项目四 课题五 精馏常见故障及处理-章节过关卷-《化工单元操作》（化工版第三版）（原卷版+解析版）

《化工单元操作》（化工版第三版） 项目四 精馏 课题五 精馏常见故障及处理 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 精馏塔常见的故障有 __________、 ________ 、 _____________ 、 _____ 、 _______等。 2. 塔顶产品不合格的原因可能是___________、 ________________ 、 __________________ 。 3. 塔釜温度过低可能导致 __________________ 。 4. 液泛现象通常是由于 __________________ 或 __________________ 引起的。 5. 漏液产生的主要原因是 __________________ 。 6. 当精馏塔发生塔板堵塞时，会出现 __________________ 、 __________________ 等现象。 7. 回流比过小会使 __________________ 。 8. 塔顶冷凝器故障可能导致 __________________ 。 9. 塔釜液位过高可能是 __________________ 、 __________________ 造成的。 10. 进料组成突然变化会使 __________________ 。 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列属于精馏塔塔顶压力过高的原因是（ ） A. 回流比过小 B. 塔釜加热量过大 C. 塔顶冷凝器冷却水量过小 D. 进料量过小 2. 精馏塔出现漏液时，以下处理方法不正确的是（ ） A. 增加塔釜加热量 B. 提高操作压力 C. 增大回流比 D. 降低进料量 3. 若塔顶产品中重组分含量过高，可能的处理方法是（ ） A. 增加回流比 B. 减少回流比 C. 降低塔釜温度 D. 减少塔顶采出量 4. 液泛发生后，应采取的措施有（ ） A. 增加进料量 B. 减少进料量 C. 增加塔釜加热量 D. 减少塔顶冷凝器冷却水量 5. 塔釜温度过高，可能的原因是（ ） A. 塔釜加热量过小 B. 回流比过大 C. 进料量过大 D. 塔顶采出量过大 6. 当精馏塔的塔板被腐蚀时，可能会出现（ ） A. 漏液 B. 液泛 C. 塔顶产品不合格 D. 以上都是 7. 以下哪种情况会导致精馏塔的分离效率下降（ ） A. 塔釜液位稳定 B. 进料量稳定 C. 塔板结垢 D. 回流比稳定 8. 为解决精馏塔的液泛问题，可（ ） A. 增大塔径 B. 减小塔径 C. 增加塔板数 D. 减少塔板数 9. 塔顶冷凝器泄漏会使（ ） A. 塔顶压力升高 B. 塔顶压力降低 C. 塔顶温度升高 D. 塔顶温度降低 10. 进料量突然增大，可能会引起（ ） A. 塔釜液位下降 B. 塔釜液位上升 C. 塔顶产品纯度提高 D. 塔顶产品纯度降低 三、简答题（本大题共1小题，共计40分） 1.（本小题40分）简述精馏塔的常见故障、产生原因、解决措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 《化工单元操作》（化工版第三版） 项目四 精馏 课题五 精馏常见故障及处理 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 精馏塔常见的故障有 ____________、 ________ 、 _____________ 、 __________ 、 __________等。 