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第1章 节能减排技术理论基础1

1.1 概述1

1.1.1 能源1

1.1.2 能源的分类1

1.1.3 化工技术节能2

1.1.4 各类能源折算标准煤的参考系数3

1.2 热力学基础4

1.2.1 流体的热力学性质4

1.2.2 系统和状态函数4

1.2.3 单组分气体的p-V-T关系6

1.2.4 真实气体混合物的p-V-T关系11

1.2.5 液体的p-V-T关系13

1.2.6 可逆过程与不可逆过程14

1.2.7 热力学基本关系式和麦克斯韦关系式15

1.2.8 剩余性质计算19

1.2.9 热力学第一定律和能量衡算24

1.2.10 热力学第一定律的应用27

1.2.11 热力学第二定律和卡诺效率32

1.2.12 轴功的计算36

1.3 过程能量分析基础39

1.3.1 理想功与损耗功39

1.3.2 有效能（？）与环境模型49

1.3.3 蒸汽动力循环58

1.3.4 制冷循环63

1.3.5 气体液化循环68

1.4 化工过程用能的热力学分析70

1.4.1 化工过程热力学分析的基本方法70

1.4.2 可避免的？损失与不可避免的？损失84

1.4.3 合理用能的基本原则87

参考文献90

第2章 化工单元操作和系统的节能92

2.1 流体流动和流体输送机械92

2.2 换热94

2.3 混合与分离过程96

2.4 蒸发98

2.5 气体吸收100

2.6 精馏101

2.7 干燥107

2.8 实例分析108

2.9 节能方法和技术110

2.10 夹点技术和系统节能115

2.10.1 夹点技术应用115

2.10.2 阈值问题117

2.10.3 系统热机的设置118

2.10.4 系统热泵的设置118

2.10.5 换热网络设计119

2.10.6 精馏系统热集成127

参考文献128

第3章 化工能量分析实例129

3.1 苯加氢生产环己烷装置129

3.2 合成氨的转化工序生产装置131

3.3 用热泵回收低温排水的热量137

3.4 夹点技术应用实例139

参考文献142

第4章 化工流体输送装置的节能减排技术143

4.1 泵143

4.1.1 泵的结构类型143

4.1.2 离心泵的节能原理144

4.1.3 泵的节能145

4.1.4 管路系统的节能技术146

4.1.5 泵的节能实例147

4.1.6 泵的节能趋势148

4.2 风机149

4.2.1 风机的节能原理149

4.2.2 风机结构对能耗的影响150

4.2.3 提高风机运行经济性的途径151

4.2.4 轴流式风机的节能153

4.2.5 风机的节能优化154

4.3 压缩机156

4.3.1 离心式压缩机的节能156

4.3.2 活塞式压缩机的节能159

4.3.3 压缩机节能措施及实例161

参考文献163

第5章 换热设备的节能减排技术164

5.1 概述164

5.1.1 换热设备的应用164

5.1.2 换热设备的分类164

5.1.3 各种换热设备的特性165

5.1.4 换热设备的选型174

5.2 强化传热及新型换热器175

5.2.1 强化传热概述175

5.2.2 强化换热管177

5.2.3 管内插入物强化传热180

5.2.4 改进壳程管束支撑结构182

5.2.5 对流换热耗功强化185

5.2.6 沸腾换热的强化187

5.2.7 凝结换热的强化188

5.3 换热设备节能应用实例189

5.3.1 螺旋槽管的应用实例190

5.3.2 横纹槽管的应用实例191

5.3.3 缩放管换热器应用实例192

5.3.4 螺旋扁管换热器的工业应用实例193

5.3.5 波纹管的应用实例195

5.3.6 T形翅片管应用实例196

5.3.7 表面多孔管应用实例198

5.3.8 热管换热器应用举例200

5.3.9 CT（交叉梯形波带）插入物应用实例200

5.3.10 静态混合器应用举例202

5.3.11 绕花丝换热器应用举例202

5.3.12 折流杆换热器的应用203

5.3.13 空心环管壳式换热器的应用204

5.3.14 螺旋折流板换热器的工业应用实例206

参考文献206

第6章 塔设备的节能减排技术208

6.1 塔设备的发展和现状208

6.2 塔设备的分类与比较209

6.3 板式塔的内件及其结构特征211

6.3.1 气液呈错流流向的塔板211

6.3.2 气液呈逆流流向的塔板222

6.3.3 气液呈并流流向的塔板222

6.4 填料塔的内件及其结构类型223

6.4.1 散装填料223

6.4.2 规整填料227

6.4.3 填料塔内件230

6.5 塔设备的选择232

6.6 板式塔板的流体力学和传质性能234

6.6.1 塔板的操作性能图与流动状态234

6.6.2 塔板压降237

6.6.3 塔板负荷的计算方法238

