化工工艺学复习题(带答案)-精简.docx

£化工工艺学（部分简答题）1.什么叫烧类的热裂解？答：烧类热裂解法是将石油系燃类原料（自然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使蜂类分子发生碳链断裂或脱氧反应，生成分子量较小的烯烧、烷烧和其他分子量不同的轻质和重质慌类。2 .什么叫烧类热裂解过程的一次反应和二次反应？答：一次反应：由原料燃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯燃的反应二次反应：主要指由一次反应生成的低级烯燃进一步反应生成多种产物，直至最终牛.成焦或炭的反应。3 .筒述一次裂解反应的规律性。答：（1）烷媒一正构烷煌最有利于生成乙烯，丙烯，分子量愈小则烯煌的总收率愈高。异构烷烧的烯燃总收率低于同碳原子的正构烷烧。随着分子量增大，这种差别越小。（2）环烷烧一在通常裂解条件下，环烷烽生成烯垃的反应优于生成单烯姓的反应。含环烷燃较多的原料，乙烯的收率较低。（3）芳燃一无侧徒的芳煌基本上不易裂解为烯烧：有IW链的芳燃主要是W1.链逐步断裂及脱氢。芳嫌主要倾向于脱氢缩合生成驾环芳烧，直至结焦。4）烯煌一大分子的烯烧能裂解为乙烯和丙烯等低级烯燃，烯燃脱狙生成的二烯燃能进一步反应生成芳煌和焦。（5）各类烽裂解的难易依次可归纳为：正构烷烽异构烷媒环烷烽（C6C5）芳煌4 .燃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烧类热裂解的二次反应主要有哪几个？答：（1）煌类热裂解的一次反应主要有：脱级反应断链反应（2）烽类热裂解的二次反应主要有：烯燃的裂解烯燃的聚合、环化和缩合烯烽的加氢和脱乳积炭和结焦5 .什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区分有哪些？答：结焦是在较低温度F（1200K）通过芳嫌缩合而成生碳是在较高温度下（120OK）通过生成乙快的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。结焦与生碳的区分：机理不同：碳要经过乙烘阶段才能发生：焦要经过芳好缩合才能发生温度不同：高温卜（900C1100C）生成乙快，生成碳：低温卜.（60（TC左右）芳烽缩合生成焦加成不同：碳只含炭，不含杂质：焦还含有匆6 .试述燃类热裂解的反应机理。答：以乙烷为例：C2H6-*C2H4+H2白白系连微反应分为三个阶Eb活化Ifte1.(kjo)。引发，k1.QH6-*d3C1.1.3E359.8心k5C2H5*AfC2H6E5=0E=1.2(E1.-E3+E4-E5)=1/2(359.8H70.7-29.3-0)279.9kjo1.<H5C2j-CHiC2H5E2-45.1RttxB:k3t2-C2H4ftE3-110.7k4AY州6-5*H2E4-29.3链终止7 .燃类裂解有什么特点？答：（1）高温，吸热量大<2）低燃分压，短停留时间，避开二次反应的发生（3）反应产物是困难的混合物8 .什么叫族组成，PoMA的含义是什么？什么叫芳煌指数？什么叫特性因素？答：（1）定义：是指原料垃分子中所含各族慌的质量百分比P-烷族燃N一环烷族燃0烯族烧A芳香族燃<2）芳煌指数即美国矿务局关联指数（U.S.BureauofMinesCorre1.ationIndex）»简称BMCI。用于表征柴油等重质储分油中烽组分的结构特性。BMC1.值的计算式是：BMCI=48640TV+473.7×d1.5.615.6-456.8TV=（T10+T30÷T50+T70+T90）5TV一体积平均沸点，KTI0、T30一分别代表恩氏蒸储储出体积为1.¾,30%时的温度，K基准：n-C6H14的BMCI=O芳煌的BMC1.