化學(xué)工藝學(xué)課后習(xí)題答案-wenkub
2022-11-02 16:40:40 本頁面
【正文】 于多反應(yīng)體系，為什么要同時考慮轉(zhuǎn)化率和選擇性兩個指標(biāo)？ 答：轉(zhuǎn)化率是指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)物起始量的百分率。 24何謂循環(huán)式工藝流程？它有什么優(yōu)缺點？ 答：循環(huán)流程的特點：未反應(yīng)的反應(yīng)物從產(chǎn)物中分離出來，再返回反應(yīng)器。 90%左右的有機(jī)化工產(chǎn)品上 游原料可歸結(jié)為三烯 （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、天然氣、煤制取。 循環(huán)流程的優(yōu)點：能顯著地提高原料利用率，減少系統(tǒng)排放量，降低了原料消耗，也減少了對環(huán)境的污染。 選擇性是指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比。 26 催化劑有哪些基本特征？它在化工生產(chǎn)中起到什么作用？在生產(chǎn)中如何正確使用催化劑？ 答：三個基本特征： ① 催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。 ⑵ 改進(jìn)操作條件。 催化劑使用時，必須在反應(yīng)前對其進(jìn)行活化，使其轉(zhuǎn)化成具有活性的狀態(tài)，應(yīng)該嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行活化，才能保證催化劑發(fā)揮良好的作用。 解：設(shè)初始原料中 nCO＝ 1mol，則 nH 2O ＝ 2mol，達(dá)到平衡時， CO轉(zhuǎn)化了 m mol。造成裂解過程結(jié)焦生 碳的主要反應(yīng)是哪些？ 1同碳數(shù)的烷烴 CH鍵能大于 CC 鍵能，斷鏈答：由表 33 各種鍵能比較的數(shù)據(jù)可看出： ○ 2 烷烴的相對穩(wěn)定性隨碳鏈的增長而降低 。 a 同碳數(shù)的烷烴，斷鏈比脫氫容易； b烷烴的相對穩(wěn)定性隨碳鏈的增長而降低 。 d 環(huán)烷烴裂解反應(yīng)難易程度：側(cè)鏈環(huán)烷烴＞烴環(huán)，脫氫＞開環(huán)。 33 在原料確定的情況下，從裂解過程的熱力學(xué)和動力學(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)（停留時間、溫度、壓力 ??），為什么？（ P7275） 答：應(yīng)選擇的工藝參數(shù)有裂解溫度、停留時間、烴分壓、稀釋劑及裂解 深度。因此，研制新型的耐熱合金鋼是提高反應(yīng)溫度的技術(shù)關(guān)鍵。 ② 水蒸氣熱容量大，使系統(tǒng)有較大熱慣性，當(dāng)操作供熱不平衡時，可以起到穩(wěn)定溫度的作用，保護(hù)爐管防止過熱。 ○ 38裂解氣出口的急冷操作目的是什么？可采取的方法有幾種，你認(rèn)為哪種好，為什么？若設(shè)計一個間接急冷換熱器其關(guān)鍵指標(biāo)是什么？如何評價一個急冷換熱器的優(yōu)劣？ 答：裂解氣出口的急冷操作目的：從裂解管出來的裂解氣含有烯烴和大量的水蒸氣，溫度為 727— 927℃ ，烯烴反應(yīng)性強(qiáng)．若任它們在高溫下長時間停留，會繼續(xù)發(fā)生二次反應(yīng)，引起結(jié)焦和烯烴的損失，因此必須使裂解氣急冷以終止反應(yīng)。設(shè)計一個間接急冷換熱器其關(guān)鍵指標(biāo)是：為減少結(jié)焦傾向，應(yīng)控制兩個指標(biāo)．一是停留時間，一般控制在 ；二是裂解氣出口溫度，要求高于裂解氣的露點。 39 裂解氣進(jìn)行預(yù)分離的目的和任務(wù)是什么？裂解氣中要嚴(yán)格控制的雜質(zhì)有哪些？這些雜質(zhì)存在的害處？用什么方法除掉這些雜質(zhì)，這些處理方法的原理是什么？（ P85， 8792） 答：目的和任務(wù)： ① 經(jīng)預(yù)分餾處理，盡可能降低裂解氣的溫度，從而保證裂解氣壓縮機(jī)的正常運轉(zhuǎn)，并降低裂解氣壓縮機(jī)的功耗。 需嚴(yán)格控制的雜質(zhì)有 H2S， CO2， H2O， C2H2， CO等氣體。炔烴脫除有催化加氫法和溶劑吸收法。并標(biāo)以各蒸發(fā)器和冷凝器的溫度（第一級冷凝器溫度，為冷卻水上水溫度 25～ 30℃ ）。 315 何謂非絕熱精餾？何種情況下采用中間冷凝器或中間再沸器？分析其利弊？ 答：非絕熱精餾 —— 在塔中間對塔內(nèi)物料進(jìn)行冷卻和加熱的過程。 弊：由于中間冷凝器和中間再沸器的設(shè)置，在降低塔頂冷凝器和塔釜再沸器負(fù)荷的同時，會導(dǎo)致精餾段回流和提餾段上升蒸氣的減少，故為了達(dá)到分離要求，就相應(yīng)增加塔板數(shù)，從而增加設(shè)備投資。 油為原料的生產(chǎn)方法：主要采用部分氧化法 ：有間歇式和連續(xù)式兩種操作方式。 H2/CO 比值易于 調(diào)節(jié)，故逐漸收到重視和應(yīng)用，但需要有廉價的氧源，才能有滿意的經(jīng)濟(jì)性。因加壓對平衡的不利影 響，更要提高溫度來彌補(bǔ)）、壓力（在反應(yīng)初期，增加系統(tǒng)壓力，相當(dāng)于增加了反應(yīng)物分壓，反應(yīng)速率加快；但到反應(yīng)后期，反應(yīng)接近平衡，反應(yīng)物濃度很低，而產(chǎn)物濃度高，加壓反而會降低反應(yīng)速率，所以從化學(xué)角度看，壓力不宜過高）、組分。 用天然氣制合成氣時，先將原料氣徹底脫硫， 使總含硫量（體積分?jǐn)?shù)）小于6，則采用鈷鉬加氫轉(zhuǎn)化 氧化鋅組合法較好。甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成 CO 和 H2 是吸熱的可逆反應(yīng)，高溫對平衡有利，即 H2 及CO的平衡產(chǎn)率高， CH4平衡含量低。 一段轉(zhuǎn)化爐的爐型主要有兩大類，一類是以美國凱 洛格公司為代表所采用的頂燒爐，另一類是以丹麥托普索公司為代表所采用的側(cè)燒爐。濕法分為化學(xué)吸收法、物理吸收法、物理 化學(xué)吸收法和濕式氧化法。 1/3 處以后，溫度高于 650℃ ，此時，生成的氫氣，可抑制甲烷的裂解析碳反應(yīng)；同時溫度逐步升高（副反應(yīng)放熱，加熱爐供熱），故有利于逆反應(yīng)的發(fā)生 —— 消碳反應(yīng)速率增加，不可能積碳。 固定床間歇式氣化法優(yōu)點：只用空氣而不用純氧，成本和投資費用低。 510 一氧化碳變換的反應(yīng)是什么？影響該反應(yīng)的平衡和速度的因素有哪些？如何影響？為什么該反應(yīng)存在最佳反應(yīng)溫度？最佳反應(yīng)溫度與哪些參數(shù)有關(guān)？（ P175177） 答： CO變換反應(yīng) CO＋ H2 CO2＋ H2 影響平衡因素有溫度、水碳比、原
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