2022年注冊(cè)化工工程師考試復(fù)習(xí)資料

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2022年注冊(cè)化工工程師考試復(fù)習(xí)資料

石油的組成與性質(zhì)

石油又稱原油，是從地下深處開(kāi)采的棕黑色可燃粘稠液體。石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演化形成的混合物，與煤一樣屬于化石燃料。石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，密度為0.8 ～ 1.0 克/厘米3，粘度范圍很寬，凝固點(diǎn)差別很大(30 ～ -60°c)，沸點(diǎn)范圍為常溫到500°c以上，可容于多種有機(jī)溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。組成石油的化學(xué)元素主要是碳 (83% ～ 87%)、氫(11% ～ 14%)，其余為硫(0.06% ～ 0.8%)、氮(0.02% ～ 1.7%)、氧(0.08% ～ 1.82%)及微量金屬元素(鎳、釩、鐵等)。由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分，約占95% ～ 99%，含硫、氧、氮的化合物對(duì)石油產(chǎn)品有害，在石油加工中應(yīng)盡量除去。不同產(chǎn)地的石油中，各種烴類的結(jié)構(gòu)和所占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴三類。通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環(huán)烷烴、芳香烴為主的稱環(huán)烴基石油;介于二者之間的稱中間基石油。我國(guó)主要原油的特點(diǎn)是含蠟較多，凝固點(diǎn)高，硫含量低，鎳、氮含量中等，釩含量極少。除個(gè)別油田外，原油中汽油餾分較少，渣油占1/3.組成不同類的石油，加工方法有差別，產(chǎn)品的性能也不同，應(yīng)當(dāng)物盡其用。大慶原油的主要特點(diǎn)是含蠟量高，凝點(diǎn)高，硫含量低，屬低硫石蠟基原油。

油煉制工業(yè)的發(fā)展

石油的發(fā)現(xiàn)、開(kāi)采和直接利用由來(lái)已久，加工利用并逐漸形成石油煉制(簡(jiǎn)稱煉制)工業(yè)始于19世紀(jì)30年代，到20世紀(jì)40 ～ 50 年代形成的現(xiàn)代煉油工業(yè)，是最大的加工工業(yè)之一。19世紀(jì)30年代起，陸續(xù)建立了石油蒸餾工廠，產(chǎn)品主要是燈用煤油，汽油沒(méi)有用途當(dāng)廢料拋棄。19世紀(jì)70年代建造了潤(rùn)滑油廠，并開(kāi)始把蒸餾得到的高沸點(diǎn)油做鍋爐燃料。19世紀(jì)末內(nèi)燃機(jī)的問(wèn)世使汽油和柴油的需求猛增，僅靠原油的蒸餾(即原油的一次加工)不能滿足需求，于是誕生了以增產(chǎn)汽、柴油為目的，綜合利用原由各種成分的原油二次加工工藝。如1913年實(shí)現(xiàn)了熱裂化，1930年實(shí)現(xiàn)了焦化，1930年實(shí)現(xiàn)了催化裂化，1940年實(shí)現(xiàn)了催化重整，此后加氫技術(shù)也迅速發(fā)展，這就形成了現(xiàn)代的石油煉制工業(yè)。20世紀(jì)50年代以后，石油煉制為化工產(chǎn)品的發(fā)展提供了大量原料，形成了現(xiàn)代的石油化學(xué)工業(yè)。1996年全世界的石油加工能力為38億噸，我國(guó)為1.4億噸。大型煉油廠的年加工能力已超過(guò)1000萬(wàn)噸。

石油產(chǎn)品

石油產(chǎn)品可分為：石油燃料、石油溶劑與化工原料、潤(rùn)滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦等6類。其中，各種燃料產(chǎn)量最大，約占總產(chǎn)量的90%;各種潤(rùn)滑劑品種最多，產(chǎn)量約占5%.各國(guó)都制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)生產(chǎn)和使用的需要。

汽油

是消耗量最大的品種。汽油的沸點(diǎn)范圍(又稱餾程)為30 ～ 205°c，密度為0.70～0.78克/厘米3，商品汽油按該油在汽缸中燃燒時(shí)抗爆震燃燒性能的優(yōu)劣區(qū)分，標(biāo)記為辛烷值70、80、90或更高。號(hào)俞大，性能俞好，汽油主要用作汽車、摩托車、快艇、直升飛機(jī)、農(nóng)林用飛機(jī)的燃料。商品汽油中添加有添加劑(如抗爆劑四乙基鉛)以改善使用和儲(chǔ)存性能。受環(huán)保要求，今后將限制芳烴和鉛的含量。

