能源化工行业节能与碳减排 陈安民 著 中国石化出版社

本书适用于石油化工、能源、电力行业的管理技术人员阅读，本书也可作为高校化工、能源与工艺工程等相关专业的教学用书。

书名：能源化工行业节能与碳减排
定价：￥168.00
作者：陈安民 著
出版社：中国石化出版社
出版日期：2023-02
ISBN：9787511469021
页数：413

作者简介：

陈安民是加拿大注册专业工程师，在石化和石油天然气行业拥有 30 多年的经验。 他是能源集成、温室气体减排、工程设计、过程模拟和优化方面的专家。 他获得北京石油大学石油工程硕士学位。 最近，他担任雪佛龙公司的高级工艺顾问，负责雪佛龙 Kitimat 液化天然气、天然气加工、TCO 石油和天然气设施的项目，提出和实施了去除乙烷气体火炬项目，该项目取得了显著节省投资保护环境的功效，并在 2020 年获得雪佛龙 TCO 管理表彰和奖励。 在雪佛龙期间，他还领导了 Kitimat LNG 项目的能源整合和温室气体减排计划，显著节省了成本，并在休斯顿举行的Chevron FE 2014 世界会议上发表了关于 Kitimat LNG 项目的能源整合和温室气体减排的演讲。

本书系统介绍了识别能源利用问题的方法，并针对节能、二氧化碳减排和捕集制定了解决方案。将能量利用理论与实用方法相结合，主要内容包括单元操作和过程单元的热力学分析；各种工艺物流和公用工程的能量和�1�7计算；三环节能量/�1�7 分析模型；设备、工艺单元和整个工厂的能量/�1�7平衡；节能方法与技术；管道和设备优化；夹点节能技术及其应用； CO2 捕集和利用，10个不同情景的案例研究；燃气轮机、FCCU再生CO燃烧与能量回收、烟气轮机能量回收系统优化、低温位热能回收利用等关键节能技术。

1热力学基础(001)

1.1基本术语(001)

1.1.1体系与环境(001)

1.1.2状态和状态参数(002)

1.1.3寂态和基准状态(003)

1.1.4能量(003)

1.1.5可逆过程和不可逆过程(003)

1.1.6用能过程、用能过程热力学(004)

1.2能量的形式和基准状态(004)

1.2.1能量的形式(004)

1.2.2基准状态的确定(005)

1.3热力学第一定律(007)

1.3.1热力学第一定律的一般表述(007)

1.3.2稳定流动体系的能量平衡方程(007)

1.3.3总能量平衡方程式在不同条件下的形式(009)

1.3.4热力学第一定律在石油化工过程中的应用(011)

1.4热力学第二定律(012)

1.4.1热力学第二定律的表述(012)

1.4.2热变功的最高限度，卡诺因子(012)

1.4.3第二定律的用能过程表达式及意义(013)

1.4.4�1�7的概念及计算(014)

1.4.5用能过程的�1�7平衡方程(016)

1.5节能与碳减排(018)

参考文献(018)

2热物理能量及�1�7的计算(019)

2.1过程热效应的能量和�1�7的计算(019)

2.1.1物流显热能及�1�7的计算(019)

2.1.2相变潜热的能量及�1�7计算(022)

2.1.3反应热效应及反应�1�7(024)

2.1.4混合热及�1�7(028)

2.2石油及其馏分能量和�1�7的计算(030)

2.2.1Nelson焓图拟合关联式的展开(030)

2.2.2基准相态为液相的液相石油馏分�1�7的计算(031)

2.2.3基准相态为气相的气相石油馏分物理�1�7的计算(032)

2.2.4基准相态为液态的气相石油馏分物理�1�7的计算(033)

2.3轻烃及其混合物能量和�1�7的计算(034)

2.3.1理想气体烃类焓、熵和�1�7的计算(035)

2.3.2烃类混合物的焓、熵、�1�7计算(038)

2.4水蒸气、水及空气的能量和�1�7的计算(038)

2.4.1水蒸气(038)

2.4.2水、空气等物流(039)

2.5散热能量及�1�7的计算(039)

参考文献(043)

3机械能及化学�1�7的计算(044)

3.1真实气体的能量和�1�7的计算(044)

