《典型化工工艺》专题六 脱甲烷和乙烯产出与回收（举一反三考点练） -课后自测（卷2）

山东省《典型化工工艺》 举一反三考点练 专题六 脱甲烷和乙烯产出与回收-课后自测 知识点一 脱甲烷塔 1. 某厂脱甲烷塔运行中塔压异常升高，可能的原因及处理措施？ 2. 如何选择脱甲烷塔工艺（高压法/低压法）？需考虑哪些实际因素？ 3. 脱甲烷塔塔顶不凝气（CH₄/H₂）如何处理？实际生产中的注意事项？ 4.低压法脱甲烷塔顶温需达______℃，通常采用______制冷系统实现。 5.高压法利用______效应获得额外冷量，可减少______设备投资。 知识点二 乙烯塔和丙烯塔 1.乙烯塔的精馏段和提馏段在塔板数和回流比上有何不同？为什么这样设计？ 2. 为什么丙烯塔的回流比（15~20）远高于乙烯塔？有哪些方法可以优化其能耗？ 3.乙烯塔采用中间再沸器如何实现节能？说明其工作原理。 4.乙烯塔冷量消耗约占分离总冷量的______%，主要因需维持______低温分离。 5.丙烯塔采用高压（1.7~2.0 MPa）操作，虽降低______，但可减少______和设备投资。 知识点三 影响乙烯回收率的因素 1. 冷箱前冷流程如何提高乙烯回收率？ 2. 为什么原料气中C₁/H₂比会影响乙烯损失？ 3. 比较前冷与后冷流程的优缺点 4.冷箱通过______效应获得低温，前冷流程中最低温的进料温度为______℃。 5.原料气中C₁0/H₂摩尔比由2降至1时，尾气乙烯损失会______（增大/减小），此时应______（提高/降低）操作压力以补偿。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 山东省《典型化工工艺》 举一反三考点练 专题六 脱甲烷和乙烯产出与回收-课后自测 知识点一 脱甲烷塔 1. 某厂脱甲烷塔运行中塔压异常升高，可能的原因及处理措施？ 【答案】可能原因：1）进料中轻组分（H₂/CH₄）含量突增，导致气相负荷增大 2）塔顶冷凝器换热效率下降（如结冰或冷剂不足） 3）塔釜再沸器热量输入过高 处理措施：1）检查裂解原料组成变化，调整进料配比 2）清理冷凝器或补充冷剂（如乙烯冷剂） 3）降低再沸器蒸汽量，调节回流比 2. 如何选择脱甲烷塔工艺（高压法/低压法）？需考虑哪些实际因素？ 【答案】选择依据：1）产品需求：高纯度乙烯选低压法（α值大） 2）投资预算：资金有限选高压法（省去甲烷制冷） 3）原料特性：含H₂/CH₄高时优先低压法 4）能耗限制：低压法冷量消耗多42% 示例：新建大型乙烯厂可选低压法，中小型改造项目可选高压法 3. 脱甲烷塔塔顶不凝气（CH₄/H₂）如何处理？实际生产中的注意事项？ 【答案】处理流程：1）进入燃料气管网作为燃料 2）或经PSA提纯氢气 注意事项：1）控制H₂浓度＜40%（防爆炸） 2）设置在线分析仪监测组成 3）尾气压力需满足管网要求（高压法可直接利用） 4.低压法脱甲烷塔顶温需达______℃，通常采用______制冷系统实现。 【答案】-140；甲烷 【解析】深度制冷需多级甲烷制冷（乙烯冷剂无法达到-140℃） 5.高压法利用______效应获得额外冷量，可减少______设备投资。 【答案】节流膨胀；甲烷制冷 【解析】高压尾气节流膨胀可降温至-96℃，省去专用甲烷制冷机组 知识点二 乙烯塔和丙烯塔 1.乙烯塔的精馏段和提馏段在塔板数和回流比上有何不同？