=100（3）特性因素是用作反映石脑油、轻柴油等油品的化学组成特性的一种因素，用K表示。可按下式算出>K=I.216%4,.6立一立方平均沸点：/IYxiv-I组分的体枳分率；r=¼ITi-I组分的沸点,k。9 .裂解炉温度对燃的转化率有何影响，为什么说提高裂解温度更有利于一次反应和二次反应的竞争？答：温度对产物分布的影响主要仃两方面：影响一次产物分布：膨响一次反对二次反应的竞争。一次反应的活化能大于二次反应，上升温度有利于提高k1.k2的和比值，也即有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯的收率。10 .什么叫停留时间，停留时间与裂解产物分布有何影响？答：物料从反应起先到达某转化率时在反应器内经验的时间叫停留时间。由于存在二次反应，故每一种原料在某一特定温度卜.裂解时，都有一个得到最大乙烯收率的相宜停留时间。11 .为什么要采纳加入稀择剂的方法来实现减压的目的？在裂解反应中，工业上采纳水蒸汽作为稀择剂的优点是什么？答：这是因为：1、裂解是在高温下进行的，假如系统在减压下操作，当某些管件连接不严密时，可能漏入空气，不仅公使裂解原料和产物部分辄化而造成损失，更严慢的是空气与裂解气能形成爆炸混合物而导致爆炸：2、减压操作对后续分别部分的压缩操作也不利，要增加能耗。工业上采纳水蒸汽作为稀糅剂的优点是：D水蒸汽热容员大，能对炉管温度起稳定作用,在肯定程度上爱护了炉管：2）水蒸汽与产物易分别，与产物不起反应，对裂解气的颁量无影响：3）水蒸汽可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用，可以爱护裂解炉管：4）水蒸气在高温卜能与裂解管中的沉积焦炭发生.如卜反应：C÷H20OH2+CO具仃对炉管的清焦作用：5）水蒸气对金属表面起肯定的氧化作用，形成氧化物薄膜，减轻了铁和锲对炫类气体分解生碳的催化作用。12 .什么叫KSF1为什么要用正戊烷作为衡量石脑油裂解深度的当量组分。答：KSF是综合考虑J'原料性质、停留时间和裂解温度三方面影响作为衡量重质原料裂解深度的指标。因为在任何轻质油中正戊烷总是存在的，它在裂解过程中只有削减，不会增加。其裂解余卜.的量亦能测定，选他作当量组分，足以衡量原料的裂解深度。13 .为了提高烯煌收率裂解反应条件应如何限制？答：适出的提高裂解温度，削减停留时间，降低烧的分压，添加适量稀释剂。14 .为什么要对裂解气急冷，急冷有哪两种？用列解管出来的裂解气是富含烯燃的气体和大量的水蒸气，温度在727、927之间，烯燃反应性很强，若放任它们在高温度下长时间停留，仍会接着发生二次反应，引起结焦，烯攵左收率下降和牛成很多副产物，因此必需急冷终止反应。急冷气有：干脆急冷气间接急冷气两种15 .管式裂解炉结焦的现象有哪些，如何清焦？答：结焦现象 炉投料量不变的状况下，进口压力增大，压差增大。 从管孔视察可看到辐射室裂解管壁上某些地方因过热而出现光亮点 投料量不变及管出口温度不变但燃料消耗量增加 裂解涔中乙烯含量卜.降清焦方法：停炉清焦法、不停炉清焦法16 .裂解气净化分别的任务是什么？裂解气的分别方法有哪几种？答：裂解气是很困难的混合气体，要从中分别出高纯度的乙烯和丙烯等产品，必需进行一系列的净化与分别过程。裂解器的分别方法有：深冷分别法油汲取精循法17 .什么是深冷？什么是深冷分别？深冷分别流程包括那几部分？答：住基本有机化学工业中，冷冻温度巨TOoC的称为深度冷冻，简称“深冷深冷分别法就是利用裂解气中各种燃的相对挥发度不同，在低温卜.除了氢气和甲烷以外，把其余的烧类都冷凝下来，然后在精储塔内进行多组分精储分别，利用不同的精储塔，把各种烧逐个分别下来。其实质是冷凝精储过程0深冷分别法流程：(1)气体净化系统2)压缩和冷冻系统(3)精饲分别系统18 .裂解气中的酸性气体主要有哪些组分？若这些气体过多时，对分别过程带来什么样的危害？