化学工艺学思考题和部分答案.docx

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1、化学工艺学思考题和局部答案篇一：化学工艺学思考题和局部答案课后习题增加局部英语题型专业词汇 催化裂化，catalytic cracking 加氢裂化，hydrocracking延迟焦化，delayed coking 凝析油Natural gasoline、石脑油(Naphtha)、轻柴油(Atmospheric gas oil)、粗柴油(Vacuum gas oil)、加氢裂化尾油(Hydrogenated tail oil) 苯Benzene, ，甲苯(Toluene, )， 二甲苯(Xylene, )； 乙烯，ethylene丙烯，propylene 丁二烯，butadiene邻二甲苯Or

2、tho-xylene,、对二甲苯Para-xylene,、间二甲苯(Met-xylene,)10 / 28聚乙烯， polyethylene;聚氯乙烯， polyvinylchlorid 聚苯乙烯， polystyrene第三章3-1 依据热力学反响标准自由焓和化学键如何推断不同烃类的裂解反响难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物；解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反响规律。造成裂解过程结焦生碳的主要反响是哪 些？ 答：由表3-3 各种键能比较的数据可看 1 同碳数的烷烃C-H 键能大于C-C 键出：2 烷烃的相对稳定能，断链比脱氢简洁；3 异构烷烃的键能性随碳链的增长而降低;小于正构烷烃，异构烷烃更

3、简洁发生脱氢或断链。1 烷烃裂解是强由表 3-4 数值，可看出：吸热反响，脱氢反响比断链反响吸热值更高；断链反响的标准自由焓有较大的负值，是不行逆过程，脱氢反响的标准自由焓是正值或为确定值较小的负值，是可逆2 乙烷不发生过程，受化学平衡的限制；断链反响，只发生脱氢反响，生成乙烯；甲烷在一般裂解温度下不发生变化。烷烃热裂解的规律：烷烃热裂解的一次反响主要有：脱氢反响：RCH2-CH3?CHCH2+H2断链反响：RCH2-CH2-R?RCHCH2+RH 不同烷烃脱氢和断链的难易，可以从分子构造中键能数值的大小来推断。 a 同碳数的烷烃，断链比脱氢简洁；b 烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低; c

4、脱氢难易与烷烃的分子构造有关，叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢最难； 环烷烃裂解的规律：a 侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。 b 环烷烃脱氢比开环反响简洁，生成芳烃可能性大。c 长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中心断裂，至烃环不带侧链为止；五元环比六元环较难开环。d 环烷烃裂解反响难易程度：侧链环烷烃烃环，脱氢开环。原料中环烷烃含量增加，则乙烯收率下降，丙烯、丁二烯、芳烃收率增加。芳香烃热裂解的规律：a 芳烃的脱氢缩合反响，生成稠环芳烃甚至结焦；b 烷基芳烃的侧链发生断裂或脱氢反响，生成苯、甲苯和二甲苯； c 芳香烃不宜作为裂解原料，由于不能提高乙烯收率，反而易结焦缩短运转周期； d 各族烃

5、的裂解难易程度：正构烷烃异构烷烃环烷烃(六元环五元环)芳烃。 造成裂解过程结焦生碳的主要反响： 1 烯烃经过炔烃中间阶段而生碳CH2=CH2CH2=CHCHCHCHCCCCn2 经过芳烃中间阶段而结焦 萘?二联萘三联萘焦。3-3 在原料确定的状况下，从裂解过程的热力学和动力学动身， 为了猎取最正确裂解效果，应选择什么样的工艺参数停留时间、温度、压力，为什么？P72-75 答：应选择的工艺参数有裂解温度、停留时间、烃分压、稀释剂及裂解深度。应选择高温短停留时间和较低烃分压。3-5 为了降低烃分压，通常参加稀释剂，试分析稀释剂参加量确定的原则是什么？HHHHHHH篇二：化学工艺学课后习题及答案第

