石油化工行業(yè)余熱制冷
注：圖中標(biāo)紅色部分為可余熱利用工藝點(diǎn)。
蒸汽是大型煉油、石化企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要能源之一，系統(tǒng)龐大且復(fù)雜。發(fā)展和優(yōu)化蒸汽熱力系統(tǒng)，對降低煉油、石化企業(yè)的加工成本，提高能源利用效率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提升企業(yè)競爭力均為重要作用。
廠區(qū)供蒸汽管網(wǎng)一般分類如下：
序號 | 蒸汽種類 | 蒸汽壓力 | 是否可被我們利用 |
1 | 超高壓蒸汽 | 12~14MPa | 否 |
2 | 高壓蒸汽 | 6~10MPa | 否 |
3 | 中壓蒸汽 | 2.0~4.0MPa | 否 |
4 | 低壓蒸汽 | 1.0~1.5MPa | 是 |
5 | 乏汽 | 0.3~0.4MPa | 是 |
1-5的蒸汽凝水系統(tǒng)，可被我們利用的水溫一般在120~80℃。
其中煉油板塊蒸汽系統(tǒng)損失主要由蒸汽計(jì)量損失（約占總供汽量的10%），主干管線散熱損失（約占總供汽量的4~5%），排凝放空損失（約占總供汽量8%）3部分組成。
降低乃至杜絕放空，我們的機(jī)組也可起到一定作用，主要是可回收余熱對辦公樓進(jìn)行改造，以及冬季用熱泵升溫用于儀表、電氣設(shè)備及油管的維溫等用途。這當(dāng)中熱泵的應(yīng)用前景及使用機(jī)率會大于制冷機(jī)。
石化產(chǎn)品鏈--煉油
在煉油工藝中
廢熱來源：重油催化裂化、催化重整、蒸餾、氣分、脫硫、MTBE等裝置所產(chǎn)生的120℃左右蒸汽冷凝水。
冷水用途：通過熱水型制冷機(jī)建立 10℃的冷凍水系統(tǒng)（用于脫丁烷塔后冷卻器、脫乙烷塔后冷卻器、產(chǎn)品冷凝器、產(chǎn)品后冷卻器、穩(wěn)定塔頂冷凝器），進(jìn)一步冷卻工藝氣體。
注：MTBE（甲基叔丁基醚）是理想的高辛烷值汽油添加劑，是近20年長盛不衰、銷售量最大、發(fā)展最快的化學(xué)品。含10％MTBE的汽油能使燃料消耗下降7％左右。除了增加汽油含氧量外，還可以促進(jìn)清潔燃燒，減少汽車有害氣體排放對大氣的污染。
節(jié)能分析：由于120℃左右高溫蒸汽冷凝水不能直接進(jìn)入鍋爐水處理回用系統(tǒng)，成為廢熱，必須通過冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫后循環(huán)使用。應(yīng)用溴化鋰制冷技術(shù)回收煉油部分裝置產(chǎn)生的蒸汽冷凝液的低品位余熱，降低催化重整裝置系統(tǒng)冷媒溫度，增加冷卻系統(tǒng)端差，提高氣液分離效果。
煉油生產(chǎn)催化裂化裝置氣分工藝
煉油生產(chǎn)催化裂化吸收穩(wěn)定工藝
煉油行業(yè)的應(yīng)用說明
余熱利用：工藝循環(huán)系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油，溫度100℃以上。
冷水用途：工藝?yán)湄?fù)荷的滿足。
廢熱來源：在生產(chǎn)過程，導(dǎo)熱油傳導(dǎo)過程中存有大量余熱，溫度一般在100℃以上，存在利用價(jià)值，可直接作為驅(qū)動機(jī)組的熱源使用。
換熱管材質(zhì)：根據(jù)需要采用不銹鋼管、合金管等。
乙烯
原油中含有約85%的污水需降溫后回灌，而在生產(chǎn)和生活中需要的中溫?zé)崴饕揽恐苯尤紵蜌猥@得，能耗大，能效低。國內(nèi)原油產(chǎn)量已超過2億噸，如果陸上生產(chǎn)的原油按1.5億噸計(jì)算，采油過程中將產(chǎn)生8.5億噸溫度約為50℃的采油污水。
乙烯、丙烯行業(yè)的應(yīng)用說明
余熱利用：
1、熱水從90℃～100℃降至80℃，返回鍋爐循環(huán)用。
2、0.1～0.3 MPa低壓蒸汽。
冷水用途：工藝系統(tǒng)中換熱器冷卻，辦公樓、宿舍等需大量的7℃冷水。
