化工工藝中節(jié)能降耗技術(shù)措施淺析

陳珊珊

(南京工大膜工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210009)

對(duì)化工工藝中節(jié)能降耗措施的探索、研究，有助于貫徹落實(shí)我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，溫室效應(yīng)的影響愈發(fā)強(qiáng)烈，地球的生態(tài)系統(tǒng)一次次的給人類敲響了警鐘。如何最大程度的降低能源消耗，提高生產(chǎn)率，減少環(huán)境污染成為了現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢。目前，在我國化工產(chǎn)業(yè)中，能源的浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在，不單增加了企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營成本，還阻礙了我國工業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。因此，在化工工藝中應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)的措施不但是化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管理的需要，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。

1 化工工藝中的能耗分析

化工產(chǎn)業(yè)作為傳統(tǒng)高耗能行業(yè)，在實(shí)際的生產(chǎn)工藝過程中其能耗主要分布在能源的損耗與能源的浪費(fèi)這兩個(gè)方面。

1.1 化工工藝中的常見能耗

在能源的損耗方面，顧名思義，其主要指的是由一系列主觀因素所導(dǎo)致的不必要能量損失。出現(xiàn)能源的損耗主要由化工工藝中的技術(shù)工藝、設(shè)備狀況、操作水平、企業(yè)管理等因素造成。通過改進(jìn)技術(shù)工藝，升級(jí)反應(yīng)設(shè)備，定期維護(hù)裝置，重視技術(shù)人員的培訓(xùn)，加強(qiáng)人員管理，提升企業(yè)管理水平等措施可以有效降低能源的損耗。

在能源的浪費(fèi)方面，其主要體現(xiàn)為在化工反應(yīng)過程中的理論上的最小功。該種能源的浪費(fèi)主要是為了保障企業(yè)持續(xù)生產(chǎn)加工的必要速度和進(jìn)度而存在的推動(dòng)力以及一些無法對(duì)之進(jìn)行消除避免的能量耗散。目前來看，理論上的最小功暫時(shí)沒有節(jié)能降耗的潛力，尚無法通過節(jié)能降耗技術(shù)手段來降低能源的浪費(fèi)。而在能量的損耗上則具備極大的節(jié)能降耗潛力，通過對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)過程采取一些控制手段及針對(duì)性的節(jié)能降耗措施即可對(duì)其進(jìn)行有效的改善和規(guī)避，同時(shí)這也是目前在化工工藝中應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)措施的主要切入點(diǎn)。

1.2 影響化工工藝中能耗水平的因素

在化工工藝流程中，反應(yīng)、提純及分離是整個(gè)工藝流程中最主要的步驟，同樣也是工藝能耗水平的決定性因素。反應(yīng)的溫度、壓力等條件，所需的產(chǎn)品純度，分離操作的數(shù)量都對(duì)化工工藝中的能源消耗有著極大的影響，而這些都是由該套工藝的技術(shù)水平所決定的。因此可以說在化工工藝中，工藝的技術(shù)水平是影響能耗水平的最為重要的因素。除此以外，設(shè)備的工作效率，技術(shù)人員的專業(yè)水平，動(dòng)力能耗的控制手段，企業(yè)的管理機(jī)制，資源的利用率等都是影響化工工藝整體能耗水平的關(guān)鍵因素。

2 節(jié)能降耗措施的重要性

2.1 節(jié)能降耗措施對(duì)環(huán)境的影響

現(xiàn)代人類的日常生活之中充斥著各種化工及化工衍生產(chǎn)品。這些產(chǎn)品雖然人們的日常生活帶來諸多便利，但其在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了多種有毒、有害物質(zhì)。這些物質(zhì)不單對(duì)環(huán)境造成極大的污染，同時(shí)也對(duì)人體健康造成危害。必須采取相關(guān)措施對(duì)有毒、有害物質(zhì)的產(chǎn)生進(jìn)行有效控制，來降低化工生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的不良影響。在化工工藝中采取節(jié)能降耗技術(shù)措施可以有效減少生產(chǎn)過程造成的空氣污染、水污染，減少溫室氣體排放，延緩全球變暖，借此起到保護(hù)自然環(huán)境，保障人類身體健康的作用。

