化工设备试题

化工设备试题一、单项选择题（每题2分，共40分。每题只有1个正确答案，多选、错选、不选均不得分）1.根据GB150《压力容器》规定，中压压力容器的压力范围是（）A.0.1MPa≤p<1.6MPaB.1.6MPa≤p<10MPaC.10MPa≤p<100MPaD.p≥100MPa2.某管壳式换热器壳程与管程的设计温差为65℃，壳程设计压力为2.5MPa，宜采用的换热器类型是（）A.固定管板式换热器B.带膨胀节的固定管板式换热器C.浮头式换热器D.填料函式换热器3.离心泵运行过程中，为避免发生气蚀，有效汽蚀余量NPSHa与必需汽蚀余量NPSHr的关系应满足（）A.NPSHa>NPSHrB.NPSHa<NPSHrC.NPSHa=NPSHrD.无明确要求4.浮阀塔处理易发泡介质时，出口溢流堰的适宜高度范围为（）A.5~10mmB.10~25mmC.25~50mmD.50~75mm5.奥氏体不锈钢压力容器长期在450~850℃区间运行会产生敏化现象，主要导致的腐蚀类型是（）A.均匀腐蚀B.点蚀C.晶间腐蚀D.应力腐蚀6.根据TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》，压力容器安全阀的整定压力一般不得超过容器的（）A.工作压力B.设计压力C.最高允许工作压力D.试验压力7.下列化工设备中，属于换热设备的是（）A.精馏塔B.再生器C.再沸器D.缓冲罐8.容积式泵的流量调节方式中，经济性最高的是（）A.出口节流调节B.旁路回流调节C.改变转速调节D.改变活塞行程调节9.某压力容器的设计压力为1.6MPa，最高工作压力为1.2MPa，其液压试验的压力应为（）A.1.5MPaB.1.92MPaC.2.0MPaD.2.4MPa10.下列塔器类型中，操作弹性最大的是（）A.筛板塔B.浮阀塔C.泡罩塔D.填料塔11.管壳式换热器中折流板的主要作用不包括（）A.提高壳程流体湍动程度B.支撑管束防止振动C.提高壳程传热系数D.降低管程流动阻力12.下列密封形式中，适用于高压、易燃易爆、有毒介质离心泵轴封的是（）A.填料密封B.普通机械密封C.干气密封D.迷宫密封13.压力容器开孔补强结构中，补强效率最高的是（）A.补强圈补强B.厚壁接管补强C.整锻件补强D.贴板补强14.下列材料中，耐氯离子应力腐蚀性能最好的是（）A.304不锈钢B.316L不锈钢C.2205双相不锈钢D.Q235B碳钢15.爆破片装置的更换周期一般为（），超过最大设计爆破压力未爆破的应立即更换。A.1~2年B.2~3年C.3~5年D.5~8年16.下列参数中，不属于离心泵性能参数的是（）A.扬程B.效率C.压缩比D.轴功率17.填料塔的填料中，属于规整填料的是（）A.鲍尔环B.阶梯环C.金属丝网波纹填料D.拉西环18.压力容器进行气压试验时，试验介质的温度应高于金属材料的（）A.韧脆转变温度B.玻璃化转变温度C.回火温度D.退火温度19.管壳式换热器中，换热管与管板的连接方式中，密封性能最好、适用于高压工况的是（）A.胀接B.焊接C.胀焊结合D.螺纹连接20.下列化工设备安全附件中，属于超限报警装置的是（）A.安全阀B.压力表C.液位报警器D.爆破片二、多项选择题（每题3分，共30分。每题有2个及以上正确答案，多选、少选、错选、不选均不得分）1.下列元件中，属于压力容器主要受压元件的有（）A.筒体B.封头C.塔盘浮阀D.开孔补强圈E.人孔法兰2.