加氢裂化装置技术问答.doc

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1、第一章 基础知识1.1基础知识1、什么是不饱和烃?不饱和烃就是分子结构中碳原子间有双键或三键的开链烃和脂环烃。与相同碳原子数的饱和烃相比,分子中氢原子要少。烯烃(如烯烃、丙烯)、炔烃(如乙炔)、环烯烃(如环戊烯)都属于不饱和烃。不饱和烃几乎不存在于原油和天然气中,而存在于石油二次加工产品中。2、原料油特性因数K值的含义?K值的高低说明什么?特性因数K常用以划分石油和石油馏分的化学组成,在评价原料的质量上被普遍使用。它是由密度和平均沸点计算得到,也可以从计算特性因数的诺谟图求出。K值有UOP K值和Watson K值两种。特性因数是一种说明原料石蜡烃含量的指标。K值高,原料的石蜡烃含量高;K值低

2、,原料的石蜡烃含量低。但它在芳香烃和环烷烃之间则不能区分开。K的平均值,烷烃约为13,环烷烃约为11.5,芳烃约为10.5。特性因数K大于12.1为石蜡基原油,K为11.512.1为中间基原油,K为10.511.5为环烷基原油。另外非通用的分类法还有沥青基原油,K小于11.5;含芳香烃较多的芳香烃基原油。后两种原油在通用方法中均属于环烷基原油。原料特性因素K值的高低,最能说明该原料的生焦倾向和裂化性能。原料的K值越高,它就越易于进行裂化反应,而且生焦倾向也越小;反之,原料的K值越低,它就难以进行裂化反应,而且生焦倾向也越大。3、什么是油品的比重和密度?有何意义?物质的密度是该物质单位体积的质量

3、,以符号表示,单位为千克/米3。液体油品的比重为其密度与规定温度下水的密度之比,无因次单位,常以d表示。我国以油品在20时的单位体积重量与同体积的水在4时的重量之比作为油品的标准比重,以d420表示。由于油品的实际温度并不正好是20,所以需将任意温度下测定的比重换算成20的标准比重。换算公式:d420d4t+r(t-20)式中:r为温度校正值欧美各国,油品的比重通常用比重指数或称API度表示。可利用专用换算表,将API度换算成引d15.615.6,再换算成d420,也可反过来查,将d420换算成API比重指数。油品的比重取决于组成它的烃类分子大小和分子结构,油品比重反映了油品的轻重。馏分组成相

4、同,比重大,环烷烃、芳烃含量多;比重小,烷烃含量较多。同一种原油的馏分,密度大,说明该馏分沸点高和分子量大。4、什么叫做石油产品的灰分?油品在规定条件下灼烧后,所剩的不燃物质,称为灰分。以百分数表示。此种不燃物质是油品中的矿物质,主要是环烷酸的钙盐、镁盐、钠盐等形成的。重油中此种碱金属的含量占灰分总量的2O3O。5、什么是原料油的残炭?它是由什么组成?残炭是实验室破坏蒸馏(油样在不充足的空气中燃烧)后剩留的物质,是用来衡量裂化原料的非催化焦生成倾向的一种特性指标,得到非常普遍的使用。作为加氢裂化原料的馏分油的残炭值很低,一般不超过0.2%(质),其胶质、沥青质含量也很少。渣油的残炭值较高,在5

5、%27%(质)之间,胶质、沥青质含量也很高。残炭一般由多环芳烃缩合而成,而渣油中不仅含有大量芳烃,而且含有大量的胶质和沥青质,而胶质和沥青质也含有大量多环芳烃和杂环芳烃,因而实验室中分析出来的残炭,也是一些加工过程中生焦的前身物质。6、什么是油品的粘度?有何意义?与温度压力的关系如何?什么是油品的粘温性质?液体受外力作用时,分子间产生的内摩擦力。分子间的内摩擦阻力越大,则粘度也越大。粘度是评定油品流动性的指标,是油品尤其是润滑油的重要质量指标。润滑油必须具有适当的粘度,若粘度过大,则流动性差,不能在机器启动时迅速流到各摩擦点去,使之得不到润滑;粘度过小,则不能保证润滑效果,容易造成机件干摩擦,

6、对于油品来说,粘度合适,则喷射的油滴小而均匀,燃烧完全。粘度的表示方法很多,可归纳分为绝对粘度和条件粘度两类。绝对粘度分动力粘度和运动粘度两种。动力粘度的单位为Pas,其物理意义为:面积各为1m2并相距1m的两层液体,以1m/s的速度作相对运动时所产生的内摩擦力,旧用单位是P(泊)和cP(厘泊),换算关系为1Pas=10P=1000cP。运动粘度是液体的动力粘度与同温度下密度之比,在温度t时,运动粘度以符号v1表示。运动粘度的单位是m2/s,旧用mm2/s和cSt(厘沲),换算关系为1mm2/s=1cSt。石油产品的规格中,大都采用运动粘度,润滑油的牌号很多是根据其运动粘度的大小来规定的。 条

