化工节能原理与技术2
化工生产中的节能减排技术
化工生产中的节能减排技术随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，对化工产品的需求也越来越大。
然而，化工产品的生产不仅需要消耗大量的资源和能源，同时也会造成大量的环境污染，因此，我们需要采用节能减排技术来减少资源浪费和环境污染。
一、低温液相氧化技术低温液相氧化技术是一种用于净化污水和废水的高效技术。
该技术可以将污水中的有机物质转化为二氧化碳和水，减少污染物的排放，同时也可以对水进行处理和回收利用。
与传统的氧化技术相比，低温液相氧化技术具有能耗低、处理效果好、对环境无毒无害等优点，因此在化工生产中得到了广泛的应用。
二、高效节能蒸馏技术高效节能蒸馏技术是一种将混合溶液蒸发、升温和冷却过程集成在一起的高效技术。
该技术可以大大减少传统蒸馏过程中的能量浪费，使得产生的蒸汽在不同的温度下得到重复使用，从而实现了能量和物质的节约。
同时，高效节能蒸馏技术还可以用于分离和提纯化工原料，从而降低生产成本和资源消耗。
三、生物脱硫技术生物脱硫技术是一种将硫化物转化为无害物质的技术。
该技术可以通过微生物降解来清除烟气中的二氧化硫和硫化氢等有害物质，减少二氧化硫的排放，同时也可以提高燃烧设备的效率。
与传统的烟气脱硫技术相比，生物脱硫技术具有成本低、能耗少、工艺流程简单等优点，因此在化工生产中也得到了广泛的应用。
四、智能化控制系统技术智能化控制系统技术是一种将以往人工控制转换为自动控制的技术。
该技术可以对化工生产中的各个环节进行自动监控和调控，实现生产过程的自动化，从而减少了人工误差和劳动强度，提高了生产效率和产品质量。
智能化控制系统技术还可以实现能源的自动监测和调控，从而实现能源的合理分配和使用。
总之，化工生产中的节能减排技术具有节约资源、保护环境、提高经济效益等多重作用，可以实现生产过程的绿色化、智能化和高效化。
我们需要从技术研究、设备更新、产业转型等多层面探索和推广这些技术，从而促进化工行业的可持续发展和社会的可持续发展。
化工工艺中常见的节能降耗技术
化工工艺中常见的节能降耗技术化工工艺是一种高能耗行业，为了降低能耗、减少资源消耗，节约成本，提高产品品质和减少环境污染，节能降耗技术在化工工艺中显得非常重要。
下面我们来介绍一些化工工艺中常见的节能降耗技术。
一、清洁生产技术清洁生产技术是一种在生产过程中尽量减少资源消耗和环境污染的技术。
在化工工艺中，清洁生产技术主要涉及到原料选择、生产工艺、产品使用和废弃物处理等方面。
通过科学的工艺设计，优化原料利用率，减少废弃物排放，可以有效降低能耗、提高生产效率、减少环境污染。
二、余热利用技术在化工生产过程中，会产生大量的余热，如果不加以利用就会造成能源的浪费。
余热利用技术可以将这些余热有效地回收利用，降低能源消耗。
常见的余热利用技术包括余热锅炉、余热发电、余热空调等。
通过余热利用技术，不仅可以减少对外部能源的依赖，还可以降低生产成本，提高能源利用效率。
三、废弃气体处理技术在化工生产中会产生大量的废弃气体，如果这些废弃气体不经过处理直接排放到大气中会对环境造成严重的污染。
对废弃气体进行有效的处理是化工工艺中的一个重要环节。
常见的废弃气体处理技术包括吸收法、吸附法、净化法等。
通过这些技术，可以将废弃气体中的有害物质去除，减少对环境的污染，同时也可以回收一部分有价值的物质，降低生产成本。
四、高效节能设备在化工生产中，选择高效节能设备也是非常重要的。
高效节能设备可以降低能源消耗、提高生产效率，从而达到节能降耗的目的。
在锅炉的选择上，可以选择节能型的蒸汽锅炉，采用先进的燃烧技术，提高燃烧效率，减少燃料消耗。
在压缩机的选择上，可以选择高效节能的压缩机，减少能源消耗。
在输送设备的选择上，可以选择低能耗的输送设备，减少输送阻力，降低能耗。
通过选择高效节能设备，可以大大降低能源消耗，提高生产效率，降低生产成本。
五、智能控制技术智能控制技术是一种通过自动化管理系统对生产过程进行优化调控的技术。
在化工工艺中，通过智能控制技术可以对生产过程中的各个环节进行精细化管理，提高生产效率，降低能耗。
化学工业节能技术
化学工业节能技术化学工业是重要的工业部门之一，然而，由于其生产过程中所需的能源消耗较大，因此节约能源变得尤为重要。
为了降低能源消耗，化学工业开始广泛采用各种节能技术。
本文将介绍几种常见的化学工业节能技术，并探讨其在实际应用中的可行性和效果。
一、高效换热技术高效换热技术是化学工业中常用的节能措施之一。
在化学工业过程中，往往需要进行热能交换，例如反应器的加热和冷却等。
传统的换热设备存在许多能量损失，因此采用高效换热技术可以显著减少能源消耗。
高效换热技术通常采用先进的传热设备，如换热器。
这些换热器能够更好地利用热能，提高能源利用效率。
同时，还可以采用相变换热技术，通过控制物质的相变来实现热能的转换和储存。
这些技术在化学工业中具有广泛的应用前景，可以显著降低生产过程中的能源消耗。
二、废热回收技术废热是化学工业不可避免的产物，传统上大部分废热都被排放到环境中，导致能源浪费和环境污染。
废热回收技术的应用能够将废热有效地回收利用，降低能源消耗。
废热回收技术主要包括余热回收和废气处理两个方面。
余热回收通过热交换器将废热传递给需要加热的流体或其他用途，实现能源的再利用。
废气处理则通过净化设备将废气中的有害成分去除，减少对环境的影响，并且废气中的热能也可以进行回收利用。
三、催化剂技术催化剂技术在化学工业中具有重要的应用价值。
