提升化工工藝節(jié)能降耗的途徑探析

賀利飛，郝齊鳳，折建梅

（神木職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 神木 719300）

0 引言

化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展雖然能夠滿(mǎn)足人們對(duì)化工產(chǎn)品的需求以及提高人民群眾的生活水平，但在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中依然容易出現(xiàn)諸如資源能源消耗過(guò)大、化學(xué)廢物產(chǎn)出量高、對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害的問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)于社會(huì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)無(wú)疑是非常不利的。為此，傳統(tǒng)化工工藝必須要展開(kāi)進(jìn)一步改革，減少能源消耗，為促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1-2]。

1 化工工藝節(jié)能降耗的重要性

現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)能源的消耗，尤其是在化工產(chǎn)業(yè)中，能源是驅(qū)動(dòng)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵，也是化工產(chǎn)品生產(chǎn)成本的重要組成部分，因此對(duì)于化工產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，能源的控制是非常重要的，其不僅是保障化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和成本控制的關(guān)鍵，與此同時(shí)還是減少化工產(chǎn)生排放污染、滿(mǎn)足化工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求的重點(diǎn)目標(biāo)。除此之外，化工工藝節(jié)能降耗在以下方面也發(fā)揮著重要的作用。

1.1 減少能源消耗

化工產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中主要消耗的能源為天然氣和石油等化石能源，這些能源本身便屬于產(chǎn)量少且珍貴的不可再生能源，隨著這類(lèi)燃料的不斷減少，化工生產(chǎn)所需要的原材料和能源成本也在不斷提高，而在新能源和新化工材料誕生之前，化工生產(chǎn)企業(yè)必須要優(yōu)化生產(chǎn)工藝，以便于在提高化工生產(chǎn)效率的同時(shí)還能減少能源浪費(fèi)的問(wèn)題，這才是確?；て髽I(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[3-4]。

1.2 減少能源浪費(fèi)

在傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)工藝和設(shè)備中，能源浪費(fèi)是非常常見(jiàn)也是必須要重視的問(wèn)題，畢竟大多數(shù)化工工廠(chǎng)在生產(chǎn)時(shí)會(huì)對(duì)能源進(jìn)行統(tǒng)一消耗，通常會(huì)出現(xiàn)能源消耗過(guò)量、能源消耗不充分等問(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)造成化工生產(chǎn)所需能源浪費(fèi)的情況。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，部分企業(yè)因?yàn)槟茉催^(guò)剩而產(chǎn)生的能源浪費(fèi)問(wèn)題甚至高達(dá)70%，這對(duì)于化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及能源控制來(lái)說(shuō)無(wú)疑是非常重要的問(wèn)題。為此化工企業(yè)必須要積極改善當(dāng)前的生產(chǎn)模式，并且對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行深度優(yōu)化，確保能夠有效減少能源浪費(fèi)的問(wèn)題。

1.3 減少能源消耗成本

不管是能源消耗還是能源浪費(fèi)，都需要大量的能源滿(mǎn)足化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)需求，而這些能源的采購(gòu)成本則是影響化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。由于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式導(dǎo)致能源消耗高、能源浪費(fèi)問(wèn)題的嚴(yán)重性，很多化工生產(chǎn)的生產(chǎn)成本也一直居高不下，這也導(dǎo)致了產(chǎn)品價(jià)格過(guò)高等問(wèn)題。而改革化工工藝、促進(jìn)節(jié)能降耗轉(zhuǎn)型則能夠有效減少能源消耗大以及能源浪費(fèi)的問(wèn)題，從而能夠有效增加化工企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，這對(duì)于加強(qiáng)化工企業(yè)的生產(chǎn)成本控制來(lái)說(shuō)是非常有利的[5]。

2 化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及常見(jiàn)能耗因素

目前我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大多呈現(xiàn)出健康發(fā)展、規(guī)模擴(kuò)大的趨勢(shì)，隨著市場(chǎng)規(guī)模和化工企業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，化工產(chǎn)品的生產(chǎn)能力也在逐漸提高。不過(guò)我國(guó)的化工生產(chǎn)工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)依然較為落后，尤其是在生產(chǎn)過(guò)程中很容易出現(xiàn)能源消耗量高、產(chǎn)出廢物多、容易造成生態(tài)環(huán)境污染等嚴(yán)重的問(wèn)題，由此可見(jiàn)，我國(guó)的化工工藝水平依然具有提升和優(yōu)化的空間。而對(duì)于一些規(guī)模較大的企業(yè)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)規(guī)模的加大也代表著能源消耗量的提升。