7、件粘度有恩氏粘度、赛氏通用粘度、赛氏重油粘度、雷氏1号粘度、雷氏2号粘度等几种,在欧美各国比较通用。油品在流动和输送过程中、粘度对流量和阻力降有很大的影响。粘度是一种随温度而变化的物理参数,温度升高则粘度变小。温度升高时,油品的粘度减小,而温度降低时,粘度则增大,油品这种粘度随温度变化的性质称为粘温性质。有的油品的粘度随温度变化小,有的则变化大,受温度变化小的油品粘温性能就好。油品的粘温性质常用的有两种表示法:一种是粘度比,即油品在两个不同温度下的运动粘度的比值;另一种是粘度指数。通常压力小于40大气压时,压力对粘度影响可忽略,但在高压下,粘度随压力升高而急剧增大。特别要说明的是,油品混合物的

8、粘度是没有可加性的。7、油品的残炭如何测定(康氏残炭法)? 将油品放入残炭测定器中,在不通入空气的条件下加热,油中的多环芳烃、胶质和沥青质等受热蒸发,分解并缩合,排出燃烧气体后所剩的鳞片状黑色残余物,称为残炭,以质量百分数表示,残炭的多少主要决定于油品的化学组成,残炭多还说明油品容易氧化生胶或生成积炭。残炭它不完全是炭而是一种会进一步热解变化的焦炭。试样或10蒸余物的康氏残炭值X()质量/质量按照下式计算: EMBED Equation.3EMBED Equation.3式中:m1残炭的质量 m0试样的质量8、什么叫油品的沸点、初馏点、干点和馏程?有何意义?对于纯物质,在一定的外压下,当加热到

9、某一温度时,其饱和蒸汽压等于外界压力,此时汽液界面和液体内部同时出现汽化现象,这一温度即称为沸点。对于一种纯的化合物,在一定的外压条件下,都有它自己的沸点,例如纯水在1个标准大气压力下,它的沸点是100。油品与纯化合物不同,它是复杂的混合物,因而其沸点表现为一段连续的沸点范围,简称沸程。初馏点和干点是表示油品馏分组成的两个重要指标,其中初馏点是表示油品在馏程实验测定时馏出第一滴凝液时的温度;干点是表示馏出最后一滴凝液时的温度;在规定的条件下蒸馏切割出来的油品,是以初馏点到终溜点(或干点)的温度范围,称为馏程(即“沸程”)来表示其规格的。(注:一般使用终馏点而不使用干点,对于特殊用途的石脑油,如

10、涂料工业用石脑油,可以报告干点。当某些样品的终馏点的精密度总是不能符合精密度规定时也可以用干点代替终馏点。)我们可以从馏程数据来判断油品轻重馏分所占的比例及蒸发性能的好坏。初馏点和10%馏出温度的高低将影响发动机的起动性能。过高则冷车不易起动,过低则易形成“气阻”而中断油路(特别是夏季)。50%馏出温度的高低将影响发动机的加速性能。90%馏出温度和干点表示油品不易蒸发和不完全燃烧的重质馏分含量。9、什么叫残留百分数?待经过干点的测定后,待烧瓶冷却后,将其内容物倒入5ml量筒中,并且将烧瓶悬垂在5ml量筒上,让蒸馏烧瓶排油,直至观察到5ml量筒的体积没有增加为止。该测得的体积为残留体积,以百分数

11、表示或者以毫升表示。10、什么是油品的闪点?有何意义?闪点是在规定试验条件下,加热油品时逸出的蒸汽和空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度,用表示。根据测定方法和仪器的不同,分开口(杯)和闭口(杯)两种测定方法,前者用以测定重质油品,后者用以测定轻质油品。闪点常用来划定油品的危险等级,例如闪点在45以上称为可燃品,45以下称为易燃品。汽油的闪点相当爆炸上限温度,煤柴油等相当于下限浓度的油温。闪点与油品蒸发性有关,与油品的10%馏出点温度关联极好。11、什么是油品的燃点?什么是油品的自燃点?燃点是油品在规定条件下加热到能被外部火源引燃并连续燃烧不少于5秒钟时的最低温度。油品在加热时,

12、不需外部火源引燃,而自身能发生剧烈的氧化产生自行燃烧,能发生自燃的最低油温称为自燃点。油品愈轻,其闪点和燃点愈低,而自燃点愈高。烷烃比芳香烃易自燃。12、什么叫油品的浊点、冰点、倾点和凝点? 浊点是指油品在试验条件下,开始出现烃类的微晶粒或水雾而使油品呈现浑浊时的最高温度。油品出现浊点后,继续冷却,直到油中呈现出肉眼能看得见的晶体,此时的温度就是油品的结晶点,俗称冰点。倾点是指石油产品在冷却过程中能从标准型式的容器中流出的最低温度。凝点是指油品在规定的仪器中,按一定的试验条件测得油品失去流动性(试管倾斜45角,经一分钟后,肉眼看不到油面有所移动)时的温度。凝点的实质是油品低温下粘度增大,形成无