6、2 章化学工艺根底2-3 何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？答：化工生产工艺流程将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有 2 个例子。2-4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程的特点：未反响的反响物从产物中分别出来，再返回反响器。循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，削减系统排放量， 降低了原料消耗，也削减了对环境的污染。循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会渐渐积存， 对反响速率和产品产率有影响，必需定期排出这些物质以避开积存。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。2-5 何谓转化率？何谓选择性？对于多反响体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指

7、标？答：转化率是指某一反响物参与反响而转化的数量占该反响物起始量的百分率。选择性是指体系中转化成目的产物的某反响物量与参与全部反响而转化的该反响物总量之比。在简单反响体系中，选择性表达了主、副反响进展程度的相对大小，能精准反映原料的利用是否合理。有副反响的体系，期望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反响条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。2-6 催化剂有哪些根本特征？它在化工生产中起到什么作用？ 在生产中如何正确使用催化剂？答：三个根本特征：催化剂是参与了反响的，但反响终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变

8、化。催化剂只能缩短到达化学平衡的时间，但不能转变平衡。催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。在化工生产中的作用主要表达在以下几方面：提高反响速率和选择性。改进操作条件。催化剂有助于开发的反响过程，发展的化工技术。催化剂在能源开发和消退污染中可发挥重要作用。在生产中必需正确操作和掌握反响参数，防止损害催化剂。 催化剂使用时，必需在反响前对其进展活化，使其转化成具有活性的状态，应当严格按照操作规程进展活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。应严格掌握操作条件：承受构造合理的反响器，使反响温度在催化剂最正确使用温度范围内合理地分布，防止超温；反响原料中的毒物杂质应当预先加以脱除，使毒物

9、含量低于催化剂耐受值以下；在有析碳反响的体系中，应承受有利于防止析碳的反响条件，并选用抗积碳性能高的催化剂。在运输和贮藏中应防止催化剂受污染和破坏；固体催化剂在装填时要防止污染和裂开，装填要均匀，避开“架桥”现象，以防止反响工况恶化；很多催化剂使用后，在停工卸出之前，需要进展钝化处理，以免烧坏催化剂和设备。2-10 假设某自然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成干基为%N2、%O2、%CO2。试计算自然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。解：设烟道气干基的量为 100mol。反响式： CH4+ 2O2 ?CO2 + 2H2O分子量： 16 32 44 18反响转

10、化的量： 22 则产物的量为：N2：28 g O2：32 gCO2：44 g H2O ：218 g原料的量为：N2：28 g O2：+2mol32736 g CH4：16CH4/空气摩尔比/+23100%2-13 一氧化碳与水蒸气发生的变换反响为 COH2O?CO2H2， 假设初始混合原料的摩尔比为H2OCO21，反响在 500进展，此温度下反响的平衡常数KpP(CO2)P(H2)P (H2O)P(CO)，求反响后混合物的平衡组成和CO 的平衡转化率。解：设初始原料中 nCO1mol，则 nH2O2mol，到达平衡时， CO 转化了m mol。由 CO H2O ? CO2 H2转化量 m mm

11、 m平衡时 nCO1m nH2O=2m 生成 nCO2nH2 m 产物总量n ni 3 11y?(1?m)y?(2?m)yCO2 yH2 m/3 ， 平衡时P?yPCOH2Oii33由yCO2?yCO?m 得m Xco/1% (1?m)(2?m) 平衡组成: yCO yH2O yCO2yH22-15 将纯乙烷进展裂解制取乙烯，乙烷的单程转化率为60%，假设每 100Kg 进裂解器的乙烷可获得乙烯，裂解气经分别后，未反响的乙烷大局部循环回裂解器设循环气只是乙烷在产物中除乙烯及其他气体外， 尚含有 4Kg 乙烷。求生成乙烯的选择性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率。解：

