化工節(jié)能原理與技術(shù)（第5版）

第1章總論1
1．1能源與能源的分類1
1．1．1能源1
1．1．2能源的分類1
1．2化學工業(yè)節(jié)能的潛力與意義2
1．2．1我國化學工業(yè)的特點2
1．2．2化學工業(yè)節(jié)能的潛力3
1．2．3節(jié)能的意義4
1．3節(jié)能的途徑5
1．3．1結(jié)構(gòu)節(jié)能5
1．3．2管理節(jié)能5
1．3．3技術(shù)節(jié)能6
參考文獻9
第2章節(jié)能的熱力學原理10
2．1基本概念10
2．1．1能量系統(tǒng)10
2．1．2平衡狀態(tài)11
2．1．3狀態(tài)參數(shù)和狀態(tài)方程式12
2．1．4功和熱量13
2．1．5可逆過程14
2．2能量與熱力學第一定律15
2．2．1閉口系統(tǒng)能量衡算式15
2．2．2穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)能量衡算式15
2．3炬用和熱力學第二定律19
2．3．1熱力學第二定律的幾種表述19
2．3．2熵的概念和孤立系統(tǒng)熵增原理20
2．3．3熱力學第二定律的熵衡算方程式21
2．3．4能量和炬用22
2．4能量的炬用計算23
2．4．1環(huán)境與物系的基準狀態(tài)23
2．4．2機械形式能量的炬用24
2．4．3熱量炬用24
2．4．4封閉系統(tǒng)的炬用27
2．4．5穩(wěn)定流動系統(tǒng)的炬用28
2．4．6化學反應(yīng)的最大有用功29
2．4．7氣體的擴散炬用31
2．4．8元素和化合物的化學炬用32
2．4．9燃料的化學炬用33
2．5炬用損失和炬用衡算34
2．5．1炬用損失和炬用衡算方程式34
2．5．2封閉系統(tǒng)的炬用衡算方程式35
2．5．3穩(wěn)定流動系統(tǒng)的炬用衡算方程式36
2．6裝置的炬用效率和炬用損失系數(shù)38
2．6．1炬用效率的一般定義38
2．6．2炬用效率的不同形式39
2．7炬用分析的應(yīng)用實例41
2．7．1煤制天然氣甲烷化過程反應(yīng)熱回收分析41
2．7．2己內(nèi)酰胺裝置蒸汽系統(tǒng)分析與優(yōu)化43
2．8節(jié)能理論的新進展45
2．8．1可避免炬用損失與不可避免炬用損失45
2．8．2熱經(jīng)濟學（炬用經(jīng)濟學）47
2．8．3有限時間熱力學48
2．8．4積累炬用理論49
2．8．5能值分析49
2．8．6綜合考慮資源利用與環(huán)境影響的炬用分析50
符號表51
參考文獻52
第3章化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能54
3．1流體流動及流體輸送機械54
3．1．1流體流動54
3．1．2流體機械54
3．2換熱57
3．2．1換熱過程57
3．2．2設(shè)備和管道的保溫58
3．3蒸發(fā)58
3．3．1多效蒸發(fā)59
3．3．2額外蒸汽的引出62
3．3．3二次蒸汽的再壓縮64
3．3．4冷凝水熱量的利用66
3．4精餾67
3．4．1預(yù)熱進料68
3．4．2塔釜液余熱的利用69
3．4．3塔頂蒸氣余熱的回收利用70
3．4．4多效精餾71
3．4．5熱泵精餾74
3．4．6減小回流比78
3．4．7增設(shè)中間再沸器和中間冷凝器80
3．4．8多股進料和側(cè)線出料82
3．4．9熱偶精餾85
3．5干燥87
3．5．1排氣的再循環(huán)87
3．5．2采用換熱器的余熱回收87
3．5．3熱泵的應(yīng)用87
3．5．4其他88
3．6反應(yīng)88
3．6．1化學反應(yīng)熱的有效利用和提供89
3．6．2反應(yīng)裝置的改進91
3．6．3催化劑的開發(fā)92
3．6．4反應(yīng)與其他過程的組合92
符號表96
參考文獻97
第4章過程系統(tǒng)節(jié)能——夾點技術(shù)98
4．1緒論98
4．1．1過程系統(tǒng)節(jié)能的意義98
4．1．2夾點技術(shù)的應(yīng)用范圍及其發(fā)展100
4．2夾點的形成及其意義101
4．2．1溫-焓圖和復(fù)合曲線101
4．2．2夾點的形成102
4．2．3問題表法104
4．2．4夾點的意義106
4．3換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計目標107
4．3．1能量目標107
4．3．2換熱單元數(shù)目目標107
4．3．3換熱網(wǎng)絡(luò)面積目標108
4．3．4經(jīng)濟目標109
4．3．5最優(yōu)夾點溫差的確定109
4．4換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計110
4．4．1夾點技術(shù)設(shè)計準則110
4．4．2初始網(wǎng)絡(luò)的生成112
4．4．3熱負荷回路的斷開與換熱單元的合并115
4．4．4閾值問題119
4．5換熱網(wǎng)絡(luò)改造綜合121
4．5．1現(xiàn)行換熱網(wǎng)絡(luò)的分析121
4．5．2換熱網(wǎng)絡(luò)改造綜合的設(shè)計目標123
4．5．3換熱網(wǎng)絡(luò)改造步驟124
4．5．4受網(wǎng)絡(luò)夾點控制裝置的改造分析125
4．5．5換熱網(wǎng)絡(luò)改造綜合實例128
4．6蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化綜合145
4．6．1總復(fù)合曲線145