13、定形的玻璃状物质而失去流动性或含蜡的油品蜡大量结晶,连接成网状结构,结晶骨架把液态的油包在其中,使其失去流动性。同一油品的浊点要高于冰点,冰点高于凝点。浊点和结晶点高,说明燃料的低温性较差,在较高温度下就会析出结晶,堵塞过滤器,妨碍甚至中断供油。因此,航空汽油和航空煤油规格对浊点和结晶点均有严格规定。13、什么是油品的冷滤点?冷滤点是按照SH/T0248规定的测定条件,当试油通过过滤器的流量每分钟不足20mL时的最高温度。由于冷凝点的测定条件近似于使用条件,所以可以用来粗略地判断柴油可能使用的最低温度。冷滤点高低与柴油的低温粘度和含蜡量有关。低温下粘度大或出现的蜡结晶多,都会使柴油的冷凝点升高

14、。14、油品苯胺点表示什么?所谓苯胺点是指以苯为溶剂与油品按体积1:1混合时的临界溶解温度。苯胺点是表示油品中芳烃含量的指标,苯胺点越低,说明油品烃类结构与苯胺越相似,油品中芳烃含量越高。15、什么叫烟点?什么叫辉光值?烟点或称无烟火焰高度,是指在特制的灯中测定燃料火焰不冒烟时的最大高度,烟点又称无烟火焰高度。无烟火焰的最大高度,以毫米表示。烟点是控制航煤积炭性能的规格指标。烟点的值愈大愈好,燃料生成积炭倾向越小。它与以下因素有关:芳香烃含量越高,烟点越低。馏分加重,烟点变低。不饱和烃含量增加,烟点变低。实际胶质含量高,烟点变低。油品含芳烃量越低,烟点越高。辉光值表示燃料燃烧时火焰的辐射强度。

15、表示燃料芳烃含量高,火焰中的炭微粒数量多,火焰辐射强度大。16、什么是油品的酸度和酸值?酸度是指中和100mL试油所需的氢氧化钾毫克数mg(KOH)/100mL,该值一般适用于轻质油品;酸值是指中和1g试油所需的氢氧化钾毫克数mg(KOH)/g,该值一般适用于重质油品。测试方法是用沸腾的乙醇抽出试油中的酸性成分,然后再用氢氧化钾乙醇溶液进行滴定。根据氢氧化钾乙醇溶液的消耗量,算出油品的酸度或酸值。17、什么叫做石油产品碘值?其数值的大小说明什么问题?1OO克试油所能吸收碘的克数,称为石油产品的碘值。碘值是表示油品安定性的指标之一。从测得碘值的大小可以说明油品中的不饱和烃含量的多少。石油产品中的

16、不饱和烃愈多,碘值就愈高,油品安定性也愈差。18、什么是溴价?油品的溴价代表什么?将一定量的油品度样用溴酸钾-溴化钾标准滴定溶液滴定,滴淀完成时每100克油品所消耗的溴的克数表示溴价。溴价越高,代表油品中不饱和烃含量越高。19、什么是BMCI值? BMCI值也称芳烃指数,是依据油品的馏程和密度两个基本性质建立起来的关联指标,数值表示油品芳烃含量的多少,数值高表示芳烃含量高。它的基础是以正己烷的BMCI值为0,苯的BMCI值为100。计算公式为:BMCI=48640/(t体+273)+473.7*d15.615.6-456.8 其中t体对于单一的烃为沸点,对混合烃为体积平均沸点,d15.615.

17、6为比重。要求加氢裂化尾油BMCI值不能超过20,一般以小于10为佳。反应深度越大,BMCI值越低,乙烯收率越高。20、什么叫做汽油辛烷值?汽油辛烷值是汽油在稀混合气情况下抗爆性的表示单位。在数值上等于在规定条件下与试样抗爆性相同时的标准燃料中所含异辛烷的体积百分数。辛烷值的测定是在专门设计的可变压缩比的单缸试验机中进行。标准燃料由异辛烷(2,2,4一三甲基戊烷)和正庚烷的混合物组成。异辛烷用作抗爆性优良的标准,辛烷值定为1OO;正庚烷用作抗爆性低劣的标准,辛烷值定为O。将这两种烃按不同体积比例混合,可配制成辛烷值由O到1OO的标准燃料。混合物中异辛烷的体积百分数愈高,它的抗爆性能也愈好。在辛

