《化工节能技术》课件教本大纲文档
《化工节能技术》课件
借助综合能源利用技术，该工 业园区成功实现能源回收和共 享，提高能源利用效率。
案例三：某化工厂节能 监测
利用能耗监测系统，该化工厂 实时监测能耗情况，分析并采 取相应的措施进行能耗优化。
总结
• 化工节能技术的未来发展趋势 • 化工企业应如何落实节能措施？
工艺升级
通过改进工艺流程，降低能耗和排放。工艺 升级能够改善产品质量和生产效率。
综合能源利用
最大程度地利用可再生能源和废热废气，提 高能源利用效率。
Байду номын сангаас
能耗监测
通过实时监测能耗情况，及时发现和解决能 耗问题，实现能耗管理和优化。
节能案例
案例一：某化工企业节 能改造
案例二：某工业园区综 合能源利用
通过投资设备优化和工艺升级， 该企业成功实现能耗降低20%， 减少碳排放。
《化工节能技术》PPT课 件
"化工节能技术"是一个热门话题，本课件将介绍节能的概述、节能技术和节能 案例，帮助化工企业落实节能措施。让我们开始探索吧！
节能概述
• 节能意义 • 节能政策 • 节能技术分类
节能技术
设备优化
通过改进设备以降低能耗，例如节能设备和 工艺改进。优化设备可提供显著的节能效果。
第五章 炼油化工厂节能技术12 (1)PPT课件
我国岳阳化工厂、兰州化工公司等均有采用。
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2 、 低 温 朗 肯 循 环 （ LRC—Low temperature
Rankin Cycle）
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QC+QA＝QG+QE
高压
高压 供入热
补充热 低压
解吸器
低压
图5-3 第二类吸收热泵系统
AQHAP温的应度用最，高目，前以QG低和温域QE的的吸温收度制基冷为本多相（同以，溴为化中锂 为温工，质而），Q不C的以温供度热为最目低的。，也常被称为“吸收制冷”。18
吸收式热泵
日本尤尼奇卡公司采用AHP以0.2MPa蒸汽为热源， 将20~25℃低温水升级到70~75℃供热。
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第一节 能量升级利用技术
炼油化工厂中，在装置进行工艺和换热网络优化 后，仍有许多低温热排出系统。这些低温热的回收 利用是石油化工厂深化节能的一个重要方面。
对于炼油厂，空冷、水冷余热大多分布在 90~200℃之间，约占总余热量的55.4%。
过热器
发电
朗肯循环是各种
汽轮机
复杂的蒸汽动力
乏气 循 环 的 基 本 循 环 。
锅炉
冷
凝
它是由锅炉、过
器
热器、汽轮机、
水泵
冷凝器和水泵组
成的。如图
图5-4 朗肯循环图
化工节能原理与技术10
• 4.3.3 换热网络面积目标 • 物流按纯逆流垂直换热时的近似面积目标，即在冷热复合加而得。 •第 i 区段的换热面积
•换热网络的总面积
化工节能原理与技术10
•第 4 章 过程系统节能 – 夹点技 术
4.3 换热网络设计目标
•第 4 章 过程系统节能 – 夹点技 术
4.1 绪论
4.1.2 夹点技术的应用范围及其发展
• 夹点技术适用于过程系统的设计和节能改造；
• 过程工业是以处理物料流和能量流为目的的行业
• 过程工业的生产系统：工艺过程子系统、热回收换热网络子系统和
•
蒸汽动力公用工程子系统
• 工艺过程子系统由反应器、分离器等单元设备组成的生产流程
化工节能原理与技术10
•第 4 章 过程系统节能 – 夹点技 术
4.4 换热网络优化设计
• 4.4.4 阈值问题 • ΔTTHR < ΔTmin 夹点问题 • ΔTTHR >= Δtmin 阈值问题
化工节能原理与技术10
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/12
化工节能原理与技术10
• 热回收换热网络子系统是由换热器、加热器、冷却器组成的系统
• 蒸汽动力公用工程子系统是指为生产过程提供各种级别的蒸汽和动力的
•
子系统
化工节能原理与技术10
•第 4 章 过程系统节能 – 夹点技 术
化工节能原理与技术10
•第 4 章 过程系统节能 – 夹点技 术
4.1 绪论
4.1.2 夹点技术的应用范围及其发展 • 夹点技术最初源于热回收换热网络的优化集成 • 发展为包括热回收换热网络子系统和蒸汽动力公用工程子系统的总能系
化工节能技术
多效精馏多效精馏是由若干压力不同的精馏塔构成的精馏过程，是利用高压塔塔顶蒸汽的潜热向低压塔的再沸器提供热量，同时高压塔塔顶蒸汽被冷凝的热集成精馏系统。
因此，在多效精馏中，只是第一个塔（第一效）的塔釜需要加入热量，最后一个塔（最后一效）的塔顶蒸汽需要冷却介质进行冷凝，除压力最低的塔外，其余各塔塔顶蒸汽的冷凝潜热均被精馏系统自身回收利用，从而降低了能耗，达到节能目的。
