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工業(yè)連接

化工生產(chǎn)中的節(jié)能措施

2025China.cn   2009年06月08日
化學工業(yè)企業(yè)是耗能大戶,平均起來他們的能源費用占企業(yè)生產(chǎn)成本的10%左右。當然,化工產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的能源消耗也不完全相同,例如醫(yī)藥化工企業(yè)中的能源費用最高僅占生產(chǎn)費用的2%;而在基礎(chǔ)化工原料的生產(chǎn)企業(yè)中,能源費用則高達整個生產(chǎn)成本的40%,要想縮減如此高額的能源費用,就必須投入一定的資金。

利用在生產(chǎn)流程中綜合熱量的使用與生產(chǎn),綜合利用熱量的措施,不僅可以減少能源浪費,同時也可減少冷卻的需求量(減少了能量的散發(fā))。在兩個生產(chǎn)流程之間的熱傳遞通過一個獨立的熱交換系統(tǒng)來進行。一套流程生產(chǎn)設備需要蒸汽加熱,同時另一套流程設備則利用風力、利用空氣進行冷卻。BASF公司在這方面積累了豐富的經(jīng)驗?!拔覀冋J為:路德維希港屬于全球能源利用率最高的化工生產(chǎn)基地?!?BASF公司從事研究工作的 Gerd Kaibel博士說道。這種說法咋聽起來有點夸張,但是他所列舉的事實足以證明:路德維希港的化工中心的確是一個有效利用能源的化工生產(chǎn)基地。

對蒸汽的需求明顯減少

在BASF路德維希港的化工生產(chǎn)基地中,相互之間有能源需求關(guān)系的流程設備緊靠在一起,以便于在兩者之間傳遞能源。他們也巧妙地利用了熱動力學的基本原理:熱量可以自動由溫度高的地方向溫度低的地方傳遞。雖然這一定理的應用在實際工作中有時會受到一些限制,但是利用了這一原理有時也會給企業(yè)帶來效益。

在80年代初期,能源費用處于高價位的時期,Bodo Linnhoff教授就研發(fā)了綜合利用能源的方法(熱集成分析法),在BASF公司的化工生產(chǎn)基地路德維希港和安特衛(wèi)普兩地首先利用了這種能源綜合利用的技術(shù)。改進和落實了這一能源綜合利用方案,省略了原來計劃在這兩個化工生產(chǎn)基地再建一個發(fā)電廠的計劃。

在使用這一節(jié)能措施后的三年當中,路德維希港的蒸汽消耗量每小時減少約700噸。同時,也以路德維希港為樣板,對BASF公司在其他地區(qū)的生產(chǎn)廠的能源消耗情況進行了分析研究,以便在大小有可比性的其他生產(chǎn)廠中也能采用這一技術(shù),從而提高經(jīng)濟效益。流程生產(chǎn)設備中的廢熱再利用技術(shù)也得到了有效的貫徹執(zhí)行。

熱集成分析法可以使散熱設備和用熱設備之間有著最佳的熱傳導連接。而這種熱傳導利用率還沒有全部挖掘出來。正確地研究熱交換過程中的關(guān)鍵點,則可以得到更多的有意義的技術(shù)改進細節(jié),例如通過提高發(fā)熱反應釜的溫度,或者降低傳熱壓力,使這部分熱量可用于需要熱量的蒸餾塔中。

采用專用的催化反應釜

另一項綜合利用能源的措施是:研制合適的催化反應釜,使分級進行的化學反應過程得以優(yōu)化,由于化工原料的生產(chǎn)過程中極少出現(xiàn)輔助產(chǎn)品,因此,也應盡可能地減少產(chǎn)出中能源的消耗量。催化反應釜也可以在化學反應過程中對溫度產(chǎn)生有益的影響。對于發(fā)散式的化學反應,即只向外散發(fā)熱量的化學反應過程,人們對它的反應溫度的高低很感興趣。利用熱集成分析法技術(shù)后,可得出這種分散式反應過程與整個流程系統(tǒng)連接的最佳節(jié)點,而對于那些吸熱式的化學反應過程,人們則更加關(guān)注它的最低溫度。

