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甲醇装置回水泵入口压力变化对工作特性的影响

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甲醇装置回水泵入口压力变化对工作特性的影响
冯兰喜　王光才
(齐鲁石化公司第二化肥厂,淄博,255400)
摘　要　分析了回水泵(C-257)入口工艺流程改变后,对回水泵工作特性的影响,并计算了改造前后所受到的径向力和轴向力的大小,为该设备的安稳运行提供了理论依据。

关键词　回水泵　轴向力　径向力
1　概　述
齐鲁石化公司第二化肥厂甲醇装置的回水泵
(C-257)原设计输送碳黑回收单元的筛水至谢
尔渣油造气单元,作洗涤塔(D-201)的洗涤水。

由于该泵入口压力低,筛水杂质含量高,介质温度
过高等设计原因,自装置投产以来,该泵时常出现
打量达不到设计值,入口过滤网堵塞电机电流过
载跳车,断轴等现象,这些故障造成了该泵的运转
率非常低。

经对回水泵C-257进行技术攻关和改造,
1997年改造结束。

其入口流程改变很大,一是在
该泵入口管线上增加了管道泵,由于串联了一台
离心泵,从而提高了该泵的入口压力;二是输送介
质由筛水改为蒸汽冷凝液,并增加1台冷却器,介
质温度由95℃降为45℃。

这些变化将对回水泵C-257的运行产生何
种影响呢?现从泵的操作性能和机械性能加以论
述。

回水泵的技术参数见表1,改造前后的运行
工艺参数见表2。

表1　回水泵C-257的技术参数
项　目技术
参数
项　目
技术
参数
泵型号MC50-11叶轮叶片数/片5叶轮级数/级11叶轮叶片的出口
流量/m3・h-116　安装角Φ(°)9介质筛水　叶轮的出口宽度b2/mm11.3转速/r・min-12950叶轮的外径D2/mm215轴功率/kW69泵效率,%40
表2　改造前后回水泵C-257的运行工艺参数
工艺参数改造前改造后
介质筛水蒸汽冷凝液
密度/kg・m-3962950
转速/r・min-129502950
入口压力/MPa0.0850.25
出口压力/MPa 5.0 5.0
体积流量/m3・h-11624
2　该泵入口压力变化对操作性能的影响
回水泵C-257出口压力由洗涤塔的压力所决定,在稳定的工况下其值保持不变。

因离心泵的总扬程等于泵出口总水头和入口总水头的代数差,现忽略泵入口和出口处的动能和位能对扬程的影响,则泵的总扬程等于泵出口和入口处的静压头之差。

改造前回水泵C-257的总扬程为: H1=5.0-0.085=4.915(MPa)
改造后回水泵C-257的总扬程为:
H2=5.0-0.25=4.75(MPa)
由此可见,回水泵C-257入口压力提高后,泵的总扬程下降了。

根据公式〔1〕:η=ρg HQ/1000N(1)式中:
N———泵的轴功率,kW;
ρ———介质的密度,kg/m3;
H———泵的总扬程,MPa;
收稿日期:1999—11—20;修回日期:2000—01—15。

作者简介:冯兰喜,男,1984年工作,工程师,现任第二化肥厂甲醇车间主任。

工业生产与技术进步 齐鲁石油化工,2000,28(1):47～48
Q ILU　PETROCHEMICAL　TECHNOLO GY
Q ———泵的流量,m 3/s ;η———泵的效率,%。

在生产过程中,通过调节该泵出口流量来控制电机电流,改造后,该泵的电机电流仍和改造前电流相等,也就是说,保持泵的轴功率N 不变,泵出口流量由16m 3/h 提高至24m 3/h 。