催化反应通常能够在较低的温度和压力下进行，从而降低能源消耗。
催化剂能够加速反应速率并提高反应选择性，使反应体系更加高效。
化学工业中的许多反应均采用催化剂技术，例如裂解、氧化和合成等过程。
催化剂技术的应用可以降低反应温度和压力，减少能量输入，并且能够提高产品质量和产率，达到节能的目的。
综上所述，化学工业节能技术对于降低能源消耗和保护环境具有重要意义。
高效换热技术、废热回收技术和催化剂技术是化学工业节能的主要手段。
在实际应用中，这些技术已经取得了显著的成效，并且具有广泛的应用前景。
我们应该进一步加强对这些技术的研究和开发，不断提高化学工业的节能水平，为可持续发展做出贡献。
化工节能减排原理与技术
化工节能减排原理与技术第一篇：化工节能减排原理与技术1.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。
2.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3.结构节能：产业结构，产品结构，企业结构，地区结构4.管理节能：宏观调控层次，企业经营管理层次5.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6.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7.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、力平衡和化学平衡的平衡。
8.不完全热力学平衡：只满足热平衡、力平衡的平衡。
9.可避免损失：技术上和经济上可以避免的最小损失10.不可避免损失：技术上和经济上不可避免的最小损失11.效率：ἠe=E收益/E耗费=（E耗费-EL）/E耗费=1-EL/E耗费=1-ᶘ12.实用效率：ἠe=E收益/(E耗费-INE)13.夹点技术：14.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15.零改动方案：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16.一改动方案：改造过程中引起换热网络结构一次改动的方案17.过程夹点：对过程进行分析时所确定的夹点18.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，则称在这些匹配的单元之间构成热负荷回路19.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1.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。
化工厂装置的能源利用与节约原理
化工厂装置的能源利用与节约原理随着全球经济的发展和人口的增加，能源问题日益凸显。
化工厂作为能源消耗较大的行业之一，如何合理利用能源并实现节约成为了亟待解决的问题。
本文将探讨化工厂装置的能源利用与节约原理，并提出相应的解决方案。
一、能源利用原理化工厂装置的能源利用原理主要包括两个方面：能源转化和能源利用效率。
能源转化是指将原始能源转化为化工生产所需的能源形式。
化工生产过程中常用的能源包括燃料、电能和蒸汽等。
燃料是化工厂最主要的能源来源，通过燃烧释放出的热能可以用于提供蒸汽、热水和热风等能源形式。
电能则广泛应用于化工装置的驱动系统和控制系统。
蒸汽则是化工生产中最重要的能源形式，广泛用于加热、蒸馏、干燥等工艺过程。
能源利用效率是指化工装置在能源转化过程中能够有效利用能源的能力。
提高能源利用效率可以降低能源消耗，减少环境污染。
化工装置的能源利用效率受到多个因素的影响，包括装置设计、操作控制和能源管理等。
二、节约原理化工厂装置的节约原理主要包括两个方面：节约能源和节约资源。
节约能源是指在化工生产过程中尽量减少能源消耗。
化工厂可以通过改进工艺流程、提高设备效率和优化操作方式等手段实现节约能源。
例如，采用先进的蒸汽回收技术，将高温废气中的热能回收利用，用于加热水或发电。
此外，还可以通过优化设备的运行参数，减少能源损失。
同时，定期检修设备，确保设备正常运行，避免能源的浪费。
节约资源是指在化工生产过程中尽量减少原材料和辅助能源的消耗。
化工厂可以通过改进工艺技术、提高产品质量和减少废弃物产生等手段实现节约资源。
例如，采用先进的催化剂和催化反应技术，提高反应的选择性和转化率，减少原材料的损失。
同时，优化废弃物的处理方式，实现资源的综合利用，减少环境污染。
三、解决方案为了实现化工厂装置的能源利用与节约，可以采取以下解决方案：1. 优化工艺流程：通过对现有工艺流程的分析和改进，减少能源消耗和废弃物产生。
例如，采用节能型设备替代老旧设备，提高设备效率。
化工过程中的节能减排技术
化工过程中的节能减排技术化工过程是一个极其能耗的行业。
在这个行业中，节能减排技术是非常重要的，因为它可以帮助企业降低能源消耗，减少环境污染，提高生产效率，增加企业的经济效益。
本文将对化工过程中常用的节能减排技术进行介绍，并对其优点、限制和应用进行探讨。
一、余热回收技术余热回收技术是一种非常常见的节能减排技术。
在化工过程中，许多反应都需要进行热解或燃烧，这些反应会释放出大量的热量，这些热量通常会被废弃，浪费掉。
通过余热回收技术，我们可以收集这些废热并把它们重新利用，用它们来预热新鲜物料或蒸汽，以此来节约能源和提高生产效率。
