节能优化

加快工业节能技术推进 助力碳达峰和碳中和

我国力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。能源消耗特别是化石能源消耗是我国二氧化碳排放最主要的来源，工业节能是实现碳达峰碳中和目标的关键支撑。如期实现碳达峰、碳中和，必须坚定不移把节约能源资源放在首位，充分发挥节能的源头把控作用，以较低峰值水平实现碳达峰，推动我国能效水平提升至世界一流乃至全球领先水平，形成有效的碳排放控制阀门。

工业领域，石化、化工行业历来是能耗大户，占全国能源消耗总量的15%左右；占工业能源消耗量的20%左右。国家发改委在报告中提出，加强节能降碳科技攻关和示范应用，布局一批节能降碳前沿技术研究。加快推广高效能产品设备，淘汰落后低效设备，带动先进节能技术产品、标准、业态模式走出去，为全球应对气候变化和能效提升贡献中国智慧、中国方案。目前，根据南真多年设计和项目成功经验，化工领域采取的节能措施主要可以从以下几个方面着手。

一、新工艺和新设备应用

先进的生产工艺和节能设备是化工企业节能降耗的重要手段。采用先进的工艺使工艺总用能优良化，包括采用节能型流程、优化过程参数(如转化率、回流比、循环比等)，提高装置操作弹性，改进反应操作条件，降低能量消耗。采用分馏塔、换热器、真空系统等传质、换热、旋转等节能设备，并提高单体设备的生产能力，从源头上实现节能降耗。

比如，目前的真空系统中，尚有很多采用蒸汽喷射器、水喷射器或液环真空系统。而干式真空泵具有能量效率高、不使用蒸汽、不产生污水等技术优势，同时通过真空泵前后的冷凝系统设计，可获得高纯度的化学品，而如果采用蒸喷，如要回收其中的化学品，需要进一步进行精馏处理，大大增加系统的能耗。

南真在环己酮、蛋氨酸、MMA、芳纶、顺酐、ABS、聚醚等诸多领域进行了蒸喷、液环改为干式真空系统的设计与实践，针对真空系统及其组分特性，进行严格的计算和工艺系统匹配性设计，并取得了非常好的节能减排效益。以环己酮精制真空系统的蒸喷改为干式真空系统为例进行节能效果说明。按照100kt/a规模的环己酮真空系统，蒸喷系统蒸汽和脱水回收环己酮等化学品的蒸汽耗~6.6T/h，按照年运行8000h计，消耗蒸汽5.3万吨/年，这些蒸汽冷凝后，每年将产生~5.3万吨废水。而采用干式真空系统，装机功率100Kw，运行功率70~80Kw。不考虑废水处理能耗，蒸喷系统仅蒸汽消耗折标煤就达到4772吨/年；而干式真空系统电耗~64万KW/年，折标仅为~77吨/年。采用干式真空系统能节约标煤4696吨，按照一吨标煤产生2.5吨二氧化碳计，可减少碳排放11740吨/年。近年来，环己酮生产规模不断提升，目前国内产能已经达到~500万吨，如果全部推广干式真空系统，可节约标煤234804吨/年，减少碳排放587010吨/年，对碳达峰具有非常重要的意义。

如将环己酮等行业蒸喷改为干式真空系统的成功经验在石化、化工、精细化工、新材料等行业推广，可以预见产生的节能和减少碳排放效果将是巨大的，对企业而言产生的经济效益也是非常显著！

 二、能量综合利用

化工企业使用的能源种类多，品位高低不等，工艺过程兼有吸热和放热，把生产中大量使用的燃料、蒸汽、电力、机械能和生产过程中产生的可燃性气体、反应热及多种余能有效地组合起来，以求得系统能量的高效利用。化工企业消耗的80%左右总热能最终是以低位热能放出的。因此，低位热能的有效利用是提高化工能源利用率的关键。

项目团队对年产18万吨规模的江苏某高分子材料企业的溶剂回收单元进行节能优化设计，以夹点分析（Pinch analysis）优化换热网络，以余热制备蒸汽和冷冻水，优化能量梯级利用模式，节约蒸汽24万吨/年，降低标煤耗2.2万吨/年，减少碳排放5.5万吨/年，实现综合能耗降低~8%，为企业带来非常显著的经济效益和环保效益。

三、除垢和防腐保温

化工企业中，连续运行的换热器很容易出现结垢现象，导致换热效率降低。就需要通过化学清洗或者机械清洗的方法清除，采用抗垢剂来防止结垢或减缓结垢速度是一种简单易行的办法。

四、降低动力能耗

动力能耗主要包括电力和蒸汽消耗，是化工企业能耗的主要部分。降低动力消耗可以采用电动机变频调速技术。基于目前多数化工企业装置负荷率较低的现状，采用变频调速技术无疑是节能的有效途径，供热系统优化。合理地实行装置间的联合，在较大范围内进行冷、热物流的优化匹配，实现能量利用的优化性。

通常情况下，为满足系统的正常开车运行，设计的工艺条件与实际运行参数比都更为苛刻，设备设计也都足够的余量，这就导致实际运行过程的效率降低和能耗增加。比如真空系统设计条件与实际运行工况比，真空度设计比运行条件高，设计气量也比运行气量大，因此避免运行过程中的的冗余设计，就能降低能耗。比如采用变频电机，既能满足更为苛刻的设计条件，也能在实际运行中降低能耗，据南真工艺和真空系统设计和项目开车经验，采用变频系统的设计，一般能节约能耗10~40%。虽然电机变频增加设备一些设备投资和控制点，但是节能效果非常显著，具有推广价值。