离心泵产生气缚的原因包括（）A.泵启动前未灌泵B.泵入口管道密封不严漏气C.入口压力低于介质饱和蒸气压D.泵轴封泄漏严重E.介质温度过高3.浮阀塔的塔盘主要组成部分包括（）A.塔板B.浮阀C.降液管D.溢流堰E.除沫器4.管壳式换热器发生管束振动的主要诱因有（）A.壳程流体流速过高B.折流板间距过大C.换热管壁厚过小D.管程流体流速过低E.壳程流体存在脉冲流动5.下列腐蚀类型中，属于局部腐蚀的有（）A.均匀氧化腐蚀B.点蚀C.缝隙腐蚀D.应力腐蚀开裂E.晶间腐蚀6.压力容器的安全附件中，属于国家强制校验范畴的有（）A.安全阀B.压力表C.普通测温仪D.液位计（用于安全联锁）E.爆破片装置7.填料塔的液体分布器的主要作用包括（）A.使液体在填料层顶部均匀分布B.减少液相偏流现象C.提高塔的传质效率D.降低塔的操作压降E.分离气相夹带的液滴8.下列关于往复式压缩机的描述，正确的有（）A.适用于小流量、高压力的工况B.排气脉动性小C.效率高于离心式压缩机D.可输送含有固体颗粒的介质E.易损件多，维护工作量大9.奥氏体不锈钢设备发生氯离子应力腐蚀开裂的必要条件有（）A.奥氏体不锈钢敏感材质B.介质中存在一定浓度的氯离子C.设备存在拉应力D.介质温度低于0℃E.介质为酸性10.下列关于塔设备操作弹性的描述，正确的有（）A.指塔的最大负荷与最小负荷的比值B.操作弹性越大，适应负荷波动的能力越强C.筛板塔的操作弹性大于浮阀塔D.填料塔的操作弹性受液体分布器性能影响较大E.泡罩塔的操作弹性一般为3~5三、判断题（每题1分，共15分。正确打√，错误打×）1.固定式压力容器的设计寿命即为其法定使用年限，达到设计寿命必须报废。（）2.U型管换热器的管束可整体抽出清洗，因此适合管程走易结垢、高腐蚀性的介质。（）3.离心泵的扬程随流量增大而持续上升，因此可通过关小出口阀的方式提高扬程。（）4.浮头式换热器的壳程和管程可以分别进行液压试验，适用于温差大、压力高的工况。（）5.奥氏体不锈钢设备可以长期在450~850℃区间运行，不会发生腐蚀失效。（）6.安全阀的回座压力越低，其密封性能越好，运行安全性越高。（）7.压力容器液压试验时，试验介质的温度不得低于5℃，否则应采取防冻措施。（）8.离心泵的效率是指有效功率与轴功率的比值，效率越高说明泵的能量利用率越高。（）9.填料塔的压降一般高于板式塔，因此更适合处理高压力、大流量的工况。（）10.压力容器进行无损检测时，射线检测更适合检测体积型缺陷，超声波检测更适合检测面积型缺陷。（）11.螺杆泵属于容积式泵，适合输送高粘度、含有固体颗粒的介质。（）12.管壳式换热器的管程数越多，传热系数越高，因此管程数越多越好。（）13.压力容器的工作压力是指容器在正常工作过程中，顶部可能达到的最高压力。（）14.干气密封属于非接触式密封，泄漏量极小，适用于易燃易爆、有毒介质的机泵密封。（）15.精馏塔的全回流操作时，塔顶产品采出量为零，操作成本最低。（）四、简答题（每题10分，共50分）1.简述管壳式换热器的选型原则，分别说明固定管板式、浮头式、U型管式换热器的适用工况。2.简述离心泵汽蚀的危害、产生原因及预防措施。3.根据TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》，简述压力容器定期检验的分类及对应的检验周期。4.简述板式塔塔内件的主要组成及各部分的核心作用。5.简述应力腐蚀开裂的产生条件及工业生产中的常用预防措施。