余热回收技术的优点包括：（1）降低能源消耗：通过应用余热回收技术，企业可以减少能源消耗，从而降低企业的生产成本。
（2）提高热效率：通过利用废热进行预热，可以提高热效率，使得化工过程更加高效。
（3）降低环境污染：废热的排放是一种严重的环境污染，通过利用余热，可以减少企业在环境污染上的负担。
余热回收技术的限制包括：（1）技术难度大：余热回收技术需要通过高效的设备来实现，需要专业的技术人员和严格的管理，这可能会增加一定的成本和难度。
（2）设备选型问题：不同的反应和生产过程产生的余热不同，因此需要进一步考虑如何选择合适的设备。
二、蒸汽再生器技术蒸汽再生器技术是一种将废热转化为蒸汽的技术。
在化工过程中，许多反应需要使用蒸汽来提供能量或进行冷却。
通过应用蒸汽再生器技术，我们可以用废热来产生蒸汽，从而减少企业对能源的消耗。
蒸汽再生器技术的优点包括：（1）高效节能：蒸汽再生器技术可以将废热最大限度地利用，从而实现高效节能。
（2）环保：废热的利用可以减少企业的排放量，降低企业在环保上的压力。
（3）降低成本：通过应用蒸汽再生器技术，企业可以降低燃料消耗和生产成本，提高经济效益。
蒸汽再生器技术的限制包括：（1）设备成本高：蒸汽再生器的经济性很大程度上取决于设备的成本和效率。
（2）设备选型问题：不同的反应和生产过程需要不同的蒸汽再生器，因此需要选择合适的蒸汽再生器。
化工节能原理与技术冯霄考试题
化工节能原理与技术冯霄考试题1. 请简要介绍化工节能的原理和技术。
化工节能是通过提高化工生产过程中能源利用率，减少能源消耗，降低生产成本，保护环境的一种技术方法和措施。
化工节能的原理主要包括以下几个方面：- 高效能源利用原理：通过优化工艺流程，提高设备能源利用效率，减少能源损耗。
- 能源替代原理：将传统能源替换为更清洁、更高效的新能源，如替代煤炭、燃油等传统能源为天然气、生物质能源等。
- 废能利用原理：将化工过程中产生的废热、废水、废气等废能有效利用，用于其他用途，如供热、发电等。
化工节能的技术包括但不限于以下几个方面：- 节能设备技术：采用高效节能设备，如高效换热器、节能泵等，以提高设备的能源利用效率。
- 节能控制技术：通过采用先进的控制系统和自动化技术，优化工艺参数和操作条件，实现节能效果。
- 节能改造技术：对现有设备进行改造和升级，提高设备的能源利用效率。
- 热电联供技术：通过利用废热发电，同时提供热能和电能供应。
- 再生能源利用技术：利用太阳能、风能、生物质能等再生能源替代传统能源，实现清洁能源利用。
2. 请列举几种常见的化工节能技术，并简要介绍其原理。
- 高效换热器技术：通过改进传热方式和结构设计，提高换热器的传热效率，减少能源损耗。
- 节能泵技术：采用低能耗的高效节能泵，降低泵站的电耗和水耗。
- 节能传动技术：采用高效节能的传动装置，如变频器、节能电机等，降低设备传动系统的能源消耗。
- 废能回收利用技术：通过采用热交换器等设备，将化工过程中产生的废热回收利用，用于供热和发电。
- 余热利用技术：将化工过程中产生的废热利用于其他工艺，如余热锅炉等设备，实现能源的综合利用。
- 能源管理系统技术：通过建立能源管理系统，监控和管理能源的使用情况，及时发现并解决能源消耗高和能源浪费的问题，提高能源利用效率。
这些化工节能技术的原理主要是通过优化工艺流程、改进设备和系统设计、利用废能等方式，减少能源消耗，提高能源利用效率，从而达到节能的目的。
化工工艺中常见的节能降耗技术
化工工艺中常见的节能降耗技术随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，化工行业的发展也越来越迫切地需要对能源的利用进行改革和创新。
在化工工艺中，节能降耗技术是一个重要的课题，它能够有效减少能源消耗，降低生产成本，同时也有助于减少对环境的污染。
下面我们将介绍一些化工工艺中常见的节能降耗技术。
1. 热积分利用技术热积分利用技术是一种将废热转化为有用热能的技术，可以广泛应用于化工工艺中。
化工生产中会产生大量的废热，如果能够有效地利用这些废热，就可以显著地节约能源，降低生产成本。
常见的热积分利用技术包括余热回收、热泵技术、热管技术等。
通过这些技术的应用，废热可以被有效地转化为有用的热能，从而实现节能降耗的目的。
2. 节能改造技术化工生产设备的节能改造技术可以通过改进现有设备或引进新的节能设备来实现节能降耗的目的。
对于蒸馏塔、换热设备、泵等装置可以通过换新材料、改进结构、增加隔热层等方式来提高设备的节能性能。
在化工工艺中，还可以通过精细化管理和自动化控制技术来实现设备的节能优化，从而降低能源消耗，提高生产效率。
3. 高效节能分离技术在化工生产中，分离技术是一项非常重要的工艺，而分离过程通常会消耗大量的能源。
研发和应用高效节能的分离技术对于降低生产成本和节约能源具有重要意义。
高效节能分离技术包括膜分离技术、离心分离技术、吸附分离技术等。
这些技术可以通过改进设备结构、优化操作参数、提高分离效率等途径来降低能源消耗，同时减少生产过程中的化学品损失。
4. 低温余热利用技术在化工生产中，常常会有许多低温余热无法有效利用。
而通过应用低温余热利用技术，可以将这些低温余热转化为有用的能源，例如用于加热水、蒸汽发生、产生电力等。
低温余热利用技术可以有效地提高化工生产设备的能源利用率，降低生产成本，对于促进工业能源结构的调整和提升化工生产效率具有重要的意义。
5. 清洁生产技术清洁生产技术是指在生产过程中减少资源消耗、减少环境污染和减少对自然环境的破坏的一种生产模式和技术体系。