多效精馏的分类一、根据效数分类多效精馏根据效数可以分为双效、三效、四效精馏等，而其理论节能率与效数N的关系为并流：原料分配到各热集成塔进料；顺流：进料方向和压力梯度方向一致，即从高压塔进料；逆流：进料方向和压力梯度方向相反，即从低压塔进料；混流：从高压塔进料，塔顶冷凝液入低压塔。
以常用的双效精馏为例，具体的结构流程如下图所示（C1-高压塔；C2-低压塔）。
多效精馏常用体系苯及其衍生物，如苯-甲苯、苯-甲苯-二甲苯、混合二甲苯等；烃类混合物，如丙烯-丙烷、正庚烷-甲基戊烷等；工业废水（含有毒、有害物质，具有一定的挥发度），如二甲基甲酰胺废水、表面活性剂废水等。
多效精馏分离工业废水，可降低能耗并回收一部分化工原料，分离后的废水能达到排放标准或可供进一步生化处理；醇类水溶液，主要是甲醇-水、乙醇-水物系。
热泵精馏热泵技术是一种新的能源技术，我们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位，提升了势能。
而热泵就是一种将低品位热能通过电能做功提升到可利用的高品位热能的装置。
由于所获得的可利用热量远远高于输入系统的能量，因而可以节能。
热泵可以认为是热机的逆过程（关于热机我们会在余热回收中进行更详细的介绍）。
热泵技术在建筑采暖等方面有较广泛的应用，热泵精馏只是热泵技术其中的一种应用。
热泵精馏的适用条件热泵精馏的使用具有一定的要求，包宗宏[1]提出蒸汽压缩式热泵精馏系统适用的三个条件：（1）塔顶和塔底温差较小的精馏塔；（2）被分离物质沸点相近的难分离系统；（3）低压下精馏时塔顶产品需要用冷冻剂冷凝的系统。
《化工节能技术》第二章 (高职类)
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选取的主要依据：研究的需要和方便。
体系可以是一台设备、一个车间、一个工序、一条产 品生产线、一个企业等。
环境
• 体系之外相关的一切物质和空间统称为环境。
能源资源现状及其特点
能源及节能的潜力与意义 化学工业与节能 化工过程的热力学分析法
第二章 节能的热力学基础
一 能量及表现形式 二 热力学第一定律
三 热力学第二定律 四 有效能和过程热力学分析
第一节 能量及表现形式
1.1 能量的形式
内能
功
位能、向动能
热
能量的双重含义：数量与质量，数量是指能量的多少，质量 是指能量的可用性。能量是物质做功的本领，做工能力越大， 能品味越高。 能量的使用在本质上是指能量质量的使用，即能量在使 用过程中数量是守恒的，但其质量是下降的，即能量在使用 过程中的降质变废才是造成能耗的根本原因。
例：某换热器使热流体A
QA
换 热 器
QL QB
TA2
TB1 B物流
温度自TA1降至TA2，同时 使冷流体B温度自TB1升 至TB2.热、冷流体均无 相变化和化学反应发生， 其压力也不变化，TA与 TB均高于大气（环境） 温度。已知热、冷流体 的热量各为mA和mB （kmol/h），在有关温 度范围的平均等压热容 为 和 （kJ.kmol/h）。求此换 热器的热损失。
热容 热容：当系统由于加给一微小的热量 Q ，而温度
升高dT时，Q / dT 即是热容。记为C。
定压热容Cp 定容热容CV 质量定压热容cp 质量定容热容cV C p ,m 标准摩尔定压热容 CV , m 标准摩尔定容热容
《化工节能技术》PPT课件
1.2.2 节能潜力
节能总潜力（技术极限值）和可实现的节能潜力（一定时期内 可实现的节能量）
精选PPT
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第1章 总 论
1.2 化学工业节能的潜力与意义
1.2.3 节能的意义
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
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第1章 总 论
考核方式：
五分制
成绩评定：
课程总成绩的评定权重为：作业占10%，课程测验占60%（采取 开卷方式），课程报告占30%。
课程报告：
一种新型的节能技术，如化工过程强化技术，催化（反应精馏
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
精选PPT
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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。
真空蒸馏
干燥 生物柴油
水洗
醇水稀溶液
真空蒸馏
甘油
醇水稀溶液
无共沸物（甲醇/水） 普通蒸馏
共沸物（乙醇/水、叔丁醇/水） 特殊蒸馏
