石油化學工業是能源生產與消耗大戶，同時也是水資源消耗大戶，世界各國石化領域的研發人員以及石化企業對該產業的生產節能一直是孜孜以求、不懈努力，如包括陶氏化學（DowChemical）、普萊克斯鳳raxair）、休斯敦大學和科克－格律希公司組成的集團開發的成果，已使現有填料式蒸餾塔器的能效提高10～20%、分壁式塔器能力提高5～10%和熱回收提高10～20%。
從各國石化領域節能的實踐來看，除了加強管理，從操作控制著手節能之外，對于節能工藝、節能設備，以及化工過程系統節能的研發取得的效果最為顯著。但是化工生產行業甚多，生產過程又相當復雜，涉及大量的分離、換熱和反應工序，因此化工工藝過程節能的范圍涉及非常廣泛，方法繁多。這里擇要介紹幕工藝節能技術及其在相應國家的發展和應用。
節能的分離技術
1.微波分離和磁性分離技術
埃克森美孚公司針對微波分離技術（MST）開發了原油乳化液微波分離設備。該設備額定功率為75KW，通過轉換器將電能轉化為微波范圍的電磁幅射，使分離困難的乳化液脫穩，分離成油、水和固體。該MST設施典型的進料速率為0.057～0.144m3/min。乳化液吸收能量使溫度上升約28℃，出口溫度小于93℃，操作壓力為138～345KPa。出口物流用離心機或沉降罐分離。目前，美國托倫斯煉油廠采用該設備和技術，大大提高了原油處理量，減少了化學藥劑消耗河推匪鶚В減小了廢水處理負荷，達到了理想的節能效果。
在催化裂化催化劑磁性分離器方面，日本極東石油工業公司（CKPI）在日本千葉煉油廠投用渣油催化裂化（RFCC）MagnaCat催化劑悍擲胱爸謾８米爸迷諍愣ǖ拇呋劑補充速率下，提高了產率；改進了焦炭選擇性，從而增加了進料中減壓渣油摻入量；在恒定的平衡活性下，減少了催化劑補充速率。
2.絡合分離技術
近期，埃克森美孚公司開發了從乙烷和其他氣體中分離乙烯的新系統。該系統采用含鎳的二噻茂絡合物約束體。在常見的污染物存在時，乙烯也可選擇性地與其結合，并可逆向回收。乙烯與二噻茂絡合劑的結合是一平衡過程，過程向烯烴-金屬絡合物方向進行。該系統可應用于C2～C6范圍內單烯烴的分離。降低系統壓力或提高其溫度，乙烯就可方便地從絡合物中回收。采用這一高效方法，可從乙烷和其他飽和烴中回收乙烯，而絡合劑不會失活。該工藝推向實用后，可望替代投資較高的深冷法蒸餾從乙烷分離乙烯的傳統方法。
3.抽提蒸餾技術
抽提蒸餾（ED）利用溶劑抽提和牧蟠锏攪街址械閬嘟的組分或共沸物的有效分離。從催化重整或熱解汽油中抽提芳烴的常規方法是液－液抽提（LLE）。而采用GTC技術公司的ED方法，與LLE相比，使用能量減少20%，根據原料的不同，投資費用低30%~40%。該技術第一次重大的工業應用始于2000年，用于韓國LG加德士石油公司（現GS加德士公司）麗水煉油廠，處理能力超過120萬噸/年，是世界上用于芳烴提純最大的抽提蒸餾裝置。該裝置從幾種類型原料生產BTX，產品產率和純度均大于99.9%。該抽提蒸餾裝置，從重整生成油中生產23.2萬噸/年苯、55.4萬噸/年二甲苯和30萬噸/年C8芳烴。苯和二甲苯回收率大于99.9%，純度大于99.99%。C8芳烴純度為99.5%，回收率達100%。用抽提蒸餾代替液液抽提，投資費用節減25%，能耗節約15%。GTC技術公司的抽提蒸餾（ED）工藝應用于芳烴回收，在2004年初～2005年7月期間內將技術轉讓應用于13套GT-BTX（苯、甲苯和二甲苯）工藝裝置，這些裝置包括蠼ê透慕ㄉ杓啤GTC公司將為中國石油集團大連石化煉油廠擴建項目提供芳烴抽提蒸餾回收技術。擴建項目將為抽提回收裝置提供100萬噸/年重整生成油進料，定于2006年投產，這將是中國最大的抽提裝置。GTC公司將提供GT-BTX專利工藝技術以及溶劑和專用的塔器內件。
