石油化工装置节能优化路径研究

姚元胜 赵连庆 张杰

东营市海科瑞林化工有限公司 山东 东营 257200

当前我国经济社会发展异常迅速，在这个过程中消耗的资源也越来越多，但人口数量仍然保持上升的趋势，人类需要面对高速发展所带来的环境污染和能源的过度消耗导致的能源危机。在这样的背景下，我国环境承受的压力相对较高，对能源的需求量也在日益增长。面对这样的问题，我国积极采取了一系列的措施和办法，例如调整现有的产业经济结构、推动降低能源消耗和排放的政策加快落地。石油化工企业也应当积极落实节能减排的相关工作，尤其是要注重将现有生产装置进行调整和改进，不断的优化现有的工艺流程，运用新技术和新设备实现能源系统的整合，最终能够有效降低生产能耗。

1 生产装置用能分析

石油化工企业生产过程中涉及输送物料、化学反应、交换热能以及分离等多个环节，通过系统、科学调节，使得生产操作具备安全性和可控性[1]。而且，在这些环节当中均有水、燃料气、电以及蒸汽等能源的消耗，其中温度、压力以及流量是常见的工艺参数，在正式利用这些参数之前，要保障参数的准确性和有效性，进而对装置能源的使用情况开展全面而深入的剖析。

2 优化石油化工装置节能生产的重要性

首先，可节省能源、提高生产效率。我国社会经济呈现出高速发展的态势，为了保持这一发展形势，我国大力发展石油化工产业，并采取一系列措施和政策推动石油化工产业转型升级，助推我国社会可持续发展。截止至2022年12月，石油化工行业的产能为7700万吨，其中炼油产能为4700万吨，石油精加工产能达到3000万吨、炼油产能为4700万吨，这些数据表明我国石油化工产业的发展势头迅猛，产能拓展的同时，产品质量也在提升，对我国经济发展起到促进作用。资源是石油化工行业发展、生产、运转的基础，但在部分石油化工企业在生产时存在浪费能源或能源利用率不足的情况[2]。因此，需要优化石油化工企业需要将的装置，使得石油化工装置在降低能源损耗的同时，也能够提高生产的效率，降低生产成本，将节省出来的资金投入到提高生产质量中。

其次，减少污染物的排放。石油化工企业在生产时会许多的废弃污染物，未经处理的污染物向外界排放时会对环境造成不良影响。因此，通过优化石油化工装置，突出其节能功能，可以提高能源的利用效率、减少废弃物的排放，在一定程度上也能避免对环境的过度污染。总的来说，优化使用化工装置，能够将现有的生产成本降低、提高能源的应用效率，避免出现能源利用率不高而导致废弃物污染环境的情况发生。

3 石油化工装置节能优化分析及措施

石油化工企业要提高化工装置的节能效果时，需要按照规章制度、设计要求和具体流程来进行。首先，分析当前石油化工装置生产情况和工艺流程状况，发明确装置工序和设备中的节能点，对其开展合理化和系统化的改造优化，以此来实现节能效果。其次，要应用整体性和动态发展的理念优化化工装置工艺流程，降低能源消耗。最后，回收和配置多余的资源，并合理分配石油化工装置所产生的各项能源，运用新工艺、新设备以及新技术等对其加以改造和优化[3]。

3.1 减少能源的应用

石油化工装置在生产时会以能源作为原材料和生产动力，用能设备会应用大量的能源支持自己的生产。因此，要想节省能源就需要从使用能源的环节上，降低能源的使用量。例如可以对分流塔塔顶换热流程加以改造，在进行实际改造之前，蒸汽是分流塔的主要热能来源，需要通过循环水对其进行有效冷却后才能够向外输送。而在改造之后，将塔底产品换热和分流塔进料的比例增加，把塔底产物冷却循环水和分流塔塔底蒸汽的应用数量不断的降低，该环节能够在流程上实现节能的效果、减少能源的应用。

