化學(xué)工藝學(xué)1-5章部分課后習(xí)題詳解

1、1第二章第二章21為什么說石油、天然氣和煤是現(xiàn)代阿化學(xué)工業(yè)的重要原料資源？它們的綜合利用途徑有哪些？為什么說石油、天然氣和煤是現(xiàn)代阿化學(xué)工業(yè)的重要原料資源？它們的綜合利用途徑有哪些？答：石油化工自20世紀(jì)50年代開始蓬勃發(fā)展至今，基本有機(jī)化工、高分子化工、精細(xì)化工及氮肥工業(yè)等產(chǎn)品大約有90%來源于石油和天然氣。90%左右的有機(jī)化工產(chǎn)品上游原料可歸結(jié)為三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石

2、油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然氣、煤制取。2222生物質(zhì)和再生資源的利用前景如何？生物質(zhì)和再生資源的利用前景如何？答：生物質(zhì)和再生能源的市場在短期內(nèi)不可能取代，傳統(tǒng)能源的市場，但是在國家和國際政策的指引下，在技術(shù)上的不斷突破中，可以發(fā)現(xiàn)新能源在開始慢慢進(jìn)入試用階段，在石油等傳統(tǒng)資源日益緊張的前提下，開發(fā)新能源也是勢不可擋的，那么在我國生物質(zhì)作現(xiàn)階段主要仍是燃燒利用，但是越來越的的研究開始往更深層次的利用上轉(zhuǎn)變，估計(jì)在未來的一段時(shí)間

3、生物質(zhì)能源會開始慢慢走入人們的視線23何謂化工生產(chǎn)的工藝流程？舉例說明工藝流程是如何組織的。何謂化工生產(chǎn)的工藝流程？舉例說明工藝流程是如何組織的。答：將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱為化工生產(chǎn)工藝流程?；どa(chǎn)工藝流程的組織可運(yùn)用推論分析、功能分析、形態(tài)分析等方法論來進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)。如“洋蔥”模型。24何謂循環(huán)式工藝流程？它有什么優(yōu)缺點(diǎn)？何謂循環(huán)式工藝流程？它有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：循環(huán)流程是指未反應(yīng)的反應(yīng)物從產(chǎn)物中分離出來，再返回反應(yīng)器。循

4、環(huán)流程的主要優(yōu)點(diǎn)是能顯著地提高原料利用率，減少系統(tǒng)排放量，降低了原料消耗，也減少了對環(huán)境的污染。其缺點(diǎn)是動力消耗大，惰性物料影響反應(yīng)速率及產(chǎn)品收率。25何謂轉(zhuǎn)化率？何謂選擇性？何謂收率？對于多反應(yīng)體系，為什么要同時(shí)考慮轉(zhuǎn)化率和選擇性兩個(gè)何謂轉(zhuǎn)化率？何謂選擇性？何謂收率？對于多反應(yīng)體系，為什么要同時(shí)考慮轉(zhuǎn)化率和選擇性兩個(gè)指標(biāo)？指標(biāo)？答：轉(zhuǎn)化率指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)物起始量的分率或百分率，用X表示；選擇性是指體系中轉(zhuǎn)化成目

5、的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比，用S表示；；收率。原因：對于復(fù)雜反應(yīng)體系，同時(shí)存在著生成目的產(chǎn)物的主反應(yīng)和生產(chǎn)副產(chǎn)物的許多副反應(yīng)只用轉(zhuǎn)化率來衡量是不夠的。因?yàn)?，盡管有的反應(yīng)體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著愈多原料浪費(fèi)，所以需要用選擇性這個(gè)指標(biāo)來評價(jià)反應(yīng)過程的效率，因此需要同時(shí)考慮這兩個(gè)指標(biāo)。在化工生產(chǎn)中通常使轉(zhuǎn)化率提高的反應(yīng)條件往往會使選擇性降低，所以不能單純追求高轉(zhuǎn)化率或高選擇性

6、，而要兼顧兩者，使目的產(chǎn)物的收率最高。2626催化劑有哪些基本特征？它在化工生產(chǎn)中起到什么作用？在生產(chǎn)中如何正確使用催化劑？催化劑有哪些基本特征？它在化工生產(chǎn)中起到什么作用？在生產(chǎn)中如何正確使用催化劑？答：催化劑有三個(gè)基本特征：1；催化劑是參與反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時(shí)催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。2；催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，但不能改變平衡。3；催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)。起到的作用：催化劑能夠提

