石油化工裝置節(jié)能優(yōu)化路徑研究

姚元勝 趙連慶 張杰

東營市海科瑞林化工有限公司 山東 東營 257200

當前我國經濟社會發(fā)展異常迅速，在這個過程中消耗的資源也越來越多，但人口數(shù)量仍然保持上升的趨勢，人類需要面對高速發(fā)展所帶來的環(huán)境污染和能源的過度消耗導致的能源危機。在這樣的背景下，我國環(huán)境承受的壓力相對較高，對能源的需求量也在日益增長。面對這樣的問題，我國積極采取了一系列的措施和辦法，例如調整現(xiàn)有的產業(yè)經濟結構、推動降低能源消耗和排放的政策加快落地。石油化工企業(yè)也應當積極落實節(jié)能減排的相關工作，尤其是要注重將現(xiàn)有生產裝置進行調整和改進，不斷的優(yōu)化現(xiàn)有的工藝流程，運用新技術和新設備實現(xiàn)能源系統(tǒng)的整合，最終能夠有效降低生產能耗。

1 生產裝置用能分析

石油化工企業(yè)生產過程中涉及輸送物料、化學反應、交換熱能以及分離等多個環(huán)節(jié)，通過系統(tǒng)、科學調節(jié)，使得生產操作具備安全性和可控性[1]。而且，在這些環(huán)節(jié)當中均有水、燃料氣、電以及蒸汽等能源的消耗，其中溫度、壓力以及流量是常見的工藝參數(shù)，在正式利用這些參數(shù)之前，要保障參數(shù)的準確性和有效性，進而對裝置能源的使用情況開展全面而深入的剖析。

2 優(yōu)化石油化工裝置節(jié)能生產的重要性

首先，可節(jié)省能源、提高生產效率。我國社會經濟呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢，為了保持這一發(fā)展形勢，我國大力發(fā)展石油化工產業(yè)，并采取一系列措施和政策推動石油化工產業(yè)轉型升級，助推我國社會可持續(xù)發(fā)展。截止至2022年12月，石油化工行業(yè)的產能為7700萬噸，其中煉油產能為4700萬噸，石油精加工產能達到3000萬噸、煉油產能為4700萬噸，這些數(shù)據(jù)表明我國石油化工產業(yè)的發(fā)展勢頭迅猛，產能拓展的同時，產品質量也在提升，對我國經濟發(fā)展起到促進作用。資源是石油化工行業(yè)發(fā)展、生產、運轉的基礎，但在部分石油化工企業(yè)在生產時存在浪費能源或能源利用率不足的情況[2]。因此，需要優(yōu)化石油化工企業(yè)需要將的裝置，使得石油化工裝置在降低能源損耗的同時，也能夠提高生產的效率，降低生產成本，將節(jié)省出來的資金投入到提高生產質量中。

其次，減少污染物的排放。石油化工企業(yè)在生產時會許多的廢棄污染物，未經處理的污染物向外界排放時會對環(huán)境造成不良影響。因此，通過優(yōu)化石油化工裝置，突出其節(jié)能功能，可以提高能源的利用效率、減少廢棄物的排放，在一定程度上也能避免對環(huán)境的過度污染?？偟膩碚f，優(yōu)化使用化工裝置，能夠將現(xiàn)有的生產成本降低、提高能源的應用效率，避免出現(xiàn)能源利用率不高而導致廢棄物污染環(huán)境的情況發(fā)生。

3 石油化工裝置節(jié)能優(yōu)化分析及措施

石油化工企業(yè)要提高化工裝置的節(jié)能效果時，需要按照規(guī)章制度、設計要求和具體流程來進行。首先，分析當前石油化工裝置生產情況和工藝流程狀況，發(fā)明確裝置工序和設備中的節(jié)能點，對其開展合理化和系統(tǒng)化的改造優(yōu)化，以此來實現(xiàn)節(jié)能效果。其次，要應用整體性和動態(tài)發(fā)展的理念優(yōu)化化工裝置工藝流程，降低能源消耗。最后，回收和配置多余的資源，并合理分配石油化工裝置所產生的各項能源，運用新工藝、新設備以及新技術等對其加以改造和優(yōu)化[3]。

3.1 減少能源的應用

石油化工裝置在生產時會以能源作為原材料和生產動力，用能設備會應用大量的能源支持自己的生產。因此，要想節(jié)省能源就需要從使用能源的環(huán)節(jié)上，降低能源的使用量。例如可以對分流塔塔頂換熱流程加以改造，在進行實際改造之前，蒸汽是分流塔的主要熱能來源，需要通過循環(huán)水對其進行有效冷卻后才能夠向外輸送。而在改造之后，將塔底產品換熱和分流塔進料的比例增加，把塔底產物冷卻循環(huán)水和分流塔塔底蒸汽的應用數(shù)量不斷的降低，該環(huán)節(jié)能夠在流程上實現(xiàn)節(jié)能的效果、減少能源的應用。