18、烷值试验机中测定试样的辛烷值时,提高压缩比到出现标准爆燃强度为止,然后,保持压缩比不变,选择某一成分的标准燃料在同一试验条件下进行测定,使发动机产生同样强度的爆燃。当确定所取标准燃料的抗爆性与未知辛烷值试油的抗爆性相同时,所选择的标准燃料如恰好是由70异辛烷和30正庚烷(体积百分数)组成的,则可评定出此试油的辛烷值等于70。21、什么叫做马达法辛烷值和研究法辛烷值?马达法辛烷值是指用马达法测得的辛烷值。代表辛烷值低于或等于100的车用汽油在节气门全开和发动机高速运转时的抗爆性能。测定马达法辛烷值时,使用发动机汽缸工作容积为652毫升或612毫升的辛烷值试验机,由压缩比可改变的单缸发动机、制动设

19、备(同步电动机)及测爆震仪器(包括爆震发讯器和爆震指示计)所组成。测定条件是在较高的混合气温度(149)和较高的发动机转速(900 rmin)下进行测定。用马达法辛烷值表示的车用汽油抗爆性,适应汽车在高速公路上行驶和高功率重载汽在超车或爬山时的情况。研究法辛烷值是指用研究法测得的辛烷值。代表辛烷值低于或等于100的车用汽油在发动机由低速至中速运行时燃料的抗爆性能。测定研究法辛烷值所使用的试验机基本上和马达法相同。试验是在较低的混合气温度(不加热)和比马达法低的发动机转速(600r/min)的条件下进行的。用研究法辛烷值表示的车用汽油抗爆性,适应公共汽车和轻载汽车行驶时速度较慢但常要加速的情况。

20、马达法和研究法辛烷值都属于实验室辛烷值。实验室辛烷值用于炼油厂测定车用汽油的抗爆性,并调和产品,以决定车用汽油的牌号,特别是多缸发动机运转时燃料的实际抗爆性状况有所不同。22、什么是油品的平均沸点?平均沸点有几种表示方法?石油及其产品是复杂的混合物,在某一定压力下,其沸点不是一个温度,而是一个温度范围。在加热过程中,低沸点的轻组分首先汽化,随着温度的升高,较重组分才依次汽化。因此要用平均沸点的概念说明。 平均沸点有几种不用表示方法:体积平均沸点,是恩氏蒸馏10%、30%、50%、70%、90%五个馏出温度的算术平均值。用于求定其他物理常数。分子平均沸点(实分子平均沸点),是各组分的分子百分数与

21、各自沸点的乘积之和。用于求定平均分子量。质量平均沸点,是各组分的质量百分数与各自馏出温度的乘积之和。立方平均沸点,是各组分体积百分数与各自沸点立方根乘积之和的立方。用于求定油品的特性因数和运动粘度等。中平均沸点,是分子平均沸点和立方平均沸点的算术平均值。用于求定油的氢含量、燃烧热和平均分子量等。除体积平均沸点可直接用恩氏蒸馏数据求得外,其他平均沸点通常都由体积平均沸点查图求出。23、什么是临界状态?什么是临界温度和临界压力?临界状态指物质的气态和液态平衡共存时的一个边缘状态,这时液体密度和饱和蒸汽密度相同,因而它们的界面消失,这种状态只能在临界温度和临界压力下实现。临界温度是物质处于临界状态时

22、的温度,对纯组分来说,也就是气体加压液化时所允许的最高温度(如氧是-118.8,氨是132.4),超过此温度,不管压力再提高多少,也不能使气体液化,只能使其受到高度压缩。而对于多组分混合物,其液化或汽化温度即露点或泡点随压力不断提高而升高,两者温度差逐渐缩小,最后交于一点,称临界点,相应于这点的温度和压力,就是多组分混合物的临界温度和临界压力。24、反映油品热性质的物理量有哪些?反映油品热性质的物理量主要是指热焓、比热、汽化潜热。油品的热焓是指1公斤油品在基准状态(1个大气压下的基准温度)下加热到某一温度、某一压力时所需的热量(其中包括发生相变的热量)。压力变化对液相油品的焓值的影响很小,可以

23、忽略;而压力对汽相油品的焓值却影响很大,必须考虑压力变化影响因素,同一温度下,比重小及特性因数大的油品则焓值相对也高。焓值单位以千卡/公斤表示。比热又称热容,它是指单位物质(按重量或分子计)温度升高1所需的热量,单位是千卡/公斤或千卡/公斤分子。液体油品的比热低于水的比热,油汽的比热也低于水蒸汽的比热。汽化潜热又称蒸发潜热,它是指单位物质在一定温度下由液态转化为汽态所需的热量,单位以千卡/公斤表示。当温度和压力升高时,汽化潜热逐渐减少,到临界点时,汽化潜热等于零。25、什么是热的良导体和不良导体?传导热的能力比较强的物体,叫做热的良导体;传导热的能力比较弱的物体,叫做热的不良导体。金属是良导电

