常减压装置考试
问答题“一段冷凝”和“两段冷凝”各有什么优缺点？
题目
问答题
“一段冷凝”和“两段冷凝”各有什么优缺点？
参考答案和解析
正确答案：
“一段冷凝”与“两段冷凝”相比较，采用“两段冷凝”能减少塔顶冷凝冷却器的总面积，这是由于两者的传热温差不同所致。
在“两段冷凝”的第一段冷凝中，由于回流油气和大部分水蒸气在此冷凝，集中了大部分水蒸汽在此冷凝，集中了大部分热负荷，而且传热温差较大，冷凝传热系数较高，故所需传热面积大为减少。在第二段冷却时，温差虽然小些，可是这时只有产品和少部分蒸汽需要冷凝及过冷，只占总传热负荷较小的一部分。所以“两段冷凝”所需总传热面积比“一段冷凝”所需要的少。
一般初馏塔回流量比常压塔小，所以“两段冷凝”流程的优点在回流量较大的常压塔上更为突出。大型常减压装置（1.0Mt/a以上）采用“两段冷凝”流程是有利的，但“两段冷凝”流程打入塔内的回流温度较高，故回流量比“一段冷凝”大，对塔顶产品的分馏有利。但泵所耗的功率有所增加。此外，回流与产品泵和罐分开，管线、仪表、流程及操作都要复杂些。
从节能的观点来看，威力经济地回收热能，“两段冷凝”也比“一段冷凝”流程有利。在采用“两段冷凝”流程时，应适当提高回流温度，回流组成变重，塔顶温度增高，有利于换热回收塔顶热量。
另外，“两段冷凝”的第一段冷凝器实际可视为一块理论塔盘，有利于提高塔顶产品的分离精度。同时，硫化氢腐蚀液主要发生在第一段，有利于集中采取防腐措施。
在“两段冷凝”的第一段冷凝中，由于回流油气和大部分水蒸气在此冷凝，集中了大部分水蒸汽在此冷凝，集中了大部分热负荷，而且传热温差较大，冷凝传热系数较高，故所需传热面积大为减少。在第二段冷却时，温差虽然小些，可是这时只有产品和少部分蒸汽需要冷凝及过冷，只占总传热负荷较小的一部分。所以“两段冷凝”所需总传热面积比“一段冷凝”所需要的少。
一般初馏塔回流量比常压塔小，所以“两段冷凝”流程的优点在回流量较大的常压塔上更为突出。大型常减压装置（1.0Mt/a以上）采用“两段冷凝”流程是有利的，但“两段冷凝”流程打入塔内的回流温度较高，故回流量比“一段冷凝”大，对塔顶产品的分馏有利。但泵所耗的功率有所增加。此外，回流与产品泵和罐分开，管线、仪表、流程及操作都要复杂些。
从节能的观点来看，威力经济地回收热能，“两段冷凝”也比“一段冷凝”流程有利。在采用“两段冷凝”流程时，应适当提高回流温度，回流组成变重，塔顶温度增高，有利于换热回收塔顶热量。
另外，“两段冷凝”的第一段冷凝器实际可视为一块理论塔盘，有利于提高塔顶产品的分离精度。同时，硫化氢腐蚀液主要发生在第一段，有利于集中采取防腐措施。
解析：
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相似问题和答案
第1题：
"二段冷凝"流程回流温度比"一段冷凝"要高,"二段冷凝"流程回流量比"一段冷凝"要大,对塔顶产品的分馏有利。()
此题为判断题(对，错)。
参考答案： 正确
第2题：
尿素装置闪蒸槽冷凝器的尾气为什么可直接进入一段蒸发冷凝器冷凝？
正确答案: （1）闪蒸槽冷凝器后的气相中仍有部分NH3和CO2，而且其压力高于一段蒸发冷凝器入口压力，可以在一段蒸发冷凝器中回收。