7、高正逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間：催化劑可以使反應(yīng)向需要的方向進(jìn)行。在生產(chǎn)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1；在生產(chǎn)過程中要考慮催化劑的活性，即活3由4.88＝＝得m＝0.865Xco＝0.8651＝86.5%222COHCOHOy.y.y.y.PPPP??(1)(2)mmm??平衡組成:＝0.045＝0.378＝＝0.288COy2HOy2COy2Hy215215將純乙烷進(jìn)行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉(zhuǎn)化率為將純乙烷進(jìn)行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉(zhuǎn)

8、化率為60%60%，若每，若每100Kg100Kg進(jìn)裂解器的乙烷可獲得進(jìn)裂解器的乙烷可獲得46.4Kg46.4Kg乙烯，裂解氣經(jīng)分離后，未反應(yīng)的乙烷大部分循環(huán)回裂解器（設(shè)循環(huán)氣只是乙烷）在產(chǎn)物中除乙乙烯，裂解氣經(jīng)分離后，未反應(yīng)的乙烷大部分循環(huán)回裂解器（設(shè)循環(huán)氣只是乙烷）在產(chǎn)物中除乙烯及其他氣體外，尚含有烯及其他氣體外，尚含有4Kg4Kg乙烷。求生成乙烯的選擇性、乙烷的全程轉(zhuǎn)化率、乙烯的單程收率、乙烯全乙烷。求生成乙烯的選擇性、乙烷的全程

9、轉(zhuǎn)化率、乙烯的單程收率、乙烯全程收率和全程質(zhì)量收率。程收率和全程質(zhì)量收率。解：進(jìn)反應(yīng)器的乙烷量=10030=3.333kmol產(chǎn)物中乙烷量=430=0.133kmol，生成乙烯46.4所轉(zhuǎn)化的乙烷量=46.428=1.657kmol轉(zhuǎn)化的乙烷量=60%3.333=2.000kmol，未轉(zhuǎn)化的乙烷量=3.3332.000=1.333kmol設(shè)未反應(yīng)的乙烷除了有0.133kmol隨產(chǎn)物乙烯帶走外，其余全部返回到反應(yīng)器中，即1.3330.13

10、3=1.2kmol則新鮮乙烷量=3.3331.2=2.133kmol，乙烯選擇性=1.6572.0=82.9%乙烷的全程轉(zhuǎn)化率=2.02.133=93.8%，乙烯的單程收=1.6573.333=49.7%乙烯全程收率=1.6572.133=77.7%，乙烯全程質(zhì)量收率=46.4（302.133）=72.5%補(bǔ)4.無機(jī)化學(xué)礦產(chǎn)量最大的兩個(gè)產(chǎn)品分別是什么？如何加工利用？（無機(jī)化學(xué)礦產(chǎn)量最大的兩個(gè)產(chǎn)品分別是什么？如何加工利用？（P1213）答

11、：磷礦和硫鐵礦。磷礦的加工利用方法有酸法和熱法，主要是生產(chǎn)磷肥。硫鐵礦用于制硫酸。補(bǔ)5.石油的蒸餾與一般的精餾相比，有哪些特點(diǎn)？石油的蒸餾與一般的精餾相比，有哪些特點(diǎn)？答：石油蒸餾的特點(diǎn)有⑴根據(jù)一定的沸點(diǎn)范圍收集餾出物，不是分離出純組分⑵從塔的不同高度出料⑶原油的加熱在塔外加熱爐中進(jìn)行（主要是避免長時(shí)間加熱分解）。補(bǔ)6.簡述化工生產(chǎn)過程的三大步驟。簡述化工生產(chǎn)過程的三大步驟。（P24）答：⑴原料預(yù)處理原料預(yù)處理主要目的是使初始原料達(dá)到反

12、應(yīng)所需要的狀態(tài)和規(guī)格。⑵化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)通過該步驟完成由原料到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變，是化工生產(chǎn)過程的核心。⑶產(chǎn)品的分離和精制產(chǎn)品的分離和精制目的是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品，并回收、利用副產(chǎn)物。補(bǔ)8.何謂生產(chǎn)能力？何謂生產(chǎn)強(qiáng)度？（何謂生產(chǎn)能力？何謂生產(chǎn)強(qiáng)度？（P27）答：生產(chǎn)能力是指一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量。生產(chǎn)強(qiáng)度為設(shè)備單位特征幾何量的生產(chǎn)能力，即設(shè)備的單位體積的生產(chǎn)能力，或單位面積的生產(chǎn)能力。補(bǔ)