24、体,因而也是良好的导热体。纯金属的导热系数一般随温度升高而降低,金属的纯度对导热系数影响很大,例如纯铜中含有极微量的砷,其导热系数即急剧下降。非金属的建筑材料或绝缘材料的导热系数与其组成、结构的致密程度以及温度有关,通常入值随密度的增大或温度的升高而增加。大多数均一的固体,其导热系数在一定温度范内与温度约成直线。非金属液体以水的导热系数最大,除水和甘油外,绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减少,一般说来,纯液体的导热系数比它的溶液的导热系数大。气体的导热系数很小,对导热不利,但却对隔温有利,如软木,玻璃棉等就是因其空隙中有气体存在,所以它们的导热系数较小,气体的导热系数,随温度的升高而增

25、大。除非气体的压力很高(大于2000大气压)或很低(小于20毫米汞柱),否则其导热系数实际上与压力无关。26、什么叫导热系数?影响其因素有哪些?导热系数是在温度梯度为1K/m、导热面积为1m2的情况下,单位时间内传递的热量。即导热系数值越大,说明物质的导热能力强。所以导热系数是物质导热能力的标志,是物质的一个物理性质。影响导热系数主要有如下几个因素:物质的化学组成:化学组成不同和同样材料含有少量杂质会使值改变。内部结构:物质内部结构越紧密,其导热系数越大。物理状态:化学组成虽相同,但所处物理状态不同,值也不一样。湿度:湿材料的导热系数比同样组成的干材料要高。压强:主要是对气体的影响。气体的导热

26、系数随压强的增加而增加,但在通常压强范围内导热系数值增加很小,可以忽略。在高真空(绝对压强2.66千帕)和高压下,压强的影响较大。温度:温度对不同材料导热系数的影响各有不同。气体、蒸汽、建筑材料和绝热材料的值随温度升高而增大,大部分液体(水和甘油除外)和大部分金属的值随温度升高而降低。27、传热系数K的物理意义是什么?强化传热应考虑以下哪些方面?传热系数K的定义如下: EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 式中 弭丠 + 俭烻籰攌传热系数,Wmk;q传热速率,Jh;F传热面积,m;tm温度差,K。传热系数的物理意义是指流体在单位面积和单位时间内,温度每变化所传递的

27、热量。传热系数的计算式如下: EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 式中 K传热系数,Wm;热流体侧的传热分系数,Wm;R1热流体侧的污垢热阻,mW;冷流体侧的传热分系数,Wm;R2冷流体侧的污垢热阻,mW;管壁材料的导热系数,W/mK管壁厚度,m。从上述的关系式可以看出:要提高值,必须设法提高、,降低值。在提高值时应增加较小的一方。但当值相接近时,应同时提高两个。对流传热的热阻主要集中在靠近管壁的滞流层,在滞流层中热量以传导方式进行传递,而流体的导热系数又很小。所以强化传热应考虑以下几个方面:增加湍流程度,以减小滞流层内层厚度。方法有:增大流体流速。如列管换热器

28、的管程可用增加管程数来提高管内流速,壳程可加挡板等来提高传热速率。改变流动条件,使流体在流动过程中不断改变流动方向,促使其形成湍流。例如在板式换热器中,当Re=200时,即进入湍流状况。增大流体的导热系数。如在原子能工业中采用液态金属作载热体,其导热系数比水大十多倍。除垢。当换热器使用时间长后,垢层变厚,影响传热,应设法除垢。如在线清洗技术,可在换热器使用过程中清除垢层。28、什么叫对数平均温差?对数平均温差的计算式如下: EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 式中 T1热流进口温度,;T2热流出口温度,;t1冷流进口温度,;t2冷流出口温度,;th热端温差,;t

29、h冷端温差,;tm对数平均温差,即热端温差与冷端温差的对数平均值,。29、什么叫溶剂抽提?抽提也称萃取,它是利用各组分在溶剂中的溶解度不同而使液体或固体混合物分离的过程。抽提分离时要求混合物组分在溶剂中的溶解度不同,同时加入溶剂后形成的两相必须具有不同的密度。30、什么叫溶解度?影响因素?什么是临界溶解温度?所谓溶解就是一种物质(溶质)分散在另一种物质(溶剂)中形成溶液的过程。物质溶解能力的大小用溶解度表示,就是指在一定温度和压力下,物质在一定量溶剂中溶解的最高量,通常用100g溶剂里溶解的最多克数来表示,即以g/100g来表示。烃类在溶剂中的溶解度主要取决于烃类和溶剂的分子结构相似程度,两者

30、结构越相似,溶解度越大;温度升高,烃类在溶剂中的溶解度增大。当加热到某一温度时,烃类和溶剂达到完全互溶,两相界面消失,这时的温度称为该混合物的临界溶解温度。31、什么叫亨利定律? 当温度一定时,气体在液体中的溶解度和该气体在气相中的分压成正比,这一规律称为亨利定律。其表达式如下:P=Exx气体在液相中的摩尔分率;P平衡时组分的气相分压;E组分的亨利常数32、什么是挥发度和相对挥发度?相对挥发度大小对蒸馏分离有何影响?溶液达到汽液两相平衡时,某一组分A在平衡汽相中的分压PA与它在平衡液相中的摩尔分率xA的比值,称为A组分的挥发度A。A=PA/xA溶液中的两组分挥发度之比,为相对挥发度。如A和B组