五、案例分析题（每题32.5分，共65分）1.某化工企业甲醇合成装置的管壳式冷却器，设计参数为：壳程设计压力1.6MPa，设计温度90℃，介质为循环冷却水；管程设计压力2.2MPa，设计温度130℃，介质为粗甲醇（含氯离子浓度120~180ppm）。换热管束材质选用304奥氏体不锈钢，设备投用10个月后出现管程泄漏，停车抽芯检验发现：换热管表面存在大量直径0.5~2mm的蚀坑，部分蚀坑扩展为穿透性裂纹，裂纹呈穿晶扩展特征。请结合案例背景回答以下问题：（1）该换热管束的失效类型是什么？判断依据是什么？（2）分析该失效问题产生的核心原因。（3）提出针对性的整改及预防措施。2.某炼油厂汽油输送离心泵，设计参数为：流量100m³/h，扬程80m，必需汽蚀余量（NPSHr）3.8m，输送介质为饱和蒸气压0.09MPa（表压）的85℃汽油，泵入口管道总阻力损失为1.2m液柱，入口罐液面低于泵轴线的高度为2m，罐顶压力为0.12MPa（表压），汽油密度取750kg/m³，重力加速度取9.8m/s²。设备投用后出现剧烈振动、尖锐噪声，出口压力大幅波动，流量远低于设计值，停车拆检发现叶轮表面存在大量蜂窝状蚀坑。请结合案例背景回答以下问题：（1）该离心泵的故障类型是什么？判断依据是什么？（2）计算该泵的有效汽蚀余量（NPSHa），分析故障产生的原因。（3）提出针对性的解决措施。-----------------------------参考答案一、单项选择题1.B2.C3.A4.B5.C6.B7.C8.C9.C10.B11.D12.C13.C14.C15.B16.C17.C18.A19.C20.C二、多项选择题1.ABDE2.ABD3.ABCD4.ABCE5.BCDE6.ABDE7.ABC8.ACE9.ABC10.ABDE三、判断题1.×2.×3.×4.√5.×6.×7.√8.√9.×10.√11.×12.×13.√14.√15.×四、简答题1.答题要点：选型原则：需综合考虑工作压力、工作温度、介质特性（腐蚀性、结垢性、毒性）、温差、清洗需求、经济性等因素。适用工况：（1）固定管板式换热器：适用于壳程与管程温差≤50℃，壳程介质清洁、不易结垢，压力≤1.6MPa的工况；带膨胀节的固定管板式可将温差上限提升至70℃，但壳程压力仍不宜超过2.5MPa。（2）浮头式换热器：适用于壳程与管程温差大（≥50℃）、壳程压力高（≤6.4MPa）、壳程介质易结垢需经常清洗的工况，可完全抽芯清洗，应用范围最广。（3）U型管式换热器：适用于管程压力高（≤10MPa）、管程介质清洁不易结垢、温差大的工况，管束可抽出清洗壳程，但管程弯管段无法机械清洗，仅可走洁净介质。2.答题要点：危害：（1）产生噪声和剧烈振动，影响设备运行稳定性；（2）泵的流量、扬程、效率等性能参数大幅下降，严重时断流；（3）过流部件（叶轮、泵壳）发生点蚀、蜂窝状腐蚀，甚至出现疲劳裂纹，缩短设备使用寿命。产生原因：泵入口处的压力低于输送介质在工作温度下的饱和蒸气压，介质部分汽化形成气泡，气泡随流体进入高压区后快速溃灭，产生高频冲击载荷，引发振动和材料破坏。预防措施：（1）降低泵的安装高度，或采用倒灌安装方式，提高入口静压力；（2）增大入口管径，减少入口管道的弯头、阀门等阻力元件，降低入口阻力损失；（3）提高入口罐的操作压力，或适当降低输送介质的温度，降低介质饱和蒸气压；（4）选用抗汽蚀性能优异的泵型，或在叶轮入口设置诱导轮，降低必需汽蚀余量；（5）过流部件采用不锈钢、硬质合金等抗汽蚀材料，或喷涂抗汽蚀涂层。