2025年乙烯工廠設(shè)備題庫及答案1.乙烯裝置核心裂解爐輻射段爐管常用材料是什么？選擇該材料的主要依據(jù)是什么？答案：輻射段爐管常用材料為HK-40（25Cr-20Ni）或HP系列（如HP-40Nb）。選擇依據(jù)包括：①高溫強度：爐管需承受800-1100℃的裂解溫度，HK-40在1000℃下持久強度約15MPa，HP系列通過添加鈮（Nb）可進一步提升高溫蠕變性能；②抗?jié)B碳性：裂解原料（如石腦油）高溫下易分解出碳，爐管材料需具備抗?jié)B碳能力，Cr、Ni元素形成的氧化膜可抑制碳擴散；③熱疲勞抗性：周期性清焦（降溫-升溫）會導致熱應(yīng)力，材料需具備良好的熱膨脹匹配性（HK-40熱膨脹系數(shù)約18×10??/℃，與爐體結(jié)構(gòu)兼容）。2.裂解爐燃燒器按空氣與燃料混合方式可分為哪幾類？各自優(yōu)缺點是什么？答案：分為擴散式燃燒器和預(yù)混式燃燒器兩類。擴散式燃燒器中，燃料與空氣在燃燒室內(nèi)擴散混合，優(yōu)點是燃燒穩(wěn)定性高，不易回火；缺點是火焰長、溫度分布不均，易生成NOx（因局部高溫）。預(yù)混式燃燒器中，燃料與空氣在進入燃燒室前部分或完全混合，優(yōu)點是火焰短、溫度均勻，NOx排放可降低30%-50%；缺點是混合不當易回火，對燃料壓力波動敏感（需嚴格控制空燃比）。2025年新型低氮燃燒器多采用分級預(yù)混技術(shù)，通過分段供風進一步降低NOx至50mg/m3以下。3.裂解爐清焦周期主要受哪些因素影響？判斷爐管需清焦的關(guān)鍵指標有哪些？答案：影響因素包括：①原料性質(zhì)：重質(zhì)原料（如柴油）含芳烴多，結(jié)焦速率比輕質(zhì)原料（如乙烷）快3-5倍；②裂解深度：烴分壓越高（如稀釋蒸汽量不足）、停留時間越長（爐管流速低），結(jié)焦速率增加；③爐管表面狀態(tài)：內(nèi)壁結(jié)焦后粗糙度增加，會進一步加速碳沉積。關(guān)鍵指標：①爐管出口壓力（TLE壓差）：結(jié)焦導致阻力增大，壓差超過設(shè)計值15%時需清焦；②爐管壁溫（MWT）：結(jié)焦層熱阻增加，管壁溫度比正常操作高50℃以上（如超過1150℃）；③裂解氣中甲烷含量：結(jié)焦加劇時二次反應(yīng)增多，甲烷收率上升2%-3%。4.離心式裂解氣壓縮機發(fā)生喘振的機理是什么？現(xiàn)場可通過哪些現(xiàn)象快速判斷喘振？答案：喘振機理：當壓縮機流量低于最小穩(wěn)定流量（喘振流量）時，葉輪出口氣流因沖角過大發(fā)生分離，形成旋轉(zhuǎn)失速；失速區(qū)周期性擴大-縮小，導致出口壓力劇烈波動，氣體沿軸向倒流，與正向氣流碰撞引發(fā)機組劇烈振動。現(xiàn)場判斷現(xiàn)象：①機體振動突然增大（振動值超過80μm），尤其軸向振動顯著；②出口壓力波動幅度≥0.2MPa，壓力表指針大幅擺動；③壓縮機入口流量低于喘振線（DCS畫面流量趨勢線低于防喘振控制線）；④伴隨周期性的“吼叫聲”，聲音頻率約0.5-2Hz。5.乙烯裝置三機（裂解氣、丙烯、乙烯壓縮機）的軸向力通常通過哪些方式平衡？剩余軸向力如何處理？