化工工藝及典型化工設(shè)備節(jié)能策略

楊學(xué)民

（河北圣雪大成制藥有限責(zé)任公司，河北石家莊 051430）

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)需要用到易燃易爆以及有毒物質(zhì)，并且會(huì)消耗大量的能源。而隨著化工生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提升，通過改進(jìn)化工工藝、升級(jí)設(shè)備實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)和資源重復(fù)利用，降低對(duì)環(huán)境的損害已經(jīng)成為許多企業(yè)正在著力研究的目標(biāo)?；すに囋O(shè)計(jì)方案的好壞直接關(guān)系到化工企業(yè)生產(chǎn)能否安全有序開展，對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本起著關(guān)鍵的作用。本文將詳細(xì)分析在化工工藝中采用節(jié)能策略的重要性

1 在化工工藝中采用節(jié)能策略的必要性分析

隨著現(xiàn)代化工生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，以及化工企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、管理層級(jí)增多，產(chǎn)量在快速增加的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾日益突出。目前，我國(guó)的化工企業(yè)在化工工藝設(shè)計(jì)上主要存在以下兩個(gè)問題：一是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，采用了不可逆和不合理的設(shè)計(jì)方案、導(dǎo)致原料運(yùn)輸、儲(chǔ)存和啟動(dòng)設(shè)備過程中的能源損耗增加，造成原材料的嚴(yán)重浪費(fèi)，成本增加。此外，當(dāng)前，許多化工企業(yè)的化工工藝設(shè)計(jì)大都著重于如何提升生產(chǎn)效率和品質(zhì)，而對(duì)于如何適當(dāng)合理利用廢棄物缺乏正確的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致許多廢渣廢物得不到適當(dāng)?shù)靥幹镁捅慌欧诺阶匀恢小Ｉa(chǎn)者缺乏循環(huán)利用的觀念，違背綠色生產(chǎn)的原則，這不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不可逆的損害，長(zhǎng)此以往還會(huì)損害企業(yè)的社會(huì)效益。因此，改進(jìn)化工工藝設(shè)計(jì)，采用節(jié)能策略對(duì)于解決上述問題具有重要的意義。

從企業(yè)生產(chǎn)的角度而言，在化工工藝中實(shí)施節(jié)能措施能夠保護(hù)現(xiàn)有資源，降低設(shè)備損耗，貫徹可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看，轉(zhuǎn)變以往只以盈利為目的的落后的發(fā)展形式，以保護(hù)環(huán)境、綠色生產(chǎn)為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)工藝路線、升級(jí)改造設(shè)備，能夠推動(dòng)管理者積極思考，努力實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化調(diào)配，合理安排生產(chǎn)方案，提升產(chǎn)能效益，樹立良好的企業(yè)形象。

2 化工工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的節(jié)能問題分析

2.1 設(shè)備選擇問題

在化工車間中的設(shè)備多種多樣，主要有普通分離設(shè)備、吸附設(shè)備、結(jié)晶設(shè)備以及各種塔器和反應(yīng)器等，這些設(shè)備組裝工序復(fù)雜，相互聯(lián)系，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)操作失誤，將會(huì)影響生產(chǎn)的順利開展，并且增加安全隱患，浪費(fèi)生產(chǎn)材料。而隨著綠色生產(chǎn)已經(jīng)從軟性要求成為評(píng)估化工企業(yè)發(fā)展質(zhì)量的硬性指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員在制定工藝路線和設(shè)備安裝方案時(shí)，除了考慮是否符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)以外，生產(chǎn)設(shè)備的動(dòng)能轉(zhuǎn)化效率、維護(hù)成本以及排放和污水凈化處理設(shè)備應(yīng)該如何安裝等問題也需要進(jìn)行深入研究。作為化工企業(yè)，應(yīng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，逐步淘汰落后的設(shè)備，積極開發(fā)新的節(jié)能設(shè)備，提升生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品品質(zhì)，在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮重要的作用。[1]

2.2 材料選擇問題

化工生產(chǎn)過程中會(huì)消耗大量的能源。由于生產(chǎn)原料性質(zhì)特殊，對(duì)于有毒有害、易燃易爆物質(zhì)的儲(chǔ)存也有對(duì)應(yīng)的要求。因此，在選擇材料時(shí)，必須結(jié)合企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)情況和儲(chǔ)存條件，對(duì)于原料使用的多少、配比以及使用細(xì)則做出嚴(yán)格的規(guī)定，這是實(shí)現(xiàn)安全規(guī)范生產(chǎn)的基本要求。除了上述幾點(diǎn)以外，在生產(chǎn)過程中，合成和分解某種材料會(huì)消耗過量的能源、或者會(huì)排放過多的污染物，并且廢渣廢水循環(huán)利用的難度大，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來負(fù)面影響，化工設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)考慮尋找更適合生產(chǎn)的替代品，從而達(dá)到節(jié)能降耗的要求。

3 化工生產(chǎn)常見的節(jié)能設(shè)備

3.1 儲(chǔ)熱器

熱能散失、能源轉(zhuǎn)換率低是目前化工生產(chǎn)中存在的一大問題之一，能源轉(zhuǎn)換效率低下，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)溫度達(dá)不到指定要求，原料得不到充分的合成，轉(zhuǎn)化時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。而在工業(yè)鍋爐中存儲(chǔ)一定熱量，并在需要的時(shí)候釋放熱量，減少散失。同時(shí)該裝置能夠有效穩(wěn)定過濾能力，強(qiáng)化鍋爐燃燒能力，能源利用率也會(huì)相應(yīng)提升[2]。

