化學(xué)工藝學(xué)課后習(xí)題及答案(編輯修改稿)
2025-07-20 21:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(xué)吸收法脫除，應(yīng)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?jǐn)?shù)）降至1106以下。因?yàn)榱呀夥蛛x是在100℃以下進(jìn)行，此時(shí)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(dòng)力消耗，重則使設(shè)備和管道堵塞，影響正常生產(chǎn)，所以要進(jìn)行干燥脫水處理。因?yàn)楹坎桓撸呀鈿庵酗柡退繛?00700106），要求脫水后物料含水量極少，故工業(yè)上應(yīng)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(yīng)時(shí)，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?jǐn)?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(dá)到凈化目的，同時(shí)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(dá)到脫除乙炔的目的。310壓縮氣的壓縮為什么采用多級(jí)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(jī)功率，但對(duì)裂解反應(yīng)不利，故為節(jié)約能量，采用多級(jí)壓縮。原因：①節(jié)約壓縮功耗；②降低出口溫度；③實(shí)現(xiàn)段間凈化分離。壓縮段數(shù)應(yīng)滿足工藝要求，必須控制每段壓縮機(jī)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(jì)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(diǎn)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(gè)主要產(chǎn)品純度，同時(shí)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(duì)塔內(nèi)物料進(jìn)行冷卻和加熱的過程。使用條件：對(duì)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(dá)到節(jié)省能量的目的。對(duì)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(shè)置，在降低塔頂冷凝器和塔釜再沸器負(fù)荷的同時(shí)，會(huì)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。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(yīng)？從熱力學(xué)角度考慮，對(duì)反應(yīng)有哪些要求？從動(dòng)力學(xué)角度考慮又有哪些要求？答：主反應(yīng)：CH4+H2O CO+3H2 CH4+2H2O CO2+4H2 （522）CO+H2O CO2+H2 （523）副反應(yīng)：主要是析碳反應(yīng)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(xué)反應(yīng)平衡（熱力學(xué)角度）考慮：甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化過程條件是適當(dāng)?shù)母邷?、稍低的壓力、高水碳比。從?dòng)力學(xué)角度考慮：高溫、一定的壓力、適當(dāng)?shù)乃急取＃?）溫度的影響：k隨溫度的升高而升高，反應(yīng)速率增大。（2）壓力的影響：總壓增高，則各組分分壓提高，反應(yīng)速率提高，同時(shí)使體積減少。（3）組成的影響（實(shí)質(zhì)由水碳比決定）：原料的組成由水碳比決定，H2O/ CH4過高時(shí)，甲烷分壓過低，水蒸氣分壓高，則反應(yīng)速率不一定高；反之，H2O/ CH4過低時(shí)，反應(yīng)速率也不會(huì)高，故水碳比要適當(dāng)。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(yù)先脫硫才能進(jìn)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(jìn)行反應(yīng)生成合成氣、未反應(yīng)的甲烷與補(bǔ)入的氧氣或空氣燃燒放熱，進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)、根據(jù)對(duì)合成氣使用目的不同選擇是否進(jìn)行變換反應(yīng)、脫除合成氣中的二氧化碳，使成品氣中只含有CO和H2。因?yàn)樵蠚庵械牧蚧镏饕橇蚧瘹浜陀袡C(jī)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(yīng)生成硫化鎳，發(fā)生暫時(shí)性中毒，在輕微中毒后，當(dāng)原料氣中清除了硫化物后，硫化鎳會(huì)逐漸分解釋放出硫化氫，催化劑得到再生，但若頻繁的反復(fù)中毒和再生，鎳晶粒要長(zhǎng)大，活性降低。即極少量的硫化物就會(huì)使催化劑中毒，使活性明顯降低，時(shí)間不長(zhǎng)就完全失活，所以必須先脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
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