噴氣燃料

主要供噴氣式飛機(jī)使用。沸點(diǎn)范圍為60～280℃或150～315℃(俗稱航空汽油)。為適應(yīng)高空低溫高速飛行需要，這類油要求發(fā)熱量大，在-50c不出現(xiàn)固體結(jié)晶。煤油 沸點(diǎn)范圍為180 ～ 310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平穩(wěn)、光亮而不冒黑煙。目前產(chǎn)量不大。

齒輪油泵

齒輪油泵選型依據(jù)應(yīng)根據(jù)工藝流程，系統(tǒng)要求，從液體性質(zhì)、液體輸送量、裝置壓力、管路布置以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件五個(gè)方面加以考慮。

1.液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)，物理性質(zhì)有溫度c密度d，粘度u，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的壓力，所需動(dòng)力計(jì)算和合適泵的類型：化學(xué)性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性，是選用齒輪油泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。

2.流量是選配齒輪油泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個(gè)裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。選擺線齒輪泵時(shí)，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒(méi)有最大流量時(shí)，通?？扇≌Ａ髁康?.1倍作為最大流量。一般工業(yè)用泵在工藝流程中可以忽略管道系統(tǒng)中的泄漏量，但必須考慮工藝變化時(shí)對(duì)流量的影響。

3.裝置系統(tǒng)所需的壓力是選齒輪油泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%—10%余量后壓力來(lái)選擇擺線齒輪泵的型號(hào)。這包括：吸油池壓力，排油池壓力，管道系統(tǒng)中的壓力降(壓力損失)。

4.齒輪油泵裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度、送液距離、送液走向。以便進(jìn)行系統(tǒng)壓力計(jì)算和動(dòng)力校核。管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)(管徑、長(zhǎng)度、管道附件種類及數(shù)目，吸油池至壓油池的幾何標(biāo)高等)。

如果需要的話還應(yīng)作出裝置特性曲線。在設(shè)計(jì)布置管道時(shí)，應(yīng)注意如下事項(xiàng)：

a.合理選擇管道直徑，管道直徑大，在相同流量下、液流速度小，阻力損失小，但價(jià)格高，管道直徑小，會(huì)導(dǎo)致阻力損失急劇增大，使所選泵的壓力增加，配帶功率增加，成本和運(yùn)行費(fèi)用都增加。因此應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度綜合考慮。

b.排出管及其管接頭應(yīng)考慮所能承受的最大壓力。

c.管道布置應(yīng)盡可能布置成直管，盡量減小管道中的附件和盡量縮小管道長(zhǎng)度，必須轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，彎頭的彎曲半徑應(yīng)該是管道直徑的3～5倍，角度盡可能大于90℃。

d.泵的排出側(cè)必須裝設(shè)閥門(溢流閥)和逆止閥。閥門用來(lái)調(diào)節(jié)泵的工況點(diǎn)，逆止閥在液體倒流時(shí)可防止油泵反轉(zhuǎn)。(當(dāng)液體倒流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的反向壓力，使泵損壞)

5.齒輪油泵的操作條件很多，如液體的操作溫度、吸入側(cè)壓力(絕對(duì))、排出側(cè)容器壓力、海拔高度、環(huán)境溫度、操作是間隙的還是連續(xù)的、齒輪泵的位置是固定的還是可移的。

磁力泵的優(yōu)缺點(diǎn)及操作要求(化工機(jī)械與設(shè)備)

一、磁力泵的優(yōu)點(diǎn)

1.由于傳動(dòng)軸不需穿入泵殼，而是利用磁場(chǎng)透過(guò)空氣隙和隔離套薄壁傳動(dòng)扭矩，帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子，因此從根本上消除了軸封的泄漏通道，實(shí)現(xiàn)了完全密封。

2.傳遞動(dòng)力時(shí)有過(guò)載保護(hù)作用。

3.除磁性材料與磁路設(shè)計(jì)有較高要求外，其余部分部分技術(shù)要求不高。

4.磁力泵的維護(hù)和檢修工作量小。

二、磁力泵的缺點(diǎn)

1.磁力泵的效率比普通離心泵低。

2.對(duì)防單面泄漏的隔離套的材料及制造要求較高。如材料選擇不當(dāng)或制造質(zhì)量差時(shí)，隔離套經(jīng)不起內(nèi)外磁鋼的摩擦很容易磨損，而一旦破裂，輸送的介質(zhì)就會(huì)外溢。