通常來(lái)說(shuō)，化工生產(chǎn)企業(yè)所面臨高能耗問(wèn)題的因素主要包含以下兩點(diǎn)：首先是能源和資源過(guò)度消耗的問(wèn)題，由于市場(chǎng)對(duì)于化工產(chǎn)品需求量的提升，很多企業(yè)會(huì)設(shè)定的產(chǎn)量規(guī)模也在不斷增加，大量的生產(chǎn)會(huì)造成大量的能源消耗，不過(guò)目前大多數(shù)企業(yè)并沒(méi)有有效的方法減少對(duì)能源和資源的消耗，因此過(guò)高的能源消耗也會(huì)讓企業(yè)和環(huán)境背負(fù)更多的負(fù)擔(dān)；其次，受生產(chǎn)操作造成的能源過(guò)度消耗問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題通常是因?yàn)槿宋囊蛩厮鶎?dǎo)致的，而且因?yàn)槿藶橐蛩卦斐傻哪茉催^(guò)度消耗很容易存在嚴(yán)重的安全隱患，以及諸如污染源泄露等安全事故問(wèn)題，不過(guò)這類(lèi)問(wèn)題可以通過(guò)加強(qiáng)制度規(guī)范以及人工培訓(xùn)的方法進(jìn)行完善；第三則是設(shè)備問(wèn)題，由于很多化工生產(chǎn)企業(yè)不重視生產(chǎn)工藝的改革，所采用的設(shè)備依然是較為老舊的生產(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備不僅生產(chǎn)效率低，而且能耗排放量也相對(duì)較高，同時(shí)也無(wú)法對(duì)有害廢氣、有害廢物進(jìn)行優(yōu)化和過(guò)濾，因此這也是造成化工生產(chǎn)企業(yè)高污染、高能耗的主要原因。

化工生產(chǎn)企業(yè)的高能耗問(wèn)題對(duì)于企業(yè)的發(fā)展是非常不利的，尤其是在當(dāng)前我國(guó)促進(jìn)節(jié)能減排以及重視環(huán)境污染問(wèn)題的大背景下，化工產(chǎn)業(yè)成為了重點(diǎn)改革對(duì)象之一。畢竟化工產(chǎn)業(yè)所需要的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)能源以及產(chǎn)出廢物具有一定的有害性，這些廢物會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)存在生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患，而且隨著當(dāng)前社會(huì)能源的緊缺，促進(jìn)化工生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能減排是尤為重要的工作。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工產(chǎn)業(yè)的能耗水平為55 kg/t，而我國(guó)雖然對(duì)聚乙烯裝置等化工產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備的能耗量進(jìn)行了管控，不過(guò)由于生產(chǎn)技術(shù)和工藝問(wèn)題，大部分裝置的能耗量依然超過(guò)了80 kg/t，由此可見(jiàn)，化工產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗工作依然存在非常廣闊的空間。為此，化工生產(chǎn)企業(yè)必須要加強(qiáng)對(duì)節(jié)能降耗工作的重視，確保能夠完成設(shè)備和生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，并且對(duì)化工生產(chǎn)工藝、設(shè)備和技術(shù)等進(jìn)行全面優(yōu)化，以確保能夠滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)于化工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型需求。而在化工企業(yè)轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，必須要重視以下問(wèn)題：首先是利用好先進(jìn)的生產(chǎn)工藝做好產(chǎn)業(yè)升級(jí)，以確保化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效益能夠得到提升；其次則是要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)規(guī)模和需求選擇具有高能源轉(zhuǎn)換效率、高連續(xù)性且操作簡(jiǎn)便的化工設(shè)備，以避免因?yàn)樵O(shè)備故障、能源轉(zhuǎn)換率低、設(shè)備間歇期、人工操作失誤等問(wèn)題造成能源浪費(fèi)過(guò)多的情況；最后則是要利用節(jié)能設(shè)備對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造，例如采取換熱效率、分餾效率、制冷效率、拖動(dòng)效率更高的設(shè)備減少能源消耗問(wèn)題，像是先進(jìn)的換熱器、分餾塔、制冷機(jī)、電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備等，都能在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)減少能源消耗。