【答案】液泛；漏液；液沫夹带；产品质量不合格；压力异常 【解析】精馏塔常见的故障有液泛、漏液、液沫夹带、产品质量不合格、压力异常。 2. 塔顶产品不合格的原因可能是 ________________、 ________________ 、 __________________ 。 【答案】操作条件不当；设备故障；进料组成变化 【解析】塔顶产品不合格的原因可能是操作条件不当、设备故障、进料组成变化。 3. 塔釜温度过低可能导致 __________________ 。 【答案】塔釜产品中易挥发组分含量增加、分离效果差 【解析】塔釜温度过低可能导致塔釜产品中易挥发组分含量增加、分离效果差 4. 液泛现象通常是由于 __________________ 或 __________________ 引起的。 【答案】气液流量过大、塔板间距过小 【解析】液泛现象通常是由于气液流量过大或塔板间距过小引起的。 5. 漏液产生的主要原因是 __________________ 。 【答案】气相流速过低 【解析】考察的漏液的产生原因。 6. 当精馏塔发生塔板堵塞时，会出现 __________________ 、 __________________ 等现象。 【答案】液泛；漏液 【解析】当精馏塔发生塔板堵塞时，会出现液泛、漏液等现象。 7. 回流比过小会使 __________________ 。 【答案】塔顶产品中难挥发组分含量增加、产品纯度下降。 【解析】回流比过小会使塔顶产品中难挥发组分含量增加、产品纯度下降。 8. 塔顶冷凝器故障可能导致 __________________ 。 【答案】塔顶产品质量下降、塔顶压力异常。 【解析】塔顶冷凝器故障可能导致塔顶产品质量下降、塔顶压力异常。 9. 塔釜液位过高可能是 __________________ 、 __________________ 造成的。 【答案】进料量过大；塔底出料量过小 【解析】塔釜液位过高可能是进料量过大、塔底出料量过小造成的。 10. 进料组成突然变化会使 __________________ 。 【答案】产品质量下降、操作参数需要调整 【解析】进料组成突然变化会打破塔内原有的气液平衡，影响分离效果，导致产品质量下降。 二、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列属于精馏塔塔顶压力过高的原因是（ ） A. 回流比过小 B. 塔釜加热量过大 C. 塔顶冷凝器冷却水量过小 D. 进料量过小 【答案】C 【解析】当塔顶冷凝器冷却水量过小时，塔顶蒸气不能充分冷凝，在塔内积聚，根据理想气体状态方程，在体积和物质的量不变的情况下，会导致塔顶压力升高。 2. 精馏塔出现漏液时，以下处理方法不正确的是（ ） A. 增加塔釜加热量 B. 提高操作压力 C. 增大回流比 D. 降低进料量 【答案】D 【解析】降低进料量主要影响塔内的物料平衡和生产能力，对于解决漏液问题没有直接帮助。 3. 若塔顶产品中重组分含量过高，可能的处理方法是（ ） A. 增加回流比 B. 减少回流比 C. 降低塔釜温度 D. 减少塔顶采出量 【答案】A 【解析】若塔顶产品中重组分含量过高，说明分离效果不好，增加回流比可以使更多的塔顶产品返回塔内，加强气液传质，使气相中的重组分更多地向液相转移，从而提高塔顶产品的纯度。 4. 液泛发生后，应采取的措施有（ ） A. 增加进料量 B. 减少进料量 C. 增加塔釜加热量 D. 减少塔顶冷凝器冷却水量 【答案】B 【解析】可以降低塔内的气液负荷，缓解液泛现象。因为液泛是由于气液流量过大，液体无法正常下流，气体也无法正常上升造成的，减少进料量可以降低气液流量，给塔内流体留出更多的空间和时间来恢复正常流动。 