化工工艺学课后习题

课后习题

思考题(第一章)

1 现代化学工业的特点就是什么？

2 化学工艺学的研究范畴就是什么

3 简述石油化工原料乙烯的用途

4 利用合成气可以合成哪些产品

5 您觉得应该如何来学习该门课程？

6 化学工艺与化学工程有何不同?

思考题(第二章)

√1 为什么说石油、天然气与煤就是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？

2生物质与再生资源的利用前景如何？

3 何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程就是如何组织的。

4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？

5 何谓转化率？何谓选择性？对于多反应体系,为什么要同时考虑转化率与选择性两个指标？

6 催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？

7 在天然气开采中,有时可获得含有C6～C8烃类的天然汽油,为了改善其辛烷值,用蒸馏塔除去其中的轻组分。如果天然汽油、塔顶馏出物与塔底中等辛烷值汽油的摩尔百分数组成为: 物料名称天然汽油中等辛烷值汽油塔顶馏出物

1、C6H14 25 0 60

2、C7H16 25 21、5 30

3、C8H18 50 78、5 10

假设它们的密度为0.8g/cm3,那么,从5000桶天然汽油中能生产出多少吨中等辛烷值汽油？(1桶= 42 US加仑, 1US加仑=3、78541dm3, 1dm3 =103cm3)

8 某蒸馏柱分离苯-甲苯混合物,其质量组成各占50%,进料流量为10000kg/d,从柱顶冷凝器回收的产品含95%苯;柱底馏出物含95%甲苯。离开柱顶进入冷凝器的产物蒸气流量就是8000kg/d,全部冷凝为液体后,部分产品作为回流液返回蒸馏柱的上部,其余取出即为产品。求回流与取出产品量之比。

在一个加氢裂化器中,较大分子烃经加氢裂解成较小分子烃。已知输入与输出的烃类组成为:

a) 烃类输入输出

b) C5H12 10 mol%

c) C6H14 40 mol%

d) C7H16 20 mol%

e) C12H26 100 mol% 30 mol%

(1)每100 kmol原料烃可生产出多少C5～C7烃产品？

(2)每100 kmol原料烃消耗多少氢气？

(3)如果原料烃的密度就是0.9 g/cm3,输出烃的密度就是0.8 g/cm3,那么每输出10 m3的烃物料需要输入多少m3原料烃？

9 假设某天然气全就是甲烷,将其燃烧来加热一个管式炉,燃烧后烟道气的干基摩尔组成为86、4%N2、4、2%O2、9、4%CO2。试计算天然气与空气的摩尔比,并列出物料收支平衡表。

10 在高温下裂解天然气可获得炭黑与含氢的裂解气。已知天然气的体积组成为82、3%CH4、8、3%C2H6、3、7%C3H8与5、7%N2,产生的炭黑可以视为纯碳,裂解气含60、2%H2、23、

8%CH4、2、2%C2H6、6、5%C2H4、1、4%C3H6、2、3%C2H2与3、6%N2。计算每100标准m3的天然气可生产多少千克炭黑与多少标准米3的裂解气。

11某燃料气含有30%CS2、26%C2H6、14%CH4、10%H2、10%N2、6%O2与4%CO,与空气一起燃烧,产生的烟道气含有3%SO2、2、4%CO,其余为CO2、H2O、O2与N2。求空气的过剩百分数。

12 一氧化碳与水蒸气发生的变换反应为CO+H2O==CO2+H2,若初始混合原料的摩尔比为H2O/CO=2/1,反应在500℃进行,此温度下反应的平衡常数4、88。求反应后混合物的平衡组成与CO的平衡转化率。

13 合成甲醇的反应为CO +2H2 = CH3OH,如果初始原料混合物中H2/CO=2/1,反应温度为350℃,压力为300×105 Pa,在此条件下,平衡常数1、18×10-14Pa-2。那么,CH3OH的平衡浓度(体积%)为多少？

14 将纯乙烷进行裂解制取乙烯,已知乙烷的单程转化率为60%,若每100kg进裂解器的乙烷可获得46.4kg乙烯,裂解气经分离后,未反应的乙烷大部分循环回裂解器(设循环气只就是乙烷),在产物中除乙烯及其它气体外,尚含有4kg乙烷。求生成乙烯的选择性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率与全程质量收率。

课后习题

1、根据热力学反应标准自由焓与化学键如何判断不同烃类的裂解反应难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物;解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律,造成裂解过程结焦生炭的主要反应就是哪些？

2 试以丙烷裂解为例,阐述烃类裂解的自由基反应机理,计算600℃,700℃,800℃,900℃,1000℃下,丙烷裂解生成物中乙烯与丙烯比例(假设无其它副反应发生)。并绘出裂解温度—乙烯(丙烯)组成的曲线。

2在原料确定的情况下,从裂解过程的热力学与动力学出发,为了获取最佳裂解效果,应选择什么样的工艺参数(停留时间、温度、压力…),为什么？

4 提高反应温度的技术关键在何处,应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？

5 为了降低烃分压通常加入稀释剂,试分析稀释剂加入量确定的原则就是什么？

6 试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？评价裂解过程优劣的目标函数(指标)就是什么？

7 Lummus公司的SRT型裂解炉由I型发展到VI型,它的主要改进就是什么？采取的措施就是什么？遵循的原则就是什么？您大胆的设想下一步将怎么改？

8 裂解气出口的急冷操作目的就是什么？可采取的方法有几种,您认为哪种好,为什么？若设计一个间接急冷换热器其关键指标就是什么？如何评价一个急冷换热器的优劣？

9 裂解气进行预分离的目的与任务就是什么？裂解气中要严格控制的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质,这些处理方法的原理就是什么？

10 压缩气的压缩为什么采用多级压缩,确定段数的依据就是什么？

11 某乙烯装置采用低压法分离甲烷,整个装置中需要的最低冷冻温度为-115℃,根据乙烯装置中出现的原料、产品,设计一个能够提供这样低温的制冷系统,绘出制冷循环示意图。并标以各蒸发器与冷凝器的温度(第一级冷凝器温度,为冷却水上水温度25～30℃)。

12 裂解气分离流程各有不同,其共同点就是什么？试绘出顺序分离流程、前脱乙烷后加氢流程,前脱丙烷后加氢流程简图,指出各流程特点,适用范围与优缺点。

13 甲烷塔操作压力的不同,对甲烷塔的操作参数(温度、回流比…)、塔设计(理论板数,材质…),即未来的操作费用与投资有什么影响？

14 对于一已有的甲烷塔H2/CH4对乙烯回收率有何影响？采用前冷工艺对甲烷塔分离有何好处？

15 何为非绝热精馏,何种情况下采用中间冷凝器或中间再沸器,分析其利弊。