3.答题要点：压力容器定期检验分为年度检验、全面检验、耐压试验三类：（1）年度检验：每年至少进行1次，由持有相应资质的检验机构或使用单位的专职检验人员实施，主要检查运行工况、安全附件、外观缺陷等。（2）全面检验：①安全状况等级为1、2级的，一般每6年检验1次；②安全状况等级为3级的，一般每3~6年检验1次；③安全状况等级为4级的，应当监控使用，累计监控使用时间不得超过3年；④安全状况等级为5级的，应当判废，不得继续使用。（3）耐压试验：每两次全面检验期间内原则上应当进行1次耐压试验，分为液压试验、气压试验、气液组合试验，检验压力容器的承压强度和密封性能。4.答题要点：板式塔内件主要包括塔盘组件、除沫器、气/液分布器、支撑与固定装置四类：（1）塔盘组件：是核心传质元件，由塔板、气液接触元件（浮阀、筛孔、泡罩）、降液管、溢流堰组成，作用是使上升气相与下降液相充分接触，实现两相的传质、传热。（2）除沫器：安装在塔顶气相出口下方，作用是分离气相中夹带的液滴，降低产品损失，避免气相带液影响下游设备运行。（3）气/液分布器：液相分布器安装在填料层顶部或塔盘上方，作用是使液相均匀分布在塔截面，避免偏流、壁流现象，提高传质效率；气相分布器安装在塔底气相入口处，作用是使气相均匀上升，避免局部流速过高导致的液泛。（4）支撑与固定装置：包括塔盘支撑圈、填料支撑栅板、压板等，作用是固定各内件位置，承受内件与物料的重量，避免内件松动、脱落。5.答题要点：应力腐蚀开裂的产生必须同时满足三个条件：（1）材质为对应腐蚀介质的敏感材料；（2）存在特定的腐蚀介质，如氯离子对应奥氏体不锈钢、硫化氢对应碳钢；（3）材料承受拉应力（包括工作应力、焊接残余应力、装配应力等）。预防措施：（1）选材阶段避开敏感材料，如含氯离子工况选用双相不锈钢、钛材替代奥氏体不锈钢；（2）控制介质中有害组分的含量，如将粗甲醇中的氯离子浓度降至50ppm以下，减少腐蚀诱因；（3）通过焊后消应力热处理、喷丸处理等方式消除或降低设备的残余拉应力，必要时采用预应力处理使表面产生压应力；（4）采用衬层、涂层、阴极保护等防护措施，隔离敏感材料与腐蚀介质的接触；（5）优化运行参数，避免设备超温、超压运行，降低工作拉应力。五、案例分析题1.答题要点：（1）失效类型为氯离子诱发的奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂伴随点蚀。判断依据：①材质为304奥氏体不锈钢，管程介质含120~180ppm氯离子，温度130℃，符合氯离子应力腐蚀的介质条件；②失效形貌同时存在蚀坑（点蚀特征）和穿晶扩展裂纹（奥氏体不锈钢氯离子应力腐蚀的典型裂纹特征）；③投用10个月即发生穿透性泄漏，符合应力腐蚀开裂的低应力、短时间失效特征。（2）核心原因：①选材不合理，304奥氏体不锈钢为氯离子应力腐蚀敏感材质，管程氯离子浓度120~180ppm、温度130℃已远超过304不锈钢的耐氯离子腐蚀上限（通常要求氯离子浓度≤20ppm、温度≤60℃）；②换热管焊接后未进行固溶或消应力处理，存在较高的焊接残余拉应力，为应力腐蚀开裂提供了应力条件；③未对粗甲醇中的氯离子浓度进行严格管控，氯离子浓度长期超标。（3）整改及预防措施：①更换换热管束材质，选用2205双相不锈钢、317L不锈钢或工业纯钛等耐氯离子应力腐蚀的材料；②对新管束的焊接接头进行固溶处理，消除焊接残余应力；