化工節(jié)能技術思考題

1、一、名詞解釋節(jié)能：應用技術上可行、經(jīng)濟上合理、環(huán)境和社會可以會接受的方法，來合理、有效地利用能源。本質(zhì)：充分、有效地發(fā)揮能源的作用.能源：可以直接或通過轉(zhuǎn)換為人類生產(chǎn)與生活提供能量和動力的物質(zhì)資源。技術節(jié)能:又稱間接節(jié)能，指通過合理調(diào)整，優(yōu)化經(jīng)濟結構、產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約使用各種物資等途徑而達到的節(jié)約效果。名吉構節(jié)能：又稱直接節(jié)能，它指能源系統(tǒng)流程各環(huán)節(jié)中，由于加強企業(yè)經(jīng)濟管理和節(jié)能科學管理，減少跑、冒、滴、漏；改革低效率的生產(chǎn)工藝，采用新工藝、新設備、新技術和綜合利用等方法，提高能源有效利用率從而降低單位產(chǎn)品能源消耗所實現(xiàn)的節(jié)能。完全熱力學平衡：同時滿足熱平衡、力平衡和化學平

2、衡。不完全熱力學平衡：只滿足熱平衡、力平衡的平衡可避免用損失:技術上和經(jīng)濟上都可避免的用損失。不可避免用損失：不可避免“火用”損失是技術上和經(jīng)濟上不可避免的最小“火用”損失，要么技術上無法實現(xiàn)，要么經(jīng)濟上不可行。EL=AVO可避免）+INE（不可避免）效率：收益的用與耗費的用的比值，re=E攵益/E耗費rie=E收益/E耗費=（E耗費-EL）/E耗費=1-EL/E耗費=1-1實用娟效率:,e，=敞益/（E耗費-INE）夾,點技術是以化工熱力學為基礎，以經(jīng)濟費用為目標函數(shù)，對過程系統(tǒng)整體進行優(yōu)化設計和節(jié)能改造的技術。網(wǎng)絡夾點：現(xiàn)行網(wǎng)絡中，若單股冷、熱流體傳熱溫差到達規(guī)定的最小傳熱溫差的點稱為網(wǎng)絡

3、夾點。閾值：并非所有的換熱網(wǎng)絡問題都存在夾點，只有那些既需要加熱公用工程、又需要冷卻公用工程的換熱網(wǎng)絡問題才存在夾點。只需要一種公用工程的問題，稱為閾值問題。二、問答題1 .簡述我國的能源資源狀況及其特點經(jīng)濟發(fā)展速度快，人均水平低能源消費總量大，人均能耗低能源消費結構以煤為主，脫離世界能源消費的主流能源消費引起的污染物排放，已使環(huán)境不堪重負能源資源相對貧乏，長期能源供應面臨嚴重的短缺能源利用效率低，存在巨大節(jié)能潛力能源問題是保證中國未來經(jīng)濟、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的一個重要問2 .能源按來源分可分為哪幾類？試簡述之（1）來自地球以外天體的能量主體：太陽輻射能。目前所用能源的絕大多數(shù)。目前所用能源的絕大

4、多數(shù)生物質(zhì)能、煤炭、石油、天然氣、水能、風能、海洋能、（2）地球本身蘊藏的能量地熱能、原子核能（3）地球和其他天體相互作用的能量潮汐能3 .能源按使用狀況可分為哪幾類？試簡述之（D常規(guī)能源：開發(fā)技術較成熟、生產(chǎn)成本較低、大規(guī)模規(guī)生產(chǎn)和廣泛利用的能源。如煤炭、水力、石油、天然氣等。力油然（2）新能源：目前尚未得到廣泛使用，有待科學技目前尚未得到廣泛使用，有待科學技術的發(fā)展，以便將來更經(jīng)濟有效開發(fā)的能源效的。如太陽能、地熱能、潮汐能等。4 .能源按轉(zhuǎn)換和利用層次可分為哪幾類？試簡述之按能源的轉(zhuǎn)換和利用層次分：一次能源、二次能源、終端能源（1）一次能源：自然界自然存在的未經(jīng)加工自然界自然存在的未經(jīng)加

