黑燈科技-化工設備升級改造與節能

化工設備升級改造與節能

當前，節能減排已成為確保我國國民經濟“又好又快”發展的重要政策，我國《節約能源法》規定：“國家對重點用能單位要加強節能管理”。文章對化工企業設備的升級改造與節能進行了探討，以期化工企業努力提高節能管理水平。

關鍵詞：節能減排；化工行業；化工設備；升級改造

與發達國家比較，我國化學工業的產值能耗與產品能耗都高于工業發達國家，化工節能潛力較大。過去的十年，化工生產技術的主流是不斷提高與升級設備的生產能力。本文針對化工生產節能的問題，介紹一些的化工設備升級改造工藝新技術。

一、化工節能存在的問題

目前化學工業每年消耗各種能源折標準煤1.5～1.9億噸，占全國耗能總量的17%，年耗電量占全國工業用電量的15%左右。2003年化學工業能源消費量突破1.5億噸大關以來，近5年能源消費量以年均4.8%的速度增長。同時在在未來相當長的時間內，燃煤化工鍋爐仍將是我國化工鍋爐的主導產品，且以中大容量（單臺蒸發量≥1Ot/h）居多。隨著能源供應結構的變化，環保要求的不斷提高，小型燃煤化工鍋爐將退出歷史。目前，在眾多鍋爐企業中具有自行設計能力的企業并不多，一些企業沒有基本的技術開發能力，節能功效更無從談起。許多中小企業步履維艱，有些企業存在諸多問題，轉產或倒閉現象時有發生，即使一些專門生產節能鍋爐的企業也面臨著節能認證困難，市場推廣乏力等難題。在國內鍋爐企業普遍面臨技術落后，同行競爭激烈的同時，國外資金的進入，無疑加重了鍋爐生產企業的困境。
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二、加強化工設備升級改造，提高化工產業節能的措施

（一）創新原料路線的選擇

化工生產中，實現一個化學反應過程，要涉及到原料、流程、設備及其工藝條件等這么幾個方面。首先從原料上來說，當某一個化工產品有多種以上的原料路線時，只有確定了原料路線，才能研究流程。不同的原料路線，會有不同的反應過程和不同的工藝流程，也會涉及到不同的反應裝置、分離過程及其裝置、原材料消耗水平等等，因此，研究原料路線可以說是節能的第一道關口。比如，生產聚氯乙烯的單體氯乙烯有兩種不同的方法，一種是乙炔和氯化氫合成，另一種則是乙烯氧氯化法合成。乙炔法使用電石為原料，而電石的生產是典型的能耗大戶，因而使合成聚氯乙烯的整條流程的能耗和成本就很高；相反，乙烯氧氯化法使用乙烯為原料，這種原料來源廣泛，成本低，所以這種流程的能耗和成本就比較低。所以原料路線的選擇，可以說是節能減排的起點。

（二）創新設備的節能技術

近年來，我國大型化工設備采用國際和國內的先進工藝、設備和控制技術，進行了大量技術改造，經實踐證明以下技術是先進、成熟、可靠的，可供企業改造時選擇使用。比如在合成氨設備中：（1）變換采用低水碳比高活性的催化劑，提高CO變換率，降低蒸汽消耗。降低變換阻力，如將高低變換爐由軸向床改為軸徑向床。（2）脫碳采用低能耗的脫碳工藝。如低熱耗苯菲爾工藝、雙塔再生工藝、MDEA工藝等。采用低熱苯菲爾工藝和更換高效階梯環演料等配套改造，使脫碳能力提高30%以上，再生熱耗降低30%。（3）氨合成及合成回路采用新型合成塔內件配以小顆粒、高活性催化劑，使合成塔及合成回路阻力下降，氨凈值提高，合成反應熱綜合利用好。目前大型氨廠采用的塔型有卡薩軸徑向冷激或層間換熱型、托普索S-200徑向層間換熱型、臥式合成塔等，均取得較好效果。（4）弛放氣回收。可采用深冷分離或膜分離技術，現多采用后者，效果很好。（5）機泵采用“三元流”設計的新型高效節能型轉子；采用先進的防喘振控制系統和調速系統；采用大機組狀態監測和故障診斷技術；一些效率較低的小型汽輪機改用電機驅動，有利于提高機組效率和裝置運行可靠性。

（三）積極開發化工新設備

過去的十年，化工生產設備設計的主流趨是不斷提高設備的生產能力。這種趨勢自然與追求規模經濟效應密切相關，這樣可使大型設備生產設備的生產成本比小型設備低。因此在能獲得低成本天然氣的地方，對建造大型化工設備特別感興趣。一般說來小型工藝設備的總成本較高，但大型化工設備又受到其他工藝設備規模的限制。為了增大裝置規模，用相對較小的工藝設備處理大流量的合成氣就變得愈加重要。比如托普索國際公司論證了如何通過將包含“甲醇合成和冷凝結合”（CMSC）技術的甲醇合成工藝和基于在很低水碳比條件下運行的自熱轉化爐合成相結合的技術。我們都知道，最常規的甲醇合成設備是由循環回路構成的。其理由就是為了維持高反應率，甲醇反應塔通常在比較高的溫度下運行。但是溫度高對甲醇的平衡濃度有不利影響，即只有將未轉化的氣體進行循環，才能實現高的碳效率。使用CMSC技術的合成反應塔和不包含循環的設計就能夠解決上述問題。在這個設備中，當反應溫度降低時，碳效率迅速提高。當溫度達到露點時，開始冷凝，這時碳效率的提高更快。同時相關論證也顯示送入CMSC工藝過程的合成氣應該具有高的CO/CO2比，以達到經濟上最有效的設計。但是現在開發的自熱轉化技術正好能生產出CMSC工藝所需的最好合成氣。同時將自熱轉化技術和CMSC技術結合，生產出的粗甲醇含水量僅為0.5%。因此將自熱轉化技術和CMSC技術結合后在許多情況下，可以完全取消蒸餾設備。還有勝利油田勝利集體資產管理中心發明了一種新型二甲醚或甲醇合成工藝及設備。它通過設置對精脫硫處理后的合成氣進行固定床脫氯、脫羰基鐵和羰基鎳預處理過程以及反應器和管線采用特殊材質，達到了大幅度提高合成二甲醚或甲醇的收率和催化劑壽命的目的。

（四）積極改造升級設備

隨著煤化工行業的迅速發展，作為化工基礎原料的甲醇生產也在迅速地發展。除了一部分氮肥廠還在繼續聯醇生產外，目前年產60萬噸左右的甲醇裝置接連開始建設，特別是在煤產量較多的山西、內蒙和天然氣較多的四川、重慶等地的一些企業，使用焦爐氣和水煤氣、天然氣大規模地生產甲醇已成趨勢。因此對于精餾塔裝置的改造升級也在節能所需要。節能工作，是一項系統工程。化工生產的特點決定了這個行業必然要消耗較多的原料和較多的能量，并排放出大量的廢物，但通過節能減排措施的不斷開發和研究，通過對現有生產設備的不斷升級改造，我們應該可以做到以最小的投入產生最大的效益。