2.2 節(jié)能降耗措施對(duì)工業(yè)的影響

降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率是每個(gè)化工企業(yè)的生存之道，也是行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要方向。在國家大力建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的今天，綠色低碳環(huán)保的理念早已深入人心，節(jié)能降耗技術(shù)也成為了企業(yè)核心競爭力的重要組成部分。在化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)可以增加企業(yè)的競爭優(yōu)勢，并在同類產(chǎn)品的技術(shù)競標(biāo)中得到更高的支持率。這都有助于提高企業(yè)的市場占有率，產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在化工行業(yè)中推廣、普及節(jié)能降耗技術(shù)可以形成良性循環(huán)，提升我國化工產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平以及在國際市場中的競爭力。

2.3 節(jié)能降耗措施對(duì)社會(huì)的影響

化石能源是一種非可再生資源，目前我國對(duì)化石能源的依賴度依然很高，絕大多數(shù)的化工企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)營都離不開石油、天然氣、煤炭等化石能源，同時(shí)這些資源可用量也在逐年減少。如果過度重視擴(kuò)大盈利、提高產(chǎn)能而忽視對(duì)工藝技術(shù)的節(jié)能降耗改良，必然會(huì)加快化石能源的枯竭，造成環(huán)境污染、能源危機(jī)的嚴(yán)重后果。除此之外，近年來因化工廠事故造成嚴(yán)重人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，產(chǎn)生社會(huì)不良影響的類似事件屢有發(fā)生，引發(fā)了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，同時(shí)對(duì)化工企業(yè)的安全性產(chǎn)生了質(zhì)疑，這種現(xiàn)狀嚴(yán)重阻礙了我國化工產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)。因此，采取節(jié)能降耗措施，優(yōu)化產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，是每一個(gè)化工企業(yè)應(yīng)盡的義務(wù)，也是必須履行的職責(zé)。

3 化工工藝中常見的節(jié)能降耗技術(shù)措施

3.1 工藝技術(shù)的改進(jìn)革新

在化工工藝中，工藝技術(shù)的升級(jí)與化工生產(chǎn)過程的節(jié)能降耗之間有著密不可分的關(guān)聯(lián)。使用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，改進(jìn)提純、分離的技術(shù)工藝，可以更好地利用物質(zhì)的化學(xué)特性，控制化工工藝的總用能，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。合理選擇生產(chǎn)工藝，優(yōu)先考慮節(jié)能連續(xù)型，高能量轉(zhuǎn)化率的工藝，可以簡化操作過程，提高生產(chǎn)率，達(dá)到減少能量消耗和降低原料浪費(fèi)的作用，提高化工產(chǎn)品的綜合效益。

3.2 改良反應(yīng)的工藝條件

在化工生產(chǎn)過程中，反應(yīng)的工藝條件對(duì)生產(chǎn)工藝的整體能耗有著很大的影響，改良反應(yīng)的工藝條件可以有效控制化工工藝的能耗水平。其中，反應(yīng)的工藝條件主要從反應(yīng)的壓力，反應(yīng)的溫度及反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率這三個(gè)方面影響著生產(chǎn)過程的整體能耗水平。

在反應(yīng)的壓力方面，優(yōu)化化工工藝中的壓力結(jié)構(gòu)尤為重要。通過對(duì)反應(yīng)壓力進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算并合理的降低反應(yīng)壓力，可以在保證反應(yīng)體系穩(wěn)定、高效運(yùn)行的同時(shí)，對(duì)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的能耗進(jìn)行優(yōu)化，從而降低氣相的壓縮功耗，達(dá)到降低綜合能耗的目的。

在反應(yīng)的溫度方面，首先應(yīng)該了解化工工藝的反應(yīng)溫度區(qū)間，對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估選擇。通過對(duì)吸熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度進(jìn)行有效控制，降低反應(yīng)體系的整體吸熱量，繼而減少生產(chǎn)過程的供熱量，以達(dá)到提升整個(gè)化工工藝熱能利用率的目的。

在反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率方面，可以通過抑制反應(yīng)過程的副反應(yīng)，減少化工生產(chǎn)的副產(chǎn)物，從而提高了化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率，也降低了提純、分離系統(tǒng)的壓力，有效的減少了整個(gè)生產(chǎn)過程的能量消耗。

