题目
【计算题】教材2-15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
【计算题】教材2-15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
题目解答
答案
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=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%
解析
步骤 1：计算进反应器的乙烷量
根据题目，每100Kg进裂解器的乙烷，乙烷的摩尔质量为30g/mol，因此进反应器的乙烷量为：
\[ \frac{100}{30} = 3.333 \, \text{kmol} \]
步骤 2：计算生成乙烯的量
题目中提到每100Kg进裂解器的乙烷可获得46.4Kg乙烯，乙烯的摩尔质量为28g/mol，因此生成乙烯的量为：
\[ \frac{46.4}{28} = 1.657 \, \text{kmol} \]
步骤 3：计算未反应的乙烷量
题目中提到裂解气经分离后，未反应的乙烷大部分循环回裂解器，产物中尚含有4Kg乙烷，乙烷的摩尔质量为30g/mol，因此产物中未反应的乙烷量为：
\[ \frac{4}{30} = 0.133 \, \text{kmol} \]
步骤 4：计算乙烷的单程转化率
题目中已知乙烷的单程转化率为60%，因此单程转化的乙烷量为：
\[ 3.333 \times 60\% = 2.000 \, \text{kmol} \]
步骤 5：计算未反应的乙烷量
未反应的乙烷量为：
\[ 3.333 - 2.000 = 1.333 \, \text{kmol} \]
步骤 6：计算循环回裂解器的乙烷量
循环回裂解器的乙烷量为：
\[ 1.333 - 0.133 = 1.200 \, \text{kmol} \]
步骤 7：计算新鲜乙烷量
新鲜乙烷量为：
\[ 3.333 - 1.200 = 2.133 \, \text{kmol} \]
步骤 8：计算生成乙烯的选择性
乙烯的选择性为：
\[ \frac{1.657}{2.000} = 82.9\% \]
步骤 9：计算乙烷的全程转化率
乙烷的全程转化率为：
\[ \frac{2.000}{2.133} = 93.8\% \]
步骤 10：计算乙烯的单程收率
乙烯的单程收率为：
\[ \frac{1.657}{3.333} = 49.7\% \]
步骤 11：计算乙烯全程收率
乙烯全程收率为：
\[ \frac{1.657}{2.133} = 77.7\% \]
步骤 12：计算乙烯全程质量收率
乙烯全程质量收率为：
\[ \frac{46.4}{30 \times 2.133} = 72.5\% \]
根据题目，每100Kg进裂解器的乙烷，乙烷的摩尔质量为30g/mol，因此进反应器的乙烷量为：
\[ \frac{100}{30} = 3.333 \, \text{kmol} \]
步骤 2：计算生成乙烯的量
题目中提到每100Kg进裂解器的乙烷可获得46.4Kg乙烯，乙烯的摩尔质量为28g/mol，因此生成乙烯的量为：
\[ \frac{46.4}{28} = 1.657 \, \text{kmol} \]
步骤 3：计算未反应的乙烷量
题目中提到裂解气经分离后，未反应的乙烷大部分循环回裂解器，产物中尚含有4Kg乙烷，乙烷的摩尔质量为30g/mol，因此产物中未反应的乙烷量为：
\[ \frac{4}{30} = 0.133 \, \text{kmol} \]
步骤 4：计算乙烷的单程转化率
题目中已知乙烷的单程转化率为60%，因此单程转化的乙烷量为：
\[ 3.333 \times 60\% = 2.000 \, \text{kmol} \]
步骤 5：计算未反应的乙烷量
未反应的乙烷量为：
\[ 3.333 - 2.000 = 1.333 \, \text{kmol} \]
步骤 6：计算循环回裂解器的乙烷量
循环回裂解器的乙烷量为：
\[ 1.333 - 0.133 = 1.200 \, \text{kmol} \]
步骤 7：计算新鲜乙烷量
新鲜乙烷量为：
\[ 3.333 - 1.200 = 2.133 \, \text{kmol} \]
步骤 8：计算生成乙烯的选择性
乙烯的选择性为：
\[ \frac{1.657}{2.000} = 82.9\% \]
步骤 9：计算乙烷的全程转化率
乙烷的全程转化率为：
\[ \frac{2.000}{2.133} = 93.8\% \]
步骤 10：计算乙烯的单程收率
乙烯的单程收率为：
\[ \frac{1.657}{3.333} = 49.7\% \]
步骤 11：计算乙烯全程收率
乙烯全程收率为：
\[ \frac{1.657}{2.133} = 77.7\% \]
步骤 12：计算乙烯全程质量收率
乙烯全程质量收率为：
\[ \frac{46.4}{30 \times 2.133} = 72.5\% \]