甲烷化题库讲述

1、一、填空题1. 影响化学反应速度的主要因素有： 反应物浓度 、 压力 、 温度 、 催化剂 ；催化剂通过降低 反应活化能 ，改变了化学反应的 速度 。2. 我厂保安脱硫反应器所采用的催化剂主要组分为 铜基氧化锌 ，操作温度为 120-160 ，通入少量蒸汽的目的是 促使有机硫转化为H2S，提高脱硫效率 ，开车前需要 还原 。3. 甲烷化催化剂是以 镍 作为活性组分，我厂一级甲烷化反应器所装填的催化剂牌号为 AR-411 ，操作温度为330-560 ，二三级甲烷化反应器所装填的催化剂牌号为 PK-7R ,操作温度为 200-450 ，两种催化剂开车前都不需要活化。4. 我厂甲烷化装置采用 一级甲

2、烷化 反应后的气体来稀释进口气体，从而控制 一级甲烷化进口CO、CO2含量 ，进一步控制反应器出口 温度 。5. 造成甲烷化系统出口工艺气碳氧化物含量超标的原因主要有 负荷过大 、入口CO、CO2含量超高 、 甲烷化床层温度过低 、 催化剂中毒 、 催化剂衰老 。6. 甲烷化反应是指 CO、CO2与H2反应生成甲烷并放出大量热量 的化学反应。反应能量 80% 转换为产品能量， 20% 以反应热的形式释放。7. 在典型的甲烷化炉操作条件下，每1%CO转化的绝热温升为 72 ，每1%CO2转化的绝热温升为 60 ，每1%O2转化的绝热温升为 159 。8. 甲烷化工艺采用Topsoe公司 三段绝热

3、 反应器的专利技术，其气体循环采用 动力蒸汽通过喷射器吸入废锅后工艺气 ，并用废热锅炉回收甲烷化反应过程中放出的热量，生产中温中压蒸汽。9. 防止原料气中 硫 造成催化剂中毒或降低催化剂活性，在甲烷化反应器前增设 保安脱硫 ，要求其含量达到10ppbv。10. 甲烷化炉床温在低于 200 时，如有一氧化碳存在，且一氧化碳分压 3bar 以上时，将会生成剧毒物质 羰基镍 ，应此应密切关注温度和CO含量。11. 甲烷化反应属可逆平衡反应，温度 降低 、压力 升高 ，平衡常数增大。12. 为防止锅炉给水系统金属的腐蚀，需对锅炉给水进行除氧，目前除氧方法主要有 真空除氧 、 热力除氧 、 化学除氧 。

4、我厂采用的是 化学除氧 和 热力除氧 相结合。13. 甲烷化装置设计是基于焦炉气原料 49165Nm3/h 的量来设计的，其中CO含量范围为 6-8 ，CO2含量范围为 2-4 ；设计基准点参数为CO 6.6 ，CO2 1.9 ，低工况设计点CO 6 ，CO2 1.8 ；高工况设计点为CO 8 ，CO2 4 。14. 高碳工况时，原料气中的碳含量经过 三级甲烷化反应器 反应后合格；设计工况时，原料气中的碳含量经过 二级甲烷化反应器 反应后合格；低工况时，原料气中的碳含量经过 二级甲烷化反应器 反应后合格。15. 正常工况时，V3102中理论生成水量为 4.36t/h ，低工况时，理论生成水量为

5、 4.01t/h 。16. 甲烷化单元主甲烷化、三级甲烷化反应会生成氨，生成氨含为 60mg/Nm3 ，当其含量 10mg/Nm3 时，对冷箱无影响，因此，需要在V3103处加入 脱盐水 除去多余的氨水。17. 锅炉要进行排污，排污的方式有 定排 ，其排污位置在锅炉最低处 ，目的是排除 沉淀和不溶物 ； 联排 ，其排污位置在 气液界面下80mm处 ，目的是排除 水中溶解的盐 ，锅炉水处理加药及加入位置： Na3PO4（汽包） 、 N2H4（除氧器出口） 、 氢氧化钠（除氧器出口） 。18. 脱碳工段采用 活化MDEA溶液 的吸收剂，采用 一段吸收 ， 一段再生 流程除原料气中的酸性气体，其溶液

6、循环量为 140m3/h _，净化后CO2保证值为 50ppmv _，期望值为_ 20ppmv _。脱碳工段吸收塔的工作压力为_ 27-30barg ，贫液进吸收塔的温度控制在_ 53 ，再生塔的工作压力为 0.8barg _，塔底工作温度控制在 110-120 。19. MDEA溶液浓度一般控制在 45-50 ，加入的活化剂为 DEA（二乙醇胺） 。20. 脱碳运行时，设计点原料气流量： 49000Nm3/h ，温度： 40 ，压力： 27-30bar(G) ，总硫 0.1ppmV 。二、名词解释1. 催化剂中毒。答：原料中的微量杂质使催化剂活性、选择性降低或丧失的现象（中毒分为可逆与不可逆

