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上篇 工艺过程用能原里 1

绪言 1

第一章 工艺过程用能的热力学基础 4

引言 4

第一节 基本概念 4

1-1 体系·热力学体系·闭系和开系·流动体系 5

1-2 环境·外界 6

1-3 状态·状态参数·寂态 6

1-4 过程·运动和变化 8

1-5 过程中体系和外界的相互作用·功和热 8

1-6 可逆过程与不可逆过程 9

1-7 用能过程·用能过程热力学 10

1-8 能位函数·能量 12

第二节 热力学第一定律及其应用 18

2-1 第一定律的经典热力学表达式及其意见 18

2-2 第一定律的用能过程热力学表达式 21

2-3 第一定律在工艺过程中的实用式 22

2-4 第一定律在用能分析中的实用式--能耗方程式 23

2-5 “第一定律效率”讨论 24

第三节 热力学第二定律及其应用 27

3-1 第二定律的经典热力学表达式及其统计本质 27

3-2 第二定律的用能过程热力学表达式及其意义 29

3-3 用能过程热力学基本方程式·?和能级 30

3-4 实际过程中的？损与熵增·能的降质 35

3-5 热力学？差和？损耗(理想功和损耗功)·实际过程的推动力 38

3-6 用能过程热力学基本方程的实用式 40

3-7 基本方程在用能分析中的实用式--？耗方程式 43

3-8 “第二定律效率”(？效率)讨论 44

第二章 工艺过程用能的热力学分析 49

引言 49

第一节 单元操作过程的热力学分析 50

1-1 流体流动过程 50

1-2 传热过程 56

1-3 传质过程 61

1-4 化学反应过程 67

第二节 复杂工艺过程用能的宏观分析 71

2-1 工艺过程用能的特点 72

2-2 工艺过程用能三环节模式 72

2-3 三个用能环节的关联制约和总体评价 79

第三节 工艺过程用能的分析评价方法 83

3-1 能量平衡的建立和初步评价 84

3-2 工艺用能合理性的深入剖析 87

3-3 工艺过程？平衡分析 94

第三章 工艺过程用能的动力学、工程和经济问题 99

引言 99

第一节 过程动力学与能量利用 99

1-1 过程动力学规律和工程考虑 99

1-2 ？损耗与过程推动力的关系--工艺过程能量利用的本质 102

1-3 重视过程阻力的作用 105

第二节 经济性--能量利用合理性的判据 106

2-1 工艺过程经济性与能耗的关系 106

2-2 经济性是能量利用合理性的判据 108

2-3 系统最优化是能量利用经济性的目标 110

第三节 能量利用经济学 116

3-1 能量价值的合理计算 116

3-2 工艺过程？--价值分析模式 121

3-3 ？--价值分析方程在工艺过程用能经济评价中的应用 129

中篇 工艺过程用能分析 136

绪言 136

第四章 能量核查和核定 137

引言 137

第一节 工艺装置(单元)的能量核查和核定 142

1-1 原料、产品及主要工艺设备的能量核定 142

1-2 加热炉的能量核查和核定 147

1-3 泵、压缩机、风机和燃气轮机的调查一览和效率核定 152

1-4 冷换设备、功回收设备和循环及热进出物流的核查和核定 156

1-5 汽、电、水的供、产、用、出平衡核查和核定 165

1-6 设备表面散热和物流排弃能核查和核定 168

第二节 辅助系统的能量核查和核定 171

2-1 储运单元的能量核查和核定 172

2-2 污水处理场的能量核查和核定 174

2-3 循环水场和新鲜水站的能量核查和核定 174

2-4 锅炉、动力站、水处理站、空压站的能量核查和核定 176

2-5 系统损失的核查和核定 180

2-6 非直接生产用能和外部用能核查 180

第三节 全厂能量核查、统计和平衡 186

3-1 全厂基准工况能量核查的统计平衡 186

3-2 附加能耗的核查和核定 190

第五章 能量平衡分析 197

引言 197

第一节 工艺装置(单元)的能量平衡分析 198

1-1 由能量核查及核定数据计算能量平衡各项数值 198

1-2 能量平衡汇总中其他问题的说明和处理 207

1-3 能流图的绘制，能量平衡的分析评价 209

第二节 工艺用能合理性的深入剖析 216

2-1 能量流程图的绘制方法和步骤 216

2-2 工艺总用能EN的深入剖析 219

第三节 辅助单元的能量平衡分析 225

3-1 储运单元 225

3-2 污水处理场 228

3-3 循环水场和新鲜水站 229

3-4 锅炉房、动力站和水处理站 231

第四节 全厂能量平衡及分析评价 234

4-1 基础数据的汇总整理 234

4-2 全厂基准工况能量平衡的汇总计算 235

4-3 全厂基准工况能量平衡结果的表示、评价和剖析 242

4-4 全厂用能的分析评价 243

第六章 ？分析 251

引言 251

第一节 由能量平衡数据进行？平衡计算 252

1-1 过程热力学？差(理想功)的计算 252

1-2 单体设备的？平衡和过程？耗计算 256

第二节 过程？平衡计算汇总 265

2-1 能量转换环节 265

2-2 能量回收环节 268

2-3 能量的工艺利用环节 274

2-4 体系？平衡校核和汇总表示 276

第三节 过程？平衡结果的剖析评价 277

3-1 工艺过程？损耗DX的剖析 277

3-2 排弃？DJ的剖析 283

3-3 过程能量--？综合分析 285

3-4 过程？分析评价 286

