一、简答题1. 防止氢腐蚀的方法是有哪些?
①选择合适的钢种,如微碳纯铁、10MoWVNb钢等;②可采用不锈钢作构件,防止氢在高温下与氢接触;③在无①、②的情况下,可用低碳钢;④对钢充分球化热处理,钢液中不用铝脱氧;⑤尽量用含小量稳定碳化物元素的钢;⑥加强工艺检测,检查材料性能变化,脱碳程度,以防事故的发生。
2. 裂解汽油加氢装置反应系统如何停车?
①反应系统逐步停进料、助剂注入,产品切换流程;②停氢气,一、二段反应器隔离;③加热炉降温停车,一反循环泵、二:反压缩机运转给反应器床层降温;④反应器床层降温后,停泵、压缩机,系统倒空、泄压;⑤系统压力低于氮气压力时,接氮气给反应器床层降温、置换。
3. 裂解汽油加氢装置停车煮塔后脱戊烷塔打开人孔后应注意哪些事项?
①一旦塔的人孔打开,要在塔顶部通过临时水管线喷水,保持塔盘和填料湿润,直到检修完毕封人孔为止;②塔上部人孔应最先打开最后封闭,以确保塔敞开期间,塔盘、填料湿润;③在喷水时,如果检修人员在塔内作业,需要有特殊的服装和仪器,并有专人监护;④从塔内清理出的聚合物不要随意放在周围,应立即放到金属罐内保持湿润,或放到安全的地方,按程序进行处理。
4. 裂解汽油加氢装置停车预分馏系统煮塔操作应注意哪些问题?
①裂解汽油加氢装置后停车预分馏系统倒空、泄压完毕,氮气置换合格;②附近区域禁止车辆通行和明火作业,无关人员撤离;③从塔再沸器的入口接蒸汽加热时应缓慢升温;④煮塔要彻底,避免有机物残留发生自燃。
5. 离心式循环氢压缩机系统如何停车?
①慢慢关闭主汽阀,逐步降低压缩机转速,当转速降到5000rpm以下时,现场手动停车;②停车后全关主汽阀,关蒸汽管线阀门,打开排凝液导淋,打开机体导淋,排汽、排凝;③润滑油系统继续运转给压缩机轴降温,定时盘车,温度降下后方可停润滑油泵;④压缩机停后,如果系统泄压必须停密封油泵,并关泵入口阀,以免润滑油进入机体,发生跑油事故;⑤润滑油、密封油泵透平停后,电泵应打到手动,两透平处暖管、背压暖机状态,待随时开启。
6. 卸加氢固态硫化剂应注意哪些事项?
①系统加盲板隔离;②硫化剂已经工艺处理、氮气置换、空气吹扫完毕;③卸加氢固态硫化剂应选择在晴天进行;④卸加氢固态硫化剂进入容器时必须分析合格,开具进入受限空间作业许可证,佩戴适宜的防尘毒面具,并由专人监护;⑤卸出的加氢固态硫化剂必须立即装车运出。
7. 裂解汽油加氢装置加热炉停车检修方案的编写应包括哪些内容?
①裂解汽油加氢装置加热炉停车检修组织机构;②加热炉停车检修主要控制点和步骤;③加热炉停车检修难点分析及技术保证措施;④加热炉停车检修隔离方案及安全措施;⑤安排检修人员及物资准备;⑥停车检修完工验收方案。
8. 裂解汽油加氢装置停车检修安全管理规定主要有哪些?
①严格按方案组织开停工,精心操作,做到不跑油、不串料、不超压、不乱排、不超温;②停车倒空时严格控制好含油污水池液位不得高于80%;③装置停车后,必须按预定方案最大限度回收物料;④停车倒空、开车期间加强现场监控,进入现场,严格按规定穿戴好劳保护品;发现大量泄漏及时处理,使用防爆器材、联络工具,关闭手机;⑤设备、管线检修前要切断物料来源,对装有易燃、易爆、有毒、有害物料的设备和管线要加盲板隔离,并且倒空清洗、蒸煮,最后置换分析合格;⑥使用氮气时注意氮气系统的压力,防止物料倒串入氮气系统中,检修时必须加强连接设备的氮气管理;⑦停车期间停止一切动火项目。
9. 裂解汽油加氢装置反应器的验收要求有哪些?
①反应器检修完毕后,由有关部门、生产单位和检修单位共同预验收,确认检修任务完成,检修项目质量合格,资料齐、全、准,零部件完整无损,安全附件安全、灵敏、可靠;②反应器投入运转后,将操作压力分为3~5等分,逐级进行检查,应无泄漏。③试运行一周后,各项指标达到技术要求,或能满足生产要求;④达到完好标准;⑤反应器检修完毕后,应提交下列技术资料:设计变更及材料代用通知单、材质、零部件合格证;隐蔽工程记录;隔热内衬里施工记录;焊缝质量检验(包括外观无损探伤等)报告;封闭记录;检修记录;试验报告。
10. 润滑油的性能指标有哪些?
