石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其装置

石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其装置

李杰

（大庆石化工程有限公司，黑龙江省大庆市，163714）

摘要：随着石油化工行业的迅猛发展，石油化工工艺中产生的大量余热能造成了资源的浪费和环境的污染。石油化工工艺流程中产生大量的余热能，如何有效地回收利用这些余热能已成为当前石化企业追求节能减排的重要课题。本文将针对石油化工工艺流程中余热能的分级回收利用方法及其装置进行详细论述。

关键词：石油化工；余热能；分级回收利用；装置

0引言

石油化工工艺流程中产生的余热能在过去往往被直接排放到大气中，造成严重的能源浪费和环境污染。然而，随着节能减排的要求越来越高，石油化工企业已经意识到余热能的重要性，开始寻找利用余热能的方法。本文旨在介绍石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其装置，以期为石油化工企业提供可行的技术方案。

1石油化工工艺流程中余热能分级回收利用概述

目前石油化工工艺流程中余热能分级回收利用的研究已经取得了一定的进展。随着能源问题和环境保护意识的增强，石油化工企业也越来越重视对余热能的利用[1]。余热是指在生产过程中产生的没有得到充分利用的热量。对于石油化工行业来说，余热能的分级回收利用可以提高能源利用效率，降低生产成本，减少环境污染。

石油化工工艺中的余热能分级回收利用具有重要的研究意义。一方面，石油化工行业是能源消耗较大的行业，对能源的需求巨大，优化能源利用是提高竞争力的重要举措。在当前全球能源紧缺情况下，通过有效回收和利用余热能够最大限度地提高资源利用效率，降低能源消耗，减少对外部能源供应的需求。另一方面，石油化工工艺中产生的余热往往对环境产生不良影响，包括废气的排放和地表水的热污染等。通过分级回收利用余热，不仅能够减少环境污染，还能够减少废弃物的排放，实现绿色发展。

2石油化工工艺流程中余热能的特点

石油化工工艺流程中产生的余热能具有以下特点：温度高、流量大、稳定性差。根据不同的特点，可以将余热能分为高温余热、中温余热和低温余热。针对不同温度的余热能，可以采取不同的分级回收利用方法。

3余热能分级回收利用方法及其装置

3.1高温余热的回收利用方法及其装置

高温余热能主要来自于石油炼制过程中的炼油汽车、吸附式空分装置和裂化炉等。回收利用高温余热能的方法主要有蒸汽动力循环、有机朗肯循环和电力发生系统等。其中，蒸汽动力循环采用蒸汽涡轮机发电的方式回收利用高温余热能，具有技术成熟、设备选型广泛、综合能量利用效率高等优点[2]。高温余热是指温度高于500摄氏度的余热能。高温余热能的回收利用方法主要包括：蒸汽发生器回收、燃气轮机回收等。燃气轮机回收是一种高效的高温余热回收利用方法，其通过利用高温余热能驱动燃气轮机发电，以实现能量的利用和发电的同时[3]。以下列举几种回收方式：

(1) 蒸汽发电系统：通过蒸汽发电系统将高温余热转化为电能。该系统包括余热锅炉、蒸汽机组等装置，可以将高温余热有效地转化为电能。

(2) 高温余热回收换热器：通过高温余热回收换热器将高温余热传递给其他流体，实现能量的转移和利用。该装置包括换热器和泵等设备，可以将高温余热用于制冷、加热等过程。

(3) 热管技术：热管是一种高效的热量传递装置，可以将高温余热传递给其他流体。热管具有传热效率高、体积小、重量轻等特点，在高温余热回收利用中具有广泛的应用前景。

3.2中温余热的回收利用方法及其装置

中温余热一般指温度在200℃~400℃之间的余热。中温余热能的回收利用方法主要包括：蒸汽发生器回收、有机朗肯循环等。有机朗肯循环是一种常用的中温余热回收利用方法，其通过将中温余热能用于驱动有机朗肯涡轮发电机，以产生电能。中温余热的回收利用主要有以下几种方法：

(1) 有机朗肯循环：通过有机朗肯循环将中温余热转化为电能。有机朗肯循环设备包括膨胀机组、冷凝器等，可以将中温余热有效地转化为电能。

(2) 蒸汽压缩循环：通过蒸汽压缩循环将中温余热用于蒸汽压缩系统，提高系统效率。该系统包括压缩机组、冷凝器等装置，可以将中温余热用于制冷、加热等过程。

(3) 双效溴化锂吸收式制冷系统：通过双效溴化锂吸收式制冷系统将中温余热转化为制冷热。该系统包括蒸发器、吸收器等装置，可以实现中温余热的高效利用。

3.3低温余热的回收利用方法及其装置

低温余热一般指温度在100℃~200℃之间的余热。低温余热能主要来自于石化工艺中的废水、废气和制冷系统中的废氨等。回收利用低温余热能的方法主要有直接回收利用热泵系统、热泵-蒸汽联合循环系统和余热-热电联供系统等。其中，热泵系统通过热泵的循环工作原理，将低温余热能提升至可利用的高温区域，实现了低温余热能的高效回收利用。低温余热能的回收利用方法主要包括：换热器回收、蒸汽发生器回收和直接回收等。其中，换热器回收是一种常见的方式，通过将低温余热能与需要加热的物料进行换热，以实现能量的传递和利用。低温余热的回收利用主要有以下几种方法：

(1) 有机朗肯循环：通过有机朗肯循环将低温余热转化为电能。有机朗肯循环设备可以将低温余热有效地转化为电能。

(2) 热泵系统：通过热泵系统将低温余热转化为高温热。该系统包括压缩机、换热器等装置，可以将低温余热升温并用于制冷、加热等过程。

(3) 纳米流体换热器：通过纳米流体换热器将低温余热传递给其他流体，实现能量的转移和利用。该装置具有换热效率高、热负荷大等特点，在低温余热回收利用中具有良好的应用前景。

3.4石油化工工艺流程中余热能回收利用的经济与环境效益评价

对于石油化工企业而言，余热能的回收利用不仅对企业自身的经济效益有着巨大的促进作用，同时也能够减少温室气体的排放，提升企业的环保形象。本章将通过经济效益和环境效益的评价指标，对石油化工工艺流程中余热能回收利用的效益进行定量分析。

4结论

石油化工工艺流程中余热能的回收利用是一项重要的能源节约措施。通过对石油化工工艺流程中余热能分级回收利用方法及其装置的研究，可以为石油化工企业提供可行的技术方案。高温余热可通过蒸汽发电系统、高温余热回收换热器和热管技术等方法回收利用；中温余热可通过有机朗肯循环、蒸汽压缩循环和双效溴化锂吸收式制冷系统等方法回收利用；低温余热可通过有机朗肯循环、热泵系统和纳米流体换热器等方法回收利用。通过合理的余热能回收利用，不仅可以提高石油化工工艺流程的能源利用率，还可以减少环境污染，实现可持续发展。

参考文献：

[1]刘国超,王汀.石油化工企业工业余热利用发展前景[J].石化技术,2017,24(08):244.

[2]李维,尹述平.石油化工企业装置余热的综合开发利用[J].节能,2000(08):19-20+2.

[3]闫延超.石油化工加热炉群联合余热回收节能改造[J].企业技术开发,2012,31(11):162-163.作者信息：李杰，女，19820505；汉；籍贯：吉林省永吉县；学历：大学本科；职称：工程师；研究方向：石油化工工艺设计；地址：黑龙江省大庆市龙凤区卧里屯大街90号；电话：18945937179