5、工或轉(zhuǎn)換的能源。如石油、天然氣、風能等。又分為可再生能源（如風能、生物質(zhì)能、水能、太陽能等）和非再如風能、生物質(zhì)能、水能、太陽能等）（2）二次能源：為滿足生產(chǎn)工藝或生活上的需要，由一次能源加工轉(zhuǎn)換形成的能源產(chǎn)品。如電、煤氣等。（3）終端能源：通過用能設備供消費者使用的能源。5 .能源按對環(huán)境的污染程度可分為哪幾類？試簡述之（1）清潔能源：無污染或污染小的能源。如太陽能、風能、水力、海洋能、氫能、氣體燃料等。風能、水力、海洋能、氫能、氣體燃料等。（2）非清潔能源：污染大的能源。如煤炭、石油等。6 .簡述化工節(jié)能減排的意義1.我國國民經(jīng)濟發(fā)展需要2.資源有限，節(jié)能是國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的保證；3.能源

6、開發(fā)需要大量資金和較長周期；4.節(jié)能有利于保護環(huán)境可減少與能源開采相關的消耗及污染物排放；5.煤、石油、天然氣即是能源又是原料節(jié)能意味著節(jié)約原料；6.節(jié)能可促進生產(chǎn)同樣能源、更多產(chǎn)品；7.節(jié)能可降低成本降低能源成本，則產(chǎn)品成本下降8.節(jié)能能促進管理的改善和技術的進步7.簡述化工節(jié)能的途徑結構節(jié)能：1.產(chǎn)業(yè)結構不同行業(yè)、不同產(chǎn)品對能源的需求很不相同。發(fā)展省能工業(yè)（儀表、電子），減少耗能工業(yè)（鋼鐵、化肥），則國家產(chǎn)業(yè)結構會朝省能方向發(fā)展。2 .產(chǎn)品結構產(chǎn)業(yè)結構向省能型發(fā)展。產(chǎn)品結構也應向高附加值、低能耗的方向發(fā)展。這些行業(yè)有石石油化工、精細化工、生物化工、醫(yī)藥業(yè)及化工新型材料等。3 .企業(yè)結構調(diào)整

7、生產(chǎn)規(guī)模結構是節(jié)能降耗的重要途徑。4 .地區(qū)結構主要是指資源的優(yōu)化配置，調(diào)整部分能耗型工業(yè)的地區(qū)結構。管理節(jié)能1 .宏觀調(diào)控層次（從國家層面上進行調(diào)控）從國家層面上進行調(diào)控）（1）完善法制建設出臺節(jié)能法（2）制定與貫徹合理的經(jīng)濟政策）制定與貫徹合理的經(jīng)濟政策2 .企業(yè)經(jīng)營管理層次（1）建立健全的能源管理機構（2）建立企業(yè)的能源管理制度（3）合理組織生產(chǎn)（4）加強計量管理技術節(jié)能1 .工藝節(jié)能：化學工業(yè)技術中首先是化學反應器，其次是分離工程。化學反應器又取決于兩方面因素，即化學反應器又取決于兩方面因素，即催化劑和化學反應工程。（1）催化劑和化學反應工程：一種新型催化劑可形成更有效的工藝，或可以緩

8、和條件使反應在較低的溫度和壓力下進行，就可以節(jié)省反應物加熱和壓縮所需能量；或選擇性提高，使副產(chǎn)物減少，生成物純度高，既節(jié)省了原料，又降低了后續(xù)精制的負荷；或活度提高，降低反應過程推動力。（2）分離工程：CO2吸收：國外高效率聚乙二醇二甲醛法和碳酸丙烯酯國外高效率聚乙二醇二甲醛法和碳酸丙烯酯法除二氧化碳，優(yōu)點是只要法除二氧化碳，吸收劑減壓就能解吸出二氧化碳，吸收劑可再生。省去化學吸收法（熱碳酸鉀或乙醇胺溶液）中溶劑再生的熱消耗。（3）改進工藝方法和設備2 .化工單元操作設備節(jié)能（1）流體輸送機械：一是設計時要選合適的機械、二是調(diào)節(jié)負荷變化時采用轉(zhuǎn)速控制。（2）換熱設備換熱設備的節(jié)能方法有：加強設