德國烏德公司開發并改進了該公司采用N-甲酰嗎啉（NFM）為溶劑的Morphylane抽提蒸餾工藝，從各種原料中抽提高純度苯、甲苯和（或）二甲苯。改進的抽提蒸餾工藝將三座塔的功能組合在一座高效的塔中，s苯純度大于99.9%。與雙塔流程相比，節約投資費用約25%，節能約20%。
克虜伯－烏德公司還開發了抽提蒸餾（ED）與分壁式（DW）塔器技術相結合的工藝，從重整生成油或全加氫熱解汽油回收苯。該工藝是使用抽提蒸餾塔和汽提塔的Morphylane工藝的改進技術，它取消了汽提塔。精餾、汽提和溶劑回收均在一座分壁式塔器中進行。投資比常規抽提蒸餾裝置節減20%。
4.分壁式塔器技術
使用分壁式（DW）塔器可分離三組分混合物，無需使用第二座塔；此外，DW塔器可節能20%~45%，投資可節約約30%。巴斯夫公司是該領域技術的世界領先者。第一座DW塔設置于1985年應用于回收精細化學品。據統計，2000年時全世界DW工業化塔器不足20座，大多由巴斯夫公司建設和操作。而至2005年7月，己有近60座DW塔器投入運行，其中42座為巴斯夫公司擁有，其余為其他公司所建，但其中有一些得到巴斯夫公司的技術支持，例如位于德國Hollriegelskreuth的林德司采用巴斯夫技術建設了三座DW塔器，包括世界上最高的一座，高107m，為南非薩索爾公司用于回收己烯－1。
美國UOP公司將DW設計應用于Pacol改進工藝（PEP）的工業化裝置，這種復雜的離是UOP公司長鏈烷烴脫氫為長鏈烯烴的Pacol工藝的組成部分。烯烴再與苯烷基化生成線性烷基苯（LAB）。PEP過程在Pacol與烷基化步驟之間，其功能是從Pacol物流中去除重質芳烴副產物。在PEP中產生兩股物流，它們在DW塔中被分離，形成烯烴/烷烴產品，以及苯（用于下游烷基化步驟。第一套工業化PEP裝置己在美國投運了4年之久，其他三套裝置也在世界各地建設中。與以前雙塔分餾系統相比，DW設計可節約投資費用約14%，節能50%。
西班牙南部CEPSA公司Algeciras煉廠在催化重整下游，有一溶劑蒸餾裝置，用以分離烷烴和異構烷徑，得到不同組分和沸點的溶劑。為增產新溶劑，決定改造原有蒸餾塔，采用分壁式蒸餾節能技術。該煉廠應用優化過程仿真模型對常規雙塔蒸餾和分壁式塔器（DWC）方案進行分析，結果，改造很成功，效益有：節能30%，節改造投資30%，可得到高純溶劑新產品，占地小。
節能的新反應技術
1.反應蒸餾技術
反應（催化）蒸餾應用于MTBE（甲基叔丁基醚）生產已有十年之久，目前在煉油和石化生產中的研發和推廣應用得以擴大。
