浅谈化工设计中的节能设计措施

浅谈化工设计中的节能设计措施

顾友昌

盛安建设集团有限公司山东淄博255000

摘要：改善化工企业的生产工艺，构建节约型、技术型企业的目的就是能够使得化工企业能够实现可持续发展，从而使得化工企业生产过程中能量消耗降低，这样不仅能够减少环境的污染，还能够将企业的成本大大降低，从而提高经济与社会效益，将节能减排的目标实现。在进行化工生产的工作中，不仅要引进新的设备与技术，除此之外还需要将工作人员的管理进行加强，从而实现节能减排的目的。这样公司也就能够实现可持续发展。

关键词：化工设计节能

现如今我国的供给侧改革大幕的拉开，我国的经济调结构与降能耗以及减排放的步伐也随之进一步加快。我们只有重视节能设计和环保设计才能够实现化工行业的可持续发展，我们必须要重视节能设计和环保设计，既要创造经济效益，也要为环境建设出一份力。

一、热能系统设计

蒸汽在化工行业运用十分广泛，众所周知，蒸汽在化工产业主要用于加热。当使用直接加热法，即将蒸汽直接作为工艺蒸汽通人物料中进行加热时，其热能利用效率高，几乎可达100％，但是直接加热法毕竟受工艺的限制；大部分情况下，蒸汽采用间接加热法，即蒸汽和被加热物料隔离，利用换热壁进行热量交换，这种方式下我们一般采用饱和蒸汽进行加热，进入换热器的是饱和蒸汽，出换热器的是蒸汽冷凝液，这样可以最大限度的提高换热器的热效率。产生的蒸汽冷凝液可以进入闪蒸罐系统分级利用。

在化工设计中全厂的蒸汽平衡设计是十分考究的，首先根据全厂废热蒸汽和锅炉补充蒸汽与全厂的蒸汽需求情况进行匹配，对于来源可靠的高品位热能可以采用蒸汽透平(用于驱动机泵)的方式加以利用，这种方式既达到了分级降压的目的又节约了电力消耗。

通过控制凝结水压力，从可从蒸汽凝结水中获取不同压力、不同温度的蒸汽供分级使用川。例如某橡胶生产企业采用闪蒸汽分级利用的设计，锅炉房供给2.0MPa的蒸汽，利用减压装置将锅炉房蒸汽降至1．6MPa和1.0MPa两部分，其中1．6MPa蒸汽一部分用于进人橡胶硫化设备进行直接换热，此部分产生的凝结水含有杂质，需处理后方可回收，用于间接换热的蒸汽产生的凝结水可以通入1.0MPa闪蒸罐中重复利用。对于含杂质的凝结水，需开式回收，得到大气压下的蒸汽，淋洗去除杂质后方可重新使用；1.0MPa蒸汽用于间接换热，凝结水不含杂质，不需处理即可通人0．4MPa闪蒸罐中重复利用，此部分产生的蒸汽主要用于生活采暖等。据了解，该企业通过设计进行的蒸汽分级利用法，按每年生产350天计算，整个年度可利用1.0蒸汽约800吨，0．4MPa蒸汽约1．2万吨，相当于每年节约900余．吨标准煤，常压淋洗后可得85。C左右热水，用于生活采暖，此部分节约的热量相当于标准煤900余吨，同时还可节省软化水约1．2万吨。可见在化工行业采用闪蒸汽分级利用设计，可显著降低产热能耗，同时回收了大量的软化水，避免了水资源的浪费。

二、冷却系统设计

化工产业中的产品在生产过程中常需要进行冷却处理，由于水具有比热大、黏度小、流动性好、价格低廉易获取等优点，而且化工产品冷却终比点温度较低，水冷效率较高，因此在化工产业中常使用水作为制冷剂。化工企业一般采用循环制冷等方法来节约用水，但由于循环冷却水硬度高、结垢趋势明显，必须加入大量的药剂、控制适当的浓缩倍数才能保证换热设备的安全运行。

在缺水地区推广使用空冷器可有效减少水资源的浪费，但由于空冷设备存在传热系数较低，设备不够紧凑，装配成本高，并且冷却终温过高，在冷却后仍需二次水冷等缺点，导致空冷器在化工产业中未得到广泛推广使用。可对空冷器进行优化设计，例如在空冷设备中引人螺旋板壳式换热器可有效减少设备体积，提高空冷器换热效率。现已开发出具翅片的螺旋板式换热器，其结构更为紧凑，制造更为简单，适合在各种环境下使用肚。目前空冷器在大型甲醇装置的合成、精馏系统有广泛应用。

三、化学工艺设计

在化工产业中，设计出一条可行性好、能耗低、资源利用率高的合成路线是节能减排的根本所在。通过优化合成工艺，开发高效能催化剂，利用新式反应器等方式，减少生产工程中的能量和资源损耗。

3.1将合成工艺进行优化

在化学合成中，每一步反应均有能量的损失和产率的降低。大部分反应还需进行分离纯化，分离纯化也会造成污染和浪费。所以减少反应步骤可有效降低合成总能耗和总物耗。例如在甲醇合成时，目前主要应用的合成方法有两步组成，即先以天然气为底物，生产合成气，然后再由合成气制备甲醇。在两步中，第一步耗能巨大，占所有能耗的六成以上。可见，研究新型的一步合成方法将会极大地减少合成过程中的资源损耗。

3.2将高效能催化剂进行开发

每一个高效能催化剂的发现都可能带来一次重大的节能革命，促进化工产业进行新的飞跃。因此，新型催化剂的开发往往是企业研发的核心部分，代表着化工企业的核心竞争力。催化剂主要通过两种方式促进节能减排。一是降低反应温度和反应压力。反应的压力和温度越高，进行压缩和加热所需要的能量就越高，能量耗散就越严重；二是减少副反应的发生，有机反应中常常包含着很多副反应，这些副反应一方面给后期的分离纯化带来困难，另一方面还降低了反应的原子利用率，造成了原料的浪费，如果处理不当，还会造成环境的污染。

3.3对新式反应器加以利用

化学反应器一般包含加热和冷却两方面，采用新式反应器，运用适当的传热方式，减少不可逆传热。设计能量自给平衡反应器。实现反应加热系统和放热系统的耦合。例如在顺丁橡胶生产过程中运用新式反应器，实现能量自给，将聚合热用于后期精制，总体耗能仅为原来五分之一。

四、总体布置节能措施

(1)在遵守防火规范的前提下，各装置合理布局，力求流程流畅，距离短捷。

(2)尽量减少风向、朝向对项目造成的不良影响。

(3)在满足生产工艺、安全消防、管理及维修方便的前提下，同类型的工艺生产装置及辅助设施紧凑布置，节约用地。

(4)企业与周边单位加强能量合作，实现大系统范围内的能量逐级利用，减少能源消耗、提高经济效益。

五、结束语

现如今，节能设计已经成为化工设计的重要组成部分，我们只有在化工设计阶段注重节能降耗，这样才能够降低项目建设成本并且提高经济效益，从而将建设投资大大减少并且周期也能随之缩短。节能降耗，是实现化工企业又快又好发展的重要保证，也是化工企业增强自身竞争力和提高经济效益、社会效益的客观要求。

参考文献：

[1]王玥.化工工艺中常见的节能降耗技术措施探析[J].化工管理，2017(01)

[2]刘会祯.浅谈化工设计中的节能设计措施[J].石化技术，2016(06)