化工工艺中节能降耗技术应用与优化路径探析

摘 要：现阶段，我国的能源危机与环境危机日益严重，节能降耗技术的重要性与关键性逐渐成为生产领域重点关注的建设项目。新经济形势的大背景之下，我国化工领域若想进一步实现可持续发展，提升企业整体的经济效益与社会效益，就应在进行实际生产的过程中，充分的引用节能降耗技术。这一技术的广泛应用具有一定的社会价值与社会意义，有助于减少化工生产过程中的实际损失，强化化学转化过程，提高重复利用效率，降低成产流程的整体损耗程度，进而提升化工工艺的管理。

关键词：化工工艺；能降耗技术；优化路径

在进行化工生产的过程中，为了提升生产效率、降低生产成本，对于化工装置节能降耗技术的研究深度、广度也逐步扩大。与此同时，对化工节能工艺的研究，是化工生产过程的核心组成部分。化工工艺涉及到的对于化工生产过程中各个参数的控制，将直接影响到最终的生产结果。在这样的背景下，进行化工工艺优化设计、节能降耗技术研究就有很高的现实意义。

1 化工工艺节能降耗的必要性

随着可持续发展理念深入人心，国家对化工企业能源消耗提出更高要求，后者只有降低生产过程中能源损耗，才能推动企业走上可持续发展道路。目前我国化工企业对节能降耗技术研究愈发深入，生产过程消耗巨大能源，只有革新化工工艺与生产技术才能保证企业实现绿色稳定可持续发展。化工生产行业属于典型的高能耗、高污染行业，特别是是现如今化工产品在社会中广泛应用，化工企业生产化工品时会造成大范围环境污染与能源损耗。生产中受到技术原因限制，造成不必要的能源损耗。加上处理化学原材料过程中缺少技术人员的指导，操作人员缺乏专业知识与节约意识，造成能源浪费。从中可以看出，造成化工企业能源损耗巨大的主要原因就是技术落实，这就需要企业完善生产工序，提高技术水平，实现企业绿色可持续发展。

2 节能降耗技术在化工工艺中的应用价值

2.1 降低生产过程中的能量损耗

能源损耗主要是在化工生产过程中产生的，在化工生产过程中，能源造成了过多的浪费和损耗，使整个化工企业的生产效率低下，并且对环境的污染也极大，过多的能源损耗和浪费已成为化工企业未来发展的两大阻碍，所以，化工企业要想节能降耗，就必须要从生产过程中入手。

2.2 最大限度地对能量进行循环利用

在生产过程中，通过对能量的循环再利用，能够极大减少能源的损耗，真正实现节能降耗，提升化工企业对能源的利用效率，使同样的能源损耗产生截然不同的效果，提高化工企业的生产效率，这也正是节能降耗技术的应用的核心所在。

2.3 最大程度提升能量转化率

节能降耗技术应对能量转化率的利用给予最大的提升，以确保能源能够进行充分合理的利用，能量转化率的提高，是节能降耗技术的一大研究方向，也是节能降耗技术最主要的应用价值体现，更是化工企业迫切需求的核心技术之一。

2.4 减少化工工艺中的动力损耗

化工企业在使用设备进行化工生产时，设备运转难免会产生一定的动力损耗，而动力损耗的多少更是直接关系到能量的损耗程度，只有从动力损耗方面积极入手，减少化工工艺过程中的动力损耗，才能实现节能降耗技术的应用价值。

3 浅析化工工艺生产中存在的诸多能源损耗问题

化工领域是现阶段能源损耗相对较高的领域之一，已经逐渐引起了世界的广泛关注。在进行化学工艺的生产环节，主要存在的问题是能源浪费与能源损耗问题。

在进行化工工艺实际的生产过程中，由于各种不确定因素与不合理的元素导致能源损耗是难以避免的，因此能源损耗并没有实现节能的最终目的。大部分的能源损耗是由于化工操作技术人员的操作不合理造成的，因此应进一步采用合理的措施进行强化研究，并且及时对相关的生产设施进行合理改进，避免在化工生产过程中出现不够规范的操作方式，进而在一定程度上缩减化工工艺生产中出现的能源损耗，实现节能损耗的目标。

