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摘要：化工行业在我国起着能源支撑作用，但在节能技术方面与国外先进技术还有很大的差距。笔者介绍了我国化工节能技术的基本现状，并对我国化工节能技术的发展趋势做了展望分析，分别从装置的集成设计和联合建设、装置的能量系统优化、引入新工艺和新设备、采用节能新技术四个方面进行了研究。只有从多方面着手节能技术改进和应用才能更有效地将我国化工企业节能工作提升到一个新台阶，使我国化工企业走上绿色、节能、高效的发展之路。
关键词：节能技术；能量优化；能量回收；能耗
随着中国科技与经济的高速发展，我国炼油与化工行业获得了前所未有的发展，但是在发展过程中，也存在着资源利用不充分及浪费的情况。我国是一个资源大国，如果按照资源的总储备来说，我国可以排在世界前列，但是我国的人口基数大，人均占有资源数量不足世界人均的一半。当前，我国能源面临的形势还是较为严峻，以石油为例，石油资源对外依存度接近70%，我国工业能耗约占全国能耗的70%，远高于发达国家，约占其1/3的水平；同时我国单位国内生产总值能耗约为世界平均水平的2.8倍，重化工行业的单位产品能耗也远远高于世界先进水平，其中原油加工、乙烯、合成氨等重要炼油与化工过程的单位产品能耗与世界先进水平还存在至少5%～15%的差距。工信部指出，国家“十二五”节能减排约束性目标的实现面临严峻挑战，2017年我国规模以上工业企业单位能耗占全国总能耗的73.74%，高能耗行业能耗占工业能耗的78.9%，远高于世界主要经济体在工业过程中的最高占比，并且还有上升的趋势。化工行业作为高能耗高污染企业的典型代表，不仅在节能技术上与世界先进国家存在差距，而且在节能的理念和节能制度上也不同程度存在问题。
1我国化工行业节能技术现状
与上世纪化工技术相比，我国化工企业的技术进步是非常巨大的，虽然生产效率和生产质量都得到了大幅度地提升，但是与国外先进技术相比，在能源的利用率和资源节省方面还存在较大的差距。首先是炼油和化工装置的规模和设计水平都比不上国外先进国家，没有先进的工艺技术作为支撑，同时装置的规模又偏小，加工处理能力薄弱，这些都会加剧能耗的增加。现在世界先进水平炼油能耗在50kg标准油，我国炼油能耗最好的可以达到55kg标准油水平，普遍都是在60kg标准油以上，规模小的甚至能达到80kg标准油[1-3]，严重地造成了能源的浪费，同时也影响了企业的盈利能力。在我国大型炼厂并不多，大型炼油厂和化工厂主要集中在中国石油、中国石化和中海油等大型国有企业中，还有很多私有企业的规模比较小，在几十万吨每年到几百万吨每年规模，这样小型企业虽然加工灵活性非常好，但是想成规模化比较困难。我国实行原油配给机制，将更多资源倾斜到大型国有企业，小企业的加工原料资源有限，即使获取原料其质量也都比较差；同时，小型企业的管理不系统、不科学，员工培训不到位并且资金有限，如果扩大经营规模需要大量资金，但获取银行贷款和融资都比较困难，这些都会加剧小型企业能耗高居不下。而大型炼厂通常在规模、设计水平、管理水平、培训、员工技能都占据优势，这种大型企业通常能耗较低，盈利能力具有优势，故大型炼厂规模化模式将会有助于我国总体节能水平的提升[4-6]，多建设大型炼厂是我国化工企业的出路。
2化工企业节能技术发展趋势
在国家“十三五”规划中明确提出，我国今后将要朝着绿色、环保、节能方向发展，在此大背景下化工企业的节能减排将是大势所趋，这也将是我国化工企业的生存之道，只有节能减排水平提升上去，企业的盈利能力才会有充分保证。
2.1装置的集成设计和联合建设