应当从工艺流程设计阶段考虑减少能源的应用的具体方法。要求工作人员深度分析化工节能装置应当具备的功能，对存在的设计缺陷进行综合化考量，调整其中的不足之处，从源头上避免能源的浪费。具体做法为：对已有的节能装置开展分析，全面了解化工节能装置目前存在的问题和不足，积极引进新型技术、工艺流程，并根据石油化工企业生产状况调整和改进工艺流程，使其更符合本企业的石油化工生产要求[4]。以优化分馏塔塔底换热工艺为例，传统工艺流程为：借助蒸汽作为生产能源，循环水冷塔底的产物之后将其向外输送；优化工艺后，通过将塔底产品换热和分馏塔进料的比重增加，使得应用的循环水和蒸汽的用量下降。这表明在设计工艺流程阶段时就要加入节能措施和方式，从源头上改进工艺流程耗费能源多、能源利用率不高的问题。而且，还要引进新的技术优化工艺流程。如在优化分馏塔塔底换热流程时还能优化减压塔装置，在该设备中开展换热工序，使得物料在进入到加热炉时的温度提升，降低燃料气的损耗。在完成工艺改造后，热源来自单元产物尾油，利用酸性水对单元汽提塔分离热量；完成换热后，按照制定的工序和要求降低尾油的温度，关停空冷器，减少电源的应用[5]。

3.2 强化能源的利用效率

节省能源除了要在源头上改进化工装置的工艺流程外，增强能源利用率也是重要途径之一。因此，必须提升石油化工装置能源利用效率，减少能源损耗和不必要的损失。例如在选择动力锅炉时需要对各生产装置在运行过程中的生产状况进行综合考虑，就要确保能够符合蒸汽的最大使用负荷，同时也能够保障锅炉按照最高极限的效率进行运转，根据这些要求，确定具体的锅炉数量和型号[6]。此外还要在设计阶段科学化和合理化的布置输送管道，如缩减管道输送距离，在输送环节中，减少能源的消耗，避免能源的浪费。此外，还可以从管道的材质入手，使输送管道的能源最大限度保留下来。如可以选择隔热的管托和保温的材料，尽可能避免蒸汽管在输送过程中热量的损耗。而且还要将现有的装置能源转化率和使用效率提升。在选择高性能的设备时必须满足工艺需求，如可以选择一些高性能的机泵，或者是高效换热器。还要根据现实情况和设备的运转状况对调节系统加以优化和合理控制，降低设备额外做功的可能性。例如过去采用的装置设备主要是往复式压缩机，通过该设备可以提供相应的氢气，同时为了确保设备能够平稳运行和高效生产，在返回时要将氢气的配量加大，在这个过程中极容易出现浪费能源的情况。因此可以在装置中增加无极气量调节系统，在理论上可以连续调节0%～100%[7]。

3.3 提高能源回收利用效率

要提高石油化工装置节能的实际效果，就必须要回收利用现有的能源，主要回收的是流体压力能、装置生产过程中所产生的余热和反应热等。在回收余热和反应热时，主要是利用余热锅炉、汽包、物料换热以及制冷等多种手段，通过回收机做功来回收流体压力。在设计阶段时就需要对高温位热能回收进行考虑，而且设置不能拘泥于单装置，而是要根据区域实际状况配备多功能的石油化工能源回收利用装置，在设置该装置时要突出回收利用低温位热能的功能。可以设置热媒水系统，设置烷基化装置，用该装置来回收蒽油装置的低温余热，与此同时还能够减少空冷器用电的数量和循环水的用量，该装置蒸汽用量也可以大幅度降低。在优化相关的装置时需要考虑到生产区域的整体系统和区域布局情况，对其展开综合化和有效化的考量，回收再利用整体的能源，以此来增强节能效果、强化石油化工装置的节能功能[8]。同时在回收高压系统流体压力能和蒸汽凝液的热量也需要对生产区域的实际状况和装置的安排开展综合化和有效化的考量。

