化工节能技术考试题目及答案

一、名词解释节能:应用技术上可行、经济上合理、环境和社会可以会接受的方法，来合理有效地利用能源。本质：充分、有效地发挥能源的作用.能源：可以直接或通过转换为人类生产与生活提供能量和动力的物质资源。技术节能: 又称间接节能，指通过合理调整，优化经济结构、产业结构和产品结构提高产品质量，节约使用各种物资等途径而达到的节约效果。结构节能: 又称直接节能，它指能源系统流程各环节中，由于加强企业经济管理和节能科学管理，减少跑、冒、滴、漏；改革低效率的生产工艺，采用新工艺、新设备、新技术和综合利用等方法，提高能源有效利用率从而降低单位产品能源消耗所实现的节能。完全热力学平衡:同时满足热平衡、力平衡和化学平衡。不完全热力学平衡:只满足热平衡、力平衡的平衡可避免用损失:技术上和经济上都可避免的用损失。不可避免用损失:不可避免“火用”损失是技术上和经济上不可避免的最小“火用”损失，要么技术上无法实现，要么经济上不可行。EL=AVO(可避免)+INE(不可避免)效率: 收益的用与耗费的用的比值，e=E收益/E耗费 e= E收益/E耗费=（E耗费-EL）/E耗费=1-EL/E耗费=1-实用效率:e=E收益/(E耗费-INE)夹点技术是以化工热力学为基础，以经济费用为目标函数，对过程系统整体进行优化设计和节能改造的技术。网络夹点:现行网络中，若单股冷、热流体传热温差到达规定的最小传热温差的点称为网络夹点。零改动方案:改造过程中仅以增加换热器面积来回收热量而不改动换热网络结构的方案一改动方案: 改造过程中引起换热网络结构一次改动的方案。过程夹点:对过程进行分析时所确定的夹点。热负荷回路:在网络中从一股物流出发，沿与其匹配的物流找下去，又回到此物流，则称在这些匹配的单元之间构成热负荷回路。阈值:并非所有的换热网络问题都存在夹点，只有那些既需要加热公用工程、又需要冷却公用工程的换热网络问题才存在夹点要一种公用工程的问题，称为阈值问题。二、问答题1. 简述我国的能源资源状况及其特点经济发展速度快，人均水平低；能源消费总量大，人均能耗低；能源消费结构以煤为主，脱离世界能源消费的主流；能源消费引起的污染物排放，已使环境不堪重负；能源资源相对贫乏，长期能源供应面临严重的短缺；能源利用效率低，存在巨大节能潜力；能源问题是保证中国未来经济、环境可持续发展的一个重要问题。2. 能源按来源分可分为哪几类？试简述之（1）来自地球以外天体的能量 主体：太阳辐射能。目前所用能源的绝大多数。目前所用能源的绝大多数。生物质能、煤炭、石油、天然气、水能、风能、海洋能、（2）地球本身蕴藏的能量地热能、原子核能（3）地球和其他天体相互作用的能量潮汐能3. 能源按使用状况可分为哪几类？试简述之（1）常规能源:开发技术较成熟、生产成本较低、大规模规生产和广泛利用的能源。如煤炭、水力、石油、天然气等（2）新能源:目前尚未得到广泛使用，有待科学技目前尚未得到广泛使用，有待科学技术的发展，以便将来更经济有效开发的能源效的。如太阳能、地热能、潮汐能等。4. 能源按转换和利用层次可分为哪几类？试简述之按能源的转换和利用层次分: 一次能源、二次能源、终端能源（1）一次能源：自然界自然存在的未经加工自然界自然存在的未经加工或转换的能源。如石油、天然气、风能等。又分为可再生能源(如风能、生物质能、水能、太阳能等）和非再如风能、生物质能、水能、太阳能等）（2）二次能源：为满足生产工艺或生活上的需要，为满足生产工艺或生活上的需要，由一次能源加工转换形成的能源产品。如电、煤气等。（3）终端能源：通过用能设备供消费者使用的能源。5. 能源按对环境的污染程度可分为哪几类？试简述之(1) 清洁能源：无污染或污染小的能源。如太阳能、风能、水力、海洋能、氢能、气体燃料等。风能、水力、海洋能、氢能、气体燃料等。（2）非清洁能源：污染大的能源。如煤炭、石油等。6. 简述化工节能减排的意义1.我国国民经济发展需要2.资源有限，节能是国民经济持续发展的保证；3.能源开发需要大量资金和较长周期；4.节能有利于保护环境可减少与能源开采相关的消耗及污染物排放；5.煤、石油、天然气即是能源又是原料节能意味着节约原料；6.