化工工艺学期末考试总结

化工工艺学期末考试总结

1. 二氧化硫接触氧化制三氧化硫。

（1）化学反应：SO2 + 1/2O2 SO3

（2）催化剂：活性组分：V2O5。载体：硅胶、硅藻土及其混合物。助催化剂：K2O 、K2SO4、TiO2、MoO3等。（3）反应压力：常压。（4）反应温度：400~600℃

2. 氧气氧化法乙烯环氧化制环氧乙烷。

（1）化学反应：C2H4 + 1/2O2 C2H4O

（2）催化剂：活性组分：Ag 。载体：碳化硅，α—Al2O3和含有少量SiO2的 α—Al2O3，助催化剂：碳酸钾、碳酸钡和稀土元素化合物。

（3）反应压力：1.0~3.0 MPa。（4）反应温度：204~270℃

3. 氢氮气合成氨

（1）化学反应：N2 + 3H2 2NH3

（2）催化剂：α—Fe-Al2O3-MgO-K2O-CaO-SiO2

（1） 反应压力：15MPa 。（4）反应温度：390~520℃。

4. 丙烯氨氧化制丙烯腈。

（1）化学反应：CH2=CHCH3 + NH3 + 3/2O2 CH2=CHCN + 3H2O

（2）催化剂：①钼酸铋系：P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/Si2O；②锑系：Sb-Fe-O 。

（3） 反应压力：常压。（4）反应温度：最佳温度：440℃。

5. 乙苯脱氢制苯乙烯

（1）化学反应： C2H5 CH=CH2 + H2

（2）催化剂：Fe2O3-Cr2O3-K2O

（3）反应压力：常压。

（4）反应温度：600~630℃

6.. 写出合成气制甲醇的主反应及主要副反应方程式。

答： 主反应： CO +2H2CH3OH

当有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇：

CO2 + H2 CO + H2O CO + 2H2CH3OH

两步反应的总反应式为：CO2 + 3H2CH3OH+ H2O

副反应 ： （1）平行副反应

CO + 3H2CH4 + H2O 2CO + 2H2CO2 + CH4

4CO + 8H2C4H9OH+3 H2O 2CO + 4H2CH3OCH3+ H2O

当有金属铁、钴、镍等存在时，还可以发生生碳反应。

（2）连串副反应

2CH3OH CH3OCH3 + H2O

CH3OH + nCO +2nH2CnH2n+1CH2OH + nH2O

CH3OH + nCO +2（n －1）H2CnH2n+1COOH + （n －1）H2O

1. 什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？

答：一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应

二次反应：主要指由一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或炭的反应。

2. 什么叫烃类的热裂解?

答：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、重油等）经高温作用，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。

3. 烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？ 答：（1）烃类热裂解的一次反应主要有：①脱氢反应 ②断链反应

(2) 烃类热裂解的二次反应主要有: ①烯烃的裂解 ②烯烃的聚合、环化和缩合 ③烯烃的加氢和脱氢 ④积炭和结焦

4. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？

答：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，脱氢为稠和的碳原子。 结焦与生碳的区别：

机理不同：碳要经过乙炔阶段才能发生；焦要经过芳烃缩合才能发生

温度不同：高温下（900℃～1100℃）生成乙炔，生成碳；低温下（600℃左右）芳烃缩合生成焦

组成不同：碳只含炭，不含杂质；焦还含有氢

5. 为什么要采用加入稀释剂的方法来实现减压的目的？在裂解反应中，工业上采用水蒸汽作为稀释剂的优点是什么？

答：这是因为：

1) 裂解是在高温下进行的，如果系统在减压下操作，当某些管件连接不严密时，可能漏入空气，不仅会使裂解原料和产物部分氧化而造成损失，更严重的是空气与裂解气能形成爆炸混合物而导致爆炸；

2) 减压操作对后续分离部分的压缩操作也不利，要增加能耗。

工业上采用水蒸汽作为稀释剂的优点是：

1) 水蒸汽热容量大，能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管；

2) 水蒸汽与产物易分离，与产物不起反应，对裂解气的质量无影响；

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，可以保护裂解炉管；

4) 水蒸气在高温下能与裂解管中的沉积焦炭发生如下反应：

C + H2O à H2 + CO

具有对炉管的清焦作用；

5) 水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，形成氧化物薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。