答案：平衡方式：①葉輪背對背布置：相鄰葉輪入口方向相反，軸向力部分抵消（如三段式壓縮機常用）；②平衡盤：在末級葉輪后設(shè)置平衡盤，盤兩側(cè)引入高壓端和低壓端氣體，利用壓差產(chǎn)生反向推力（平衡盤可平衡70%-90%軸向力）；③平衡鼓：通過鼓外圓與殼體間的間隙節(jié)流，產(chǎn)生反向壓力差（多用于高壓段）。剩余軸向力由推力軸承承擔，推力軸承采用可傾瓦結(jié)構(gòu)（如5-7塊瓦塊），瓦塊表面堆焊巴氏合金（厚度0.5-1mm），通過潤滑油膜（厚度約30-50μm）承載，正常運行時軸承溫度≤75℃，報警值85℃，聯(lián)鎖停機值95℃。6.乙烯壓縮機干氣密封系統(tǒng)中，一級密封氣與隔離氣的作用分別是什么？一級密封氣壓力如何控制？答案：一級密封氣作用：在動環(huán)與靜環(huán)間形成氣膜（厚度3-5μm），阻止機內(nèi)工藝氣（乙烯，壓力3.0-3.5MPa）外漏，同時帶走摩擦熱；一級密封氣通常采用經(jīng)過濾的高壓氮氣（純度≥99.99%）或工藝氣（乙烯氣，需除液）。隔離氣作用：注入密封腔與軸承腔之間，壓力低于一級密封氣0.05-0.1MPa，防止軸承潤滑油進入密封腔污染密封面，同時作為二級密封的輔助屏障（二級密封氣壓力約0.1-0.2MPa）。一級密封氣壓力控制：通過差壓控制器（PDIC）維持密封氣與機內(nèi)工藝氣的壓差為0.15-0.25MPa（如工藝氣壓力3.2MPa，密封氣壓力設(shè)定為3.35-3.45MPa），當壓差低于0.1MPa時觸發(fā)報警，低于0.05MPa時聯(lián)鎖停機。7.板翅式換熱器在乙烯深冷分離單元的主要應(yīng)用場景是什么？其核心結(jié)構(gòu)“單元體”由哪些部件組成？答案：應(yīng)用場景：用于冷箱系統(tǒng)中，實現(xiàn)裂解氣、氫氣、甲烷、乙烯等多股流體的高效換熱（如脫甲烷塔塔頂氣與進料的熱交換，溫度范圍-160℃至-50℃）。單元體組成：①翅片：采用鋁制鋸齒形或波紋形翅片（高度2-6mm，厚度0.1-0.2mm），增大換熱面積（比管殼式高5-10倍）；②隔板：0.5-1.0mm厚鋁板，分隔不同流體通道；③封條：鋁制，密封單元體邊緣，防止流體泄漏；④導流片：位于單元體進出口，引導流體均勻分布至翅片通道。板翅式換熱器總換熱面積可達10000m2以上，對數(shù)平均溫差可低至2-3℃。8.乙烯裝置中，管殼式換熱器管程與殼程介質(zhì)的選擇需遵循哪些原則？請舉例說明。答案：選擇原則：①高壓介質(zhì)走管程：管程承壓能力強（鋼管壁厚可達5-10mm），殼程殼體厚度受限制（如2.5MPa以上介質(zhì)通常走管程）；②腐蝕性介質(zhì)走管程：管程易于更換管束（如處理含H2S的酸性氣時，管程采用316L不銹鋼，殼程用Q345R）；③高溫介質(zhì)走殼程：殼程散熱面積大（外殼有保溫層），減少熱損失（如裂解氣急冷器中，高溫裂解氣走殼程，急冷水走管程）；④易結(jié)垢介質(zhì)走管程：管程流速高（1-3m/s），可減緩結(jié)垢（如循環(huán)冷卻水含雜質(zhì)多，走管程便于化學清洗）；⑤粘度大或流量小的介質(zhì)走殼程：殼程流道截面大，流動阻力?。ㄈ缰刭|(zhì)油走殼程，管程走輕質(zhì)油）。9.