馏装置换热系统，各路换热终温不同，汇合一起时，就产生传热混合㶲损。
        三、提高能量回收率，减少排弃能量及㶲损
        提高能量回收率的关键在于提高热量的回收率，为了更好地实现装置节能的目的，要充分的使负荷得到冷却，降低其温度。
        1.减少散热量
        当前很多管线设备散热量为基础来进行保温，对流体温度往往考虑不够。为了更好地减少散热量，改进保温途径是一个重要的措施。在化工生产设备中，装置散热的能耗在总能耗中占有一定的比例，通常实在百分之十到二十之间，减少散热量在实现节能降耗方面发挥着重要的作用，其显著的优点是投资少、收效大。
        2.优化换热系统
        优化换热系统是提高能量回收率，减少排弃能量及㶲损的重要措施，主要包括两个方面的内容，第一，不断优化设备的结构，保证设备最佳的工作状态；第二，不断优化完善换热流程，保证物流实现合理匹配，防止出现不可逆转过度传热。
        3.降低冷却排弃能
        优化换热系统完成后，要针对低温的热产品进行系统排热。换热网络优化后，与优化前相比冷却负荷会明显降低，但一些潜能还可以再利用。降低冷却排弃能的另一措施是与系统结合，提高产品出装置温度，不仅降低本装置冷却负荷，减少冷却介质的使用，而且增加了装置输出热能，对于储运系统，相应节省了罐区的加热、伴热能耗。
        四、提高设备能量效率，减少设备㶲损
        在工艺能量使用环节和回收环节改进后确定尚需供入装置能量的前提下，提出转换环节的改进措施。
        1.停用或合用加热炉
        装置节能改进后，随着热负荷的减少，可以停止或者合用加热炉。如常减压蒸馏装置改进后，提高了原料换热终温，炉子负荷大幅度下降，可考虑把两台常压炉合用一台，甚至常压炉和减炉合用，都是非常好的节能方案，但应具体核算，炉子负荷提高了，效率亦相应提高。对加热低温物流的加热炉，其负荷小，效率低，则可考虑用蒸汽或低温热取代。
        2.提高加热炉的效率
        重视空气预热器的节能作用。燃料燃烧过程中，空气及惰性组分自常温加热到燃烧温度吸收大量热能，利用自身烟气或其它热源预热空气，结果节约与预热负荷大体相同的燃料能量，提高了效率。因此，在安排炉子排烟热回收时，应把空气预热放在其它措施(如发汽、冷进料、预热水等)之前，优先采用。
        3.采用自动调速设施
        机泵的作用是通过将电能转化成流体流动动能来实现能量的转换。一般来说，机泵的总效率在百分之五十左右，为了更好地保证节能效果的实现，采用自动调速设施，保证机泵的高效能源转化，是实现化工设备装置节能的重要组成部分。
        五、总结
        在实际的工作中，为了更好地实现石油化工装置节能改进，要结合装置自身的特点，遵循规律开展工作，包括对合理使用工艺能量、不断改进回收环节等等，完成基础的改进后再实现对转化环节的改进，这样会达到事半功倍的效果。
        参考文献
        [1]刘舰,代广辉.浅谈化工生产装置节能改进的方法和途径[J].科技信息,2010(18):723+721.