9 化工过程系统节能 9 控制节能
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国家 世界平均 美国 欧盟 日本 中国
能耗 270
250 180 90
836
/Article_Show.asp?ArticleID=109 2009.04
1.2 化学工业节能的特点与潜力
z 化学工业节能的潜力
9 从提高能源利用率看节能潜力
9 全国能源利用效率约为32％，比发达国家低约10％。
风能
生物质
天然气 煤 石油
太阳能
未来>40年世界能源结极变化预测
z 石油 z 天然气 z 煤炭 z 核能 z 水能 z 太阳能 z 生物质能 z 风能 z 地热能 z 海洋能
世界能源现状
中国所占份额
2.3% 11位 0.9% 18位 11.6% 3位
z 《BP世界能源统计2007》公布的世界 能源消费结构，指出石油、天然气两 种能源占全球能源消费的60%，美国 为64%，俄罗斯为73%。
¾ 参考书：（1）化工节能技术手册，中国化工节能技术协会，化 学工业出版社，2006；（2）石油化工过程节能方法与技术，陈 安民，北京：中国石化出版社，1995；（3）能源科学导论，黄 素逸，北京：中国电力出版社，1998
教学安排、作业、考试
z 总论，1 －2 学时 z 节能的热力学原理，2－3 学时 z 化工单元过程与设备节能，4－5 学时 z 新型节能设备与方法，5－6 学时 z 化工系统的能量分析与集成， 6－7 学时 z 作业：阅读课外书、思考题、少量的习题（30％） z 考试：开卷考试（70％）
z 能源的消费结构是根据各国的资源条 件的情况而确定的，中国、印度等国 家由于煤炭资源相对丰富，仍维持以 煤炭为主。
我国能源发展形势
z 我国能源结构：多煤、贫油、少气；在很长一段时间是以 煤炭能源为主。
水电 天然气 7.8% 3.1%
石油 20.9% 煤
68.2%
水电 天然气 9%
7%
石油 20%
煤 64％
化工节能 原理与技术
Chemical Process Energy Conservation
吴卫泽 教授
北京化工大学
化学工程学院 化工资源有效利用国家重点实验室
课程内容
z 总论 z 节能的热力学原理 z 化工单元过程与设备的节能 z 新型节能设备与原理 z 化工系统的能量分析与集成
¾ 参考教材：《化工节能原理与技术》冯霄，化学工业出版社， 2008、2012
1.4 节能的途径
9 结构节能
¾ 产业节能 Æ 能耗低的行业，如电子 ¾ 产品结构 Æ 高附加值产品，如精细化工 ¾ 企业结构 Æ 大企业 ¾ 地区结构 Æ 资源优化
9 管理节能 9 技术节能
技术节能
9 ¾ 工艺方法和设备改进
9 化工单元操作设备节能
流体输送机械、换热设备、蒸发设备、塔设备、干燥 设备等
z 2004 年，欧洲联合研究中心（JRC）根据各种能源技术的发展 潜力及其资源量，对未来100 年的能源需求总量和结构变化做 出预测
z 可再生能源的比重将不断上升，于2020、2030、2040、2050 和2100 年将分别达到20%、30%、50%、62%和86%。
其中，化石能 源消耗总量将 于2030 年出现 拐点，太阳能 在未来能源结 极中的比重将 越来越大。
1.1.3. 按使用状况分类
z 常规能源：指那些开发技术比较成熟、生产成本 比较低、已经大规模生产和广泛利用的能源。如 煤炭、石油、天然气、水力等
z 新能源：指目前尚未得到广泛使用、有待科学技 术的发展以期更经济有效开发的能源。如太阳能、 地热能、潮汐能、风能、生物质能、原子能等
1.1.4.按对环境污染程度的分类
9 能量消耗大、且复杂 9 能源消费以煤为主 9 大宗化学品生产规模太小 9 化学工业内部行业多，能耗差别大
1.2 化学工业节能的特点与潜力
z 化学工业节能的潜力
节能就是应用技术上可行、经济上合理、环境和社 会上可以接受的方法来合理有效地利用能源
9 从单位产值能耗估计节能潜力
表1 不同国家百万美元（GDP）消耗的标准油（t）
的能源。如原煤、石油、天然气、天然铀矿、水 能、风能、太阳辐射能、海洋能、地热能、薪柴 等。
分为：可再生能源和非再生能源。 （2）二次能源：为满足生产工艺或生活上的需要，
由一次能源加工转换而成的能源产品。如电、蒸 汽、煤气、焦炭、各种石油制品等。 （3）终端能源：通过用能设备供消费者使用的能源。 二次能源或一次能源一般经过输送、存储和分配 成为终端使用的能源。
