二、计算题1. 已知换热器热流出入口温度分别为160℃,200℃,冷流出入口温度分别为140℃,120℃,逆流情况下,试求对数平均温度差△Tm。
答:对数平均温度差△Tm为49.3℃。
2. 重整一、二、三、四反应器催化剂装填比为8.5:13.5:28:50,重整一、二、三、四反应器入口温度分别为490℃,493℃,495℃,498℃,试求加权平均入口温度WAIT。
将装填比转化为百分数比,8.5+13.5+28+50=100,
则
答:加权平均入口温度为495.8℃。
3. 某重整装置有4台反应器,各反应器催化剂装填比例为R
1:R
2:R
3:R
4=1:2:3:4,四台反应器的进口温度依次为490℃、490℃,495℃,495℃,出口温度分别为420℃、440℃、475℃、490℃,试求加权平均床层温度WABT。
由于各反应器催化剂装填比例为R1:R2:R3:R4=1:2:3:4
转化为百分数分别为10%,20%,30%,40%
WABT=0.1×(490+420)/2+0.2(490+440)/2+0.3×(495+475)/2+0.4(495+490)/2=481℃
答:加权平均床层温度为481℃。
4. 已知:重整一、二、三、四反应器催化剂装填比为8.5:13.5:28:50,重整一、二、三、四反入口温度分别为490℃、493℃、495℃、498℃,出口温度分别为419℃、449℃、469℃、486℃,试求重整反应加权平均床层温度WABT。
8.5+13.5+28+50=100、各反装置百分比为
故
答:重整反应加权平均床层温度为483.2℃
5. 某重整装置催化剂装填比为1:2:3:4,各反出入口压力分别为
| 一反 | 二反 | 三反 | 四反 |
入口/MPa 出口/MPa | 1.5 1.45 | 1.45 1.4 | 1.4 1.35 | 1.35 1.3 |
|
试求重整平均反应压力。
答:重整平均反应压力为1.375MPa。
6. 已知:重整循环氢组成分析数据如下表:
项 目 | H1 | C1 | C2 | C3 | C4 | C4异 | C5 | C5异 | C6以上 |
组成/% | 93.01 | 1.98 | 1.74 | 1.51 | 0.48 | 0.41 | 0.08 | 0.18 | 0.21 |
试求:C
3/C
1的摩尔比,并分析系统水-氯平衡情况。
答:C
3/C
1的摩尔比为0.76,0.7<0.76<1.0说明系统水含量适宜。
7. 试计算1kg六元环烷环完全转化为苯的产氢量为多少Nm
3。
根据化学方程式C
6H
12→C
6H
6+3H
2 产氢量:
答:1kg六元环烷完全转化为苯时产氢0.8Nm
3。
8. 某铂重整装置每小时进料20吨,原料中含C
6环烷、C
7环烷、C
8环烷量分别为10%(m)、11%(m)、12%(m),试求当其全部转化为相应的芳烃后的产氢量为多少?
根据化学方程式C
6H
12→C
6H
6+3H
2 2C
7H
14→2C
7H
7+7H
2 C
8H
16→C
8H
8+4H
2 可知1摩尔的C
6、C
7、C
8可分别产生3、3.5、4摩尔的氢气
C
6产氢:
C
7产氢:
C
8产氢:
共产氢:
答:共产氢5280m
3。
9. 某W-NI系预加氢催化剂的化学组成如下:NiO:2.0%(m)、WO
3:19%(m),问开工预硫化时理论产水多少。(已知催化剂装填量为10吨,NiO、WO
3相对分子质量分别为75、232)
由硫化反应方程式3NiO+2H2S+H2→Ni3S2+3H2O
WO3+2H2S+H2→WS2+3H2O
可知:1摩尔NiO完全硫化产1摩尔水、1摩尔WO3完全硫化产3摩尔水
催化剂中含NiO:(10×1000×2.0%)/75=2.667千摩尔
催化剂中含WO3:(10×1000×19%)/232=24.569千摩尔
共产水:(2.667+24.569×3)×18=76.374×18=1374.7千克=1.374吨
答:理论产水1.374吨。
10. 某催化重整装置有预加氢催化剂10吨,催化剂上含WS
315%、Ni
3S
23%,送往催化剂厂再生,假定全部硫化物均能100%转化为氧化物,在再生后要筛出5%的粉末及夹杂物,问返厂再生好的催化剂的质量是多少?(假定催化剂上没有积炭。已知相对原子质量:Ni:58.7,W:183.8,O:16,S:32)
2WS3+9O2→2WO3+6SO2
Ni3S2+7O2→6NiO+4SO2
WO3,NiO,WS3,Ni3S2的相对分子质量为231.8,74.7,279.8,240.1
催化剂中含WS3:10×15%=1.5t
由WS3变成WO3后的质量为:1.5×(231.8/279.8)=1.243t
催化剂中含Ni3S2:10×3%=0.3t
由Ni3S2变成NiO后的质量为:0.3×(6×74.7/2×240.1)=0.28t
返厂后催化剂的质量为:10-(1.5-1.243)-(0.3-0.28)=9.723t
答:返厂后催化剂的质量为9.723吨。
11. 某加热炉有效热负荷8.37×10
6kJ/h,每小时实际消耗208.33kg燃料气(已知燃料气发热值为5.36×10
4kJ/kg),试求该加热炉热效率?
