本書系統(tǒng)介紹了識別能源利用問題的方法，并針對節(jié)能、二氧化碳減排和捕集制定了解決方案。將能量利用理論與實用方法相結(jié)合，主要內(nèi)容包括單元操作和過程單元的熱力學分析；各種工藝物流和公用工程的能量和?計算；三環(huán)節(jié)能量/? 分析模型；設備、工藝單元和整個工廠的能量/?平衡；節(jié)能方法與技術(shù)；管道和設備優(yōu)化；夾點節(jié)能技術(shù)及其應用； CO2 捕集和利用，10個不同情景的案例研究；燃氣輪機、FCCU再生CO燃燒與能量回收、煙氣輪機能量回收系統(tǒng)優(yōu)化、低溫位熱能回收利用等關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)。
陳安民是加拿大注冊專業(yè)工程師，在石化和石油天然氣行業(yè)擁有 30 多年的經(jīng)驗。 他是能源集成、溫室氣體減排、工程設計、過程模擬和優(yōu)化方面的專家。 他獲得北京石油大學石油工程碩士學位。 最近，他擔任雪佛龍公司的高級工藝顧問，負責雪佛龍 Kitimat 液化天然氣、天然氣加工、TCO 石油和天然氣設施的項目，提出和實施了去除乙烷氣體火炬項目，該項目取得了顯著節(jié)省投資保護環(huán)境的功效，并在 2020 年獲得雪佛龍 TCO 管理表彰和獎勵。 在雪佛龍期間，他還領導了 Kitimat LNG 項目的能源整合和溫室氣體減排計劃，顯著節(jié)省了成本，并在休斯頓舉行的Chevron FE 2014 世界會議上發(fā)表了關(guān)于 Kitimat LNG 項目的能源整合和溫室氣體減排的演講。
1熱力學基礎(001)
1.1基本術(shù)語(001)
1.1.1體系與環(huán)境(001)
1.1.2狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)(002)
1.1.3寂態(tài)和基準狀態(tài)(003)
1.1.4能量(003)
1.1.5可逆過程和不可逆過程(003)
1.1.6用能過程、用能過程熱力學(004)
1.2能量的形式和基準狀態(tài)(004)
1.2.1能量的形式(004)
1.2.2基準狀態(tài)的確定(005)
1.3熱力學第一定律(007)
1.3.1熱力學第一定律的一般表述(007)
1.3.2穩(wěn)定流動體系的能量平衡方程(007)
1.3.3總能量平衡方程式在不同條件下的形式(009)
1.3.4熱力學第一定律在石油化工過程中的應用(011)
1.4熱力學第二定律(012)
1.4.1熱力學第二定律的表述(012)
1.4.2熱變功的最高限度，卡諾因子(012)
1.4.3第二定律的用能過程表達式及意義(013)
1.4.4?的概念及計算(014)
1.4.5用能過程的?平衡方程(016)
1.5節(jié)能與碳減排(018)
參考文獻(018)
2熱物理能量及?的計算(019)
2.1過程熱效應的能量和?的計算(019)
2.1.1物流顯熱能及?的計算(019)
2.1.2相變潛熱的能量及?計算(022)
2.1.3反應熱效應及反應?(024)
2.1.4混合熱及?(028)
2.2石油及其餾分能量和?的計算(030)
2.2.1Nelson焓圖擬合關(guān)聯(lián)式的展開(030)
2.2.2基準相態(tài)為液相的液相石油餾分?的計算(031)
2.2.3基準相態(tài)為氣相的氣相石油餾分物理?的計算(032)
2.2.4基準相態(tài)為液態(tài)的氣相石油餾分物理?的計算(033)
2.3輕烴及其混合物能量和?的計算(034)
2.3.1理想氣體烴類焓、熵和?的計算(035)
2.3.2烴類混合物的焓、熵、?計算(038)
2.4水蒸氣、水及空氣的能量和?的計算(038)
2.4.1水蒸氣(038)
2.4.2水、空氣等物流(039)
2.5散熱能量及?的計算(039)
參考文獻(043)
3機械能及化學?的計算(044)
3.1真實氣體的能量和?的計算(044)
3.1.1真實氣體能量和?的計算方法(044)
3.1.2剩余性質(zhì)的計算(045)
3.2流體流動過程能量的計算(050)
3.2.1體積功、軸功和流動功(050)
3.2.2軸功和有效功的計算(051)
3.3化學與燃料?的計算(053)
3.3.1化學?的基本概念(053)
3.3.2化學?的計算方法(054)
3.3.3復雜物質(zhì)及燃料的化學?(057)
參考文獻(058)
4工藝過程用能熱力學分析(060)
4.1傳熱過程的熱力學分析(060)
4.1.1忽略散熱的傳熱過程(061)