（2）一段蒸发二次蒸汽量很大，加入闪蒸冷凝器尾气，对一段蒸发操作压力影响不大。可减少一个喷射泵。
第3题：
采用"两段冷凝"流程时,要比"一段冷凝"流程多用一台泵。()
此题为判断题(对，错)。
参考答案： 正确
第4题：
什么叫塔顶的“两段冷凝”？
正确答案: 塔顶油气在第一级冷凝冷却器只冷到部分油气冷凝的温度，并将冷凝液作为回流打入塔内，而作为产品的部分油气进一步在第二级冷凝冷却器冷却至出装置温度。
第5题：
冷凝蒸发器有哪几种型式，各有什么特点？
正确答案: 冷凝蒸发器常见的型式有板翅式和管式两种。其中管式又分长管、短管和盘管3种。
板翅式冷凝蒸发器采用的是全铝结构，具有板翅式换热器的一般特点。主要优点是结构紧凑、重量轻、体积小，用铝材代替了贵重的铜材，而且制造容易。因此，在大、中型空分设备中得到了日趋广泛的应用。板式单元一般采用立式星形布置。因板式单元的高度受到安全上的限制，在塔径范围内所能布置的换热面积有限，在大型空分设备中有采用双层或多层（四层）星形布置的。
长管和短管式冷凝蒸发器都是列管式，把紫铜管按同心圆或等边三角形垂直排列，上、下装有黄铜管板，管子与管板用锡焊焊牢。长管式管内为液氧蒸发，短管式管内为气氮冷凝。长管式的管长在3m左右。对于相同的传热面积，长管比短管所用的管数少，因而可缩小冷凝蒸发器的直径。而且，由于它是管内蒸发，蒸发过程中不断产生气泡，对流动扰动激烈，传热系数较大，约为800w/（m2·℃），金属材料的消耗量可减少。一般用于中型空分设备中。长管式的缺点是不能直接安装在上、下塔之间，配管要复杂些。短管式管长在1.5m左右，是管外蒸发、管内冷凝，传热系数较小。它的优点是可以直接安装在上、下塔之间，结构简单，布置紧凑。一般用于小型空分设备中。
盘管式一般用于辅助冷凝蒸发器，液氧在管内沸腾，气氮在管间冷凝，盘管中无固定液面。由于传热系数较小，已逐渐被淘汰。日本日立6000m3/h制氧机的主冷凝蒸发器（采用液氧自循环）也是采用盘管式。
随着空分设备向大型化发展，其主冷凝蒸发器的换热面积也在增大。如果采用管式则管数要在20000根以上，这给制造上带来很大困难，目前已完全被板翅式所代替。
第6题：
塔顶采用两段冷凝能减少冷凝冷却器面积。
正确答案:正确
第7题：
射器为什么要设置在一段蒸发冷凝器后面？
正确答案: 因为从一段蒸发分离器出来的气体含有少量的氨、二氧化碳、水蒸气及惰性气体，氨、二氧化碳和水蒸气绝大部分可以冷凝下来。为了把少量氨、二氧化碳和惰性气体抽出，减轻喷射器的负荷。所以将喷射器设在一段蒸发冷凝器后面，通过喷射器将冷凝器中不凝性气体抽出，维持系统真空。
第8题：
"两段冷凝"所需的总传热面积比"一段冷凝"所需的少。()
此题为判断题(对，错)。
参考答案： 正确
第9题：
脱甲烷塔和乙烯塔采用中间冷凝器和中间再沸器各有什么优缺点？
正确答案: 中间冷凝塔
优点：节省能耗塔顶可省去外来冷剂制冷的冷凝器降低乙烯的损失；
缺点：若中间冷凝器负荷大时会导致板数增加，投资经费增加中间再沸器
优点：节省能量有助于回收冷量缺点：塔板数会大于不设中间再沸器的一般甲烷塔的板数
第10题：
"两段冷凝"所需的总传热面积比"一段冷凝"所需的少。
正确答案:正确