第一章化工节能原理与技术
l 1995.7~2003.8： 河北省获鹿监狱，安全处
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第一章化工节能原理与技术
课程内容
l 总论
l 节能的热力学原理
l 化工单元过程与设备的节能
l 新型节能设备与原理
l 化工系统的能量分析与集成
参考教材：《化工节能原理与技术》冯霄，化学工业出版社， 2005年8月
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第一章化工节能原理与技术
第一章 总论
l 能量：“产生某种效果（变化）的能力”。 包括机械能、热能、电能、辐射能、化学 能、核能。
l 能源概念：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。
l 如煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、 地热能、核能等。
l 煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。
计在一定时期内可实现的节能量，其取决于技术、投资、 社会、环境和其他政策等因素。
从单位产值能耗估计节能潜力 •表1 不同国家百万美元（GDP）消耗的标准油（t）
国家 世界平均 美国
OECD* 日本
中国
能耗 270
PPT文档演模板 •*经合组织的成员国
272
198
96
908
第一章化工节能原理与技术
化学工业的节能潜力
可再生能源和非再生能源。 （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而成的能源产品。如电、蒸 汽、煤气、焦炭、各种石油制品等。 （3）终端能源：通过用能设备供消费者使用的能源。 二次能源或一次能源一般经过输送、存储和分配 成为终端使用的能源。
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第一章化工节能原理与技术
第一章化工节能原理与技术
化工节能与减排流程课件
化工节能与减排流程课件1. 引言随着全球经济的快速发展和人口的不断增长，化工行业在全球范围内扮演了至关重要的角色。
然而，化工生产不可避免地带来了能源消耗和环境污染等问题。
为了实现可持续发展，化工企业应当注重节能与减排，采取一系列的措施来降低能源消耗和减少环境污染。
本课件将重点介绍化工节能与减排的流程和相关技术。
2. 节能流程2.1 能源审计首先，在化工生产过程中，进行全面而系统的能源审计是非常重要的。
能源审计可以帮助企业了解能源消耗情况和能源利用效率，并识别出潜在的节能机会。
通过对生产设备和流程进行综合评估，可以确定哪些设备或步骤可以进行改进以降低能源消耗。
2.2 节能设备的采用其次，化工企业应考虑采用节能设备来替代旧有设备。
新一代的节能设备通常利用更高效的工艺和技术，能够在相同生产条件下降低能源消耗。
例如，采用高效的蒸汽发生器、热交换器和冷却系统，可以显著节约能源消耗。
2.3 工艺优化此外，化工节能的另一个重要措施是工艺优化。
通过对生产流程进行优化，可以最大程度地降低能源消耗。
例如，在化工反应过程中，通过优化反应温度、压力和反应时间等参数，可以提高反应效率，减少能源损耗。
2.4 废热回收利用废热回收利用是化工节能的另一项重要措施。
在许多化工生产过程中会产生大量的废热，如果这些废热被浪费掉，不仅会造成能源的浪费，还会对环境造成额外的负荷。
因此，化工企业应该考虑利用废热进行热能回收，并将其用于其他生产环节或供暖等用途。
3. 减排流程3.1 污染物排放监测化工企业应当实施污染物排放监测，确保排放标准得到遵守。
污染物排放监测可以及时发现和解决可能存在的污染问题，并采取相应的措施减少污染物排放。
3.2 污染物减排技术化工企业可以采用各种污染物减排技术来减少对环境的影响。
例如，通过改进工艺流程、采用高效的污染物处理设备和利用先进的气体净化技术等手段，可以显著降低废气中污染物的排放。
3.3 循环水利用循环水利用是一种有效的减少废水排放的措施。
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目录化工节能技术 (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.掌握可逆过程、火用、夹点等重要的基本概念。
2.掌握能量转换遵循的基本定律。
3.掌握单元过程和能量系统用能状况的基本分析及计算方法，以及提高能量利用经济性的基本原则和主要途径。
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。