12、进反响器的乙烷量=100/30= kmol产物中乙烷量=4/30= kmol ，生成乙烯所转化的乙烷量 =/28=kmol转化的乙烷量=60%= kmol ， 未转化的乙烷量= kmol设未反响的乙烷除了有 kmol 随产物乙烯带走外，其余全部返回到反响器中，即= kmol则颖乙烷量= kmol ，乙烯选择性=/=% 乙烷的全程转化率=/=% ，乙烯的单程收率=/=%乙烯全程收率=/=% ， 乙烯全程质量收率=/30=% 第 3 章3-4 提高反响温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？答：裂解反响的技术关键之一是承受高温-短停留时间的工艺技术。提高裂解温度，必需提高炉管

13、管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。因此，研制型的耐热合金钢是提高反响温度的技术关键。当炉管材质确定后，可承受缩短管长实际上是削减管程数 来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。或者改进辐射盘管的构造，承受单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同构造的辐射盘管，这些改进措施，承受了缩小管径以增加比外表积来提高传热面积，使壁温下降，提高了盘管的平均传热强度，由此到达高温-短停留时间的操作条件。3-5 为了降低裂解烃分压，通常参加稀释剂，试分析稀释剂参加量确定的原则是什么？ 答：工业上常用水蒸气作为稀释剂，加水蒸气量的原则：水蒸气的参加量随裂解原料不同而异，一般是以

14、能防止结焦，延长操作周期为前提。假设参加过量的水蒸气，可使炉管的处理力量下降，增加了炉子热负荷，也增加了水蒸气的冷凝量和急冷剂用量，并造成大量废水。3-8 裂解气出口的急冷操作目的是什么？可实行的方法有几种？你认为哪种好？为什么？假设设计一个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评价一个急冷换热器的优劣？ 答：从裂解管出来的裂解气是富含烯烃的气体和大量水蒸汽，温度在 727-927，由于烯烃反响性强，假设在高温下长时间停留，仍会连续发生二次反响，引起结焦，并使烯烃收率下降，因此必需使裂解气急冷以终止反响。实行的方法有两种：直接急冷和间接急冷。我认为间接急冷比较好。一般状况下，由于直接急冷的急冷剂

15、是用油或水，急冷下来的油水密度相差不大，分别困难，污水量大，不能回收高品位的热能。而间接急冷可回收高品位热能，产生高压水蒸汽作为动力能源以驱动三机等机械三机：裂解气压缩机、乙烯压缩机、丙烯压缩机，可削减对环境的污染程度。关键指标是急冷换热器的运转周期应不低于裂解炉的运转周期。为了削减裂解气在急冷换热器内的结焦倾向，使之能正常操作，掌握指标：一是增大裂解气在急冷换热器中的线速度，一般掌握裂解气在急冷换热器中的停留时间小于秒；二是必需掌握裂解气的出口温度要高于裂解气的露点。评价急冷换热器的优劣：急冷换热器的构造必需满足裂解气急冷的特别条件：急冷换热器管内通过高温裂解气，入口温度约 827，压力约

16、110KPa表，要求在极短时间内，将裂解气温度降到32350-360，传热的热强度达 400?10KJ/m?h；管外走高压热水，温度约为 320-330，压力 8-13MPa，由此可知，急冷换热器与一般换热器不同的地方是高热强度，管内外必需同时承受很大的温度差和压力差，同时又要考虑急冷管内的结焦操作操作条件极为苛刻。3-9 裂解气进展预分别的目的和任务是什么？裂解气中要严格掌握是杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？答：任务：将急冷后的裂解气进一步冷却至常温，并在冷却过程中分馏出裂解气中的重组分如燃料油、裂解汽油、水分。目的：经预分馏处理，尽可能降低

