最新《化学过程工艺学·第二版》课后习题参考答案·刘代俊.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date化学过程工艺学第二版课后习题参考答案刘代俊化学过程工艺学第二版课后习题参考答案刘代俊 化学过程工艺学第二版 刘代俊、蒋文伟、张昭编著第三章 思考题1. 试叙述浮选过程中需使用哪几类药剂,各起什么作用。答: 浮选过程加入药剂是为了改变某些矿物的湿润性以达到分离的目的。浮选剂大致分为以下几类:捕收剂-使某些矿物表面生成一层憎水膜,而与气泡结合使矿上浮。起泡剂-促使液体形成
2、外膜结实的气泡,并且有较长的持续时间。起泡剂亲水极性基朝向水,非极性基朝向空气,可避免气泡兼并,降低界面张力,使气泡稳定。抑制剂-增加矿石中非上浮组分的亲水性使之完全沉底,从而提高选矿效果。调节剂-在不再引入其他杂质的情况下,调节pH,消除有害离子的影响,调节泥浆的分散度和絮凝度。2. 已知矿石已被粗碎成400mm,现需要粉碎到0.074mm(200目),试选用适当的破碎机与流程(规模3万吨/年)答:由题目知道,进料粒度400mm,按破碎机的进料粒度范围首先选择颚式破碎机(进料粒度2501250mm,破碎比2.54),取破碎比为3.5,则出料粒度,根据破碎比,在进料粒度允许情况下,选择锤式破碎
3、机(进料粒度40300mm,破碎比820),取破碎比15,则出料粒度,到达粉碎机允许的进料粒度范围。选择球磨机(进料粒度425mm,破碎比60340),将破碎比控制在103左右,即可达到粉碎后粒度0.074mm.矿石筛分颚式破碎机筛分锤式破碎机粉碎机筛分出料3. 简述磷矿石酸浸取分解的介微观过程,并解释为何在反应中有气体产生。答:磷矿石酸浸取主要是磷矿先被磷酸分解成磷酸一钙,磷酸一钙再与硫酸反应生成磷酸。此外,还存在一些杂质副反应,如:第一步反应生成的氢氟酸,与磷矿中二氧化硅生成氟硅酸,氟硅酸分解有四氟化硅气体产生;磷矿中含有镁的碳酸盐,与磷酸和硫酸反应生成二氧化碳气体也是气体产生的另一种途径
4、。4. 采用二水物工艺生产20%磷酸(P2O5),反应温度为75,求此时对应的SO3 平衡浓度。又由于矿种含有较多杂质,要求实际控制SO3浓度为4.5%,此时能否保证二水物工艺的正常进行。解:生产20%磷酸(P2O5)时,75对应的A=-0.891,B=0.282,按照式3-16计算: ws=-0.8910.2+0.282=0.1038=10.38%即二水物工艺生产20%磷酸(P2O5),反应温度为75对应的SO3 平衡浓度为10.38%。要求控制的控制SO3浓度为4.5%,在75时允许的SO3 平衡浓度范围内,所以能够保证二水物工艺的正常进行。5. 阐述单槽多桨流程中反应槽的几个区域在工艺安
5、排上各有什么特点。答:单槽多桨反应槽由两个同心直立圆筒组成。分解过程在环形室中基本完成,中间的内筒起消除磷矿短路和降低过饱和度的作用。环形室内有八个搅拌桨和多个阻涡挡板。搅拌桨造成料浆沿环形室以大流速朝一个方向运动形成湍流,环形区分8个小区,中心筒为第9区。第一区送人矿浆和返回的稀磷酸,第二区末端送入硫酸,第八区两个溢流口一个通向一区送去回浆,一个通向九区。料浆从九区底部打出。第四章 思考题1. 生产乳化炸药时,黏度约为1.5105cP,搅拌釜的容积为2.3m3,试选择合适的搅拌桨。解:1.5105cP=150Pas,2.3m3=608gal,由图4-3可知螺旋桨及涡轮适用。2. 对于平行反应
6、,有化学反应速率式 试问,在间歇操作和连续操作中应怎样选择反应器和控制浓度,才能使产物P有较大的收率。答:由题知,a1a2,b1=b2,根据表4-7可得,连续反应使cA、cB都变大,使用平推流反应器或者全混流反应器串联进行操作,可以使P有较大的收率。间歇反应应尽力使cA、cB都高所以一次性加入所有A、B.3. 讲述硫酸作催化剂对DOP生产的作用机理,并简述书中间歇法生产邻苯二甲酸增塑剂的工艺流程中硫酸的走向,并解释这样处理的原因,若采用固相催化剂时,又该怎样处理?答:硫酸催化剂电离出H+首先进攻单酯中羧基的酰基氧,形成碳正离子中间体,形成醇分子羟基氧原子亲核进攻的有利条件,降低反应活化能,从而