9、備保溫，防止結垢，合理減少傳熱溫差，強化傳熱；對鍋爐和加熱爐還有控制過量空氣，提高燃燒特性，預熱燃燒空氣，回收煙氣余熱空氣，采用高效率設備，如熱管換熱器等（3）蒸發(fā)設備：預熱原料，多效蒸發(fā)，熱泵蒸發(fā)，冷凝水熱量的利用。（4）塔設備節(jié)能途徑：減少回流比，預熱進料，塔頂熱的利用，使用串聯(lián)塔，采用熱泵，采用中間再廢氣和中間冷凝器等。（5）干燥設備：控制和減少過量空氣，余熱回收，排氣的再循環(huán)，熱泵干燥等3 .化工過程系統(tǒng)節(jié)能4 .控制節(jié)能：控制節(jié)能包括兩個方面：一方面是節(jié)能需要操作控制；另一方面通過操作控制節(jié)能。8 .從我國化學工業(yè)的特點出發(fā)，談談我國化學工業(yè)的節(jié)能潛力？我國化學工業(yè)特點1.主要常規(guī)能

10、源(煤、石油、天然氣)既是能源又是原料2.能源消費以煤為主3.大宗化學品生產(chǎn)規(guī)模小4.化工行業(yè)眾多，單位產(chǎn)品能耗差別較大。同一行業(yè)，大、化工行業(yè)眾多，單位產(chǎn)品能耗差別較大(1)從單位產(chǎn)值能耗估計節(jié)能潛力我國是世界上單位GDPtii耗最高的國家之一。(2)從能源利用率看節(jié)能潛力全國能源利用率約32%比先進國家低10個百分點；開采運輸后系統(tǒng)總效率不到10%不足發(fā)達國家一半。節(jié)能潛力巨大：若我國化學工業(yè)的能源利用率提高1%也能節(jié)省150萬噸標煤！(3)從主要產(chǎn)品單位能耗的差距分析節(jié)能潛力(4)從主要耗能設備技術水平分析節(jié)能潛力工業(yè)鍋爐：平均熱效率5560%-發(fā)達國家：80%氯堿蒸發(fā)工序：能耗相差一倍

11、以上；通用設備(風機、水泵、電機)：低于國外。9 .簡要分析流體流動節(jié)能的主要措施合理設計管內(nèi)流速(經(jīng)濟性)；減少不必要的管、閥件；合理設計管內(nèi)流速(經(jīng)濟性)；氣體不采用節(jié)流閥；注意保溫等。10 .簡要分析換熱過程節(jié)能的主要措施換熱過程節(jié)能措施：并流改成逆流；不同溫度并流改成逆流；不同溫度傳熱時，選擇合適的溫差；傳熱時，選擇合適的溫差；溫差推動力t要均勻；強化傳熱系數(shù)K與傳熱面積A;換熱設備的保溫。11 .簡要分析蒸發(fā)過程的主要節(jié)能措施主要節(jié)能措施：利用廢熱預熱原料；多效蒸發(fā)；二次蒸汽的再壓縮等。12 .簡要分析精儲過程的主要節(jié)能措施盡可能減少回流比；預熱進料，提高進料焰值，減少傳熱溫差；塔頂

12、蒸汽余熱利用；塔釜液余熱利用；減少再沸器與冷凝器的溫差；防垢、除垢、減少傳熱熱阻；利用熱泵，將冷凝器蒸汽的溫度提高，向再沸器供熱等。13 .簡要分析吸收過程的主要節(jié)能措施吸收過程節(jié)能措施：選擇合適的溶劑，溶解度大則循環(huán)量??；溶解度對溫度變化敏感；組織合適的流程，如采用逆流、分段、分級等手段，減少功耗。14 .簡要分析干燥過程的主要節(jié)能措施23.減少干燥操作過程能耗的途徑有哪些？干燥過程損失的主要原因：廢氣帶走的熱量；傳熱溫差、傳質(zhì)濕度差；熱溫差、傳質(zhì)濕度差；過度干燥。對應的節(jié)能措施：控制過量空氣，減少加熱器的熱負控制過量空氣，中間加熱，提高熱效率，減少傳熱溫差；廢氣再循環(huán)，提高熱效率；廢氣余熱