将表1和表2有关数据代入公式(1)中(1表
示改造前的工况,2表示改造后的工况)得:η2/η1
=1.44,即η2=57%。

由以上可知,改造后泵的效率大大提高。

3　该泵入口压力变化对机械性能的影响
下面通过计算改造前后回水泵C -257所受到的径向力和轴向力的大小来进一步说明入口压力提高后,对泵机械性能的影响。

3.1　改造前后该泵所受轴向推力3.1.1　比转速n s 的计算〔2〕
n s =
3.65nQ 1/2
(100H )3/4
(2)
式中:
Q ———流量,m 3
/s ;
H ———扬程(多级泵取单级扬程),MPa ;n ———泵转速,r/min 。

将n =2950r/min ,Q =4.4×10-3m 3/s ,H =0.4468MPa ,代入(2)式中得:n s =41.293.1.2　改造前后该泵所受轴向推力的变化根据经验公式〔3〕
:F =0.1K HD 22ρ
g (3)式中:
K ———常数,在宽广的范围内,允许采用K =n s ;
H ———扬程(多级泵取单级扬程),MPa ;
D 2———叶轮的外径,mm ;
ρ———介质密度,kg/m 3。

将有关数据代入式(3)中得,改造前后该泵所受轴向推力分别为8853N 、8441N 。

即该泵入口增加管道泵后,所受轴向推力减少了412N 。

因此,作用在平衡盘上的载荷减少了,使得平衡盘可以更加有效地平衡掉轴向力。

作用在推力轴承上的轴向力减少了,因此泵的轴向振动将减少,推力轴承的使用寿命将延长。

3.2　改造前后该泵所受径向推力的变化
压出室是蜗形体的离心泵,其径向力可按下
式计算〔3〕:
F R =K HD 2b 2ρg (4)式中:
K ———系数,K =0～0.36(取K =0.2);D 2———叶轮的外径,mm ;
b 2———叶轮的出口宽度,包括两盖板厚度,
m ;
ρ———介质密度,kg/m 3。

将有关数据代入(4)式中计算后得,改造前、后该泵所受径向推力分别为2299N 、2193N 。

即该泵入口增加管道泵后,所受径向推力减少了106N 。

因此,径向轴承的载荷减少了,泵的径向振动也减少了,轴承的使用寿命将延长。

4　结　语
(1)回水泵C -257入口流程改造后,节约了
大量的高压锅炉水,避免了入口过滤网频繁堵塞
的现象。

(2)由于回水泵C -257入口压力提高,泵的操作性能得到明显改善,泵的效率由40%提高至50%。

在电机电流保持不变情况下,其流量由16m 3/h 提高至24m 3/h 。

(3)由于增加了洗涤塔的洗涤水,洗涤效果明显提高,出塔原料气中所含碳黑、氨、羰基铁镍等杂质大大降低,减轻了后工号脱硫的负担,降低了脱硫溶液的消耗。

(4)回水泵C -257入口压力提高后,泵的机械性能得到明显改善,泵所受到的径向力和轴向力都减小,平衡盘的工作负荷减小,更有利于回水泵的安全和长周期运行。

总之,这次改造投资少,施工简单,经过1年多的运转,回水泵C -257未再出现过载跳车、打量不足、断轴等故障。

现该泵实现了长安稳运转。

参考文献
1　普弗莱德芮尔C.叶片泵与透平压缩机(西德).北京:
机械工业出版社,1983.232　高慎琴.化工机器.北京:化学工业出版社,1992.513　斯捷潘诺夫A J 1离心泵和轴流泵(美国).北京:机械工业出版社,1980.28
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84・ 齐　鲁　石　油　化　工 第28卷。

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2023年四川大学化工考研884复试面试化工原理面试题库答案

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用化工原理解释“开水不响, 响水不开”旳现象。

水中能溶有少许空气, 容器壁旳表面小空穴中也吸附着空气, 这些小气泡起气化核旳作用。

水对空气旳溶解度及器壁对空气旳吸附量随温度旳升高而减少, 当水被加热时, 气泡首先在受热面旳器壁上生成。

气泡生成之后,由于水继续被加热, 在受热面附近形成过热水层, 它将不停地向小气泡内蒸发水蒸汽,使泡内旳压强（空气压与蒸汽压之和）不停增大, 成果使气泡旳体积不停膨胀, 气泡所受旳浮力也随之增大, 当气泡所受旳浮力不小于气泡与壁间旳附着力时, 气泡便离开器壁开始上浮。

