化學(xué)工程及石油化工節(jié)能的分析

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摘要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，所需消耗掉的能源總量日漸增多，資源緊張現(xiàn)已成為影響我國社會(huì)發(fā)展最為關(guān)鍵的一項(xiàng)問題。盡管我國國土面積廣闊，已探明的能源儲(chǔ)量十分可觀，種類也相對(duì)較為豐富，但是鑒于我國人口規(guī)模的龐大，人均資源占有量極為稀少。為了應(yīng)對(duì)日漸短缺的能源緊張問題，就開展有關(guān)的化學(xué)工程與石油化工節(jié)能研究便有著極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。該文將就化學(xué)工程與石油化工節(jié)能展開相關(guān)的探究工作，并為我國在能源節(jié)約方面提出了一些有價(jià)值的建議。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程;石油化工;節(jié)能

不論是在生產(chǎn)領(lǐng)域還是石油化工當(dāng)中，均必須要依賴于化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中的提純與分離技術(shù)是生產(chǎn)階段最為關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)策略，其對(duì)于整體石油化工生產(chǎn)工作有著無可替代的價(jià)值作用。若要想確保能夠順利完成對(duì)整體石油化工生產(chǎn)就必須要對(duì)質(zhì)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)要有一定的了解，以及應(yīng)用到相關(guān)的換熱設(shè)備、流體傳送設(shè)備，以便能夠更好地開展節(jié)能工作。據(jù)此，下文將就上述原理與設(shè)備展開具體分析，以期能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)石油化工生產(chǎn)達(dá)到良好的節(jié)能效果。

1節(jié)能原理

1.1質(zhì)量傳遞與節(jié)能

石油化工的分離主要是以精餾方式為主，這同時(shí)也是質(zhì)量傳遞的關(guān)鍵所在。依據(jù)熱力學(xué)原理可了解到，完全差異化的物流混合是一種自發(fā)性的行為，有著明顯的不可逆性；相反的，若要將混合物分離為各種構(gòu)成成本完全不同的產(chǎn)品之時(shí)，便要耗損掉一部分的外部能量。在蒸餾階段物質(zhì)位于不同相間的轉(zhuǎn)移是處在溫度與壓力均保持恒定的狀態(tài)下所實(shí)施的，相轉(zhuǎn)移階段的推動(dòng)力量為化學(xué)勢，其在應(yīng)對(duì)相變以及化學(xué)改變之時(shí)作用價(jià)值巨大。在精餾處理階段，蒸汽采用特定壓力降通過精餾塔是導(dǎo)致不可逆的關(guān)鍵因素之一。其次為再沸器與冷凝器各自通過特定溫度變化差異加入以及將熱量轉(zhuǎn)移，更為關(guān)鍵的一方面原因是氣體與液體的兩相接觸亦或是在發(fā)生混合之后由于遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能夠滿足于相平衡從而導(dǎo)致精餾階段的不可逆性明顯升高。因而，減小流體流動(dòng)所出現(xiàn)的壓力降，降低在熱傳導(dǎo)階段的溫差值，降低質(zhì)量傳遞使得濃度差，都能夠確保精餾階段的功耗大大降低，促使被耗損的功耗大幅度降低。

1.2化學(xué)反應(yīng)與節(jié)能

在化學(xué)反應(yīng)階段當(dāng)中也會(huì)受到動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)等原理的支配。化學(xué)反應(yīng)的速率及平衡性是存在密切相關(guān)性的，具體可由反應(yīng)速率將化學(xué)平衡導(dǎo)出，然而卻不能反推。因而化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)相較于反應(yīng)熱力學(xué)是更加底層的一項(xiàng)核心基礎(chǔ)。熱力學(xué)純粹是給出了化學(xué)反應(yīng)的一種可能性，要達(dá)到這樣一種可能性還需要能夠由更高的動(dòng)力學(xué)角度來探討化學(xué)反應(yīng)速率與有關(guān)影響因素。在化學(xué)反應(yīng)階段，絕大部分狀況下均會(huì)同時(shí)出現(xiàn)熱量放出亦或是吸入現(xiàn)象。怎樣能夠高效化地應(yīng)用或供應(yīng)反應(yīng)熱量將是在化學(xué)反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)節(jié)能最為關(guān)鍵的一方面內(nèi)容。針對(duì)吸熱反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)盡可能科學(xué)化地進(jìn)行熱量供應(yīng)。吸熱反應(yīng)溫度也應(yīng)將其最大程度地減小，以便于能夠更好地應(yīng)用過程剩余熱量抑或是采取汽輪機(jī)抽氣予以熱量供應(yīng)，降低對(duì)高品質(zhì)燃料的損耗。針對(duì)放熱反應(yīng)現(xiàn)象，便需要盡可能確保對(duì)反應(yīng)熱的科學(xué)化應(yīng)用。放熱反應(yīng)溫度必須要在允許的范圍內(nèi)達(dá)到最大值，以期能夠確保所回收到的熱量有著較高的品質(zhì)。化學(xué)反應(yīng)設(shè)備是開展化學(xué)反應(yīng)最為關(guān)鍵的部分，在絕大多數(shù)的反應(yīng)階段當(dāng)中往往都會(huì)同時(shí)存在有流體流動(dòng)、熱傳導(dǎo)、質(zhì)量傳遞等流程，其中每一項(xiàng)流程均會(huì)不同程度地產(chǎn)生一定的阻力，且還要耗損一定的能量。因此，對(duì)反應(yīng)裝置予以適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，降低阻力，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)能量耗損的有效減小。

