化工装置工艺气余热回收节能优化策略探讨

化工装置工艺气余热回收节能优化策略探讨

杨慧杰

青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司 山东 青岛 266555

摘要：随着我国工业化进程发展不断加快，社会经济的高速发展也极大地促进了化工工业的发展进程，化工工业在新时代的要求下向着更高的发展目标前进，化工工业也逐渐成为了国家重要经济发展支撑。尤其是当下新能源汽车制造产业规模不断扩大，以化工工业为基础的锂电池及相关芯片制造行业促进了技术的全面革新。但是从整体上而言，我国化工工业生产依然存在效率不高、环境污染的现实问题，在很大程度上限制了化学工艺水平的长足进步。本文针对化工装置生产过程中工艺气余热回收节能问题进行探讨，结合实际情况提出对应优化策略，旨在为我国化工工业进一步减少环境污染、提升生产效率提供参考性意见。

关键词：化工装置；余热回收；节能；优化策略

前言：选择自然物质或者其他天然物质作为能源原材料，并且通过不同能源物质的化学特点及化学变化执行一系列化学反应的工程称之为化工工业。化工工业原材料一般属于不可再生能源，大量使用与批量工业化生产不可避免地会造成资源浪费、环境污染，因此，针对化工工业中的能源节约问题显得尤为重要，需要在化工工业的各个领域执行全面的回收利用是当下继续解决的重要问题。

1 生物质碳化伴生气余热回收工艺

根据目前应用的生物质碳化工业来看，高温碳化过程是化工工业中重要的工序，也是现有设备生产与优化需要投入的重要成本。低温环境所产生的大部分气体一般都会直接排空，但是在高温的条件下，碳化过程会催生出大量的伴生气体，这类气体就是工业中的余气，一般可以采用传统的过滤与初步提纯的方式提升其应用效果，但是这种净化过程依然存在显著问题，主要包括：（1）温度较低的情况下伴生气体的热度不能直接得到利用，导致气体直接排出，在此过程中产生的环境污染以及资源浪费情况不可避免；（2）高温状态下产生的灰尘等有害物质需要进行处理之后再排放，处理过程需要投入较大的力度，人力物力都是一笔巨大的开资；（3）设备的自动化水平并不高，并且实际生产的需要人工投入较大；（4）化工材料发生氧化过程的效率不高，需要大量的外部能源作为反应条件，需要消耗大量能源。

采用新技术进行装置回收与处理，可以在自动控制系统、启动预热系统、逆流氧化系统等三个系统为基础进行构建。上述设备在空气混合燃烧下，其产生的能量可以作为初始反应条件，通过高温热逆流的转化工艺，可以将低温碳化过程进行修复，从而实现在高温环境下的自主氧化过程。在上述过程中，在产生热量的同时，也能够为外界提供足够的热输出。空气与反应液化气在设备中进行燃烧反应，所产生的高温空气与混合气体能够对系统中的蓄热介质进行反复加热，在达到设定稳定之后，设备会停止燃料供应，并实现自主升温。在上述设备中，低温状态下的热值以及相应气体实现高效的能源回收利用，对于环境保护生产标准下的减少尾气排放条例相符合，不需要过高的燃料量，节能效果出色，新型技术能够达到高效的节能环保目的^[1]。

2 高温余热回收装置

一般而言，在石油化工装置运行过程中，气体余热的回收设备主要是将高温气体进行能量划分，从而对设备的高温介质实现降温处理，在降温过程中设备中的液态水会转化为高温水蒸气，高温水蒸气再次降温之后，从设备出水口排出，保证后续工序能够正常运行。但是从整体上考虑，由于该过程设备的选材要求较高，投入成本较大，后续的工艺也会因此变得更加复杂。目前新型的卧式的三重套管高温余热回收装置，可以有效解决一般设备中存在的基本问题，并且该设备不需要较高的制作成本，制作条件也并不严苛。该类设备在设计过程中采用了直接连通式的设计，取消了传统装置中的高温引出管，并且由于高温引出管一般是采用合金钢管制作的，合金钢管的价格较高，实际节约成本效果较为理想，且能够有效减少该过程中的热量损失，有效提升余热回收效率。此外，装置内部的高压联箱中，采用了分隔的处理模式，可以将高温高压划分为两个不同的部分，两个联箱可以减少承压板受到的外部压力，最大化提升了设备整体的工作效率，也能够减少该过程中制造成本的损耗^[2]。