化工节能原理课程2
温物体而不引起其他变化。
9 开尔文说法：不可能从单一热源吸取热量使之
完全变为有用功而不产生其他影响。 9 普朗克说法：不可能制造一个机器，使之在循 环动作中把一重物升高，而同时使一热源冷却。
D T 2 ， Q2 卡诺循环
W
●
C V
卡诺定理的表述。WMAX=Q(1-T0/T) z 熵的概念和孤立系统的熵增原理
可逆时，∆S产＝0，系统做出的最大有用功为
从状态1 到状态2 所能完成的最大有用功
为
从反应物(1)到产物(2)，ΔS＝S2－S1， ΔH＝H2－H1，那么
5
在标准态（298.15K，1atm）进行反应时， 化学反应的最大有用功为
例2－5
在298.15K和1atm下， CO和O2进行燃烧反应生成CO2。反 应前反应物不混合，试求此化学反应的最大反应有用功。 解： CO ＋ O2/2 Æ CO2
标准生成焓和标准熵 C O2 CO2 (∆Hf0)i/(kJ/kmol) 0 0 -393800 Si0/[kJ/kmol•K)] 5.69 205.03 213.64
【例2－7】
【例2－8】
试用龟山－吉田环境模型求甲烷CH4气体的标准化学 解：甲烷的生成反应方程式为：C + 2H2 Æ CH4 。
2.4.10
燃料的化学
燃料的化学 ：p0、T0下的燃料与氧气一起稳定流经化学 反应系统时，以可逆方式转变到完全平衡的环境态所能作 出的最大有用功。又称为燃料 。
查的甲烷的标准生成自由焓 元素碳的标准摩尔化学 元素氢的标准摩尔化学
EF EO2
化学 反应 系统
例 2 －9
计算 C2H4燃料的标准化学 解： 。 z C2H4 + 3O2 Æ 2CO2 ＋ 2H2O
化工工艺中常见的节能降耗技术
化工工艺中常见的节能降耗技术1. 冷凝余热再利用技术该技术是将反应所产生的高温废气通过换热器进行热交换，将废气的热量传递给进料中的物料或是用于加热其他流体介质。
通过利用废气所释放的热量来提高进料的温度或使其他流体介质升温，从而有效地降低了化工反应过程中的燃料消耗和能源浪费。
2. 质量能量联合控制技术该技术常常应用于化工生产中的蓄热式反应器。
在反应器中，通过对温度、批量、反应器底部沉淀层的厚度等参数进行联合控制，达到降低反应器热损失，节能降耗的目的。
此外，这种技术还可以提高生产率、降低产品成本。
3. 内循环气相催化技术该技术应用于气相催化反应。
通过将反应器内的气体进行循环回收，保持反应器温度和物料的均匀性，降低了废气排放率，提高了反应器的利用率。
4. 循环的溶剂再利用技术该技术常应用于溶剂开发中的蓄热升温器或溶剂回收塔。
通过回收并再利用溶剂，避免浪费，降低开发成本。
此外，循环的溶剂再利用技术还可以减少废弃物的排放，降低对环境的影响。
5. 反泡剂使用技术该技术通过在化工生产过程中添加反泡剂，以防止产生气泡，减少泡沫能量损失。
此外，反泡剂还可以有效地消耗表面活性剂，降低生产成本。
6. 逆流操作技术7. 低压引入技术通过在化工生产过程中使用低压引入技术，可以有效地降低压缩空气的压力，减少能源消耗。
此外，低压引入还可以提高生产效率，降低设备运行成本。
8. 双效等温反应技术9. 低温合成技术在化工生产中，通过采用低温合成技术，可以降低反应器内的温度，从而减少能量损耗。
通过采用低温合成技术，还可以提高产品的纯度和稳定性，降低生产成本。
10. 微波辐射技术微波辐射技术是化工生产中常用的一种节能降耗技术。
通过将微波辐射用于加热反应器内的物料，可以提高加热速度，降低加热时间和能量损失。
此外，微波辐射技术在生产过程中还可以降低噪音和振动，提高生产效率。
化工节能原理与技术39293
参考书：
1.陈安民. 石油化工过程节能方法和技术. 北京：中国石化出 版社，1995
2.黄素逸. 能源科学导论. 北京：中国电力出版社，1998
3.刘家祺. 分离过程. 北京：化学工业出版社，2005
11
第1章 总 论
考核方式：
五分制
成绩评定：
Q = ΔH + m Δ c2/2 + mg Δ z + W
Q = Σout mi(h + c2/2 + gz)i –Σin mi(h + c2/2 + gz)i + W （对多股流体）
25
第 2 章 节能的热力学
2.2 能量与热力学第一定律
2.2.2 稳定流动开口系统能量衡算
例2-1：某化肥厂生产的半水煤气，其组成如下：CO2 9%，CO 33%, H2 36%,N2 21.5%, CH4 0.5%。进变换炉时水蒸气与一氧化碳的体积比为6，温度为 653.15 K。设变换率为85%，试计算出变换炉的气体温度。
2.2.2 稳定流动开口系统能量衡算 δQ
δm1
δm2
δW 开口系统的能量衡算式为：
dU =δQ – δW + δm1(h1 + c12/2 + gz1) –δm2 (h2 + c22/2 + gz2)
δQ = δm2 (h2 + c22/2 + gz2) – δm1(h1 + c12/2 + gz1) +δW + dU
状态参数：描述系统宏观状态的物理量，是状态的单值函数
强度量（强度性质）：压力P、温度T、组成 x 等；不可加量 广延量（容量性质）：容积V、内能 U、焓 H、熵 S 等；可加量
《化工节能技术》课程教学大纲