5. 塔釜温度过高，可能的原因是（ ） A. 塔釜加热量过小 B. 回流比过大 C. 进料量过大 D. 塔顶采出量过大 【答案】C 【解析】当进料量过大时，需要更多的热量来处理这些物料，可能会使再沸器的加热量相对不足，为了保证塔的正常运行，再沸器会自动增加加热量，导致塔釜温度过高。 6. 当精馏塔的塔板被腐蚀时，可能会出现（ ） A. 漏液 B. 液泛 C. 塔顶产品不合格 D. 以上都是 【答案】D 【解析】漏液：腐蚀可能导致塔板的开孔变大或塔板损坏，使气体通过塔板的动能不足以支撑液体，从而发生漏液。液泛：腐蚀可能会破坏塔板的结构，影响气液流动路径，导致气液流动不畅，可能引发液泛。塔顶产品不合格：由于塔板的腐蚀会影响气液接触和分离效果，会使塔顶产品的质量受到影响，导致产品不合格。 7. 以下哪种情况会导致精馏塔的分离效率下降（ ） A. 塔釜液位稳定 B. 进料量稳定 C. 塔板结垢 D. 回流比稳定 【答案】C 【解析】当塔板结垢时，会影响气液的正常接触和传质。例如，结垢会堵塞塔板的开孔或影响液体在塔板上的流动，减少气液接触面积，降低传质效率，导致分离效率下降。 8. 为解决精馏塔的液泛问题，可（ ） A. 增大塔径 B. 减小塔径 C. 增加塔板数 D. 减少塔板数 【答案】A 【解析】增大塔径可以增加塔的横截面积，从而允许更多的气液同时通过，为气液提供更广阔的空间，避免因流量增加而引起的液泛等问题，有助于解决液泛。 9. 塔顶冷凝器泄漏会使（ ） A. 塔顶压力升高 B. 塔顶压力降低 C. 塔顶温度升高 D. 塔顶温度降低 【答案】A 【解析】会导致冷却介质进入塔内，可能会使塔顶压力升高。例如，如果是水作为冷却介质泄漏，会变成蒸气进入塔内，使塔内气相体积增加，从而导致压力升高。 10. 进料量突然增大，可能会引起（ ） A. 塔釜液位下降 B. 塔釜液位上升 C. 塔顶产品纯度提高 D. 塔顶产品纯度降低 【答案】D 【解析】会导致塔顶产品纯度降低。因为进料量增大，会使塔内的气液平衡被打破，更多的原料进入塔内，如果不相应调整操作参数，会导致分离效果变差，使塔顶产品中难挥发组分的含量增加。 三、简答题（本大题共1小题，共计40分） 1.（本小题40分）简述精馏塔的常见故障、产生原因、解决措施。 【答案】 常见故障 产生原因 解决措施 液泛 1.气液流量过大： 当气相和液相的流量超过精馏塔的设计能力时，会导致液体无法正常下流，气体也无法正常上升。2.塔板间距过小： 如果塔板间距设计不合理，不能满足气液正常流动所需的空间，即使在正常气液流量下，也可能发生液泛。在小型精馏塔中，如果塔板间距过窄，气液在上升和下降过程中相互干扰严重，容易产生液泛。 3.塔板或填料堵塞： 对于板式塔，若进料中含有固体杂质、聚合物或其他沉淀物，可能会堵塞塔板上的开孔或降液管。对于填料塔，填料可能被堵塞，影响气液流动。 调整气液流量： 立即降低再沸器的加热量，减少气相流量；同时适当降低进料量，使气液流量在塔的正常操作范围内。 改进塔板间距： 在塔的设计阶段，可根据气液流量和物料性质合理设计塔板间距。对于已建成的塔，如果经常发生液泛且确是由于塔板间距问题导致，可考虑改造塔板间距，但这通常成本较高且复杂。 清理塔板或填料： 对于板式塔，可停止操作，打开塔体，清理塔板上的堵塞物，疏通降液管。对于填料塔，可取出填料进行清洗或更换堵塞的填料。 漏液 气相流速过低： 当气相流速低于临界气速时，气体通过塔板的动能不足以支撑液体，导致液体从塔板的开孔处直接泄漏到下一层塔板。例如，在启动过程中，若再沸器加热量不足，产生的气相量少，或者在运行过程中，气相流量调节不当导致流速过低。 