7、加快化学反应速率,形成双酯。间歇法生产DOP过程中的硫酸由双酯化反应釜顶部加入,在釜内催化酯化反应后,随酯化液进入中和洗涤器,被NaCO3溶液中和后随废水排出。原因:浓硫酸具有脱水氧化的作用,如长期停留在反应体系中不脱除,与醇作用易生成醛类、烯类、醚类、以及硫酸酯类副产物,影响产品色泽和酸值,为保证产品质量,在酸催化反应结束后,应立即将其从酯化液中脱离出去。若采用固体催化剂,可以将固体催化剂安装在固定床上,使反应物流经固定床,即可发挥作用。其优点如下:原料利用率高;催化剂的活化温度高于硫酸法工艺的活化温度;回收醇使用时间长,原料醇质量适应性强;工艺废水量小,水质好,处理简单;工艺热能利用率高;
8、对设备条件要求高,腐蚀小。4. 试叙悬浮聚合工艺的基本思路,并考虑氯乙烯悬浮聚合过程中有无固相产生。答:先将去离子水加入聚合釜内,在搅拌下继续加入分散剂水溶液和其他助剂,后加引发剂,密封,抽真空,以氮气排除釜内空气。最后加入单体,升温至预定温度进行聚合,为了缩短聚合时间,也可将排氧后的釜内物料先加热至预定局和温度,然后引入单体聚合。有固相产生。第一种由于搅拌过快,黏结成块;第二种,当聚合反应转化率较高时,液珠会基本变成固体颗粒。5. 试叙离子膜在电渗析过程中的作用。如果没有膜,能否生产烧碱,二者有何不同,可查相关资料说明。答:离子膜的作用:运用正负离子具有选择性的特点,与反应过程进行耦合。同时
9、膜体中的活性基团中的固定离子,排斥Cl-和OH-,从而获得高纯度氢氧化钠溶液。如果没有膜材料,也可以生成烧碱,工业生产烧碱的方法主要通过电解食盐水溶液来制取,途径有:隔离法、水银法和离子交换法。其他两种方法都是在没有膜的情况下进行的。如果使用电渗析法,没有膜材料,则不能得到纯净烧碱,但可以得到含有烧碱的产品。原理不同:膜分离是阴极生成氢氧根钠离子通过阳离子交换膜来到阴极一侧,结合生成烧碱。直接电解过程是电解食盐水,得到氢氧根和钠离子,结合生成烧碱。6. 某酸性萃取体系粗分离,要求获得高于90%的Gd2O3的产品,希望从60%的Gd2O3原料进行富集,主要杂质是Eu2O3和Sm2O3,Gd2O3
10、的收率要求达到90%,试求级数。解:已知:酸性萃取剂可以分离3价Eu/Gd, ,由于与相近,所以Eu、Sm这两种杂质可以作为一种杂质考虑,Gd为主产品。由题意,设A=Eu2O3+Sm2O3 ,B=Gd2O3;则:,. , , 计算工艺参数:可得,因此可取;即萃取10级,洗涤10级。第五章 思考题1.在气固系统中,若床层中气速为5m/s,从床层的膨胀情况来看,大致处于何种状态?解:床层中气速为5m/s,从表5-1中看,在0.516m/s和3-16m/s两个区间内都存在。分两种情况讨论:其一,气固并流上行快速流化床。提升管中为几秒,周期性循环,颗粒平均直径0.050.5mm,颗粒外循环量15200
11、0kg(m2s)-1 ,空隙率0.850.98,少量气体返混,床内颗粒为同环-核流动结构,返混严重。其二,气固并流下行快速流化床。下行管中为几十毫秒至1秒,周期循环。颗粒平均直径0.050.5mm,颗粒外循环量152000kg(m2s)-1 ,空隙率0.950.99,气体和床内颗粒轴向返混很小。2实现煤气化联合循环发电(IGCC)工艺有哪些优点。答:煤气化联合循环发电工艺,清洁高效。制取得到中热值煤气,汽化和净化系统体积较小,煤气净化技术如采用新式的克里提高供电效率2%,燃气轮机发电量一般比蒸汽轮机大,功率比蒸汽轮机高,IGCC发电效率比传统方法高约5%。3水煤气与混合发生炉煤气的生产有哪些不
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