工业上采纳什么方法来脱除酸性气体？答：裂解气中的酸性气体，主要是二氧化碳(82)和流化氢(H2S)。另外还有少量的有机敏化物。这些酸性气体含量过多时，对分别过程会带来如卜的危杏：破化氢能腐蚀设备管道,并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱烘用的催化剂中毒：二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵寤设备和管道，膨响正常生产：二氧化碳和硫化物会破坏聚合催化剂的活性：二氧化碳在循环乙烯中积累，降低乙烯的有效压力，从而影响聚合速度和聚乙烯的分了房。工业上常用化学汲取法，来洗涤裂解气一般用匆氧化钠(NaOH)溶液，乙醉胺溶液19 .水在裂解气深冷分别中有什么危杏？工业上常采纳什么方法脱除裂解气中的水分？答：在低温下，水能冻结成冰，并J1.能和轻质烧类形成固体结晶水合物。冰和水合物凝聚在管壁上，轻则增大动力消耗，重则堵塞管道，影响正常生产。工业上采纳吸附的方法脱水，用分子筛'活性氧化铝或者硅胶作吸附剂。20 .裂解气为什么要脱除乙烘和氧化碳？工业上脱除烘烧的方法有哪些？答：聚合用的乙烯，应严格限制乙烯中乙焕的含珏。乙块会造成聚合催化剂的中毒，会降低乙烯的分压。在高压聚乙烯生产中，当乙块枳累过多后，会引起爆炸。工业上脱狭的主要是采纳催化加氢法，少量用丙酮汲取法。21.什么叫前加城流程？什么叫后加纪流程？各有什么优缺点？答：加翅过程设在脱甲烷塔以前进行加狙脱快的叫做前加氢。前加级又叫做自给加班。设在脱甲烷塔以后进行加氢脱快的叫做后加氢。前加氢流程的优点是氯气可.以自给，缺点是氢气是过量的，氮气的分片比较高，会降低加级的选择性，增大乙烯的损失。后加氢的优点是组分少.选择性高：催化剂寿命长：产品纯度高.缺点是能量利用不如前加氢流程，流程也比前加城流程困难。22 .为什么裂解气要进行压缩？为什么要采纳分段压缩？答：裂解气压缩的目的是使分别湿度不太低少耗冷量.为了节约能量，降低压缩的功率，气体压缩一般都采纳多段压缩，段与段段与段之间都设置中间冷却器。23 .什么叫“前冷”流程，什么叫“后冷”流程？前冷流程有什么优缺点？答：后冷流程是冷箱放在脱甲烷塔之后来处理塔顶气体：前冷是冷箱放在脱甲烷塔之前来处理脱甲烷塔的进料。前冷优点：前冷流程分别出的氢气浓度高，氮气含量90%左右缺点：前冷流程也有缺点：脱甲烷塔的操作弹性比后冷要低一些，流程比较困难，仪表自动化程度要求比较高24 .脱甲烷过程有哪两种方法，各有什么优缺点？答：高压法和低压法低压法优点：分别效果好,乙烯收率高缺点：需耐低-温钢、多套甲烷制冷系统、流程比较困难高压法优点：不必运用甲烷制冷系统，只需液态乙烯冷剂。25 .简述影响乙烯回收的诸因素。答：1.原料气的组成2压力的影响3.温度的影响26 .能量回收在推个裂解工艺流程中,主要有哪三个途径？答：1急冷回收热能的利用2.中间冷凝心和中间再沸罂3.深冷过程冷盘的仃效利用27 .脱甲烷塔和乙烯塔采纳中间冷凝器和中间可沸器各有什么优歌点？答：中间冷凝塔优点：节约能耗塔顶可省去外来冷剂制冷的冷凝器降低乙烯的损失缺点：若中间冷凝涔负荷大时会导致板数增加，投资经费增加中间再沸器优点：节约能量有助于叵I收冷成缺点：塔板数会大于不设中间再沸器的一般甲烷塔的板数28 .举例说明更迭制冷的原理.答：为了获得TOOc级位的冷量，须要乙烯为冷剂，但乙烯的临界温度为95C,低于冷却水的湿度因此不能用冷却水来使乙烯冷凝，这样就不能构成乙烯蒸汽压缩冷冻循环。此时，须要采纳另一冷凝剂纸或丙烯，使乙烯冷到临界温度以下，发生冷凝过程向包或丙烯排热，这样第或丙烯的冷冻循环可以和乙烯的制冷循环复会起来组成更迭制冷29 .燃类裂解生产乙快,必需满意哪三个条件？答：(1)快速供应大量反应热。