节能可促进生产同样能源、更多产品；7.节能可降低成本降低能源成本，则产品成本下降8.节能能促进管理的改善和技术的进步7. 简述化工节能的途径结构节能:1.产业结构 不同行业、不同产品对能源的需求很不相同。发展省能工业（仪表、电子），减少耗能工业（钢铁、化肥），则国家产业结构会朝省能方向发展。2.产品结构 产业结构向省能型发展。产品结构也应向高附加值、低能耗的方向发展。这些行业有石石油化工、精细化工、生物化工、医药业及化工新型材料等。3. 企业结构 调整生产规模结构是节能降耗的重要途径。4. 地区结构 主要是指资源的优化配置，调整部分能耗型工业的地区结构。管理节能1. 宏观调控层次(从国家层面上进行调控）从国家层面上进行调控）（1）完善法制建设出台节能法（2）制定与贯彻合理的经济政策）制定与贯彻合理的经济政策2.企业经营管理层次（1）建立健全的能源管理机构（2）建立企业的能源管理制度（3）合理组织生产（4）加强计量管理技术节能1. 工艺节能:化学工业技术中首先是化学反应器，其次是分离工程。化学反应器又取决于两方面因素，即化学反应器又取决于两方面因素，即催化剂和化学反应工程。（1）催化剂和化学反应工程:一种新型催化剂可形成更有效的工艺，或可以缓和条件使反应在较低的温度和压力下进行，就可以节省反应物加热和压缩所需能量；或选择性提高，使副产物减少，生成物纯度高，既节省了原料，又降低了后续精制的负荷；或活度提高，降低反应过程推动力。（2）分离工程:CO2吸收：国外高效率聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯国外高效率聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯法除二氧化碳，优点是只要法除二氧化碳，吸收剂减压就能解吸出二氧化碳，吸收剂可再生。省去化学吸收法（热碳酸钾或乙醇胺溶液）中溶剂再生的热消耗。（3）改进工艺方法和设备2. 化工单元操作设备节能（1）流体输送机械 : 一是设计时要选合适的机械、二是调节负荷变化时采用转速控制。（2）换热设备 换热设备的节能方法有：加强设备保温，防止结垢，合理减少传热温差，强化传热；对锅炉和加热炉还有控制过量空气，提高燃烧特性，预热燃烧空气，回收烟气余热空气，采用高效率设备，如热管换热器等（3）蒸发设备: 预热原料，多效蒸发，热泵蒸发，冷凝水热量的利用。（4）塔设备 节能途径：减少回流比，预热进料，塔顶热的利用，使用串联塔，采用热泵，采用中间再废气和中间冷凝器等。（5）干燥设备: 控制和减少过量空气，余热回收，排气的再循环，热泵干燥等3. 化工过程系统节能4. 控制节能: 控制节能包括两个方面：一方面是节能需要操作控制；另一方面通过操作控制节能。8. 从我国化学工业的特点出发，谈谈我国化学工业的节能潜力？我国化学工业特点1. 主要常规能源（煤、石油、天然气）既是能源又是原料 2. 能源消费以煤为主 3. 大宗化学品生产规模小 4. 化工行业众多，单位产品能耗差别较大。同一行业，大、化工行业众多，单位产品能耗差别较大（1）从单位产值能耗估计节能潜力 我国是世界上单位GDP能耗最高的国家之一。（2）从能源利用率看节能潜力 全国能源利用率约32%，比先进国家低10个百分点； 开采运输后系统总效率不到10%，不足发达国家一半。节能潜力巨大：若我国化学工业的能源利用率提高1%，也能节省150万吨标煤！（3）从主要产品单位能耗的差距分析节能潜力（4）从主要耗能设备技术水平分析节能潜力工业锅炉：平均热效率5560% 发达国家：80%；氯碱蒸发工序：能耗相差一倍以上；通用设备（风机、水泵、电机）：低于国外。9. 简要分析流体流动节能的主要措施合理设计管内流速（经济性）；减少不必要的管、阀件；合理设计管内流速（经济性）；气体不采用节流阀；注意保温等。10.简要分析换热过程节能的主要措施换热过程节能措施：并流改成逆流；不同温度并流改成逆流；不同温度传热时，选择合适的温差；传热时，选择合适的温差；温差推动力Dt要均匀; 强化传热系数K与传热面积A；换热设备的保温。11.简要分析蒸发过程的主要节能措施主要节能措施：利用废热预热原料；多效蒸发；二次蒸汽的再压缩等。