化工节能减排技术教案

1、化工节能减排技术什么是能量？狭义上讲：能量是物质运动转换的量度，表征物理系统做功的本领。广义上讲：“能量是产生某种效果（变化）的能力”。包括：机械能（如动能、势能、声能等、热能、电能、辐射能、化学能、核能。按有无加工转换，可将能源分为三类：然气、天然铀矿、水能、风能、太阳辐射能、海洋能、地热能、薪柴等。能源产品。如电、蒸汽、煤气、焦炭、各种石油制品等。经过输送、存储和分配成为终端使用的能源。节能的途径：结构节能我国的单位产值能耗之所以高，除技术水平和管理水平落后外，经济结构不合理也是重要的原因。因而需优化经济结构，包括产业结构、产品结构、企业结构、地区结构等。管理节能（税收）织生产；加强计量管

2、理。技术节能包括，工艺节能、单元操作设备节能、化工过程系统节能（是指从系统合理用能的角度，把整个系统集成起来作为一个有机的整体对待）和控制节能。平衡状态在不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间改变的状态称为平衡状态。1地不随时间改变的状态。注意区别平衡状态和稳定状态。在没有外界影响时，系统也不一定处于平衡状态。满足力平衡、热平衡、化学平衡的状态才是热力学平衡状态。态参数具有点函数的性质，即其变化取决于初、终态，而与其间的路径无关。热力系统的基本状态参数为温度、压力和比容，其它的状态参数还有内能、焓、熵和等。（或称广度性质强度量（或称强度性质。A A 为可逆过程。指不能在不影响环境的前提下恢

3、复初态。有限压差的膨胀或自然消失不可逆。等过程不可逆。孤立系统或绝热系统的熵可以增大，或保持不变，但不可能减少。当孤立系统的熵增大时，说明发生了不可逆变化;孤立系统的熵理想下也可以保持不变，对应着可逆过程;但孤立系统的熵决不能减小。T卡诺热机效率：T高温热源T低温热源高温热源T低温热源R高温热源2第 3 章以 减少阻力等。对离心泵进行流量调节的几种方式：大，要多消耗动力，不经济。采用调节离心泵转速来调节流量。优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，节能；缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机。采用不同的叶轮外径。适用于调节幅度大、周期长的调节。比如供暖设施。换热过程中损失量：dE T

4、 (T10 T ) /(T TLH) Q可以看出，损失量取决于冷热流体的温差，而且取决于冷热流体温度的乘积。差，以减少损失。高温换热时温差可以大一些，以减少换热面积。3汽。二次蒸汽的温位一定低于加热蒸汽，是由于（）传热需要一定的温差作为推动力。所质的存在造成溶液的沸点升高。蒸发节能的关键在于对于二次蒸汽能量的利用多效蒸发。1kg 的二次蒸汽，将此1kg 二次蒸汽引入第二1kg 生蒸汽在进行n 约可以蒸发出n kg 水。从而可以大幅度提高蒸汽的能量利用率。但多效蒸发需要的换热面积也会成倍增加，即设备投资会大幅度上升。并流： 溶液与蒸汽的流向相同，称并流。逆流： 溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。错流

5、： 溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流。平流： 每一效都加入原料液的方法。下图的节能方式为“二次蒸汽的再压缩精馏过程是一个不可逆过程，其中的损失是由下列不可逆性引起的:4流体流动阻力造成的压力降;不同温度物流间的传热或不同温度物流的混合;相浓度不平衡物流间的传质，或不同浓度物流的混合。压差、温差和浓度差均是相应过程的推动力。推动力越大，不可逆性也越大，损失 精馏的主要节能措施： 预热进料塔釜液余热的利用（可以减压闪蒸出蒸汽来利用等）（）多效精馏 热泵精馏 增设中间再沸器和中间冷凝器多股进料和侧线出料热耦精馏。下图是多效精馏的两种实现方式。5缩机式热泵的实现流程。同时又可利用反应热供

6、产品分离。达到节能的目的。续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率。在一定程度上变可逆反应为不可逆。反应精馏优点:提高；6精馏过程可以利用反应热，节省能量；反应器和精馏塔合成一个设备，可节省投资；对于某些难以分离的物系，可以获得较纯的产品。流的初始温度、目标温度以及热量不变。物流热容流率 即物流质量流率与比热容的乘积，表示工艺物流单位时间内每变化1K 所发生的焓变。上图中，前两股物流形成的复合曲线为第三股，有：H3=H1+H27线的相对位置有三种不同的情况。冷热复合曲线在H 轴方向没有重合过程的能量没有回收，全部用公用工程来进行冷却和加热。加热所提供的热量和冷却所提供的冷却量最大。冷热复合曲

7、线在H 轴方向部分重合过程的能量有部分回收Hr，回收热量的程度由最小接近温差决定，其余部分用公用工程来进行冷却和加热。差为零，所需的传热面积为无限大。需了解问题表格法求取夹点的一般步骤: 划分温度区间1/2 个夹点温差；1/2 个夹点温差。保证在每个温区内热物流比冷物流高Tmin，满足传热的需要。 温区热平衡计算，确定加热量和冷却量 计算外界无热量输入时各温区之间的热通量。量，而由最后一个温区流出的热量，就是最小冷却公用工程用量。计算外界输入最小加热公用工程量时各温区之间的热通量。温区之间热通量为零处，即为夹点。8夹点位置的特点：冷热复合温焓线中传热温差最小的地方，此处热通量为零。夹点之上是热

8、端，只有换热和加热公用工程，没有任何热量流出，可看成是一个净热阱； 夹点处，热流量为零。为达到最小加热和冷却公用工程量，夹点方法的设计三原则是：(1)夹点之上不应设置任何公用工程冷却器； (2)夹点之下不应设置任何公用工程加热器； (3)不应有跨越夹点的传热。量均相应增加。（费用等。换热网络优化的最终目标一般是年度化总费用最小化。要了解几点关系：程上实现不了。设备换热面积需增加。 即夹点温差减少，导致运行费用降低，但设备投资会增加。尽量考虑减少换热器的台数。热单元数目。换热网络的最小单元数目由欧拉通用网络定理来描述：U=NLSminU 换热单元数目；换热器、冷却器、加热器； N L独立的热负荷

9、回路数目；S 不相关子系统的数目。一般情况下：系统不能分离为子系统，S=1；消除回路，避免多余换热单元，L=0，则有：Umin通常所说的换热单元数目目标，是指把整个换热网络作为一体对待时的最小换热单元数目。但在追求热量目标的情况下，没有热量跨越夹点传递，换热网络的最小换热单元数目为夹点9之上和夹点之下两子系统最小换热单元数目之和。最大热回收网络。然后再进行优化调整。设计最大热回收的初始网络时，确定好夹点后，分别对夹点之上和夹点之下进行物流匹配。物流匹配时要遵循的准则：物流数目准则：夹点之上，要保证NH NC位置该准则可忽略。夹点之下正相反。热容流率准则：要相匹配的冷热物流在夹点附近要符合CPH CPC该准则可忽略。夹点之上，需要减小热容流率，可通过分流实现。夹点之下正相反。另外匹配时要遵循经验规则1一次换热处理完一股物流；经验规则2匹配物流热容率应相近。夹点之上物流匹配流程：流数据NH N否C分流一股冷流是需进一步分流否CPH CPC每两股匹配物流进行比较是可行初始网络夹点之下物流匹配流程：10流数据N否H NC分流一股热流是需进一步分流否CPH CPC每两股匹配物流进行比较是可行初始网络元数目。换热器合并后，需要检查温差是否符合要求。什么是能