3.磁力泵由于受到材料及磁性傳動(dòng)的限制，因此國(guó)內(nèi)一般只用于輸送100℃以下，1.6mpa以下的介質(zhì)。

4.由于隔離套材料的耐磨性一般較差，因此磁力泵一般用于輸送不含固體顆粒的介質(zhì)。

5.聯(lián)軸器對(duì)中要求高，對(duì)中不當(dāng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)口處軸承的損壞和防單面泄漏隔離套的磨損。

三、磁力泵的操作要求

1.磁力泵在正常操作條件下，不存在隨時(shí)間推移而老化退磁的現(xiàn)象。但當(dāng)泵過(guò)載、堵轉(zhuǎn)或操作溫度高于磁鋼許用溫度時(shí)就會(huì)發(fā)生退磁。因此磁力泵必須在正常操作條件下運(yùn)行。

2.磁力泵禁忌空運(yùn)轉(zhuǎn)，以避免滑動(dòng)軸承和隔離套燒壞。磁力泵輸送的介質(zhì)中不允許含有鐵磁性雜質(zhì)與硬質(zhì)雜質(zhì)。磁力泵不允許在小于30%的額定流量下工作。

3.磁力泵不需要任何方法保養(yǎng)，但應(yīng)經(jīng)常檢查電流、溫升和出口壓力是否正常，是否滲漏運(yùn)行，是否平穩(wěn)，振動(dòng)和噪聲是否正常。一般情況下建議2～3個(gè)月檢查一次。必要時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。但是價(jià)格較高，修理成本高。

礦山機(jī)械行業(yè)用碎石機(jī)的種類(化工機(jī)械與設(shè)備)

專業(yè)的礦山機(jī)械行業(yè)用的碎石機(jī)可分為：鄂式破碎機(jī)，錘式破碎機(jī)，復(fù)合式破碎機(jī)，輥式破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)，石頭破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)等。

1.鄂式破碎機(jī)：顎式破碎機(jī)具有破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維修簡(jiǎn)便、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。

2.錘式破碎機(jī)：(環(huán)錘式破碎機(jī))簡(jiǎn)稱：錘破，主要適用于破碎各種脆性材料的礦物。被破碎物料為煤、鹽、白亞、石膏、明礬、磚、瓦、石灰石等。

3.反擊式破碎機(jī)：簡(jiǎn)稱反擊破，適用于破碎中硬物料，如水泥廠的石灰石破碎，具有生產(chǎn)能力大，出料粒度小的優(yōu)點(diǎn)。

4.復(fù)合式破碎機(jī)：簡(jiǎn)稱(復(fù)合破)適用于建材、礦業(yè)、冶金、化工工業(yè)破碎石灰石、熟料、煤及其它礦石。特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大;破碎比高，能耗低;密封性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn);維護(hù)方便。

5.輥式破碎機(jī)：對(duì)輥破碎機(jī)(輥式破碎機(jī)，對(duì)輥式破碎機(jī))供選礦、化學(xué)、水泥、建筑材料等工業(yè)部門中碎和細(xì)碎各種中等硬度以下的礦石和巖石之用。

6.沖擊式破碎機(jī)：又稱制砂機(jī)，廣泛適用于各種巖石、磨料、耐火材料、水泥熟料、石英石、鐵礦石、混凝土骨料等多種硬、脆物。

輻射傳熱干燥設(shè)備的適用范圍(化工機(jī)械與設(shè)備)

輻射干燥機(jī)主要有遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)、高頻干燥機(jī)、超聲波干燥機(jī)等。各種電磁輻射源波長(zhǎng)在太陽(yáng)光譜到微波范圍內(nèi)，太陽(yáng)光輻射只能穿透物料的表面。根據(jù)太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)，物料只能夠吸收一部分入輻射。在粉粒包衣、片狀、膠膜等物料的干燥中常使用紅外線輻射。盡管大多數(shù)潮濕物料在50～60hz頻率的電流中是不良導(dǎo)體，但在高頻中阻抗會(huì)急劇下降。這種輻射可以用來(lái)加熱顆粒，減少對(duì)內(nèi)部傳熱的阻力。吸收的能量由水分子來(lái)選擇，物料的干燥過(guò)程達(dá)到節(jié)能作用。但因這種干燥方式運(yùn)行費(fèi)用高，所以只有貴重物料才可采用。輻射傳熱干燥是依靠加熱板的熱輻射能量達(dá)到干燥物料的過(guò)程。這類裝置的關(guān)鍵是輻射能強(qiáng)的輻射加熱板和選擇物料容易吸收的波長(zhǎng)。相當(dāng)一段時(shí)期，都是用3μm以下的近紅外波段，但近年來(lái)，改為用有機(jī)物吸收能較高的遠(yuǎn)紅外(大于4μm)陶瓷加熱板。遠(yuǎn)紅外加熱表面吸收較好，所以作為涂膜的干燥效果較好。實(shí)驗(yàn)表明，離表面1mm之內(nèi)的物料可以吸收大部分遠(yuǎn)紅外能，再厚就很難做到均勻傳熱。微波干燥近年來(lái)也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，它是用微波作為電磁波直接進(jìn)入導(dǎo)電體內(nèi)，使物料中的極性分子和極性基團(tuán)振動(dòng)回轉(zhuǎn)，經(jīng)分子間的內(nèi)部摩擦，在內(nèi)部產(chǎn)生熱量，達(dá)到干燥的目的。這是由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^(guò)程，熱效率可達(dá)到60%～70%。純粹用微波干燥運(yùn)轉(zhuǎn)成本很高，但在減速干燥期間，當(dāng)水分很難用熱空氣干燥和傳導(dǎo)傳熱除去時(shí)，微波干燥可以作為輔助手段提高干燥速率。在冷凍干燥中，殘留的冰也可以用微波干燥法除去。

