化学工艺学习题Word文件下载.docx

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20、烃类热裂解中二次反应有：

烯烃的裂解、烯烃的聚合、环化和缩合、烯烃的加氢和脱氢、烃分解生成碳。

21、结焦与生碳过程二者机理不同，结焦是在较低温度下（＜1200Ｋ）通过（芳烃缩合）而成，生碳是在较高温度下（＞1200Ｋ）通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子。

22、自由基连锁反应分为链引发、链传递、链终止三个阶段。

23、管式炉裂解的工艺流程实现了高温、短停留时间、低烃分压的裂解原理。

24、工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。

25、裂解气的深冷分离流程分为三大部分：

气体净化系统、压缩和冷冻系统、精馏分离系统。

26、在裂解气分离过程中，加氢脱乙炔工艺分为前加氢和后加氢两种。

加氢脱乙炔过程中，设在脱甲烷塔前进行加氢脱炔的叫前加氢。

27、在裂解分离系统中，急冷换热器能量回收能产生高能位的能量。

28、用石油烃为原料裂解制乙烯是目前工业上生产乙烯的主要方法。

29、芳烃主要有如下三方面来源：

1.来自煤高温干馏的副产煤焦油和粗苯；

2.来自催化重整的汽油；

来自乙烯生产中的裂解气油。

30、芳烃转化反应主要有异构化反应、歧化反应、烷基化反应、烷基转移反应和脱烷基反应等几类反应。

31、为了满足芳烃纯度的要求，目前工业上实际应用的主要是溶剂萃取和萃取蒸馏来分离芳烃的馏分

32、目前工业上分离对、间二甲苯的方法主要有深冷结晶分离、络合分离法和模拟移动床吸附分离法。

33、目前，工业上主要的烷基化剂有：

烯烃、卤代烷烃。

34、工业上已用于苯烷基化工艺的酸性催化剂主要有酸性卤代物的络合物、磷酸／硅藻土、ＢＦ3／γＡl2Ｏ3和ZＳＭ－5分子筛催化剂。

35、烃类的脱氢反应是吸热反应，故平衡常数随着温度的升高而增大。

36、脱氢反应是分子数增加的反应，故降低总压使产物的平衡浓度增大。

37、工业上烃类催化脱氢反应从热力学考虑需在高温、低压下进行操作，但那是不安全的，因此必须采取其他措施，通常是采用稀释剂以降低烃分压。

38、平衡氨浓度与温度、压力、氢氮比和惰性气体浓度有关。

当温度降低，或压力升高时，都能使平衡氨浓度增大。

39、目前，工业上苯乙烯主要是由乙苯脱氢法制得。

反应器型式有外加热列管式反应器和绝热型反应器两种。

40、氧化过程的共同特点有：

氧化剂、强放热、热力学上都很有利和多种途径经受氧化。

41、在氧化过程中，反应热的移走是很关键的问题。

42、自氧化反应具有自由基链反应特征。

43、在工业上采用的氧化促进剂主要有两类，一类是有机含氧化合物，另一类是溴化物。

44、醋酸的合成方法主要有乙醛氧化法和甲醇与一氧化碳低压羰化合成。

45、目前，工业上生产环氧乙烷的主要生产方法是乙烯的环氧化法。

46、非均相催化氧化反应都是强放热反应。

反应温度都很高，故采用的氧化反应器必须能及时移走反应热和控制反应温度。

工业上常用的反应器有列管式固定床反应器和流化床反应器。

列管式固定床反应器反应器特别适用于有串联式深度氧化副反应的反应过程，可抑制串联副反应的发生；

流化床反应器反应器适合用于深度氧化产物主要来自平行副反应，且主、副反应的活化能相差甚大的场合。

47、羰化反应主要有两大类反应：

不饱和化合物的羰化和甲醇的羰化。

48、异丙苯氧化制过氧化异丙苯浓缩时要真空操作原因是降低蒸发温度，抑制过氧化异丙苯分解。

11.天然气蒸汽转化法中，为防止催化剂中毒，进入转化炉之前，天然气要进行脱硫处理。

61、非均相催化氧化反应器固定床和流化床各自优缺点：

流化床缺点有：

催化剂易磨损；

部分气体轴向返混大，选择性较低；

产生大气泡，传质不良，选择性下降。

。

二、选择题

下列哪个过程属于对石油的一次加工___D_。

A．烃类热裂解；

B.催化重整；

C.催化裂化；

D.常压蒸馏和减压蒸馏

对CO变换反应，下列说法正确的是__B__。

A．高温和高水碳比有利于平衡右移；

B。

变换反应是可逆放热反应；

C．变换过程采用单反应器；

D。

压力对平衡和反应速度都无影

合成氨反应是__A__。

A.可逆放热反应B.放热反应

C.可逆吸热反应D.吸热反应

保持强放热的氧化反应能稳定进行的关键是__A_。

A.合理选择载热体和载热体的温度控制.B.控制好单程转化率.