在沸腾前, 窗口里各水层旳温度不一样,受热面附近水层旳温度较高, 水面附近旳温度较低。

气泡在上升过程中不仅泡内空气压强P。

随水温旳减少而减少, 泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽,压强亦在减小, 而外界压强基本不变, 此时, 泡外压强不小于内压强, 于是上浮旳气泡在上升过程中体积将缩小, 当水温靠近沸点时, 有大量旳气泡涌现, 接连不停地上升, 并迅速地由大变小, 使水剧烈振荡, 产生"嗡,嗡"旳响声, 这就是"响水不开"旳道理。

对水继续加热, 由于对流和气泡不停地将热能带至中、上层 ,使整个溶器旳水温趋于一致, 此时, 气泡脱离器壁上浮, 其内部旳饱和水蒸汽将不会凝结, 饱和蒸汽压趋于一种稳定值。

气泡在上浮过程中, 液体对气泡旳静压强伴随水旳深度变小而减小, 因此气泡壁所受旳外压强与其内压强相比也在逐渐减小, 气泡液--气分界面上旳力学平衡遭破坏, 气泡迅速膨胀加速上浮, 直至水面释出蒸汽和空气, 水开始沸腾了, 也就是人们常说旳"水开了", 由于此时气泡上升至水面破裂, 对水旳振荡减弱,几乎听不到"嗡嗡声", 这就是"开水不响"旳原因。

试举例阐明分子动量扩散、热量扩散和质量扩散现象, 并论述三个过程旳物理本质和共性特性。

低温甲醇洗操作知识问答8.5

低温甲醇洗操作知识问答8.5

低温甲醇洗操作知识问答1.什么叫溶解度？什么叫平衡溶解度？溶解度是指在一定温度下，溶质在100克溶剂中达到溶解平衡时所溶解的克数。

在一定温度和压力下，达到平衡时，吸收质在汽-液两相中的浓度不再改变，它是吸收过程进行的极限，把达到平衡时吸收质在液相中的浓度称为平衡溶解度。

2．亨利定律的具体内容是什么？在一定温度下，气、液相达到平衡时，可溶气体在液相的摩尔分数XA与该气体在气相中的平衡分压PA成正比，这就是亨利定律。

即PA=E ×XA。

其中，XA--液相中溶质的摩尔分数，PA--溶质在气相中的平衡分压，E--比例常数，称亨利系数。

3. 什么是拉乌尔定律？“在恒温定压下，稀溶液中溶剂的蒸汽压等于纯溶剂的饱和蒸汽压乘以液相中溶剂的摩尔分数。

”这就是拉乌尔定律。

用数学公式表示为：即P1= P10×X1。

其中，P1--稀溶液中溶剂的蒸汽压，P10—同一温度下纯溶剂的饱和蒸汽压，X1—液相中溶剂的摩尔分数。

4. 什么叫吸收？什么叫解吸？吸收是指利用气体混合物中各种组分在某种溶剂中溶解度不同而进行的一种分离方法。

吸收分为物理吸收和化学吸收。

低温甲醇洗脱除酸性气体的过程属于物理吸收。

影响吸收操作的因素有：①气流速度。

②气／液比。

③温度。

④压力。

⑤吸收剂纯度。

解吸，它是吸收的逆过程，又称为脱附，是指将溶液中所溶解的气体解脱释放出来的化工操作过程。

常用的解吸方法有：加热，减压（闪蒸），气提，蒸馏。

高压低温有利于吸收，低压高温有利于解吸。

5. 什么叫蒸馏？什么叫精馏？什么叫精馏段，什么叫提馏段？蒸馏是指将液体混合物加热，利用各种组份沸点（挥发度）的差异使得沸点低的组份不断的汽化并进行冷凝，而将液体混合物进行初步分离的化工单元操作。