3.1.1真实气体能量和�1�7的计算方法(044)

3.1.2剩余性质的计算(045)

3.2流体流动过程能量的计算(050)

3.2.1体积功、轴功和流动功(050)

3.2.2轴功和有效功的计算(051)

3.3化学与燃料�1�7的计算(053)

3.3.1化学�1�7的基本概念(053)

3.3.2化学�1�7的计算方法(054)

3.3.3复杂物质及燃料的化学�1�7(057)

参考文献(058)

4工艺过程用能热力学分析(060)

4.1传热过程的热力学分析(060)

4.1.1忽略散热的传热过程(061)

4.1.2有散热损失的传热过程(062)

4.2流体流动过程热力学分析(064)

4.3传质过程的热力学分析(066)

4.3.1分离过程的最小�1�7耗(066)

4.3.2实际分离过程热力学分析(067)

4.4化学反应过程的热力学分析(069)

4.4.1化学反应�1�7的计算(069)

4.4.2实际反应过程�1�7损耗和复杂反应的反应�1�7计算(070)

4.5燃烧过程的热力学分析(071)

4.5.1绝热燃烧过程(072)

4.5.2传热过程(073)

4.5.3减少燃烧过程损的途径(073)

参考文献(074)

5石油化工过程用能三环节分析方法(075)

5.1石油化工用能特点(077)

5.2用能分析三环节模型的改进(078)

5.3用能分析三环节模型应用(079)

5.3.1用能分析计算基准(079)

5.3.2非工艺流体的机泵有效动力(079)

5.3.3能量使用环节的设备散热(080)

5.3.4原料的化学能(080)

5.3.5反应放热应计入工艺总用能(080)

5.3.6一些特殊设备的处理原则(080)

5.4改进后用能分析三环节模型的项目细则(081)

5.4.1能量平衡的参数(081)

5.4.2�1�7平衡的参数(082)

5.5用能分析三环节模型中的平衡关系及评价指标(083)

5.5.1能量平衡关系及评价指标(083)

5.5.2�1�7平衡关系及其评价指标(084)

5.5.3能量平衡、�1�7平衡结果表示(086)

参考文献(086)

6设备能量平衡和�1�7平衡(087)

6.1装置用能分析测试的内容和要求(087)

6.1.1测试工况的确定和测试范围(087)

6.1.2标定测试要求(088)

6.2机泵设备(088)

6.2.1离心泵(089)

6.2.2压缩机(092)

6.3工业炉设备(096)

6.3.1工艺加热炉能量及�1�7平衡计算(096)

6.3.2反应炉和尾气焚烧炉(106)

6.4催化裂化再生器(107)

6.5工艺用能设备(115)

6.5.1塔类设备(115)

6.5.2反应设备(121)

6.6能量回收利用设备(124)

6.6.1冷换设备(125)

6.6.2动力回收设备(129)

参考文献(131)

7石油化工装置的能量平衡和�1�7平衡(132)

7.1装置内系统用能数据的平衡核定(134)

7.1.1装置的物料平衡(134)

7.1.2热力学能耗(135)

7.1.3热力学耗�1�7DT(136)

7.1.4循环和输出物流的能量和�1�7的计算(138)

7.1.5物流排弃能和�1�7(139)

7.2装置散热损失的核定和汇总(140)

7.2.1散热的特点分析(140)

7.2.2设备管线散热损失的计算汇总(140)

7.2.3管线的散热校核及装置散热的汇总(141)

7.3汽、电、水的供用产出平衡(142)

7.3.1蒸汽(142)

7.3.2水(143)

7.3.3电耗(144)

7.4装置能量平衡和�1�7平衡计算汇总(145)

7.4.1能量转换环节(145)

7.4.2能量工艺使用环节(148)

7.4.3能量回收利用环节(151)

7.4.4全装置平衡汇总(153)

参考文献(156)

8辅助系统及全厂能量平衡(157)

8.1公用工程系统的能量平衡(159)

8.1.1供热系统的能量平衡(159)

8.1.2供电系统的测试与平衡(164)

8.1.3供水、供风系统的能量平衡(166)

8.2辅助系统的能量平衡(168)

8.2.1储运系统(168)

