有关化学工程与石油化工节能的分析

郑向祝

山东兴泰机械装备工程有限责任公司 山东临沂 276017

不论是在化工生产领域还是石油化工当中，提纯与分离技术是生产阶段最为关键的一项技术策略，其对于整体石油化工生产工作有着无可替代的作用。若要想确保化工生产顺利完成，就必须要对整体石油化工生产的质量传递及化学反应，以及应用到相关的换热设备、流体传送设备有一定的了解，以便能够更好地开展节能工作。据此，下文针对上述原理与设备展开具体分析，以期能够实现对石油化工生产达到良好的节能效果[1]。

1 流体传送设备的节能

1.1 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。

1.2 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[2]。

2 换热设备节能

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备，在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，能量用量占比十分大。

这一设备重要的一项功能即为实现对热量的高效化传导，并且在热量传导之时有可能还会因为传热方式仍存有一定的缺陷而造成热量丢失。要想解决这一问题便应当就热量传导过程之中的温度差予以适当的优化协调，促使温度能够始终处在较为稳定的状况之下。热量传导还存在有顺流、逆流、交差流以及混合流等多种形式，特别是在逆流阶段所出现的温差变化是最为明显的，在顺流阶段所出现的温度变化是最不显著的。因而，为了尽可能地增强热量传导效应，还应尽可能地选用逆流传热形式，并借此来实现对热量损耗的降低。

3 热量传递与节能

3.1 扩大换热面积

开发高效换热管提高换热面积，促使其热传导效应能够尽可能增强。目前的常见高效换热管，外表面为低翅或高翅，肋化系数高，但加工工艺效率低。另因为是直条管状，耐压的强度低，所以需要选用壁厚较厚的管材，一般大于1.15毫米，且管径小，一般小于25.4毫米，常用的管径为19.05毫米和22.23毫米，现有的换热管一般为圆管状，流体一次通过的换热效果不佳，有的甚至需要二次换热，造成生产效率较低。资料证明，某公司开发的高效螺纹换热管，具有抗垢性能好，低温差推动力大、换热强度及传热效率高、有自清洗作用；螺纹管总传热系数可提高30%以上；比光管外表面积增加2.75倍以上（以￠25换热管为例）；比烧结高通量管外表面积增加37.5%（以Φ25换热管为例）；强化换热效果显著，给热系数可提高1倍以上等技术优势。随着节能技术的飞速发展，适用于不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构和形式亦不同，换热器的种类随新型、高效换热器的研究开发不断更新[3]。

3.2 提高传热系数K

提高传热系数是增加传热量的重要途径，也是当前强化传热研究工作的重点内容。提高传热系数的方法重点是提高冷热流体与管壁之间的换热系数。尤其要提高管子两侧中换热较差一侧的换热系数，以取得较好的强化传热效果。强化对流传热的措施有：表面粗糙化，提高壁面的表面粗糙度以影响湍流粘性底层的传热；表面加扰动单元，如表面为引发涡流而引入的小翅；管道中加入插件以引发转动；用水射流冷却热表面等。

3.3 优化平均传热温差

在换热器中冷热流体的流动方式有四种，即顺流、逆流、交叉流、混合流。在冷热流体进出口温度相同时，逆流的平均传热温差ΔT最大，顺流时ΔT最小，因此，为增加传热量应尽可能采用逆流或接近于逆流的传热方式。增加冷热流体的平均传热温差△T虽然可以强化传热，但同时也增加了传热过程的不可逆性，增加了传热过程的损失，因此，通过权衡，优化冷热流体的平均传热温差△T是节能必须进行的工作。

4 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。