化工工艺与设备答案

.
专业班级
姓名
学号
开课系室化学工程系
考试日期 2010.5.16
一、填空、选择题（每空1分，共30分）
1、原油加工方案根据目的产物不同，可分为以下三类：燃料型、燃料－润滑油型和化工型。

2、原油常减压加工流程中，初馏塔塔顶馏出液可作为催化重整的原料以生产芳烃和高标号汽油
3、原油常压蒸馏塔底通入水蒸汽的作用是降低油气分压，使塔底重油中的轻组分气化。

提升管催化裂化装置中，提升管下部通入水蒸汽的作用是将原料油雾化。

4、原油常减压加工流程中，减压塔汽提段直径小于主体精馏段，其原因是缩短减压渣油在塔底停留时间，以免在高温下发生分解、缩合而结焦。

5、催化裂化反应为 A 反应，催化剂再生反应为 B 反应。

（A. 吸热；B. 放热）
6、催化裂化反应装置通常由三大部分组成：反应－再生系统、分馏系统和吸收稳定系统
7、裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃，二是炼油厂的加工产品。

8、裂解气净化需除去的三类主要物质为：酸性气体、水和炔烃。

9、将裂解气进行高压法深冷分离，必须首先将裂解气压缩到C个大气压。

（A.10－20；B.20－30；C.30－40）
10、裂解气的深冷分离有三种分离流程：顺序分离流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程。

11、对纯加热炉，全炉热负荷的计算式为A。

（A.Q=G[eI l+(1-e)I l-I i]；B. Q=G[eI v+(1-e)I l-I i]；C. Q=G[eI i+(1-e)I v-I l]）
12、管式加热炉的气体火嘴，按燃料与空气的混合方式不同，可分为预混式，外混式和半预混式。

13、塔板上设置出口安定区的目的是减少液体进入降液管时夹带的泡沫量。

14、填料的特性参数包括：比表面积、孔隙率、填料因子和堆积密度（单位堆积体积内的填料数目）。

15、对于F1型重阀，当阀孔动能因数为A时泄漏量接近10%，故取此值作为控制泄漏量的操作负荷下限。

（A.5－6；B.7－8；C.9－12）
16、板式塔的常见的溢流型式有单溢流、U型溢流、双溢流。

二、简答题（每题5分，共25分）
1、简述原油预处理过程中脱除盐和水的原因
答（1）原油中含水的危害：① 给原油的输送和储存增加负担。

② 增加加工过
程能耗。

③ 影响蒸馏过程的正常操作。

（2分）
（2）原油中含盐的危害：① 水解生成盐酸，腐蚀设备。

② 沉积在管壁形成盐
垢，影响换热器效率和增加原油流动压降。

③ 影响重油的二次加工。

（3分）
鉴于以上原因，原油加工前需在预处理过程中进行脱盐脱水。

2、管式加热炉辐射室传热速率方程为)(40])100
()100[(67.544t g t g cp R
T T T T F A Q -+-=φ，说明方程式中各符号的名称及意义。

-R Q 辐射室总传热速率 （1分） -φ烟气对管排的角系数；是指烟气辐射给管排的能量占烟气总能量的分率（1
分）。

-cp A 冷平面面积，是指管排所占据的全部面积（ef cp L nS A 1=）。

（1分）
-F 总辐射交换因素，用于修正模型偏差而引入的修正系数。

它与管壁及烟气的
黑度和有效反射面积等有关。

（1分）
-g T 烟气温度。

-t T 管壁温度。

（1分）
3、简述管式加热炉辐射室传热计算的罗伯－伊万斯假定的主要内容。

答：（1）炉膛内烟气充分混合，各处烟气组成与温度均相同且温度等于出辐射室
烟气平均温度，将炽热的烟气看成一发热面。

（2分）
（2）将排管看成是一吸热面，管壁温度为管内介质平均温度加上50℃。

（1分）
（3）对流给未敷设炉管炉墙的热量等于其散热损失，从辐射角度将炉墙看成一全
反射面。

（2分）
4、在烃类的热裂解过程种，一般应加入过热水蒸气作为稀释剂，简述其作用。

答：（1） 可有效降低烃的分压，利于裂解反应进行，增加乙烯收率。

（2） 水蒸气热容较大，能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管。

（3）与产物容易分离，对裂解气质量无影响，水蒸气便宜易得。

（4） 可以抑制原料中的硫对合金钢的反应管的腐蚀作用。

（5）水蒸气通过下列反应清除裂解管中的焦碳，实际上起了炉管清焦的作用。

（6）水蒸汽对金属管表面起一定氧化作用，使金属表面的铁、钼成为氧化物薄膜、减少了铁和钼对烃类气体分解生碳的催化作用
(每个1分，答对以上任意5个均得满分)
5、简述板式塔的不正常操作现象中漏液的原因及危害
漏液：部分液体不是横向流过塔板后经降液管流下，而是从阀孔直接漏下。