8.2.2污水处理系统(170)

8.2.3非直接生产的辅助系统用能核查(171)

8.3全厂能量平衡汇总(172)

8.3.1能量平衡汇总方法及计算基准(172)

8.3.2测试工况的能量平衡汇总(173)

参考文献(180)

9能耗分析及节能改进途径(181)

9.1装置规模和环境温度对能耗的影响(181)

9.1.1装置规模的影响(181)

9.1.2环境温度的影响(182)

9.2负荷率对装置能耗影响分析和估算(185)

9.2.1负荷率对装置能耗影响及其估算(185)

9.2.2由能量平衡数据估算(186)

9.2.3负荷率对散热固定能耗的影响(187)

9.2.4负荷率对电固定能耗的影响(187)

9.2.5负荷率对蒸汽固定能耗的影响(190)

9.2.6其他固定能耗(192)

9.3用能水平及节能潜力的评估(194)

9.3.1应用基准能耗评价装置的用能水平(194)

9.3.2应用热力学法评价设备及系统用能水平及潜力(199)

9.4生产装置节能改进的方法和途径(201)

9.4.1改进工艺条件，降低工艺总用能(201)

9.4.2降低工艺能量使用环节的过程�1�7损(204)

9.4.3提高能量回收率，减少排弃能量及�1�7损(206)

9.4.4提高能量转换环节效率，减少装置供入能耗(207)

9.5大系统用能优化方法和改进途径(209)

9.5.1改进生产流程(209)

9.5.2装置及系统的热联合(210)

9.5.3低温热回收利用(211)

9.5.4优化蒸汽逐级利用(212)

参考文献(214)

10CO2捕获和利用(216)

10.1提高燃油效率，使用低碳燃料和可再生能源(217)

10.1.1智能使用化石燃料，提高能源效率(217)

10.1.2使用低碳燃料代替高碳燃料(217)

10.1.3使用可再生能源和核能代替化石燃料(218)

10.2CO2分布及其性质(218)

10.2.1CO2分布类别(218)

10.2.2CO2物理性质(219)

10.3CO2捕获方法(220)

10.3.1吸收溶剂(220)

10.3.2酸性气体去除/CO2捕获使用化学溶剂(221)

10.3.3使用物理溶剂去除酸性气体和捕获CO2(223)

10.4酸性天然气CO2捕获(227)

10.4.1通过酸性气体浓缩捕获天然气CO2——案例研究1(227)

10.4.2级联酸性天然气CO2捕获——案例研究2(233)

10.4.3酸性气体浓缩与CO2捕获——案例研究3(239)

10.5合成气CO2捕获(243)

10.5.1使用DEPG溶剂单吸收塔捕获合成气CO2——案例研究4(243)

10.5.2使用DEPG溶剂和双吸收器捕获合成气CO2——案例研究5(246)

10.6烟气CO2捕获(249)

10.6.1使用DEA溶剂捕获烟气CO2——案例研究6(249)

10.6.2使用氧气代替燃烧空气进行烟气CO2捕获——案例研究7(252)

10.7CO2压缩和脱水(255)

10.7.1背景资料(255)

10.7.2脱水再生器中的汽提(255)

10.7.3CO2脱水和压缩——案例研究8(256)

10.7.4烟气CO2捕获、压缩和脱水-案例研究9(258)

10.8CO2低温分离(262)

10.8.1实际富CO2气流气液露点和冻结曲线(264)

10.8.2低温温度选择(265)

10.8.3低温烟气CO2低温去除技术发展(267)

10.8.4烟气低温CO2捕获—案例研究10(267)

10.8.5传统CO2捕获与低温CO2捕获的比较(271)

10.9CO2化学品利用和储存(274)

10.9.1使用CO2生产尿素(274)

10.9.2使用CO2生产碳酸氢铵(276)

10.9.3使用CO2生产碳酸氢钠(276)

10.9.4使用CO2作为原料生产甲醇(276)

10.9.5CO2储存或强化石油天然气采收(279)

参考文献(279)