3 石油化工中可使用的工艺余热回收利用装置

在是有化工装置中有大量可以循环利用的热量来源，包括最为基础的化学反应都会产生大量的热量，放热的化学反应基本上占据了当前化工工业反应类型的90%以上。目前传统化工工业中，受到反应物的化学性质与反应条件差异化的音响，介质的问题也存在一定的差异性，但是大部分都是采用冷却水冷却的方式形成高温气流。因此，针对这一环境的工作原理，在装置中搭建对应的冷却水循环系统，在供水温度不高且固定的情况下，通过高温介质冷却处理之后，出现热量的损耗。并且在水循环系统中，需要使用电能对冷却水进行强制驱动，在冷却水凉水塔的位置实现热量的二次释放，造成了较为严重的能源浪费问题出现。但是采用工艺余热分级的方式，可以充分利用回收装置对余热进行多次分级回收利用，通过多个冷却循环单元的安装，将冷却系统与反应釜进行直接连接，通过传感器对出水口与进水口的温度，从而当冷却水温降低之后，可以对装置进行介质化的冷却处理

^[3]。

该类装置的设计在很大程度上可以改善现阶段化工工艺中冷却循环水耗费能量过多的情况，并且可以充分解决循环水余量不足所导致的一系列问题，余热的利用效率也可以在不同阶段内执行热量的多层次收集与联系，多段的回收处理，可以将余热应用在供暖、介质加工、化工生产等各个方面，从而实现高效的余热利用，避免资源的浪费与环境污染。

4 煤气余热回收工艺装置

媒体余热回收的工艺单元相比其他化工流程中余热的收集显得更加简单，在煤气冷却时，可以通过安装在生产过程中的废水收集装置存储到煤气横管式初冷器当中，在其中加入蒸氨，经过换热之后的蒸氨废水可以有效存储高温煤气中的热量，存储的热量可以应用在后续的蒸馏过程中，从而减少蒸馏过程能源的损耗。煤气在初冷器的上层部分可以通过蒸氨被二次冷却，在下层部分可以采用循环冷却水进行二次冷却加工。此外，高温煤气中的大部分热量都收到蒸氨废水的影响出现流失，并且在温度二次提高之后再次进行利用。现在大部分现行的使用方案都是采用循环冷却水带走煤气废气热量的单一做法，这种反应在很大程度上需要消耗较大的电能投入，不仅严重浪费了煤气中的热能，还需要投入较大的电能等基础能源。因此，相比通用技术，进行蒸氨初冷器收集余热的方法在不需要额外动能的基础上减少能耗，有着显著的节能环保效益^[4]。

5 结语

在目前大部分化工装置中，均采用了有效手段实现余热回收，但是在实际应用过程中，大部分化工工艺还需要进一步将各个单元进行细化，确定不同单元可供优化的点，制定详细的余热回收策略，在探索中完善化工工艺。

参考文献：

[1]祁世杰.化工装置工艺气余热回收节能优化策略[J].化工管理,2021,20:162-163.

[2]李朝庭.化工生产节能降耗探索——卧式三重套管高温余热回收装置[J].化工时刊,2019,3301:43-45.

[3]曹蕾,周松锐,臧平伟,孙登科.废热锅炉在余热回收领域的应用研究[J].节能技术,2019,3702:103-109.

[4]陈凤壮.合成氨装置工艺气余热回收系统存在的问题及改造[J].天然气化工(C1化学与化工),2019,4405:102-106.