有關(guān)化學(xué)工程與石油化工節(jié)能的分析

吳晶 裘炎(浙江省天正設(shè)計(jì)工程有限公司,浙江 杭州 310012)

無論是在生產(chǎn)方面還是在石油化工方面，都離不開化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)中的提純技術(shù)、分離技術(shù)是生產(chǎn)過程中必不可少的技術(shù)手段，對(duì)石油化工生產(chǎn)非常的重要。要想順順利利的完成整個(gè)石油化工的生產(chǎn)，就必須用到分離設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、換熱設(shè)備和流體傳送設(shè)備。所以，要想對(duì)化學(xué)工程與石油化工進(jìn)行節(jié)能分析，就必須對(duì)這四個(gè)設(shè)備進(jìn)行研究，尋找這四個(gè)過程中可以節(jié)能的環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)石油化工的節(jié)能。

1 流體傳送設(shè)備的節(jié)能

在石油化工的生產(chǎn)過程中，會(huì)使用一些相應(yīng)的流體傳送設(shè)備(泵和壓縮機(jī)等），所以我們需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行分析。在高中的物理課中我們都學(xué)過能量守恒定律，就是在傳送的過程中，各種機(jī)械能相互轉(zhuǎn)變，成為生產(chǎn)中使用的能量。所以我們需要利用能量守恒定律對(duì)流體傳送進(jìn)行節(jié)能分析，減少損失壓頭的損失。

1.1 泵的節(jié)能分析。流體在流動(dòng)或傳送的過程中，會(huì)與傳送的管道內(nèi)壁發(fā)生碰撞摩擦，導(dǎo)致一部分的能量轉(zhuǎn)換為了熱能，造成了能源的消耗，增加壓頭損失。根據(jù)能量守恒定律對(duì)流動(dòng)的狀況進(jìn)行分析，我們可以知道，要想減少離心泵的能量損失，需要對(duì)流體流速進(jìn)行控制，減少管道內(nèi)不必要的閥門部件，必要時(shí)增加減阻劑降低流體損耗的能量。此外，還可以采用高質(zhì)量、高效率的泵，將流體通過的部件的表面打磨光滑等方式來減少流體的能耗。

1.2 壓縮機(jī)節(jié)能。石油化工的生產(chǎn)過程中，除了離心式壓縮機(jī)之外，還會(huì)采用往復(fù)式壓縮機(jī)。雖說這兩種壓縮機(jī)的工作原理及節(jié)能方式有所不同，但是兩者在進(jìn)行壓縮工作的過程中，都是有效能發(fā)生損失。造成有效能損失的主要原因是因?yàn)檫M(jìn)行了非等溫壓縮。所以，要想使壓縮機(jī)變得更加節(jié)能，就要改變壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)，將其改變?yōu)槎嗟燃?jí)壓縮，在傳送下一級(jí)的過程中冷卻，這樣就可以使壓縮機(jī)趨于等溫壓縮，可以有效的減少有效能的損失，大大減少不必要的浪費(fèi)。

離心式壓縮機(jī)在工作的時(shí)候會(huì)在流動(dòng)、沖擊、輪阻、漏氣等環(huán)節(jié)造成能量的損失。要想提高離心式壓縮機(jī)的節(jié)能效率，就必須改進(jìn)其操作方式和設(shè)計(jì)方案。例如：通過增加吸入過程的壓力，降低吸入過程中產(chǎn)生的熱量，減少葉輪的阻力，改變?nèi)~輪葉片的角度等方法，降低能量的消耗。

2 換熱設(shè)備的節(jié)能

2.1 換熱設(shè)備主要就是進(jìn)行熱量的傳遞，在熱量傳遞的過程中，由于傳熱方式存在一些缺陷，導(dǎo)致一些熱量損失。首先就是優(yōu)化熱量傳遞過程中的溫差，將溫度趨于平衡狀態(tài)。熱量傳遞有逆流、順流、交差流、混合流等四種方式，其中逆流過程中產(chǎn)生的溫差是最大的，順流產(chǎn)生的溫差是最小的。因此，為了增加熱量的傳遞，應(yīng)該多采用逆流傳熱方式，以此來減少熱量的消耗。

2.2 將換熱設(shè)備的換熱面積增大，強(qiáng)化傳熱。改進(jìn)傳熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)，以此增大單位體積內(nèi)的傳熱面，從而使得換熱器的工作效率增加。如可以采用一些直徑比較小的傳送管，將這些管子緊密的排布在一起，使用合適形狀的翅片管來增加傳熱的面積，增加傳熱效率。

2.3 提高傳熱系數(shù)是增加傳熱量最為重要的途徑，也是傳熱設(shè)備節(jié)能研究的重點(diǎn)。要想提高傳熱的效率，就需要增加冷熱流體與管壁之間的換熱系數(shù)，特別是換熱比較差的那一側(cè)。可以將管壁表面變得粗糙，以此來影響底層流體的傳熱。還可以在管道中加入一些插件，引發(fā)其轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生熱量。

3 分離設(shè)備的節(jié)能

石油化工生產(chǎn)的過程中，肯定會(huì)用到分離技術(shù)中的精餾技術(shù)。在精餾的過程中，受熱蒸發(fā)的蒸汽會(huì)隨著壓力流向精餾塔，這是一種不可逆因素。其次是再沸器和冷凝器工作的時(shí)候會(huì)使精餾過程的不可逆程度增大。因此，要想降低精餾過程的能耗，減少損失，就必須降低流體流動(dòng)所產(chǎn)生的壓力降，較少傳熱過程中的溫度差?？梢酝ㄟ^以下措施：減小回流比和再沸器的負(fù)荷，使得再沸器與冷凝器之間的溫差減小，從而減少傳熱熱阻；利用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，減少塔的壓降。此外，還可以在冷凝器與再沸器之間增加一些加熱或冷卻裝置來減少能量消耗。

4 反應(yīng)設(shè)備的節(jié)能

化學(xué)反應(yīng)的過程中，經(jīng)常伴有熱量的吸入和放出，要想對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行節(jié)能，就需要控制放熱與吸熱過程中加熱步驟。在放熱反應(yīng)的過程中，應(yīng)該盡可能增加放熱反應(yīng)的溫度，從而回收品質(zhì)較高的熱量。在吸熱反應(yīng)的過程中，應(yīng)該合理控制熱量的提供，盡可能降低供熱溫度，充分利用反應(yīng)過程中的預(yù)熱，節(jié)省燃料成本，降低能源消耗。

5 結(jié)語

在資源緊缺的今天，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為我國(guó)節(jié)能的重要手段。節(jié)能技術(shù)是多種多樣的，合理利用節(jié)能技術(shù)，在最大程度上降低能源的消耗，是我們今后研究的重點(diǎn)。石油化工資源是我國(guó)發(fā)展的必要能源，也是一種不可再生能源，使用的越多，儲(chǔ)存量就會(huì)越少。所以應(yīng)該加大研究力度，盡可能在每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都不會(huì)出現(xiàn)資源的浪費(fèi)，減少經(jīng)濟(jì)成本。

[1]魏壽濤.石油化工生產(chǎn)過程最優(yōu)化[M].中國(guó)石化出版社，1994.

[2]史密斯.化工熱力學(xué)導(dǎo)論[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.