通過采用新的技術(shù)使我們認識到:熱傳導的過程是可以改進的,也是必須改進的,然而可以在溫度差很小的情況下實現(xiàn)這種傳熱過程的改進。在這些改進之后的熱傳導技術(shù)中,利用帶有微孔涂層的換熱器可以利用好溫度差僅3~5℃的蒸汽,而在傳統(tǒng)的光滑表面的換熱器中,可以利用的溫度差值至少是20℃。這樣一來,可以使蒸餾塔在經(jīng)濟有利的條件下進行加熱蒸餾。還有一個熱傳導過程中可以采取的措施是:使用具有很窄管道的熱交換器;使用可在溫度差很小的情況下綜合利用能源的熱交換器。還有一些更加經(jīng)濟高效的能源利用措施:例如沒有中間環(huán)節(jié)的、直接利用熱交換器散熱表面熱量的熱量利用技術(shù)。在這方面的實例可見反應式蒸餾塔,這種反應式蒸餾塔在過去的一年里被BASF公司大力推薦并使用。在蒸餾分離過程中集成了這種直接熱交換裝置的化學反應塔可將散發(fā)出來的熱量直接用于化學材料的分離。并且省略了化學反應過程中的加熱能源。這種將化學反應直接用于蒸餾分離的技術(shù)在許多情況下都可以達到節(jié)省能源的目的。在新建造的化工生產(chǎn)設備中采用了這種反應分餾技術(shù)后可以減少能源利用率約百分之一。

小結(jié):所謂的能源管理,就是把化工生產(chǎn)與能源需求用科學的方法結(jié)合起來,以減少一次性能源的消耗,即節(jié)省原材料,水,電力,蒸汽生產(chǎn)的消耗。BASF公司認為:一些小型的化工生產(chǎn)基地,那些沒有條件進行能源綜合利用的小型化工基地有著先天的不足,是一種不久將被淘汰的生產(chǎn)方式。

深入的研究有助于能源的節(jié)約

明確能源節(jié)約的百分比、節(jié)能技術(shù)的可行性評價,是朗盛橡膠在比利時安特衛(wèi)普的丁基橡膠生產(chǎn)中能源利用優(yōu)化研究的目的。在整個研究的框架內(nèi),拜耳技術(shù)服務公司的專家們提出了一系列的可能性節(jié)能方案;在研究過程中,專家們對所有能源生產(chǎn)的使用設備,即電能、蒸汽能、冷能和可燃原料以及其他輔助材料,例如冷卻液和壓縮空氣進行了大量創(chuàng)新性的改進和提高。利用這些改進和創(chuàng)新設備,可以肯定的說:各種節(jié)能方案都會有一定的節(jié)能效果。在研發(fā)這些節(jié)能流程設備的工作中,還吸收了儀器儀表制造業(yè)、成本計劃專業(yè)和能源技術(shù)專業(yè)的專業(yè)人員共同參與。研發(fā)成功的新設備、新技術(shù)主要是通過以下三個方面來節(jié)約能源:

* 改進各個流程設備和各個流程工藝技術(shù)
* 熱交換器的優(yōu)化和熱量回收利用的優(yōu)化
* 整個流程工藝體系和設備的優(yōu)化以及各種能源利用,能源生產(chǎn)和能源供應環(huán)節(jié)的優(yōu)化

對各個具體研究項目的技術(shù)可行性進行論證,進行經(jīng)濟性評審,從中選擇出一些有代表性的應用項目,可望今后三年里在朗盛橡膠實現(xiàn),從而實現(xiàn)整個生產(chǎn)基地節(jié)能7%~10%的目的。整個研究課題共包括24個研究項目,第一個研究項目已經(jīng)在貫徹落實之中

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