z 因此，提高能源利用效率、调整能源结构、开发和利用可 再生能源将是能源发展的必然选择。
能源发展与科技
z 纵观能源发展史和经济发展史，英国和美国先后抓住了从 柴薪时代到煤炭时代、从煤炭时代再到油气时代能源变迁 的历史机遇，并通过不断创新取得了显著的技术领先地位， 促进了生产力的飞跃，推动了经济社会的快速发展展。
1.1.1. 按其来源分类
（1）来自地球以外天体的能量，主要是太阳辐 射能。（煤炭、石油、天然气等矿物燃料； 水能、风能、海洋能、生物质等）
（2）地球本身蕴藏的能量,主要地热能和原子核 能。
（3）地球和他相互作用产生的能量，如潮汐能。
1.1.2. 按能源的转化和利用层次分类
按有无加工转换，可将能源分为三类： （1）一次能源：自然界中存在的、未经加工或转换
z 目前，世界能源发展已进入新一轮战略调整期，发达国家 和新兴国家通过能源技术路线图的引导，纷纷制定能源发 展战略，在大力开发可再生能源的同时，提高化石能源开 采和利用率，减少有害物质和温室气体排放，以实现低碳、 清洁发展。
第一章 总论
z 能量：“产生某种效果（变化）的能力”。包括 机械能、热能、电能、辐射能、化学能、核能。
z 能源概念：是指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。例如： z 煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地 热能、核能、生物质等。 z 煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。
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1.1能源的分类
z 按其来源分类； z 按能源的转化和利用层次分类； z 按使用状况分类； z 按对环境污染程度的分类。
1999年
2010年
其他 煤 <50％ >50％
2050年
能源发展与科技
z 能源是经济社会发展的基础，同时也是影响经济社会发展 的主要因素。
z 随着经济社会的发展，人们使用能源特别是化石能源越来 越多，能源对经济社会发展的制约日益突出，对赖以生存 的自然环境的影响也越来越大，而化石能源最终将消耗殆 尽。
过去100 多年能源结构变化
过去100 多年能源消费量变化
世界能源发展形势
z 2004 年，欧洲联合研究中心（JRC）根据各种能源技术的发展 潜力及其资源量，对未来100 年的能源需求总量和结构变化做 出预测
可
再
太阳能
生
风能
生物质
能
天然气
源
煤 石油
未来>40年世界能源结极变化预测
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世界能源发展形势
9 从主要产品单位能耗的差距
9 我国合成氨平均单耗比国际先进水平高了近一倍 9 乙烯平均单耗比国外搞出大约一倍多 9 烧碱的吨产品能耗比国际先进水平高40％ 9 每吨电石的耗电量比国外高20％
9 主要耗能设备技术水平
9 工业锅炉的平均热效率为55～60％；发达国家80％以 上
1.3 节能的意义
9 节约能源和开发新能源同等重要 9 保护环境 9 节省化工原料 9 促进生产、提高效率 9 降低成本，增加利润 9 促进管理水平提高和技术的进步
（1）清洁能源：无污染或污染小的能源。太阳能、 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。
新旧分类
z 新能源？ z 旧（传统）能源？
z 你的分类方法？远近、成熟度、、、（要 有意义地分类）
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1.2 化学工业节能的特点与潜力
z 我国化学工业的特点：
9 煤炭、石油、天然气等既是化学工业的能源， 又是化学工业的原料
该课的目的
z 拓展所学的化学工程专业知识 z 认识能源和可持续发展对化学工业的意义 z 了解过程工业的能源利用技术方向 z 学习化工过程节能的热力学基本原理 z 掌握化工过程节能的原理和方法 z 了解化工节能的新技术、新设备
第一章 总论
z 过去100 多年间，人类的能源利用经历了从薪柴时代到煤 炭时代，再到油气时代的演变，在能源利用总量不断增长 的同时，能源结构也在不断变化