采用简单蒸馏分离混合液，只能使混合液得到部分分离，若要求得到高纯度的产品，就必须进行精馏。

精馏是指利用各种组份沸点（挥发度）的差异进行多次部分汽化和多次部分冷凝的方法使混合物得以分离的方法。

甲醇合成基础知识问答

甲醇合成基础知识问答

甲醇合成1.合成工段的主要任务是什么？答：合成工段是将转化来的含H2、CO、CO2的原料气（3.45Mpa、40℃、81252.26Nm3/h）,在一定压力（5.9 Mpa）、温度（220~260℃）、触媒（NC306）作用下，合成粗甲醇，并利用其反应热副产2.1~3.9 Mpa的中压蒸汽，减压至0.7Mpa并入蒸汽管网。

2.合成甲醇的主要反应式及影响因素？答：（1）CO+2H2 =CH3OH+Q（2）CO2+3H2 =CH3OH+H2O+Q影响因素：操作温度，操作压力，催化剂性能，空速，原料气的氢碳比。

3.合成反应的特点：答：（1）体积缩小的反应；（2）放热反应；（3）可逆反应；（4）气、固相催化反应；（5）伴有多种副反应发生。

4.合成工段的主要控制点有那些？答：（1）合成塔进出口温度；（2）汽包液位；（3）汽包压力；（4）分离器入口温度；（5）分离器液位；（6）系统压力；（7）原料气氢碳比；（8）膨胀槽压力；（9）弛放气压力。

5.压缩机循环段的作用是什么？答：合成塔内是个体积缩小的反应，加上甲醇的冷凝分离和系统阻力，反应后的压力要下降，为了保证系统压力稳定不变，除了补充新鲜气外，还要利用循环段将反应后剩余的气体加压，然后送往合成塔循环利用，以提高气体总转化率。

6.空速的定义及空速对甲醇合成的影响？答：空速：单位时间内，单位体积催化剂所通过的气体流量。

提高空速，单程转化率下降，减缓催化反应，有利于保护触媒和提高产量。

但提高空速，循环段能耗增加，如果空速过高，反应温度下降明显，有时温度难以维持，产量下降。

7.压力对甲醇生产的影响是什么？压力的选择原则是什么？答：甲醇反应是分子数减少的反应，增加压力对正反应有利。

如果压力升高，组分的分压提高，因此触媒的生产强度也随之提高。

对于合成塔的操作，压力的控制是根据触媒不同时期，不同的催化活性，做适当的调整，当催化剂使用初期，活性好，操作压力可较低；催化剂使用后期，活性降低，往往采用较高的操作压力，以保持一定的生产强度。

（完整版）化工原理实验（思考题答案）

（完整版）化工原理实验（思考题答案）

（完整版）化工原理实验（思考题答案）实验1 流体流动阻力测定1. 启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。

2. 作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。

3. 流量为零时，U 形管两支管液位水平吗？为什么？答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程：21212211,,Z Z p p g p Z g P Z ==+=+时当ρρ4. 怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。

关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。

5. 为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。

6. 你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U 形管压差计，差压变送器。

转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。

U 形管压差计结构简单，使用方便、经济。

差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。

7. 读转子流量计时应注意什么？为什么？答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。

如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误差。

8. 假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0，磨擦阻力F=0，没有能量消耗，当然不存在压强差。

,2222222111g u g p Z g u g P Z ++=++ρρ ∵d 1=d 2 ∴u 1=u 2 又∵z 1=z 2（水平管）∴P 1=P 29. 本实验用水为工作介质做出的λ－Re 曲线，对其它流体能否使用？为什么？答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d 、u 、ρ、变化。