发布时间 : 星期四 文章化学工艺学答案[1]更新完毕开始阅读1454a28202d276a200292e6e
3. 在烃类热裂解系统内，什么是一次反应？什么是二次反应？
答：一次反应是指原料烃在裂解过程中首先发生的原料烃的裂解反应，生成目的产物乙烯、丙烯的反应属于一次反应，是希望发生的反应；二次反应则是指一次反应产物继续发生的后继反应，乙烯、丙烯消失，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭的反应属于二次反应，是不希望发生的反应。 4. 用来评价裂解燃料性质的4个指标是什么？ 答：评价裂解燃料性质的4个指标如下：
① 族组成—PONA值，PONA值是一个表征各种液体原料裂解性能的有实用价值的参数。
裂解原料油中的各种烃，按其结构可以分为四大族，即链烷烃族、烯烃族、环烷烃族和芳香族。这四大族的族组成以PONA值来表示，其含义如下：
P—烷 烃（Paraffin）；O—烯 烃（Olefin）； N—环烷烃（Naphtene）；A—芳 烃（Aromatics）。
② 氢含量，根据氢含量既可判断该原料可能达到的裂解深度，也可评价该原料裂解所得C4和C4以下轻烃的收率。
氢含量可以用裂解原料中所含氢的质量百分数表示，也可以用裂解原料中C与H的质量比（称为碳氢比）表示。
③ 特性因数—K，K是表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。 K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢饱和程度。 ④ 关联指数—BMCI值，BMCI值是表示油品芳烃含量的指数。关联指数愈大，则表示油品的芳烃含量愈高。 5. 温度和停留时间如何影响裂解反应结果？
答：从裂解反应的化学平衡也可以看出，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性；根据裂解反应的动力学，提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收率。
从化学平衡来看，为获得尽可能多的烯烃，必须采用尽可能短的停留时间进行裂解反应；从动力学来看，由于有二次反应，对每种原料都有一个最大乙烯收率的适宜停留时间。因此可以得出，短停留时间对生成烯烃有利。
① 对于给定原料，相同裂解深度时，提高温度，缩短停留时间，可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦。
② 高温-短停留时间可抑制芳烃生成，所得裂解汽油的收率相对较低。 ③ 高温-短停留时间可使炔烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大。
6. 裂解气预分馏的目的和任务分别是什么？
答：裂解气预分馏的目的是： ① 尽可能降低裂解气的温度； ② 尽可能分馏出裂解气的重组分；
③ 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； ④ 继续回收裂解气低能位热量。 裂解气预分馏的任务是：
① 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，减少压缩分离系统的进料负荷；
② 大大减少污水排放量；
③ 合理的热量回收，由急冷油回收的热量用于发生稀释蒸汽，由急冷水回收的热量用于分离系统的工艺加热。
7. 裂解气的净化主要除掉哪几种组分？为什么要除去？原理是什么？
答：裂解气的净化主要除掉酸性气体（CO2，H2S和其他气态硫化物）、水、炔烃等杂质。
除去这些杂质的原因为：这些杂质的含量虽不大，但对深冷分离过程是有害的。对裂解气分离装置而言，CO2会在低温下结成干冰，造成深冷分离系统设备和管道堵塞，H2S将造成加氢脱炔催化剂和甲烷化催化剂中毒；对于下游加工装置而言，当氢气，乙烯，丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化反应过程的催化剂中毒，也可能严重影响产品质量，使产品达不到规定的标准。
原理分别如下： ⑴ 脱除酸性气体
① 碱洗法 用NaOH作为吸收剂，通过化学吸收使NaOH与裂解气中的酸
性气体发生化学反应，脱除酸性气体。
② 乙醇胺法 用乙醇胺作为吸收剂，除去CO2和H2S，是一种物理吸收和
化学吸收相结合的方法。
⑵ 脱水
吸附法进行干燥，采用分子筛（离子型极性吸附剂）对极性分子特别是水有极大的亲和性，易于吸附。 ⑶ 脱炔
溶剂吸收和催化加氢将炔烃加氢成烷烃除去。 8. 脱除酸性气体有哪2种方法？各有什么优缺点？
答：脱除酸性气体的方法有碱洗法和乙醇胺法两种。 其优缺点如下表： 方 法 优 点 缺 点 ① 碱不可再生，消耗量大； 碱洗法 除酸彻底 ③ 产生黄油问题； ④ 废水处理量大 ① 吸收剂可再生； ② 适用酸含量高 ① 设备要求高； ② 吸收双烯烃，再生易聚合 ② 适于酸含量低； 乙醇胺法 9. 裂解气的压缩和制冷的目的是什么？
答：裂解气的压缩是为了节约冷量，因为裂解气中许多组分在常压下都是气体，其沸点很低，常压下进行各组分精馏分离，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。