《化工节能技术》课程教学大纲化工节能技术 (1)分离过程选论 (3)化工流程机械 (5)高等化工热力学 (7)化学反应工程选论 (9)《化工节能技术》课程教学大纲课程名称(中文)：化工节能技术学分数：2学分课程名称(英文)：Energy-saving Technology in Chemical Engineering课内学时数：32（最低要求）上机（实验）时数：2小时课外学时数：4 （最低要求）教学方式：课堂授课+ （上机）教学要求：学生学完本课程后，应达到下列要求1.把握可逆过程、火用、夹点等重要的差不多概念。
2.把握能量转换遵循的差不多定律。
3.把握单元过程和能量系统用能状况的差不多分析及运算方法，以及提高能量利用经济性的差不多原则和要紧途径。
4.逐步树立工程观点，具有对实际问题建立能量系统模型的能力,并能用理论分析解决与化工节能有关的实际问题。
课程内容简介( 500字以内)：化工节能技术是研究节能的原理以及化学工程中常用的节能技术的一门课程。
要紧包括热力学第一定律和第二定律，能量的火用运算，火用缺失与火用衡算方程式，装置的火用效率与火用缺失系数；流体流淌与流体输送机械、换热、蒸发、精馏、干燥、反应等化工单元过程与设备的节能；过程系统节能中的夹点技术，夹点的形成及其意义，换热网络设计目标，换热网络优化综合，蒸汽动力系统优化综合。
课程大纲（具体到章、节、小节）：第1章总论1.1 能源与能源的分类1.2 节能的途径第2章节能的热力学原理2.1 差不多概念2.2 能量与热力学第一定律2.3 火用与热力学第二定律2.4 能量的火用运算2.5 火用缺失与火用衡算方程式2.6 装置的火用效率与火用缺失系数2.7 节能理论的新进展第3章化工单元过程与设备的节能3.1 流体流淌与流体输送机械3.2 换热3.3 蒸发3.4 精馏3.5 干燥3.6 反应第4章过程系统节能—夹点技术4.1 夹点的形成及其意义4.2 换热网络设计目标4.3 换热网络优化设计4.4 换热网络改造综合4.5 蒸汽动力系统优化综合4.6 分离系统优化综合4.7 反应器的热集成…..参考教材名称：冯霄，《化工节能原理与技术》，第2版，化学工业出版社，2004。
化工工艺中常见的节能降耗技术
化工工艺中常见的节能降耗技术一、热能利用技术在化工工艺中，热能利用是一个非常重要的节能降耗技术。
传统的化工工艺中会产生大量的热能，如果能够有效地利用这些热能，就能够实现节能降耗的目的。
目前，化工工艺中常见的热能利用技术有热风炉烟气余热利用、蒸汽余热回收、热泵等技术。
通过这些技术，可以将原本被浪费的热能有效地利用起来，从而实现节能降耗的目的。
二、高效换热技术换热是化工工艺中一个重要的环节，传统的换热设备存在着效率低、热损大等问题。
为了解决这些问题，近年来出现了一些新型的高效换热技术，如板式换热器、壳管式换热器、管束式换热器等。
这些新型的换热技术在换热效率、设备性能、节能降耗等方面都有显著的改进，能够帮助化工企业实现节能降耗的目标。
三、多效蒸发技术多效蒸发技术是一种比传统蒸发技术更加节能的蒸发工艺。
通过多级蒸发，可以对蒸发过程中的热能进行有效地回收和利用，从而实现节能降耗的目的。
多效蒸发技术在食品工业、化工工业、制药工业等领域都有着广泛的应用，能够显著地降低生产成本，提高能源利用率。
四、新型催化剂技术催化剂在化工工艺中有着广泛的应用，通过引入新型的高效催化剂，可以有效地提高反应速率，降低反应温度和压力，从而实现节能降耗的目的。
目前，一些新型的催化剂技术如离子液体催化剂、纳米材料催化剂等已经被广泛应用，为化工企业节能降耗提供了有效的技术支持。
五、智能控制技术智能控制技术是一个新兴的节能降耗技术，通过引入先进的传感器、控制器和自动化设备，可以实现对生产过程的实时监控和精确控制，从而最大限度地实现能源的有效利用。
智能控制技术还可以对生产过程中的能耗进行分析和优化，提出相应的节能方案，为化工企业的节能降耗提供了可靠的技术支持。
六、节能型设备技术随着科技的不断发展，一些新型的节能型设备技术也在不断涌现。
这些设备在能源消耗、设备效率、运行成本等方面都有着显著的改进，能够帮助化工企业实现节能降耗的目标。
高效节能压缩机、节能型泵、节能型风机等设备已经得到了广泛的应用，为化工工艺的节能降耗提供了技术保障。
化工工艺中常见的节能降耗技术措施分析
化工工艺中常见的节能降耗技术措施分析化工工艺是工业生产中的重要部分，也是能耗较大的产业之一、在当前大力倡导节能减排的形势下，化工企业需要积极采取措施降低能耗，提高能源利用效率。
以下是化工工艺中常见的节能降耗技术措施分析：1.设备优化：通过对生产设备进行优化改造，提高设备的能效水平，降低能耗。
可以考虑更换高效节能设备，提高设备的利用率和生产效率，减少闲置时间和能耗。
2.热能回收利用：化工生产过程中产生大量的热能，可以通过热能回收利用系统将废热转化为热水、蒸汽或电力等形式，用于再生产或供暖等用途，降低能耗。
3.节能改造：对化工生产流程、工艺流程进行优化改造，减少能耗。
例如通过提高反应器的效率、优化反应条件，减少废品产生，提高产品合格率，降低生产成本和能耗。
4.节能控制系统：通过合理设计和运行控制系统，实现对生产流程的精细化控制，提高设备的运行效率和能耗利用效率，降低能耗。
5.节能管理：建立健全的节能管理机制和监测评估体系，加强对生产过程的监控和评估，及时发现和解决能耗问题，提高生产效率和节能水平。
6.替代原料和工艺：选择更环保、更节能的原料和工艺，减少废物排放和能耗。
例如替代传统的燃料为清洁能源，替代有毒有害原料为无害原料，减少环境压力和能耗。
7.节能型设备：引入节能型设备、技术和装置，提升生产自动化水平和智能化程度，降低人工成本和能耗。
8.节水措施：在化工生产中，水是不可或缺的资源，通过节约用水、回收废水等措施，实现水资源的循环利用，减少用水量和废水排放，降低能耗。
