化工节能减排技术（李平辉 ）（第三版）

前言

《化工节能减排技术》自2010年出版以来，受到了广大师生的好评。2016年修订出版了第二版，第二版经全国职业教育教材审定委员会审定，立项为“十二五”职业教育国家规划教材。

本次修订是在第二版的基础上，根据化工生产现状的节能减排工作实际需要，力求贴近生产、贴近实际，体现现代职业教育的特点和课程建设的要求，从节能的基本概念和基本原理出发，从化工单元节能减排到生产节能减排，结合典型生产实例，讨论如何实现化工生产节能减排。

本次修订适应国家对节能减排工作新的时代需要，突出职业教育特色，注重职业能力培养；同时进一步加强了节能减排方面的常识教育和知识的趣味性，通过二维码的形式，增加了动画、视频等信息化资源，便于读者理解较抽象的概念和知识。在教材编写过程中以“认识化工节能减排—化工节能基础—典型化工单元节能减排—典型化工企业节能减排”为主线，采用单元式，配合典型化工生产的节能减排案例（“化工生产过程简介—测试方案—节能减排测试结果—节能减排整改措施”）,每个单元后均设有“知识窗”，便于拓展学习。

本次修订由中山职业技术学院李平辉教授和常州工程职业技术学院刘长春副教授共同完成。各章节的原作者也对本次修订工作提出了许多有益的意见和建议，在此深表感谢！

本次修订得到了化学工业出版社和中山职业技术学院等相关单位领导的关心和大力支持，在此一并表示衷心的感谢。

由于编者水平所限，书中不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者

2021年6月

版前言

本教材是在全国化工高等职业教育教学指导委员会化工技术类专业委员会组织下，按照化工技术类专业培养目标和专业特点，结合化工总控工职业标准和国家的能源政策编写的。

本教材的编写以化工生产现状的节能减排工作为重点，突出工学结合，注重学生能力（技能）训练，优化整合课程内容，使之成为学生掌握职业技能、步入工作岗位的帮手。教材编写适应国家对节能减排工作的时代需要，突出职业教育的特色，注重职业能力的培养；在编写过程中以“认识化工生产—化工节能基础—典型化工项目节能减排分析—化工企业‘三废’处理和清洁生产技术”为主线，采用单元式，配合典型化工生产的节能减排案例（“化工生产过程简介—测试方案—节能减排测试结果—节能减排整改措施”），在学中做，在做中学，力求基本满足化工类专业学生在工作岗位上开展化工企业的节能减排工作的需求。

本教材由湖南化工职业技术学院李平辉教授担任主编并编写单元一、单元四及附录，南京化工职业技术学院潘勇讲师编写单元二，常州工程职业技术学院刘长春讲师编写单元三，广西工业职业技术学院邱媛副教授编写单元五。南京化工职业技术学院丁志平教授、湖南省石油与化工节能技术服务中心郑惠仪高级工程师担任主审，常州工程职业技术学院陈炳和教授、湖南化工职业技术学院贺召平副教授对书稿的编写提出了宝贵的意见，在此深表谢意。

编写本教材的过程中得到了化学工业出版社和各编者所在单位的大力支持；同时，编写本教材参考了有关专著及其他文献资料，在此，我们一并表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，教材中不妥之处在所难免，敬请读者批评指正，不吝赐教。

编者

2010年6月

第二版前言

节约能源是实现可持续发展的长期战略方针。当今世界，资源短缺，供需矛盾日益尖锐，为了更好地促进国民经济健康、快速发展并限度保护环境，化工行业加强节能减排工作已经刻不容缓，也是重中之重。

本书是经全国职业教育教材审定委员会审定立项的“十二五”职业教育国家规划教材，是根据国家对“十二五”规划教材的总要求，并结合全国石油和化工职业教育教学指导委员会高职化工技术类专业委员会对化工类专业教学的具体要求，按照化工技术类专业培养目标和特点，通过深入企业、走访专家，结合国家的能源政策和行业节能减排的目标而编写的。

本次修订在版的基础上，从节能减排实际需要出发，力求贴近生产、贴近实际，体现现代职业教育的特点和课程建设的需要，从节能的基本概念和基本原理出发，从化工单元节能减排到生产节能减排，结合典型生产实例，讨论如何实现化工生产节能减排。全书编写适应国家对节能减排工作的时代需要，突出职业教育的特色，注重职业能力的培养；同时加强了节能减排方面的常识教育和知识的趣味性，在教材编写过程中以“认识化工节能减排—化工节能基础—典型化工单元节能减排—典型化工企业节能减排”为主线，采用单元式，配合典型化工生产的节能减排案例（“化工生产过程简介—测试方案—节能减排测试结果—节能减排整改措施”）,每个单元后均设有“知识窗”。

本书由中山职业技术学院李平辉教授担任主编并编写单元四、附录及各单元的知识窗，晋城职业技术学院吉晋兰老师编写单元一，南京科技职业学院(原南京化工职业技术学院)潘勇老师编写单元二，常州工程职业技术学院刘长春老师编写单元三。全书由李平辉教授统稿，南京科技职业学院丁志平教授、湖南省石油与化工节能技术服务中心郑惠仪高级工程师担任主审，此外，常州工程职业技术学院陈炳和教授、湖南化工职业技术学院贺召平老师、广东绿维能源科技有限公司陈新文经理也在编写过程中提供了许多宝贵的建议，在此深表谢意。

本次修订得到了化学工业出版社和中山职业技术学院等相关单位领导的关心和大力支持，在此一并表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，不妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者