3 促進(jìn)化工工藝節(jié)能降耗的措施

3.1 利用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改革

先進(jìn)技術(shù)是保障化工企業(yè)滿(mǎn)足節(jié)能降耗需求的基礎(chǔ)，在此過(guò)程中，化工生產(chǎn)企業(yè)必須要進(jìn)行全面的改革和優(yōu)化，通過(guò)自主研究或者積極引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝，確保化工生產(chǎn)所需的能耗問(wèn)題能夠得到有效控制。在研發(fā)和選擇新生產(chǎn)工藝的過(guò)程中，一定要以易于操作、運(yùn)行穩(wěn)定以及能夠長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備和工藝為核心，畢竟設(shè)備間歇期以及開(kāi)機(jī)和停機(jī)的過(guò)程是能源浪費(fèi)最高的過(guò)程，因此確保設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)是非常重要的。與此同時(shí)，在選擇好配套設(shè)備和技術(shù)之后，還需要保障化工生產(chǎn)工藝技術(shù)的穩(wěn)定性，如果出現(xiàn)生產(chǎn)工藝和設(shè)備配合不佳的話(huà)，也會(huì)造成一定的能源浪費(fèi)問(wèn)題。

化工產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗工作主要以控制生產(chǎn)過(guò)程中的能耗為主，因此在生產(chǎn)過(guò)程中也可以采用催化劑來(lái)滿(mǎn)足節(jié)能降耗的需求，催化劑能夠有效提高生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的效率，以便于減少能源的消耗，還能減少反應(yīng)過(guò)程中存在的副反應(yīng)問(wèn)題，以保障產(chǎn)品的成品比例能夠得到有效提升。不過(guò)在選擇催化劑時(shí)需要確保技術(shù)人員有著非常專(zhuān)業(yè)的化學(xué)知識(shí)，要明確生產(chǎn)反應(yīng)物所需要什么樣的催化劑，并且能夠準(zhǔn)確計(jì)算催化劑的用量，以確保能夠采取合適且適量的化學(xué)劑讓化學(xué)反應(yīng)速率能夠滿(mǎn)足最大化要求，從而促保障節(jié)能降耗效果的提升。

與此同時(shí)，阻垢劑的應(yīng)用也是非常重要的。化工企業(yè)的機(jī)電生產(chǎn)設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)產(chǎn)生銹蝕和污垢的情況，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備的傳熱系數(shù)出現(xiàn)大幅度降低的問(wèn)題，設(shè)備的換熱效果也無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，因此在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成大量能源的浪費(fèi)。所以技術(shù)人員需要定期利用阻垢劑對(duì)化工反映設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保能夠有效減少設(shè)備的污垢和銹蝕問(wèn)題，從而保障設(shè)備的傳熱效果能夠更加穩(wěn)定，也能有效減少能源消耗問(wèn)題的產(chǎn)生。

除此之外，減少化學(xué)生產(chǎn)的外部壓力、對(duì)于反應(yīng)系統(tǒng)和反應(yīng)速率進(jìn)行優(yōu)化也是非常重要的。減少生產(chǎn)過(guò)程中的外部壓力能夠確保生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)成分能夠高效且穩(wěn)定地完成反映，與此同時(shí)還能減少反應(yīng)過(guò)程中電機(jī)以及推動(dòng)系統(tǒng)的綜合能耗問(wèn)題；而對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化是在保障生產(chǎn)過(guò)程中能夠正常展開(kāi)化學(xué)反應(yīng)的前提下，對(duì)化學(xué)反映所需要的條件進(jìn)行優(yōu)化改善，以減少化學(xué)反應(yīng)所需要的能量消耗，從而提高能源的使用效率；優(yōu)化反應(yīng)速率則能夠有效減少化學(xué)反應(yīng)的副作用，以便于在提高化學(xué)反應(yīng)效率和精確度的同時(shí)，還能保障能量消耗以及產(chǎn)品分離消耗量得到有效控制。

3.2 利用科學(xué)分離裝置進(jìn)行高效分離

為了能夠進(jìn)一步減少化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗問(wèn)題，利用先進(jìn)且科學(xué)的分離裝置提高分離效率、對(duì)分離過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化也是非常重要的，目前國(guó)外已經(jīng)有很多例子試驗(yàn)了高效分離裝置的對(duì)能源消耗控制的有效性，尤其是先進(jìn)生產(chǎn)工藝和高效分離器的配合的效果會(huì)更好。利用高效分離器能夠快速完成化學(xué)反應(yīng)中的分離反應(yīng)，以確保反應(yīng)物和生產(chǎn)物能夠有效分離，確保提高產(chǎn)品的純度。與此同時(shí)，高效分離器也能有效減少生產(chǎn)成本以及能源消耗量。在分離器使用過(guò)程中也需要根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝采用合適的方法，例如在蒸餾中必須要注意化學(xué)反應(yīng)的溫度和壓力，并且利用蒸餾容器的密閉性以及耐熱性進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還需要選擇分離時(shí)機(jī)，才能確保產(chǎn)品的質(zhì)量以及能源消耗能夠得到有效控制。

