【正文】 氣。11某燃料氣含有30%CS26%C2H14%CH10%H10%N6%O2和4%CO，與空氣一起燃燒，產(chǎn)生的煙道氣含有3%SO%CO，其余為COH2O、O2和N2。求空氣的過剩百分?jǐn)?shù)。12一氧化碳與水蒸氣發(fā)生的變換反應(yīng)為CO+H2O==CO2+H2，若初始混合原料的摩爾比為H2O/CO=2/1，反應(yīng)在500℃進(jìn)行。求反應(yīng)后混合物的平衡組成和CO的平衡轉(zhuǎn)化率。13合成甲醇的反應(yīng)為CO+2H2=CH3OH，如果初始原料混合物中H2/CO=2/1，反應(yīng)溫度為350℃，壓力為300105Pa，在此條件下，1014Pa2。那么，CH3OH的平衡濃度（體積%）為多少？14將純乙烷進(jìn)行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉(zhuǎn)化率為60%，裂解氣經(jīng)分離后，未反應(yīng)的乙烷大部分循環(huán)回裂解器（設(shè)循環(huán)氣只是乙烷），在產(chǎn)物中除乙烯及其它氣體外，尚含有4kg乙烷。求生成乙烯的選擇性、乙烷的全程轉(zhuǎn)化率、乙烯的單程收率、乙烯全程收率和全程質(zhì)量收率。5※習(xí)題三課后習(xí)題：1. 什么是烴類熱裂解？ 答：烴類的熱裂解是將石油系烴類燃料（天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等）經(jīng)高溫作用，使烴類分子發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反應(yīng)，生成相對分子質(zhì)量較小的烯烴、烷烴和其他相對分子質(zhì)量不同的輕質(zhì)和重質(zhì)烴類。2. 烴類熱裂解制乙烯可以分為哪兩大部分？答：烴類熱裂制乙烯的生產(chǎn)工藝主要由兩部分組成，即原料烴的熱裂解和裂解產(chǎn)物的分離。3. 在烴類熱裂解系統(tǒng)內(nèi)，什么是一次反應(yīng)？什么是二次反應(yīng)？答：一次反應(yīng)是指原料烴在裂解過程中首先發(fā)生的原料烴的裂解反應(yīng)，生成目的產(chǎn)物乙烯、丙烯的反應(yīng)屬于一次反應(yīng)，是希望發(fā)生的反應(yīng)；二次反應(yīng)則是指一次反應(yīng)產(chǎn)物繼續(xù)發(fā)生的后繼反應(yīng)，乙烯、丙烯消失，生成分子量較大的液體產(chǎn)物以至結(jié)焦生炭的反應(yīng)屬于二次反應(yīng)，是不希望發(fā)生的反應(yīng)。4. 用來評價(jià)裂解燃料性質(zhì)的4個(gè)指標(biāo)是什么？ 答：評價(jià)裂解燃料性質(zhì)的4個(gè)指標(biāo)如下：① 族組成—PONA值，PONA值是一個(gè)表征各種液體原料裂解性能的有實(shí)用價(jià)值的參數(shù)。裂解原料油中的各種烴，按其結(jié)構(gòu)可以分為四大族，即鏈烷烴族、烯烴族、環(huán)烷烴族和芳香族。這四大族的族組成以PONA值來表示，其含義如下：P—烷 烴（Paraffin）；O—烯 烴（Olefin）； N—環(huán)烷烴（Naphtene）；A—芳 烴（Aromatics）。② 氫含量，根據(jù)氫含量既可判斷該原料可能達(dá)到的裂解深度，也可評價(jià)該原料裂解所得C4和C4以下輕烴的收率。氫含量可以用裂解原料中所含氫的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，也可以用裂解原料中C與H的質(zhì)量比（稱為碳?xì)浔龋┍硎?。?特性因數(shù)—K，K是表示烴類和石油餾分化學(xué)性質(zhì)的一種參數(shù)。K值以烷烴最高，環(huán)烷烴次之，芳烴最低，它反映了烴的氫飽和程度。④ 關(guān)聯(lián)指數(shù)—BMCI值，BMCI值是表示油品芳烴含量的指數(shù)。關(guān)聯(lián)指數(shù)愈大，則表示油品的芳烴含量愈高。5. 溫度和停留時(shí)間如何影響裂解反應(yīng)結(jié)果？答：從裂解反應(yīng)的化學(xué)平衡也可以看出，提高裂解溫度有利于生成乙烯的反應(yīng)，并相對減少乙烯消失的反應(yīng)，因而有利于提高裂解的選擇性；根據(jù)裂解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，提高溫度有利于提高一次反應(yīng)對二次反應(yīng)的相對速度，提高乙烯收率。從化學(xué)平衡來看，為獲得盡可能多的烯烴，必須采用盡可能短的停留時(shí)間進(jìn)行裂解反應(yīng)；從動(dòng)力學(xué)來看，由于有二次反應(yīng)，對每種原料都有一個(gè)最大乙烯收率的適宜停留時(shí)間。因此可以得出，短停留時(shí)間對生成烯烴有利。① 對于給定原料，相同裂解深度時(shí)，提高溫度，縮短停留時(shí)間，可以獲得較高的烯烴收率，并減少結(jié)焦。② 高溫短停留時(shí)間可抑制芳烴生成，所得裂解汽油的收率相對較低。③ 高溫短停留時(shí)間可使炔烴收率明顯增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的雙烯烴/單烯烴的比增大。6. 裂解氣預(yù)分餾的目的和任務(wù)分別是什么？