4 化工工艺中节能降耗技术应用与优化路径

4.1 加强化工工艺节能降耗理念

①准确使用化工工艺反应条件在化工工艺反应过程中，要对化学反应条件加以控制。例如，对反应中的外部压力要进行设计和计算，得到准确的压力施加力度，避免过多的压力造成能源浪费。②优化化工工艺反应系统在保证化学反应能够正常进行的基础上，合理的进行环境的选择。因为很多化学反应需要加热会使反应速率加快，所以，在尽量选择适宜条件下，减少供给热能，降低能源消耗。③提高化工工艺反应效率在化学反应中，往往伴随着副反应的发生，抑制了正反应的进行。为了提高正反应的速率，采取及时的反应物加料和产物移出等，降低副反應的发生。

4.2 从管理上节能降耗

4.2.1 完善化工能源的管理力度

在进行化工工艺中，对化工企业产业造成影响的因素是能量的转换和传输的效率，相关的研究证明，在进行企业的管理中，如果能够很好的对能源进行管理的话，能够取得很好的效益，可以使能源的使用效率大大的提升，基本能够实现提升10%～20%的目的，对企业的经济效益带来直接的影响。在进行能量管理的过程中，应该采取相应的措施，如下所述：首先，统计能源的消耗统量，实现传热系数的确定。其次，进行工作责任制的建设，进而实现工作人员的设备效率的提升。最后，设备对于化工工艺非常的重要，需要对设备进行及时的维护的保养，实现耗能的降低。

4.2.2 合理的流程布局

在进行化工工艺的设计中，流程图是比较关键，尤其是工艺流程整体布局的体现，每个工序和每个设备之间能够实现联系，是整个工艺设计内容的体现，是整体工艺设计全貌的体现。工艺流程图的设计是基础性的材料，同时也是进行施工的生产的主要文件之一，对实际生产具有重要的指导作用。在进行设计中，应该保障其完整性和完善性，同时能够为工作人员提供帮助。

4.2.3 通过企业ISO管理，进一步节能降耗

化工企业生产的全部产品都应按国际质量管理体系（ISO）来运作，根据标准要求和系统文件进行各种质量活动，控制生产过程，质量目标不断改进和提高，保证QMS的有效运行和不断深化，进而达到节能降耗效果。

4.3 引入先进技术与设备

化工企业应该加大资金投入力度，引入先进技术与设备，降低生产过程中能源消耗与人力成本，努力改善环境污染。但生产过程中设备设施属于能源消耗过程，想要没有能源消耗是不可能的，但可以控制操作过程，避免浪费，比如流体阻力或推动力过大的产生的消耗，制定相应措施将能源消耗控制在一定范围内，降低能耗。再如热泵设备。热泵新能源技术近两年快速发展，运行过程中可以有效聚合周围环境介质能力，通过热传工质循环系统升高温度，借助冷凝器释放出高温蒸汽中的热量，这部分热量被传送到水箱内部，传热工质受到冷凝效果回到蒸发器中，循环利用。

化工厂依据负荷特性选择合适的电机，需要全面分析电机负荷特性，选择符合该条件的电机。比如风机水泵需要有级改变风量与流量时，选择风机水泵专用的变极多速电机；采用具有高启动转矩的永磁电机满足高启动转矩场合；需要长时间连续性运行的场合直接采用高效率电机或超高效率电机，比如选择高效永磁电机、超高效异步电动机等。此外可以采用节能型灯具，现如今市场节能灯种类不断增多，价格不断降低，因此可以通过推广节能灯具降低照明能耗。

