石油化工企业节能减排最新技术进展.ppt

1、石油化工企业节能减排应用技术最新进展,2020年8月 北京,石油化工企业节能减排应用技术最新进展,一、新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器 非晶态纳米镍覆膜抗腐蚀技术 二、抗露点腐蚀纳米钯不锈钢板式换热器 非晶态纳米钯覆膜抗腐蚀技术 三、污水及污泥高效处理技术 高级纳米催化氧化技术AOPs,石油化工企业节能减排应用技术最新进展,第一部分 新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器 及纳米镍覆膜防腐技术,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器充分发挥铜的高导热性,铜是金属元素中导热性能仅次于银，居第二位的材料，其导热系数是不锈钢的23倍，钛的27倍（见表1）。但由于铜的耐腐蚀性差，一直无法广泛用于传热领域（而传统的黄铜、

2、白铜等合金铜换热器都是以牺牲铜的优良导热性，来获得一定的抗腐蚀能力，但仍无法适应海水等强腐蚀性环境），造成工业领域换热效果差，大量低品位冷热源回收利用效率低，浪费大。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器集高导热性、高抗蚀性、高阻垢性能于一身,现在德磊科技利用金属防腐的阴极保护原理，首创采用高科技专利技术在纯铜基板片上复合高耐蚀非晶态纳米镍复合材料，集高导热性、高抗蚀性、高阻垢性能于一身，彻底解决了纯铜材料做为换热器的抗腐蚀问题（见表2）。真正实现传热领域的理想1小温差快速传热。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器高耐蚀非晶态纳米镍覆膜铜基板式换热器板片,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器高耐蚀非晶态纳米镍

3、覆膜铜基板式换热器结构图,传热系数：58006500 W/m*,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器产品特点和应用优势：, 高导热：充分发挥铜的高效导热性，导热速度快，效率高。能真正实现1小温差快速传热。是低品位余热回收与小温差换热的最理想设备更多回收热量，帮您每天再多节省每1的热能和费用。 膜强化传热：非晶态纳米膜表面光滑，表面能小，疏水性好，显著减小了传热介质与板片间的滞流层，强化了湍流导热性。实验发现，纳米镍覆膜铜板比裸铜板传热能力还要高5。 高抗腐：充分利用镍的高抗蚀性，且纳米镍覆铜板也符合阴极保护原理，保持板片的整体高耐蚀性。经试验检测，其耐海水和cl离子等的腐蚀能力与钛基本相同，远高于一

4、般不锈钢。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器产品特点和应用优势：, 抗结垢：非晶态纳米膜使板片表面光滑，且强化湍流，使污物难以滞留，阻止结垢生成；而且因导热快，板片温度低，也不利于结垢。长期运行后，即便有结垢，也多属疏松的软垢，容易冲洗。保障系统长期稳定运行，清洗工作和维护费用明显降低。 小压力差：纳米膜的一个显著优点是超疏水性，能降低流体流动时的摩擦阻力，比其他材料的板式换热器具有更小的压力差，降低输送流体的动力消耗。 高性价比：避免 “费用高”的简单评价误解。因为在相同工艺需求下，与管壳式及其他材质板换相比，热转换效率和速率高；而相应换热面积、占地面积、冷热源流量、流体阻力、结垢热阻力、热损

5、失等都明显减少。设备及附属基建投资、安装费、动力消耗、除垢维护等费用都将大大降低。综合节能效果更明显，投资回报率更大。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器产品特点和应用优势：, 高效率创造高效益：做为热交换核心组件，能显著提高余热利用、冷却系统、热泵和热发电等工程及整套设备的总体热效率，提高工程的整体节能效果和质量，提高工程设计者和建设者的总体效益、水平和形象。 提升热利用整体设计的安全性：利用其高效、耐腐、抗垢性，可用于高矿化、易结垢、高腐蚀的污水、地热、海水、化工工艺等余热利用和发电项目的热交换中间设备。在保障换热效率的基础上，充分保护安全指数要求高的热泵和发电等重要设备免受高腐蚀和结垢影响。

