组分 N2 mol 86.4 输入 mol% 72.7 g 2419.2 Wt％ 73.2 mol 86.4 输出 mol% 72.7 g 2419.2 134.4 338.4 413.6 .6 Wt％ 73.2 4.1 10.2 12.5 O2 23 19.4 736 22.3 4.2 3.5 H2O CH4 CO2 ∑
150.4 4.5 18.8 15.8 9.4 7.9 9.4 7.9 99.9 118100.3305100.118.8 0 .6 0 .8 3305100.0 2-13一氧化碳与水蒸气发生的变换反应为CO＋H2O?CO2＋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，求反应后混合物的平衡组
成和CO的平衡转化率。
解：设初始原料中n＝1mol，则n＝2mol，达
COH2O到平衡时，CO转化了m mol。
由 CO ＋ H2O ? CO2＋ H2 转化量 m m m m 平衡时
nH2nCO＝1－m
nH2O=2－m 生成
inCO2＝
＝ m 产物总量n ＝∑n＝3
1yH2O?(2?m)3Pi?yiP，平衡时
1yCO?(1?m)3
yCO2＝y＝ m/3
H2由4.88＝
yCO2?P.yH2.PyCO?P.yH2O.P＝
m(1?m)(2?m) 得m＝0.865
Xco＝0.865/1＝86.5% 平衡组成: ＝y＝0.288
H2yCO＝0.045
yH2O＝0.378
yCO22-15将纯乙烷进行裂解制取乙烯，已知乙烷的单程转化率为60%，若每100Kg进裂解器的乙烷可获得46.4Kg乙烯，裂解气经分离后，未反应的乙烷大部分循环回裂解器（设循环气只是乙烷）在产物中除乙烯及其他气体外，尚含有4Kg乙烷。求生成乙烯的选择性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率。
解：进反应器的乙烷量=100/30=3.333 kmol
产物中乙烷量=4/30=0.133 kmol ，生成乙烯46.4所转化的乙烷量=46.4/28=1.657 kmol 转化的乙烷量=60%×3.333=2.000 kmol ， 未转化的乙烷量=3.333-2.000=1.333 kmol
设未反应的乙烷除了有0.133 kmol随产物乙烯带走外，其余全部返回到反应器中，
即1.333-0.133=1.2 kmol
则新鲜乙烷量=3.333-1.2=2.133 kmol ，乙烯选择性=1.657/2.0=82.9%
乙烷的全程转化率=2.0/2.133=93.8% ，乙烯的单程收率=1.657/3.333=49.7%
乙烯全程收率=1.657/2.133=77.7% ， 乙烯全程质量收率=46.4/（30×2.133）=72.5%
第3章
3-4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？ 答：裂解反应的技术关键之一是采用高温-短停留时间的工艺技术。提高裂解温度，必须提高炉管管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。因此，研制新型的耐热合金钢是提高反应温度的技
术关键。
当炉管材质确定后，可采用缩短管长（实际上是减少管程数）来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。或者改进辐射盘管的结构，采用单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管，这些改进措施，采用了缩小管径以增加比表面积来提高传热面积，使壁温下降，提高了盘管的平均传热强度，由此达到高温-短停留时间的操作条件。
3-5为了降低裂解烃分压，通常加入稀释剂，试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？ 答：工业上常用水蒸气作为稀释剂，加水蒸气量的原则：
水蒸气的加入量随裂解原料不同而异，一般是以能防止结焦，延长操作周期为前提。若加入过量的水蒸气，可使炉管的处理能力下降，增加了炉子热负荷，也增加了水蒸气的冷凝量和急冷剂用量，并造成大量废水。
3-8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？
答：从裂解管出来的裂解气是富含烯烃的气体和大量水蒸汽，温度在727-927℃，由于烯烃反应性强，若在高温下长时间停留，仍会继续发生二次反应，引起结焦，并使烯烃收率下降，因此必须使裂解气急冷以终止反应。
采取的方法有两种：直接急冷和间接急冷。 我认为间接急冷比较好。一般情况下，因为直接急冷的急冷剂是用油或水，急冷下来的油水密度相差不大，分离困难，污水量大，不能回收高品位的热能。而间接急冷可回收高品位热能，产生高压水蒸汽作为动力能源以驱动三机等机械（三机：裂解气压缩机、乙烯压缩机、丙烯压缩机），可减少对环境的污染程度。
关键指标是急冷换热器的运转周期应不低于裂解炉的运转周期。为了减少裂解气在急冷换热器内的结焦倾向，使之能正常操作，控制指标：
一是增大裂解气在急冷换热器中的线速度，一般控制裂解气在急冷换热器中的停留时间小于0.04秒；二是必须控制裂解气的出口温度要高于裂解气的露点。 评价急冷换热器的优劣：