(1)遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)。用電能產(chǎn)生的紅外線，就會(huì)產(chǎn)生從表面向內(nèi)部吸收滲透的效果。因此干燥速率較高，熱效率也較高。但其性質(zhì)與光相同，所以照射時(shí)不能留有陰影。

(2)高頻干燥機(jī)。物料置于高頻高電壓的電場(chǎng)時(shí)就會(huì)隨著水分子運(yùn)動(dòng)在物料內(nèi)部產(chǎn)生均勻摩擦熱。這種方法適用于厚板及導(dǎo)熱性能差的物料，主要用于木材加工業(yè)。

(3)超聲波干燥機(jī)。以適當(dāng)頻率的聲波撞擊物料，隨著激烈的分子運(yùn)動(dòng)使空穴作用得以充分發(fā)揮，加快了干燥速率，適用于不耐熱物料的干燥。

真空泵的定義及分類(化工機(jī)械與設(shè)備)

凡是從設(shè)備中抽出氣體，使設(shè)備內(nèi)部達(dá)到真空的機(jī)械稱為真空抽氣機(jī)或真空泵。

從結(jié)構(gòu)上真空泵大致可分為：往復(fù)式真空泵、回轉(zhuǎn)式真空泵和射流式真空泵等。

1.往復(fù)式真空泵。往復(fù)式真空泵適用于抽送不含固體顆粒、無(wú)腐蝕性的氣體。這種真空泵的抽氣速率較大，真空度較高。故在化工廠中廣泛應(yīng)用。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修量大。

2.水環(huán)式真空泵。水環(huán)式真空泵是回轉(zhuǎn)真空泵的一種。

3.射流式真空泵。射流式真空泵是利用一種壓力較高的工作流體來(lái)輸送另一種流體。

射流式真空泵工作流體可分為高壓蒸汽、空氣或高壓水，射流式真空泵與所輸送的流體(液體或氣體)混合，共同排出。

射流式真空泵的優(yōu)點(diǎn)是：射流式真空泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，便于操作，不需要任何原動(dòng)機(jī)，在化工生產(chǎn)中常用以抽送有毒或腐蝕性氣體。

水環(huán)式真空泵的工作原理是：水環(huán)式真空泵圓柱形泵缸內(nèi)注入一定量的水，星形葉輪偏心地裝在泵缸內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水受離心力作用被甩向四周而形成一個(gè)相對(duì)于葉輪為偏心的封閉水環(huán)。水環(huán)式真空泵中被抽吸的氣體沿吸氣管及接頭由吸氣孔進(jìn)入水環(huán)與葉輪之間的空間，右邊月牙形部分，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，這個(gè)空間容積由小逐漸增大，因而產(chǎn)生真空抽吸氣體。水環(huán)式真空泵隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，氣體進(jìn)入左邊月牙形部分。因葉輪是偏心旋轉(zhuǎn)的，此空間逐漸縮小，氣體逐漸受到壓縮升壓，氣與水便由排氣孔經(jīng)接頭沿排氣管進(jìn)入水箱中，自動(dòng)分離后再由放氣管放出。水環(huán)式真空泵中廢棄的水和空氣一起被排到水箱里。

水環(huán)式真空泵的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、工作平衡可靠和流量均勻，所以化工生產(chǎn)中多用來(lái)輸送或抽吸易燃、易爆和有腐蝕性的氣體。水環(huán)式真空泵由于葉輪攪拌液體，損失能量大，故其效率很低。

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