主要包括热力学第一定律和第二定律，能量的火用计算，火用损失与火用衡算方程式，装置的火用效率与火用损失系数；流体流动与流体输送机械、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 基本概念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 能量的火用计算2.5 火用损失与火用衡算方程式2.6 装置的火用效率与火用损失系数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 流体流动与流体输送机械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。
主要参考书：1) 赵冠春、钱立伦，《火用分析及其应用》，高等教育出版社，1984。
2) Smith, R., 《Chemical Process Design》, McGraw-Hill, Inc., 19943）平田光穗等，《实用化工节能技术》，化学工业出版社，1988。
预修课程（最低要求）：化工热力学或工程热力学、化工原理适用专业：化学工程、化工机械《传热传质与分离过程选论》课程教学大纲课程名称：传热传质与分离过程选论学分数：2学分课程名称：Selections of Heat and Mass Transfer and Chemical Separation processes课内学时数：32上机（实验）时数：课外学时数：4教学方式：课堂授课教学要求：使学生掌握本课程的基本特征和所涉及的基本内容，正确理解有关传热传质及分离工程的基本概念和理论，理解各个概念之间的联系和应用，掌握基本计算方法。
能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。
课程内容简介：该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程等课程中有关相平衡热力学、动力学机理、传热、传质理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离提纯过程，阐述热量和质量传递过程和分离过程中的现象、基本概念、基本规律和计算方法，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础，并从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的热量质量的传递特征。
强调工程和工艺的相结合，进行设计和分析能力的训练，强调理论联系实际。
通过本课程学习，使学生掌握常见分离过程的基本原理、特点及适用性、简捷和严格计算法等，通过对不同分离过程和方法的对比，了解其不同的适用性，并通过了解前沿研究热点来强化启发改进途径和思路。
课程大纲：第1章绪论了解分离过程在化工生产中的重要性；分离过程的分类；常用的化工分离操作过程。
1.1 分离过程在化工生产中的重要性1.2分离过程的分类和特点1.2.1平衡分离过程和速率分离过程1.2.2分离媒介；1.2.3典型应用实例。
第2章单级平衡过程熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方法；泡点和露点计算；等温闪蒸和部分冷凝过程的计算，了解绝热闪蒸过程的计算。
2.1相平衡2.1.1相平衡常数概念2.1.2 多组分体系相平衡常数计算2.2多组分物系的泡点和露点计算2.2.1多组分物系的泡点温度和泡点压力的计算2.2.2多组分物系的露点温度和露点压力的计算2.3闪蒸过程的计算2.3.1等温闪蒸过程和部分冷凝过程的计算第3章多组分多级分离过程分析与简捷计算3.1多组分或复杂物系设计变量3.2多组分精馏过程3.2.1塔内的流率、浓度和温度分布特点3.2.2流程及简捷计算方法3.3吸收与蒸出过程3.3.1塔内的流率、浓度和温度分布特点3.3.2流程及简捷计算方法3.4萃取过程3.4.1塔内的流率、浓度和温度分布特点3.4.2流程及简捷计算方法第4章多组分多级分离的严格计算4.1平衡级的理论模型建立4.2逐级计算法4.3三对角矩阵法4.3.1三对角线矩阵方程的托玛斯解法4.3.2精馏过程的泡点计算法4.3.3吸收和蒸出过程的流率加和法第5章分离过程的节能掌握；精馏过程的节能技术和分离顺序的选择。
5.1分离的最小功和热力学效率5.1.1实际分离过程的有效能损失5.1.2有效能衡算方程。
5.2精馏的节能技术5.3分离顺序的选择参考教材名称：刘家祺主编：《分离过程》，北京：化工出版社，2002年。
主要参考书：1.J.D. Seader, E.J. Henley编：《Separation Process Principles》，北京：化学工业出版社，2002年；2.贾绍义，柴诚敬主编：《化工传质与分离过程》，北京：化学工业出版社，2001年；3.邓修,吴俊生编：《化工分离工程》，北京：科学出版社，2000年；4.刘芙蓉等编著：《分离过程及系统模拟》，北京：科学出版社，2001。