9.定期维护保养：定期对生产设备进行维护保养，保持设备的正常运行状态，减少能耗和生产事故的发生，延长设备的使用寿命，提高设备的运行效率和能耗利用效率。
总的来说，化工工艺中常见的节能降耗技术措施包括设备优化、热能回收利用、节能改造、节能控制系统、节能管理、替代原料和工艺、节能型设备、节水措施、以及定期维护保养等方面。
化工企业在生产过程中应注意节能减排，提高能源利用效率，实现可持续发展。
化工节能基本原理
(3) 设置废热锅炉，产生蒸汽 如果烟道气温度很高，尤其是一 些工业加热炉或吸热反应的高温反 应炉(例如催化重整加热炉的余热 回收)，可以在对流段设置废热锅 炉，利用高温烟道气产生蒸汽。其 热效率可由(不回收)58%提高到 84%(回收)。
• • • • • • • • • •
•
•
(4) 减少空气过剩系数 过量的空气是锅炉和工业加热炉的基本操作变量之一，并且是节 能的重要因素。 1)空气过剩系数或过量空气 空气过剩系数=(实际空气用量/理论空气用量) ×100% 过量空气=((实除空气用量-理论空气用量)/理论空气用量)×100% 不过这两个量常常混用。 所谓理论空气用量就是燃料按化学反应计量比需要的理论用氧量 对应的空气用量。也就是燃料完全燃烧所需要的理论最小空气量，如 C+O2=CO2 (1；1) 理论空气量=1×(100/21)=476 mol/mol(C) 在实际操作中，用理论空气量难以使燃烧完全的，为了保证燃烧 完全必须加入一定量的过量空气，必须的过量空气与燃料性质，炉子 和燃烧器的结构以及操作条件有关。其中最重要的因素是燃料的性质 和种类。一般烧煤的过量空气为15～60%，烧天然气 5～10%。在保 证燃烧完全的前提下，过量空气越大，加入的惰气N2 和过量的O2 就 越多，形成的烟气量越大，带走的热损失越多。应加以控制和避免。 通常，空气过剩系数或过量空气可以根据烟道气成分通过物料衡算 求得。
1.4第一定律在能量分析中的作 用
根据第一定律，可以作出一个装 置、任何部门乃至总个国家的能量 平衡，由此可作出相应的能流图。 • 能流图可以揭示能源构成、使用 分布、以及利用和废弃情况，表现 出能量转化和使用结果。
•
1.5热力学第二定律和有效能概 念
•
化工工艺中常见的节能降耗技术
化工工艺中常见的节能降耗技术在化工工艺中，为了实现有效的节能降耗，我们可以采用以下常见的技术和措施：1. 废热回收利用：将产生的废热通过热交换器回收利用，用于加热其他流体或者进行发电，达到能耗的降低。
2. 蒸汽回收：在化工过程中，通常会使用大量的蒸汽，可以通过蒸汽回收系统，将排出的蒸汽重新回收利用，降低蒸汽的消耗。
3. 高效传热设备：使用高效的传热设备，如换热器、蒸馏塔等，能够有效地提高传热效率，减少能源的浪费。
4. 化工过程优化：通过优化化工过程，减少不必要的能源消耗，如降低反应温度、调整反应物配比等。
5. 节能设备的采用：使用节能设备，如节能电机、节能泵等，可以减少能源的消耗。
6. 废弃物处理与回收利用：通过合理的废弃物处理和回收利用，可以减少资源的浪费，降低环境污染。
7. 先进的控制技术：采用先进的自动控制技术，如DCS系统、PLC等，能够实现对化工过程参数的精确控制，减少能源的浪费。
8. 节能型反应器设计：通过合理的反应器设计，如降低反应温度、增大反应器容积等，可以提高反应过程的效率，降低能耗。
9. 循环水系统：在化工过程中，经常需要使用水，可以通过建立循环水系统，实现水的循环利用，减少水的消耗。
10. 进料预热：在化工过程中，可以将进料预先加热，减少能源的消耗。
11. 节能型燃烧技术：在燃烧过程中，采用节能型燃烧技术，如高效燃烧器、燃烧控制系统等，可以降低燃料的消耗，提高燃烧效率。
12. 节能型冷却系统：在冷却过程中，采用节能型冷却系统，如冷却塔、冷凝器等，能够降低能源的消耗。
通过采用上述的节能降耗技术，可以在化工工艺中实现能源的有效利用和节约，降低能耗，提高经济效益，并对环境产生更小的影响。
石油化工行业节能原理和节能技术讲义
石油化工行业节能原理和节能技术讲义目录目录 (1)前言 (2)第一节节能的基本原理 (100)第二节典型例题分析 (222)第三节节能的基本概念 (32)第四节企业节能的原则和基本途径 (43)第五节企业通用节能技术 (50)第六节石化行业节能技术 (855)前言节能是指在满足相等需要或达到相同目的的条件下，通过加强用能管理，采取技术上可行，经济上合理以及环境和社会可以接受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，提高能源利用的经济效果。
一、我国的能源发展和供求问题1、能源供应压力大“十五”期间，由于能源需求增长迅速，我国能源市场由“九五”时期的供需基本均衡转向供不应求。
按可比价格计算，这期间我国GDP年均增长率高达9.7%，而相应的能源消费量年均仅增长4.6%，远低于同期经济增长速度，其中1997至1999三年能耗为负增长。
然而，进入21世纪以来，尤其是从2002年开始，我国能源消费增长迅猛，超过了经济发展速度。
我国2005年一次能源生产总量20.6亿吨标准煤。
其中发电量24747亿千瓦小时，比2004年增长12.3%；原煤21.9亿吨，增长9.9%；原油1.81亿吨，增长2.8%。
2005年能源消费总量22.2亿吨标准煤，比2004年增长9.5%。