6.7 填料塔的流体力学和传质性能241

6.7.1 填料的流体力学性能241

6.7.2 填料的传质性能243

6.8 塔设备的新技术研究现状与发展趋势245

6.8.1 国外新型板式塔技术的发展245

6.8.2 喷射态立体传质塔板的开发与应用现状247

6.8.3 立体传质塔板的实际应用及发展252

6.8.4 烟气脱硫塔的开发与应用现状255

6.8.5 塔设备设计技术的发展260

6.9 塔设备节能技术应用实例261

6.9.1 热偶联与隔板塔技术261

6.9.2 夹点技术264

6.10 蒸馏过程节能热力学分析265

6.10.1 精馏过程所需功265

6.10.2 精馏过程的不可逆性分析266

6.10.3 精馏过程节能的基本方法和手段266

参考文献267

第7章 化学反应器设备的节能减排技术271

引言271

7.1 管式反应器273

7.1.1 概述273

7.1.2 管式反应器工业应用实例273

7.2 釜式反应器274

7.2.1 概述274

7.2.2 釜式反应器工业应用实例274

7.3 塔式反应器276

7.3.1 概述276

7.3.2 塔式反应器工业应用实例277

7.4 鼓泡塔反应器277

7.4.1 概述277

7.4.2 鼓泡塔反应器工业应用实例278

7.5 固定床反应器279

7.5.1 概述279

7.5.2 固定床反应器工业应用实例279

7.6 流化床反应器281

7.6.1 概述281

7.6.2 流化床反应器工业应用实例282

7.7 移动床反应器283

7.7.1 概述283

7.7.2 移动床反应器工业应用实例283

7.8 滴流床（涓流床）反应器284

7.8.1 概述284

7.8.2 滴流床反应器工业应用实例284

7.9 淤浆床反应器286

7.9.1 概述286

7.9.2 淤浆床反应器工业应用实例286

7.10 微反应器287

7.10.1 概述287

7.10.2 微反应器的研究现状与发展趋势287

7.11 膜反应器288

7.11.1 酶膜反应器概况、研究应用现状及展望288

7.11.2 无机膜反应器概况、研究应用现状及展望291

7.12 反应精馏反应器293

7.12.1 概述293

7.12.2 反应精馏技术工艺研究现状294

7.12.3 反应精馏技术前景展望294

7.13 燃料电池反应器295

7.13.1 概述295

7.13.2 燃料电池反应器技术研究现状与发展趋势296

7.13.3 我国开发燃料电池技术的挑战298

7.14 超临界反应器298

7.14.1 超临界流体及超临界化学反应298

7.14.2 超临界反应器简介299

7.14.3 超临界反应器技术的研究现状300

7.14.4 超临界反应器技术发展趋势301

7.15 旋转填充床反应器301

7.15.1 概述301

7.15.2 旋转填充床反应器的应用研究进展302

7.15.3 旋转填充床反应器的研究前景展望302

7.16 磁稳流化床反应器303

7.16.1 概述303

7.16.2 磁稳流化床反应器的应用现状303

7.16.3 磁稳流化床反应器应用前景展望304

参考文献305

第8章 机械分离设备的节能减排技术309

8.1 浮选设备309

8.1.1 气浮设备的原理309

8.1.2 气浮分离设备的分类309

8.1.3 提高气浮效率的途径311

8.2 重力浓缩312

8.2.1 耙式浓缩机312

8.2.2 倾斜板重力浓缩箱313

8.2.3 深锥浓缩器314

8.2.4 重力浓缩设备的选型原则314

8.3 旋转流分离设备314

8.3.1 水力旋流器314

8.3.2 旋风分离器317

8.4 离心机分离设备320

8.4.1 离心过滤机320

8.4.2 离心沉降机323

8.4.3 离心分离机的选型325

8.5 过滤设备326

8.5.1 过滤的基本原理与特点326

8.5.2 过滤机的分类及其特性327

8.5.3 过滤机的选型327

8.6 膜分离设备328

8.6.1 过滤膜分离过程328

8.6.2 反渗透膜分离过程330

8.6.3 渗析膜分离过程332

8.6.4 电渗析膜分离过程333

8.6.5 液膜分离过程335

8.6.6 气体渗透分离过程337

8.6.7 强化膜分离过程的措施338

参考文献340

第9章 化工工业加热炉的节能减排技术341

9.1 管式加热炉的一般结构341

9.2 管式加热炉的种类343

9.3 加热炉的燃烧节能技术345

9.3.1 节能的基本概念345

9.3.2 燃烧节能技术345

9.4 烟气余热回收技术354

9.4.1 概述354

9.4.2 回收烟气余热的途径355

9.4.3 余热回收的热能转换装置356

9.5 加热炉的其他节能技术361

9.5.1 节能涂料361

9.5.2 炉管的强化传热技术363

9.5.3 加热炉节能的方法讨论364

参考文献365

附录366