深冷分離模擬題含參考答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.深冷分離過(guò)程中，通常所說(shuō)的“三烯”不包括以下哪種物質(zhì)（）A.乙烯B.丙烯C.丁二烯D.苯乙烯2.以下關(guān)于深冷分離中精餾塔的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.精餾塔是深冷分離的核心設(shè)備之一B.精餾塔的塔板數(shù)越多，分離效果越好C.精餾塔的操作壓力對(duì)分離效果沒(méi)有影響D.精餾塔的進(jìn)料位置會(huì)影響分離效果3.在深冷分離中，脫甲烷塔的主要作用是（）A.分離出甲烷B.分離出乙烯C.分離出丙烯D.分離出氫氣4.深冷分離過(guò)程中，制冷系統(tǒng)的作用是（）A.提供冷量，使物料達(dá)到分離所需的低溫B.提高物料的溫度，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行C.去除物料中的雜質(zhì)D.調(diào)節(jié)物料的壓力5.對(duì)于深冷分離中的換熱器，以下說(shuō)法正確的是（）A.換熱器的傳熱效率只與換熱器的類型有關(guān)B.換熱器的冷、熱流體的流向?qū)鳠嵝蕸](méi)有影響C.提高換熱器的傳熱面積可以提高傳熱效率D.換熱器不需要進(jìn)行定期維護(hù)6.深冷分離中，采用膨脹機(jī)進(jìn)行制冷的原理是（）A.氣體絕熱膨脹對(duì)外做功，溫度降低B.氣體等溫膨脹對(duì)外做功，溫度降低C.氣體等壓膨脹對(duì)外做功，溫度降低D.氣體等容膨脹對(duì)外做功，溫度降低7.在深冷分離裝置中，以下哪種儀表用于測(cè)量溫度（）A.壓力變送器B.溫度傳感器C.流量變送器D.液位計(jì)8.深冷分離過(guò)程中，為了防止設(shè)備和管道堵塞，通常需要對(duì)原料氣進(jìn)行（）處理。A.脫硫B.脫一氧化碳C.脫水D.脫二氧化碳9.以下關(guān)于深冷分離中熱泵的說(shuō)法，正確的是（）A.熱泵只能用于加熱，不能用于制冷B.熱泵可以提高能源利用效率C.熱泵的工作原理與制冷機(jī)完全不同D.熱泵在深冷分離中沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用10.深冷分離裝置開(kāi)車前，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行氣密試驗(yàn)的目的是（）A.檢查系統(tǒng)的強(qiáng)度B.檢查系統(tǒng)的泄漏情況C.檢查系統(tǒng)的溫度分布D.檢查系統(tǒng)的壓力分布二、填空題（每題3分，共30分）1.深冷分離是利用各種氣體組分的__________差異，通過(guò)__________和__________等過(guò)程實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離。2.深冷分離中的精餾塔按照結(jié)構(gòu)可以分為_(kāi)_________和__________兩大類。3.脫乙烷塔的主要作用是分離出__________和__________。4.深冷分離的制冷方式主要有__________、__________和__________。5.換熱器的傳熱方式主要有__________、__________和__________。6.深冷分離裝置中，常用的壓縮機(jī)類型有__________和__________。7.在深冷分離過(guò)程中，為了提高乙烯的回收率，通常采用__________的方法。8.深冷分離裝置的安全防護(hù)措施包括__________、__________和__________等。9.深冷分離中，常用的干燥劑有__________和__________。10.深冷分離裝置的運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)__________、__________、__________等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述深冷分離的工藝流程。2.分析深冷分離中制冷系統(tǒng)的重要性，并說(shuō)明制冷系統(tǒng)的主要組成部分。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某深冷分離裝置中，進(jìn)入脫甲烷塔的原料氣流量為1000kmol/h，其中甲烷的摩爾分?jǐn)?shù)為0.3，乙烯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.4，丙烯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.2，其他組分為0.1。脫甲烷塔塔頂產(chǎn)品中甲烷的摩爾分?jǐn)?shù)為0.95，乙烯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.04，丙烯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.01。求塔頂產(chǎn)品的流量和乙烯的回收率。2.某換熱器的熱流體進(jìn)口溫度為100℃，出口溫度為60℃，冷流體進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為50℃，熱流體的質(zhì)量流量為5000kg/h，比熱容為2kJ/(kg·℃)。求該換熱器的傳熱速率。參考答案一、選擇題1.D。深冷分離中的“三烯”指乙烯、丙烯、丁二烯，不包括苯乙烯。2.C。精餾塔的操作壓力對(duì)分離效果有影響，壓力不同，各組分的相對(duì)揮發(fā)度會(huì)發(fā)生變化，從而影響分離效果。3.A。脫甲烷塔的主要作用是分離出甲烷。4.A。制冷系統(tǒng)的作用是提供冷量，使物料達(dá)到分離所需的低溫。5.C。提高換熱器的傳熱面積可以提高傳熱效率；換熱器的傳熱效率與換熱器類型、冷熱水流向、傳熱面積等多種因素有關(guān)；換熱器需要定期維護(hù)。