化学工程与石油化工节能方案分析

化学工程与石油化工节能方案分析

高海铭

身份证号：130282198602182835

摘要：对于石油化工行业来说，其很多的工作过程都会和化学工程产生交集，化学反应是产物诞生的必备条件，因此，对提纯以及分离技术来说，化学反应是其中间桥梁也是石油化工生产阶段最必不可少的一部分，属于完成生产的必备技术要素。其能够发挥的作用不可替代。如果想要使得石油化工生产过程顺利完成，就需要对于整个生产过程中的质量传递和化学反应，以及应用到相关的换热设备、流体传递设备等有一定的了解，这样才可以更好的开展节能工作。

关键词：化学工程；石油化工；节能方案；分析

引言

一般来说，节能方案的设计会体现在石油化工生产的整个过程中，其中涉及的装备要点诸多，分别有分离设备、反应设备、换热设备与流体传送设备这四类，在进行具体化工节能方案时这四类装置设备是需要被重点分析的对象。根据其相关特性做好方案的准备与分析工作，从个体差异性出发，对设备进行逐一的研究，才能够循序渐进的发现不同设备运转过程中的节能目标，根据对不同目标的相关限制与设计，最终达成石油化工的节能设计方案。

1有关节能原理的概述

分离工作是石油化工生产过程中的重点部分，主要是依靠蒸馏的方式进行。其主要的作用是对物质进行传递。根据相关的热力学原理可知，物流混合问题可分为差异化和无差异化，而完全差异化的物流混合很显然是一种自发的行为，由于其具备这样的自发性，因此在其操作性质上是不可逆转的。而与之相反的就是外部因素带来的能量波动，将混合物分类成为各种成本不一的产品，不可避免的会造成外部能量的缺失，不可能全部能量都能够有所转化，也正是因为这一原因，导致在蒸馏过程中关于物质的转化需要依靠温度以及压力的恒定环境加持才能够进行，这其中最为关键的推动性力量是化学势。他主要的作用在于能够应对相变以及化学改变的情况[2]。在进行精馏处理的阶段，其过程是不可逆的，主要原因在于这一过程中蒸汽需要经过特定的压力通过精馏塔，因此其压力是固定的，能量不可逆。另一个方面，再沸器和冷凝器可以实现热量的转移，主要的做法是依靠特定的温度差异变化来进行。其操作的原理是通过气体和液体的接触抑或是气体和液体之间发生混合产生能量，但是该能量没能形成平衡，这样会直接导致精馏阶段的不可逆性显著的上升。所以流体流动出现的压力降减小，相应的就需要降低在热传导过程中的温差值，并且进一步降低质量传递中的浓度差，通过这样的阶层递减能够确保精馏阶段的功耗降低，从而促使被耗损的功耗降低。

2流体传送设备的节能

在进行石油化工生产的过程中，流体传送设备起到了一定的连接作用，要设计相关的节能方案，那么流体传送设备的节能就是较为重要的一个环节，流体传送设备的节能主要有两个方面，第一个方面是压缩机的节能。石油化工生产过程中，使用最多的有两种压缩机设施，一种是离心式压缩机，一种是往复式压缩机，这两种压缩机的工作原理与工作方法都不仅相同，但是最终能够达到较为一致的效果，那就是衙门都能够在压缩工作的过程中有效的控制效能的损失。非等温压缩是效能损失的重要原因之一。因此压缩机的构造也会对效能产生直接的影响。对压缩机的结构进行改变，使其具备多等级压缩的方式，在传送到下一级的时候进行冷却，这样就能够彻底改变压缩机的工作环境，使其无限趋近等温压缩，可以在最大的程度上降低有效能的损失，避免浪费的情况出现。第二个方面是泵的节能，在流体流动或者是传送的过程中，流体与传送管道内壁产生摩擦碰撞会导致能量的消耗，一部分能量的丢失损耗会增加压头损失。要进行节能方案设计的话，就需要控制流体流速，控制管道中的阀门数量，尽量降低不必要的组装，遇到特殊的情况还可以通过增加减阻剂的方式来降低流体损耗能量，使用高质量、高效率的泵，提高表面的光滑度，降低与内壁的摩擦，减少流体的能耗。

3换热设备的节能

对于化学工程与石油化工节能来说，换热设备的节能也是非常重要的一个方面，进行换热设备的节能，主要有三个部分的内容，第一个部分是加强热量的传递，主要的使用方法为逆流传热，这样可以最大程度减少热量的消耗。由于在热量传递的过程中因为传热方式的问题，会有一些热量损失，要优化热量传递过程中的温差，使得温度趋于平衡状态，那么就需要选择热量传递中温差最大的一个方式，逆流传热产生温差最大[8]。第二个部分是可以提高和增大换热设备的换热面积，以此来强化传热。该过程需要针对传热设置的结构进行改造尽量增大单位体积上的换热面积，增强换热器的工作效率，提升其使用效能。可以选用一些直径比较小的传送管代替现在的传送管进行工作，提升这些管子的放置密度，使用合适形状的翅片管来增加传热的面积，增加传热效率。第三个部分是提升传热系数，这是目前为止使用程度最高也是最重要的增加传热量的方法，通过增强冷热流体和管壁之间的换热系数来达到提升传热效率的目的。面对换热较差的管壁，可以在一定程度内将其变得粗糙些，这样可以影响底层流体的传热，亦或是增加管道中的插件，从而引发其转动产生热量。

4分离设备与反应设备的节能

分离技术中的蒸馏技术是石油化工生产中的重要技术组成。在精馏技术进行过程中，受热蒸发的蒸汽会随着压力流向精馏塔，该过程不可逆。因此后续的沸器和冷凝器工作是在次基础上进行的，所以面对这一情况，降低流体流动产生的压力是可行的。可以通过减小回流比与再沸器的负荷，来降低二者之间的温度差减小，从而减少传热热阻；在化学反应的过程中，热量的吸收与释放是基础反应，如果想要拥有更加节能的化学反应，那么就需要对于放热和吸热的过程进行控制，科学合理掌握加热的工作过程。在放热的化学反应过程中，要学会控制放热反应的温度，高热量的温度有利于回收高质量的热量；而在吸热反应的过程中，就需要对于热量的供给进行科学的控制，在最大的程度上减小对温度的控制，化学反应过程中的预热完全可以被充分利用，不仅节省了燃料成本，还降低对于能源的损耗。

结束语

总之，在资源日益紧缺的形势下，对于化学工程与石油化工节能方案的分析，有助于相关行业的进一步发展，具有极其重要的价值意义。

参考文献

[1] 李琳，施雨花，张武臣 . 有关化学工程与石油化工节能的分析 [J]. 中国化工贸易，2017，9（20）：170.

[2] 马建军，徐茂 . 浅谈石油化工生产节能策略 [J].中国化工贸易，2020，12（11）：155-156.