化学工艺学答案※第2章化学工艺根底2-3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有2个例子。2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程的特点：未反响的反响物从产物中别离出来，再返回反响器。循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反响速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以防止积累。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。2-5何谓转化率？何谓选择性？对于多反响体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率是指某一反响物参加反响而转化的数量占该反响物起始量的百分率。选择性是指体系中转化成目的产物的某反响物量与参加所有反响而转化的该反响物总量之比。在复杂反响体系中，选择性表达了主、副反响进行程度的相对大小，能确切反映原料的利用是否合理。有副反响的体系，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反响条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。2-6催化剂有哪些根本特征？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？答：三个根本特征：①催化剂是参与了反响的，但反响终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。②催化剂只能缩短到达化学平衡的时间，但不能改变平衡。③催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反响。在化工生产中的作用主要表达在以下几方面：⑴提高反响速率和选择性。⑵改良操作条件。1/7⑶催化剂有助于开发新的反响过程，开展新的化工技术。⑷催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。在生产中必须正确操作和控制反响参数，防止损害催化剂。催化剂使用时，必须在反响前对其进行活化，使其转化成具有活性的状态，应该严格按照操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。应严格控制操作条件：①采用结构合理的反响器，使反响温度在催化剂最正确使用温度范围内合理地分布，防止超温；②反响原料中的毒物杂质应该预先加以脱除，使毒物含量低于催化剂耐受值以下；③在有析碳反响的体系中，应采用有利于防止析碳的反响条件，并选用抗积碳性能高的催化剂。在运输和贮藏中应防止催化剂受污染和破坏；固体催化剂在装填时要防止污染和破裂，装填要均匀，防止“架桥〞现象，以防止反响工况恶化；许多催化剂使用后，在停工卸出之前，需要进行钝化处理，以免烧坏催化剂和设备。2-10假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成〔干基〕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。解：设烟道气〔干基〕的量为100mol。反响式：CH4+2O2CO2+2H2O分子量：16324418反响转化的量：9.42×9.49.42××××44＝413.6gH2O：2×××28＝2419.2gO2：〔4.2+2×9.4〕mol×32＝736g×16＝150.4gCH4/空气〔摩尔比〕＝9.4/〔86.4+23〕×100％＝8.6%列物料衡算表得组分输入输出molmol%gWt％molmol%gWt％N286.472.72419.273.286.472.72419.273.2O22319.473622.34.23.5134.44.1H2O18.815.8338.410.2CH49.47.9150.44.5CO29.47.9413.612.5∑118.8100.03305.6100.0118.899.93305.6100.02-13一氧化碳与水蒸气发生的变换反响为CO＋H2OCO2＋H2，假设初始混合原料的摩尔比为H2O／CO＝2／1，反响在500℃进行，此温度下反响的平衡常数Kp2/7＝P(CO2)?P(H2)／P(H2O)?P(CO)＝4.88，求反响后混合物的平衡组成和CO的平衡转化率。解：设初始原料中＝1mol，那么＝2mol，到达平衡时，CO转化了mmol。由CO＋H2OCO2＋H2转化量mmmm平衡时＝1－m=2－m生成＝＝m产物总量n＝∑＝3，平衡时＝＝m/3由4.88＝＝得m＝0.865Xco＝0.865/1＝86.5%平衡组成:＝0.045＝0.378＝＝0.2882-15将纯乙烷进行裂解制取乙烯，乙烷的单程转化率为60%，假设每100Kg进裂解器的乙烷可获得46.4Kg乙烯，裂解气经别离后，未反响的乙烷大局部循环回裂解器〔设循环气只是乙烷〕在产...