31、分的相对挥发度AB:AB=A/B对于理想溶液,有:AB=PA/PB当相对挥发度等于1时,轻重组分的饱和蒸汽压相等,两组分在汽液两相组成完全一样,采用普通蒸馏方法不能分离;当相对挥发度不等于1时,汽液两相轻重组分组成存在差异,且相对挥发度离等于1越远,相差越大,越容易用蒸馏方法分离。33、什么是油品的泡点和泡点压力?多组分流体混合物在某一压力下加热至刚刚开始沸腾,即出现第一个小气泡时的温度。泡点温度也是该混合物在此压力下平衡气化曲线的初馏点,即0%馏出温度。泡点压力是在恒温条件下逐步降低系统压力,当液体混合物开始气化出现第一个气泡的压力。34、什么是油品的露点和露点压力?多组分气体混合物在某一压

32、力下冷却至刚刚开始冷凝,即出现第一个小液滴时的温度。露点温度也是该混合物在此压力下平衡气化曲线的终馏点,即100%馏出温度。露点压力是在恒温条件下压缩气体混合物,当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的压力。35、泡点方程和露点方程是什么?石油精馏塔内侧线抽出温度则可近似看作为侧线产品在抽出塔板油气分压下的泡点温度。塔顶温度则可以近似看作塔顶产品在塔顶油气分压下的露点温度。泡点方程是表征液体混合物组成与操作温度、压力条件关系的数学表达式,其算式如下: Kixi=1露点方程是代表气体混合物组成与操作温度、压力条件关系的数学表达式,其算式如下: yi/Ki=1其中xi、yi分别代表i组分在液相或气相

33、的摩尔分率,C代表系统中的组分数目。36、什么是拉乌尔定律和道尔顿定律?它们有何用途?拉乌尔(Raoult)研究稀溶液的性质,归纳了很多实验的结果,于1887年发表了拉乌尔定律“在定温定压下的稀溶液中,溶剂在气相的蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压乘以溶剂在溶液中的摩尔分率”。其数学表达式如下: PA=PAxA式中PA溶剂A在气相的蒸汽压,Pa;PA在定温条件下纯溶剂A的蒸汽压力,Pa;xA溶液中A的摩尔分率。以后大量的科学研究实践证明,拉乌尔定律不仅适用于稀溶液,而且也适用于化学结构相似、相对分子质量接近的不同组分所形成的理想溶液。道尔顿(Dalton)根据大量试验结果,归纳为“系统的总压等于该系统中

34、各组分分压之和”。以上结论发表于1801年,通常称之为道尔顿定律。道尔顿定律有两种数学表达式:PP1+P2+Pn Pi=Pyi式中P1 、P2Pn代表下标组分的分压;yi任一组分i在气相中的摩尔分率。经过后的大量科学研究证明、道尔顿定律能准确地用于压力低于0.3MPa的气体混合物。当我们把这两个定律进行联解时、很容易得到以下算式: yiPA / Pxi根据此算式很容易由某一相的组成、求取与其相平衡的另一相的组成。37、什么叫吸收,什么叫物理吸收、化学吸收?什么是解吸?吸收是一种气体分离方法,它利用气体混合物的各组分在某溶剂中的溶解度不同,通过使气液两相充分接触,易溶气体进入溶剂中,从而达到使混

35、合气体中组分分离的目的。易溶气体为吸收质,所用溶剂为吸收剂。吸收过程实质上是气相组分在液相中溶解的过程,各种气体在液体中都有一定的溶解度。当气体和液体接触时,气体溶于液体中的浓度逐渐增加到饱和为止,当溶质(被溶解的气体)在气相中的分压大于它在液相中饱和蒸汽压时,就会发生吸收作用,当差压等于0时,过程就达到了平衡,即气体不再溶解于液体,如果条件相反,液质由液相转入气相,即为解吸过程。当溶质在液相中的饱和蒸汽压大于它在气相中的分压,就会发生解吸作用,当两者压差等于0时,过程就达到平衡。气体被吸收剂溶解时不发生化学反应的吸收过程称物理吸收。气体被吸收剂溶解时伴有化学反应的吸收过程称化学吸收。解吸也称