塔板开孔过大或塔板损坏： 如果塔板的开孔率过大，会使气体分布不均，部分区域的液体得不到足够的气体支撑而漏液。另外，塔板因长期使用或腐蚀等原因损坏，也会导致漏液。 提高气相流速： 增加再沸器的加热量，提高气相流量。通过调节再沸器的加热介质流量调节阀，逐步增加气相流量，观察塔内的漏液情况，直到漏液消失，但要注意避免引发其他不正常操作现象。 修复或更换塔板： 对于开孔过大的塔板，可以通过堵塞部分开孔或安装限流装置来调整开孔率；对于损坏的塔板，需要停止操作，将其修复或更换。 液沫夹带 气相流速过高： 当气相流速超过设计范围时，气体将液体以液滴或雾沫的形式大量夹带至上层塔板。 从气液传质的角度看，高气相流速会产生较大的动能，使液体破碎成小液滴并被夹带，破坏正常的气液接触和分离过程。 塔板结构不合理： 某些塔板的设计可能不利于液滴的沉降，如塔板间距不合适或降液管设计不佳，会导致液沫夹带。 降低气相流速： 适当降低再沸器的加热量，减少气相流量，使气相流速在合理范围内。可通过逐步调节再沸器加热介质的流量调节阀，同时观察塔内的液沫夹带情况，确保其不影响正常操作。 优化塔板结构： 在塔的设计阶段，合理设计塔板间距、降液管尺寸和位置等。对于已运行的塔，如果经常出现液沫夹带，可考虑对塔板结构进行局部优化，但可能成本较高。 可以采用计算流体力学（CFD）模拟或实验方法，对塔板结构进行优化，以减少液沫夹带。 产品质量不合格 操作条件不当： 包括回流比不合适、进料组成变化、进料温度不当、再沸器加热量或冷凝器冷却量调节不当等。 从精馏原理看，这些操作条件的变化会影响塔内的气液平衡和传质过程，导致产品质量变差。 设备故障： 如塔板或填料损坏、再沸器或冷凝器故障、仪表故障等。塔板或填料损坏会影响气液接触和分离效果；再沸器或冷凝器故障会改变气液流量和组成；仪表故障会导致操作参数不准确。 在检修时，要确保设备和仪表的正常工作，可通过测试和校准来验证检修效果，保证操作参数的准确性。 调整操作条件： 若回流比不当，可适当增大或减小回流比；进料组成变化时，根据新的组成调整回流比、再沸器加热量等；若进料温度不合适，调整预热器的加热量；对于再沸器或冷凝器问题，调整相应的加热或冷却量。 通过分析产品质量不合格的具体表现，如塔顶产品中难挥发组分含量高还是塔底产品中易挥发组分含量高，针对性地调整操作条件。 检修设备和仪表： 对塔板或填料进行检查和修复；对再沸器和冷凝器进行维修或更换故障部件；对故障的仪表进行校准或更换。 压力异常 冷凝器冷却效果差： 可能是冷却介质流量不足、冷却介质温度过高、冷凝器结垢或堵塞等原因，导致塔顶蒸气不能充分冷凝，使塔顶压力升高。 再沸器加热量失控： 如加热介质流量调节阀故障，使再沸器加热量过大，会产生过多的蒸气，使塔内压力上升。 这会增加塔内的气液流量，根据理想气体状态方程，在体积和物质的量一定时，温度升高会使压力升高。 不凝性气体积聚： 在操作过程中，系统中可能会进入不凝性气体，如空气，如果不及时排出，会在塔顶积聚，导致压力升高。 不凝性气体占据塔内空间，阻碍气液流动，使塔内压力升高。 改善冷凝器冷却效果： 检查冷却介质的流量和温度，加大冷却介质流量或降低其温度；对于冷凝器结垢或堵塞，进行清洗或疏通。 可通过调节冷却介质的阀门和检查冷却系统，确保冷凝器的正常工作。 控制再沸器加热量： 检查并修复再沸器加热介质流量调节阀，确保加热量在正常范围。可通过调节阀门和检查加热系统，避免加热量失控。 在调节时，要根据塔内的压力和温度等参数，确保加热量既能保证精馏过程，又不会导致压力异常。 排出不凝性气体： 打开塔顶的放空阀，排出不凝性气体。可定期或根据压力情况进行排气操作。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$