廢熱來源：在生產(chǎn)過程廠區(qū)回收大量的廢熱，其中包括0.1～0.3 MPa低壓蒸汽及100℃左右熱水存在利用價(jià)值。 利用荏原生產(chǎn)的余熱利用型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組，制取冷水可分別用于滿足工藝用冷及舒適性空調(diào)使用。
C4行業(yè)的應(yīng)用說明
余熱利用：回收工藝系統(tǒng)中的副產(chǎn)蒸汽、熱水。
冷水用途：工藝用冷換熱器所需大量的冷水。
C4：四個(gè)碳原子的多種烷烴、烯烴、二烯烴和炔烴的混合物。因原料來源和加工過程不同,所得C4餾分組成各異。C4餾分被稱為液化石油氣，是一種可燃?xì)怏w，但通常是以液態(tài)貯運(yùn)。
廢熱來源：在生產(chǎn)過程的工序中產(chǎn)生了大量的廢熱，存在很大利用價(jià)值。0.8MPa蒸汽。
機(jī)組形式：露天防爆，防爆等級：DⅡBT4，防護(hù)等級IP65。
石化產(chǎn)品鏈-聯(lián)合芳烴
聚酯行業(yè)應(yīng)用說明
行業(yè)說明：杭州華成聚脂，生產(chǎn)聚脂切片：聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚脂產(chǎn)量為30萬噸/年是化纖的主要原料。纖維級聚脂切片用于制造滌綸短纖維和滌綸長絲，是供給滌綸纖維企業(yè)加工纖維及相關(guān)產(chǎn)品的原料，滌綸作為化纖中產(chǎn)量最大的品種，占據(jù)著化纖行業(yè)近80%的市場份額，因此聚酯系列的市場變化和發(fā)展趨勢是化纖行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。聚酯工藝路線有直接酯化法(PTA法)和酯交換法(DMT法)。PTA法具有原料消耗低、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)勢，自80年代起己成為聚酯的主要工藝和首選技術(shù)路線。
廢熱來源：乙二醇分離塔產(chǎn)生的低壓飽和蒸汽（102℃、0.012MPa、15789kg/h）。
冷水用途：紡絲送風(fēng)車間等工藝需要冷水。
節(jié)能分析：方案由設(shè)計(jì)方(中國紡院)率先提出，在中國尚屬首例。以前同類工藝中聚酯塔排出的低壓廢蒸汽的熱能都不曾被利用。而且是通過增加附加設(shè)備和消耗運(yùn)行費(fèi)用來降溫處理然后回收。此方案的節(jié)能性或產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。
聚脂項(xiàng)目工藝流程
乙二醇為聚酯生產(chǎn)的原材料之一，與對苯二甲酸二甲酯酯交換后，縮聚反應(yīng)生成聚酯。
乙二醇項(xiàng)目應(yīng)用說明
廢熱來源：回收四效蒸發(fā)塔的副產(chǎn)蒸汽。
冷水用途：10℃左右冷水，初冷，環(huán)氧乙烷的低溫貯藏，目前我國環(huán)氧乙烷用于生產(chǎn)乙二醇的比例約為75%。
已內(nèi)酰氨工藝應(yīng)用說明
余熱利用：熱水從79℃降至69℃，返回己內(nèi)酰胺分餾冷卻循環(huán)用，熱水流量1800m3/h。
冷水用途：幾內(nèi)酰胺分餾工藝?yán)鋮s需大量的冷水。
廢熱來源：中石化石家莊煉油廠下屬化纖公司有年生產(chǎn)5萬噸的己內(nèi)酰胺裝置，在幾內(nèi)酰胺合成工藝上有79℃、110℃的熱水，其中79℃熱水來源于己內(nèi)酰胺分餾冷卻，需要降溫到不低于69℃（工藝要求不低于68℃），用于幾內(nèi)酰胺分餾工藝?yán)鋮s；110℃熱水來自于3公斤蒸汽保溫酰胺油物料保溫工藝流程中產(chǎn)生的蒸汽凝水，希望溫度盡可能的回收利用。
海上鉆井平臺應(yīng)用說明
廢熱來源：在提取石油的過程中，石油中含有大量的高溫海水，經(jīng)過分離和過濾，海水的溫度為93℃-98℃，其中含有極少量的油膜，存在利用價(jià)值。
冷水用途：主要用于機(jī)房及宿舍供冷。
冷卻水系統(tǒng)：直接采用海水冷卻，通過水泵在海水10米深處提取，溫度在18-27℃。
換熱材質(zhì)：鈦合金管、海軍銅。
中海油康菲石油是國內(nèi)第一家在海上鉆井平臺應(yīng)用吸收式制冷機(jī)的項(xiàng)目。