4.4 加强对相关技术的控制管理，减少不必要的能源耗费

为了进一步提高相关技术的控制改革措施，最大相对的降低各种动力能源的消耗，在实践中可以基于以下几点进行开展：

4.4.1 将企业内部的电气动力控制模式转变为变频调节

通过对电能资源的利用率提升，避免相关生产装置出现电力荷载不足的问题；有效的避免空转以及相关设备负荷不足问题导致的电能耗损问题的产生。

4.4.2 优化现有供热设备的整体配置

化工生产工艺的工业系统具备温位热源的特征，对此可以通过相关技术手段，对供热设备进行系统优化，进而提升冷暖元以及热能源之间的转换，通过供热设备的联合工作，互相弥补不足，提升热能资源的综合利用率。

4.4.3 加强对污水循环利用率

化工生产企业的污染排放相对较高，在工作开展中需要大量的水资源，对此要通过各种技术手段提升企业的污水利用率，通过循环利用的模式，提升企业的整体经济效益增长。

4.4.4 收利用化学反应余热

在进行化工生产中，能够产生一些余热资源，如果将这些资源进行直接处理的话能够对环境造成一定的影响和污染，而且会造成一定的能源浪费。所以，应该对余热资源进行必要的回收和利用，不仅能够实现对能源的利用，而且能够实现环境的保护，实现余热的无害处理。将收集到的余热资源利用到下一个生产环节，在实现降低化工工艺消耗的同时实现了生产成本的节约，进而实现经济效益的提升。

4.4.5 充分应用阻垢剂进行节能

针对现有多家的化工场所考察发现，机电装备的使用率还是比较高的。在生产过程当中，必不可少的会产生一些污垢和锈，例如给锅炉加热的时候还有其他因素导致的一些残留物没有及时清理的。这样就会在生产制作过程中带来一些不利因素，比如热能源转换的时候使得其转换的功效在很大程度上有所降低，从而让导热系数增加，转化热度的效果降低，资源进而消耗掉了。因此，在生产中需要适当采取阻垢剂，这样不仅能够使各个装备得到充分使用，还可以延长其使用年限，达到节能降耗的目的。

4.4.6 充分的提升催化剂自身的效能

催化剂可以有效的提升工作过程中的整体化学反应，可以有效的避免各种化学反应可逆性。对此，要充分的利用催化剂自身的效能，就要引进各种高新工艺与技术，提升催化剂的整体技能，提升成品量。

5 化工过程节能降耗工艺设计

5.1 丙烯腈产业概述

目前，丙烯腈的主要生产方法是乙炔法、环氧乙烷法等方法。乙炔法是由氢氰酸与乙炔在常压下由氯化铵和氯化亚铜作为催化剂相互作用而得，在温度80～90℃进行。本方法较为简单易行，是早期的重要生产方法，由于该方法生产的丙烯腈有着较多种类的副产品，且难以分开，因此，本方法现已基本被淘汰。

环氧乙烷法是用碳酸镁作为催化剂，由氢氰酸和环氧乙烷进行化学反应而得到，生产环境为200～280℃高温下进行，再经脱水而成丙烯腈。本方法生产成本较高，且氢氰酸毒性很大，出于经济因素和环境保护因素，而被淘汰。当前，随着我国丙烯腈产能和产量在不斷增加，在世界占据的份额越来越重。然而，高能耗、高污染和低产出成为影响我国丙烯腈产业可持续发展的重要障碍。

5.2 丙烯腈生产工艺的改进

美国次贷危机之后，由于国际经济形式恢复良好，丙烯腈行业产销形势较好，市场上对丙烯腈有着极大的需求。现有条件下，扩大产能，同时加大技术改造和工艺升级，通过技术手段在增加产能的同时，积极降低能耗，取得较好效果。

