化工工藝及典型化工設備節能策略

楊學民

（河北圣雪大成制藥有限責任公司，河北石家莊 051430）

傳統的化工生產需要用到易燃易爆以及有毒物質，并且會消耗大量的能源。而隨著化工生產技術水平不斷提升，通過改進化工工藝、升級設備實現綠色生產和資源重復利用，降低對環境的損害已經成為許多企業正在著力研究的目標。化工工藝設計方案的好壞直接關系到化工企業生產能否安全有序開展，對于實現節能減排，降低生產成本起著關鍵的作用。本文將詳細分析在化工工藝中采用節能策略的重要性

1 在化工工藝中采用節能策略的必要性分析

隨著現代化工生產技術的不斷發展進步，以及化工企業生產規模擴大、管理層級增多，產量在快速增加的同時，產業發展與環境保護的矛盾日益突出。目前，我國的化工企業在化工工藝設計上主要存在以下兩個問題：一是在實際的生產過程中，采用了不可逆和不合理的設計方案、導致原料運輸、儲存和啟動設備過程中的能源損耗增加，造成原材料的嚴重浪費，成本增加。此外，當前，許多化工企業的化工工藝設計大都著重于如何提升生產效率和品質，而對于如何適當合理利用廢棄物缺乏正確的認識，導致許多廢渣廢物得不到適當地處置就被排放到自然中。生產者缺乏循環利用的觀念，違背綠色生產的原則，這不僅會對生態環境產生不可逆的損害，長此以往還會損害企業的社會效益。因此，改進化工工藝設計，采用節能策略對于解決上述問題具有重要的意義。

從企業生產的角度而言，在化工工藝中實施節能措施能夠保護現有資源，降低設備損耗，貫徹可持續發展的目標。而從長遠發展的角度來看，轉變以往只以盈利為目的的落后的發展形式，以保護環境、綠色生產為出發點設計工藝路線、升級改造設備，能夠推動管理者積極思考，努力實現資源最優化調配，合理安排生產方案，提升產能效益，樹立良好的企業形象。

2 化工工藝設計環節的節能問題分析

2.1 設備選擇問題

在化工車間中的設備多種多樣，主要有普通分離設備、吸附設備、結晶設備以及各種塔器和反應器等，這些設備組裝工序復雜，相互聯系，一旦某一環節出現操作失誤，將會影響生產的順利開展，并且增加安全隱患，浪費生產材料。而隨著綠色生產已經從軟性要求成為評估化工企業發展質量的硬性指標，設計人員在制定工藝路線和設備安裝方案時，除了考慮是否符合國家安全標準以外，生產設備的動能轉化效率、維護成本以及排放和污水凈化處理設備應該如何安裝等問題也需要進行深入研究。作為化工企業，應定期對設備進行維護和保養，逐步淘汰落后的設備，積極開發新的節能設備，提升生產的效率和產品品質，在環境保護中發揮重要的作用。[1]

2.2 材料選擇問題

化工生產過程中會消耗大量的能源。由于生產原料性質特殊，對于有毒有害、易燃易爆物質的儲存也有對應的要求。因此，在選擇材料時，必須結合企業實際的生產情況和儲存條件，對于原料使用的多少、配比以及使用細則做出嚴格的規定，這是實現安全規范生產的基本要求。除了上述幾點以外，在生產過程中，合成和分解某種材料會消耗過量的能源、或者會排放過多的污染物，并且廢渣廢水循環利用的難度大，會對環境帶來負面影響，化工設計者應當考慮尋找更適合生產的替代品，從而達到節能降耗的要求。

3 化工生產常見的節能設備

3.1 儲熱器

熱能散失、能源轉換率低是目前化工生產中存在的一大問題之一，能源轉換效率低下，會導致設備內溫度達不到指定要求，原料得不到充分的合成，轉化時間過長，會直接影響到產品的品質。而在工業鍋爐中存儲一定熱量，并在需要的時候釋放熱量，減少散失。同時該裝置能夠有效穩定過濾能力，強化鍋爐燃燒能力，能源利用率也會相應提升[2]。