反應和蒸餾同時在一座塔器中進行，可大大節減設備費用。蘇爾壽化學公司（SulzerMetco）開發了醋酸甲酯水解和醋酸乙酯及醋酸丁酯合成的反應蒸餾工藝。瓦克（Wacker）公司第一套醋酸甲酯工業裝置已投產。Chemopetrol公司開發的醋酸乙酯和醋酸丁酯工藝，在預反應器后采用了反應蒸餾塔，兩種進料分別為乙醇和醋酸，及丁醇和醋酸。轉化率高于常規方法，投資費用節減10%，能耗降低20%。CDTech（催化蒸餾技術）公司開發了兩種反應蒸餾新工藝，一是一步法生產丙烯酰胺，代替常規多個反應器段，投資和操作費用分別節減50%和25%；另一從裂解混合C4生產異丁烯。通過催化蒸餾用加氫催化劑使1-丁烯異構化為2-丁烯，從而使異丁烯從沸點相近的1-丁烯中分出，盡管異丁烯濃度（90~94%）稍低，但過程費用比通過MTBE途徑生產異丁烯的方法可節減費用30%。如需要，再經蒸餾可使異丁烯純度達到99%以上。
CDTech公司的CDHydro/CDHDS工藝將加氫脫硫反應與催化蒸餾技術組合在一座塔器中進行。該工藝采用二段法催化蒸餾使FCC汽油脫硫率可大于99.5%，而且產率高，辛烷值損失小。該工藝的投資和操作費用可與s規加氫處理相競爭，過程效益還在于有較長的催化劑壽命。CDTech公司第一套工業化裝置已運轉了5年，催化劑活性無損失，而固定床工藝中催化劑己失去全部活性，3~4年要更換一次。截至2005年7月，已批準采用催化蒸餾加氫脫硫（CDHDS）技術的催化汽油加氫脫硫裝置的加工能力已達4300萬噸/年，己技術轉讓應用于25套裝置，現19套裝置己投入運轉。工業裝置已經證實，催化蒸餾加氫脫硫裝置能運轉6年以上不換催化劑，停工和定期檢修的損失極少。
2.超臨界反應技術
英國諾丁漢（Nottinghom）大學與杜邦聚酯技術公司合作，開發了在超臨界水（ScH2O）中從對二甲苯生產對苯二甲酸的連續法綠色工藝。對二甲苯先被部分氧化，氧就地從過氧化氫在預熱器中分解產生，在ScH2O中和400℃下，再用溴化錳進行催化，可高產率地得到對苯二甲酸，選擇性超過90%。與現有工藝相比，該反應路線可大大提高能效和減少廢物。
日本先進工業科學技術研究院超臨界流體研究中心開發了從苯酚制取KA油（環已醇和環己酮混合物）的新工藝。在AIST工藝中，苯酚與氫在超臨界CO2（約55℃和>10MPa）條件下采用碳化煤為載體的銠催化劑進行反應，一次通過轉化率接近90%，環已酮選擇性約34%，環已醇選擇性約65%。因為過程操作在低溫下（替代方法典型的為130~180℃），故耗用能量較少，催化劑壽命也較長。此外，產品也易于從CO2中分離出來。
日本住友化學公司開發植物油與超臨界甲醇反應生產脂肪酸甲酯技術，該工藝可避免規技術產生的不需要的副產物。脂肪酸甲酯用作高碳醇的中間體，用于生產表面活性劑和車用生物柴油燃料。新工藝中產品脂肪酸甲酯產率高且無需使用催化劑。在高于甲醇的臨界壓力下進行，也加速了反應，使反應器更為緊湊。該工藝過程也可用于聯產甘油，甘油在隨后的分離相中被提。住友化學已推出接近理想的工藝，采用超臨界方法的轉化費用比傳統方法低約6%。目前，日本新能源和工業技術開發組織（NEDO）正在敦促該項工藝工業化。
杜邦公司氟產品分部采用其專的超臨界CO2（ScCO2）技術首次工業化生產Teflon氟聚合物。這一超臨界工藝由杜邦公司和美國Carolina-Chapel大學共同開發，可替代傳統的水法聚合。在法特維爾投資4000萬美元的1100噸/年裝置已投產。傳統的水法聚合制取Teflon為批量過程，而該裝置可連續操作。ScCO2工藝優于水法工藝，CO2溶劑易于從產品中回收，并循環使用，同時可得到干燥的產品。帶有特種功能的氟聚合物產品可作為單體使用，而水法則不適用。杜邦正使用該裝置驗證和進一步開發新技術，然后將此工藝放大，建設世界規模級裝置。
