有关化学工程与石油化工节能的分析

吴晶 裘炎(浙江省天正设计工程有限公司,浙江 杭州 310012)

无论是在生产方面还是在石油化工方面，都离不开化学反应。化学反应中的提纯技术、分离技术是生产过程中必不可少的技术手段，对石油化工生产非常的重要。要想顺顺利利的完成整个石油化工的生产，就必须用到分离设备、反应设备、换热设备和流体传送设备。所以，要想对化学工程与石油化工进行节能分析，就必须对这四个设备进行研究，寻找这四个过程中可以节能的环节，从而实现对石油化工的节能。

1 流体传送设备的节能

在石油化工的生产过程中，会使用一些相应的流体传送设备(泵和压缩机等），所以我们需要对这些设备进行分析。在高中的物理课中我们都学过能量守恒定律，就是在传送的过程中，各种机械能相互转变，成为生产中使用的能量。所以我们需要利用能量守恒定律对流体传送进行节能分析，减少损失压头的损失。

1.1 泵的节能分析。流体在流动或传送的过程中，会与传送的管道内壁发生碰撞摩擦，导致一部分的能量转换为了热能，造成了能源的消耗，增加压头损失。根据能量守恒定律对流动的状况进行分析，我们可以知道，要想减少离心泵的能量损失，需要对流体流速进行控制，减少管道内不必要的阀门部件，必要时增加减阻剂降低流体损耗的能量。此外，还可以采用高质量、高效率的泵，将流体通过的部件的表面打磨光滑等方式来减少流体的能耗。

1.2 压缩机节能。石油化工的生产过程中，除了离心式压缩机之外，还会采用往复式压缩机。虽说这两种压缩机的工作原理及节能方式有所不同，但是两者在进行压缩工作的过程中，都是有效能发生损失。造成有效能损失的主要原因是因为进行了非等温压缩。所以，要想使压缩机变得更加节能，就要改变压缩机的结构，将其改变为多等级压缩，在传送下一级的过程中冷却，这样就可以使压缩机趋于等温压缩，可以有效的减少有效能的损失，大大减少不必要的浪费。

离心式压缩机在工作的时候会在流动、冲击、轮阻、漏气等环节造成能量的损失。要想提高离心式压缩机的节能效率，就必须改进其操作方式和设计方案。例如：通过增加吸入过程的压力，降低吸入过程中产生的热量，减少叶轮的阻力，改变叶轮叶片的角度等方法，降低能量的消耗。

2 换热设备的节能

2.1 换热设备主要就是进行热量的传递，在热量传递的过程中，由于传热方式存在一些缺陷，导致一些热量损失。首先就是优化热量传递过程中的温差，将温度趋于平衡状态。热量传递有逆流、顺流、交差流、混合流等四种方式，其中逆流过程中产生的温差是最大的，顺流产生的温差是最小的。因此，为了增加热量的传递，应该多采用逆流传热方式，以此来减少热量的消耗。

2.2 将换热设备的换热面积增大，强化传热。改进传热设备的结构，以此增大单位体积内的传热面，从而使得换热器的工作效率增加。如可以采用一些直径比较小的传送管，将这些管子紧密的排布在一起，使用合适形状的翅片管来增加传热的面积，增加传热效率。

2.3 提高传热系数是增加传热量最为重要的途径，也是传热设备节能研究的重点。要想提高传热的效率，就需要增加冷热流体与管壁之间的换热系数，特别是换热比较差的那一侧。可以将管壁表面变得粗糙，以此来影响底层流体的传热。还可以在管道中加入一些插件，引发其转动产生热量。

3 分离设备的节能

石油化工生产的过程中，肯定会用到分离技术中的精馏技术。在精馏的过程中，受热蒸发的蒸汽会随着压力流向精馏塔，这是一种不可逆因素。其次是再沸器和冷凝器工作的时候会使精馏过程的不可逆程度增大。因此，要想降低精馏过程的能耗，减少损失，就必须降低流体流动所产生的压力降，较少传热过程中的温度差。可以通过以下措施：减小回流比和再沸器的负荷，使得再沸器与冷凝器之间的温差减小，从而减少传热热阻；利用先进的技术设备，减少塔的压降。此外，还可以在冷凝器与再沸器之间增加一些加热或冷却装置来减少能量消耗。

4 反应设备的节能

化学反应的过程中，经常伴有热量的吸入和放出，要想对化学反应进行节能，就需要控制放热与吸热过程中加热步骤。在放热反应的过程中，应该尽可能增加放热反应的温度，从而回收品质较高的热量。在吸热反应的过程中，应该合理控制热量的提供，尽可能降低供热温度，充分利用反应过程中的预热，节省燃料成本，降低能源消耗。

5 结语

在资源紧缺的今天，节能技术的应用已经成为我国节能的重要手段。节能技术是多种多样的，合理利用节能技术，在最大程度上降低能源的消耗，是我们今后研究的重点。石油化工资源是我国发展的必要能源，也是一种不可再生能源，使用的越多，储存量就会越少。所以应该加大研究力度，尽可能在每一个施工环节都不会出现资源的浪费，减少经济成本。

[1]魏寿涛.石油化工生产过程最优化[M].中国石化出版社，1994.

[2]史密斯.化工热力学导论[M].化学工业出版社，2008.