6、避免以往由于担心换热器效率低，为追求系统效率，在结垢和腐蚀严重且无法排除的环境中，强制取消中间换热器（让污水等直接进入热泵或发电等重要设备），以牺牲热泵和发电设备的关键部件（如冷凝器、蒸发器等）的换热性能和安全性等关键指标来获得其抗腐性和单一热效率的短效性方式。使热泵和发电等关键设备（如冷凝器、蒸发器等）可以专注于采用更安全、更高效的热媒工质，以最高效的换热器材料和方式，降低重要设备的复杂性和成本，提高系统的整体效率、安全性、长久性和易维护性。为用户的长期利益着想，降低最终用户的维护、维修成本和风险。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器应用领域和环境：, 应用领域：石油、化工、冶金、电力、建材、食

7、品、造纸、纺织、制药、锅炉、采暖、海水淡化、海水养殖等领域，涉及低压环境下液体加热、冷凝、冷却、制冷等热交换过程，以及地热和工业余热利用、工业废水和生活污水余热回收等工程。 适用介质：烧碱及碱性环境、海水、工业循环水系统、含氯离子的水及有机溶剂等环境，含H2S的气相及液相环境。 适用条件：温度：40200 压力： 0.82.0MPa,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器节能及应用效果最明显的项目：, 大流量和低品位余热资源利用：油田采出水余热利用、地热水资源利用、发电厂废水热利用、海水工厂化养殖废水热利用等大型余热利用工程。 需长期稳定运行的换热工程：一般工业换热（加热、冷却、蒸发、冷凝等）工艺、工

8、业废水余热利用、生活污水余热利用、海水淡化工程。 对设备运行效率和安全紧密相关的冷却领域：高炉、真空炉等冶金及工业热处理设备冷却、大型机械船舶等动力设备冷却、电厂和石油化工等需要冷却、冷凝工艺环节。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器节能及应用效果最明显的项目：, 对热交换速度和小温差要求严格的领域：食品制药等工艺中的加热灭菌、建筑采暖、冰蓄冷/热蓄能、洗浴游泳池等生活用水热交换。特别是太阳能综合利用、海水/污水源热泵应用类的小温差热能利用工况。 高矿化度、腐蚀或结垢严重的领域：能比一般材质有更长久的使用寿命和运行时间。如含cl离子较高的循环冷却水、海水；腐蚀和结垢严重的油田采出水、生活污水、地热

9、等的热能利用和发电项目。其抗蚀性近似钛，但导热性远高于钛及钛合金。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器节能及应用效果最明显的项目：,比如： 对一个100t/h流量的余热源，同样情况下，采用纳米镍覆膜纯铜板式换热器，可比其他板式换热器至少多回收12能量。如按70的煤锅炉热效率计算，则相当于比用其他换热器，每年至少要多节约178.6357.2 t标准煤，其经济效益和优势一目了然。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器节能及应用效果最明显的项目：,热泵是对环境影响最小的可再生资源应用技术，但由于海水、污水、地热等热源的高腐蚀性及可利用的温差较小。热源水温度的高低与系统的适用性、能效、经济性密切相关，是工程成功

10、的关键。据测算，热源水供水温度t每降低1，机组制热量减少2，效率降低 1.5；供回水温差t每降低1，COPs降低11。在腐蚀不可杜绝的情况下，高效、抗垢、耐腐蚀的纳米镍覆膜纯铜板式换热器就是解决热泵与海水等腐蚀性热源隔离难题的最佳选择。既保护，并降低了热泵机组及附属设备的防腐投资，又可提高机组整体的热转化效能（钛耐蚀性强，但导热性不强，热交换效能低），且能减少系统运行、维护的风险和投入。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器节能及应用效果最明显的项目：,在水源热泵工程应用设计领域，当热水源的矿化度较高、腐蚀性较强时，需要增加换热器来隔离、保护热泵机组。一般是根据水源的矿化度来判断： 当矿化度350m