應當從工藝流程設計階段考慮減少能源的應用的具體方法。要求工作人員深度分析化工節(jié)能裝置應當具備的功能，對存在的設計缺陷進行綜合化考量，調整其中的不足之處，從源頭上避免能源的浪費。具體做法為：對已有的節(jié)能裝置開展分析，全面了解化工節(jié)能裝置目前存在的問題和不足，積極引進新型技術、工藝流程，并根據(jù)石油化工企業(yè)生產狀況調整和改進工藝流程，使其更符合本企業(yè)的石油化工生產要求[4]。以優(yōu)化分餾塔塔底換熱工藝為例，傳統(tǒng)工藝流程為：借助蒸汽作為生產能源，循環(huán)水冷塔底的產物之后將其向外輸送；優(yōu)化工藝后，通過將塔底產品換熱和分餾塔進料的比重增加，使得應用的循環(huán)水和蒸汽的用量下降。這表明在設計工藝流程階段時就要加入節(jié)能措施和方式，從源頭上改進工藝流程耗費能源多、能源利用率不高的問題。而且，還要引進新的技術優(yōu)化工藝流程。如在優(yōu)化分餾塔塔底換熱流程時還能優(yōu)化減壓塔裝置，在該設備中開展換熱工序，使得物料在進入到加熱爐時的溫度提升，降低燃料氣的損耗。在完成工藝改造后，熱源來自單元產物尾油，利用酸性水對單元汽提塔分離熱量；完成換熱后，按照制定的工序和要求降低尾油的溫度，關?？绽淦?，減少電源的應用[5]。

3.2 強化能源的利用效率

節(jié)省能源除了要在源頭上改進化工裝置的工藝流程外，增強能源利用率也是重要途徑之一。因此，必須提升石油化工裝置能源利用效率，減少能源損耗和不必要的損失。例如在選擇動力鍋爐時需要對各生產裝置在運行過程中的生產狀況進行綜合考慮，就要確保能夠符合蒸汽的最大使用負荷，同時也能夠保障鍋爐按照最高極限的效率進行運轉，根據(jù)這些要求，確定具體的鍋爐數(shù)量和型號[6]。此外還要在設計階段科學化和合理化的布置輸送管道，如縮減管道輸送距離，在輸送環(huán)節(jié)中，減少能源的消耗，避免能源的浪費。此外，還可以從管道的材質入手，使輸送管道的能源最大限度保留下來。如可以選擇隔熱的管托和保溫的材料，盡可能避免蒸汽管在輸送過程中熱量的損耗。而且還要將現(xiàn)有的裝置能源轉化率和使用效率提升。在選擇高性能的設備時必須滿足工藝需求，如可以選擇一些高性能的機泵，或者是高效換熱器。還要根據(jù)現(xiàn)實情況和設備的運轉狀況對調節(jié)系統(tǒng)加以優(yōu)化和合理控制，降低設備額外做功的可能性。例如過去采用的裝置設備主要是往復式壓縮機，通過該設備可以提供相應的氫氣，同時為了確保設備能夠平穩(wěn)運行和高效生產，在返回時要將氫氣的配量加大，在這個過程中極容易出現(xiàn)浪費能源的情況。因此可以在裝置中增加無極氣量調節(jié)系統(tǒng)，在理論上可以連續(xù)調節(jié)0%～100%[7]。

3.3 提高能源回收利用效率

要提高石油化工裝置節(jié)能的實際效果，就必須要回收利用現(xiàn)有的能源，主要回收的是流體壓力能、裝置生產過程中所產生的余熱和反應熱等。在回收余熱和反應熱時，主要是利用余熱鍋爐、汽包、物料換熱以及制冷等多種手段，通過回收機做功來回收流體壓力。在設計階段時就需要對高溫位熱能回收進行考慮，而且設置不能拘泥于單裝置，而是要根據(jù)區(qū)域實際狀況配備多功能的石油化工能源回收利用裝置，在設置該裝置時要突出回收利用低溫位熱能的功能?？梢栽O置熱媒水系統(tǒng)，設置烷基化裝置，用該裝置來回收蒽油裝置的低溫余熱，與此同時還能夠減少空冷器用電的數(shù)量和循環(huán)水的用量，該裝置蒸汽用量也可以大幅度降低。在優(yōu)化相關的裝置時需要考慮到生產區(qū)域的整體系統(tǒng)和區(qū)域布局情況，對其展開綜合化和有效化的考量，回收再利用整體的能源，以此來增強節(jié)能效果、強化石油化工裝置的節(jié)能功能[8]。同時在回收高壓系統(tǒng)流體壓力能和蒸汽凝液的熱量也需要對生產區(qū)域的實際狀況和裝置的安排開展綜合化和有效化的考量。