3.2 熱管轉(zhuǎn)換器

熱管轉(zhuǎn)換器的工作原理主要利用其將熱流體與冷流體區(qū)分開來，如果在利用中某個(gè)熱管發(fā)生故障也不會(huì)影響其他部分運(yùn)行，也可以在易燃易爆區(qū)域使用。該裝置被應(yīng)用到生產(chǎn)中以后還可以實(shí)現(xiàn)冷熱流體逆流換熱，并且轉(zhuǎn)換設(shè)備體積小，容易安裝，能夠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 熱泵

熱泵主要是通過消耗自身能量，且將周圍能源匯集在一起，然后經(jīng)過傳熱循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加溫，這樣一來就可以將冷凝器中的熱量釋放出去，并傳遞到儲(chǔ)水箱中，然后再在膨脹閥的作用下回到蒸發(fā)器中，實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)利用。

4 化工工藝節(jié)能具體措施

4.1 優(yōu)化廢渣和廢水處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用

化工企業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣和廢水，這些物質(zhì)經(jīng)過無害化處理后可以被重復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的循環(huán)利用，緩解化石能源和水資源日益緊張的局面，減輕環(huán)境污染。舉例而言，許多化工生產(chǎn)企業(yè)都會(huì)引進(jìn)微生物處理廢水，但常規(guī)的技術(shù)不僅處理成本高，并且效果不理想。因此，通過升級(jí)廢水處理系統(tǒng)，采用固定化微生物技術(shù)，利用褐藻酸鈣等天然凝膠以及聚丙烯酰胺等高分子材料作為載體，定向篩選優(yōu)質(zhì)菌種，將其固定在載體上，能有效提升處理器中微生物含量，有利于加快集中處理的效率。此外，由于廢渣和廢水成分復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)廢渣和廢水有害的程度進(jìn)行合理的評(píng)估，采用最恰當(dāng)?shù)奶幚矸桨?，既能控制處理成本，又能達(dá)到最佳的處理效果。

4.2 采用阻垢劑和催化劑，提升動(dòng)能轉(zhuǎn)換率

阻垢劑和催化劑是化工生產(chǎn)中常用的兩種添加劑。合理將其應(yīng)用于生產(chǎn)中，能有效提升動(dòng)能轉(zhuǎn)換率。熱反應(yīng)器在運(yùn)行的過程中，會(huì)與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生鐵銹和結(jié)垢，影響設(shè)備運(yùn)行效率，降低使用壽命。因此，在維護(hù)和檢修機(jī)電設(shè)備的過程中，添加適量的阻垢劑，能夠有效阻止難溶性無機(jī)鹽在金屬表面形成沉淀和結(jié)垢，保護(hù)設(shè)備。此外，適當(dāng)利用催化劑，不但能加快原料合成速度，還能提高轉(zhuǎn)化比例，節(jié)省原料。例如，乙烯通過氧化從而制得環(huán)氧乙烷所使用的銀催化劑，其可以以碳化硅或者是α-氧化鋁作為載體，同時(shí)可以加少量的氧化鋇為助催化劑，產(chǎn)生了良好的效果[3]。

4.3 完善工藝路線設(shè)計(jì)，升級(jí)生產(chǎn)設(shè)備

在化工工藝和設(shè)備中應(yīng)用節(jié)能設(shè)施，除了升級(jí)廢渣廢水處理設(shè)施、合理使用催化劑和阻垢劑以外，還需要完善化工工藝路線設(shè)計(jì)，對(duì)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行完善，升級(jí)生產(chǎn)和污水處理設(shè)備。首先，需要完善管道設(shè)計(jì)方案，選擇合適管道材料，增強(qiáng)其抗腐蝕能力[4]，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況確定管道型號(hào)，并且定期對(duì)其進(jìn)行檢查和保養(yǎng)，防止?jié)B漏。此外，為了達(dá)到節(jié)能降耗的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，管理者還要優(yōu)化生產(chǎn)管理模式，加大研發(fā)力度，升級(jí)和改進(jìn)設(shè)備。舉例而言，為解決分離提純過程中能源損耗過多的問題，可以適當(dāng)優(yōu)化精餾塔工作壓力，這樣就可以有效強(qiáng)化回流比，同時(shí)也可以通過熱泵蒸餾的方式減少分離能源損耗。

5 結(jié)語

現(xiàn)代化工生產(chǎn)除了堅(jiān)持安全第一的原則以外，為了減輕對(duì)環(huán)境的破壞，還需要優(yōu)化化工工藝設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。采取節(jié)能降耗措施對(duì)于幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，樹立良好的社會(huì)形象具有重要的意義。在化工工藝設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合實(shí)際情況，考慮設(shè)備和材料選擇問題?；すに囍谐Ｒ姷墓?jié)能設(shè)備主要有儲(chǔ)熱器、熱泵、熱能轉(zhuǎn)換器等。而要實(shí)施節(jié)能措施，需要做到以下幾點(diǎn)，第一，優(yōu)化廢渣和廢水處理設(shè)施，有效實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。第二，合理利用阻垢劑和催化劑，加快反應(yīng)速度，此外，還要完善工藝路線設(shè)計(jì)，升級(jí)和改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)施，使能耗和排放量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。