化工工艺两次测验.docx

测验1简述天然气水蒸气转化过程分二段进行的原因。答：从热力学角度看，高温下甲烷平衡浓度低，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，更要提高温度来弥补。在3MPa的压力下，为使残余甲烷含量降至0.3％(干基)，必须使温度达到1000℃。但是，在此高温下，反应管的材质经受不了，因此，为满足残余甲烷≤0.3％的要求，需要将转化过程分为两段进行。第一段转化在多管反应器中进行，管间供热，反应器称为一段转化炉，最高温度(出口处)控制在800℃左右，出口残余甲烷10％(干基)左右。温度在800℃左右的一段转化气绝热进入二段转化炉.同时补人氧气，氧与转化气中甲完燃烧放热，温度升至1000℃，转化反应继续进行，使二段出口甲烷降至0.3％。若补入空气则有氮气带人，这对于合成氨是必要的，对于合成甲醇或其他产品则不应有氮。在一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000Kg，经干燥后物料的含水量由10%降至2%（wb）以热空气为干燥介质，初始湿度H1=0.008Kg水/Kg绝干气，离开干燥器时湿度为H2=0..05Kg水/Kg绝干气。假设干燥过程中无物料损失，试求：水分蒸发量、空气消耗量以及干燥产品量。4.今有一种工业乙烷气体，其中各组分的体积分数为98%C2H6、1%C2H4、1%C3H6。将其裂解制取乙烯，已知在冷却冷凝前的裂解气组成如下：组分 H2 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 C4H8 C5H12体积分数（%） 32.97 3.63 32.20 29.44 0.71 0.27 0.47 0.31 试求：⑴裂解后的体积增大率；⑵乙烷的转化率，乙烯的选择性，乙烯的收率；⑶每100kg工业乙烷原料气可获得多少千克的乙烯？解：（1）对C原子进行物料衡算，设裂解后的体积为x，于是有0.98×2+0.01×2+0.01×3=(0.0363×1+0.322×2+0.2944×2+0.0071×3+0.0027×3+0.0047×4+0.0031×5)xx=1.5081（2）乙烷的转化率=[0.98-（1.5081×0.2944）]/0.98=54.70%乙烯的选择性=（1.5081×0.322-0.01）/[0.98-（1.5081×0.2944）]=88.73%乙烯的收率=（1.5081×0.322-0.01）/0.98=48.53%（3）工业乙烷原料气的平均分子量为 0.98×30+0.01×28+0.01×42=30.1 获得乙烯量为 100/30.1×1.5081×0.322×28=45.17kg5.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。反应式： CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O分子量： 16 32 44 18 反应转化的量： 9.4 2×9.4 9.4 2×9.4则产物的量为：N2：86.4mol×28＝2419.2 g O2：4.2mol×32＝134.4 g CO2：9.4mol×44＝413.6 g H2O ：2×9.4mol×18＝338.4 g 原料的量为：N2：86.4mol×28＝2419.2 g O2：（4.2+2×9.4）mol×32＝736 g CH4：9.4mol×16＝150.4g CH4/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％N286.472.72419.273.286.472.72419.273.2O22319.473622.34.23.5134.44.1H2O 18.815.8338.410.2CH49.47.9150.44.5CO29.47.9413.612.5∑118.8100.03305.6100.0118.899.93305.6100.06.一氧化碳与水蒸气发生的变换反应为CO＋H2OCO2＋H2，若初始混合原料的摩尔比为H2O／CO＝2／1，反应在500℃进行，此温度下反应的平衡常数Kp＝P(CO2)·P(H2)／P(H2O)·P(CO)＝4.88，求反应