答：裂解氣預(yù)分餾的目的是：① 盡可能降低裂解氣的溫度；② 盡可能分餾出裂解氣的重組分；③ 將裂解氣中的稀釋蒸汽以冷凝水的形式分離回收，用以再發(fā)生稀釋蒸汽；④ 繼續(xù)回收裂解氣低能位熱量。裂解氣預(yù)分餾的任務(wù)是：① 保證裂解氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并降低裂解氣壓縮機(jī)的功耗，減少壓縮分離系統(tǒng)的進(jìn)料負(fù)荷；② 大大減少污水排放量；③ 合理的熱量回收，由急冷油回收的熱量用于發(fā)生稀釋蒸汽，由急冷水回收的熱量用于分離系統(tǒng)的工藝加熱。7. 裂解氣的凈化主要除掉哪幾種組分？為什么要除去？原理是什么？答：裂解氣的凈化主要除掉酸性氣體（CO2，H2S和其他氣態(tài)硫化物）、水、炔烴等雜質(zhì)。 除去這些雜質(zhì)的原因?yàn)椋哼@些雜質(zhì)的含量雖不大，但對深冷分離過程是有害的。對裂解氣分離裝置而言，CO2會(huì)在低溫下結(jié)成干冰，造成深冷分離系統(tǒng)設(shè)備和管道堵塞，H2S將造成加氫脫炔催化劑和甲烷化催化劑中毒；對于下游加工裝置而言，當(dāng)氫氣，乙烯，丙烯產(chǎn)品中的酸性氣體含量不合格時(shí)，可使下游加工裝置的聚合過程或催化反應(yīng)過程的催化劑中毒，也可能嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。原理分別如下：⑴ 脫除酸性氣體① 堿洗法 用NaOH作為吸收劑，通過化學(xué)吸收使NaOH與裂解氣中的酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，脫除酸性氣體。② 乙醇胺法 用乙醇胺作為吸收劑，除去CO2和H2S，是一種物理吸收和化學(xué)吸收相結(jié)合的方法。⑵ 脫水 吸附法進(jìn)行干燥，采用分子篩（離子型極性吸附劑）對極性分子特別是水有極大的親和性，易于吸附。⑶ 脫炔 溶劑吸收和催化加氫將炔烴加氫成烷烴除去。8. 脫除酸性氣體有哪2種方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：脫除酸性氣體的方法有堿洗法和乙醇胺法兩種。其優(yōu)缺點(diǎn)如下表：方 法優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)堿洗法除酸徹底① 堿不可再生，消耗量大；② 適于酸含量低；③ 產(chǎn)生黃油問題；④ 廢水處理量大乙醇胺法① 吸收劑可再生；② 適用酸含量高① 設(shè)備要求高；② 吸收雙烯烴，再生易聚合9. 裂解氣的壓縮和制冷的目的是什么？答：裂解氣的壓縮是為了節(jié)約冷量，因?yàn)榱呀鈿庵性S多組分在常壓下都是氣體，其沸點(diǎn)很低，常壓下進(jìn)行各組分精餾分離，則分離溫度很低，需要大量冷量。為了使分離溫度不太低，可通過壓縮氣體適當(dāng)提高壓力。裂解氣的制冷是為了在深冷分離過程中，利用制冷劑壓縮和冷凝得到制冷劑液體，再于不同壓力下蒸發(fā)以獲得不同溫度級(jí)位的冷凍過程。10. 什么是裂解氣的前加氫和后加氫工藝？答：裂解氣的前加氫是指在裂解氣中氫氣未分離出來之前，利用裂解氣中H2進(jìn)行選擇性加氫，以脫除其中的炔烴；后加氫是指裂解氣分離出C2餾分、C3餾分后，再分別對C2和C3餾分進(jìn)行催化加氫，以脫除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。11. 裂解氣分離流程中能耗最大的兩個(gè)是什么？答：裂解氣分離流程中能耗最大的兩個(gè)分別是“脫甲烷”和“乙烯精餾”。脫甲烷塔是脫除裂解氣中的氫和甲烷，是裂解氣分離裝置中投資最大、能耗最多的環(huán)節(jié)，其冷凍功耗約占全裝置冷凍功耗的50%以上。由于乙烯塔溫度僅次于脫甲烷塔，所以冷量消耗占總制冷量的比例也較大，約為38%～44%。補(bǔ)充習(xí)題：1根據(jù)熱力學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由焓和化學(xué)鍵如何判斷不同烴類的裂解反應(yīng)難易程度、可能發(fā)生的裂解位置及裂解產(chǎn)物；解釋烷烴、環(huán)烷烴及芳烴裂解反應(yīng)規(guī)律，造成裂解過程結(jié)焦生炭的主要反應(yīng)是哪些？2試以丙烷裂解為例，闡述烴類裂解的自由基反應(yīng)機(jī)理，計(jì)算600℃，700℃，800℃，900℃，1000℃下，丙烷裂解生成物中乙烯和丙烯比例（假設(shè)無其它副反應(yīng)發(fā)生）。并繪出裂解溫度—乙烯（丙烯）組成的曲線。3在原料確定的情況下，從裂解過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)出發(fā)，為了獲取最佳裂解效果，應(yīng)選擇什么樣的工藝參數(shù)（停留時(shí)間、溫度、壓力…），為什么？4提高反應(yīng)溫度的技術(shù)關(guān)鍵在何處，應(yīng)解決什么問題才能最大限度提高裂解溫度？5為了降低烴分壓通常加入稀釋劑，試分析稀釋劑加入量確定的原則是什么？6試討論影響熱裂解的主要因素有哪些？評價(jià)裂解過程優(yōu)劣的目標(biāo)函數(shù)（指標(biāo)）是什么？7Lummus公司的SRT型裂解爐由I型發(fā)展到VI型，它的主要改進(jìn)是什么？采取的措施是什么？遵循的原則是什么？你大膽的設(shè)想下一步將怎么改？8裂解氣出口的急冷操作目的是什么？可采取的