加快工業節能技術推進 助力碳達峰和碳中和

我國力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和，是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策，事關中華民族永續發展和構建人類命運共同體。能源消耗特別是化石能源消耗是我國二氧化碳排放最主要的來源，工業節能是實現碳達峰碳中和目標的關鍵支撐。如期實現碳達峰、碳中和，必須堅定不移把節約能源資源放在首位，充分發揮節能的源頭把控作用，以較低峰值水平實現碳達峰，推動我國能效水平提升至世界一流乃至全球領先水平，形成有效的碳排放控制閥門。

工業領域，石化、化工行業歷來是能耗大戶，占全國能源消耗總量的15%左右；占工業能源消耗量的20%左右。國家發改委在報告中提出，加強節能降碳科技攻關和示范應用，布局一批節能降碳前沿技術研究。加快推廣高效能產品設備，淘汰落后低效設備，帶動先進節能技術產品、標準、業態模式走出去，為全球應對氣候變化和能效提升貢獻中國智慧、中國方案。目前，根據南真多年設計和項目成功經驗，化工領域采取的節能措施主要可以從以下幾個方面著手。

一、新工藝和新設備應用

先進的生產工藝和節能設備是化工企業節能降耗的重要手段。采用先進的工藝使工藝總用能優良化，包括采用節能型流程、優化過程參數(如轉化率、回流比、循環比等)，提高裝置操作彈性，改進反應操作條件，降低能量消耗。采用分餾塔、換熱器、真空系統等傳質、換熱、旋轉等節能設備，并提高單體設備的生產能力，從源頭上實現節能降耗。

比如，目前的真空系統中，尚有很多采用蒸汽噴射器、水噴射器或液環真空系統。而干式真空泵具有能量效率高、不使用蒸汽、不產生污水等技術優勢，同時通過真空泵前后的冷凝系統設計，可獲得高純度的化學品，而如果采用蒸噴，如要回收其中的化學品，需要進一步進行精餾處理，大大增加系統的能耗。

南真在環己酮、蛋氨酸、MMA、芳綸、順酐、ABS、聚醚等諸多領域進行了蒸噴、液環改為干式真空系統的設計與實踐，針對真空系統及其組分特性，進行嚴格的計算和工藝系統匹配性設計，并取得了非常好的節能減排效益。以環己酮精制真空系統的蒸噴改為干式真空系統為例進行節能效果說明。按照100kt/a規模的環己酮真空系統，蒸噴系統蒸汽和脫水回收環己酮等化學品的蒸汽耗~6.6T/h，按照年運行8000h計，消耗蒸汽5.3萬噸/年，這些蒸汽冷凝后，每年將產生~5.3萬噸廢水。而采用干式真空系統，裝機功率100Kw，運行功率70~80Kw。不考慮廢水處理能耗，蒸噴系統僅蒸汽消耗折標煤就達到4772噸/年；而干式真空系統電耗~64萬KW/年，折標僅為~77噸/年。采用干式真空系統能節約標煤4696噸，按照一噸標煤產生2.5噸二氧化碳計，可減少碳排放11740噸/年。近年來，環己酮生產規模不斷提升，目前國內產能已經達到~500萬噸，如果全部推廣干式真空系統，可節約標煤234804噸/年，減少碳排放587010噸/年，對碳達峰具有非常重要的意義。

如將環己酮等行業蒸噴改為干式真空系統的成功經驗在石化、化工、精細化工、新材料等行業推廣，可以預見產生的節能和減少碳排放效果將是巨大的，對企業而言產生的經濟效益也是非常顯著！

 二、能量綜合利用

化工企業使用的能源種類多，品位高低不等，工藝過程兼有吸熱和放熱，把生產中大量使用的燃料、蒸汽、電力、機械能和生產過程中產生的可燃性氣體、反應熱及多種余能有效地組合起來，以求得系統能量的高效利用。化工企業消耗的80%左右總熱能最終是以低位熱能放出的。因此，低位熱能的有效利用是提高化工能源利用率的關鍵。

項目團隊對年產18萬噸規模的江蘇某高分子材料企業的溶劑回收單元進行節能優化設計，以夾點分析（Pinch analysis）優化換熱網絡，以余熱制備蒸汽和冷凍水，優化能量梯級利用模式，節約蒸汽24萬噸/年，降低標煤耗2.2萬噸/年，減少碳排放5.5萬噸/年，實現綜合能耗降低~8%，為企業帶來非常顯著的經濟效益和環保效益。

三、除垢和防腐保溫

化工企業中，連續運行的換熱器很容易出現結垢現象，導致換熱效率降低。就需要通過化學清洗或者機械清洗的方法清除，采用抗垢劑來防止結垢或減緩結垢速度是一種簡單易行的辦法。

四、降低動力能耗

動力能耗主要包括電力和蒸汽消耗，是化工企業能耗的主要部分。降低動力消耗可以采用電動機變頻調速技術。基于目前多數化工企業裝置負荷率較低的現狀，采用變頻調速技術無疑是節能的有效途徑，供熱系統優化。合理地實行裝置間的聯合，在較大范圍內進行冷、熱物流的優化匹配，實現能量利用的優化性。

通常情況下，為滿足系統的正常開車運行，設計的工藝條件與實際運行參數比都更為苛刻，設備設計也都足夠的余量，這就導致實際運行過程的效率降低和能耗增加。比如真空系統設計條件與實際運行工況比，真空度設計比運行條件高，設計氣量也比運行氣量大，因此避免運行過程中的的冗余設計，就能降低能耗。比如采用變頻電機，既能滿足更為苛刻的設計條件，也能在實際運行中降低能耗，據南真工藝和真空系統設計和項目開車經驗，采用變頻系統的設計，一般能節約能耗10~40%。雖然電機變頻增加設備一些設備投資和控制點，但是節能效果非常顯著，具有推廣價值。