4.1.2有散熱損失的傳熱過程(062)
4.2流體流動過程熱力學分析(064)
4.3傳質(zhì)過程的熱力學分析(066)
4.3.1分離過程的最小?耗(066)
4.3.2實際分離過程熱力學分析(067)
4.4化學反應過程的熱力學分析(069)
4.4.1化學反應?的計算(069)
4.4.2實際反應過程?損耗和復雜反應的反應?計算(070)
4.5燃燒過程的熱力學分析(071)
4.5.1絕熱燃燒過程(072)
4.5.2傳熱過程(073)
4.5.3減少燃燒過程損的途徑(073)
參考文獻(074)
5石油化工過程用能三環(huán)節(jié)分析方法(075)
5.1石油化工用能特點(077)
5.2用能分析三環(huán)節(jié)模型的改進(078)
5.3用能分析三環(huán)節(jié)模型應用(079)
5.3.1用能分析計算基準(079)
5.3.2非工藝流體的機泵有效動力(079)
5.3.3能量使用環(huán)節(jié)的設備散熱(080)
5.3.4原料的化學能(080)
5.3.5反應放熱應計入工藝總用能(080)
5.3.6一些特殊設備的處理原則(080)
5.4改進后用能分析三環(huán)節(jié)模型的項目細則(081)
5.4.1能量平衡的參數(shù)(081)
5.4.2?平衡的參數(shù)(082)
5.5用能分析三環(huán)節(jié)模型中的平衡關(guān)系及評價指標(083)
5.5.1能量平衡關(guān)系及評價指標(083)
5.5.2?平衡關(guān)系及其評價指標(084)
5.5.3能量平衡、?平衡結(jié)果表示(086)
參考文獻(086)
6設備能量平衡和?平衡(087)
6.1裝置用能分析測試的內(nèi)容和要求(087)
6.1.1測試工況的確定和測試范圍(087)
6.1.2標定測試要求(088)
6.2機泵設備(088)
6.2.1離心泵(089)
6.2.2壓縮機(092)
6.3工業(yè)爐設備(096)
6.3.1工藝加熱爐能量及?平衡計算(096)
6.3.2反應爐和尾氣焚燒爐(106)
6.4催化裂化再生器(107)
6.5工藝用能設備(115)
6.5.1塔類設備(115)
6.5.2反應設備(121)
6.6能量回收利用設備(124)
6.6.1冷換設備(125)
6.6.2動力回收設備(129)
參考文獻(131)
7石油化工裝置的能量平衡和?平衡(132)
7.1裝置內(nèi)系統(tǒng)用能數(shù)據(jù)的平衡核定(134)
7.1.1裝置的物料平衡(134)
7.1.2熱力學能耗(135)
7.1.3熱力學耗?DT(136)
7.1.4循環(huán)和輸出物流的能量和?的計算(138)
7.1.5物流排棄能和?(139)
7.2裝置散熱損失的核定和匯總(140)
7.2.1散熱的特點分析(140)
7.2.2設備管線散熱損失的計算匯總(140)
7.2.3管線的散熱校核及裝置散熱的匯總(141)
7.3汽、電、水的供用產(chǎn)出平衡(142)
7.3.1蒸汽(142)
7.3.2水(143)
7.3.3電耗(144)
7.4裝置能量平衡和?平衡計算匯總(145)
7.4.1能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)(145)
7.4.2能量工藝使用環(huán)節(jié)(148)
7.4.3能量回收利用環(huán)節(jié)(151)
7.4.4全裝置平衡匯總(153)
參考文獻(156)
8輔助系統(tǒng)及全廠能量平衡(157)
8.1公用工程系統(tǒng)的能量平衡(159)
8.1.1供熱系統(tǒng)的能量平衡(159)
8.1.2供電系統(tǒng)的測試與平衡(164)
8.1.3供水、供風系統(tǒng)的能量平衡(166)
8.2輔助系統(tǒng)的能量平衡(168)
8.2.1儲運系統(tǒng)(168)
8.2.2污水處理系統(tǒng)(170)
8.2.3非直接生產(chǎn)的輔助系統(tǒng)用能核查(171)
8.3全廠能量平衡匯總(172)
8.3.1能量平衡匯總方法及計算基準(172)
8.3.2測試工況的能量平衡匯總(173)
參考文獻(180)
9能耗分析及節(jié)能改進途徑(181)
9.1裝置規(guī)模和環(huán)境溫度對能耗的影響(181)
9.1.1裝置規(guī)模的影響(181)
9.1.2環(huán)境溫度的影響(182)
9.2負荷率對裝置能耗影響分析和估算(185)
9.2.1負荷率對裝置能耗影響及其估算(185)
9.2.2由能量平衡數(shù)據(jù)估算(186)