二類熱泵行業(yè)利用之烷基苯
烷基苯廠工藝余熱應(yīng)用流程
來自C-405循環(huán)烷烴的余熱，溫度127℃，流量390t/h，送至升溫型吸收式熱泵機(jī)組，循環(huán)烷烴降溫到86℃~90℃。制取0.37MPa(G)流量8.0t/h的飽和蒸汽進(jìn)蒸汽管網(wǎng)（通入換熱器，用于瓦斯尾氣脫硫）。
順丁橡膠裝置工藝流程——燕山石化SBS凝聚工段原工藝
原工藝廢熱排放
凝聚釜頂部98℃左右的汽提氣經(jīng)空冷器、循環(huán)水冷卻器冷凝冷卻至35℃，進(jìn)入油水分層罐分離，回收溶劑油。汽提氣的熱量一部分通過空冷器排入環(huán)境大氣中，另一部分通過循環(huán)冷卻水帶走，造成巨大的浪費(fèi)，同時(shí)對環(huán)境造成熱污染。
凝聚工序蒸汽的消耗
① 使膠液升溫至汽提溫度；
② 提供膠液中溶劑的汽化潛熱；
③ 把溶劑氣帶出凝聚釜加以回收。
順丁橡膠裝置工藝流程——XX石化SBS凝聚工段使用AHT熱泵工藝
效益評價(jià)
①約50%的熱量被回收，節(jié)約50%的冷卻循環(huán)水用量，減少蒸汽的消耗，不再加入分散劑。減少了向大氣排放廢氣、污水和熱污染。
1臺5000kw的熱泵，用于年產(chǎn)30000噸的順丁橡膠裝置，噸膠可節(jié)約蒸汽1.1～1.5t。該裝置投資610萬元，年經(jīng)濟(jì)效益大于300萬元，兩年即可收回全部投資。
② 來自熱水罐的循環(huán)熱水（95℃）在熱泵吸收器中加熱升溫至105℃的過熱水直接經(jīng)膠液噴嘴進(jìn)入凝聚釜，取代蒸汽熱源（有利于膠粒的細(xì)化和溶劑的脫出），節(jié)約蒸汽；
煤化工行業(yè)余熱制冷
煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及化學(xué)品的過程。
煤化工行業(yè)余熱制冷
焦化行業(yè)之余熱制冷-煤氣初冷器
焦?fàn)t煤氣初冷器起冷卻和凈化煤氣并減小煤氣體積作用的焦?fàn)t煤氣初冷設(shè)備。煤氣初冷器有間接式和直接式兩種類型。
初冷器可分兩段或三段供水。兩段供水是供低溫水和循環(huán)水，三段供水則供低溫水、循環(huán)水和采暖水。煤氣自上而下通過初冷器。冷卻水由每段下部進(jìn)入，低溫水供入最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度。
冷水用途：
可制取5℃以上的冷水，供煤氣初冷器三段的冷卻及脫硫預(yù)冷器二段和粗苯終冷器二段、液化天然氣（LNG）工藝中預(yù)冷等工藝用冷或舒適性空調(diào)的使用。
廢熱來源：
一、荒煤氣冷卻過程
1、氨水冷卻700-800度荒煤氣（熱水溫度72.5-75℃、含氨）
2、煤氣初冷器一段產(chǎn)生的熱水（熱水溫度75-80℃）
二、熄焦過程
三、排煙（煙氣溫度為280度左右）可采用換熱器加熱水機(jī)方案
節(jié)能分析：
目前，一些焦化廠對初冷器一段熱水的利用已經(jīng)有了部分經(jīng)驗(yàn)，通過了解大多是使用在冬季廠區(qū)及辦公樓的冬季供暖。因?yàn)樵谡麄€(gè)煤化工的生產(chǎn)工藝中為了提取和生產(chǎn)更多的副產(chǎn)品，提高資源利用率，同時(shí)降低企業(yè)的運(yùn)行成本，荒煤氣在煤氣初冷器三段、脫硫預(yù)冷器二段和粗苯終冷器二段的出口要保證煤氣的溫度在25℃以內(nèi)為最佳，為保證工藝溫度，企業(yè)在選擇制冷機(jī)組時(shí)主要有電制冷機(jī)組、蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)，為了穩(wěn)定焦化工藝操作制度，進(jìn)一步優(yōu)化主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，增產(chǎn)節(jié)能，降耗降本，我們可充分利用廢熱水的能量作為驅(qū)動，通過熱水型溴化鋰制冷機(jī)組提供冷水，即達(dá)到了熱水降溫的目的，也使用戶可免費(fèi)得到了冷水用于降溫。因此進(jìn)行余廢熱的綜合利用具有重要的節(jié)能意義。
煤化工行業(yè)的應(yīng)用（改造之后）