(2)反应区温度很高(1227x1527)(3)反应时间特殊短(0010001s下),而I1.反应物离开反应区应即被急冷，以终止二次反应，避开乙烘的损失。30,乙快的分别提纯常采纳什么方法？答：溶剂汲取法31 .催化脱氧反应主要有哪几种类型？答：脱氢反应是加氢反应的逆反应，在基本有机化学工业中，采纳催化脱氢反应主要有卜.列几种类型：1 .低级烧烧的催化脱匆一生成相应的烯燃CH3CI12CH2CH3一一>CH3CH2CH=CH2+H22 .烯炫的催化脱狙一生成相应的二烯炫CH3CII2CH=CH2->CII2=CII-CH=CH2+H23 .烷基芳烽的催化脱氧一生成相应的烯基芳燃C6H5-C2H5>C6H5-C2H3+H24 .环烷短的催化脱氢一生成相应环烯燃或芳燃C5H10->C5H8+H2；C6H12>C6H6+3H25 .异戊烯氧化脱城制异戊二烯iC5H10+1/202>CH2<HC(CH3)=CH2+H2用途：合成橡胶单体6 .乙苯脱乳制苯乙烯C6H5C2H5>C6H5CH=CH2+H2用途：聚苯乙烯塑料单体：ABS工程塑料单.体：合成橡胶单体：合成离子交换树脂7 .二乙素脱氢制二乙烯基苯C2H5-C6H4-C2H5>CH2CH-C6H4-CH-CH2+2H2用途：合成离子交换树脂8 .对甲乙苯脱级制对甲基苯乙烯CH3-C6H4-C2H5>CH3-C6H4-CH=CH2+H2用途：聚对甲基苯乙烯塑料9 .正十二烷脱乳制正十二烯n-C12H26>n-C12H24+H2用途：合成洗涤剂原料10 .甲醇氧化脱软制甲醛CH3OH+O2->HCHO+H2O+H2（空气不足出）用途：合成染料、农药、精细与专用化学品11 .乙醇氧化脱乳制乙辞CH3CH2OH+O2->CH3CH0+H20+H2（空气不足量：）用途：有机原料12 .乙醇脱氨制乙醛CH3CH20H>CH3CHQ+H2用途：有机原料13 .异丙醇脱氢制丙酮CH3CH（CH3）OH>CH3C（CH3）=0+H2用途：溶剂，有机原料14 .正己烷脱氢芳构化nC6H14>C6H6+4H20用途：溶剂，有机原料15 .正庚烷脱氢芳构化nC7H16>C6H5-CH3+4H20用途：溶剂，有机原料32 .在脱级反应中水蒸汽作为稀样剂有什么优点、作用？答：水蒸气具有很多优点：简洁分别：热容量大：提高了脱氢反应的平衡转化率；有利于消退催化剂表面上沉积的焦炭。作用：（1）降低燃的分压，改善化学平衡，提高平衡转化率：（2）水蒸气与催化剂表面的焦碳,发生水煤气反应，从而达到清焦作用；（3）供应反应所须要的热量。33 .为什么炒类的脱氮反应要选用选择性良好的催化剂？答：能有选择性地加快脱匆反应的速度，对裂解反应、水蒸气转化、聚合等副反应没有或很少有催化作用34 .燃类脱氮催化剂应当有什么样的要求？答：（I）具有良好的活性和选择性（2）热稳定性好（3）化学稔定性（4）抗结焦性能好，简洁再生35 .煌类脱氢催化剂有哪几类？答：（1）氧化锅-氧化铝系催化剂氧化铁系催化剂（3）磷酸钙银系催化剂36 .为什么姓类采纳氧化铁系催化剂脱翅时，总以水蒸气做稀择剂？答：水蒸气是氧化性气体，在大量水蒸气存在卜.，可以阻挡辄化铁被过度还原，从而获得比较高的选择性。37 .采纳小颗粒催化剂对脱气反应速度和选择性有哪些影响？答：采纳小颗粒催化剂，不仅可以提高脱级反应速度，也有利于提富脱狙选择性。反应速度是表面反应限制，但内扩散时主反应的速度也有影响，而对副反应的速度却影响很小。因此当催化剂颗粒减小时.，主反应的速度因为有效扩散系数的增大而加快，但是副反应的反应速度却没有显著的改变，结果造成选择性上升38 .影晌脱氢反应过程的主要操作参数有哪几个？答：反应温度、反应压力、稀释剂用星:和原料烧空速。39 .藻乙烯的生产方法有几种？乙茉脱翅制米乙烯分哪两步？答：（一）从裂解汽油中提取（二乙苯脱氢法第步苯用乙烯烷基化合成乙苯其次步乙苯催化脱氢合成苯乙烯40 .什么叫氧化脱氮反应？