化學工藝學1-5章部分課后習題詳解

1、1第二章第二章21為什么說石油、天然氣和煤是現代阿化學工業(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、天然氣和煤是現代阿化學工業(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50年代開始蓬勃發(fā)展至今，基本有機化工、高分子化工、精細化工及氮肥工業(yè)等產品大約有90%來源于石油和天然氣。90%左右的有機化工產品上游原料可歸結為三烯（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生物質和再生資源的利用前景如何？生物質和再生資源的利用前景如何？答：生物質和再生能源的市場在短期內不可能取代，傳統(tǒng)能源的市場，但是在國家和國際政策的指引下，在技術上的不斷突破中，可以發(fā)現新能源在開始慢慢進入試用階段，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，那么在我國生物質作現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變，估計在未來的一段時間

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

4、環(huán)流程的主要優(yōu)點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。其缺點是動力消耗大，惰性物料影響反應速率及產品收率。25何謂轉化率？何謂選擇性？何謂收率？對于多反應體系，為什么要同時考慮轉化率和選擇性兩個何謂轉化率？何謂選擇性？何謂收率？對于多反應體系，為什么要同時考慮轉化率和選擇性兩個指標？指標？答：轉化率指某一反應物參加反應而轉化的數量占該反應物起始量的分率或百分率，用X表示；選擇性是指體系中轉化成目

5、的產物的某反應物量與參加所有反應而轉化的該反應物總量之比，用S表示；；收率。原因：對于復雜反應體系，同時存在著生成目的產物的主反應和生產副產物的許多副反應只用轉化率來衡量是不夠的。因為，盡管有的反應體系原料轉化率很高，但大多數轉化為副產物，目的產物很少，意味著愈多原料浪費，所以需要用選擇性這個指標來評價反應過程的效率，因此需要同時考慮這兩個指標。在化工生產中通常使轉化率提高的反應條件往往會使選擇性降低，所以不能單純追求高轉化率或高選擇性

6、，而要兼顧兩者，使目的產物的收率最高。2626催化劑有哪些基本特征？它在化工生產中起到什么作用？在生產中如何正確使用催化劑？催化劑有哪些基本特征？它在化工生產中起到什么作用？在生產中如何正確使用催化劑？答：催化劑有三個基本特征：1；催化劑是參與反應的，但反應終了時催化劑本身未發(fā)生化學性質和數量的變化。2；催化劑只能縮短達到化學平衡的時間，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。起到的作用：催化劑能夠提

7、高正逆反應速率，縮短反應時間：催化劑可以使反應向需要的方向進行。在生產中應注意以下幾點：1；在生產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將純乙烷進行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉化率為將純乙烷進行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉

8、化率為60%60%，若每，若每100Kg100Kg進裂解器的乙烷可獲得進裂解器的乙烷可獲得46.4Kg46.4Kg乙烯，裂解氣經分離后，未反應的乙烷大部分循環(huán)回裂解器（設循環(huán)氣只是乙烷）在產物中除乙乙烯，裂解氣經分離后，未反應的乙烷大部分循環(huán)回裂解器（設循環(huán)氣只是乙烷）在產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、轉化率、乙烯的單程收率、乙烯全程收率和全程質量收率。程收率和全程質量收率。解：進反應器的乙烷量=10030=3.333kmol產物中乙烷量=430=0.133kmol，生成乙烯46.4所轉化的乙烷量=46.428=1.657kmol轉化的乙烷量=60%3.333=2.000kmol，未轉化的乙烷量=3.3332.000=1.333kmol設未反應的乙烷除了有0.133kmol隨產物乙烯帶走外，其余全部返回到反應器中，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%，乙烯全程質量收率=46.4（302.133）=72.5%補4.無機化學礦產量最大的兩個產品分別是什么？如何加工利用？（無機化學礦產量最大的兩個產品分別是什么？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，主要是生產磷肥。硫鐵礦用于制硫酸。補5.石油的蒸餾與一般的精餾相比，有哪些特點？石油的蒸餾與一般的精餾相比，有哪些特點？答：石油蒸餾的特點有⑴根據一定的沸點范圍收集餾出物，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行（主要是避免長時間加熱分解）。補6.簡述化工生產過程的三大步驟。簡述化工生產過程的三大步驟。（P24）答：⑴原料預處理原料預處理主要目的是使初始原料達到反

12、應所需要的狀態(tài)和規(guī)格。⑵化學反應化學反應通過該步驟完成由原料到產物的轉變，是化工生產過程的核心。⑶產品的分離和精制產品的分離和精制目的是獲取符合規(guī)格的產品，并回收、利用副產物。補8.何謂生產能力？何謂生產強度？（何謂生產能力？何謂生產強度？（P27）答：生產能力是指一個設備、一套裝置或一個工廠在單位時間內生產的產品量，或在單位時間內處理的原料量。生產強度為設備單位特征幾何量的生產能力，即設備的單位體積的生產能力，或單位面積的生產能力。補