(1分) 原因：气速较小时，气体通过阀孔的速度压头小，不足以抵消塔板上液层的重力；气体在塔板上的不均匀分布也是造成漏液的重要原因。

(2分) 后果：导致气液两相在塔板上的接触时间减少，塔板效率下降，严重的漏液使塔板上不能形成液层，气液无法进行传热、传质，塔板将失去其基本功能。

(2分)
三、画图题（共20分）
1、画出燃料型原油常减压装置流程图，并标明主要设备的名称（14分）
画出图10分，标出主要设备名称4分
2、画出塔板负荷性能图并标明各线的名称（6分）
1、过量液沫夹带线
2、过量漏液线
3、液泛线（淹塔线）
4、液相流量下限线
5、液相流量上限线（降液管中液体停留时间不足线）OP线：操作线
(画出图给4分,标明各线名称给2分)
四、分析题（共25分）
1、下图是裂解气顺序深冷分离原则流程，请说明各设备的名称及作用，并简述流程。

（共17分）
1 碱洗塔用碱洗去裂解气中的酸性气体（1分）
2 干燥器用干燥剂脱去裂解气中的水（1分）
3 脱甲烷塔将甲烷和C1以上组分分开（1分）
4 脱乙烷塔将C2和C2以上组分分开（1分）
5 乙烯塔将乙烯与乙烷分开（1分）
6 脱丙烷塔将C3和C3以上组分分开（1分）
7 脱丁烷塔将C4和C4以上组分分开（1分）
8 丙烯塔将丙烯与丙烷分开（1分）
9 冷箱将低温设备集中在一起防止散冷（1分）
10 加氢脱炔反应器将裂解气中的炔通过加氢方法脱去（1分）
11 绿油塔除去裂解气中的绿油（1分）
12 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段压缩压缩裂解气（1分）
13 Ⅳ、Ⅴ段压缩继续压缩裂解气（1分）
流程叙述：裂解气经过三段压缩后，进入碱洗塔碱洗脱去酸性气体，然后再经两段压缩进干燥塔脱水，之后进脱甲烷塔并在冷箱的作用下将甲烷、氢气和碳二以上组分分开，塔底馏分进脱乙烷塔，塔顶出碳二，塔底出碳三及以上馏分，碳二
加氢脱炔及脱绿油后进入乙烯塔得到乙烯和乙烷，塔底馏分进入脱丙烷塔，塔顶出碳三馏分，塔底出碳四及以上馏分，碳三馏分加氢脱炔及脱绿油后进入丙烯塔得到丙烯和丙烷，碳四及以上馏分进入脱丁烷塔将碳四和碳五组分分开。

（4分）
2、试由加热炉全炉热效率的定义式出发，分析影响全炉热效率的主要因素，并提出提高全炉热效率的方法。

(8分)
答：全炉热效率的定义式为
l L l l Q q Q q Q q --+=211η
对没有预热的加热炉，空气与燃料带进的显热很小，一般可以忽略(q 1/Q l 取为0)。

散热损失q L /Q l 一般由经验选定:对立式炉和圆筒炉约为0.02～0.05，烟气带出的热量q 2/Q l 与过剩空气系数和烟气出对流室温度有关，由上式可以看出，在保证燃料完全燃烧和炉墙保温正常的情况下，加热炉热效率的高低，关键取决于排出烟气的温度和流量。

（3分）
排烟温度越低，η越高。

但排烟温度不能任意降低，一般设计时，将排烟温度控制在400℃左右。

烟气流量W G =B(1+αL 0+ω), 由此式可知，减少烟气流量，通常只能通过降低α才能达到, 降低α必须选用合适的火嘴，以保证燃料能充分燃烧。

（2分）
由全炉热效率的定义及影响因素可知，提高加热炉热效率的方法有以下几种方法：降低烟气带走的热量、尽可能降低散热损失、提高空气入炉温度。

（3分）。