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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ENH295

1-2 合理减少工艺总用蒸汽能ENS298

1-3 节省工艺总用动力能ENP299

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