9.2.3負荷率對散熱固定能耗的影響(187)
9.2.4負荷率對電固定能耗的影響(187)
9.2.5負荷率對蒸汽固定能耗的影響(190)
9.2.6其他固定能耗(192)
9.3用能水平及節(jié)能潛力的評估(194)
9.3.1應用基準能耗評價裝置的用能水平(194)
9.3.2應用熱力學法評價設備及系統(tǒng)用能水平及潛力(199)
9.4生產(chǎn)裝置節(jié)能改進的方法和途徑(201)
9.4.1改進工藝條件，降低工藝總用能(201)
9.4.2降低工藝能量使用環(huán)節(jié)的過程?損(204)
9.4.3提高能量回收率，減少排棄能量及?損(206)
9.4.4提高能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)效率，減少裝置供入能耗(207)
9.5大系統(tǒng)用能優(yōu)化方法和改進途徑(209)
9.5.1改進生產(chǎn)流程(209)
9.5.2裝置及系統(tǒng)的熱聯(lián)合(210)
9.5.3低溫熱回收利用(211)
9.5.4優(yōu)化蒸汽逐級利用(212)
參考文獻(214)
10CO2捕獲和利用(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分布及其性質(zhì)(218)
10.2.1CO2分布類別(218)
10.2.2CO2物理性質(zhì)(219)
10.3CO2捕獲方法(220)
10.3.1吸收溶劑(220)
10.3.2酸性氣體去除/CO2捕獲使用化學溶劑(221)
10.3.3使用物理溶劑去除酸性氣體和捕獲CO2(223)
10.4酸性天然氣CO2捕獲(227)
10.4.1通過酸性氣體濃縮捕獲天然氣CO2——案例研究1(227)
10.4.2級聯(lián)酸性天然氣CO2捕獲——案例研究2(233)
10.4.3酸性氣體濃縮與CO2捕獲——案例研究3(239)
10.5合成氣CO2捕獲(243)
10.5.1使用DEPG溶劑單吸收塔捕獲合成氣CO2——案例研究4(243)
10.5.2使用DEPG溶劑和雙吸收器捕獲合成氣CO2——案例研究5(246)
10.6煙氣CO2捕獲(249)
10.6.1使用DEA溶劑捕獲煙氣CO2——案例研究6(249)
10.6.2使用氧氣代替燃燒空氣進行煙氣CO2捕獲——案例研究7(252)
10.7CO2壓縮和脫水(255)
10.7.1背景資料(255)
10.7.2脫水再生器中的汽提(255)
10.7.3CO2脫水和壓縮——案例研究8(256)
10.7.4煙氣CO2捕獲、壓縮和脫水-案例研究9(258)
10.8CO2低溫分離(262)
10.8.1實際富CO2氣流氣液露點和凍結(jié)曲線(264)
10.8.2低溫溫度選擇(265)
10.8.3低溫煙氣CO2低溫去除技術(shù)發(fā)展(267)
10.8.4煙氣低溫CO2捕獲—案例研究10(267)
10.8.5傳統(tǒng)CO2捕獲與低溫CO2捕獲的比較(271)
10.9CO2化學品利用和儲存(274)
10.9.1使用CO2生產(chǎn)尿素(274)
10.9.2使用CO2生產(chǎn)碳酸氫銨(276)
10.9.3使用CO2生產(chǎn)碳酸氫鈉(276)
10.9.4使用CO2作為原料生產(chǎn)甲醇(276)
10.9.5CO2儲存或強化石油天然氣采收(279)
參考文獻(279)
11節(jié)能項目的技術(shù)經(jīng)濟評價（281）
11.1資金的時間價值（281）
11.1.1利息（281）
11.1.2貨幣的等值、現(xiàn)值與將來值（283）
11.1.3資金的等效值計算（283）
11.2靜態(tài)評價方法（285）
11.2.1投資利潤率（285）
11.2.2投資回收期（286）
11.2.3現(xiàn)金流量與現(xiàn)金流量曲線（287）
11.3動態(tài)評價方法（288）
11.3.1動態(tài)投資回收期（288）
11.3.2動態(tài)投資回收期簡化算法（290）
11.3.3凈現(xiàn)值法（291）
11.3.4內(nèi)部收益率法（292）
11.4節(jié)能措施經(jīng)濟效益估算（294）
11.4.1燃料價格的確定（294）
11.4.2蒸汽和背壓發(fā)電價格的確定（295）
11.4.3電價和水的價格的確定（298）
11.4.4節(jié)能措施的其他效益（298）
11.5投資估算及技術(shù)經(jīng)濟評價（299）
參考文獻（300）
12設備和管線的優(yōu)化（301）
