化工制氫裝置運(yùn)行維護(hù)知識(shí)及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種工藝不屬于工業(yè)主流制氫技術(shù)？（）A.天然氣水蒸氣重整制氫B.甲醇裂解制氫C.煤制氣變換制氫D.液氨分解制氫2.制氫裝置中，轉(zhuǎn)化爐的主要反應(yīng)是（）A.甲烷與水蒸氣在催化劑作用下生成CO、H?和CO?B.一氧化碳與水蒸氣發(fā)生變換反應(yīng)生成CO?和H?C.氫氣與氧氣燃燒生成水D.吸附劑對(duì)雜質(zhì)氣體的選擇性吸附3.變壓吸附（PSA）裝置中，常用的吸附劑不包括（）A.活性炭B.分子篩C.活性氧化鋁D.金屬鈀4.轉(zhuǎn)化催化劑（如鎳基催化劑）的主要載體是（）A.二氧化硅B.三氧化二鋁C.氧化鎂D.氧化鈣5.制氫裝置正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)化爐出口溫度一般控制在（）A.500-600℃B.650-750℃C.780-850℃D.900-1000℃6.PSA裝置中，“順?lè)拧辈襟E的主要目的是（）A.降低吸附塔壓力，回收床層死空間的氫氣B.用產(chǎn)品氫氣沖洗吸附劑，再生雜質(zhì)C.向吸附塔充壓至進(jìn)料壓力D.排出吸附的雜質(zhì)氣體7.轉(zhuǎn)化爐燒嘴火焰呈黃色且冒黑煙，可能的原因是（）A.燃料氣壓力過(guò)高B.空氣量不足C.燃料氣中氫氣含量過(guò)高D.燒嘴堵塞8.制氫裝置停車(chē)時(shí)，轉(zhuǎn)化催化劑需進(jìn)行鈍化處理，其主要目的是（）A.防止催化劑吸潮B.避免高溫下催化劑與氧氣劇烈反應(yīng)C.提高催化劑活性D.去除催化劑表面積碳9.以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致PSA氫氣收率下降？（）A.吸附時(shí)間縮短B.進(jìn)料中雜質(zhì)含量降低C.均壓次數(shù)增加D.沖洗壓力過(guò)高10.制氫裝置中，汽水分離器的主要作用是（）A.分離轉(zhuǎn)化氣中的液態(tài)水，防止帶液進(jìn)入變換爐B.回收凝結(jié)水，提高水利用率C.控制轉(zhuǎn)化爐入口水蒸氣壓力D.監(jiān)測(cè)循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)二、填空題（每空1分，共20分）1.工業(yè)制氫裝置的核心工藝單元通常包括______、______、______和氫氣提純（PSA）。2.轉(zhuǎn)化催化劑的主要活性組分是______，其失活的常見(jiàn)原因包括______、______和______。3.變壓吸附（PSA）的基本原理是利用吸附劑對(duì)不同氣體組分的______和______差異，通過(guò)______循環(huán)實(shí)現(xiàn)氫氣提純。4.轉(zhuǎn)化爐的主要受熱面包括______、______和______，其中______是直接發(fā)生烴類(lèi)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的關(guān)鍵部件。5.制氫裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（SIS）通常設(shè)置的觸發(fā)條件包括______、______、______（至少列舉3項(xiàng)）。6.循環(huán)水系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有______、______、______（至少列舉3項(xiàng)）。三、判斷題（每題2分，共20分）1.轉(zhuǎn)化爐升溫過(guò)程中，為縮短開(kāi)車(chē)時(shí)間，應(yīng)盡可能提高升溫速率。（）2.PSA裝置吸附時(shí)間越長(zhǎng)，氫氣純度越高，因此應(yīng)盡量延長(zhǎng)吸附時(shí)間。（）3.轉(zhuǎn)化催化劑還原時(shí)，需控制氫氣濃度逐步升高，避免劇烈反應(yīng)放熱損壞催化劑。（）4.制氫裝置原料氣中硫含量超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化催化劑永久失活。（）5.汽水分離器液位過(guò)高會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化氣帶液，可能損壞下游變換催化劑。（）6.