3.3 生產(chǎn)過程的動(dòng)力能耗控制

在化工工藝中，動(dòng)力能耗也是節(jié)能降耗的重點(diǎn)。通過對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速和優(yōu)化供熱系統(tǒng)等技術(shù)手段，可以有效降低化工生產(chǎn)過程的動(dòng)力能耗。

采用變頻節(jié)能調(diào)速技術(shù)，可以有效降低電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的耗電量。將過去化工生產(chǎn)過程中使用的閥門靜態(tài)調(diào)節(jié)方案進(jìn)行變頻動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)改造，能夠有效解決裝置負(fù)荷率低的問題，保障電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡，減少電力消耗。

從反應(yīng)體系的溫度結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化，將反應(yīng)裝置進(jìn)行聯(lián)合供熱，合理配置反應(yīng)體系的冷、熱能源流，提高熱能利用率。

3.4 余能、余熱的回收利用

合理利用余熱余能，也是一種在化工工藝中節(jié)能降耗的有效措施。在資金的允許下，通過回收利用水、電、熱的余能，可以幫助企業(yè)優(yōu)化供能體系，提高能源的利用率。同時(shí)，化工反應(yīng)污水的回收利用可以有效減少化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。隨著余壓、余熱回收技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，未來企業(yè)可以通過余能余熱的回收利用，大幅減少化工生產(chǎn)的能源損耗實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的同時(shí)，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，做到一舉兩得。

3.5 裝置設(shè)備的升級(jí)與維護(hù)

先進(jìn)裝置設(shè)備的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)過程的能量損耗。通過選用高效分離塔、高效換熱器、高效空冷設(shè)備、加熱爐、變頻調(diào)速電機(jī)系統(tǒng)等先進(jìn)的節(jié)能型設(shè)備，達(dá)到有效降低化工生產(chǎn)過程中的整體能耗水平的目的。

在采用先進(jìn)裝置設(shè)備的同時(shí)，設(shè)備的維護(hù)和阻垢也至關(guān)重要。在化工生產(chǎn)過程中，眾多傳質(zhì)、換熱等機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)結(jié)垢，甚至銹蝕。從而導(dǎo)致其工作效率顯著降低，使得大量的能量被浪費(fèi)，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。因此，制定科學(xué)有效的裝置維護(hù)計(jì)劃，使用阻垢劑對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行定期護(hù)理，可以提高反應(yīng)裝置的能源轉(zhuǎn)化利用率，延長設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，保障化工生產(chǎn)過程安全、高效的進(jìn)行。

3.6 提高生產(chǎn)的管理水平

化工工藝中能源的消耗受多種主觀因素的影響，例如人為因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素等，而這些因素往往和企業(yè)的管理水平息息相關(guān)。企業(yè)可以通過制定、建立完善的節(jié)能生產(chǎn)管理制度，設(shè)置相關(guān)節(jié)能降耗部門對(duì)企業(yè)生產(chǎn)全過程進(jìn)行整體控制，提高化工企業(yè)生產(chǎn)管理水平，確保企業(yè)每個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗措施落實(shí)到位。

4 結(jié) 語

在化工工藝中應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)可以顯著提高化工企業(yè)的核心競爭力，助力我國化工產(chǎn)業(yè)水平的整體提升。在生產(chǎn)工藝過程中推廣、普及節(jié)能降耗技術(shù)是每個(gè)化工企業(yè)的責(zé)任與義務(wù)。通過大力弘揚(yáng)節(jié)能降耗的思想觀念，重視節(jié)能降耗技術(shù)領(lǐng)域的探索、研發(fā)，為我國實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供不竭動(dòng)力。

[1] 劉春海.化工工藝中常見的節(jié)能降耗技術(shù)措施探討[J]. 企業(yè)導(dǎo)報(bào), 2013,04,(02).

[2] 陳志新.化工過程中節(jié)能降耗工藝設(shè)計(jì)[J].化工工程與裝備,2009,09(10).

[3] 陳獻(xiàn)忠，雷培德.化工節(jié)能及發(fā)展趨勢[J].湖北化工, 2003,23(4).

[4] 崔海波.節(jié)能降耗技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用探討[J]. 才智, 2013,06(266).