17、裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，削减进入压缩分别系统的负荷。 在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分别回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大削减污水排放量。在裂解气的预分馏过程中连续回收裂解气低能位热量。裂解气中含有 H2S、CO2、H2O、C2H2、CO 等气体杂质，假设不脱除，进入到乙烯、丙烯产品中，影响产品质量，故必需脱除杂质。酸性气体的脱除裂解气中的酸性气体主要是指CO2 和H2S，这些酸性气体含量过多时，会带来如下危害： H2S：能腐蚀设备管道，使枯燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢

18、脱炔和甲烷化用的催化剂中毒。CO2：在深冷操作中会结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。当乙烯、丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化剂中毒。所以，必需将这些酸性气体脱除，要求将裂解气中的H2S 和CO2 的摩尔含量分别脱-除至 1?106 以下。裂解气中的酸性气体，一般是用物理吸取法或化学吸取法脱除， 应用最广泛的是以 NaOH 溶液作吸取剂的碱洗法，其次是以乙醇胺溶液作吸取剂的再生法。-为避开低温系统冻堵，要求将裂解气中水含量质量分数 降至 1?106 以下。由于裂解分别是在-100以下进展，此时水能结冰，也能与烃生成固体结晶水合物，这些物质结在管壁上，轻则增

19、大动力消耗，重则使设备和管道堵塞，影响正常生产，所以要进展枯燥脱水处理。-由于含水量不高裂解气中饱和水量为 600-700?106，要求脱水后物料含水量极少，故工业上应用最广泛的是分子筛、活性氧化铝硅胶为枯燥剂的固体吸附法。裂解气中含有少量的炔烃，乙炔富集于C2 馏分，甲基乙炔和丙二烯富集于 C3 馏分，假设将它们混于乙烯、丙烯产品用于衍生物的生产过程，特别是用于聚合反响时，影响聚合催化剂寿命，产生不期望的副产品，恶化产品质量，形成担忧全因素。-因此，必需脱除，使乙烯产品中的乙炔摩尔分数低于 5?106， 丙烯产品中甲基乙-炔低于 5?106，丙二烯低于 1?105。溶剂吸取法和催化加氢法。溶

20、剂吸取法是使用溶剂吸取裂解气中的乙炔以到达净化目的， 同时也回收肯定量的乙炔。催化加氢法是将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷，由此到达脱除乙炔的目的。3-10 压缩气的压缩为什么承受多级压缩？确定段数的依据是什么？答：目前，工业上一般认为经济上合理而技术上可行的裂解气压缩机出口的裂解气压力约为MPa，而压缩机的入口压力一般为 MPa，提高入口压力虽可节约压缩机功率，但对裂解反响不利，故为节约能量，承受多级压缩。缘由：节约压缩功耗；降低出口温度；实现段间净化分离。压缩段数应满足工艺要求，必需掌握每段压缩机出口的裂解气温度不高于 100，以避开发生二烯烃的聚合，由此依据下式计算出每段压缩比，最终确定

21、段数。3-12 裂解气分别流程各有不同，其共同点是什么？答：在分别挨次上遵循先易后难的原则，先将不同碳原子数的烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃；将生产乙烯的乙烯精馏塔和生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最终，可确保这两个主要产品纯度，同时也削减分别损失，提高烯烃收率。3-15 何谓非绝热精馏？何种状况下承受中间冷凝器或中间再沸器？分析其利弊？答：非绝热精馏在塔中间对塔内物料进展冷却和加热的过程。使用条件：对于顶温低于环境温度、底温高于环境温度，且顶底温差较大的精馏塔。 利：可降低分别过程的有效能损失，到达节约能量的目的。对中间再沸器而言，还可减小提馏段塔径。弊：由于中间冷凝器和中间再沸器的设置，

