发布时间 : 星期六 文章化学工艺学答案[1]更新完毕开始阅读1454a28202d276a200292e6e
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？
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※<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5.3℃ 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2.2℃ 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0.75℃，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99.2%～99.5%。
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。
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※<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，高温使反应速率加快，所以出口残余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响，更要提高温度来补偿。甲烷与水蒸气反应生成CO和H2是吸热的可逆反应，高温对平衡有利，即H2及CO的平衡产率高，CH4平衡含量低。高温对一氧化碳变换反应的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而且高温也会抑制一氧化碳岐化和还原析碳的副反应。但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于700℃时，甲烷均相裂解速率很快，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。
一段转化采用管间供热；二段转化则是温度在800℃左右的一段转化气绝热进入二段炉，同时补入氧气，氧与转化气中甲烷燃烧放热进行供热。
一段转化炉的炉型主要有两大类，一类是以美国凯洛格公司为代表所采用的顶烧炉，另一类是以丹麦托普索公司为代表所采用的侧烧炉。
3. 由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？较先进的方法是什么？
答：固定床间歇式气化制水煤气法：优点是只用空气不用纯氧，成本和投资费用低。
固定床连续式气化制水煤气法：优点是可连续制气，生产强度较高，而且煤
气质量也稳定。
流化床连续式气化制水煤气法：优点是提高了单炉的生产能力，同时适应了采煤技术的发展，直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等高灰分煤。
气流床连续式气化制水煤气法：优点是扩散速率和反应速率均相当高，生产强度非常大，碳的转化率很高。
通过以上可以看出较先进的方法是固定床连续式气化制水煤气法、流化床连续式气化制水煤气法和气流床连续式气化制水煤气法。
4. 为什么一氧化碳变换过程要分段进行，要用多段反应器？段数的选定依据是什么？有哪些形式的反应器？
答：变换反应的温度最好沿最佳反应温度曲线变化，反应初期，转化率低，最佳温度高；反应后期，转化率高，最佳温度低，但是CO变换反应是放热的，需要不断地将此热量排出体系才可能使温度下降。在工程实际中，降温措施不可能完全符合最佳温度曲线，变换过程是采用分段冷却来降温，即反应一段时间后进行冷却，然后再反应，如此分段越多，操作温度越接近最佳温度曲线。应特别注意的是，操作温度必须控制在催化剂活性温度范围内，低于此范围，催化剂活性太低，反应速率太慢；高于此范围，催化剂易过热而受损，失去活性。
反应器分段太多，流程和设备太复杂，过程上并不合理，也不经济。具体段数由水煤气CO含量、所要达到的转化率、催化剂活性温度范围等因素决定，一般2-3段即可满足高转化率的要求。
变换反应器的类型有：中间间接冷却式多段绝热反应器、原料气冷激式多段绝热反应器和水蒸气或冷凝水冷激式多段绝热反应器。
5. 一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？
答：铁铬系变换催化剂 ：其化学组成以Fe2O3为主，促进剂有Cr2O3和K2CO3，反应前还原成Fe3O4才有活性。适用温度范围300～530℃。该类催化剂称为中温或高温变换催化剂，因为温度较高，反应后气体中残余CO 含量最低为3%～4%。
铜基变换催化剂： 其化学组成以CuO为主，ZnO和Al2O3为促进剂和稳定剂，反应前也要还原成具有活性的细小铜晶粒。该类催化剂另一弱点是易中毒，所以原料气中硫化物的体积分数不得超过0.1×10。铜基催化剂适用温度范围180～
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