热效率η=Q有效/(B×Q)=8.37×106/208.33×5.36×104×100%=75%。
答:该加热炉热效率为75%。
12. 某加热炉有效热负荷200万kcal/h,每小时实际消耗208.33kg燃料气(已知燃料气发热值为12000kcal/kg)试求该炉的热效率。
热效率η=Q/(B×QL)=200×10000/(208.33×12000)=80%式中:B—实际消耗量;QL—发热量;Q—热负荷
答:该炉的热效率为80%。
13. 某重整装置一个月的处理量为32400t,消耗中电的耗量为880000kW·h,试求电的能耗是多少?(电的能耗折算系数为0.3kg标油/kW·h)
电耗量折算为:880000×0.3=264000(kg标油)
能耗为:
答:电的能耗为8.15kg标油/t。
14. 某班在某天的消耗如下:电量:12000kW·h;燃料气30t;蒸汽123t;循环水700t;除盐水1t;它们的能耗折算系数分别是0.3、1000、88、0.1、0.23;重整进料量为800t,试计算该班的能耗为多少kg标油/吨?
(12000×0.3+30×1000+88×123+700×0.1+1×0.23)/800=55.62kg标油/吨
答:该班的能耗为55.62kg标油/吨。
15. 已知烟道气采样分析如下:
组成 | O2 | N2 | CO | CO2 |
体积/% | 4.25 | 82.26 | 1 | 13.13 |
试求:过剩空气系数为多少?
α=100-CO2-O2/100-CO2-4.76·O2=100-13.13-4.25/100-13.13-4.76×4.25=82.6/66.64=1.24
答:过剩空气系数为1.24。
16. 在连续定态过程的精馏塔中,塔的进料量是1.5t/h,原料组成是40%的苯和60%的甲苯,操作压力是常压,要求塔底产品中苯含量为2%,塔顶产品中苯对塔进料的回收率为97.1%,试求塔底、塔顶产品的流量及组成?
设塔顶产品流量为D,塔底产品流量为W,塔顶产品中苯含量为X。
D+W=1.5
D×X+W×0.02=1.5×0.4
解得:FW=0.87t/h,D=0.63t/h,X=92.5%
答:塔顶产品流量为0.63t/h,塔底产品流量为0.87t/h,塔顶产品中苯含量为92.5%。
17. 已知某精馏塔进料量为50kmol/h,塔顶馏出量为41.8kmol/h,回流比为3,当进料状况为饱和蒸汽进料时,试求提馏段内上升气体量及下降的液体量。
L=RD=3×41.8=125.6(kmol/h)
因V=L+D=(R+1)D=4×41.8=167.5(kmol/h)
因进料状况为饱和蒸汽进料,所以q=0
V'=V-(1-q)F=167.5-(1-0)×50=117.5(kmol/h)
L'=L+qF=125.6+0×50=125.6(kmol/h)
答:提馏段内上升气体量及下降的液体量分别为117.5kmol/h,125.6kmol/h。
18. 某催化重整装置催化剂分两段装填共20t,催化剂装填比为1:2:3:4,一、二反催化剂理论需硫量为0.13%、三、四反为0.15%,问四个反应器各需多少千克二甲基二硫。
各反催化剂装填量为:一反:20×0.1=2t;二反:20×0.2=4t;三反:20×0.3=6t;四反:20×0.4=8t
各反理论需硫量为:一反:2×1000×0.13%=2.6kg;二反:4×1000×0.13%=5.2kg;三反:6×1000×0.15%=9kg;四反:8×1000×0.15%=12kg
各反需二甲基二硫:一反:2.6÷68%=3.82kg;二反:5.2÷68%=7.647kg;三反:9÷68%=13.24kg;四反:12÷68%=17.65kg。
答:各反所需二甲基二硫分别为:3.82kg;7.647kg;13.24kg;17.65kg。
19. 某重整装置装填的催化剂上的氯含量为0.5%,开工期间共脱水100千克,化验分析其中氯的含量为1.2%,问开工期间共需补多少二氯乙烷才能达到催化剂的适宜氯含量。已知:适宜氯含量是1.0%(催化剂重量),催化剂装填量为10t,循环气中氯忽略不计。
水中失氯:100kg×1.2%=1.2kg
氯含量由0.5%补到1.0%需氯:10×1000kg×(1.0-0.5)%=50kg
需二氯乙烷:(1.2+50)×99/71=71.39kg
答:共需补二氯乙烷71.39kg。
20. 重整装置进料量为75t/h,分析进料硫含量为0.05ppm,要求的进料硫含量为0.25ppm,求每分钟硫的注入量为多少?
注硫的需求量为0.25-0.05=0.20ppm;进料量为75t/h,则注入的硫含量为75×1000/60×0.5×10-6=0.00025kg硫/min
答:每分钟注硫量为0.00025kg硫。
21. 重整装置进料量为75t/h,分析进料硫含量为0.05ppm,要求的进料硫含量为0.25ppm,求每分钟硫化物的体积注入量为多少?(硫化物为二甲基二硫,相对分子质量94,相对密度为1.063g/mL)
注硫的需求量为0.25-0.05=0.20ppm;进料量为75t/h,则注入硫的量为75×1000/60×0.5×10-6=0.00025kg/min;由二甲基二硫的相对分子质量得:1kg硫化物含有0.6809kg硫;由相对密度得:1g硫化物体积为0.9407mL;
硫化物注入量为:0.0025/0.6809×0.9407×1000=0.345mL/min。
答:每分钟硫化物的注入量为0.345mL/min。