22、在降低塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷的同时，会导致精馏段回流和提馏段上升蒸气的削减，故为了到达分别要求，就相应增加塔板数，从而增加设备投资。第 5 章合成气的生产过程5-3 以自然气为原料生产合成气的过程有哪些主要反响？从热力学角度考虑，对反响有哪些要求？从动力学角度考虑又有哪些要求？答：主反响：CH4+H2O ?CO+3H2?H298K?206KJ/mol CH4+2H2O ?CO2+4H2?H298K?165KJ/mol 5-22 CO+H2O ? CO2+H2?H298K?/mol 5-23副反响：主要是析碳反响CH4 ?C+2H2?H298K?/mol K3 5-24歧化：2CO ?C+C

23、O2?H298K?/mol K4 5-25复原消碳：CO+H2 ?C+H2O?H298K?/molK5 5-26 从化学反响平衡热力学角度考虑：甲烷水蒸气转化过程条件是适当的高温、稍低的压力、高水碳比。从动力学角度考虑：高温、肯定的压力、适当的水碳比。1温度的影响：k 随温度的上升而上升，反响速率增大。2 压力的影响：总压增高，则各组分分压提高，反响速率提高，同时使体积削减。3组成的影响实质由水碳比打算：原料的组成由水碳比打算，H2O/ CH4 过高时，甲烷分压过低，水蒸气分压高，则反响速率不肯定高；反之，H2O/ CH4 过低时，反响速率也不会高，故水碳比要适当。5-5 自然气-水蒸汽转化法

24、制合成气过程有哪些步骤？为什么自然气要预先脱硫才能进展转化？用哪些脱硫方法较好？答：根本步骤有：原料气脱硫、脱硫后的原料气与水蒸气在一段转化炉中进展反响生成合成气、未反响的甲烷与补入的氧气或空气燃烧放热，进展转化反响、依据对合成气使用目的不同选择是否进展变换反响、脱除合成气中的二氧化碳，使成品气中只含有CO 和H2。由于原料气中的硫化物主要是硫化氢和有机硫化物，后者在高温顺水蒸气、氢气作用下也转变成硫化氢，催化剂外表吸附硫化氢后反响生成硫化镍，发生临时性中毒，在稍微中毒后，当原料气中去除了硫化物后，硫化镍会渐渐分解释放出硫化氢，催化剂得到再生，但假设频繁的反复中毒和再生，镍晶粒要长大，活性降低

25、。即极少量的硫化物就会使催化剂中毒，使活性明显降低，时间不长就完全失活，所以必需先脱硫才能进展转化。篇三：化学工艺学课后习题答案第 2 章化学工艺根底2-1 为什么说石油、自然气和煤是现代化学 工业的重要原料资源？它们的综合利用途 径有哪些？答：石油化工自 20 世纪 50 年月开头蓬勃发 展至今，根本有机化工、高分子化工、精细 化工及氮肥工业等产品大约有 90%来源于石油和自然气。90%左右的有机化工产品上 游原料可归结为三烯乙烯、 丙烯、 丁二烯 、 三苯苯、甲苯、二甲苯 、乙炔、萘和甲 醇。 其中的三烯主要有石油制取， 三苯、 萘、 甲醇可有石油、自然气、煤制取。2-2 生物质和再生资源

26、的利用前景如何？答：生物质和再生能源的市场在短期内不行能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中， 可以觉察能源在开头渐渐进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发能源也是势不行挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的争论开头往更深层次的利用上转变，估量在将来的一段时间生物质能源会开头渐渐走入人们的视线2-3 何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？答：化工生产工艺流程将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有 2 个例子。2-4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程的特点：未反响的反响物从产物中分别出来，再

27、返回反响器。循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，削减系统排放量， 降低了原料消耗，也削减了对环境的污染。循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会渐渐积存， 对反响速率和产品产率有影响，必需定期排出这些物质以避开积存。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。2-5 何谓转化率？何谓选择性？对于多反响体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率是指某一反响物参与反响而转化的数量占该反响物起始量的百分率。选择性是指体系中转化成目的产物的某反响物量与参与全部反响而转化的该反响物总量之比。在简单反响体系中，选择性表达了主、副反响进展程度的相对大小，能精准反映原料的利用是否合理。有副