其中，煤炭消费量21.4亿吨，增长10.6%；原油3.0亿吨，增长2.1%；天然气500亿立方米，增长20.6%；水电4010亿千瓦小时，增长13.4%；核电523亿千瓦小时，增长3.7%。
“十五”期间我国能源消费总量从2001年的13.49亿吨标准煤增长到2005年的22.2亿吨标准煤。
如今我国能源消费总量已经位居世界第二，约占世界能源消费总量的11%。
图1 “十五”期间我国一次能源生产总量和能源消费总量对比表1 “十五”期间我国一次能源生产总量和能源消费总量对比年份一次能源生产总量（亿吨标准煤）能源消费总量（亿吨标准煤）2001 12.1 13.52002 13.8 14.82003 16.0 17.12004 18.5 19.72005 20.6 22.2但我国人均能源消费量较低。
节能原理与技术(第2章 节能原理)
第2章 节能原理
能量利用经济性指标
收益 效率 代价
效率。
从能量“质量”的角度考虑，效率通常用
对于动力循环，如果循环所做的功为W，从高温热源 吸收的热量为Q1，则循环的 效率 ex 为：
ex
Ex ,W Ex ,Q1
对于制冷循环，如果循环所消耗的功为W，从低温热 源吸收的热量为Q2，则循环的 效率 ex 为：
注意：节流过程焓值并非处处相等
广东海洋大学能源与动力工程学科
第2章 节能原理
热力学第一定律揭示规律
能量守恒与转换定律 能量之间数量的关系 所有满足能量守恒与转换定律的过 程是否都能自发进行？
广东海洋大学能源与动力工程学科
第2章 节能原理
2.3 热力学第二定律
自发过程的方向性
自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程。 热量由高温物体传向低温物体 摩擦生热 水自动地由高处向低处流动 电流自动地由高电势流向低电势 不同气体的混合过程、燃烧过程 …… 自发过程是 不可逆的
广东海洋大学能源与动力工程学科
第2章 节能原理
2、动力机械 各种热力发动机，如 燃气轮机、蒸汽轮机等， 都是利用工质膨胀作功， 对外输出轴功 ws 。
1 2 q h c f g z ws 2
由于采取了良好的保温隔热措施，通过设备外壳的 散热量极少，认为绝热过程，即q=0，且动能、位能的 变化可以忽略，则有：
1 2 2 膨胀功 w ( p2 2 p11 ) (c f 2 c f 1 ) g ( z2 z1 ) ws 2 因此 w ( p22 p11 ) wt
广东海洋大学能源与动力工程学科
第2章 节能原理
膨胀功 w ( p22 p11 ) wt
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热泵
q1 TH
wnet TH TL
能量利用的经济指标
效率
收益 代价
能量品质 动力循环 制冷循环 热泵循环 间壁换热器
热效率(数量)
t
W Q1
Q2 W
Q1 W
Q2 Q1
火用效率(质 量)
ex
E x ,W E x ,Q1
ex
E x ,Q2 E x ,W
ex
E x ,Q1 E x ,W
一个系统与环境处于热力学平衡，可以是完全的热力学 平衡，也可以是不完全的热力学平衡，这取决于研究的 问题。当取不完全平衡环境状态作为基准计算时，一个 系统的能量所具有的火用称为该能量的物理火用；当取 完全平衡环境状态作为计算基准时，一个系统所具有的 火用为物理火用和化学火用之和。一个系统的能量的化 学火用是系统在p0、T0时相对于完全平衡环境状态因化学 不平衡所具有的火用。
z2
h1 h2 T0 (s1 s2 )
例2-4 p46
(3) 理想气体火用的计算
e h h0 T0 (s s0 )
利用理想气体状态方程也可以进行计算
① 温度火用 ② 压力火用
e(T )
T T0
C
p
(1
T0 T
)dT
e(P)
RT0
ln
p p0
e e(P) e(T ),当CP为常数时：
Tm (T2 T1) / ln(T2 / T1)
(3) 热量火用的计算
温差传热要引起火用损失，并且在温差相同、传热 量相同时，低温的火用损失要比高温时大得多。
例2-2（P43),例2-3（P44)
(4) 化学火用
任何一个系统，当其与环境处于热力学平衡的状态时， 称其处于环境状态，这时系统所具有的各种形式能量的 火用值为零。而与环境不同的任何系统所具有的能量都 含有火用。
(1) 封闭系统火用的计算
从给定状态到环境状态积分
e wmax u p0v T 0s u0 p0v0 T 0s0 u u0 p0 v v0 T0 (s s0 )
封闭系统的火无等于:
a u e u0 p0 v v0 T0 (s s0 )
从状态1可逆转变到状态2所能完成的最大功为:
2.5.2稳定流动系统的火用衡算方程式
• （3）不可逆绝热压缩过程 • （4）不可逆绝热膨胀过程 • 【例2-10】
2.6 合理利用能量的原则
两个指标：热效率（数量损失）与火用效率（质量损失） 计算方法：收益/代价（耗费） 目标：达到100% 举例说明：假设环境温度为0℃，为使室内保持20℃，单 位时间内需向室内供热10kJ，如果采用电炉供暖，在没 有外部损失的情况下，比较热泵和电炉的两个效率？
(5) 燃料火用的计算
燃料与氧气完全燃烧反应后,以可逆方式转变到完全平衡 的环境状态所能做出的最大功。
标准燃料火用：1个大气压，25℃时的燃料火用
燃料火用=标准燃料火用+物理显火用（高温高压）
e Qdw T0S
应用朗特式简单算法
•固体燃料化学火用 •液体燃料化学火用 •气体燃料化学火用
eF Qdyw r eF 0.975Qgw