4．6．2多級公用工程的配置147
4．6．3熱機的設(shè)置154
4．6．4熱泵及熱泵的設(shè)置157
4．6．5蒸汽動力系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性分析175
4．7循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化177
4．7．1設(shè)計問題中循環(huán)水量目標的求解177
4．7．2改造問題中循環(huán)水量目標的求解178
4．7．3冷卻器網(wǎng)絡(luò)改造優(yōu)化180
4．7．4循環(huán)水系統(tǒng)中泵網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化181
4．7．5采用多回路結(jié)構(gòu)的循環(huán)水系統(tǒng)供能優(yōu)化182
4．7．6水輪機在循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化中的應(yīng)用182
4．7．7采用數(shù)學規(guī)劃法的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化183
4．7．8考慮空冷器的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化184
4．8分離系統(tǒng)優(yōu)化綜合184
4．8．1精餾系統(tǒng)的熱集成184
4．8．2分離系統(tǒng)在整個過程系統(tǒng)中的合理設(shè)置188
4．8．3不同分離過程的熱集成190
4．9反應(yīng)器的熱集成192
4．9．1反應(yīng)器的熱集成特性192
4．9．2反應(yīng)器的合理設(shè)置193
4．10裝置/廠際間的熱聯(lián)合194
4．10．1裝置/廠際間熱聯(lián)合的方式195
4．10．2全廠復(fù)合曲線195
4．10．3通過全廠復(fù)合曲線確定裝置/廠際熱聯(lián)合能量目標196
4．10．4通過全廠復(fù)合曲線確定裝置/廠際熱聯(lián)合改造目標197
4．10．5裝置/廠際間的低溫熱聯(lián)合198
4．10．6裝置/廠際間換熱與裝置內(nèi)換熱的協(xié)同考慮199
4．10．7裝置間熱進料最優(yōu)設(shè)計200
4．11間歇過程的熱集成204
4．11．1間歇過程夾點分析法204
4．11．2改進的時間溫度復(fù)合分析模型205
4．11．3間歇過程換熱網(wǎng)絡(luò)的目標函數(shù)208
4．11．4間歇過程換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計210
4．11．5間歇過程工藝物流與公用工程的綜合214
4．12低溫余熱的有效回收216
4．12．1低溫余熱回收途徑216
4．12．2余熱源的提質(zhì)優(yōu)化217
4．12．3余熱的直接熱利用219
4．12．4余熱的升級熱利用——熱泵220
4．12．5吸收式制冷220
4．12．6余熱的動力回收221
4．12．7不同余熱回收方式的比較224
符號表224
參考文獻225
第5章水系統(tǒng)集成和氫系統(tǒng)優(yōu)化228
5．1緒論228
5．2常用節(jié)水方法與用水單元模型229
5．2．1常用節(jié)水方法229
5．2．2用水單元模型229
5．2．3負荷-濃度圖與水極限曲線230
5．2．4用水單元質(zhì)量衡算231
5．3水夾點的形成及其意義231
5．3．1極限復(fù)合曲線231
5．3．2水夾點的形成及其意義232
5．3．3問題表法233
5．4用水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)及數(shù)學模型235
5．4．1用水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)235
5．4．2非線性數(shù)學模型235
5．4．3數(shù)學模型的求解236
5．5水直接回用水網(wǎng)絡(luò)綜合239
5．5．1用水網(wǎng)絡(luò)的描述239
5．5．2最大傳質(zhì)推動力法240
5．5．3最小匹配數(shù)法243
5．6再生回用與再生循環(huán)的水網(wǎng)絡(luò)246
5．6．1水的直接回用、再生回用和再生循環(huán)246
5．6．2再生循環(huán)247
5．6．3再生回用248
5．7具有中間水道的水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其綜合方法249
5．7．1具有中間水道的水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)249
5．7．2多組分廢水直接回用中間水道用水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法250
5．8氫系統(tǒng)優(yōu)化251
5．8．1最小氫氣公用工程用量的計算與分析251
5．8．2氫氣的提純回用255
5．8．3氫氣網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化匹配原則257
5．8．4實例分析與計算257
符號表260
參考文獻260
附錄262
附錄1龜山-吉田環(huán)境模型的元素化學炬用262
附錄2主要的無機化合物和有機化合物的摩爾標準化學炬用E0xc 以及溫度修正系數(shù)ξ263