3-5 过程？经济分析评价 288

下篇 工艺过程用能综合和优化改进 293

绪言 293

第七章 改进工艺过程以减少用能和？损 295

引言 295

第一节 降低现有工艺过程的总用能 295

1-1 合理降低工艺总用热能ENH 295

1-2 合理减少工艺总用蒸汽能ENS 298

1-3 节省工艺总用动力能ENP 299

1-4 降低现有装置EN措施的特点 301

第二节 采用新工艺、优化总流程 302

2-1 新催化剂、助剂、溶剂的节能效应 302

2-2 新的工艺条件、设计思想和局部流程改进 303

2-3 总流程的节能优化组合 304

第三节 降低工艺利用环节的？损耗 306

3-1 减少分离过程的？损失 306

3-2 降温、降压？差的有效利用 307

3-3 避免混合？损 309

第八章 能量供需的大系统优化匹配 311

引言 311

第一节 大系统优化匹配的原理、限制因素和发展趋势 311

1-1 大系统优化匹配是减少？损的重要途径 311

1-2 大系统联合匹配的工程和经济限制因素 313

1-3 发展概况和趋势 316

第二节 联合匹配的范围和形式 317

2-1 单元内部的匹配改进 317

2-2 工艺装置之间的联合 321

2-3 蒸汽-动力系统的优化与工艺过程的联合 323

2-4 储运单元与工艺装置间的联合 327

2-5 内外各种低温热阱的利用 328

第三节 能量的升级利用 330

3-1 升级利用的途径 330

3-2 升级利用的技术开发和应用概况 333

3-3 升级利用技术的？分析和应用技术经济条件 335

第四节 过程高温端的功热联产 340

4-1 燃机功热联产技术在石油化工厂应用概况和形势 341

4-2 燃机功热联产省能原理和热力学分析 344

4-3 当前发展燃机功热联产技术的现实工程、经济问题 347

第五节 大系统优化匹配的工作方法和步骤 351

5-1 热量的大系统优化匹配 351

5-2 蒸汽产、用的统筹安排 360

5-3 动力供需的平稳安排 363

5-4 三个子系统的相互关联和统筹安排 366

第九章 强化单元操作过程 369

引言 369

第一节 传热过程的强化 370

1-1 节能进展给冷换设备带来的变化和要求 370

1-2 提高传热技术水平的途径 372

第二节 传质过程的强化 380

2-1 降低分馏？损与强化传质过程的关系 380

2-2 强化传质过程的途径 383

第三节 动量传递和转换过程的强化 388

3-1 动量传递过程的阻力剖析 388

3-2 流动系统？损最小化的优化设计 390

3-3 强化流动？转换过程 391

第十章 减少排弃？损 396

引言 396

第一节 减少散热损失 397

1-1 散热和冷损的？经济分析 397

1-2 客观条件影响散热损失的规律 400

1-3 改进保温、保冷的途径 403

第二节 减少物流排弃？损 406

2-1 减少显热排弃 406

2-2 减少排弃或回收潜热 408

2-3 减少排弃物流的化学能损失 409

第三节 减少冷却排弃的途径与限度 409

3-1 减少冷却排弃的途径 409

3-2 减少冷却排弃的热力学限度 410

3-3 减少冷却排弃的客观条件和技术经济限度 410

第十一章 保持优化的运行状态 412

引言 412

第一节 正常运行下的波动因素和监控措施 412

1-1 加热炉的节能监控 412

1-2 分馏塔的节能监控 413

1-3 过程系统的分级控制 414

1-4 蒸汽系统的节能监控 415

第二节 负荷率对能耗的影响和优化对策 418

2-1 负荷率对能耗的影响和估算方法 419

2-2 低负荷运行时的节能对策 422

第三节 其他变化因素对用能的影响和对策 424

3-1 原料性质的变化 424

3-2 加工方案的变化 425

3-3 气候条件的变化 425

第十二章 炼油厂用能综合设计和改进规划 427

引言 427

第一节 过程用能综合的方法和思路 428

1-1 过程用能改进的一般方法程序 428

1-2 过程用能改进的基本原则 430

1-3 过程用能综合或改进的总体思路 431

第二节 工艺装置设计用能综合 433

2-1 工艺装置设计和改进中的自身用能综合 433

2-2 内外用能联合匹配的优化调整 435

2-3 装置用能设计方案的分析评价和反馈调整 436

第三节 初步可行性研究阶段的全厂用能综合 438

3-1 由地理条件、能源构成的技术经济分析决定用能策略原则 438

3-2 由现状估计和发展预测确定统一的技术经济尺度 440

3-3 总流程方案和用能方案的相互关联制约 441

3-4 工作方法和步骤 442

第四节 全厂总体设计用能综合 444

4-1 工厂设计用能综合工作的组织 444

4-2 工厂设计用能综合的工作步骤 446

4-3 综合方案最终结果的表示和说明 449

第五节 现有炼厂用能改进的规划 451

5-1 制定规划的决策 451

5-2 委托和组织 452

5-3 前提和准备 453

5-4 现状的用能分析 455

5-5 用能改进总体方案的初步制订 455

5-6 用能改进方案的落实安排 456

符号表 458

附录A ？的计算 463

A-1 ？计算的基本式 463

A-2 基准态 465

A-3 物理？的计算 467

A-4 化学？的计算 477

附录B 元素和化合物的化学？ 492

附录C 常用单位SI制与公制换算表 497

参考文献 498