28、反响的体系，期望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反响条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。2-6 催化剂有哪些根本特征？它在化工生产中起到什么作用？ 在生产中如何正确使用催化剂？答：三个根本特征：催化剂是参与了反响的，但反响终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。催化剂只能缩短到达化学平衡的时间，但不能转变平衡。催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。在化工生产中的作用主要表达在以下几方面：提高反响速率和选择性。改进操作条件。催化剂有助于开发的反响过程，发展的化工技术。催化剂在能源开发和消

29、退污染中可发挥重要作用。在生产中必需正确操作和掌握反响参数，防止损害催化剂。 催化剂使用时，必需在反响前对其进展活化，使其转化成具有活性的状态，应当严格依据操作规程进展活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。 应严格掌握操作条件：承受构造合理的反响器，使反响温度在催化剂最正确使用温度范围内合理地分布，防止超温；反响原料中的毒物杂质应当预先加以脱除，使毒物含量低于催化剂耐受值以下；在有析碳反响的体系中，应承受有利于防止析碳的反响条件，并选用抗积碳性能高的催化剂。在运输和贮藏中应防止催化剂受污染和破坏；固体催化剂在装填时要防止污染和破裂，装填要均匀，避开“架桥”现象，以防止反响工况恶化； 很多催化剂使

30、用后，在停工卸出之前，需要进展钝化处理，以免烧坏催化剂和设备。2-10 假设某自然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成干基为%N2、%O2、%CO2。试计算自然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。解：设烟道气干基的量为 100mol。反响式： CH4+ 2O2 ?CO2 + 2H2O分子量： 16 32 44 18反响转化的量： 22 则产物的量为：N2：28 g O2：32 gCO2：44 g H2O ：218 g原料的量为：N2：28 g O2：+2mol32736 g CH4：16CH4/空气摩尔比/+23100% 列物料衡算表得2-13 一氧化碳与水蒸气

31、发生的变换反响为 COH2O?CO2H2， 假设初始混合原料的摩尔比为H2OCO21，反响在 500进展，此温度下反响的平衡常数KpP(CO2)P(H2)P(H2O)P(CO)，求反响后混合物的平衡组成和CO 的平衡转化率。解：设初始原料中 nCO1mol，则 nH2O2mol，到达平衡时， CO 转化了m mol。由 CO H2O ? CO2 H2转化量 m mm m平衡时 nCO1m nH2O=2m 生成 nCOnH m 产物总量 nni3 22Pi?yiP，平衡时yCO?13(1?m)yH2O?13(2?m)yCO2yH2 m/3 由yCO2?yCO?m(1?m)(2?m)2O 得 m

32、Xco/1% 平衡组成: yCO yH yCOyH222-15 将纯乙烷进展裂解制取乙烯，乙烷的单程转化率为60%，假设每 100Kg 进裂解器的乙烷可获得乙烯，裂解气经分别后，未反响的乙烷大局部循环回裂解器设循环气只是乙烷在产物中除乙烯及其他气体外，尚含有4Kg 乙烷。求生成乙烯的选择性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率。解：进反响器的乙烷量=100/30= kmol产物中乙烷量=4/30= kmol ，生成乙烯所转化的乙烷量 =/28=kmol转化的乙烷量=60%= kmol ，未转化的乙烷量= kmol设未反响的乙烷除了有 kmol 随产物乙烯带走外，其余全部

33、返回到反响器中，即= kmol则颖乙烷量= kmol ，乙烯选择性=/=% 乙烷的全程转化率=/=% ，乙烯的单程收=/=%乙烯全程收率=/=% ， 乙烯全程质量收率=/30=%3-1 依据热力学反响标准自由焓和化学键如何推断不同烃类的裂解反响难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物；解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反响规律。造成裂解过程结焦生碳的主要反响是哪些？1 同碳数的烷烃 C-H 键能大于 C-C 键能，断链答：由表 3-3 各种键能比较的数据可看出：2 烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;3 异构烷烃的键能小于正构烷烃，比脱氢简洁；异构烷烃更简洁发生脱氢或断链。1 烷烃裂解是强吸热反响，脱氢