C.控制好原料的配比.D.控制好适宜的空速.

乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂的活性组分是__B__。

A.CuB.AgC.三氧化二铝D.Fe

烃类管式裂解生产乙烯裂解温度对产物分布的影响：

__A__温度，乙烯、丙烯收率____。

A、提高提高B、提高降低C、降低不变D、降低提高

控制短的停留时间。

可以_D______二次反应的发生，_______乙烯收率。

A、提高提高B、提高降低C、降低降低D、降低提高

在烃类热裂解生产乙烯中，提高温度有利于_C___次反应，短停留时间有利于___次反应。

A、二一B、二二C、一一D、一二

在烃类热裂解生产乙烯中，降低烃分压有利于增大___D_次反应对____次反应的相对反应速率。

在烃类热裂解生产乙烯中，降低烃分压，则乙烯收率___B_，焦的生成____。

三、名词解释

石脑油：

初馏塔塔顶蒸出的轻汽油。

催化重整：

是在含铂的催化剂作用下使原油常压蒸馏所得的轻汽油馏分经过化学加工转变成富含芳烃的高辛烷值汽油。

催化裂化：

是在催化剂作用下将不能用作轻质油燃料的常减压馏分油，加工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料的加工过程。

生物化工：

通过生物催化剂（活细胞催化剂或酶催化剂）催化的发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养过程来获得化工产品的化工。

烃类热裂解法：

是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油），经过高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。

生产能力：

是指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原料量。

生产强度：

为设备单位特征几何量的生产能力，即设备的单位体积或单位面积的生产能力。

最佳反应温度：

正、逆反应速率之差即为产物生成的净速率有一个极大值，此极大值对应的温度称为最佳反应温度。

停留时间：

是指物料从反应开始达到某一转化率时在反应器内经历的反应时间。

深冷分离法：

是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低温下除了氢和甲烷以外把其余的烃都冷凝下来，然后在精馏塔内进行多组分精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离出来。

前加氢：

在加氢脱乙炔过程中，设在脱甲烷塔前进行加氢脱炔的流程。

后加氢：

在加氢脱乙炔过程中。

设在脱甲烷塔后进行加氢脱炔的流程。

合成气：

指一氧化碳和氢气的混合气。

一碳化学：

凡包含一个碳原子的化合物，主要是一氧化碳、甲醇、甲烷等参与反应的化学称一碳化学。

C1化工：

凡包含一个碳原子的化合物参与反应的化学称为C1化学，涉及C1化学反应的工艺过程和技术称为C1化工。

氢蚀：

在高温高压下，氢原子能侵入钢的晶格中，与钢中碳原子化合，生成甲烷。

此甲烷向外扩散，在晶格中产生应力，晶格结构发生变形，钢硬化变形。

此过程称为氢蚀。

自氧化反应：

具有自由基链反应特征，能自动加速的氧化反应称为自氧化反应。

催化自氧化：

具有自由基链反应特征，能自动加速的氧化反应称为自氧化反应，加入催化剂，促进链的引发，缩短或消除反应诱导期，可大大加速氧化反应，称为催化自氧化。

氧化促进剂：

氧化反应中，除催化剂外，还需要添加的一类能缩短反应诱导期或加快反应中间某一步的氧化反应速度的物质。

络合催化氧化：

催化剂由中心金属离子与配位体构成，过渡金属离子与反应物分子构成配位键使其活化，反应物氧化，金属离子或配位体被还原，然后还原态的催化剂再被分子氧氧化成初始状态，完成催化循环过程，此类反应称为络合催化氧化反应。

非均相催化氧化：

主要是指气态有机原料在固体催化剂存在下，以气态氧作氧化剂，氧化为有机产品的过程。

致稳剂/气：

某些物质与空气或纯氧的混合物存在爆炸极限，而有些惰性物质的加入可以减小爆炸极限，增加体系的安全性，这种惰性物质称致稳剂。

羰化反应：

在过渡金属配位化合催化剂存在下，在有机化合物分子中引入羰基的反应。

氯化：

在化合物分子中引入氯原子以生产氯的衍生物的反应过程。

平衡氧氯化法：

将氧氯化法与乙烯直接氯化过程结合在一起，两个过程所生成的二氯乙烷一并进行裂解得到氯乙烯，以平衡氯化氢，这种方法称为平衡氧氯化法。

CO变换:

