化学工艺学课后习题答案

化学工艺学课后习题答案内容摘要：

不能回收高品位的热量。 采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸气作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙稀的压缩机，汽轮机及高压水阀等机械，同时终止二次反应。 设计一个间接急冷换热器其关键指标是：为减少结焦倾向，应控制两个指标．一是停留时间，一般控制在 ；二是裂解气出口温度，要求高于裂解气的露点。 急冷换热器是裂解装置中五大关键设 备之一，是间接急冷的关键设备。 急冷换热器的结构，必须满足裂解气急冷的特殊条件： ① 温度高。 ② 降温快，热强度高，内外温差高。 39 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。 （ P85， 8792） 答：目的和任务： ① 经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。 ② 裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷。 ③ 在裂解气的预分馏过程中 将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。 ④ 在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。 需严格控制的杂质有 H2S， CO2， H2O， C2H2， CO等气体。 这些杂质量不大，但对深冷分离过 程是有害的，而且会使产品达不到规定的标准。 酸性气体的脱除有碱洗法和醇胺法。 脱水用吸附干燥法。 炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸收法。 310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。 （ P9596） 答：压缩气压缩基本上是一个绝热过程，气体压力升高后，温度也上 升。 为了节约压缩功耗、降低出口温度、减少分离净化负荷，气体压缩采用多级压缩。 311 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℃ ）。 答： 312裂解气分离流程各有不同，其共同点是什么。 答： ① 在分离顺序上遵循先易后难的原则，先将不同碳原子数的烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃； ② 将生产乙烯的乙烯精馏塔和 生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最后，可确保这两个主要产品纯度，同时也减少分离损失，提高烯烃收率。 314 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。 答：相同压力相同温度下，乙烯在塔顶尾气中的含量，随 H2/CH4比增加而增加，即乙烯的 损失率加大，降低了乙烯的回收率。 前冷是将塔顶馏分的冷量将裂解气预冷，通过分凝将裂解其中的大部分氢和部分甲烷分离，使 H2/CH4比下降，提高了乙烯的回收率，减少了甲 烷塔的进料量，节约能耗。 315 何谓非绝热精馏。 何种情况下采用中间冷凝器或中间再沸器。 分析其利弊。 答：非绝热精馏 —— 在塔中间对塔内物料进行冷却和加热的过程。 使用条件：对于顶温低于环境温度、底温高于环境温度，且顶底温 差较大的精馏塔。 利：可降低分离过程的有效能损失，达到节省能量的目的。 对中间再沸器而言，还可减小提馏段塔径。 弊：由于中间冷凝器和中间再沸器的设置，在降低塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷的同时，会导致精馏段回流和提馏段上升蒸气的减少，故为了达到分离要求，就相应增加塔板数，从而增加设备投资。 316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。 答：原料 → 热裂解 → 预分离（ → 裂解汽油 → 芳烃） → 裂解气 → 净化（脱酸、脱水、脱炔） → 深冷（压缩系统） → 分离（精 馏系统 ） 第五章 51 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。 它们与原有生产方法相比有什么优点。 答：原料：煤、天然气、石油馏分、农林废料、城市垃圾等。 合成气的生产方法： ：主要有转化法和部分氧化法。 油为原料的生产方法：主要采用部分氧化法 ：有间歇式和连续式两种操作方式。 以上几种方法的比较： 成本最低； ，重油和渣油制合成气可以使石油资源得到充分的综合利用； ，用它来制造合成气的成本较高，而它很容易经其他方法加工成液体燃料和化工原料，不必走合成气路线。 其他含碳原料 (包括各种含碳废料 )制合成气在工业上尚未形成大规模生产，随着再生资源的开发、二次原料的广泛利用，今后会迅速发展起来的。 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。 53 以天然气为原料生产合成气的过程有哪些主要反应。 从热力学角度考虑，对反应条件有哪些要求。 从动力学角度考虑又有哪些要求。 （ P161， 165168） 答：甲烷蒸汽转化反应 CH4＋ H2 CO变换反应 CO＋ H2 CO＋ 3H2 CO2＋ H2 析碳反应 CH C＋ 2H2 热力学：。