11、g/L时，不加换热器，可直供连接；当矿化度350500mg/L时，可选用不锈钢板式换热器；当矿化度500mg/L，就要考虑抗腐蚀性强的钛合金板式换热器。但钛及钛合金的导热性能低，会直接影响系统的热效率。现在有了纳米镍覆膜纯铜板式换热器，不但能达到抗腐蚀、保护热泵机组的目的，而且由于其高导热性以及纳米膜具有的阻垢效果，将明显提高热泵系统在复杂环境下长期运行的稳定性和热效率。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器典型应用案例：,石油化工领域代替管壳式换热器 在岳阳某石化厂，用一台60/800kg的高效抗腐铜板换热器替代原300/16t的管壳式换热器（安装现场）。不但节约了空间和设备投资，而且设备至今正常

12、运行，没有维修过。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器典型应用案例：,石油采出水余热利用 在大港油田某采油厂，用高效抗腐纳米铜板式换热器，提取采出水中的余热，用于原油输送加热过程的预热，每年可节约8000t标准煤的能量。,新型高效防腐抗垢纯铜板式换热器系列产品及技术参数：,石油化工企业节能减排应用技术最新进展,第二部分 抗露点腐蚀纳米钯不锈钢板式换热器 及非晶态纳米钯覆膜防腐蚀技术,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术,露点腐蚀一直是困扰锅炉和冷凝器运行的世界难题。除增加设备投资、维修和维护费用外，为避免露点腐蚀造成的设备运行和安全问题，企业不得不大幅度提高锅炉的排烟温度和化工工

13、艺的冷凝温度（100120以上），给企业和社会造成巨大能源浪费和环境危害。运用纳米钯覆膜新技术将彻底解决锅炉、冷凝器等设备的露点腐蚀难题。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术,纳米钯覆膜抗露点腐蚀技术原理 钯是极稳定抗腐蚀元素，除溶于王水和热的浓硫酸及浓硝酸，以及熔融的氢氧化钠、碳酸钠、过氧化钠对钯有腐蚀作用外，钯能耐住其他一切酸等化学腐蚀。 纳米钯保护即采用非晶态纳米覆膜技术，在不锈钢表面引入贵金属元素钯（电位0.915V），通过钯与不锈钢之间的电偶作用（铁的电位-270mv），使不锈钢的电位向正向移动，催化、强化并保持不锈钢表面快速形成致密的钝化防护层，使不锈钢基体时刻

14、处于钯材料和不锈钢钝化膜的双层保护之下。经实验检测，其耐腐蚀性完全可以与钛材料相媲美。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术,纳米钯覆膜抗露点腐蚀技术原理 经实验检验，纳米钯覆膜材料抗腐蚀性性能对比，参见下表2,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术,技术优势及经济效益 不锈钢材料经纳米钯技术处理，能代替钛，具有较强的抗酸性露点腐蚀和强cl离子腐蚀能力。 在避免露点腐蚀的情况下，企业可采用更高效的纳米钯不锈钢板式换热器，提高余热回收率，进一步降低排烟温度；同时也降低了排烟中NOX、SOX的含量，实现节能和减排双效益。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯

15、覆膜防腐技术,技术优势及经济效益 非晶态纳米钯复合层表面光滑，表面能小，疏水性好，显著减小了传热介质与板片间的滞流层，增强湍流程度，既强化传热效果，又阻止结垢，降低清洗维护和流体阻力。比原同类换热器具有更高的传热效率（经实验检验，金属材料经非晶态纳米膜处理后，强化了导热性能，一般能比原金属导热性提高5%左右。） 设备抗露点腐蚀能力提高，自然会降低维修和维护成本，提高设备的寿命和运行周期。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术,不锈钢纳米钯抗腐蚀技术适用范围 用于锅炉的空气预热等需防止露点腐蚀的设备，甚至可以将原来的管式空气预热器改为纳米钯不锈钢板式换热器（后附案例）。既解决了

16、露点腐蚀问题，又降低了排烟温度，提高锅炉的热效率，还能降低NOX、SOX的排放量。 含cl离子较高的石油、化工环境，不锈钢难以抵抗局部腐蚀的环境。通过纳米钯表面处理（旧设备也可以翻新处理，后附案例），大幅度提高设备的抗腐蚀能力。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术,不锈钢纳米钯抗腐蚀技术适用范围 采用纳米钯处理的不锈钢薄板可用于电厂等大型锅炉烟囱的抗腐蚀内衬。其综合成本与陶瓷、玻璃砖、玻璃鳞片涂料等传统方案大体相当甚至降低，但寿命将大幅度延长。 用于海水淡化、海水冷却发电、海水养殖、高矿化度强腐蚀地热利用等领域的换热器及管道，替代钛。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳

17、米钯覆膜防腐技术工程应用案例,利用纳米钯处理增强不锈钢冷凝器抗腐蚀能力和寿命 江苏某精细化工企业的冷凝器为316L不锈钢固定管壳式换热器，壳程用水冷却。因管程物料中含有HCl、SO2、苯酚、少量水等，造成典型的盐酸、亚硫酸露点腐蚀。一般使用 15天左右就腐蚀穿孔。2011年8月对两台设备的管内进行纳米钯处理后，一台使用三个月，一台仍在使用。之后，继续对该公司两台以前腐蚀报废的设备进行修复，并成功进行了纳米钯处理（后附加工图片）。 可见，此技术完全可以用于解决其他多领域的不锈钢冷凝器、换热器、管道阀门等设备的抗腐蚀问题。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术工程应用案例,利用纳

18、米钯处理增强不锈钢冷凝器抗腐蚀能力和寿命 (左图)等待修复的旧冷凝器 (右图)腐蚀的316L原冷凝器管口,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术工程应用案例,利用纳米钯处理增强不锈钢冷凝器抗腐蚀能力和寿命 (左图)旧设备修复后进行纳米钯处理 (右图)纳米钯处理的冷凝器,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术工程应用案例,大中型锅炉的空气预热器露点腐蚀解决方案 福建某芳烃制氢项目加热炉采用天然气为燃料，但燃料中含有硫，为了既降低排烟温度又防止烟气露点腐蚀。给他们提出了如下解决方案： 高温段：采用不锈钢板式换热器来解决（已经有多套成功的应用案列）。 中温段：考虑成本

19、，采用碳钢翅片管换热器或304不锈钢板式换热器。 低温段：采用经纳米钯处理的316L不锈钢板式换热器，解决硫酸露点腐蚀问题。（后附设备照片） 项目已于 2012 年投入运行。实践证明，纳米钯覆膜技术确实是彻底解决长期困扰锅炉的露点腐蚀问题的新思路。,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术工程应用案例,大中型锅炉的空气预热器露点腐蚀解决方案 （纳米钯处理后的空气预热器板片）,抗露点腐蚀纳米钯覆膜不锈钢板式换热器纳米钯覆膜防腐技术工程应用案例,大中型锅炉的空气预热器露点腐蚀解决方案 （组装中的纳米钯覆膜不锈钢板式空气预热器）,石油化工企业节能减排应用技术最新进展,第三部分 石化企业

20、污水及污泥高效处理技术 高级纳米催化氧化技术（AOPs）,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,高级氧化处理技术（简称AOPs或AOTs）被誉为当今最先进和前沿的污染物深度处理技术，而高级催化氧化是一种稳定高效的高级氧化技术。德磊科技利用自创的纳米材料催化氧化技术，开发出能快速生成具有强制氧化性的羟基自由基（其氧化反应电位为2.80V，是仅次于氟的强氧化剂，氧化电位是臭氧的 1.35 倍，污水处理能力远强于臭氧，见下表），实现能快速高效处理含重金属、顽固性有机物等的污水处理一体机。可广泛应用于化纤、纺织、印染、造纸、化工、石化、煤化工、电镀、有色冶金、垃圾渗透液的快速达标处理

21、；景观死水、被污染的沟渠湖水、地下水等综合治理，快速消除污色和恶臭；以及污泥的脱水减量处理（减量90%以上）并同时脱色除臭。,一些氧化剂的标准氧化还原电位及氧化能力对比表,从上表可见，羟基自由基的氧化电位为 2.8V，其氧化能力仅次于氟气，是臭氧的 1.35 倍，是氯气的2.06倍，其氧化能力远比常见的臭氧、氯气强。,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,技术优势及设备特色功效：,利用羟基的无选择性强制氧化性能将有害物质彻底氧化，最终产物为二氧化碳，水和无机盐，不产生有害副产品，也不会产生污泥。 催化氧化水中的络合物或螯合物，羟基自由基与重金属离子反应结合形成难溶的重金属氢氧