3.3 優(yōu)化換熱器結(jié)構(gòu)

換熱器在化工生產(chǎn)工藝中是保障熱量交換和傳遞的重要設(shè)備，其對(duì)于能源消耗的控制也是非常重要的，合理的換熱器設(shè)計(jì)能夠有效提高熱量交換和傳遞的效率，以避免出現(xiàn)能源浪費(fèi)的情況。為此在化工工藝改革的過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以滿(mǎn)足節(jié)能降耗工程對(duì)于換熱器的需求。

1）在優(yōu)化過(guò)程中要選擇先進(jìn)的換熱設(shè)備，確保換熱器的性能整體性能夠得到保障，并且還需要根據(jù)化工生產(chǎn)環(huán)境的特點(diǎn)、換熱器的操作需求以及化工生產(chǎn)設(shè)備的需求進(jìn)行選擇，例如采用浮頭型換熱器則能夠有效提高設(shè)備的清洗效果，比較適用于容易出現(xiàn)內(nèi)漏問(wèn)題的設(shè)備；而固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)成本更低，不過(guò)對(duì)于環(huán)境和溫差需求會(huì)更高，清洗也較為復(fù)雜。由此可見(jiàn)，不同結(jié)構(gòu)的換熱器有著不同的優(yōu)勢(shì)和問(wèn)題，因此在選擇的時(shí)候需要根據(jù)化工生產(chǎn)環(huán)境以及實(shí)際需求進(jìn)行考慮，以確保能夠有效發(fā)揮換熱器節(jié)能降耗的效果。像是為了減少材料浪費(fèi)以及加強(qiáng)成本控制，可以采用U 形管換熱器，同時(shí)搭配良好的絕緣材料，以確保換熱器的性能能夠得到保障。

2）確保換熱器中傳熱元件的應(yīng)用效率，以便于提高換熱器的效率，這對(duì)于減少熱量轉(zhuǎn)換能耗是非常有必要的。例如波紋管材料的應(yīng)用能夠讓換熱器管道的傳熱模式得到有效增強(qiáng)，從而減少設(shè)備能耗問(wèn)題，同時(shí)還可以讓換熱結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，以保障換熱工作的有效性能夠得到提升的同時(shí)也能確保熱量傳遞更加合理。

3）對(duì)換熱器進(jìn)行合理應(yīng)用，在換熱器使用過(guò)程中需要利用確?；どa(chǎn)設(shè)備能夠有效和換熱器融合，例如采用折流板換熱器確保換熱器和生產(chǎn)設(shè)備的角度能夠保持一致，以便于減少化工生產(chǎn)設(shè)備的能源消耗問(wèn)題。

3.4 加強(qiáng)對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的能源管理工作

在保障化工生產(chǎn)工藝改革的過(guò)程中，除了需要做到技術(shù)改革外，對(duì)于生產(chǎn)工藝和設(shè)備的管理改革也是非常重要的，為此化工生產(chǎn)企業(yè)必須要積極優(yōu)化管理措施，確保能夠通過(guò)對(duì)能源市場(chǎng)、化工產(chǎn)品市場(chǎng)的分析去選擇適宜的生產(chǎn)產(chǎn)品以及生產(chǎn)產(chǎn)量，并且利用合理的設(shè)備展開(kāi)生產(chǎn)，加強(qiáng)對(duì)于能源使用的控制和管理，以確保能源利用率能夠得到顯著提升。除此之外，化工企業(yè)還需要加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)，減少人為操作造成的能源消耗問(wèn)題，同時(shí)還需要確保操作人員對(duì)設(shè)備展開(kāi)定期維護(hù)保養(yǎng)，以保障設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性能夠得到有效提升。

4 結(jié)語(yǔ)

為了能夠提高化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)效益，減少化工產(chǎn)業(yè)的能源消耗和污染問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)化工生產(chǎn)工藝的優(yōu)化是尤為重要的，化工產(chǎn)業(yè)必須要將節(jié)能降耗放到發(fā)展的首要位置，采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備以及管理模式提高能源使用效率，避免化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在能源浪費(fèi)量過(guò)大的問(wèn)題。