预修课程（最低要求）：物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程适用专业：化学工程与工艺专业《化工流程机械》课程教学大纲课程名称(中文)：化工流程机械学分数：3学分课程名称(英文)：CHEMICAL MACHINERY课内学时数：64（最低要求）课外学时数：10 （最低要求）教学方式：课堂授课教学要求：1、了解化工流程机械的应用领域、种类、用途、特点及其详细的分类方法，了解化工流程机械的发展历程及其技术发展趋势。
2、掌握容积型压缩机的基本工作原理，热动力特性、调节与控制方法、数值模拟的方法，重点是曲柄连杆式活塞压缩机及常见的几种回转式压缩机。
要求具备这类机械的运行管理、故障分析，理论研究等能力。
3、掌握速度型压缩机的基本工作原理，热动力特性、调节与控制方法、数值分析理论，包括离心压缩机和轴流压缩机。
要求具备这类机械的运行管理、故障分析、理论研究等能力。
4、掌握各种液体泵的基本工作原理，热动力特性、调节与控制方法、现代设计理论等，包括各种速度型和容积型液泵。
要求具备这类机械的选型、运行管理、故障分析等能力。
课程内容简介( 500字以内)：介绍化工流程常用的主要机械设备的原理与工作特点、典型机械工作过程的数值模拟方法、典型流程机械的参数控制与能量调节。
主要机械设备包括空气动力用压缩机及系统、制冷压缩机及系统、化工流程离心压缩机与轴流压缩机、化工流程用循环泵。
课外自学内容：典型机械与设备的数学建模、数值仿真，国内外研究文献综述。
课程大纲（具体到章、节、小节）：第一章：绪论1、化工流程机械的定义2、化工流程机械的分类3、化工流程机械的用途4、化工流程机械的特点5、流体机械的发展趋势第二章：容积式压缩机1、热力学原理与热力性能2、动力学原理3、气阀与工作腔密封4、总体结构设计5、回转式压缩机6、附属系统7、调节、控制及选型8、真空泵简介第三章：速度式压缩机1、叶轮机械的流体力学与热力学基础2、离心式压缩机3、轴流式压缩机4、性能、调节、控制与选型5、叶轮式原动机简介第四章：液体泵1、泵的分类及用途2、离心泵的典型结构与工作原理3、离心泵的工作特征与调节4、其他泵概述5、泵的选用参考教材名称：1．姜培正主编，化工流程机械，北京：化学工业出版社，20002．郁永章主编，容积式压缩机技术手册，北京：机械工业出版社，2000主要参考书：预修课程（最低要求）：热工基础，化工原理，化工热力学适用专业：化工机械《高等化工热力学》课程教学大纲课程名称(中文)：高等化工热力学学分数：2学分课程名称(英文)：Chemical Engineering Thermodynamics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、实验）教学要求：通过本课程的系统学习，使学生建立起以热力学两大定律为基础发展而来的溶液热力学知识体系，进一步向相平衡和化学平衡的应用，掌握热力学研究的方法和学科的特殊性，为产品的合成、分离和学术研究奠定良好的基础。
课程内容简介( 500字以内)：本课程是面对化学工程与工艺、石油化工、环境工程、能源转化等领域的工程硕士研究生开设的课程。
课程以流体溶液的热力学为主要内容，通过对定组成体系、变组成体系的焓、熵、Gibbs自由焓以及逸度、活度等的热力学性质的讨论，建立起溶液热力学的理论和实践应用的主体框架。
使学生能够在所从事的专业中应用溶液理论以及由此而建立的模型结果，解决研究方向中的有关问题如热力学数据、VLE以及化学平衡等打好基础。
课程大纲（具体到章、节、小节）：第1章基础知识。
1．1 热力学函数之间的关系；1．2流体的PVT关系。
第2章定组成体系的热力学性质。
2．1H、S的基本计算式；2．2剩余性质及其计算；2．3热力学图表及其热力循环简介；2．4纯组分的逸度及逸度系数。
第3章变组成体系的热力学性质。
3．1开系的溶液性质关系，化学位；3．2偏摩尔性质及其计算；3．3理想溶液和标准态；3．4混合性质及其M m的应用；3．5超额性质及M E与其他热力学性质关系；3．6溶液理论简介；3．7活度系数方程。
第4章溶液热力学的应用。
4．1对相平衡的应用；4．2对化学平衡的应用。
教材名称：朱自强，徐汛合编《化工热力学》(第二版)参考教材名称：J.M.Smith, H.C.Van Ness, M.M.Abbott, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (Sixth Edition). 化学工业出版社，2002年预修课程（最低要求）：物理化学高等数学适用专业：化学工程、环境工程和能源化工等专业的工程硕士。