2節(jié)能設(shè)備

2.1換熱設(shè)備節(jié)能

這一設(shè)備最終重要的一項(xiàng)功能即為實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量的高效化傳導(dǎo)，并且在熱量傳導(dǎo)之時(shí)有可能還會(huì)因?yàn)閭鳠岱绞饺源嬗幸欢ǖ娜毕荻斐蔁崃縼G失。要想解決這一問題便應(yīng)當(dāng)就熱量傳導(dǎo)過程之中的溫度差予以適當(dāng)?shù)膬?yōu)化協(xié)調(diào)，促使溫度能夠始終處在較為穩(wěn)定的狀況之下。熱量傳導(dǎo)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(xiàn)的溫差變化是最為明顯的，在順流階段所出現(xiàn)的溫度變化是最不顯著的。因而，為了盡可能地增強(qiáng)熱量傳導(dǎo)效應(yīng)，還應(yīng)盡可能地選用逆流傳熱形式，并借此來實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量損耗的降低。提高換熱設(shè)備換熱面積，促使其熱傳導(dǎo)效應(yīng)能夠盡可能增強(qiáng)。革新傳導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)，并借此來提高單位體積內(nèi)的傳熱面積，進(jìn)而促使換熱器工作效率能夠盡可能地得以提升。若可選用部分直徑相對(duì)偏小的傳送管道，還可將管道采取密切排列的方式，采用形狀適當(dāng)?shù)某崞軄硖岣邿醾鲗?dǎo)面積，增強(qiáng)熱傳導(dǎo)效率。要想提升熱傳導(dǎo)能量最有效的方式途徑即為增強(qiáng)熱傳導(dǎo)系數(shù)，這同時(shí)也是在熱傳導(dǎo)設(shè)備節(jié)能研究領(lǐng)域最為關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容。而對(duì)于熱傳導(dǎo)效率的提升就必須要新增一部分的冷熱流體以及和管壁間的換熱系數(shù)，尤其是針對(duì)換熱性能相對(duì)不足的那一部分，可將其管道壁壘的表面設(shè)置為粗糙結(jié)構(gòu)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)底層流體熱傳導(dǎo)效率的影響。此外，還可在管道內(nèi)新增部分插件，引導(dǎo)其轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)生成一部分的熱量。

2.2流體傳送設(shè)備節(jié)能

2.2.1泵節(jié)能

在流體流動(dòng)或者是在傳輸階段內(nèi)，都會(huì)在一定程度上和傳輸管道內(nèi)壁產(chǎn)生撞擊摩擦，從而便會(huì)造成部分能量轉(zhuǎn)換成了熱能，致使能源耗損量大大提高。依據(jù)能量守恒定律來就流動(dòng)情況展開分析，需針對(duì)流體的流動(dòng)速度采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧瑥亩M可能地降低管道當(dāng)中的額外閥門零件，若有需要還可適當(dāng)新增一些減阻劑來減小流體耗損能量。另外，還可選用更高質(zhì)量同時(shí)效率也更高的泵，來促使流體當(dāng)中所通過的零部件其表面能夠更加光滑，降低摩擦系數(shù)并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)流體能量耗損的全面降低。

2.2.2壓縮機(jī)節(jié)能

在生產(chǎn)石油化工之時(shí)，除過離心式壓縮機(jī)外常常還會(huì)應(yīng)用到復(fù)式壓縮設(shè)備，盡管此兩種壓縮設(shè)備在原理以及節(jié)能的方式上存在著一定的差異性，然而其在實(shí)施壓縮之時(shí)，均可促使有效能受損。導(dǎo)致這一問題現(xiàn)象出現(xiàn)的關(guān)鍵因素是由于采取了非等溫壓縮處理方式。因此，若要確保壓縮設(shè)備能夠達(dá)到更好的節(jié)能效果，便需要對(duì)壓縮設(shè)備的結(jié)構(gòu)予以調(diào)整，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉?jí)別壓縮，在傳輸下級(jí)過程內(nèi)逐漸冷卻，從而也便能夠最大程度地促使壓縮設(shè)備接近于等溫壓縮，可較為高效的降低能量損失，極大地降低額外的能量浪費(fèi)。

2.2.3離心式壓縮機(jī)節(jié)能

這一種類型的設(shè)備在運(yùn)行過程當(dāng)中出現(xiàn)能量損失的環(huán)節(jié)主要為流動(dòng)、沖擊、輪阻等環(huán)節(jié)。若要促使這一設(shè)備能夠達(dá)到更為優(yōu)異的節(jié)能效果，便需轉(zhuǎn)變其操作方式及設(shè)計(jì)方案。具體包括：利用對(duì)吸入過程壓力的提升，來減小在吸入過程內(nèi)所出現(xiàn)的熱能，降低葉輪阻力，轉(zhuǎn)變?nèi)~輪及葉片角度，以促使其能量耗損可得以顯著減小。

3結(jié)語

總而言之，隨著當(dāng)今世界能源危機(jī)問題的日漸嚴(yán)重，資源短缺問題不斷凸顯，節(jié)能技術(shù)的重要性也上升到了空前的高度。節(jié)能技術(shù)有著多種形式與類型，每一種節(jié)能技術(shù)也都有著其最為顯著的優(yōu)勢特點(diǎn)，科學(xué)應(yīng)用好有關(guān)的節(jié)能技術(shù)，盡最大努力減小能源耗損將是未來在能源應(yīng)用領(lǐng)域最為重要的一項(xiàng)研究內(nèi)容。石油化工資源作為一種不可再生能源，其完全枯竭只是時(shí)間長短問題，對(duì)此就必須要在這一方面大力加強(qiáng)有關(guān)的研究工作，由每一個(gè)環(huán)節(jié)來降低浪費(fèi)，以期最終能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)成本的節(jié)約。

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作者:孫英河 單位:德寶路股份有限公司