煤層氣應(yīng)用
驅(qū)動熱源：煤層氣俗稱“瓦斯”，其主要成分是CH4，在煤層氣富產(chǎn)區(qū)是廉價(jià)的能源；
冷水用途：用于食用菌栽培工廠的溫度控制；
煙氣利用：排煙（CO2）進(jìn)入栽培工廠，滿足食用菌生長需要。
煤層氣的開發(fā)利用具有一舉多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效應(yīng)；有效減排溫室氣體，產(chǎn)生良好的環(huán)保效應(yīng)；作為一種高效、潔凈能源，商業(yè)化能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
我國煤層氣可采資源總量約10萬億立方米，其中大于1000億立方米的盆地(群)有15個(gè)：二連、鄂爾多斯盆地東緣、滇東黔西、沁水、準(zhǔn)噶爾、塔里木、天山、海拉爾、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、寧武等。二連盆地煤層氣可采資源量最多，約2萬億立方米；鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地的可采資源量在1萬億立方米以上，準(zhǔn)噶爾盆地可采資源量約為8000億立方米。
帶溴化鋰預(yù)冷的天然氣液化工藝
驅(qū)動熱源：利用蒸汽、余熱水或天然氣
冷水用途：制取5～7℃的冷水，對天然氣及制冷壓縮機(jī)的混合制冷劑進(jìn)行預(yù)冷到9～11℃，以降低制冷壓縮機(jī)的負(fù)荷；
鋼鐵行業(yè)高爐除濕
鋼鐵行業(yè)通過余熱制冷除濕，可大幅降低焦炭使用量，降低煉鐵成本。
化肥行業(yè)余熱制冷
化肥制取工藝
1.氨的分子式：NH3
2.反應(yīng)過程：N2+3H2=2NH3+Q
3.原料氣：N2和H2
氮?dú)鈦碓矗嚎諝獾某煞郑嚎諝庵械獨(dú)獾暮繛?8%，氧氣為21%，其余1% 為二氧化碳以及惰性氣體。
目前合成氨工藝中氮?dú)獾膩碓磥碜钥諝狻?/span>
制取方法有兩種：
一、以煤、石油、天然氣為原料的合成氨（“黑金燃料”），主要靠燃燒煤、天然氣耗盡氧氣，剩余氮?dú)狻?/span>
二、靠空分制?。?/span>
1.分子篩；2.變壓吸附；
3.深度冷卻（普遍采用）將空氣冷卻至－100度以下，使氮?dú)庖夯瘉慝@取。
氫氣來源
來自造氣、變換、脫碳和銅洗過程
一、造氣反應(yīng)過程為：C+H2O=CO+H2
C+2H2O=CO2+2H2（水煤氣）
半水煤氣：(CO+H2)/N2---3.1-3.3
1.空氣煤氣是以空氣為氣化劑所制取的煤氣其主要成分為 CO和N2
2.水煤氣是以水蒸氣為氣化劑所制取的煤氣，其主要成分為 CO和H2
3半水煤氣是以空氣和適量的水蒸氣為氣化劑所制取的煤氣，其主要成分為CO、H2和N2。
二、變換反應(yīng)過程為：CO+H2O=CO2+H2
三、脫碳工藝：主要利用吸收液的特性來吸收CO2
四、銅洗工藝：利用銅洗液吸收CO+CO2，提高氫氣純度。
化肥行業(yè)的余熱來源
1.氨合成塔軟水加熱器熱水：
軟水參數(shù)：105度左右各個(gè)廠家工藝不一樣
2.尿素生產(chǎn)過程中一吸冷卻器產(chǎn)生的熱脫鹽水：參數(shù)：93度左右，
3.尿素生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的冷凝液：參數(shù)：135-140度左右，0.3MPA左右
4.MDEA吸收液：溫度：91度－70度
5.變換氣余熱：
CO＋H2O=CO2＋H2+Q
變換過程中會產(chǎn)生熱量，通過軟水加熱器將熱量帶出。
化肥行業(yè)用冷工藝
1.氮?dú)鋲嚎s機(jī)一段入口半水煤氣冷卻
作用：
1.增加進(jìn)氣量
2.提高原料氣純度
PV/T=C P-壓力 V-體積 T-熱力學(xué)溫度 C-常數(shù)
方法：
1.增加壓力（固定裝置，無法改變）
2.降低溫度
目前，行業(yè)內(nèi)一般是40度左右，并且溫度越低水蒸氣含量越少，15度為理想溫度。
45℃降低到15℃，壓縮機(jī)打氣量提高了10%，合成氨年平均產(chǎn)能提高5%左右。以年產(chǎn)15萬噸尿素裝置為例，一天可節(jié)省4萬元。