脫甲烷塔（高壓塔）操作壓力控制在3.0-3.5MPa的主要目的是什么？壓力波動對分離效率有何影響？答案：控制目的：①提高塔頂氣相的冷凝溫度：甲烷在3.5MPa下冷凝溫度約-95℃（常壓下為-161℃），可利用丙烯制冷系統(tǒng)（-40℃）提供冷量，降低深冷能耗；②縮小塔徑：高壓下氣體密度大，體積流量小，塔徑可減?。ㄈ绯核?m，高壓塔徑2.5m）。壓力波動影響：壓力升高時，甲烷與乙烯的相對揮發(fā)度降低（α=P甲烷/P乙烯，壓力升高后兩者飽和蒸氣壓差縮?。蛛x難度增大，需增加塔板數(shù)或回流比；壓力降低時，塔頂冷凝溫度下降，需更低溫度的冷量（如改用乙烯制冷-100℃），能耗增加。正常操作中壓力波動需控制在±0.1MPa內(nèi)。10.乙烯精餾塔靈敏板溫度升高可能的原因有哪些？應(yīng)如何調(diào)整？答案：可能原因：①進料中重組分（乙烷）含量增加：乙烷沸點（-88.6℃）高于乙烯（-103.7℃），導致塔內(nèi)重組分下移，靈敏板溫度上升；②回流比降低：回流量減少（如回流泵故障），塔內(nèi)液相洗滌能力下降，重組分上移；③再沸器加熱量過大：蒸汽量過多（如蒸汽調(diào)節(jié)閥卡開），塔底溫度升高，重組分蒸發(fā)量增加；④塔頂壓力下降：壓力降低時，各組分沸點降低，但重組分沸點降幅更小，相對揮發(fā)度增大，靈敏板溫度可能異常上升。調(diào)整措施：①分析進料組成，聯(lián)系上游裝置降低乙烷含量（如提高裂解深度）；②檢查回流泵運行狀態(tài)，恢復設(shè)計回流量（通?；亓鞅葹?0-15）；③減小再沸器蒸汽量（控制塔底溫度在-25℃至-20℃）；④穩(wěn)定塔頂壓力（通過乙烯外送量或補壓氮氣調(diào)節(jié)，控制在2.0-2.2MPa）。11.乙炔加氫反應(yīng)器（前加氫工藝）入口乙炔濃度為何需控制在0.5%-1.5%？過高或過低會導致什么問題？答案：控制原因：乙炔加氫為強放熱反應(yīng)（ΔH=-175kJ/mol），入口濃度直接影響反應(yīng)熱釋放量。濃度過高（>1.5%）時，反應(yīng)熱無法及時移除，床層易出現(xiàn)飛溫（超過200℃），導致催化劑積碳失活（鈀基催化劑最佳反應(yīng)溫度80-120℃）；濃度過低（<0.5%）時，反應(yīng)器處理能力未充分利用，且少量乙炔可能穿透床層進入乙烯產(chǎn)品（要求乙烯中乙炔≤5ppm）。調(diào)整方法：通過裂解爐出口急冷油流量或稀釋蒸汽量控制裂解氣中乙炔生成量，或在前加氫反應(yīng)器前設(shè)置旁路閥調(diào)節(jié)進入反應(yīng)器的裂解氣流量。12.屏蔽泵在乙烯裝置輸送低溫介質(zhì)（如液氨、液態(tài)乙烯）時，需采取哪些特殊防護措施？