2016年5月

本书共分为四个单元，主要内容包括认识化工节能减排、化工节能基础、化工单元节能减排、化工企业节能减排。

全书以化工生产现状的节能减排工作为重点，结合编者多年从事化工生产企业节能减排工作的经验，以“认识化工节能减排—化工节能基础—典型化工单元节能减排—典型化工企业节能减排”为主线，采用单元式，配合典型化工生产的节能减排案例（“化工生产过程简介—测试方案—节能减排测试结果—节能减排整改措施”），在学中做，在做中学，并加强了节能减排方面的常识教育和知识的趣味性，通过二维码的形式，融入动画、视频等信息化资源，便于读者理解较抽象的概念和知识。

本书适合高等职业院校化工技术类各专业使用，也可供其他专业的选修课使用，还可作为石油和化工行业工程技术人员、管理人员的培训教材或参考资料。

单元一认识化工节能减排001

任务一认识能源001

一、能源的定义001

二、能源的分类002

三、节能减排的有关概念003

四、提高危险化学品的本质安全011

任务二认识化工节能减排技术011

一、节能减排的内容011

二、石油和化工行业的节能减排012

三、节能途径014

四、二氧化碳排放量的计算016

五、节能减排的主要目标017

六、节能减排的意义017

知识窗《巴黎协定》与碳中和018

思考题020

项目训练题020

单元二化工节能基础021

任务一能量平衡方程的应用022

一、热力学定律及其表达式022

二、封闭体系的能量平衡方程022

三、稳流体系的能量平衡方程023

四、稳流体系能量平衡方程的实际应用024

五、轴功及其计算027

任务二常见工质焓变和熵变的计算030

一、采用ΔH、ΔS计算公式计算焓变和熵变030

二、采用热力学图表法求解ΔH、ΔS032

任务三熵增原理的应用036

一、卡诺定理及其应用037

二、熵与熵增原理038

三、熵平衡040

任务四理想功与损失功的计算042

一、能量的品质042

二、理想功(Wid)043

三、损失功(WL)044

四、热力学效率(ηT)046

任务五分析法的应用047

一、(exergy) 与平衡方程047

二、常见类型的计算050

三、常见化工过程的分析应用052

知识窗日常生活用电中的节电措施057

思考题057

计算题058

单元三化工单元节能减排060

任务一化工单元操作过程的节能减排060

一、流体输送过程的节能减排060

二、传热过程的节能减排062

三、蒸发过程的节能减排064

四、精馏过程的节能减排067

五、干燥过程的节能减排070

六、制冷过程的节能减排071

七、空气压缩过程的节能减排073

任务二燃煤锅炉的节能减排074

一、燃烧节能075

二、锅炉运行维护节能076

三、采用新工艺、新设备节能077

四、鼓风机、引风机和给水泵的选型节能078

五、水处理节能078

六、循环流化床锅炉079

七、锅炉热效率的测定081

八、工业锅炉的节能技术改造案例083

任务三热能利用的节能085

一、余热回收节能086

二、加热炉的主要节能089

三、凝结水回收090

任务四泵与风机的节能减排094

一、泵的节能减排094

二、风机的节能减排101

知识窗新能源技术103

思考题106

项目训练题106

单元四化工企业节能减排107

任务一小氮肥企业节能减排107

一、氮肥企业生产概况107

二、氮肥生产节能减排现场测试工作109

三、锅炉工序及蒸汽平衡测试数据和结果110

四、造气工序测试数据及结果111

五、变换工序测试数据及结果115

六、氨平衡测试数据及结果119

七、压缩工序测试数据及结果120

八、供水系统测试数据及结果121

九、氮肥生产节能测试结果汇总122

十、氮肥企业整改意见124

十一、节能减排潜力分析和建议125

任务二硫酸生产的节能减排128

一、硫酸生产工艺概况128

二、硫酸生产能耗分析131

三、硫酸生产中的节能技术改造135

任务三PVC生产系统的节能新技术改造138

一、乙炔生产系统的技术改造139

二、氯乙烯生产系统的技术改造139

三、聚合与干燥系统的技术改造141

四、公用工程的技术改造142

五、技术改造的效果143

任务四正己烷装置的节能技术改造143

一、正己烷生产装置存在的问题分析143

二、正己烷生产装置采取的主要措施145

三、正己烷生产技术改造的效果145

知识窗绿色化学和清洁生产146

项目训练题149

附录150

附录一中华人民共和国节约能源法150

附录二一些物质的热力学性质159

附录三理想气体摩尔定压热容的常数161

附录四某些气体在不同温度区间的平均摩尔定压热容162

附录五水和水蒸气的热力学性质163

附录六龟山-吉田环境模型的元素标准化学171

附录七主要无机和有机化合物的摩尔标准化学Exc以及温度修正系数172

附录八各种能源折标准煤参考系数174

参考文献175

本书共分为四个单元，主要内容包括认识化工节能减排、化工节能基础、化工单元节能减排、化工企业节能减排。

全书以化工生产现状的节能减排工作为重点，结合编者多年从事化工生产企业节能减排工作的经验，以“认识化工节能减排—化工节能基础—典型化工单元节能减排—典型化工企业节能减排”为主线，采用单元式，配合典型化工生产的节能减排案例（“化工生产过程简介—测试方案—节能减排测试结果—节能减排整改措施”），在学中做，在做中学，并加强了节能减排方面的常识教育和知识的趣味性，通过二维码的形式，融入动画、视频等信息化资源，便于读者理解较抽象的概念和知识。

本书适合高等职业院校化工技术类各专业使用，也可供其他专业的选修课使用，还可作为石油和化工行业工程技术人员、管理人员的培训教材或参考资料。