①黏度,②闪点,③凝点,④酸值,⑤油炭,⑥灰分,⑦机械杂质,③水分。
11. 往复式压缩机汽缸有异常声音的原因是什么?
①气阀有故障;②汽缸余隙容积过少;③汽缸内有异物;④汽缸内进入液体;⑤活塞杆螺母松动;⑥连杆螺栓、轴承盖螺栓松动或断裂;⑦各轴承与轴承座接触不良,有间隙;⑧曲轴与联轴器配合松动。
12. 裂解汽油加氢装置硫化氢汽提塔发生硫化氢大面积泄漏时,应如何处理?
①硫化氢汽提塔泄压;②停二段加热炉;③反应系统一、二段隔离;④预分馏、产品系统改循环;⑤去配电室停一、二段进料泵;⑥硫化氢汽提塔倒空;⑦硫化氢汽提塔氮气置换;⑧对泄漏点进行维修处理。
13. 动力锅炉故障停车,裂解汽油加氢装置应如何处理?(DPG工艺)
①停循环氢压缩机,二段反应系统泄压,通氮气降温;②停二段反应系统加热炉;③停一、二段反应系统进料泵;④反应系统一、二段隔离;⑤预分馏、产品系统改循环;⑥关BTX(脱碳九)塔塔顶抽负压工艺侧阀门;⑦关预分馏系统塔底加热蒸汽阀门;⑧压缩机润滑油汽泵切电泵运行。
14. 为防止二段加氢反应器压差增加较快,应采取哪些措施?
①调整好预分馏系统BTX塔操作,降低反应器进料中中C9含量;②提高催化剂再生质量,再生结束后清理二段反应器顶部氧化皮收集器;③提高二段催化剂预硫化质量;④提高循环氢纯度;⑤尽可能降低二段反应器入口温度;⑥事故状态下,尽可能维持压缩机运行,吹扫催化剂床层中的汽油和给催化剂降温;⑦降低装置负荷时,应同时调整反应器入口温度,不允许在长时间在低空速下运行;⑧保证催化剂装填质量。
15. 什么是串级控制系统?划出一般串级控制系统的典型方块图。
串级控制系统是以主控制器的输出作为副控制器的给定值,副控制器的输出去操纵控制阀,以实现对主变量的定值控制。
二、计算题1. 图中所示的高位槽液面维持恒定,管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路,液体在流动过程中温度可视为不变。问:①液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等?②此两管段的压强差是否相等?并写出它们的表达式;③两U管压差计的指示液相同,压差计的读数是否相等?
①由于管路及流动情况完全相同,故hf,ab=hf,cd。
②两管段的压强不相等。在a、b两截面间列伯努利方程式并化简,得到
pa-Pb=ρ∑hf,ab-labρg
式中lab表示a、b两截面间的垂直距离(即直管长度),m。
同理,在c、d两截面之间列伯努利方程并化简,得到
pc-Pd=ρ∑hf,cd
③压差计读数反映了两管段的能量损失,故两管段压差计的读数应相等。
2. 如图所示,从自来水总管接一管段AB供水,在B处分成两路。两支路各安装一球形阀,出口分别为C和D。已知管段AB、BC和BD的长度分别为100m、10m和20m(仅包括管件的当量长度),管内径皆为30mm。假定总管在A处的表压为0.343MPa,不考虑分支点B处的动能交换和能量损失,且可认为各管段内的流动均进入阻力平方区,摩擦系数皆为0.03,试求:
①D阀关闭,C阀全开(ξ=6.4)时,BC管的流量为多少?
②D阀全开,C阀关小至流量减半时,BD管的流量为多少,总管流量又为多少?
①在A—C界面(出口内侧)列伯努利方程
Θz
A=z
C u
A≈0 p
C=0(表)
②D阀全开,C阀关小至流量减半时:
在A—D截面(出口内侧)列伯努利方程(不计分支点B处能量损失)
其中:z
A=0 z
D=5m u
A≈0 p
C=0(表)
化简得
解得:V
D=8.10×10
-4(m
3/s)
总管流量V=V
C+V
D=8.5×10
-4+8.1×10
-4=1.66×10
-3(m
3/s)
3. 某换热器将绝压140kPa、流量为1000kg/h的饱和水蒸气冷凝并降温到60℃,假设换热器的热损失可忽略,冷凝水的平均比热为4.201kJ/(hg·℃)。试求换热器的热负荷。由水蒸气表可查出140kPa时的饱和温度为109.2℃,冷凝热为2234.4kJ/kg。
换热器的热负荷为
Q=Whr+WhCph(T1-T2)
=1000/3600×2234.4+1000/3600×4.201×(109.2-60)=678(kW)
答:换热器的热负荷为678kW。
4. 某连续精馏塔在压强为101.3kPa下分离苯-甲苯的混合液,已知处理量为15300kg/h,原料液中苯的含量为45.9%,工艺要求馏出液中苯的含量不少于94.2%,残液中苯的含量不大于4.27%(均以质量分数计),试求馏出液和残液的量?