36、脱吸,指吸收质由溶剂中分离出来转移入气相的过程,与吸收是一个相反的过程。通常解吸的方法有加热升温、降压闪蒸、惰性气体或蒸汽脱气、精馏等。38、温度和压力对吸收效果有何影响?温度对吸收效果有显著的影响,因为溶解度和温度有关,会使溶剂中的气体平衡分压降低,有利气体吸收,但温度过低,可能导致气体的一部分烃类冷凝,导致溶剂发泡而影响吸收效果。压力高,有利于吸收进行,但不利于解吸过程。压力过高,会导致气体部分烃类冷凝。压力低有利吸收剂的解吸,但不利于吸收过程。 39、什么叫溶液酸气负荷?单位体积溶液中,酸性气的克分子与脱硫剂的克分子数之比。40、什么叫饱和蒸汽压?饱和蒸汽压的大小与哪些因素有关?在某一温

37、度下,液体与在它表面上的蒸汽呈平衡状态时,由此蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压,简称为蒸汽压。蒸汽压的高低表明了液体中的分子离开液体汽化或蒸发的能力,蒸汽压越高,就说明液体越容易汽化。一般用蒸汽压确定发动机燃料的起动性能、生成气阻倾向和在贮运过程中损失轻质馏份的倾向。在炼油工艺中,经常要用到蒸汽压的数据。例如,当计算平衡状态下烃类气相和液相组成、以及在不同压力下烃类及其混合物的沸点换算或计算烃类液化条件等都以烃类蒸汽压数据为基础。蒸汽压的大小首先与物质的本性:相对分子质量大小、化学结构等有关,同时也和体系的温度有关。在低于0.3MPa的压力条件下,对于有机化合物常采用安托因(Antoine)方程

38、来求取蒸汽压、其公式如下: LnPi = Ai Bi /(T+Ci) 式中 Pi i组分的蒸汽压,Pa;Ai,Bi,Ci安托因常数; T系统温度,K。安托因常数Ai,Bi,Ci可由有关的热力学手册中查到。对于同一物质其饱和蒸汽压的大小主要与系统的温度T有关,温度越高、饱和蒸汽压也越大。41、什么是传质过程? 物质以扩散作用,从一相转移到另一相的过程,即为传质的过程。因为传质是借助于分子扩散运动,使分子从一相扩散到另一相,故又叫扩散过程,两相同传质过程的进行,其极限都要达到相同的平衡为止。但相同的平衡只有两相经过长时间的接触后才能建立。因为相同的接触时间一般是有限的,故而在塔内不能达到平衡态。4

39、2、汽液相平衡以及相平衡常数的物理意义是什么?相就是指在系统中具有相同的物理性质和化学性质的均匀部分,不同相之间,往往有一个相界面,把不同的相分开,例如液相和固相,液相和气相之间。在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各相中的浓度不随时间变化,我们称此状态叫相平衡。在蒸馏过程中,当蒸气未被引出前与液体处于某一相同的温度和压力下,并且相互密切接触,同时气相和液相的相对量以及组分在两相中的浓度分布都不再变化,称之为达到了相平衡(气液相平衡)。相平衡时系统内温度压力和组成都是一定的,一个系统中气液相达到平衡状态有两个条件:液相中各组分的蒸汽分

40、压必须等于汽相中同组分的分压,否则各组分在单位时间内汽化的分子数和冷凝的分子数就相等;液相的温度必须等于汽相的温度,否则两相间会发生热交换,当任一相的温度升高或降低时,势必引起各组分量的变化。这就说明在一定温度下,汽液两相达到相平衡状态时,汽液两相中的同一组分的摩尔分数比衡定。相平衡方程如下式:yA=kAxAyAA组分在汽相中的摩尔分率xAA组分在液相中的摩尔分率kAA组分的平衡常数汽液两相平衡时,两相温度相等,此温度对汽相来说,代表露点温度;对液相来说,代表泡点温度。汽液平衡是两相传质的极限状态。汽液两相不平衡到平衡的原理,是气化和冷凝,吸收和解吸过程的基础。例如,蒸馏的最基本过程,就是汽液

41、两相充分接触,通过两相组分浓度差和温度差进行传质传热,使系统趋近于动平衡,这样,经过塔板多级接触,就能达到混合物组分的最大限度分离。汽液相平衡常数Ki是指汽液两相达到平衡时,在系统的温度、压力条件下,系统中某一组分i在气相中的摩尔分率yi与液相中的摩尔分率xi的比值。即 Kiyi/xi相平衡常数是石油蒸馏过程相平衡计算时最重要的参数,对于压力低于0.3MPa的理想溶液,相平衡常数可以用下式计算:KiPi /P式中Pii组分在系统温度下的饱和蒸汽压,Pa;P系统压力,Pa。对于石油或石油馏分,可用实沸点蒸馏的方法切割成为沸程在10到30的若干个窄馏分、把每个窄馏分看成为一个组分假组分,借助于多元