3.2 熱管轉換器

熱管轉換器的工作原理主要利用其將熱流體與冷流體區分開來，如果在利用中某個熱管發生故障也不會影響其他部分運行，也可以在易燃易爆區域使用。該裝置被應用到生產中以后還可以實現冷熱流體逆流換熱，并且轉換設備體積小，容易安裝，能夠產生良好的經濟效益。

3.3 熱泵

熱泵主要是通過消耗自身能量，且將周圍能源匯集在一起，然后經過傳熱循環系統實現加溫，這樣一來就可以將冷凝器中的熱量釋放出去，并傳遞到儲水箱中，然后再在膨脹閥的作用下回到蒸發器中，實現能源的循環利用。

4 化工工藝節能具體措施

4.1 優化廢渣和廢水處理設施，實現資源循環利用

化工企業會產生大量的廢渣和廢水，這些物質經過無害化處理后可以被重復利用，實現對資源的循環利用，緩解化石能源和水資源日益緊張的局面，減輕環境污染。舉例而言，許多化工生產企業都會引進微生物處理廢水，但常規的技術不僅處理成本高，并且效果不理想。因此，通過升級廢水處理系統，采用固定化微生物技術，利用褐藻酸鈣等天然凝膠以及聚丙烯酰胺等高分子材料作為載體，定向篩選優質菌種，將其固定在載體上，能有效提升處理器中微生物含量，有利于加快集中處理的效率。此外，由于廢渣和廢水成分復雜，設計人員需要結合實際情況，對廢渣和廢水有害的程度進行合理的評估，采用最恰當的處理方案，既能控制處理成本，又能達到最佳的處理效果。

4.2 采用阻垢劑和催化劑，提升動能轉換率

阻垢劑和催化劑是化工生產中常用的兩種添加劑。合理將其應用于生產中，能有效提升動能轉換率。熱反應器在運行的過程中，會與化學物質發生反應，產生鐵銹和結垢，影響設備運行效率，降低使用壽命。因此，在維護和檢修機電設備的過程中，添加適量的阻垢劑，能夠有效阻止難溶性無機鹽在金屬表面形成沉淀和結垢，保護設備。此外，適當利用催化劑，不但能加快原料合成速度，還能提高轉化比例，節省原料。例如，乙烯通過氧化從而制得環氧乙烷所使用的銀催化劑，其可以以碳化硅或者是α-氧化鋁作為載體，同時可以加少量的氧化鋇為助催化劑，產生了良好的效果[3]。

4.3 完善工藝路線設計，升級生產設備

在化工工藝和設備中應用節能設施，除了升級廢渣廢水處理設施、合理使用催化劑和阻垢劑以外，還需要完善化工工藝路線設計，對細節部分進行完善，升級生產和污水處理設備。首先，需要完善管道設計方案，選擇合適管道材料，增強其抗腐蝕能力[4]，根據實際生產情況確定管道型號，并且定期對其進行檢查和保養，防止滲漏。此外，為了達到節能降耗的生產標準，管理者還要優化生產管理模式，加大研發力度，升級和改進設備。舉例而言，為解決分離提純過程中能源損耗過多的問題，可以適當優化精餾塔工作壓力，這樣就可以有效強化回流比，同時也可以通過熱泵蒸餾的方式減少分離能源損耗。

5 結語

現代化工生產除了堅持安全第一的原則以外，為了減輕對環境的破壞，還需要優化化工工藝設計、改進設備，以實現綠色生產。采取節能降耗措施對于幫助企業降低生產成本，樹立良好的社會形象具有重要的意義。在化工工藝設計中，需要結合實際情況，考慮設備和材料選擇問題。化工工藝中常見的節能設備主要有儲熱器、熱泵、熱能轉換器等。而要實施節能措施，需要做到以下幾點，第一，優化廢渣和廢水處理設施，有效實現資源循環利用，降低對環境的負面影響。第二，合理利用阻垢劑和催化劑，加快反應速度，此外，還要完善工藝路線設計，升級和改進生產設施，使能耗和排放量符合國家標準。