化学工艺学答案

化学工艺学答案内容摘要：

则分离温度很低，需要大量冷量。 为了使分离温度不太低，可通过压缩气体适当提高压力。 裂解气的制冷是为了在深冷分离过程中，利用制冷剂压缩和冷凝得到制冷剂液体，再于不同压力下蒸发以获得不同温度级位的冷冻过程。 10. 什么是裂解气的前加氢和后加氢 工艺。 答：裂解气的前加氢是指 在裂解气中氢气未分离出来之前，利用裂解气中H2 进行选择性加氢，以脱除其中的炔烃；后加氢是指裂解气分离出 C2 馏分、 C3馏分后，再分别对 C2 和 C3 馏分进行催化加氢，以脱除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。 11. 裂解气分离流程中能耗最大的两个是什么。 答：裂解气分离 流程中能耗最大的两个分别是“脱甲烷”和“乙烯精馏”。 脱甲烷塔是脱除裂解气中的氢和甲烷，是裂解气分离装置中投资最大、能耗最多的环节，其冷冻功耗约占全装置冷冻功耗的 50%以上。 由于乙烯塔温度仅次于脱甲烷塔，所以冷量消耗占总制冷量 的比例也较大，约为 38%～ 44%。 补充习题： 1 根据热力学反应标准自由焓和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和丙烯比例（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。 3 在原料确定的情况下，从裂解过程的热力学和动力学出发，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）是什么。 7Lummus 公司的 SRT 型裂解炉由 I 型发展到 VI 型，它的主要改进是什么。 采取的措施是什么。 遵循的原则是什么。 你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是什么。 可采取的方法有几种，你认为哪种好，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和任务是什么。 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。 并标以各蒸发器和冷凝器的温度（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，适用范围和优缺点。 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„），即未来的操作费用和投资有什么影响。 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。 16 根据本章所学知识，试设计一个简单的流程表述烃类热裂解从原料到产品所经历的主要工序 及彼此的关系。 17 近年来乙烯工业的主要发展方向和研究开发的热点是什么。 5 ※ 习题四 第 4 章课后习题 1. 芳烃中的“三苯”及“三烯”分别指什么。 答：芳烃中的“三苯”指苯、甲苯、二甲苯；“三烯”指乙烯、丙烯、丁二烯。 2. 芳烃的两种原料是什么。 石油芳烃主要来源哪 2 种原料。 答：芳烃的 2 种原料是煤、石油；石油芳烃主要来源于石 脑油重整生成油、烃裂解生产乙烯副产的裂解汽油。 3. 芳烃馏分的分离主要有哪 2 种方法。 原理是什么。 答：芳烃馏分的分离方法主要有 溶剂萃取 法和萃取蒸馏法 2 种。 其原理分别如下： 溶剂萃取分离芳烃是利用一种或两种以上的溶剂（萃取剂）对芳烃和非芳烃选择溶解分离出芳烃。 对溶剂性能的基本要求：对芳烃的溶解选择性好、溶解度高；与萃取原料密度差大；蒸发潜热与热容小、蒸汽压小；有良好的化学稳定性与热稳定性、腐蚀性小。 萃取蒸馏是利用极性溶剂与烃类混合时，能降低烃类蒸汽压使混合物初沸点提高的原理而设计的工艺过程，由于此种效应对芳烃的影响最大，对环烷烃的影响次之，对烷烃的影响最小，这样就有助于芳烃和非芳烃的分离。 4. C8 芳烃（ 4 种）分别是如何分离的。 答： 4 种 C8芳烃的分离方法如下： ① 邻二甲苯的分离 沸点最高，与关键组分对二甲苯的沸点相差 ℃ 精馏法分离。 ② 乙苯的分离 沸点最低，与关键组成对二甲苯的沸点仅差 ℃ 精馏分离耗能大，在异构化装置中转化回收。 ③ 对、间二甲苯的分离 由于对二甲苯与间二甲苯的沸点 差只有 ℃，难于采用精馏方法进行分离。 目前工业上采用的方法主要有 深冷结晶分离法、络合萃取分离法、模拟移动床吸附分离法。 5. 工业分离对二甲苯的方法有哪 3 种。 答：工业分离对二甲苯的方法有深冷结晶分离法、络合萃取分离法、模拟移动床吸附分离法 3 种。 Ⅰ .深冷结晶分离法：工业上多采用二段结晶工艺。 第一段结晶，对二甲苯纯度约为 85%～ 90%；第二段结晶 对二甲苯纯度可达 %～ %。 Ⅱ .络合萃取分离法：利用一些化合物与二甲苯异构体形成络合物的特性可以达到分离各异构体的目的。 Ⅲ .模拟移动床 吸附分离法：利用固体吸附剂吸附二甲苯异构体的能力不同进行的一种分离方法。 补充习题： 1 简述芳烃的主要来源及主要生产过程。 2 芳烃的主要产品有哪些。 各有何用途。 3 试论芳烃转化的必要性与意义，主要的芳烃转化反应有哪些。 4 试分析我国与美国、日本的芳烃生产各有何特点及其原因。 5 简述苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程，并说明各自的特点。 6 简述芳烃生产技术的新进展及其主要特征。 7 如何理解芳烃生产、转化与分离过程之间的关系，试组织两种不同的芳烃生产方案。 5 ※ 习题五 课后习题： 1. 有哪些原料可生产合成气。 合成气的生产方法有哪些。 近年来出现哪些生产合成气的新方法。 答：制造合成气的原料是多种多样的，许多含碳资源如煤、天然气、石油馏分、农林废料、城市垃圾等均可用来制造合成气。 合成气的生产方法如下： ① 以煤为原料的生产方法 有间歇和连续两种操作方式。 煤制合成气中 H2/ CO 比值较低，适于合成有机化合物。 ② 以天然气为原料的生产方法 主要有转化法和部分氧化法。 目前工业上多采用水蒸气转化法，该法制得的合成气中 H2/CO 比值理论上是 3，有利于用来制造合成氨或氢气。 ③ 以 重 油 或 渣油 为原料的 生产方法 主 要 采 用部 分氧化法。 生产合成气的新方法：近年来，部分氧化法的工艺因其热效率较高。 H2/CO比值易于调节，故逐渐收到重视和应用，但需要有廉价的氧源，才能有满意的经济性。 最近开展了二氧化碳转化法的研究，有些公司和研究者已进行了中间规模和工业化的扩大试验。 2． 为什么天然气 — 水蒸气转化过程中需要供热。 供热 形式是什么。 一段转化炉有哪些型式。 答：从热力学角度看，高温下甲烷浓度低，从动力学看，高温。