一氧化碳和水蒸气反应生成氢和二氧化碳的过程称为CO变换。

裂解气预分馏：

将急冷后的裂解气进一步冷却至常温，并在冷却过程中分馏出裂解气中的重组分（如燃料油，裂解汽油，水分），这个环节称为裂解气预分馏。

芳烃的烷基化：

芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基所取代而生成烷基芳烃的反应。

烷基化剂：

能为烃的烷基化提供烷基的物质称为烷基化剂。

四、简答题：

1、化学工艺学涉及的内容？

答：

化学工艺学所涉及的内容一般包括：

原料的选择和预处理；

生产方法的选择及方法原理；

设备（反应器和其它）的选择、结构和操作；

催化剂的选择和使用；

操作条件的影响和选定；

流程组织；

生产控制；

产品规格和副产物的分离与利用；

能量的回收和利用；

对不同工艺路线和流程的技术经济评价等问题。

2、石油的一次加工、二次加工介绍

石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。

石油的二次加工方法有：

（1）催化重整催化重整的原料是石脑油，催化重整装置能提供高辛烷值汽油，还为化纤、橡胶、塑料和精细化工提供苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料以及提供液化气和溶剂油，并副产氢气。

其催化剂是由活性组分（铂）、助催化剂和酸性载体（如经HCl处理的Al2O3）组成。

（2）催化裂化原料是直馏柴油、重柴油、减压柴油或润滑油馏分，甚至可以是渣油焦化制石油焦后的焦化馏分油。

获得的产品是高质量的汽油，并副产柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品。

催化剂是过去采用硅酸铝催化剂，目前采用高活性的分子筛催化剂。

（3）催化加氢裂化加氢裂化的原料油可以是重柴油、减压柴油，甚至减压渣油，另一原料是氢气。

催化加氢裂化系指在催化剂存在及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油（或重整原料）和气体等产品的加工过程。

催化剂分为两类，即Ni、Mo、W、Co的非贵金属氧化物和Pt、Pd贵金属氧化物，均用硅酸铝加分子筛或氧化铝为载体。

非贵金属氧化物催化剂要先进行还原活化才有活性。

（4）烃类热裂解烃类热裂解主要目的是为了制取乙烯和丙烯，同时副产丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳烃及其他化工原料。