由于我国化工企业规模普遍较小且分散，使企业的能耗居高不下，所以，炼油与化工企业应联合集成建厂来加强企业的规模化效益是节能技术的一个发展趋势[7]。它不仅会使装置的总体操作费用降低，同时也会使装置的整体能耗降低，而且装置的燃烧效率会有大幅度地提升。现在热联合也是流行的新概念，就是指为了增加热效率，减少不必要的投资成本，缩减加热设备，同时将冷却设备过程中回收的热量用在给其他工段加热上，可大幅度地降低燃料成本。同样可以跨界进行联合，已经不局限与化工设备之间的联合，可以是炼油设备与化工设备的联合，即是自上游炼油至下游化工的大联合，这种联合除了可以实现原料的互相有效地供应之外，还可以使原料的利用效率及热量得到充分利用，使炼油和化工两个领域的经济效益都得到提升。在实践过程中，研究发现通过单套装置和双套装置的应用能耗和成本分析，单套装置的能耗和成本都要低于双套装置，分别降低18%和25%。新建成的大型装置都是采用多套装置进行联合生产，这会使造价成本和能耗比较低，并且功效比较好。因此，装置的集成设计和联合建设已成为提高现有资源的利用率，降低能耗的最有效途径。
2.2优化能量系统
在化工领域能源种类繁多，工艺过程复杂，有吸热反应也有放热反应，能量的品位参差不齐，通过对能量的转换过程进行控制，以及能量回收系统的改善，可以进一步实现热回收。对动力与蒸汽的有效控制以及对能量系统进行优化是节能的重要途径之一[8]。对于能量系统的优化，最重要是在最初的设计阶段进行。在设计阶段对化工厂的各个阶段进行统筹设计，使能量的转换过程、利用过程和回收过程的效率达到更高。就目前而言，最常用的能量系统优化方法是使用夹点技术。所谓的夹点就是指在能量转换过程中温差最小的点，这个点对于能量的回收利用具有非常大的作用，通过控制夹点的温差可以有效地降低资源的消耗和能量的浪费，尤其在节热和节水领域更是被普遍应用。同时，随着人工智能的不断普及，可以采用人工智能方式对能量系统进行优化控制。
2.3使用新工艺、新设备
采用新工艺，从源头上减少能量是节能的理想措施。新工艺有助于提高目的产品的收率、提高装置的操作弹性，从而降低能耗。例如，某厂在醇类浓缩中采用膜分离技术代替传统的精馏塔，使醇类的收率得到大幅提升。通过优化换热网络来提高能源的回收率、减少能量的损耗，是能量回收系统热集成的一个具体体现。在化工生产过程中，往往需要多套装置进行联合作业才能生产出目的产品。工艺的热联合可以将各个装置联系起来，不再是单独作战的个体单元，有助于提高整体能量的使用效率，减少装置的冷却负荷、不必要的加热系统，从而既可节省燃料，又能减少污染物的排放。采用高效节能设备主要体现在传输设备、旋转设备、锅炉、反应器和换热器等几个方面。
2.4采用节能新技术
目前，新研发的化工节能技术有精馏装置节能技术、热泵技术、机泵变频调控技术等。其中，机泵变频技术的基本原理就是将计算机作为控制的核心，实时地通过计算机应用程序对机泵进行监控，根据机泵的运转状态对机泵进行调控，从而保证机泵并不是保持某一负荷一直运转，实现根据需要自动调节泵的转速，实现有效节能。精馏装置节能技术中有一项就是对常规的精馏装置进行技术创新，使用直径为14m的精馏塔，并在精馏塔中装填最新技术的孔板波纹填料，提高精馏塔的利用效率，达到装置节能的目的。
3结论
节能技术的开发和应用将会成为化工领域长期发展的主流趋势，我国节能技术起步较晚，与先进国家相比还有很大的差距；但是凭借我国优良的经验借鉴能力和高速发展的科技使我国完全有能力在节能技术领域有所建树，而加强节能技术的发展，重视并推动节能技术的研究是最基本的工作基础。在化工领域，做好装置的集成设计和联合建设是化工企业做好节能最有效的途径。对于化工企业在多套装置进行整合之外，还要对其能量系统进行综合优化，进一步利用好能源；同时，也要注重新工艺、新设备的引进和自主研发，不断加强新技术的研发和应用，只有从多方面着手节能技术改进和应用才能更有效地将我国化工企业节能工作提升到一个新台阶，不断缩小与国外先进技术的差距，使我国化工企业走上绿色、节能、高效的发展之路。
参考文献：
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作者:王岩 单位:大庆油田技术监督中心