11节能项目的技术经济评价（281）

11.1资金的时间价值（281）

11.1.1利息（281）

11.1.2货币的等值、现值与将来值（283）

11.1.3资金的等效值计算（283）

11.2静态评价方法（285）

11.2.1投资利润率（285）

11.2.2投资回收期（286）

11.2.3现金流量与现金流量曲线（287）

11.3动态评价方法（288）

11.3.1动态投资回收期（288）

11.3.2动态投资回收期简化算法（290）

11.3.3净现值法（291）

11.3.4内部收益率法（292）

11.4节能措施经济效益估算（294）

11.4.1燃料价格的确定（294）

11.4.2蒸汽和背压发电价格的确定（295）

11.4.3电价和水的价格的确定（298）

11.4.4节能措施的其他效益（298）

11.5投资估算及技术经济评价（299）

参考文献（300）

12设备和管线的优化（301）

12.1过程速率与�1�7损（301）

12.1.1传热过程（302）

12.1.2流体流动过程（303）

12.1.3传质和化学反应过程（303）

12.1.4推动力（�1�7损）的动力学效率（304）

12.2热流体管线经济保温厚度（305）

12.2.1目标函数（305）

12.2.2优化方法分类（305）

12.2.3热流体管线的经济保温厚度（306）

12.3流体输送的经济管径及经济保温厚度（308）

12.3.1低温流体输送的经济管径（308）

12.3.2保温管道的经济管径和经济保温厚度（311）

12.4冷换设备的优化（315）

12.4.1单台换热器的优化（315）

12.4.2冷却器冷却水最佳出口温度的确定（318）

12.5加热炉经济热效率（319）

12.5.1问题的意义（319）

12.5.2经济热效率的确定方法（320）

参考文献（321）

13夹点节能技术及其应用（322）

13.1夹点的概念及其确定（322）

13.1.1夹点的概念（322）

13.1.2夹点的确定方法（324）

13.1.3总组合曲线（326）

13.2预先估计换热网络的面积和ΔTmin（327）

13.2.1面积的估算方法（327）

13.2.2年总费用及ΔTmin的确定（329）

13.3能量目标的确定（333）

13.4换热网络夹点设计（336）

13.4.1换热网络的图示法（337）

13.4.2换热网络的夹点设计方法（337）

13.4.3输入数据到AEA示例（338）

13.4.4将数据从HYSYS文件传输到AEA（344）

13.5总能系统热机和热泵的合理放置（350）

13.5.1热机位置（351）

13.5.2热泵位置（352）

13.6交叉传热对换热网络面积和能量的影响（353）

13.6.1传热模型及推动力图（353）

13.6.2交叉传热对面积目标的影响（354）

13.6.3交叉传热对能量（换热器）及损失的影响（356）

13.6.4现有换热网络交叉传热因子α的估算（358）

13.7夹点技术的节能原理（360）

13.7.1夹点技术的主要特点及与分析的关系（360）

13.7.2夹点的技术特征（361）

13.7.3传热�1�7损（363）

参考文献（365）

14关键节能技术（366）

14.1机泵调速技术（366）

14.1.1机泵流量随转速的变化规律（366）

14.1.2机泵调速方式及分类（368）

14.2燃气轮机及其选择（370）

14.2.1节能原理（370）

14.2.2燃气轮机选型（372）

14.3联合燃气轮机循环及其应用（375）

14.3.1联合燃气轮机循环（375）

14.3.2液化天然气装置的应用（375）

14.4催化裂化装置烟气轮机节能（381）

14.4.1节能原理与膨胀功估算（381）

14.4.2节能效益估算（383）

14.4.3技术经济评价（384）

14.4.4提高烟气轮机功回收率的途径（384）

14.5催化裂化再生烟气一氧化碳器外燃烧技术（386）

14.5.1背景信息（386）

14.5.2CO器外燃烧技术流程（388）

14.5.3实验标定结果（389）

14.6一氧化碳燃烧和烟气能量回收系统优化（390）

14.6.1两段再生烟气混合预燃（391）

14.6.2烟气能量回收流程及特点（394）

14.6.3各种能量回收流程节能效果对比（397）

14.7低温热回收利用（400）

14.7.1直接用作一般加热用热源（401）

14.7.2热泵（401）

14.7.3制冷（406）

14.7.4发电（407）

14.7.5低温热热集成系统（407）

参考文献（409）

附录A常用数据（410）