热裂解的原料较优者是乙烷、丙烷和石脑油。

3、无机化学矿产量最大的两个产品分别是什么？

如何利用？

磷矿和硫铁矿。

磷矿主要是生产磷肥。

硫铁矿用于制硫酸。

4、何谓转化率？

何谓选择性？

何谓收率？

对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？

转化率指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用X表示

；

选择性是指转化成目的产物的某反应物的量与所有参加反应而转化的该反应物总量之比，用S表示

收率：

转化为目的产物的原料量与通入反应器的该原料总量之比，用Y表示。

通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。

5、对于可逆放热反应，净反应速率随温度变化的规律如何？

对可逆放热反应，净速率随温度变化有三种可能性，即

，当温度较低时，净反应速率随温度的升高而增高；

当温度超过某一值后，净反应速率开始随着温度的升高而下降。

因此存在最佳反应温度Top。

6、 

温度、浓度、压力对化学平衡、反应速率的影响？

温度：

对化学平衡的影响：

对于不可逆反应不需考虑化学平衡，

而对于可逆反应，其平衡常数与温度的关系为：

对于吸热反应，△H＞0,平衡常数K值随着温度升高而增大，有利于反应，产物的平衡产率增加。

对于放热反应，△H＜0，平衡常数随着温度升高而减小，平衡产率降低。

对反应速率的影响：

反应速率常数与温度的关系见阿累尼乌斯方程：

反应速率常数随着温度升高而增大。

对于不可逆反应，逆反应速率忽略不计，故产物生成速率总是随温度的升高而加快；

对于可逆反应而言，正、逆反应速率之差即为产物生成的净速率。

温度升高时，正、逆反应速率常数都增大，所以正、逆反应速率都提高。

对于吸热的可逆反应，净速率r总是随着温度的升高而增高的；

而对于放热的可逆反应，净速率随温度变化有三种可能性，即：

当温度较低时，净反应速率随温度的升高而增高；

净速率有一个极大值，此极大值对应的温度称为最佳反应温度（TOP），亦称最适宜反应温度。

浓度：

根据反应平衡移动原理，反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动。

从反应速率式可知，反应物浓度越高，反应速率越快。

压力：

压力对液相和固相反应的平衡影响较小。

气体的体积受压力影响大，故压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大，其规律为：

（1）对分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率；

（2）对分子数减小的反应，压力升高，产物的平衡产率增大；

（3）对分子数没有变化的反应，压力对平衡产率无影响。

在一定的压力范围内，加压可减小气体反应体积，且对加快反应速率有一定好处。

7、简述化工生产过程的三大步骤。

⑴原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。

⑵化学反应通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工生产过程的核心。

⑶产品的分离和精制目的是获取符合规格的产品，并回收、利用副产物。

8、正构烷烃热裂解过程的主要反应通式？

9、简述在烷烃热裂解中，烷烃脱氢和断链难易的规律。

（１）同碳原子数的烷烃，C－H键能大于C－C键能，故断链比脱氢容易；

（２）烷烃的相对热稳定性随碳链的增长而降低，碳链愈长的烃分子愈容易断链；

（３）烷烃的脱氢能力与烷烃的分子结构有关。

叔氢最容易脱去，仲氢次之，伯氢又次之；

（４）带支链的C－C键或C－H键的键能较直链的C－C键或C－H的键能小，易断裂。

所以，有支链的烃容易裂解或脱氢。

10、简述环烷烃裂解反应的规律。

（１）侧链烷基比烃环易于裂解，长侧链先在侧链中央的C－C键断裂，有侧链的环烷烃比无侧链的环烷烃裂解时得到较多的烯烃；

（２）环烷脱氢生成芳烃比开环生成烯烃容易；

（３）五碳环比六碳环较难裂解。

环烷烃热裂解易得芳烃，含环烷烃较多的原料，裂解产物中丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯较低，单环烷烃生成乙烯、丁二烯、单环芳烃

多环烷烃生成C4以上烯烃、单环芳烃

11、简述各族烃类的热裂解反应规律。

（１）烷烃－正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。

异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃。

随着分子量的增加，这种差别就减小；

（２）环烷烃－在通常裂解条件下，环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应，含环烷烃较多的原料，其丁二烯、芳烃的收率高，乙烯的收率低；

（３）芳烃－无侧链的芳烃基本上不以裂解为烯烃；

有侧链的芳烃，主要是侧链逐步断裂及脱氢。

芳环倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦；

（４）烯烃－大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，烯烃脱氢生成炔烃、二烯烃，进一步生成芳烃和焦。

在高温下，烷烃和烯烃还会发生分解反应生成少量的碳。

12、为什么烃类热裂解生产中要加入稀释剂？

简述热裂解工业上采用水蒸气作为稀释剂的优点。

…..

优点：

（1）水蒸气热容较大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平衡时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。

