化工节能原理与技术复习

期末考试题型：

1.名词解释：4*5分；

2.问答题：9*7分；

3.计算题：17分。

复习：

绪论

1.我国能源利用现状？

①经济发展速度快，经济发展水平低；

②能源消费总量大，人均能耗低；

③能源消费结构以煤为主，脱离世界能源消费的主流；

④能源消费引起的污染物排放，已使环境不堪重负；

⑤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；

⑥能源利用效率低，能源浪费严重，存在巨大节能潜力。

2.何谓节能？

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能源。

第一章

1.1 能源与能源的分类

能源（3）地球和其他天体相互作用的能量：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。

四种分类方法：

1按来源分类

能源按来源可分成三类：

来自地球以外天体的能量生物质能煤炭、石油、天然气、水能、风能、海洋能；主体：太阳辐射能，目前所用能源的绝大多数。

（2）地球本身蕴藏的能量

地热能、核能

（3）地球和其他天体相互作用的能量

潮汐能

2按能源的转换和利用层次分

一次能源、二次能源、终端能源

（1）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。又分为可再生能源(如风能、生物质能、水能、太阳能等）和非再生能源（石油、天然气、煤炭等化石燃料及核燃料）

（2）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。

（3）终端能源：通过用能设备供消费者使用的能源。1.1.2 能源的分类终端能源有5类：固体燃料（煤、焦炭、型煤等）、液体燃料、气体燃料（天然气、液化气、煤制气等）、电力、热力。

3.按使用状况来分

（1）常规能源: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、风能、生物质能、原子能等。

目前生物质能的利用越来越受到关注。例如秸秆气化，生物制氢，能源植物利用等。

4.按对环境的污染程度分

（1）清洁能源：大气污染物和温室气体零排放或排放很少的能源，主要有三类：可再生能源（如太阳能、风能、水力、海洋能）；氢能和先进核能等。

（2）非清洁能源：污染大的能源，如煤炭、石油等。

1.2化学工业节能的潜力与意义

1.我国化学工业的特点(4)

（1）主要常规能源（煤、石油、天然气）既是能源又是原料

（2）能源消费以煤为主

后果：能耗上升、污染严重两项相加：占产品成本的25%-40%。特例：氮肥工业达70%-80%

（3）工艺与动力系统紧密结合是现代化工的主要特点化工生产常在较高温度和压力下操作，有的甚至采用电解、电热等操作方式，对热能和电能需求量大，吸热、放热频繁；加压、加热和冷却动力普遍。

（4）大宗化学品生产规模小。

2.节能的潜力（4）

（1）从单位产值能耗估计节能潜力，我国是世界上单位GDP能耗最高的国家之一。

（2）从能源利用率看节能潜力

①全国能源利用率约33%，比先进国家低10个百分点（2009年数据）；

②开采运输后系统总效率不到10%，不足发达国家一半。

节能潜力巨大：若我国化学工业的能源利用率提高1%，也能节省150万吨标煤！

（3）从主要产品单位能耗的差距分析节能潜力；

（4）从主要耗能设备技术水平分析节能潜力

①工业锅炉：平均热效率55~60%；发达国家：80~90%；

②氯碱蒸发工序：能耗相差一倍以上；

③通用设备（风机、水泵、电机）：低于国外。

④煤炭气化：国内平均60~90%；国外，80~90%

3.节能的意义（8）

（1）我国国民经济发展需要

高速发展时期，能耗量大幅度升高不可避免。合理、有效利用能源是国民经济持续、快速、健康发展的可靠保证。

（2）资源有限，节能是国民经济持续发展的保证；11%，1/2。

（3）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；我国的主要污染来自于能源消费

（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。

1.3节能的途径

1.结构节能（4种结构）

（1）产业结构

不同行业、不同产品对能源的需求很不相同。发展省能工业（仪表、电子），减少耗能工业（钢铁、化肥），则国家产业结构会朝省能方向发展。（合理配置）（2）产品结构

产业结构向省能型发展。产品结构也应向高附加值、低能耗的方向发展。这些化工类行业有石油化工、精细化工、生物化工、医药工业及化工新型材料等。

（3）企业结构

调整生产规模结构是节能降耗的重要途径。

大企业较之于中、小企业能耗低。因此，有计划、有步骤的调整企业组织结构，新建厂应当有经济规模的限制。缺乏竞争力的小企业应关、停、并、转。

（4）地区结构

地区结构的调整主要是指资源的优化配置，调整部分能耗型工业的地区结构。如乙烯生产基地应靠近油田或大型炼油厂。

2.管理节能（2个层次）

1.宏观调控层次(从国家层面上进行调控）

（1）完善法制建设出台《节能法》

（2）制定与贯彻合理的经济政策价格政策、投资、信贷、税收等向节能技术倾斜。

2.企业经营管理层次

（1）建立健全的能源管理机构

（2）建立企业的能源管理制度

（3）合理组织生产

（4）加强计量管理

3.技术节能（4个方面）

1.工艺节能

化学工业技术中首先是化学反应器，其次是分离工程。化学反应器又取决于两方面因素，即催化剂和化学反应工程。

（1）催化剂和化学反应工程

一种新型催化剂可形成更有效的工艺，或可以缓和条件使反应在较低的温度和压力下进行，就可以节省反应物加热和压缩所需能量；或选择性提高，使副产物减少，生成物纯度高，既节省了原料，又降低了后续精制的负荷；或活度提高，降低反应过程推动力。

（2）分离工程

CO2吸收：国外高效率聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯法除二氧化碳，优点是只要减压就能解吸出二氧化碳，吸收剂可再生。省去化学吸收法（热碳酸钾或乙醇胺溶液）中溶剂再生的热消耗。

（3）改进工艺方法和设备

同一生产目的，采用不同的工艺方法和设备，其能耗不同。

焦炭熄焦方式、精馏塔形式、膨胀机与节流阀、助剂

2.化工单元操作设备节能

化工单元操作设备很多，包括流体输送机械（泵、压缩机等）、换热设备（锅炉、加热炉、换热器、冷却器等）、蒸发设备、塔设备（精馏、吸收、萃取、结