7、）。2. 空速。答：单位时间单位催化剂通过的原料量（空速越大，催化剂的处理能力越强，处理效果较差；相反，空速越小，催化剂的处理能力越小，处理效果较好）。3. 自然水循环。答：依靠上升管中汽水混合物与下降管中水之间的密度差来迫使水进行循环（为保证循环量汽包要有一定的高度）。4. 平衡常数。答：在指定条件下，可逆化学反应达到平衡时，生成物浓度系数次幂的连乘积与反应物浓度系数次幂的连乘积之比，这个比值称为平衡常数（反应越完全平衡系数越大）。5. 汽化潜热。答：物质相变吸收或释放的热量。6. 水的硬度。答：水中钙镁离子的总含量称为硬度。7. 闪蒸。答：高压的饱和液体进入比较低压的容器中后，由于压力的突

8、然降低，使这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液。（高压流体进入较低压容器中，由于压力突然降低而使其中吸收的气体被解析出来）。8. 液泛。答：在逆流接触的气液反应器或者传质分离设备中，气体从下往上流动。当气体的流速增大到某一数值，液体被气体阻拦不能向下流动，越积越多，最后从塔顶溢出。9. 最小节流10%阀门。答：最小节流10%类阀门是配合旁通阀配套使用的，节流的作用是增加主管道阀门的阻力，减少主管道流量，加大旁通管线的流量，使旁通阀的调节效果更加明显。三、问答题：1. 写出甲烷化工段所涉及的化学反应方程式（十大基本反应方程式）。答：方程式：保安脱硫：COS+H2O CO2+H2S

9、 CS2+H2O 2H2S+CO2 O2+2H2 2H2O+heat H2S+ZnO = ZnS+H2O 甲烷反应器：CO+3H2 CH4+H2O+heat CO2+4H2 CH4+2H2O+heat Heat+CnHm+mH2O nCO+(n+ m /2)H2 平行反应： CO+H2O CO2+H2 析碳反应： CH4 C+2H2 2CO C+CO22. 什么是废热锅炉虚假水位？哪些情况下易产生假水位？运行调节中应注意什么？答：虚假水位是暂时的、不真实的水位。当汽包压力突降时，由于锅炉水饱和温度下降，放出大量热量而自行蒸发，于是锅炉水内气泡增加，体积膨胀，使水位上升，形成虚假水位。汽包压力突

10、升时，饱和温度升高，热量被吸收，蒸发量减少，锅炉水中气泡减少，体积收缩，水位降低。锅炉负荷突变、高温工艺气中断、安全阀动作和工艺气量不稳定等运行工况都会产生虚假水位。为保证水位正常，锅炉在低负荷时，水位应稍高于正常水位，以防负荷增加水位降得过低；在高负荷运行时，水位应稍低于正常水位，以免负荷降低水位升得太高。负荷突变时，有可能形成虚假水位，调节时在负荷突增之前适当降低水位，突降之前适当提高水位。同时，加强水位计冲洗，当水位不清楚，未肯定实际水位情况前，严禁上水。3. 汽包水位计为什么要进行定期冲洗，并写出如何进行汽包水位计的冲洗？答：冲洗水位计是为了清洁水位计的云母片或玻璃管，防止汽水连通管堵

11、塞、运行人员被虚假水位所迷惑误判断造成水位事故。冲洗步骤：开启放水门，冲洗汽、水连通管和玻璃管；关闭水侧阀门，冲洗汽侧连通管和玻璃管；开启水侧阀门，关闭汽侧阀门，冲洗水侧连通管和玻璃管；开启汽侧阀门，关闭放水门，恢复水位计运行。4. 试分析除氧器压力升高、降低的原因、现象及处理方法？答：升高原因：压力调节阀失灵、凝结水突然减少、大量蒸汽进入。处理：（1）核对控制室和就地压力表，判断压力是否真实升高。（2）若压力调节阀失灵，应立即用手动方式调节进汽。（3）检查凝结水泵工作是否正常，凝结水系统阀门是否误关或阀芯脱落，或启用其他水源。降低原因：压力调节阀失灵、机组负荷降低、凝结水突然增加或温度降低、