6.A。膨脹機(jī)進(jìn)行制冷的原理是氣體絕熱膨脹對(duì)外做功，溫度降低。7.B。溫度傳感器用于測(cè)量溫度，壓力變送器測(cè)壓力，流量變送器測(cè)流量，液位計(jì)測(cè)液位。8.C。為防止設(shè)備和管道堵塞，通常需要對(duì)原料氣進(jìn)行脫水處理。9.B。熱泵可以提高能源利用效率，既可以用于加熱也可以用于制冷，其工作原理與制冷機(jī)類似，在深冷分離中有實(shí)際應(yīng)用。10.B。氣密試驗(yàn)的目的是檢查系統(tǒng)的泄漏情況。二、填空題1.沸點(diǎn)；冷凝；精餾。深冷分離利用各氣體組分沸點(diǎn)不同，先通過(guò)冷凝將部分組分液化，再通過(guò)精餾進(jìn)一步分離。2.板式塔；填料塔。這是精餾塔常見(jiàn)的兩種結(jié)構(gòu)類型。3.乙烷；C?及C?以上組分。脫乙烷塔主要分離出乙烷和比乙烷重的組分。4.節(jié)流膨脹制冷；膨脹機(jī)膨脹制冷；熱泵制冷。這是深冷分離常用的制冷方式。5.熱傳導(dǎo)；熱對(duì)流；熱輻射。這是換熱器傳熱的三種主要方式。6.離心式壓縮機(jī)；往復(fù)式壓縮機(jī)。在深冷分離裝置中常用這兩種壓縮機(jī)。7.多段壓縮、中間冷卻。采用多段壓縮、中間冷卻的方法可以提高乙烯的回收率。8.防火；防爆；防泄漏。這些是深冷分離裝置重要的安全防護(hù)措施。9.分子篩；活性氧化鋁。它們是深冷分離中常用的干燥劑。10.溫度；壓力；流量。在深冷分離裝置運(yùn)行中，需要對(duì)這些參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。三、簡(jiǎn)答題1.深冷分離的工藝流程一般包括以下幾個(gè)主要步驟：-原料氣預(yù)處理：原料氣首先要進(jìn)行預(yù)處理，包括脫硫、脫一氧化碳、脫水、脫二氧化碳等，以防止這些雜質(zhì)在低溫下凍結(jié)，堵塞設(shè)備和管道。-壓縮和冷卻：經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原料氣進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，提高壓力后通過(guò)換熱器進(jìn)行冷卻，使部分氣體冷凝。-脫甲烷：壓縮冷卻后的氣體進(jìn)入脫甲烷塔，塔頂分離出甲烷和氫氣等輕組分，塔底得到富含乙烯、丙烯等的液體。-脫乙烷：脫甲烷塔底液體進(jìn)入脫乙烷塔，塔頂分離出乙烷和乙烯，塔底得到C?及C?以上組分。-乙烯精餾：脫乙烷塔塔頂產(chǎn)品進(jìn)入乙烯精餾塔，塔頂?shù)玫礁呒兌鹊囊蚁┊a(chǎn)品，塔底得到乙烷。-丙烯精餾：脫乙烷塔底的C?及C?以上組分進(jìn)入丙烯精餾塔，塔頂?shù)玫礁呒兌鹊谋┊a(chǎn)品，塔底得到C?及C?以上組分。-制冷系統(tǒng)：整個(gè)深冷分離過(guò)程需要制冷系統(tǒng)提供冷量，以維持各塔的低溫操作條件。制冷系統(tǒng)通常采用節(jié)流膨脹制冷、膨脹機(jī)膨脹制冷或熱泵制冷等方式。2.深冷分離中制冷系統(tǒng)的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：-提供低溫環(huán)境：深冷分離是基于各氣體組分沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離的過(guò)程，需要將物料冷卻到很低的溫度，使不同組分依次冷凝分離。制冷系統(tǒng)能夠提供所需的冷量，創(chuàng)造低溫環(huán)境，保證分離過(guò)程的順利進(jìn)行。-提高分離效率：在低溫下，各組分的相對(duì)揮發(fā)度增大，有利于精餾塔的分離操作，提高分離效率和產(chǎn)品純度。-保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行：穩(wěn)定的制冷系統(tǒng)能夠維持裝置內(nèi)溫度的穩(wěn)定，避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致分離效果變差或設(shè)備故障，保證裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。制冷系統(tǒng)的主要組成部分包括：-冷劑：常用的冷劑有丙烯、乙烯、甲烷等，它們?cè)诓煌臏囟群蛪毫ο掳l(fā)生相變，吸收或釋放熱量，實(shí)現(xiàn)制冷的目的。-壓縮機(jī)：將氣態(tài)冷劑壓縮，提高其壓力和溫度，為冷劑的循環(huán)提供動(dòng)力。-冷凝器：將壓縮后的高溫高壓氣態(tài)冷劑冷卻冷凝成液態(tài)冷劑。-節(jié)流閥：液態(tài)冷劑通過(guò)節(jié)流閥節(jié)流膨脹，壓力降低，溫度下降，變成低溫低壓的氣液混合物。-蒸發(fā)器：低溫低壓的氣液混合物在蒸發(fā)器中吸收物料的熱量，蒸發(fā)成氣態(tài)冷劑，完成制冷循環(huán)。四、計(jì)算題1.-設(shè)塔頂產(chǎn)品的流量為\(x\)kmol/h。-根據(jù)甲烷的物料衡算：原料氣中甲烷的流量=塔頂產(chǎn)品中甲烷的流量，即\(1000\times0.3=0.95x\)，解得\(x=\frac{1000\times0.3}{0.95}\approx315.79\)kmol/h。-原料氣中乙烯的流量為\(1000\times0.4=400\)kmol/h。-塔頂產(chǎn)品中乙烯的流量為\(315.79\times0.04=12.63\)kmol/h。-乙烯的回收率=\(\frac{400-12.63}{400}\times100\%=\frac{387.37}{400}\times100\%=96.84\%\)。2.-根據(jù)熱量計(jì)算公式\(Q=m\timesc_p\times\DeltaT\)，其中\(zhòng)(m\)為熱流體質(zhì)量流量，\(c_p\)為熱流體比熱容，\(\DeltaT\)為熱流體溫度變化。-已知\(m=5000\)kg/h，\(c_p