有關化學工程與石油化工節能的分析

鄭向祝

山東興泰機械裝備工程有限責任公司 山東臨沂 276017

不論是在化工生產領域還是石油化工當中，提純與分離技術是生產階段最為關鍵的一項技術策略，其對于整體石油化工生產工作有著無可替代的作用。若要想確保化工生產順利完成，就必須要對整體石油化工生產的質量傳遞及化學反應，以及應用到相關的換熱設備、流體傳送設備有一定的了解，以便能夠更好地開展節能工作。據此，下文針對上述原理與設備展開具體分析，以期能夠實現對石油化工生產達到良好的節能效果[1]。

1 流體傳送設備的節能

1.1 壓縮機節能

石油化工的生產過程中，除了離心式壓縮機之外，還會采用往復式壓縮機。雖說這兩種壓縮機的工作原理及節能方式有所不同，但是兩者在進行壓縮工作的過程中，都是有效能發生損失。造成有效能損失的主要原因是因為進行了非等溫壓縮。所以，要想使壓縮機變得更加節能，就要改變壓縮機的結構，將其改變為多等級壓縮，在傳送下一級的過程中冷卻，這樣就可以使壓縮機趨于等溫壓縮，可以有效的減少有效能的損失，大大減少不必要的浪費。

離心式壓縮機在工作的時候會在流動、沖擊、輪阻、漏氣等環節造成能量的損失。要想提高離心式壓縮機的節能效率，就必須改進其操作方式和設計方案。例如：通過增加吸入過程的壓力，降低吸入過程中產生的熱量，減少葉輪的阻力，改變葉輪葉片的角度等方法，降低能量的消耗。

1.2 泵的節能分析

流體在流動或傳送的過程中，會與傳送的管道內壁發生碰撞摩擦，導致一部分的能量轉換為了熱能，造成了能源的消耗，增加壓頭損失。根據能量守恒定律對流動的狀況進行分析，我們可以知道，要想減少離心泵的能量損失，需要對流體流速進行控制，減少管道內不必要的閥門部件，必要時增加減阻劑降低流體損耗的能量。此外，還可以采用高質量、高效率的泵，將流體通過的部件的表面打磨光滑等方式來減少流體的能耗[2]。

2 換熱設備節能

換熱器是一種實現物料之間熱量傳遞的節能設備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業普遍應用的一種工藝設備，在煉油、化工裝置中換熱器占總設備數量的40%左右，能量用量占比十分大。

這一設備重要的一項功能即為實現對熱量的高效化傳導，并且在熱量傳導之時有可能還會因為傳熱方式仍存有一定的缺陷而造成熱量丟失。要想解決這一問題便應當就熱量傳導過程之中的溫度差予以適當的優化協調，促使溫度能夠始終處在較為穩定的狀況之下。熱量傳導還存在有順流、逆流、交差流以及混合流等多種形式，特別是在逆流階段所出現的溫差變化是最為明顯的，在順流階段所出現的溫度變化是最不顯著的。因而，為了盡可能地增強熱量傳導效應，還應盡可能地選用逆流傳熱形式，并借此來實現對熱量損耗的降低。

3 熱量傳遞與節能

3.1 擴大換熱面積

開發高效換熱管提高換熱面積，促使其熱傳導效應能夠盡可能增強。目前的常見高效換熱管，外表面為低翅或高翅，肋化系數高，但加工工藝效率低。另因為是直條管狀，耐壓的強度低，所以需要選用壁厚較厚的管材，一般大于1.15毫米，且管徑小，一般小于25.4毫米，常用的管徑為19.05毫米和22.23毫米，現有的換熱管一般為圓管狀，流體一次通過的換熱效果不佳，有的甚至需要二次換熱，造成生產效率較低。資料證明，某公司開發的高效螺紋換熱管，具有抗垢性能好，低溫差推動力大、換熱強度及傳熱效率高、有自清洗作用；螺紋管總傳熱系數可提高30%以上；比光管外表面積增加2.75倍以上（以￠25換熱管為例）；比燒結高通量管外表面積增加37.5%（以Φ25換熱管為例）；強化換熱效果顯著，給熱系數可提高1倍以上等技術優勢。隨著節能技術的飛速發展，適用于不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結構和形式亦不同，換熱器的種類隨新型、高效換熱器的研究開發不斷更新[3]。

3.2 提高傳熱系數K

提高傳熱系數是增加傳熱量的重要途徑，也是當前強化傳熱研究工作的重點內容。提高傳熱系數的方法重點是提高冷熱流體與管壁之間的換熱系數。尤其要提高管子兩側中換熱較差一側的換熱系數，以取得較好的強化傳熱效果。強化對流傳熱的措施有：表面粗糙化，提高壁面的表面粗糙度以影響湍流粘性底層的傳熱；表面加擾動單元，如表面為引發渦流而引入的小翅；管道中加入插件以引發轉動；用水射流冷卻熱表面等。

3.3 優化平均傳熱溫差

在換熱器中冷熱流體的流動方式有四種，即順流、逆流、交叉流、混合流。在冷熱流體進出口溫度相同時，逆流的平均傳熱溫差ΔT最大，順流時ΔT最小，因此，為增加傳熱量應盡可能采用逆流或接近于逆流的傳熱方式。增加冷熱流體的平均傳熱溫差△T雖然可以強化傳熱，但同時也增加了傳熱過程的不可逆性，增加了傳熱過程的損失，因此，通過權衡，優化冷熱流體的平均傳熱溫差△T是節能必須進行的工作。

4 結語

在資源緊缺的今天，節能技術的應用已經成為我國節能的重要手段。節能技術是多種多樣的，合理利用節能技術，在最大程度上降低能源的消耗，是我們今后研究的重點。石油化工資源是我國發展的必要能源，也是一種不可再生能源，使用的越多，儲存量就會越少。所以應該加大研究力度，盡可能在每一個施工環節都不會出現資源的浪費，減少經濟成本。