13、回收，減少加熱器的熱負荷；利用熱泵，回收熱量。產(chǎn)品預脫水，減少加熱器的熱負荷精確測量產(chǎn)品濕度，避免過度干燥；嚴格控制空氣出、入口溫度，使空氣流量處于最佳狀態(tài)。15 .簡要分析反應過程的主要節(jié)能措施(D吸熱反應：合理供熱，且反應溫度盡可能低。這樣可利用余熱，節(jié)約高品質(zhì)燃料?？捎胁煌岱桨?。(2)放熱反應：對于放熱反應，應合理利用反應熱。放熱反應的溫度應盡可能高，這樣，所回收的熱量就具有較高的品質(zhì)，便于能量的更合理的利用。但利用反應熱時，要注意反應過程的特點。16 .試比較熱效率、效率及實用效率的區(qū)別與聯(lián)系從單一熱源吸收的熱量不可能全部連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣?。在高溫熱源和低溫熱源溫度給定的條件下，卡諾定

14、理給出了熱變功的極限，即可逆熱機的熱效率為周0=112/丁1T1-高溫熱源溫度T2-低溫熱源溫度17 .針對某一具體的化工單元過程進行分析18 .針對你最熟悉的一具體化工單元過程進行分析19 .損失功與過程的嫡變有何聯(lián)系？損失功為實際功與理想功的差值WL=Wa（-WidWac=H-QWid=H-T0AS體系Wl=T0A0系-Q-Q=T0S環(huán)境所以Wl=T0AS總20 .夾點問題與閾值問題的區(qū)別是什么？閾值問題如何設計？只需要一種公用工程的問題稱為閾值問題。1.1. 值溫差TTHR有些系統(tǒng)當冷、熱復合曲線距離較遠時，有些系統(tǒng)當冷、熱復合曲線距離較遠時，加熱與冷卻公用工程均需要，是夾點問題。當繼續(xù)

15、靠近時，只剩下一種公用工程，成為閾值問題。若TTHR>Tminn,閾值問題。反之，夾點問題設計：閾值問題判斷；依據(jù)夾點問題進行具體的網(wǎng)絡設計：加熱公用工程：夾點之上設計；冷卻公用工程：夾點之下設計21 .換熱網(wǎng)絡優(yōu)化設計的具體步驟有哪些？首先設計具有最大熱回收的換熱網(wǎng)絡，然后在根據(jù)經(jīng)濟性進行調(diào)優(yōu)。具體步驟（1）夾點的設計（2）初始網(wǎng)絡的生成（3）熱負荷回路的斷開與換熱單元的合并對于不存在夾點的采用閾值問題進行分析22 .現(xiàn)行換熱網(wǎng)絡的改造需要哪些步驟？1:按給定物流數(shù)據(jù)及費用參數(shù)計算不同Tmin下的能量目標及面積目標。2:繪出新增面積投資費用與能量節(jié)省費用的關系。3:分析現(xiàn)有網(wǎng)絡中違反夾點原則的匹配。4:去掉夾點之上的冷卻器和夾點之下的加熱器，消除跨越夾點的匹配。5:換熱網(wǎng)絡的進一步調(diào)優(yōu)。24 .簡述傳熱的節(jié)能與強化途徑。答：強化途徑：1）增大平均溫度差4tm2）增大傳熱面積S3）增大總傳熱系數(shù)K25 .試分析夾點的意義1夾點確定了換熱器設計的原則與方向（1）夾點之上不設冷卻器；（2）夾點之下不設加熱器；（3）不應有跨越夾點的傳熱。2夾點限定了能量的回收率。26 .最優(yōu)火點溫差是如何確定的？1.最優(yōu)夾點溫差-總費用最低2.最優(yōu)夾點溫差確定方法根據(jù)經(jīng)驗確定此時需綜合考慮公用工程和換熱器設備的價