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化工节能技术及节能设备
化工节能技术及节能设备
能源是世界经济发展的重要物质基础，我国能(资)源虽然丰富，但人均占有量很低。目前，中国能源面临严峻的形势和挑战：能(资)源紧缺;能源利用效率远低于发达国家，以大量消耗资源为代价换取经济的高速增长;以煤为主的一次能源结构造成了严重的环境问题;管理不善、技术落后，使得我国的能源出现了供不应求的情形。因此，在积极开发新能源的同时，非常有必要寻找新的节能途径。节约能源、合理用能是全球性的发展战略，作为用能大户的化工生产行业，对这个问题应更加重视。节能降耗就是采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能(资)源的利用效率，最大限度地减少消耗。
高效节能设备
采用高效节能设备 ( 高效分馏塔、换热器、空冷器、泵、压缩机、加热炉等 ) 有直接明显的节能效果。世界各国对于高效节能设备的研究改进主要集中在以下几个方面：1) 传质设备。包括高容量的塔盘、构型填料、革新的不规则填料及静态混合器; 2) 换热器。全世界管壳式换热器每年的贸易额为30多亿美元，有关制造方法也不断得到改进，以减少结垢因素和提高传热系数;3) 旋转设备 ( 压缩机、泵 ) 。目前，主要在改进其使用寿命和性能，并降低成本;4) 反应器。用先进的模拟方法设计新的反应器;5) 锅炉。全世界锅炉的年贸易额为 4. 0亿 ~ 4. 5亿美元，目前的研究集中于改进裂解炉、水蒸气重整和提高高压锅炉的效率和总体性能方面。
在化工行业推动结构调整和产业升级的过程中，节能环保设备、出口和替代进口设备、储运设备等的未来发展前景比较乐观。未来一段时期，除已经出现产能明显过剩的焦炭等行业会对其相应设备制造业产生进一步的紧缩影响外，化工设备的市场需求依然十分巨大，包括炼油、乙烯在内的大型石油和化工成套技术装备，化肥、煤化工、子午线轮胎成套技术装备，甚至一些医药和精细化工成套技术装备的市场需求也将日益增加。
未来几年内，我国装备制造业的发展热点领域包括：1) 炼油和乙烯将作为石油化工的龙头和核心;2) 煤化工产业稳步前进，煤化工技术的工业放大不断取得突破，大型煤制油、煤制烯烃、煤制甲醇和二甲醚装置的建设进展顺利;3) 农用化工进一步发展;4)汽车、电子、建筑等配套的精细化工产品和新型材料的需求量将快速提升;5) 汽车工业崛起，将继续带动轮胎工业发展。
1. 化工节能新设备
过去几年，化工设备发展趋势主要是提高单体设备的生产能力，相应采取的主要措施是设备的大型化。在达到相同处理量的前提下，大型设备生产成本比小型设备成本低，因此建造大型化工设备成为规模经济下设备的主流趋势。但大型化工设备易受其他工艺设备规模的限制。因此，为了增大装置规模，使用相对较小的工艺设备进行大流量处理就变得愈加重要。这种相对较小但能处理大流量的设备就是先进工艺流程下所需要的一种新型节能设备。
胜利油田胜利集体资产管理中心发明了一种新型二甲醚或甲醇合成工艺及设备，它通过设置对精脱硫处理后的合成气进行固定床脱氯、脱羰基铁，羰基镍预处理过程，反应器和管线采用特殊材质，达到了大幅度提高合成二甲醚或甲醇的收率和催化剂寿命的目的。
内波外螺纹换热器可强化换热效果。根据传热方程，在传热面积和温差一定时，提高传热系数就可以提高传热速率。对换热器管壁流体流动状态的分析发现，由于两侧的冷、热流体在紧靠管壁处处于热阻较大的层流状态，因此，必须改变管壁处流体的流动状态，增大其紊流程度，才能改变总传热系数由管内膜层流传热系数控制的状况。内波外螺纹换热器就是基于这样的原理来强化换热器传热效果的。该换热器管壁呈内凸外凹的波纹形，当流体流经管壁的凹、凸槽时，会产生一个方向始终垂直于层流流动方向的纵向涡流。该涡流使层流层受到冲击干扰，转变成紊流状态，从而提高了总传热速率。由于此型换热器的特殊设计同时强化了管束两侧的传热，近年来，它正逐步取代常用的浮头换热器，并在一些化工行2.改造升级旧设备
对于新建项目或者扩建项目，可以采用化工新设备提高效率;而对于已有项目，则可以通过局部改造，将设备升级为节能高效设备。
加热炉是重要的升温设备，若在加热炉上采用新型燃烧器火嘴，就可以提高加热炉燃料的燃烧效率。燃烧器火嘴的结构决定了燃料的雾化性能和燃烧效果，这一点对重油燃料极为重要。针对重油燃料的高黏度特性，北京航空航天大学成功地开发了内混合多孔互击式音速空气雾化火嘴。该雾化火嘴可使重油雾化粒度小于 20 Lm，具有雾化性好、燃烧充分、不易结焦堵塞的特点。与其他重油燃烧器相比，可节约燃料10% 左右。这种新型火嘴已实现了工业应用，并取得较好效果。
随着煤化工行业的迅速发展，作为化工基础原料的甲醇生产也在迅速发展。目前，除了一部分氮肥厂还在继续联醇生产外，60万t/a的甲醇装置先后开始建设。特别是在煤产量较多的山西、内蒙和天然气较多的四川、重庆等地的一些企业，使用焦炉气和水煤气、天然气大规模地生产甲醇已成趋势。因此，对于精馏塔装置的改造升级是节能的需要。比如，哈尔滨气化厂甲醇分厂4万t/a甲醇，其精馏塔装置为前苏联设计，采用的是筛板式塔板，为了提高甲醇产量，对其进行了改造。精馏塔的改造主要是对塔板的改造，首先将精馏塔塔板材质全部更换为 0Crl8N i10Ti然后采用北京泽华化工有限公司设计的ADV 高效微分浮阀塔盘。经过改造，能耗降低，经济效益大幅度提高。
节能工作是一项系统工程，化工生产的特点决定了这个行业必然要消耗较多的原料和较多的能量，并排放出大量的废物。它采用先进的工艺、技术、设备与规划设计方法，对现有生产系统进行改造，减少整个生产系统的能源与物质消耗，最佳配置系统相关资源，按照能源品质实行能量的梯级利用与多次利用，实施能源利用过程与用能需求的匹配。新建项目，特别是新建装置群或整体扩建，是进行能量综合优化改造和大幅度节能降耗的极好机会，可以使过程系统能量优化，大幅度降低能耗。此外，化工企业/大规模、长周期、系统联合是能耗大幅度降低的一个非常重要的因素。合理优化公用工程系统，也是降低生产能耗的关键。企业节能，一方面应从减少装置的跑、冒、滴、漏入手;另一方面要采用先进的节能技术对装置和设备进行局部的节能优化。其前提是采用能量平衡等方法摸清装置的用能现状，挖掘节能潜力，并结合生产发展规划，制定统一的节能计划和措施，确定节能改造项目，最终实现全方位持久性的能源优化利用。