34、反响比断链反响吸热值更高；断由表 3-4 数值，可看出：链反响的标准自由焓有较大的负值，是不行逆过程，脱氢反响的标准自由焓是正值或为绝2 乙烷不发生断链反响，只发生脱氢对值较小的负值，是可逆过程，受化学平衡的限制；反响，生成乙烯；甲烷在一般裂解温度下不发生变化。烷烃热裂解的规律：烷烃热裂解的一次反响主要有：脱氢反应：RCH2-CH3?CHCH2+H2断链反响：RCH2-CH2-R?RCHCH2+RH 不同烷烃脱氢和断链的难易，可以从分子结构中键能数值的大小来推断。a 同碳数的烷烃，断链比脱氢简洁；b 烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;c 脱氢难易与烷烃的分子构造有关，叔氢最易脱去，仲氢次之，

35、 伯氢最难；环烷烃裂解的规律：a 侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。b 环烷烃脱氢比开环反响简洁，生成芳烃可能性大。c 长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中心断裂，至烃环不带侧链为止；五元环比六元环较难开环。d 环烷烃裂解反响难易程度：侧链环烷烃烃环，脱氢开环。原料中环烷烃含量增加，则乙烯收率下降，丙烯、丁二烯、芳烃收率增加。芳香烃热裂解的规律：a 芳烃的脱氢缩合反响，生成稠环芳烃甚至结焦；b 烷基芳烃的侧链发生断裂或脱氢反响，生成苯、甲苯和二甲苯； c 芳香烃不宜作为裂解原料，由于不能提高乙烯收率，反而易结焦缩短运转周期； d 各族烃的裂解难易程度：正构烷烃异构烷烃环烷烃(六元环五元环)芳

36、烃。 造成裂解过程结焦生碳的主要反响：H H H1 烯烃经过炔烃中间阶段而生碳 CH2=CH2? CH2=CHCHCHCH HC?CCCnHHH2 经过芳烃中间阶段而结焦 萘? 二联萘 三联萘 焦。3-3 在原料确定的状况下，从裂解过程的热力学和动力学动身， 为了猎取最正确裂解效果，应选择什么样的工艺参数停留时间、温度、压力?，为什么？P72-75答：应选择的工艺参数有裂解温度、停留时间、烃分压、稀释剂及裂解深度。应选择高温短停留时间和较低烃分压。3-4 提高反响温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？答：裂解反响的技术关键之一是承受高温-短停留时间的工艺技术。提高裂解温

37、度，必需提高炉管管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。因此，研制型的耐热合金钢是提高反响温度的技术关键。当炉管材质确定后，可承受缩短管长实际上是削减管程数 来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。或者改进辐射盘管的构造，承受单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同构造的辐射盘管，这些改进措施，承受了缩小管径以增加比外表积来提高传热面积，使壁温下降，提高了盘管的平均传热强度，由此到达高温-短停留时间的操作条件。3-5 为了降低烃分压，通常参加稀释剂，试分析稀释剂参加量确定的原则是什么？P75 答：裂解反响后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分别，不会增加裂解气的分别负

38、荷和困难。水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平衡时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反响。3-6 试争论影响热裂解的主要因素有哪些？1 裂解条件(如温度、压力、烃分压)； 答：2 裂解炉的型式和构造；3 原料特性。 3-8 裂解气出口的急冷操作目的是什么？可实行的方法有几种， 你认为哪种好，为什么？假设设计一个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评价一个急冷换热器的优劣？答：裂解气出口的急冷操作目的：从裂解管出来的裂解气含有烯烃和大量的水蒸气，温度为 727927，烯烃反响性强假设任它们在