22、化物沉淀，消除水中的重金属污染。再经过分离处理后，即可将贵重金属回收利用。既消除了污染危害，又可实现增收节支。 使污水中难降解的有机物快速与羟基自由基发生氧化还原反应，将高分子和大分子有机物反应形成小分子化合物，快速脱色，直至生成二氧化碳。快速降低水中的 COD 指标和臭味、污色等感官指标。改善BOD5/COD值，提高污水的可生物降解能力。,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,技术优势及设备特色功效：,将影响氨氮指标的高分子化合物或蛋白质快速催化氧化，降低氨氮指标。 将污水中的含磷化合物快速氧化成磷酸根，使之与水中的钙离子结合形成磷酸钙沉淀，快速降低水中的磷含量。 将引起恶

23、臭的硫化物快速催化氧化成二氧化硫或三氧化硫，进而形成硫酸盐或亚硫酸盐，使水体快速除臭。 在催化氧化下，快速灭杀藻类、菌类物质，使水体快速变清，无毒化、无害化。,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,技术优势及设备特色功效：,设备按自动化、撬装化设计。安装简单，不需土建工程；占地空间小且可随时移动。操作方便，接上电源和污水管道就可以投入运行。维护简单，不需专人值守。 污水处理能力强，效率高，使用范围广，投资和运行成本低，性价比高。除用电外，不需再添加任何化学品即能快速彻底消除污染，既不产生二次污染也不转移污染。 撬装成型，移动性好，不需基建，即插即用，适用面广，除污能力强，见效

24、快。能快速解决突发性的污染灾害或事故，快速消除污染的危害和社会影响，具有其他任何工程型污水解决方案不可比拟的特色优势。,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,适用的领域和场所：,用于被污染的黑水沟渠、景观水的快速治理和环境恢复，能快速消除恶臭和污染色，实现快速消除水体“黑臭”等感官影响和由此造成的社会影响。 用于污水处理厂的高浓度尾水的深度氧化处理，以及污泥水的快速脱水处理（减量60100%，可完全减量并除臭），降低企业的污水、污泥处理成本。 用于生化类企业日常污水处理工序的后序深度处理，以保证企业在排往村落周边水体内的废水达标的同时，进一步加大对排放水的色度和气味的处理，降

25、低企业废水治理的成本，彻底消除企业排放废水所造成的感官影响。,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,适用的领域和场所：,用于进入污水处理厂的高浓度废水（如印染、造纸、生物、制药、食品、化工类污水）的预处理，提高污水处理效率，降低运行成本。 用于中小型生化企业，或医院、实验室、垃圾场等产生的小股污水的一次性循环彻底处理，实现达标排放。 可做为电镀、有色金属等领域的重要污水处理技术，在实现废水达标排放的同时，还能帮助企业将贵重金属回收利用，为企业增收节支。 用于灾区污染水域的快速消毒和防疫处理；工业循环水的快速杀藻灭菌处理和水质维护。,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（

26、AOPs）,适用的领域和场所：,可代替化学药品与气体处理技术相配合，快速消除垃圾填埋场等地的空气恶臭，而且不会造成新的污染。 适合污水或水处理服务性企业配套采购，为其他有排污或水处理需求的企业提供长期或临时水处理服务，或设备租赁服务。更适合作为政府防止环境污染紧急预案配套设备。 如果增加氧气源，则系统的污水处理能力将成倍提高，可直接用于大型、大流量，甚至特大型污水、被污染的大流域江湖水及地下水的除污，以及水体的返清综合治理工程。,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,典型污水处理效果案例：,某造纸厂污水经8小时处理后效果,污水及污泥高效处理技术高级纳米催化氧化技术（AOPs）,典型污水处理效果案例：,石化厂胺肟化废水处理： 经5小时使某石化厂胺肟化废水的COD由2330mg/L降至172mg/L，COD的去除率达 92.62%。 苯酚废水处理： 经3小时将污