3.膜法分離技術
膜分離技術是近代分離科學的前沿，由于具有高效、節能、操作簡便等特點，近20年來得到飛速發展。膜法分離技術得到較多地開發和2用，應用領域涉及：氫氣分離，如合成氨裝置中氫/氮分離、石油化工中氫/烴分離；從空氣中分離氮氣；從天然氣中去除CO2和水；從空氣或氮氣流中去除有機蒸氣。
繼1990年代膜分離技術用于潤滑油脫蠟裝置溶劑回收以后，埃克森美孚公司與格雷斯-戴維遜公司又共同開發了應用于潤滑油蠟脫油裝置的膜法溶劑回收設施，并推向工業化應用。格雷斯公司開發了聚酰亞胺膜。裝置含蠟物流典型的含油約50%，采用工業規模的螺旋纏繞式膜組件可回收20%溶劑，其余80%由蒸餾回收么傭消除了裝置能力的瓶頸制約并提高了處理能力。
目前，致力于膜法分離技術用的聚合物膜、無機膜等材料的研究，最為活躍的是美國、英國、澳大利亞等國，中國一些化工企業也在吸收猛餳際醯幕礎上逐漸實現膜法分離技術的國產化。
4.膜法蒸餾技術
膜法蒸餾技術可以降低悶鞲叨齲節約蒸餾塔能源消耗，減少操作費用。在該技術領域具有代表性的是俄羅斯的Linas-Tekhno公司，該公司開發了采用改進的膜蒸餾技術的工業蒸餾新方案。改進的新技術克服了高蒸氣速率下膜失去均勻性以及傳熱和傳質不穩定的限制，在塔中氣相物流速度1.5~2m/s下能建立穩定的昧竽ぃ該方法還組合了回流的新布局，蒸餾塔內建立了Linas回流過程，同時，精餾塔高度可減小3~10倍，從而可節減建造費用。 這種改進的膜法蒸餾方法己首次工業化應用于俄羅斯安加爾斯克化工廠的氟-有機化合物蒸餾塔，該塔己連續穩定運轉3年。最近，Linas-Tekhno公司為俄羅斯1000萬噸/年密亞斯煉油廠設計建造了改進型膜法蒸餾塔器，該裝置己運轉1年以上，生產汽油和柴油等產品。精餾塔總能耗節約約10%，操作費用節減50%。
換熱器及熱能回收技術
美國拊誚吡ν萍鱸油預熱換熱器采用結垢為零的自清洗流化床換熱器，以節減能耗，這種自清洗式流化床換熱器在管內采用循環流化的固體顆粒（3mm切割金屬絲），可不斷沖刷換熱表面。采用自清洗式流化床換熱器，可使加熱爐供入能量節減約50%。對于高能量回收設計，換熱器管長可放大到10m。
采用螺旋式換熱器（SHE）是替代管殼式換熱器（S&T）的低投資方案。它采用二個平行板式螺旋體可實現100%對流傳熱，通道內設置的螺栓和彎曲造型有助于促進紊流流動和傳熱，1回收效果好，與管殼式換熱器相比，傳熱系數可提高一倍。可用于催化裂化油漿冷卻，油漿中含高達1%的顆粒細粉催化劑。德國一煉油廠采用螺旋式換熱器替代雙管式換熱器。原來，雙管式換熱器運行10天就需要清洗3天，花費大。改用螺旋式換熱器后，運行5年也無需清洗，1年內償還投資；中歐一煉油廠采用螺旋式換熱器用作減粘進料/產品換熱。進料為常壓渣油，預熱后進加熱爐，再送去裂化。離開減粘裝置的產品溫度為370℃。原采用管殼式換熱器冷卻時，存在嚴重的結垢問題，管側形成焦炭和瀝青質，每2個月要將換熱器拆開清洗。改用螺旋式換熱器后，運行三年多，也未停工過。
參考文獻
1.錢伯章，2006.“煉油化工節能技術的新進展”.節能，(5)：6-9(7)：3-6