化肥生產(chǎn)工藝
鹽化工行業(yè)余熱制冷
氯堿行業(yè)應(yīng)用說明
余熱利用：熱水從90℃～100℃降至80℃，返回合成爐循環(huán)用。
冷水用途：氯氫干燥處理工序（氯氣的冷卻脫水、氯化氫冷凍干燥）氯乙烯的冷卻脫水、硫酸的冷卻、PVC工藝需大量的7℃冷水。
廢熱來源：1、在生產(chǎn)過程中鹽酸工序、固堿工序、氯乙烯工序、干燥工序中產(chǎn)生了大量的廢熱，目前利用價(jià)值。
注：隨著技術(shù)的進(jìn)步，鹽酸合成爐技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)生的廢熱不僅有熱水，還可產(chǎn)生蒸汽（0.25MPa、0.8MPa）。
氯堿行業(yè)應(yīng)用流程圖
節(jié)能分析：通常此類項(xiàng)目產(chǎn)生的熱水主要用于冬季暖氣采暖，應(yīng)用熱水型吸收式制冷機(jī)可較好地利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱，既可提供生產(chǎn)工藝需要的冷水，同時(shí)省去了高溫?zé)崴禍厮匦柙O(shè)置的大型冷卻裝置，還可減少使用電制冷機(jī)組的電力費(fèi)用，及氟里昂泄漏對大氣臭氧層的破壞，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
輪胎橡膠行業(yè)
余熱來源：輪胎的加熱工藝完成后，高壓過熱水排出硫化機(jī)后會發(fā)生瞬間閃發(fā)現(xiàn)象，泄漏的廢蒸汽一直沒有得到重視和利用。
用冷工藝：成型車間制作全、半鋼子午胎，將鋼絲與橡膠結(jié)合必須控制濕度，由2臺離心式機(jī)24小時(shí)制取冷水滿足工藝除濕使用。
余熱利用：經(jīng)回收后的蒸汽具有0.05MPa～0.1MPa的壓力，被機(jī)組利用后，可制取冷水滿足工藝用冷需要。
節(jié)能分析：以山東XX輪胎項(xiàng)目為例（年產(chǎn)120萬套全鋼子午輪胎），選用1臺煙臺荏原生產(chǎn)的低壓蒸汽型吸收式制冷機(jī)，制冷量4852kw。
由于采用工藝系統(tǒng)中回收的廢蒸汽作為驅(qū)動熱源，除配套冷卻塔、循環(huán)水泵外，無額外費(fèi)用。與電制冷機(jī)組相比，每天節(jié)省運(yùn)行成本8000元，每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用120多萬，1年多即回收投資成本。
多晶硅行業(yè)
行業(yè)說明：晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場占有率在90％以上,而且在今后相當(dāng)長的一段時(shí)期也依然是太陽能電池的主流材料。其中多晶硅是拉制單晶硅的原料。多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。
廢熱來源：還原爐和氫化爐是多晶硅的主要生產(chǎn)工藝，會產(chǎn)生大量的余熱，還原爐、氫化爐采用鋼制水夾套爐。還原爐產(chǎn)生的熱水（鋼套冷卻水）主要用于閃發(fā)成蒸汽供精餾塔釜加熱用。氫化爐廢產(chǎn)生的熱水（鋼套冷卻水）也存在利用價(jià)值。
余熱利用：可將廢熱水溫度由110～130℃降低至90℃。
冷水用途：還原爐、氫化爐電極冷卻、硅芯冷卻、底盤密封墊冷卻及舒適性空調(diào)用。
節(jié)能分析：通常采用大型空冷器等冷卻裝置對鋼套冷卻水進(jìn)行降溫，熱損失大，而工藝用冷主要采用氨或氟里昂制冷機(jī)制取冷水。應(yīng)用熱水型吸收式制冷機(jī)后，較好地利用了化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱，可提供工藝需要的低溫冷水，同時(shí)減少了氟里昂泄漏對大氣臭氧層的破壞，保護(hù)環(huán)境，減少其它形式制冷設(shè)備的電耗，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
本文原作者：煙臺荏原，來源于互聯(lián)網(wǎng)。