39、高温下长时间停留，会连续发生二次反响，引起结焦和烯烃的损失，因此必需使裂解气急冷以终止反响。急冷的方法有两种，一种是直接急冷，一种是间接急冷。我认为间接急冷好，由于直接急冷是用急冷剂与裂解气直接接触，急冷剂用油或水，急冷下来的油、水密度相差不大，分别苦难，污水量大，不能回收高品位的热量。承受间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸气作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙稀的压缩机，汽轮机及高压水阀等机械，同时终止二次反响 。设计一个间接急冷换热器其关键指标是：为削减结焦倾向，应掌握两个指标一是停留时间，一般掌握在以内；二是裂解气出口温度，要求高于裂解气的露点。急冷换热器是裂解装置中五大关键设备

40、之一，是间接急冷的关键设备。急冷换热器的构造，必需满足裂解气急冷的特别条件： 温度高;降温快，热强度高，内外温差高。3-9 裂解气进展预分别的目的和任务是什么？裂解气中要严格掌握的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？P85，87-92答：目的和任务：经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度， 从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。 裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，削减进入压缩分别系统的负荷。在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分别回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大削减污水排放量。在裂解气的预分馏过

41、程中连续回收裂解气低能位热量。需严格掌握的杂质有 H2S，CO2，H2O，C2H2，CO 等气体。这些杂质量不大，但对深冷分别过程是有害的，而且会使产品达不到规定的标准。酸性气体的脱除有碱洗法和醇胺法。脱水用吸附枯燥法。炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸取法。3-10 压缩气的压缩为什么承受多级压缩，确定段数的依据是什么？P95-96答：压缩气压缩根本上是一个绝热过程，气体压力上升后，温度也上升。为了节约压缩功耗、降低出口温度、削减分别净化负荷， 气体压缩承受多级压缩。3-11 某乙烯装置承受低压法分别甲烷，整个装置中需要的最低冷冻温度为-115，依据乙烯装置中消灭的原料、产品，设计一个能够供给这样

42、低温的制冷系统，绘出制冷循环示意图。并标以各蒸发器和冷凝器的温度第一级冷凝器温度，为冷却水上水温度 2530。答：3-12 裂解气分别流程各有不同，其共同点是什么？答：在分别挨次上遵循先易后难的原则，先将不同碳原子数的烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃；将生产乙烯的乙烯精馏塔和生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最终，可确保这两个主要产品纯度，同时也削减分别损失，提高烯烃收率。3-14 对于一已有的甲烷塔，H2/CH4 对乙烯回收率有何影响？承受前冷工艺对甲烷塔分别有何好处？答：一样压力一样温度下，乙烯在塔顶尾气中的含量，随 H2/CH4 比增加而增加，即乙烯的损失率加大，降低了乙烯的回收率。前冷是

43、将塔顶馏分的冷量将裂解气预冷，通过分凝将裂解其中的大局部氢和局部甲烷分别，使H2/CH4 比下降，提高了乙烯的回收率，削减了甲烷塔的进料量，节约能耗。3-15 何谓非绝热精馏？何种状况下承受中间冷凝器或中间再沸器？分析其利弊？ 答：非绝热精馏在塔中间对塔内物料进展冷却和加热的过程。使用条件：对于顶温低于环境温度、底温高于环境温度，且顶底温差较大的精馏塔。利：可降低分别过程的有效能损失，到达节约能量的目的。对中间再沸器而言，还可减小提馏段塔径。弊：由于中间冷凝器和中间再沸器的设置，在降低塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷的同时，会导致精馏段回流和提馏段上升蒸气的削减，故为了到达分别要求，就相应增加塔板数，从而增加设备投资。3-16 依据本章所学学问，试设计一个简洁的流程表述烃类热裂解从原料到产品所经受的主