E x,Q1 ex E x,Q2
能量利用的经济指标
热力学火用效率
效率
收益 代价
能量品质 产功过程 耗功过程 传热过程
火用效率(质 量)
ex
W实际 W理想
ex
W理想 W实际
ex
Ex,冷 Ex,热
电炉热效率:
Q2 10 100 % 100 %
Q1 10
电炉的火用效率:
ex
E x ,Q1 E x ,W
eF 0.95Qgw
2.5火用损失和火用衡算方程式
• （1）火用损失：和可逆过程相比，不可 逆过程中火用的减少量称为不可逆过程 引起的火用损失，简称火用损失。
• （2）火用衡算方程式 【输入火用】=【输出火用】+ 【火用损失】+【系统火用的变化】
2.5.1封闭系统火用衡算方程式
EQ EW Eu2 Eu1 EL
1 273.15 10 273.15 20 100% 6.82%
10
如果采用卡诺热泵,
Q1 T1
20 273
14.65
W T1 T2 20 273 0 273
W 10 /14.65 0.682kJ,Q2 10 0.682 9.318kJ
卡诺热效率:
Q2
热力学第二定律告诉我们什么？
能量的转换具有方向性和不可逆性！
2.卡诺定理
热效率
卡诺定理
1、在相同的高温热源和相同的低温热源之间的可逆热 机的热效率恒高于不可逆热机的热效率
2、在相同的高温热源和低温热源工作的可逆热机有共 同的热效率，而与工质无关。
3.熵增原理
由于熵不具有守恒性，过程的不可逆会引起熵产，
可逆过程
Q=△H-∫Vdp
q=△h-∫vdp
稳定流动能量方程式的应用
1.蒸汽轮机、汽轮机 流进系统：
u1 p1v1 h1
流出系统：
u2 p2v2 h2 , wS
内部储能增量： 0
h1 h2 wS wt
9
2、换热器（锅炉、加热器等）
(heat exchanger: boiler、heater)
EL WA,max WA
EL T0S 产
火用损失是系统由于不 可逆性引起的能够做出 的最大有用功的减少。
2.5.2稳定流动系统的火用衡算方程式
EQ
m 2
c12
Eh1
WA
m 2
c22
Eh2
EL
2.5.2稳定流动系统的火用衡算方程式 • （1）有限温差传热过程
2.5.2稳定流动系统的火用衡算方程式 • （2）绝热节流过程
S2 S1 Q / T S产 热流引起熵的变化 熵产
过程： 克劳修斯不等式 循环： 克劳修斯积分不等式 (绝热) 孤立系统: 熵增原理
2.4
1. 的基本概念
从能量的可利用性，可把能量分为三类： 第一类：具有完全转换能力的能量，如机械能、电能等 第二类：具有部分转换能力的能量，如热能、内能等 第三类：完全不具有转换能力的能量，如环境温度下的
化工节能原理与技术(2)
2章、节能的热力学原理
1. 热力学基本概念 2. 热力学第一定律 3. 热力学第二定律
4. 火用
5. 合理利用能量的原则
2.1 热力学基本概念 1. 热力系统 2. 热力系统状态参数 3. 热力过程
1、热力学基本概念
2.1.1 热力系统
定义：由某种边界包围，被取作研究对象的特定物质或 空间。
wmax e1 e2 u1 u2 p0 v1v2 T0 (s1 s2 )
(2) 稳定流动开口系统火用的计算
工质从给定状态以可逆方式转变到环境状态,并且只与环 境交换热量时所做出的最大有用功
由能量平衡方程式: δq dh 1/ 2dc 2 gdz wmax
de
δwm a x
e
CP
T
T0
T0
ln
T T0
RT0
ln
p p0
(3) 热量火用的计算
Q Q0 WA
WA Q T0Q / T T 0dS产
系统从状态1变化到状态2，热机作出的有用功为
WA Q T0 Q / T T 0S产
对于可逆过程，热机作出的最大有用功即为系统热量的火用
EQ WA,max Q T0 Q / T (1 T0 / T )Q
2.1.2 热力系统状态参数
状态参数：描述热力系所处宏观状态各个物理量。 状态参数的特性——状态的单值函数 物理描述——与过程无关； 数学描述——微分是全微分
dx 0
温度、压力、比容、焓、熵、火用
2.1.3 热力过程
热力系由一个状态变化到另一个状态所经历的全部状态的集合
2.2 热力学第一定律
e
1
T0 Tபைடு நூலகம்
2.热力系统火用的计算
E eQ
2
E 1 eQ
(1) 封闭系统火用的计算
初始状态： p, v,T ,u, h, s;环境状态： p0 , v0 ,T0 , h0 , s0
q du p0dv wmax
可逆状态：系统熵的变化等于环境熵的变化 ds δq T0
封闭状态的火用等于 de δwmax du p0dv T0ds
dh
T0 ds
1 2
dc 2
gdz
c0 0, z0 0
e
wm a x
h
h0
T0 (s
s0 )
1 2
c2
gz
相应的火无为 a h0 T0 (s s0 )
从: 状态1可逆转变到状态2所能完成的最大功为:
wmax
e1
e2
h1
h2
T0 (s1
s2
)
1 2
(c12
c22 )
g
z1
进入的能量E1=储存能量的增量△E+离开的能量E2 闭口系能量方程
Q U W q u w
可逆过程
Q = △U+∫pdV
δQ dU δW δq du δw
q = △u+∫pdv
2.2 热力学第一定律
稳定流动系能量方程及应用 Q = △H+1/2m△c2+mg△z+Ws = △H+Wt q = △h+1/2△c2+g△z+ws = △h+wt
p1v1
流出：
u2
1 2
cf22
gz2
p2v2
d
u
1 2
cf2
gz
p
0