答案：防護措施：①冷卻循環(huán)系統(tǒng)：利用泵出口介質(zhì)經(jīng)限流孔板回流至屏蔽套間隙，帶走電機熱量（電機繞組溫度≤80℃），循環(huán)量為設(shè)計流量的3%-5%；②軸承潤滑：采用介質(zhì)自身潤滑（如液態(tài)乙烯），軸承材料選用碳化硅（SiC）或石墨（自潤滑性好，線膨脹系數(shù)與金屬接近）；③低溫密封：泵體與管道連接采用金屬波紋管密封（補償?shù)蜏厥湛s），法蘭墊片使用不銹鋼纏繞墊（-196℃下仍具彈性）；④防氣蝕設(shè)計：入口管保持低流速（<1m/s），設(shè)置過濾器（精度≤50μm）防止固體顆粒堵塞，入口壓力高于介質(zhì)在操作溫度下的飽和蒸氣壓0.2-0.3MPa（如-40℃液氨飽和蒸氣壓0.4MPa，入口壓力需≥0.6MPa）；⑤預(yù)熱措施：開車前用低溫介質(zhì)緩慢預(yù)冷（速率≤50℃/h），防止材料冷脆（泵體材質(zhì)為304L不銹鋼，-196℃下沖擊功≥20J）。13.火炬系統(tǒng)長明燈的作用是什么？正常運行時如何確保長明燈穩(wěn)定燃燒？答案：作用：①緊急排放時快速點燃可燃氣體（如裝置停車時排放的乙烯、丙烯），防止形成爆炸性混合氣體；②日常運行中監(jiān)測火炬系統(tǒng)密封性（長明燈熄滅可能意味著火炬頭堵塞或燃氣供應(yīng)中斷）。穩(wěn)定燃燒措施：①燃料氣選擇：采用高壓瓦斯（甲烷含量≥90%，熱值≥35MJ/Nm3），壓力穩(wěn)定在0.3-0.5MPa（通過穩(wěn)壓閥控制）；②空氣供應(yīng)：長明燈噴嘴設(shè)計為擴散式，自帶空氣引射孔（引射空氣量為理論燃燒量的1.2-1.5倍）；③抗風結(jié)構(gòu)：火炬頭設(shè)置防風罩（高度1-2m），長明燈安裝在火炬頭下方0.5-1.0m處（避免強風直接吹熄）；④點火冗余：每支火炬設(shè)置2-4支長明燈，采用高能電子點火器（點火能量≥20J），點火失敗時自動切換備用燃料氣（如高壓氮氣吹掃后重新點火）。14.乙烯裝置循環(huán)水系統(tǒng)中，換熱器管束發(fā)生垢下腐蝕的機理是什么？可采取哪些預(yù)防措施？答案：機理：循環(huán)水中的Ca2?、Mg2?在管束表面結(jié)垢（主要成分為CaCO3、Mg(OH)2），垢層下形成局部缺氧環(huán)境；垢層與金屬表面之間的縫隙中，Cl?濃度因蒸發(fā)濃縮升高（可達循環(huán)水的10-100倍），引發(fā)電偶腐蝕（垢層為陰極，金屬為陽極）；同時，硫酸鹽還原菌（SRB）在垢下繁殖，將SO42?還原為S2?，加速金屬腐蝕（反應(yīng)式：Fe+S2?→FeS↓+2e?）。預(yù)防措施：①水質(zhì)處理：投加阻垢劑（如有機膦酸鹽）抑制CaCO3結(jié)晶，投加緩蝕劑（如鋅鹽、鉬酸鹽）在金屬表面形成鈍化膜；②控制循環(huán)水濃縮倍數(shù)（K=3-5），避免Cl?濃度過高（≤1000mg/L）；③定期清洗：采用在線化學清洗（檸檬酸+緩蝕劑，pH=3-4）或離線高壓水射流清洗（壓力≥100MPa）；④材質(zhì)升級：管束采用316L不銹鋼（含Mo2-3%，耐Cl?腐蝕）或鈦合金（適用于高Cl?環(huán)境）。15.乙烯裝置開車過程中，裂解爐烘爐的主要目的是什么？烘爐曲線應(yīng)如何制定？答案：目的：①去除爐襯中的游離水和結(jié)晶水（耐火磚含5%-10%吸附水，澆注料含15%-25%結(jié)合水），防止升溫時水分快速汽化導致爐襯開裂；②使耐火材料緩慢燒結(jié)，提高結(jié)構(gòu)強度（如高鋁磚在1000℃下燒結(jié)后抗壓強度提升30%）；③檢驗爐體各部件（燃燒器、爐管、膨脹