化學工藝學課后習題及答案-在線瀏覽
2025-08-10 21:44本頁面
【正文】 ∑213一氧化碳與水蒸氣發(fā)生的變換反應為CO＋H2OCO2＋H2，若初始混合原料的摩爾比為H2O／CO＝2／1，反應在500℃進行，此溫度下反應的平衡常數(shù)Kp＝P(CO2)P(CO)＝，求反應后混合物的平衡組成和CO的平衡轉(zhuǎn)化率。由 CO ＋ H2O CO2＋ H2轉(zhuǎn)化量 m m m m平衡時 ＝1－m =2－m 生成 ＝＝ m 產(chǎn)物總量n ＝∑＝3 ，平衡時 ＝＝ m/3 ＝＝ 得m＝ Xco＝＝%平衡組成: ＝ ＝ ＝＝ 215將純乙烷進行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉(zhuǎn)化率為60%，裂解氣經(jīng)分離后，未反應的乙烷大部分循環(huán)回裂解器（設循環(huán)氣只是乙烷）在產(chǎn)物中除乙烯及其他氣體外，尚含有4Kg乙烷。解：進反應器的乙烷量=100/30= kmol產(chǎn)物中乙烷量=4/30= kmol ，=轉(zhuǎn)化的乙烷量=60%= kmol ， 未轉(zhuǎn)化的乙烷量== kmol kmol隨產(chǎn)物乙烯帶走外，其余全部返回到反應器中，= kmol 則新鮮乙烷量== kmol ，乙烯選擇性=乙烷的全程轉(zhuǎn)化率=，乙烯的單程收率=乙烯全程收率=， 乙烯全程質(zhì)量收率=（30）=% 第3章34提高反應溫度的技術關鍵在何處？應解決什么問題才能最大限度提高裂解溫度？答：裂解反應的技術關鍵之一是采用高溫短停留時間的工藝技術。因此，研制新型的耐熱合金鋼是提高反應溫度的技術關鍵。或者改進輻射盤管的結(jié)構，采用單排分支變徑管、混排分支變徑管、不分支變徑管、單程等徑管等不同結(jié)構的輻射盤管，這些改進措施，采用了縮小管徑以增加比表面積來提高傳熱面積，使壁溫下降，提高了盤管的平均傳熱強度，由此達到高溫短停留時間的操作條件。若加入過量的水蒸氣，可使爐管的處理能力下降，增加了爐子熱負荷，也增加了水蒸氣的冷凝量和急冷劑用量，并造成大量廢水。采取的方法有兩種：直接急冷和間接急冷。一般情況下，因為直接急冷的急冷劑是用油或水，急冷下來的油水密度相差不大，分離困難，污水量大，不能回收高品位的熱能。關鍵指標是急冷換熱器的運轉(zhuǎn)周期應不低于裂解爐的運轉(zhuǎn)周期。評價急冷換熱器的優(yōu)劣：急冷換熱器的結(jié)構必須滿足裂解氣急冷的特殊條件：急冷換熱器管內(nèi)通過高溫裂解氣，入口溫度約827℃，壓力約110KPa（表），要求在極短時間內(nèi)（），將裂解氣溫度降到350360℃，傳熱的熱強度達400103KJ/m2?h；管外走高壓熱水，溫度約為320330℃，壓力813MPa，由此可知，急冷換熱器與一般換熱器不同的地方是高熱強度，管內(nèi)外必須同時承受很大的溫度差和壓力差，同時又要考慮急冷管內(nèi)的結(jié)焦操作操作條件極為苛刻。目的：①經(jīng)預分餾處理，盡可能降低裂解氣的溫度，從而保證裂解氣壓縮機的正常運轉(zhuǎn)，并降低裂解氣壓縮機的功耗。③在裂解氣的預分餾過程中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，從而大大減少污水排放量。裂解氣中含有H2S、COH2O、C2HCO等氣體雜質(zhì)，若不脫除，進入到乙烯、丙烯產(chǎn)品中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，故必須脫除雜質(zhì)。CO2：在深冷操作中會結(jié)成干冰，堵塞設備和管道，影響正常生產(chǎn)。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。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。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。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。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)。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。利：可降低分離過程的有效能損失，達到節(jié)省能量的目的。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)，
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