5.2.1 节能环保方面的改进

针对丙烯腈生产环节中的高能耗现象，停止现有的废水焚烧炉F303，可以有效节约能耗，同时增加一台余热炉，吸收余热并存储，有效提高能源利用效率。此外，还采用膜法富氧技术，在气压差推动下，确保空气中的氧气优先通过，如痴燃料充分燃烧，提高余热炉的燃烧效率。影响丙烯腈设备长期稳定运行的另一个重要因素是四效堵塞。通过将二效蒸发器和一效蒸发器分离出来进行清洗，同时降低一效、二效的蒸汽量，降低四效的压力。在焚烧炉尾端加入尾气排放处理情况，使V-129排放出（下转第页）（上接第页）的不凝气不排向空气，降低对空气的污染，进一步提高丙烯腈生产系统的环保技术水平。

5.2.2 四效蒸发系统改造

在丙烯腈生产设备中，工业废水主要由精馏塔（T-8104）塔釜产生，再经过塔釜泵P-8152输送给四效蒸发系统，再经提炼后经过F-301、F-9301进行焚烧处理。该工业废水有着较大的污染性，含有多种化学污染成份，杂质也较多。丙烯腈生产设备在运行一段时间后，常会因为残渣导致一效蒸发器（E-8510）的除沫网出现堵塞的现象。这会导致蒸出凝液量偏严重降低，加大T-8101塔废水的废水处理压力。针对这一现象，对四效系统进行技术升级和改造，将塔釜废水直接输送给第二效蒸发器进行处理，经低压蒸汽后再送入第二效蒸发器壳程，经处理后变成蒸汽凝液；随后将蒸汽凝液输送至脱盐水罐，使得第一效蒸发器和第二效蒸发器可以相互独立切出，并直接进行清洗，大大减少污水的排放量，也降低了渣油的损耗量。

5.2.3 丙烯球罐置换方案优化

为了确保丙烯腈生产设备的安全稳定运行，丙烯球罐（V-8201A/B/C）作为存储生产丙烯腈的存储设备，每经过三年务必进行压力容器测试和检验，确保球罐内部安全合格，并经过内部打磨处理，确保符合国家安全生产的条件。传统的技术方案是将球罐内的剩余丙烯输送至F-302进行燃烧，这不仅会对环境造成污染，还浪费了大量的丙烯资源。针对这一现象，对丙烯球罐置换方案進行优化，于球罐顶部气相线输送至焚烧炉F-9301，取代过去的渣油焚烧废水，大大缩短球罐检测耗时，同时还节约大量渣油，减少因焚烧而带来的大气污染。

5.3 煤制烯烃的工艺节能优化

煤制烯烃生产过程中存在碳链不断打开、闭合的过程，因此物料高温和低温不断变化的现象贯穿煤制烯烃生产系统全过程。煤制烯烃生产过程的余热利用和放热反应的热量利用，是工艺过程能量优化利用的核心。主要采取节能措施如下：一是利用气化装置低位热能汽化黑水副产低压蒸汽，减少低位热能浪费和低压蒸汽消耗。二是利用变换低位热能加热脱盐水和锅炉给水。三是利用甲醇合成系统的反应热，加热从低温甲醇洗装置来的净化合成气，减少加热蒸汽消耗。四是甲醇制烯烃系统充分利用甲醇转化部分分离塔塔底循环为轻烃回收单元重沸器提供热源。五是利用烯烃分离系统的热量进行冷热交换以满足工艺要求。如利用干燥器和吸附器再生时高温出料对冷再生气进行加热，节省中压蒸汽和电加热器用电；利用脱甲烷塔的塔釜、乙烯回收塔的塔顶出料冷量减少丙烯冷剂用量。

6 结束语

综上所述，在进行化工工艺中常见的节能降耗技术措施研究过程中，要充分的结合化工生产的实际情况，以优化工艺条件，选择合适的工艺参数为基础，设计出相应的节能降耗措施，促进化工生产效率的提升。

参考文献：

[1]杨健，汪兰英.化工工艺中常见的节能降耗技术措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013（19）：27.

[2]芮国芬.化工工艺中所涉及的常见节能降耗技术的相关对策研究分析[J].化工管理，2015（06）：207-208.

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