根据全塔物料衡算方程F=P+W,F×XF=P×XP+W×XW
将XW=0.0427,XP=0.942,XF=0.459代入
则15300×0.459=P×0.942+W×0.0427 (a)
15300=P+W (b)
(a)、(b)联立方程组解得P=7082.6(kg/h),W=8217.4(kg/h)
答:馏出液量为7082.6kg/h,残液量为8217.4kg/h。
5. 氯仿和四氯化碳的混合液在一连续精馏塔中进行分离。要求馏出液中氯仿的组成为0.95(摩尔分数),馏出液流量50kg/h。塔顶为全凝器。平均相对挥发度a=1.6。回流比R=2,求:①第一块塔板下降的液体组成x
1;②精馏段各板上升蒸汽V及下降液体的流量。
①氯仿和四氯化碳混合液可认为是理想溶液。
塔顶为全凝器,y
1=0.95
根据理论板的概念,
x
1=0.92
②V=(R+1)D=(2+1)×50=150(kg/h)
根据恒摩尔流的假定,各板上升的蒸汽物质的量流量相等,并非质量流量相等,因此,需将此值转化为物质的量值。
氯仿的物质的量M=119.35(kg/kmol)
四氯化碳的物质的量M=153.8(kg/kmol)
塔顶蒸汽的平均物质的量
=0.95×119.35+0.05×153.8=121.1(kg/kmol)
L=RD=2×50=100(kg/h)
答:第一块塔板下降的液体组成x
1为0.92。上升蒸汽V为1.24kmol/h,下降液体L为0.826kmol/h。
6. 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0.4(摩尔分数,下同)馏出液组成为含苯0.9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),回流比为最小回流比的1.5倍,物系的平均相对挥发度为2.5。试求精馏段操作线方程。
操作线方程:
由已知及平衡关系式:q=1,x
q=x
F=0.4,
代入
最小回流比
R=1.5R
min=1.83
精馏段操作线方程
7. 在一连续精馏塔内分离某两组分理想混合液。原料中含组分A为0.45,馏出物中含组分A为0.96(均为摩尔分数)。已知在操作条件下,溶液的平均相对挥发度为2.3,最小回流比为1.65,试求出q值。
由平衡方程得
由精馏段操作线方程得
联立以上(a)、(b)式,可得
x=0.391 y=0.605
由q线方程得
即
解得q=0.724
答:q值为0.724。
8. 在列管式换热器中,水以1.5m/s的速度流过内径为20mm、长度为3m的管束。管内壁的平均温度为60℃,水的进口温度为20℃,若管壁对水的平均对流传热系数为4000W/(m
2·℃),试求水的出口温度。假设换热器的热损失可忽略。水的密度可取为1000kg/m
3,比热容可取为4.2kJ/(kg·℃)。
水的出口温度可由热量衡算和对流传热速率方程相结合求得,即
冷流体的流量为
W
c=A
1uρ
换热器一根管子的流通面积和传热面积分别为
S
1=πd
1L=π×0.02×3
则
解得t
2=32.8(℃)
答:水的出口温度为32.8℃。
9. 现有一传热面积为20m
2的管壳式换热器中,壳程通入饱和水蒸气以加热管内的空气。160℃的水蒸气冷凝为同温度的水。空气流量为2.5kg/s,其进口温度为30℃,比热容为1kJ/(kg·℃),对流传热系数为50W/(m
2·℃),试求空气的出口温度。换热器的热损失可忽略。垢层热阻和管壁热阻也可忽略。
由题意,为一侧恒温传热,且α
蒸汽>α
空气,故K≈α
空气。
由
Q=KS△t
m=W
cC
pc(t
2-t
2)
其中K≈α
空气=50W/(m
2·℃)
则
解得t
2=72(℃)
答:空气的出口温度为72℃。
10. 在一冷凝器内,用300K的冷却水来冷凝某精馏塔内上升的有机物的饱和蒸汽,已知有机物蒸汽的温度为348K,冷却水的出口温度为313K,求冷热流体的平均温度差?
已知热流体温度不变T=348K
冷流体进口温度t1=300K
出口温度t2=313K
则△t大=T-t1=48K
△t小=T-t2=35K
由于△t大/△t小=48/35=1.37<2
所以△t=(△t大+△t小)/2=41.5(K)
答:冷热流体的平均温度差为41.5K。