3.4 应用新技术、新工艺、新设备以及新材料

生产力和节能效果的提高都需要借助技术的更新，这也是优化石油化工装置节能效果的重要途径。例如可以使用隔板塔精馏技术，该技术的应用可以减少25%的能量损耗。同时还可以采用新型热管和高效紧凑式的换热器来减少温差和压力损失，进一步降低石油化工装置的能源消耗量。而且还可以运用智能温控系统和新型的保温材料，为节约能源、减少能源损耗提供更多帮助。此外，还应当加大石油化工行业新技术、新材料、新工艺以及新设备的研发力度，强化节能的实际效果。研发人员要尽可能把装置设计与这些新工艺进行结合，提高石油化工企业生产时的能源利用率[9]。还要积极借鉴国内外先进的石油化工企业在节能减排装置优化上的先进经验，提高装置的节能性，同时还要优化相关的方案和措施，强化节能效果。

4 优化石油化工装置节能的保障措施

4.1 定期维护石油化工装置

首先，石油化工企业在生产时，要实时检测和分析生产设备效率和能耗率，对于能耗低和生产效率不高的设备，要使用先进的生产手段和技术使这些机器能够在相同耗能的基础上，生产出具有更高性能和质量的产品，同时在不降低产量的前提下，降低能源在这个过程中的损失和耗费。其次，石油化工企业需要设置专门的维修管理岗位，并聘请高素质的设备维修管理人才，定期登记老化的设备，在公司同意的情况下对这些设备暂停使用。在完成设备维修和引进新设备后，再将这些设备投入到生产当中，以此来提高能源的使用效率，减少不必要的能源浪费。最后，企业需要根据实际情况购置最新的节能生产设备，通过这些设备能够有效提升企业在生产过程中的实际效率。还要求相关的设备管理人员和维修人员定期维护设备，一旦出现故障要立刻维修，保障设备的最佳性能状态，在减少能源耗损的同时，提高石油化工生产实际效益[10]。

4.2 改进废物处理措施，实现重复利用

石油化工企业在开展生产过程中会产生不同形态的废物，而这些废弃物中有部分资源未能有效处置和应用，而且未经处理的废弃物有极大的污染性，若直接将这些污染物抛弃，就会出现浪费资源和污染环境的情况。因此在设计环节中要考虑到化工装置在生产时可能会出现的污染废弃物，在装置上设计处置污染废弃物的功能，通过石油化工装置对现有的废弃物进行重复性的利用。例如在利用粉煤灰时可以将其用于铺设道路、吸附剂和有机肥的制作，以此减少污染物的排放，还做到了废物利用，实现较好的经济效益和社会效益[11]。但传统的废弃污染物处置上对其可持续利用程度不足，可以通过改善废弃物的处理方法来高校利用废弃污染物，例如分析在石油化工生产时一般会出现废气、废水和废渣，可以制定处理废弃污染物的针对性方案，在后续生产环节中对这些废弃物进行科学处理，处理过后的污染物，不仅能继续应用于石油化工生产中，还能提高石油化工生产的实际效率和能源的利用率。

4.3 合理控制石油化工企业生产装置的规模和生产流程

首先是在生产装置规模的控制上。石油化工企业的生产装置的先进情况和规模大小都会对能源、资源损耗产生影响[12]。部分石油化工企业为了能获得更多的经济利润和提高生产效率，会选择扩大生产装置规模，在这个过程中极有可能出现浪费能源的情况。因此需要对石油化工企业生产装置规模进行合理控制，在扩大石油化工生产装置规模的基础上，还需要积极引进一些具有较高节能性和提高生产效率的装置。同时简化石油化工企业生产时的不必要流程。石油化工企业要在以自身的生产规模、未来发展战略和节能力能的基础上，简化现有的生产流程、精简不必要的生产环节，通过运用这样的方式方法，有效增强生产的实际效率。通过采用该方法保证石油化工企业生产效率的同时，也能够改善企业能源浪费的问题。

5 结束语

石油化工产业在为促进我国经济提升和稳步推动社会建设发展进程中具有非常关键的作用。但是石油化工行业装置存在着浪费能源的情况，因此需要对这些装置给予优化。最主要的是对整个装置开展合理化和系统化的分析，找到石油化工装置生产过程中的节能要点，根据企业的实际生产状况和未来的发展方向，优化装置，强化能源的利用效率。