化工节能减排原理与技术

1、E -E )/E E -E )/E =1-耗费 L 耗费-INE)耗费节能: 加强用能管理，采取技术上可行、经济 上合理、以及环境和社会可以承受的措施减少从 能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加 有效合理的利用资源。技术节能：工艺节能，化工单元操作设备节 能，化工过程系统节能，控制节能结构节能：产业结构，产品结构，企业结构， 地区结构管理节能 ：宏观调控层次，企业经营管理层 次控制节能：一方面是节能需要操作控制，另一 方面是通过操作控制节能能源：能源是指可以直接或通过转换为人类生 产与生活提供能量和动力的物质资源完全热力学平衡：同时满足热平衡、力平衡和 化学 同时满足热平衡、力平衡和化学

2、 平衡的平衡。不完全热力学平衡：只满足热平衡、力平衡的 平衡。可避免损失：技术上和经济上可以避免的最 小损失不可避免损失：技术上和经济上不可避免 的最小损失效率：n =e /e =e 收益 耗费E/E =1-口实用 效率： n =E /（Ee 收益夹点技术：网络夹点 ：现行网络中，若单股冷、热流体 传热温差到达规定的最小传热温差的点称为网络 夹点零改动方案： 改造过程中仅以增加换热器面 积来回收热量而不改动换热网络结构的方案一改动方案 ：改造过程中引起换热网络结构 一次改动的方案过程夹点 ：对过程进行分析时所确定的夹点热负荷回路：在网络中从一股物流出发，沿与 其匹配的物流找下去，又回到此物流，

3、则称在这 些匹配的单元之间构成热负荷回路阈值：只需要 只需要一种公用工程的问题称 为阈值问题。二、问答题简述我国的能源资源状况及其特点经济发展速度快，经济发展水平低；能源消费总 量大，人均能耗低；能源消费结构以煤为主，脱 离世界能源消费的主流；能源消费引起的污染物 排放，已使环境不堪重负；能源资源相对匮乏， 长期能源供应面临严重的短缺，需要大量进口， 引发能源安全问题；能源利用效率低，能源浪费 严重，存在巨大节能潜力。能源按来源分可分为哪几类？试简述之（1）来自地球以外天体的能量；（2）地球本身 蕴藏的能量；（3）地球和其他天体相互作用的能 量。能源按使用状况可分为哪几类？试简述之（1）常规能

4、源:开发技术较成熟、生产成本较 低、大规模生产和广泛利用的能源。如煤炭、水 力、石油、天然气等。（2）新能源：目前尚未得到广泛使用，有待科学 技术的发展，以便将来更经济有效开发的能源。 如太阳能、地热能、潮汐能等。能源按转换和利用层次可分为哪几类？试简述 之 一次能源：自然界自然存在的未经加工或转换 的能源。如石油、天然气、风能等；二次能源： 为满足生产工艺或生活上的需要，由一次能源加 工转换形成的能源产品。如电、煤气等；终端能 源：通过用能设备供消费者使用的能源。能源按对环境的污染程度可分为哪几类？试简 述之（1）清洁能源：无污染或污染小的能源。如太阳 能、风能、水力、海洋能、氢能、气体燃料

5、等；（2）非清洁能源：污染大的能源。如煤炭、石油 等。简述化工节能减排的意义1.我国国民经济发展需要；2.资源有限，节能是 国民经济持续发展的保证；能源开发需要大量资金和较长周期；4. 节能有 利于保护环境可减少与能源开采相关的消耗及污 染物排放；5. 煤、石油、天然气即是能源又是原 料节能意味着节约原料；6. 节能可促进生产同样 能源、更多产品；7. 节能可降低成本降低能源成 本，则产品成本下降；8. 节能能促进管理的改善 和技术的进步。简述化工节能的途径 结构节能、管理节能、技术节能、控制节能。从我国化学工业的特点出发，谈谈我国化学工 业的节能潜力？1. 主要常规能源（煤、石油、天然气）既