12.1過程速率與?損（301）
12.1.1傳熱過程（302）
12.1.2流體流動過程（303）
12.1.3傳質(zhì)和化學反應過程（303）
12.1.4推動力（?損）的動力學效率（304）
12.2熱流體管線經(jīng)濟保溫厚度（305）
12.2.1目標函數(shù)（305）
12.2.2優(yōu)化方法分類（305）
12.2.3熱流體管線的經(jīng)濟保溫厚度（306）
12.3流體輸送的經(jīng)濟管徑及經(jīng)濟保溫厚度（308）
12.3.1低溫流體輸送的經(jīng)濟管徑（308）
12.3.2保溫管道的經(jīng)濟管徑和經(jīng)濟保溫厚度（311）
12.4冷換設備的優(yōu)化（315）
12.4.1單臺換熱器的優(yōu)化（315）
12.4.2冷卻器冷卻水最佳出口溫度的確定（318）
12.5加熱爐經(jīng)濟熱效率（319）
12.5.1問題的意義（319）
12.5.2經(jīng)濟熱效率的確定方法（320）
參考文獻（321）
13夾點節(jié)能技術(shù)及其應用（322）
13.1夾點的概念及其確定（322）
13.1.1夾點的概念（322）
13.1.2夾點的確定方法（324）
13.1.3總組合曲線（326）
13.2預先估計換熱網(wǎng)絡的面積和ΔTmin（327）
13.2.1面積的估算方法（327）
13.2.2年總費用及ΔTmin的確定（329）
13.3能量目標的確定（333）
13.4換熱網(wǎng)絡夾點設計（336）
13.4.1換熱網(wǎng)絡的圖示法（337）
13.4.2換熱網(wǎng)絡的夾點設計方法（337）
13.4.3輸入數(shù)據(jù)到AEA示例（338）
13.4.4將數(shù)據(jù)從HYSYS文件傳輸?shù)紸EA（344）
13.5總能系統(tǒng)熱機和熱泵的合理放置（350）
13.5.1熱機位置（351）
13.5.2熱泵位置（352）
13.6交叉?zhèn)鳠釋Q熱網(wǎng)絡面積和能量的影響（353）
13.6.1傳熱模型及推動力圖（353）
13.6.2交叉?zhèn)鳠釋γ娣e目標的影響（354）
13.6.3交叉?zhèn)鳠釋δ芰浚〒Q熱器）及損失的影響（356）
13.6.4現(xiàn)有換熱網(wǎng)絡交叉?zhèn)鳠嵋蜃应恋墓浪悖?58）
13.7夾點技術(shù)的節(jié)能原理（360）
13.7.1夾點技術(shù)的主要特點及與分析的關(guān)系（360）
13.7.2夾點的技術(shù)特征（361）
13.7.3傳熱?損（363）
參考文獻（365）
14關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)（366）
14.1機泵調(diào)速技術(shù)（366）
14.1.1機泵流量隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律（366）
14.1.2機泵調(diào)速方式及分類（368）
14.2燃氣輪機及其選擇（370）
14.2.1節(jié)能原理（370）
14.2.2燃氣輪機選型（372）
14.3聯(lián)合燃氣輪機循環(huán)及其應用（375）
14.3.1聯(lián)合燃氣輪機循環(huán)（375）
14.3.2液化天然氣裝置的應用（375）
14.4催化裂化裝置煙氣輪機節(jié)能（381）
14.4.1節(jié)能原理與膨脹功估算（381）
14.4.2節(jié)能效益估算（383）
14.4.3技術(shù)經(jīng)濟評價（384）
14.4.4提高煙氣輪機功回收率的途徑（384）
14.5催化裂化再生煙氣一氧化碳器外燃燒技術(shù)（386）
14.5.1背景信息（386）
14.5.2CO器外燃燒技術(shù)流程（388）
14.5.3實驗標定結(jié)果（389）
14.6一氧化碳燃燒和煙氣能量回收系統(tǒng)優(yōu)化（390）
14.6.1兩段再生煙氣混合預燃（391）
14.6.2煙氣能量回收流程及特點（394）
14.6.3各種能量回收流程節(jié)能效果對比（397）
14.7低溫熱回收利用（400）
14.7.1直接用作一般加熱用熱源（401）
14.7.2熱泵（401）
14.7.3制冷（406）
14.7.4發(fā)電（407）
14.7.5低溫熱熱集成系統(tǒng)（407）
參考文獻（409）
附錄A常用數(shù)據(jù)（410）
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