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。

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
根据题目，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
根据题目，单程转化率为60%，因此转化的乙烷量为：
\[ 3.333 \times 60\% = 2.000 \text{ kmol} \]
未反应的乙烷量为：
\[ 3.333 - 2.000 = 1.333 \text{ kmol} \]

步骤 4：计算产物中乙烷量
根据题目，产物中除乙烯及其他气体外，尚含有4Kg乙烷，因此产物中乙烷量为：
\[ \frac{4}{30} = 0.133 \text{ kmol} \]

步骤 5：计算循环回裂解器的乙烷量
未反应的乙烷量为1.333 kmol，其中0.133 kmol随产物乙烯带走，因此循环回裂解器的乙烷量为：
\[ 1.333 - 0.133 = 1.200 \text{ kmol} \]

步骤 6：计算新鲜乙烷量
新鲜乙烷量为进反应器的乙烷量减去循环回裂解器的乙烷量，即：
\[ 3.333 - 1.200 = 2.133 \text{ kmol} \]

步骤 7：计算生成乙烯的选择性
乙烯选择性为生成乙烯的量除以转化的乙烷量，即：
\[ \frac{1.657}{2.000} = 82.9\% \]

步骤 8：计算乙烷的全程转化率
乙烷的全程转化率为转化的乙烷量除以新鲜乙烷量，即：
\[ \frac{2.000}{2.133} = 93.8\% \]

步骤 9：计算乙烯的单程收率
乙烯的单程收率为生成乙烯的量除以进反应器的乙烷量，即：
\[ \frac{1.657}{3.333} = 49.7\% \]

步骤 10：计算乙烯全程收率
乙烯全程收率为生成乙烯的量除以新鲜乙烷量，即：
\[ \frac{1.657}{2.133} = 77.7\% \]

步骤 11：计算乙烯全程质量收率
乙烯全程质量收率为生成乙烯的质量除以新鲜乙烷的质量，即：
\[ \frac{46.4}{30 \times 2.133} = 72.5\% \]