燃料氣中氫氣含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致燒嘴火焰變短、溫度升高，可能燒壞爐管。（）7.PSA裝置均壓次數(shù)越多，氫氣收率越高，但設(shè)備投資和能耗也會(huì)增加。（）8.轉(zhuǎn)化爐出口甲烷含量升高，說(shuō)明催化劑活性下降或反應(yīng)溫度不足。（）9.制氫裝置停車(chē)后，應(yīng)立即對(duì)轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行自然通風(fēng)冷卻，無(wú)需氮?dú)獗Ｗo(hù)。（）10.循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器換熱效率下降，但不會(huì)影響裝置安全運(yùn)行。（）四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共32分）1.簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)化催化劑還原的操作步驟及注意事項(xiàng)。2.列舉PSA裝置常見(jiàn)的異?，F(xiàn)象（至少4項(xiàng)），并分析其可能原因。3.制氫裝置運(yùn)行中，如何判斷轉(zhuǎn)化爐管是否發(fā)生結(jié)碳？應(yīng)采取哪些處理措施？4.簡(jiǎn)述循環(huán)水系統(tǒng)在制氫裝置中的作用及日常維護(hù)要點(diǎn)。五、綜合分析題（8分）某制氫裝置運(yùn)行中，PSA出口氫氣純度由99.9%降至98.5%，同時(shí)氫氣收率下降。請(qǐng)結(jié)合工藝原理，分析可能的原因（至少5項(xiàng)），并提出對(duì)應(yīng)的排查措施?；ぶ茪溲b置運(yùn)行維護(hù)知識(shí)答案一、單項(xiàng)選擇題1.D（液氨分解制氫屬于小規(guī)模制氫技術(shù)，非工業(yè)主流）2.A（轉(zhuǎn)化爐是烴類(lèi)與水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)的核心設(shè)備）3.D（金屬鈀主要用于氫氣純化膜，非PSA吸附劑）4.B（三氧化二鋁是鎳基催化劑的常用載體）5.C（轉(zhuǎn)化爐出口溫度通?？刂圃?80-850℃以保證甲烷轉(zhuǎn)化率）6.A（順?lè)挪襟E通過(guò)降壓回收床層死空間的氫氣，提高收率）7.B（空氣量不足導(dǎo)致燃料氣不完全燃燒，火焰發(fā)黃冒黑煙）8.B（鈍化處理通過(guò)通入少量氧氣在催化劑表面形成氧化膜，防止高溫下與空氣劇烈反應(yīng)）9.D（沖洗壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致更多氫氣被帶出，降低收率）10.A（分離轉(zhuǎn)化氣中的液態(tài)水，防止帶液損壞變換催化劑）二、填空題1.原料預(yù)處理、轉(zhuǎn)化反應(yīng)、一氧化碳變換2.金屬鎳（Ni）；硫中毒；積碳；燒結(jié)（或水熱失活）3.吸附容量；吸附速率；壓力變化（或“加壓吸附-降壓解吸”）4.輻射段爐管、對(duì)流段盤(pán)管、燃燒器；輻射段爐管（或轉(zhuǎn)化管）5.燃料氣壓力低低聯(lián)鎖；轉(zhuǎn)化爐入口溫度高高聯(lián)鎖；循環(huán)氫壓縮機(jī)停機(jī)聯(lián)鎖（或“氧含量超標(biāo)聯(lián)鎖”）6.電導(dǎo)率；pH值；濁度（或“氯離子含量”“總硬”）三、判斷題1.×（升溫速率過(guò)快會(huì)導(dǎo)致?tīng)t管熱應(yīng)力過(guò)大，引發(fā)變形或開(kāi)裂）2.×（吸附時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致吸附劑飽和，雜質(zhì)穿透，純度反而下降）3.√（逐步提高氫氣濃度可控制還原反應(yīng)速率，避免局部過(guò)熱）4.√（硫會(huì)與鎳活性中心結(jié)合，造成永久失活）5.√（帶液會(huì)導(dǎo)致變換催化劑粉化或失活）6.√（氫氣燃燒速度快，火焰短，局部溫度高易燒損爐管）7.√（均壓次數(shù)增加可減少氫氣損失，但需要更多閥門(mén)和時(shí)序控制）8.√（甲烷未完全轉(zhuǎn)化，可能因催化劑活性下降或溫度不足）9.×（停車(chē)后需用氮?dú)獗Ｗo(hù)轉(zhuǎn)化爐，防止空氣進(jìn)入與高溫催化劑反應(yīng)）10.