42、系统汽液相平衡计算的方法、进行石油蒸馏过程中的汽液相平衡的计算。43、气液两相达到平衡后是否能一直保持不变?为什么?平衡是相对的,不平衡是绝对的;平衡是有条件的,任何平衡都遵循这一基本规律。因此,处于某一温度下的相平衡体系,如果温度再升高一些,液体就多气化一些,而其中轻组分要气化得多一些,此时又建立了新的气液相平衡。相反,如果温度降低,则蒸汽就冷凝,且重组分较轻组分要冷凝得多些,此时又建立了新的气液相平衡。44、什么叫一次气化,什么叫一次冷凝?液体混合物在加热后产生的蒸气和液体一直保持相平衡接触,待加热到一定温度直至达到要求的气化率时,气液即一次分离。这种分离过程,称为一次气化(或平衡气化)。

43、如果把混合蒸气进行部分冷凝所得的液体和剩余的蒸气保持相平衡接触状态,直到混和物冷却到一定温度时,才将冷凝液体与剩余气体分离,这种分离过程叫一次冷凝(或称平衡冷凝)。可以看出,一次冷凝和一次气化互为相反的过程。45、什么叫渐次气化,什么叫渐次冷凝?在气化过程中,如果随时将气化出的气体与液体分离,这种气化过程叫渐次气化。如油品馏程分析中的恩氏蒸馏就是渐次气化。随着温度的升高,液体混合物中轻组分的温度不断减小,重组分的浓度不断增大;相反,在冷凝过程中,如果随时将冷凝下来的液体与气体混合物分离,这种冷凝过程叫渐次冷凝。随着气体温度的下降,气体混合物中重组分的浓度会不断减小,轻组分的浓度就不断增大。可以

44、看出渐次气化是渐次冷凝的相反过程。46、分馏的依据是什么?利用混合溶液中组分之间的沸点或者饱和蒸汽压的差别,即挥发度不同,在受热时,低沸点组分优先汽化。在冷凝时,高沸点组分优先冷凝,这就是分馏的根本依据。47、精馏的原理是什么?精馏过程实质是什么?在塔的第n层塔板上,由下层(第n+1层)上升的蒸汽通过塔板上的小孔进入该层塔板,而上层(第n-1层)的液体通过溢流管也进入该层塔板,汽液两相在该层塔板上接触,两者温度不相等,浓度不同,汽相向液相传热,液相中的轻组分汽化进入汽相,汽相中的重组分冷凝成液相,两相在该层塔板上发生传质和传热。两相完成传质和传热后,液相通过第n层塔板的溢流管进入下一层塔,而汽

45、相通过第n-1层塔板的小孔进入上层塔板。在每层塔板上均进行上述传质传热过程,这就是精馏的原理。精馏过程的实质是:不平衡的汽液两相经过热交换,汽相多次部分冷凝与液相多次部分汽化相结合的过程,也可以认为是不平衡的汽液两相在逆流多次接触中,多次交换轻质组分的过程。不平衡的汽液两相,经热交换,汽相多次部分冷凝与液相多次部分汽化相结合的过程。48、实现精馏的必要条件是什么?分(精) 馏过程主要依靠多次部分汽化及多次部分冷凝的方法,实现对液体混合物的分离,因此,液体混合物中组分的相对挥发度差异是实现精馏过程的首要条件。在挥发度十分接近难以分离的条件下,可以采用恒沸精馏或萃取的方法来进行分离。塔顶加入轻组分

46、浓度很高的回流液体,塔底用加热或汽提的方法产生热的蒸气。塔内要装设有塔板或填料,提供传热和传质场所。49、分馏与精馏的区别是什么?分馏和精馏都是以汽化,冷凝达到分离的目的.蒸馏采用部分汽化或部分冷凝的方法,使混合物得到一定纯度的分离;而精馏采用多次汽化多次冷凝的方法,使混合物得到较高纯度的分离。50、分馏塔板或填料的作用?分馏塔板或填料塔板或填料在分馏过程中主要提供汽、液良好的接触场所,以便于传热、传质过程的进行。在塔板上或填料表面自上而下流动的轻组分含量较多、温度较低的液体与自下而上流动的温度较高的蒸气相接触。回流液体的温度升高,其中轻组分被蒸发到汽相中去,高温的蒸汽被低温的液体所冷凝,其中

47、重组分被冷却下来转到回流液体中去。从而使回流液体经过一块塔板重组分含量有所上升,而上升蒸气每经过一块塔板轻组分含量也有所上升,这就是塔板或填料上传质过程也称提浓效应。液相的轻组分汽化需要热量汽化热,这热量是由汽相中重组分冷凝时放出的冷凝热量直接供给的。因此在蒸馏塔板上进行传质过程的同时也是进行着热量传弟过程。51、采用蒸汽汽提的作用原理是什么?在一定的温度下,当被蒸馏的油品通入蒸汽时,油气形成的蒸汽分压之和低于设备的总压时,油品即可沸腾,吹入水蒸汽量越大,形成水蒸汽的分压越大,相应需要的油气分压越小,油品沸腾所需的温度就越低。52、分馏塔顶回流作用?塔顶温度与塔顶回流有何关系?塔顶回流作用有:是提供塔板上液相回流,造成气液两相充

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