12、蒸汽量减少、安全阀误动作或动作后不回座。5. 为什么要控制甲烷化进口工艺气中(COCO2)含量？试分析气体组成对甲烷化系统有何影响？甲烷化催化剂活性衰退的主要表现是什么？答：控量：（1）因为CO、CO2的加氢反应均是强放热反应；（2）为防止床层温升较大，损坏容器和催化剂。气体组成影响：（1）气体中碳氧化物浓度；（2）O2、硫含量影响；（3）H2不足。活性衰退：（1）出口CO和CO2含量逐步上涨，即催化剂活性逐步衰退；（2）床层热点温度由起始使用时床层上部1/4-1/3处逐渐向下部推移。7. 请简述蒸汽喷射器工作原理及结构（需画出喷射器结构简图）。答：蒸汽喷射器主要由喷嘴、混合室、扩散管三个零件

13、组成。其工作原理为压力较高的工作蒸汽经喷嘴高速喷射出来，在喷嘴出口处将势能变成动能，压力降低，速度提高，将被吸引介质抽入混合室内和工作蒸汽接触。接受动能，随工作蒸汽一起进入扩散管喉部，在这里二种介质充分混合，并进行能量交换，然后混合流体在扩散段内，降低速度，升高压力，最后由出口排出。8. 简述废热锅炉汽包的作用。答：（1）容有一定数量的水和汽，加上汽包本身的质量很大，因此有相当的蓄热量。在锅炉工况变化时，能起缓冲、稳定气压的作用。（2）是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，同时作为一个平衡器，保持受热管中汽水混合物流动所需的压头。（3）汽水分离。由于汽包内有一定的分离空间和设备有汽水分离装

14、置，使汽水混合物在汽包内能充分分离，获得品质好的蒸汽。（4）排污。汽包中加药装置能除去水中的残余硬度，减少水垢生成，同时水被蒸发后，一些污物浓缩在汽包中，所以汽包有排污的作用。（5）装置测量表计及安全附件，如压力表、水位计、安全阀等。9. 废热锅炉岗位操作原则是什么？答：（1）严格控制好汽包水位，并与现场一致做到不减水、不满水、不发生水击事故。（2）保证过热蒸汽不超温，不超压。（3）紧急状态，启动放水阀控制汽包液位。（4）紧急状态，可开启放空控制汽包压力。10. 请简要写出MDEA脱碳原理（化学方程式）、MDEA溶液发泡原因及处理措施？答：a.反应方程式： R2NH + CO2 R2NCOOH

15、 (3)R2NCOOH + R2NCH3 + H2O R2NH + R2CH3NH+ + HCO3 -(4)(3) + (4)可得：R2NCH3 + CO2 + H2O R2CH3NH+ + HCO3- (5)b.起泡的原因主要有：（1）溶液中混入某些有机杂质降低了溶液的表面张力，使气体容易进入液体表面而形成气泡。（2）溶液中的某些物质增加了气泡的稳定性。c.杂质进入的途径：（1）随原料气进入的重质烃、油类、铁锈，以及随化学药品和水带进的杂质。（2）设备的腐蚀产物。（3）溶液中的某些组分的降解产物。（4）由泵、溶液槽等引进的杂物。d.减轻胺液发泡的措施有：（1）按操作要求，控制MDEA浓度不低

16、于45%，MDEA溶液温度不能过低，以减小发泡高度及消泡时间。（2）控制塔内气速平稳，吸收塔内压力不能猛升猛降；加强再生效果，使MDEA溶液尽量再生完全，减轻MDEA溶液发泡机率。（3）增设原料过滤器，以免原料中的杂质引起发泡。（4）控制贫液入塔的温度高于气体入塔的温度47，以防止重质烃的冷凝。（5）加强溶液的过滤。（6）提高脱盐水的水质，避免化学药品带入杂质；采取良好的防腐措施，防止因腐蚀引起发泡。（7）如果一旦发现溶液起泡，可立即加入消泡剂。（8）有较完善的过滤设施，也不可能完全控制发泡，可以设置能注入阻泡剂的系统，作为抑制发泡的一种补充措施。11. 简要叙述脱碳工段CO2超标的原因及处理

17、办法?答：原因：（1）MDEA溶液浓度过高或过低；（2）贫液温度过高；（3）再生塔底温度过低，再生不完全；（4）吸收塔内气液偏流；（5）原料气中CO2含量过高；（6）发生液泛或发泡等不正常现象；（7）分析仪表故障。处理办法：（1）调整MDEA溶液浓度；（2）调整空冷器风扇转速和百叶窗开度；（3）提高蒸汽温度和流量；（4）停车检查内件；（5）增加MDEA溶液循环量；（6）逐一分析原因并使之正常；（7）检查和维修分析仪。12. 造成MDEA消耗原因有哪些？答：（1）在储运过程中的跑、冒、滴、漏；（2）原料气温度过高将MDEA溶液带入气相中；（3）塔顶捕雾装置捕雾效果差；（4）气液分离器分离效果不好；（5）化验取样过程中过量取样。13. 解释什么是定排与联排？答：连续排污属于表面排污，排除汽水界面盐浓