6、是能源 又是原料，两项相加：占产品成本的 25%-40%；2. 能源消费以煤为主；3. 大宗化学品生产规模小；化工行业众多，单位产品能耗差别较大。同一 行业，大、小规模也相差较大。简要分析流体流动节能的主要措施 一是设计时要选合适的机械、二是调节负荷变化 时采用转速控制。简要分析换热过程节能的主要措施 换热设备的节能方法有：加强设备保温，防止结 垢，合理减少传热温差，强化传热：对锅炉和加 热炉还有控制过量空气，提高燃烧特性，预热燃 烧空气，回收烟气余热；以及采用高效率设备，如热管换热器等。并流改成逆流；不同温度传热时，选择合适 的温差；温差推动力At要均匀；强化传热 系数K与传热面积A；换热设

7、备的保温。简要分析蒸发过程的主要节能措施 预热原料，多效蒸发，热泵蒸发，冷凝水热量的 利用。利用废热预热原料；多效蒸发；二次蒸汽 的再压缩等。简要分析精馏过程的主要节能措施 减少回流比，预热进料，塔顶热的利用，使用串 联塔，采用热泵，采用中间再废气和中间冷凝器 等。尽可能减少回流比；预热进料，提高进料 焓值，减少传热温差；塔顶蒸汽余热利用； 塔釜液余热利用；减少再沸器与冷凝器的温 差；防垢、除垢、减少传热热阻；利用热泵， 将冷凝器蒸汽的温度提高，向再沸器供热等。简要分析吸收过程的主要节能措施选择合适的溶剂，溶解度大，则循环量小； 溶解度对温度变化敏感； 组织合适的流程，如 采用逆流、分段、分级

8、等手段，减少功耗。简要分析干燥过程的主要节能措施 控制和减少过量空气，余热回收，排气的再循 环，热泵干燥等。控制过量空气，减少加热器的热负荷；中 间加热，提高热效率，减少传热温差；废气再 循环，提高热效率；废气余热回收，减少加热 器的热负荷；利用热泵，回收热量。简要分析反应过程的主要节能措施（1）吸热反应：合理供热，且反应温度尽可能 低。这样可利用余热，节约高品质燃料。可有不同供热方案。（2）放热反应：对于放热反应，应合理利用反应 热。放热反应的温度应尽可能高，这样，所回收 的热量就具有较高的品质，便于能量的更合理的 利用。但利用反应热时，要注意反应过程的特 点。试比较热效率、烟效率及实用烟效

9、率的区别 与联系夹点技术设计准则初始网络的生成 热负荷 回路的断开与换热单元的合并阈值问题现行换热网络的改造需要哪些步骤？步骤1：按给定物流数据及费用参数计算不同ATmin 下的能量目标及面积目标步骤 2：绘出新增面积投资费用与能量节省费用 的关系步骤 3：分析现有网络中违反夹点原则的匹配 步骤 4：去掉夹点之上的冷却器和夹点之下的加 热器，消除跨越夹点的匹配步骤 5：换热网络的进一步调优减少干燥操作过程能耗的途径有哪些？控制过量空气，减少加热器的热负荷中间加 热，提高热效率，减少传热温差废气再循环， 提高热效率废气余热回收，减少加热器的热负 荷利用热泵，回收热量。简述传热的节能与强化途径。

10、可以减少传热温差来节能。强化传热可以增加传 热面积，提高传热系数。试分析夹点的意义 夹点确定了换热器设置的原则与方向夹点限 定了能量的回收率最优夹点温差是如何确定的？根据经验确定，此时需综合考虑公用工程和换 热器设备的价格、换热工质、传热系数、操作弹 性等因素在不同的夹点温差下，综合出不同的换热网 络，而后比较各网络的总费用。总费用最低即为 最佳夹点温差在网络综合之前，依据冷热复合温焓线，通过 数学优化估算最优夹点温差。简述夹点技术设计准则准则1物流数目准则（1）夹点之上，NHWNC（2）夹点之下，NH$ NC准则2热容流率准则（1）夹点之上，CPHWCPC（2）夹点之下，CPH2CPC准则 3 最大换热负荷准则 为保证最小数目的换热单元，每一次匹配应换完 两股 物流中的一股耗费实用烟效热效率利=1-T1/T2