化工生产中的节能措施

作者：Hans-Jürgen Bittermann

欢迎访问e展厅 展厅 8 化工机械展厅 炼油设备, 生物柴油生产设备, 煤化工设备, ... 化学工业企业是耗能大户，平均起来他们的能源费用占企业生产成本的10％左右。当然，化工产品生产企业的能源消耗也不完全相同，例如医药化工企业中的能源费用最高仅占生产费用的2％；而在基础化工原料的生产企业中，能源费用则高达整个生产成本的40％，要想缩减如此高额的能源费用，就必须投入一定的资金。 利用在生产流程中综合热量的使用与生产，综合利用热量的措施，不仅可以减少能源浪费，同时也可减少冷却的需求量（减少了能量的散发）。在两个生产流程之间的热传递通过一个独立的热交换系统来进行。一套流程生产设备需要蒸汽加热，同时另一套流程设备则利用风力、利用空气进行冷却。BASF公司在这方面积累了丰富的经验。“我们认为：路德维希港属于全球能源利用率最高的化工生产基地。” BASF公司从事研究工作的 Gerd Kaibel博士说道。这种说法咋听起来有点夸张，但是他所列举的事实足以证明：路德维希港的化工中心的确是一个有效利用能源的化工生产基地。 对蒸汽的需求明显减少 在BASF路德维希港的化工生产基地中，相互之间有能源需求关系的流程设备紧靠在一起，以便于在两者之间传递能源。他们也巧妙地利用了热动力学的基本原理：热量可以自动由温度高的地方向温度低的地方传递。虽然这一定理的应用在实际工作中有时会受到一些限制，但是利用了这一原理有时也会给企业带来效益。 在80年代初期，能源费用处于高价位的时期，Bodo Linnhoff教授就研发了综合利用能源的方法（热集成分析法），在BASF公司的化工生产基地路德维希港和安特卫普两地首先利用了这种能源综合利用的技术。改进和落实了这一能源综合利用方案，省略了原来计划在这两个化工生产基地再建一个发电厂的计划。 在使用这一节能措施后的三年当中，路德维希港的蒸汽消耗量每小时减少约700吨。同时，也以路德维希港为样板，对BASF公司在其他地区的生产厂的能源消耗情况进行了分析研究，以便在大小有可比性的其他生产厂中也能采用这一技术，从而提高经济效益。流程生产设备中的废热再利用技术也得到了有效的贯彻执行。 热集成分析法可以使散热设备和用热设备之间有着最佳的热传导连接。而这种热传导利用率还没有全部挖掘出来。正确地研究热交换过程中的关键点，则可以得到更多的有意义的技术改进细节，例如通过提高发热反应釜的温度，或者降低传热压力，使这部分热量可用于需要热量的蒸馏塔中。 采用专用的催化反应釜 另一项综合利用能源的措施是：研制合适的催化反应釜，使分级进行的化学反应过程得以优化，由于化工原料的生产过程中极少出现辅助产品，因此，也应尽可能地减少产出中能源的消耗量。催化反应釜也可以在化学反应过程中对温度产生有益的影响。对于发散式的化学反应，即只向外散发热量的化学反应过程，人们对它的反应温度的高低很感兴趣。利用热集成分析法技术后，可得出这种分散式反应过程与整个流程系统连接的最佳节点，而对于那些吸热式的化学反应过程，人们则更加关注它的最低温度。 通过采用新的技术使我们认识到：热传导的过程是可以改进的，也是必须改进的，然而可以在温度差很小的情况下实现这种传热过程的改进。在这些改进之后的热传导技术中，利用带有微孔涂层的换热器可以利用好温度差仅3～5℃的蒸汽，而在传统的光滑表面的换热器中，可以利用的温度差值至少是20℃。这样一来，可以使蒸馏塔在经济有利的条件下进行加热蒸馏。还有一个热传导过程中可以采取的措施是：使用具有很窄管道的热交换器；使用可在温度差很小的情况下综合利用能源的热交换器。还有一些更加经济高效的能源利用措施：例如没有中间环节的、直接利用热交换器散热表面热量的热量利用技术。在这方面的实例可见反应式蒸馏塔，这种反应式蒸馏塔在过去的一年里被BASF公司大力推荐并使用。在蒸馏分离过程中集成了这种直接热交换装置的化学反应塔可将散发出来的热量直接用于化学材料的分离。并且省略了化学反应过程中的加热能源。这种将化学反应直接用于蒸馏分离的技术在许多情况下都可以达到节省能源的目的。在新建造的化工生产设备中采用了这种反应分馏技术后可以减少能源利用率约百分之一。 小结：所谓的能源管理，就是把化工生产与能源需求用科学的方法结合起来，以减少一次性能源的消耗，即节省原材料，水，电力，蒸汽生产的消耗。BASF公司认为：一些小型的化工生产基地，那些没有条件进行能源综合利用的小型化工基地有着先天的不足，是一种不久将被淘汰的生产方式。 深入的研究有助于能源的节约 明确能源节约的百分比、节能技术的可行性评价，是朗盛橡胶在比利时安特卫普的丁基橡胶生产中能源利用优化研究的目的。在整个研究的框架内，拜耳技术服务公司的专家们提出了一系列的可能性节能方案；在研究过程中，专家们对所有能源生产的使用设备，即电能、蒸汽能、冷能和可燃原料以及其他辅助材料，例如冷却液和压缩空气进行了大量创新性的改进和提高。利用这些改进和创新设备，可以肯定的说：各种节能方案都会有一定的节能效果。在研发这些节能流程设备的工作中，还吸收了仪器仪表制造业、成本计划专业和能源技术专业的专业人员共同参与。研发成功的新设备、新技术主要是通过以下三个方面来节约能源： * 改进各个流程设备和各个流程工艺技术 * 热交换器的优化和热量回收利用的优化 * 整个流程工艺体系和设备的优化以及各种能源利用，能源生产和能源供应环节的优化 对各个具体研究项目的技术可行性进行论证，进行经济性评审，从中选择出一些有代表性的应用项目，可望今后三年里在朗盛橡胶实现，从而实现整个生产基地节能7％～10％的目的。整个研究课题共包括24个研究项目，第一个研究项目已经在贯彻落实之中。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (8/13/2005)