3.4 應用新技術、新工藝、新設備以及新材料

生產力和節(jié)能效果的提高都需要借助技術的更新，這也是優(yōu)化石油化工裝置節(jié)能效果的重要途徑。例如可以使用隔板塔精餾技術，該技術的應用可以減少25%的能量損耗。同時還可以采用新型熱管和高效緊湊式的換熱器來減少溫差和壓力損失，進一步降低石油化工裝置的能源消耗量。而且還可以運用智能溫控系統(tǒng)和新型的保溫材料，為節(jié)約能源、減少能源損耗提供更多幫助。此外，還應當加大石油化工行業(yè)新技術、新材料、新工藝以及新設備的研發(fā)力度，強化節(jié)能的實際效果。研發(fā)人員要盡可能把裝置設計與這些新工藝進行結合，提高石油化工企業(yè)生產時的能源利用率[9]。還要積極借鑒國內外先進的石油化工企業(yè)在節(jié)能減排裝置優(yōu)化上的先進經驗，提高裝置的節(jié)能性，同時還要優(yōu)化相關的方案和措施，強化節(jié)能效果。

4 優(yōu)化石油化工裝置節(jié)能的保障措施

4.1 定期維護石油化工裝置

首先，石油化工企業(yè)在生產時，要實時檢測和分析生產設備效率和能耗率，對于能耗低和生產效率不高的設備，要使用先進的生產手段和技術使這些機器能夠在相同耗能的基礎上，生產出具有更高性能和質量的產品，同時在不降低產量的前提下，降低能源在這個過程中的損失和耗費。其次，石油化工企業(yè)需要設置專門的維修管理崗位，并聘請高素質的設備維修管理人才，定期登記老化的設備，在公司同意的情況下對這些設備暫停使用。在完成設備維修和引進新設備后，再將這些設備投入到生產當中，以此來提高能源的使用效率，減少不必要的能源浪費。最后，企業(yè)需要根據(jù)實際情況購置最新的節(jié)能生產設備，通過這些設備能夠有效提升企業(yè)在生產過程中的實際效率。還要求相關的設備管理人員和維修人員定期維護設備，一旦出現(xiàn)故障要立刻維修，保障設備的最佳性能狀態(tài)，在減少能源耗損的同時，提高石油化工生產實際效益[10]。

4.2 改進廢物處理措施，實現(xiàn)重復利用

石油化工企業(yè)在開展生產過程中會產生不同形態(tài)的廢物，而這些廢棄物中有部分資源未能有效處置和應用，而且未經處理的廢棄物有極大的污染性，若直接將這些污染物拋棄，就會出現(xiàn)浪費資源和污染環(huán)境的情況。因此在設計環(huán)節(jié)中要考慮到化工裝置在生產時可能會出現(xiàn)的污染廢棄物，在裝置上設計處置污染廢棄物的功能，通過石油化工裝置對現(xiàn)有的廢棄物進行重復性的利用。例如在利用粉煤灰時可以將其用于鋪設道路、吸附劑和有機肥的制作，以此減少污染物的排放，還做到了廢物利用，實現(xiàn)較好的經濟效益和社會效益[11]。但傳統(tǒng)的廢棄污染物處置上對其可持續(xù)利用程度不足，可以通過改善廢棄物的處理方法來高校利用廢棄污染物，例如分析在石油化工生產時一般會出現(xiàn)廢氣、廢水和廢渣，可以制定處理廢棄污染物的針對性方案，在后續(xù)生產環(huán)節(jié)中對這些廢棄物進行科學處理，處理過后的污染物，不僅能繼續(xù)應用于石油化工生產中，還能提高石油化工生產的實際效率和能源的利用率。

4.3 合理控制石油化工企業(yè)生產裝置的規(guī)模和生產流程

首先是在生產裝置規(guī)模的控制上。石油化工企業(yè)的生產裝置的先進情況和規(guī)模大小都會對能源、資源損耗產生影響[12]。部分石油化工企業(yè)為了能獲得更多的經濟利潤和提高生產效率，會選擇擴大生產裝置規(guī)模，在這個過程中極有可能出現(xiàn)浪費能源的情況。因此需要對石油化工企業(yè)生產裝置規(guī)模進行合理控制，在擴大石油化工生產裝置規(guī)模的基礎上，還需要積極引進一些具有較高節(jié)能性和提高生產效率的裝置。同時簡化石油化工企業(yè)生產時的不必要流程。石油化工企業(yè)要在以自身的生產規(guī)模、未來發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能力能的基礎上，簡化現(xiàn)有的生產流程、精簡不必要的生產環(huán)節(jié)，通過運用這樣的方式方法，有效增強生產的實際效率。通過采用該方法保證石油化工企業(yè)生產效率的同時，也能夠改善企業(yè)能源浪費的問題。

5 結束語

石油化工產業(yè)在為促進我國經濟提升和穩(wěn)步推動社會建設發(fā)展進程中具有非常關鍵的作用。但是石油化工行業(yè)裝置存在著浪費能源的情況，因此需要對這些裝置給予優(yōu)化。最主要的是對整個裝置開展合理化和系統(tǒng)化的分析，找到石油化工裝置生產過程中的節(jié)能要點，根據(jù)企業(yè)的實際生產狀況和未來的發(fā)展方向，優(yōu)化裝置，強化能源的利用效率。