12.简要分析精馏过程的主要节能措施尽可能减少回流比；预热进料，提高进料焓值，减少传热温差；塔顶蒸汽余热利用；塔釜液余热利用；减少再沸器与冷凝器的温差；防垢、除垢、减少传热热阻；利用热泵，将冷凝器蒸汽的温度提高，向再沸器供热等。13.简要分析吸收过程的主要节能措施吸收过程节能措施：选择合适的溶剂，溶解度大则循环量小；溶解度对温度变化敏感；组织合适的流程，如采用逆流、分段、分级等手段，减少功耗。14.简要分析干燥过程的主要节能措施23.减少干燥操作过程能耗的途径有哪些？干燥过程损失的主要原因：废气带走的热量；传热温差、传质湿度差；热温差、传质湿度差；过度干燥。对应的节能措施：控制过量空气，减少加热器的热负控制过量空气，中间加热，提高热效率，减少传热温差；废气再循环，提高热效率；废气余热回收，减少加热器的热负荷；利用热泵，回收热量。产品预脱水，减少加热器的热负荷精确测量产品湿度，避免过度干燥；严格控制空气出、入口温度，使空气流量处于最佳状态。15.简要分析反应过程的主要节能措施（1）吸热反应:合理供热，且反应温度尽可能低。这样可利用余热，节约高品质燃料。可有不同供热方案。（2）放热反应:对于放热反应，应合理利用反应热。放热反应的温度应尽可能高，这样，所回收的热量就具有较高的品质，便于能量的更合理的利用。但利用反应热时，要注意反应过程的特点。16.试比较热效率、效率及实用效率的区别与联系从单一热源吸收的热量不可能全部连续地转变为功。在高温热源和低温热源温度给定的条件下，卡诺定理给出了热变功的极限，即可逆热机的热效率为 c=1-T2/T1 T1-高温热源温度 T2-低温热源温度17.针对某一具体的化工单元过程进行分析18.针对你最熟悉的一具体化工单元过程进行分析19.损失功与过程的熵变有何联系？损失功为实际功与理想功的差值WL=Wac-WidWac=H-Q Wid=H- T0S体系 WL=T0S体系-Q -Q=T0S环境 所以WL=T0S总20.夹点问题与阈值问题的区别是什么？阈值问题如何设计？只需要一种公用工程的问题称为阈值问题。1.阈值温差DTTHR：有些系统当冷、热复合曲线距离较远时，有些系统当冷、热复合曲线距离较远时，加热与冷却公用工程均需要，是夹点问题。当继续靠近时，只剩下一种公用工程，成为阈值问题。若DTTHRDTminn，阈值问题。反之，夹点问题设计：阈值问题判断；依据夹点问题进行具体的网络设计：加热公用工程：夹点之上设计；冷却公用工程：夹点之下设计21.换热网络优化设计的具体步骤有哪些？首先设计具有最大热回收的换热网络，然后在根据经济性进行调优。具体步骤（1）夹点的设计（2）初始网络的生成（3）热负荷回路的断开与换热单元的合并对于不存在夹点的采用阈值问题进行分析22.现行换热网络的改造需要哪些步骤？1：按给定物流数据及费用参数计算不同Tmin下的能量目标及面积目标。2：绘出新增面积投资费用与能量节省费用的关系。3：分析现有网络中违反夹点原则的匹配。4：去掉夹点之上的冷却器和夹点之下的加热器，消除跨越夹点的匹配。5：换热网络的进一步调优。24.简述传热的节能与强化途径。答：强化途径：1）增大平均温度差tm 2）增大传热面积S3）增大总传热系数K25.试分析夹点的意义1夹点确定了换热器设计的原则与方向（1）夹点之上不设冷却器；（2）夹点之下不设加热器；（3）不应有跨越夹点的传热。2夹点限定了能量的回收率。26.最优夹点温差是如何确定的？1.最优夹点温差总费用最低2.最优夹点温差确定方法 根据经验确定 此时需综合考虑公用工程和换热器设备的价格、换热工质、传热系数、操作弹性等因素。在不同的夹点温差下，综合出不同的换热网络，而后比较各网出不同的换热网络的总费用。总费用最低即为最佳夹点温差；在网络综合之前通过数学优化估热复合温焓线，通过数学优化估算最优夹点温差。27.简述夹点技术设计准则1.物流数目准则（1）夹点之上，NH NC；（2）夹点之下，NH NC；2.热容流率准则（1）夹点之上，CPHCPC；（2）夹点之下，CPHCPC；3.最大换热负荷准则 为保证最小数目的换热单元，每一次匹配应换完两股物流中的一股。