氧化脱氮反应中，氮的接受体有哪几种？答：假如在脱气反应系统中加入能够和翅相结合的所谓软“接受体”，随时去掉反应所生成的气.这样就可使平衡向脱狙方向转移，转化率就可大幅度提高。这种类型的反应称为氧化脱级反应。氧化脱氢反应氢的“接受体”：氧气（或空气）、卤素和含硫化物等。41 .氧化脱且法与催化脱氢法相比，有什么优点？答：辄化脱缴法的原料单耗最小；正丁烯单程转化率高：丁二烯选择性高：丁二烯单程收率尚：水蒸气单耗最低：在技术经济指标方面的优越性更为显著。42 .催化氧化过程有哪些共同特点？答：强放热反应;反应不行逆；过程易燃易爆；氧化途径困难多样43 .均相催化氧化主要分哪两种类型，并说明之。答：催化自氧化反应和络合催化氧化反应。-15.影响氧化反应的因素有哪些？答：1.杂质的影响：2.温度和氧气分片的影响：3.氧化气空速的影响：4.溶剂的影响：5.转化率的限制和返混46.醋酸生产工艺路途有哪些？答：乙醛法：丁烷或轻油氧化法：乙烯干脆氧化法：乙烷催化氧化族产储酸和乙烯法：甲醇援基化法-17.液相均相催化氧化的优缺点是什么？答：优点1 .反宦条件缓和，有较高的选择性2 .反应热的除去比较便利，有些氧化可用反应物或溶剂的蒸发以移走反应热3 .反应温度易控，温度分布匀称4 .反应设备结构简洁，生产实力高缺点：设备腐蚀性大:废水属大:催化剂回收问题一、气事法和联破法的比较荻碱法的优点：原料价廉易得，生产过程中的氢可循环利用，损失较少：能够大规模连续生.产,易于机械化、自动化：可得到较高腹量的纯碱产品。缺点：原料利用率低，大址废液、废渣，严竣污染环境：碳化后母液中含有大量的氯化筱，需加入石灰乳使之分解，然后蒸储以回收包，就必需设置蒸妖塔并消耗大量的蒸汽和石灰，从而造成流程长，设备浩大和能量上的奢侈。联合制城法的优点（与氨诚法比较）：原料利用率高：不需石灰石及焦碳,降低了成本：纯碱部分不须要蒸氨塔、石灰窖、化灰机等设备，缩短r流程，建厂投资削减：无大量废液、废渣,可在内地建厂。二、各族趣类的热裂解反应规律烧烧一一正构烷嫌最利于生成乙烯、丙烯，分子量越小则烯慌的总收率越高。异构烷慌的烯燃总收率低丁同碳原子数的正构烷煌“随着原料垃分子量增大，这种差别渐渐减小.环烷烧一-通常裂解条件下，环烷烧生成芳烧的反应优于生成单烯始的反应。含环烷燃较多的原料，其二烯芳燃的收率较高，乙烯的收率较低。芳煌一一有侧链的芳烧，主要是侧链逐步断裂及脱氢：无侧链的芳嫌基本上不易裂解为烯嫌,而帧向于脱氢缩合生成稠环芳堤，直至结焦。各类炒热裂解的易难依次可归纳为：异构烷嫌>正构烷燃>环烷煌(C6>C5)>芳燃四、结焦与生硬的区分/、二者机理不同结焦是在较低温度下(V1200K)通过芳嫌缩介而成。生碳是在较高温度下(>1200K)通过生成乙块的中间阶段，脱氢为稍合的碳原子团.2、形成过程不同：烯煌经过快燃中间阶段而生碳；经过芳燃中间阶段而结焦。3、氢含量不同：碳几乎不含氢，焦含有微量氢(0.1-0.3%)1 .合成我生产主要分几个工序？各部分任务如何？原料气制取、原料气净化、氨的合成2 .自然气蒸汽转化制气过程的堪本原理与工艺流程如何？能量利用特点如何？3 .脱硫的主要方法有哪些？自然气为原料的厂和煤焦为原料的J脱硫工序支配的流程依次为什么不同?湿法脱硫，如ADA法、干法脱硫，如氧化锌法-1.变换工序主要任务是什么？为什么要分中压变换和低压变换？各部分特点如何？将原料中的氧化碳变成二氧化碳和氢气。5 .脱碳工序基本原理和流程特点是什么？能量消耗主嘤在哪个设备上？6 .高压荻合成系统平衡计算特点是什么？7 .城合成流程中先分别氨与后分别氨为什么都可采纳？各自特点如何？8 .荷述轴向和径向冷激式合成塔的特点。1 .窈碱法生产纯碱的主要化学反应？2 .城盐水碳酸化过程的原理及主要工艺条件如何限制？5 .电解制烧碱过程的主要副反应及对产品质量的影响如何？怎样限制工艺条件？