（2）易于从裂解产物中分离，对裂解气的质量无影响；

（3）可以抑制原料中硫对合金钢裂管的腐蚀作用；

（4）水蒸气在高温下能与裂管中沉积的焦碳反应，起了对炉管的清焦作用；

（5）水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，形成氧化膜，起一定的保护作用。

13、在烃热解过程中应采用什么样的工艺条件以获得较高的乙烯收率？

高温、短停留时间、低烃分压。

14、对裂解气进行急冷的目的是什么？

急冷方式有哪几种？

各有何优缺点

裂解气急冷以降低温度，停止裂解反应；

回收废热。

直接急冷：

冷却介质（水、油）与裂解气直接接触，适用于极易结焦的重质烃

间接急冷：

又称急冷锅炉、废热锅炉，用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水，以提高蓄热能力

优缺点……

15、裂解气预分馏的目的是什么？

目的和任务：

①尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。

②尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷。

③在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。

④在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。

16、裂解气的净化主要除掉哪几种组分？

为什么要除去？

除去的方法是什么？

裂解气的净化主要除掉酸性气体（CO2，H2S和其他气态硫化物）、水、炔烃等杂质。

水，低温结冰与烃类生成结晶水合物，均会堵塞管道，吸附干燥法除去，常用3A分子筛吸附；

二氧化碳、硫化氢等酸性气体，二氧化碳低温结成干冰，堵塞管道，硫化氢会使某些催化剂中毒，且会腐蚀管道，可用碱洗或乙醇胺吸收；

炔烃，影响催化剂寿命，且积累到一定浓度可能会爆炸性分解，存在安全隐患，可用溶剂吸收或催化加氢除去。

17、脱除酸性气体有哪2种方法？

各有什么优缺点？

脱除酸性气体的方法有碱洗法和乙醇胺法两种。

其优缺点如下表：

方法

优点

缺点

碱洗法

除酸彻底

①碱不可再生，消耗量大；

②适于酸含量低；

③产生黄油问题；

④废水处理量大

乙醇胺法

①吸收剂可再生；

②适用酸含量高

①设备要求高；

②吸收双烯烃，再生易聚合

18、裂解气压缩目的是什么？

裂解装置中为什么要制冷系统？

裂解气的压缩是为了节约冷量，因为裂解气中许多组分在常压下都是气体，其沸点很低，常压下进行各组分精馏分离，则分离温度很低，需要大量冷量。

为了使分离温度不太低，可通过压缩气体适当提高压力。

制冷系统是为了在深冷分离过程中，利用制冷剂压缩和冷凝得到制冷剂液体，再于不同压力下蒸发以获得不同温度级位的冷冻过程。

19、现某乙烯装置采用低压法分离甲烷，需-115℃冷冻温度，根据乙烯装置中出现的原料、产品，请设计一个制冷系统，绘出其循环示意图，并标以各蒸发器和冷凝器的温度。

（第一级冷凝器温度为冷却水温度25-30℃）……

20、裂解气的压缩为什么采用多级压缩？

裂解气压缩基本上是一个绝热过程，气体压力升高后，温度也上升。

为了节约压缩功耗、降低出口温度、减少分离净化负荷，便于段间净化与分离，气体压缩采用多级压缩。

21、试分别简述直馏汽油、重整汽油、催化裂化汽油和裂解汽油的生产过程。

直馏汽油是以原油为原料经常压蒸馏得到沸程为175℃～275℃的C9～C16烃类。

重整汽油是以直馏汽油为原料经催化重整制得的富含芳烃或异构烷烃等高辛烷值汽油。

催化裂化汽油是以重质油为原料在450～530℃，0.1～0.3MPa下经催化裂化得到的汽油。

裂解汽油是以各种烃类为原料的裂解产物C5～C9汽油。

22、简述裂解气深冷分离法的原理？

其原理是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在加压和低温下把除了氢和甲烷以外其余的烃都冷凝下来，然后在精馏塔内进行多组分精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离出来。

其实质是冷凝精馏过程。

23、回答裂解气的深冷分离有几种分离流程？

在深冷分离法中，按馏分切割不同，有A.顺序分离流程B.前脱乙烷流程C.前脱丙烷流程

24、裂解气分离流程各有不同，其共同点是什么？

试绘出顺序分离流程、前脱乙烷后加氢流程，前脱丙烷后加氢流程简图。

共同点是裂解气分离装置都是主要由精馏分离系统、压缩和制冷系统、净化系统所组成。

顺序分离流程的特点是分离流程是按C1、C2、C3……顺序进行切割分馏。

……

25、简述前加氢与后加氢的各自的优缺点？

前加氢氢气自给，流程有利，但是氢气分压高，会降低加氢选择性，增大乙烯损失。

后加氢氢气从外部安需加入，馏分的组分简单，杂质少，选择性高，催化剂使用寿命长。

但能量利用和流程较繁。

前加氢设备较少，深冷系统物料量减少，冷冻负荷减轻，适用于分离较重裂解气或含C4烃较多的裂解气。

后加氢技术较成熟，对裂解原料适应性强，流程较长，裂解气全部进入制冷系统，制冷量较大。

26、简述芳烃的来源？

目前工业上芳烃主要来自煤高温干馏副产粗苯和煤焦油；

烃类裂解制乙烯副产裂解气油、催化重整产物重整汽油、轻烃芳构化与重芳烃轻质化。

27、简述开发芳烃转化工艺的原因。

芳烃转化包括哪些化学反应？

用化学方程式举例说明。

不同来源的各种芳烃馏分组成是不同的，能得到各种芳烃的产量也不同，因此如果仅从这里取得芳烃，必然导致供需矛盾，所以用该工艺调节芳烃产量，解决供需不平衡的矛盾。

芳烃转化包括

异构化反应歧化反应

烷基化反应烷基转移反应

脱烷基化反应

28、芳烃馏分的分离主要有哪2种方法？

原理是什么？

芳