为什么这样设计？ 【答案】精馏段：塔板数多，回流比大（15~20），因为乙烯浓度上升缓慢，需要更多理论板和高回流比才能达到高纯度乙烯产品。 提馏段：塔板数较少，回流比需求低，因为乙烯浓度下降快（温度变化显著），分离效率较高。 设计原因：乙烯-乙烷的相对挥发度（α≈1.8~2.0）在提馏段变化较大，而精馏段需强化分离。 2. 为什么丙烯塔的回流比（15~20）远高于乙烯塔？有哪些方法可以优化其能耗？ 【答案】原因：丙烯/丙烷相对挥发度极小（α≈1.08~1.12），接近共沸体系，必须采用高回流比才能实现有效分离。 优化方法：热泵精馏：将塔顶蒸汽压缩后作为再沸器热源，节能30%以上。 高效填料：使用规整填料（如Mellapak）降低压降，提高分离效率。 侧线采出：移除中间杂质（如丙二烯），减少无效回流。 3.乙烯塔采用中间再沸器如何实现节能？说明其工作原理。 【答案】节能原理：在提馏段中部设置再沸器，利用塔内低温物流（如-20℃）的冷量替代部分外部热源，减少蒸汽消耗。 工作流程：中间再沸器从塔中部抽取液体，加热后返回塔内。 因提馏段温度较低（-30~0℃），可用低温热源（如工艺废热）驱动，降低能耗。 4.乙烯塔冷量消耗约占分离总冷量的______%，主要因需维持______低温分离。 【答案】38~44；乙烯/乙烷 【解析】乙烯塔需深冷（-30~-50℃）分离乙烯和乙烷，冷量消耗仅次于脱甲烷塔。 5.丙烯塔采用高压（1.7~2.0 MPa）操作，虽降低______，但可减少______和设备投资。 【答案】相对挥发度（α）；塔板数 【解析】高压减小α值，但能缩小塔径并减少理论板数，平衡分离效率与经济性。 知识点三 影响乙烯回收率的因素 1. 冷箱前冷流程如何提高乙烯回收率？ 【答案】前冷流程通过以下方式提高乙烯回收率： 提前分氢：冷箱在脱甲烷塔前分离大部分氢气，提高进料中C₁/H₂摩尔比，减少尾气乙烯携带。 逐级冷凝：分股进料（-37℃至-102℃）实现能量梯级利用，降低冷量消耗。 减轻塔负荷：部分分离在塔外完成，使脱甲烷塔专注于CH₄/C₂H₄分离。 2. 为什么原料气中C₁/H₂比会影响乙烯损失？ 【答案】高C₁0/H₂比：甲烷（C₁0）含量高时，能更有效"捕获"乙烯进入液相，减少气相尾气带出。 低C₁0/H₂比：氢气占比高会稀释气相，降低甲烷对乙烯的溶解能力，导致更多乙烯被尾气带走。 定量关系：C₁0/H₂比每降低1，尾气乙烯损失约增加0.5%。 3. 比较前冷与后冷流程的优缺点 【答案】 对比项 前冷流程 后冷流程 乙烯回收率 更高（提高2~3%） 较低 能耗 节省冷量（分级冷凝） 冷量消耗大 操作弹性 较低（流程复杂） 较高 投资成本 较高（多级换热设备） 较低 4.冷箱通过______效应获得低温，前冷流程中最低温的进料温度为______℃。 【答案】节流膨胀；-102 【解析】节流膨胀是冷箱制冷的原理；前冷第四股进料需-102℃以实现氢/甲烷分离。 5.原料气中C₁0/H₂摩尔比由2降至1时，尾气乙烯损失会______（增大/减小），此时应______（提高/降低）操作压力以补偿。 【答案】增大；提高 【解析】C₁0/H₂比降低增大乙烯损失，提高压力可增强甲烷对乙烯的溶解能力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$