×（結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致設(shè)備超溫，甚至引發(fā)安全事故）四、簡(jiǎn)答題1.轉(zhuǎn)化催化劑還原步驟及注意事項(xiàng)：步驟：①氮?dú)庵脫Q：用氮?dú)庵脫Q轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，確保氧含量＜0.5%；②升溫干燥：以10-15℃/h速率升溫至300℃，脫除催化劑物理水；③引入氫氣：氫氣濃度由5%逐步提至70%以上，控制床層溫升≤30℃/h；④還原主階段：在450-500℃保持12-24h，直至出口水含量＜0.1%；⑤降溫切換：還原完成后，逐步降低氫氣濃度，切換為原料氣。注意事項(xiàng)：嚴(yán)格控制升溫速率和氫氣濃度，避免劇烈反應(yīng)放熱；監(jiān)測(cè)床層各點(diǎn)溫度，防止局部超溫；還原過(guò)程中需連續(xù)排放生成的水，避免催化劑吸潮。2.PSA裝置常見(jiàn)異常現(xiàn)象及原因：①氫氣純度下降：可能原因包括吸附劑性能下降（老化或中毒）、進(jìn)料雜質(zhì)含量超標(biāo)、閥門(mén)內(nèi)漏（吸附塔間串氣）、時(shí)序控制偏差（吸附時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)）。②氫氣收率下降：可能原因包括均壓次數(shù)不足、沖洗壓力過(guò)高、進(jìn)料流量波動(dòng)大、吸附劑裝填不均（局部短路）。③吸附塔壓力波動(dòng)大：可能原因包括程控閥開(kāi)關(guān)不同步、管線堵塞（如吸附劑粉末堵塞）、進(jìn)料壓力不穩(wěn)。④吸附劑粉化：可能原因包括裝填時(shí)撞擊受損、頻繁壓力波動(dòng)（應(yīng)力疲勞）、原料氣帶液（吸附劑潮解）。3.轉(zhuǎn)化爐管結(jié)碳判斷及處理措施：判斷方法：①爐管表面局部溫度異常升高（“紅管”或“花斑”）；②轉(zhuǎn)化爐出口甲烷含量升高；③爐管壓差增大（阻力上升）；④催化劑床層溫度分布不均（熱點(diǎn)上移）。處理措施：①降低負(fù)荷，提高水碳比（由正常3.5-4.0提至4.5-5.0）；②注入蒸汽進(jìn)行燒碳（溫度控制在600-700℃，逐步增加蒸汽量）；③若結(jié)碳嚴(yán)重，需切出該爐管或停車(chē)再生催化劑；④檢查原料氣組成（如烯烴、芳烴含量是否超標(biāo)），調(diào)整預(yù)處理工藝（如加強(qiáng)脫硫、脫氯）。4.循環(huán)水系統(tǒng)作用及維護(hù)要點(diǎn)：作用：為制氫裝置的換熱器（如轉(zhuǎn)化氣冷卻器、PSA水冷器）提供冷卻介質(zhì)，控制設(shè)備和工藝介質(zhì)溫度，防止超溫?fù)p壞催化劑或設(shè)備。維護(hù)要點(diǎn)：①控制水質(zhì)：定期檢測(cè)電導(dǎo)率（＜3000μS/cm）、pH值（7.5-9.0）、濁度（＜20NTU），添加緩蝕阻垢劑（如有機(jī)膦酸鹽）和殺菌劑（如次氯酸鈉）；②監(jiān)測(cè)壓力和流量：確保循環(huán)水泵出口壓力穩(wěn)定（0.4-0.5MPa），換熱器進(jìn)出口溫差＜15℃；③清理?yè)Q熱器：定期化學(xué)清洗或機(jī)械清洗，防止結(jié)垢；④檢查泄漏：通過(guò)檢測(cè)循環(huán)水中的工藝介質(zhì)（如氫氣、烴類(lèi)）判斷換熱器是否內(nèi)漏，及時(shí)處理。五、綜合分析題PSA出口氫氣純度及收率下降的可能原因與排查措施：1.吸附劑性能下降：長(zhǎng)期運(yùn)行后吸附劑老化（如活性炭微孔堵塞、分子篩結(jié)焦），吸附容量降低。排查措施：取樣分析吸附劑成分（如燒失量、比表面積），必要時(shí)更換吸附劑。2.進(jìn)料雜質(zhì)含量超標(biāo)：原料氣中CO、CO?、CH?等雜質(zhì)濃度升高（如轉(zhuǎn)化爐甲烷轉(zhuǎn)化率下降），超出吸附劑處理能力。排查措施：檢測(cè)轉(zhuǎn)化爐出口氣組成（甲烷含量應(yīng)＜0.5%），調(diào)整轉(zhuǎn)化爐溫度或水碳比。3.程控閥內(nèi)漏：吸附塔之間的程控閥密封不嚴(yán)，導(dǎo)致雜質(zhì)氣串入產(chǎn)品氣。排查措施：通過(guò)壓力曲線對(duì)比（正常塔壓力平穩(wěn)，內(nèi)漏塔壓力異常下降）或肥皂水試漏檢查閥門(mén)。4.時(shí)序控制偏差：吸附時(shí)間設(shè)置過(guò)長(zhǎng)（吸附劑飽和