化學工藝學課后習題及答案(編輯修改稿)
2025-07-20 21:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 烯產(chǎn)品中的酸性氣體含量不合格時，可使下游加工裝置的聚合過程或催化劑中毒。所以，必須將這些酸性氣體脫除，要求將裂解氣中的H2S和CO2的摩爾含量分別脫除至1106以下。裂解氣中的酸性氣體，一般是用物理吸收法或化學吸收法脫除，應用最廣泛的是以NaOH溶液作吸收劑的堿洗法，其次是以乙醇胺溶液作吸收劑的再生法。⑵為避免低溫系統(tǒng)凍堵，要求將裂解氣中水含量（質(zhì)量分數(shù)）降至1106以下。因為裂解分離是在100℃以下進行，此時水能結(jié)冰，也能與烴生成固體結(jié)晶水合物，這些物質(zhì)結(jié)在管壁上，輕則增大動力消耗，重則使設備和管道堵塞，影響正常生產(chǎn)，所以要進行干燥脫水處理。因為含水量不高（裂解氣中飽和水量為600700106），要求脫水后物料含水量極少，故工業(yè)上應用最廣泛的是分子篩、活性氧化鋁硅膠為干燥劑的固體吸附法。⑶裂解氣中含有少量的炔烴，乙炔富集于C2餾分，甲基乙炔和丙二烯富集于C3餾分，若將它們混于乙烯、丙烯產(chǎn)品用于衍生物的生產(chǎn)過程，特別是用于聚合反應時，影響聚合催化劑壽命，產(chǎn)生不希望的副產(chǎn)品，惡化產(chǎn)品質(zhì)量，形成不安全因素。因此，必須脫除，使乙烯產(chǎn)品中的乙炔（摩爾分數(shù)）低于5106，丙烯產(chǎn)品中甲基乙炔低于5106，丙二烯低于1105。溶劑吸收法和催化加氫法。溶劑吸收法是使用溶劑吸收裂解氣中的乙炔以達到凈化目的，同時也回收一定量的乙炔。催化加氫法是將裂解氣中乙炔加氫成為乙烯或乙烷，由此達到脫除乙炔的目的。310壓縮氣的壓縮為什么采用多級壓縮？確定段數(shù)的依據(jù)是什么？答：目前， MPa， MPa，提高入口壓力雖可節(jié)約壓縮機功率，但對裂解反應不利，故為節(jié)約能量，采用多級壓縮。原因：①節(jié)約壓縮功耗；②降低出口溫度；③實現(xiàn)段間凈化分離。壓縮段數(shù)應滿足工藝要求，必須控制每段壓縮機出口的裂解氣溫度不高于100℃，以避免發(fā)生二烯烴的聚合，由此根據(jù)下式計算出每段壓縮比，最終確定段數(shù)。312裂解氣分離流程各有不同，其共同點是什么？答：①在分離順序上遵循先易后難的原則，先將不同碳原子數(shù)的烴分開，再分同一碳原子數(shù)的烯烴和烷烴；②將生產(chǎn)乙烯的乙烯精餾塔和生產(chǎn)丙烯的丙烯精餾塔置于流程最后，可確保這兩個主要產(chǎn)品純度，同時也減少分離損失，提高烯烴收率。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)物料進行冷卻和加熱的過程。使用條件：對于頂溫低于環(huán)境溫度、底溫高于環(huán)境溫度，且頂?shù)诇夭钶^大的精餾塔。利：可降低分離過程的有效能損失，達到節(jié)省能量的目的。對中間再沸器而言，還可減小提餾段塔徑。弊：由于中間冷凝器和中間再沸器的設置，在降低塔頂冷凝器和塔釜再沸器負荷的同時，會導致精餾段回流和提餾段上升蒸氣的減少，故為了達到分離要求，就相應增加塔板數(shù)，從而增加設備投資。第5章合成氣的生產(chǎn)過程53 以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣的過程有哪些主要反應？從熱力學角度考慮，對反應有哪些要求？從動力學角度考慮又有哪些要求？答：主反應：CH4+H2O CO+3H2 CH4+2H2O CO2+4H2 （522）CO+H2O CO2+H2 （523）副反應：主要是析碳反應CH4 C+2H2 K3 （524）歧化：2CO C+CO2 K4 （525）還原（消碳）：CO+H2 C+H2O K5 （526）從化學反應平衡（熱力學角度）考慮：甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化過程條件是適當?shù)母邷?、稍低的壓力、高水碳比。從動力學角度考慮：高溫、一定的壓力、適當?shù)乃急?。?）溫度的影響：k隨溫度的升高而升高，反應速率增大。（2）壓力的影響：總壓增高，則各組分分壓提高，反應速率提高，同時使體積減少。（3）組成的影響（實質(zhì)由水碳比決定）：原料的組成由水碳比決定，H2O/ CH4過高時，甲烷分壓過低，水蒸氣分壓高，則反應速率不一定高；反之，H2O/ CH4過低時，反應速率也不會高，故水碳比要適當。55 天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化法制合成氣過程有哪些步驟？為什么天然氣要預先脫硫才能進行轉(zhuǎn)化？用哪些脫硫方法較好？答：基本步驟有：原料氣脫硫、脫硫后的原料氣與水蒸氣在一段轉(zhuǎn)化爐中進行反應生成合成氣、未反應的甲烷與補入的氧氣或空氣燃燒放熱，進行轉(zhuǎn)化反應、根據(jù)對合成氣使用目的不同選擇是否進行變換反應、脫除合成氣中的二氧化碳，使成品氣中只含有CO和H2。因為原料氣中的硫化物主要是硫化氫和有機硫化物，后者在高溫和水蒸氣、氫氣作用下也轉(zhuǎn)變成硫化氫，催化劑表面吸附硫化氫后反應生成硫化鎳，發(fā)生暫時性中毒，在輕微中毒后，當原料氣中清除了硫化物后，硫化鎳會逐漸分解釋放出硫化氫，催化劑得到再生，但若頻繁的反復中毒和再生，鎳晶粒要長大，活性降低。即極少量的硫化物就會使催化劑中毒，使活性明顯降低，時間不長就完全失活，所以必須先脫硫才能進行轉(zhuǎn)化。
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