6. 为什么要对裂解气急冷，急冷有哪两种？

从裂解管出来的裂解气含有烯烃和大量的水蒸气，温度高达800度，烯烃反应性强，若任它们在高温度下长时间停留，仍会继续发生二次反应，引起结焦和烯烃的损失，因此必须使裂解气急冷以终止反应。

急冷气有：直接急冷气 间接急冷气两种

7. 什么是深冷？什么是深冷分离？深冷分离流程包括那几部分？

答：在基本有机化学工业中，冷冻温度≦-100℃的称为深度冷冻，简称“深冷”。

深冷分离法 就是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低温下除了氢气和甲烷以外，把其余的烃类都冷凝下来，然后在精馏塔内进行多组分精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离下来。其实质是冷凝精馏过程。

深冷分离法流程：（1）气体净化系统（2）压缩和冷冻系统（3）精馏分离系统

8. 裂解气中的酸性气体主要有哪些组分？若这些气体过多时，对分离过程带来什么样的危害？工业上采用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(CO2)和硫化氢(H2S)。另外还有少量的有机硫化物。

这些酸性气体含量过多时，对分离过程会带来如下的危害：

硫化氢能腐蚀设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒；

二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产；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子量。

工业上常用化学吸收法，来洗涤裂解气一般用氢氧化钠（NaOH ）溶液，乙醇胺溶液 9水在裂解气深冷分离中有什么危害？工业上常采用什么方法脱除裂解气中的水分？

答：在低温下，水能冻结成冰，并且能和轻质烃类形成固体结晶水合物。冰和水合物凝结在管壁上，轻则增大动力消耗，重则堵塞管道，影响正常生产。

工业上采用吸附的方法脱水，用分子筛、活性氧化铝或者硅胶作吸附剂。

10、对烃类的裂解过程，对温度、压力和停留时间的要求？P72-73

一定温度内，提高裂解温度，有利于提高一次反应所得乙烯和丙烯的收率，有利于提高裂解选择性；高温短停留时间可抑制二次反应，提高烯烃收率，减少结焦。低压可促进乙烯一次反应，抑制发生聚合的二次反应减轻结焦程度。

11. 裂解气的压缩为什么采用多级压缩？确定压缩段数的依据是什么？

答：；裂解气的采用多级压缩的优点：

（2） 节约压缩功耗，压缩机压缩气体的过程接近绝热压缩，功耗大于等温压缩，如果把压缩分为若干段进行，段间冷却移热，则可节省部分压缩功，段数越多，越接近等温压缩。

（3） 裂解气中的二烯烃易发生聚合反应，生成的聚合物沉积在压缩机内，严重危及操作的正常进行。而二烯烃的聚合速度与温度有关，温度越高，聚合速度越快，为了避免聚合现象的发生，必须控制每段压缩后气体温度不高于100℃ 。

（4） 减少分离净化负荷，裂解气经过压缩后段间冷凝，可除去大部分的水，减少干燥器的体积和干燥剂的用量，延长干燥器的再生周期；同时还可以从裂解气中分凝出部分C3及C3以上的重组分，减少进入深冷系统的负荷，从而节约了冷量。

根据每段压缩后气体温度不高于100℃，避免二烯烃在压缩机内发生聚合反应，压缩机的压缩比为2左右，并依据气体的最初进口压力和最终出口压力来确定压缩机的段数。

12. 为什么裂解气要进行压缩？为什么要采用分段压缩？

答：裂解气压缩的目的是①使分离温度不太低②少耗冷量。

为了节省能量，降低压缩的功率，气体压缩一般都采用多段压缩，段与段段与段之间都设置中间冷却器。

13．在脱氢反应中水蒸汽作为稀释剂有什么优点、作用？

答：水蒸气具有许多优点：易与产物分离；热容量大；既可以提高了脱氢反应的平衡转化率；又可消除催化剂表面上的积炭或结焦。

作用：（1）降低烃的分压，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)提供反应所需要的热量。

乙烯生产环氧乙烷的原料配比中为什么要严格控制乙炔的含量？

答：在乙烯直接氧化过程中，乙炔是非常有毒的杂质，乙炔于反应过程中发生燃烧反应，产生大量的热量，使反应温度难以控制在反应条件下，乙炔还可能发生聚合而粘附在银催化剂表面、发生积炭而影响催化剂活性，要严格控制乙炔的含量。

14. 管式裂解炉结焦的现象有哪些，如何清焦？

答：结焦现象

l 炉管投料量不变的情况下，进口压力增大，压差增大。

l 从管孔观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

l 投料量不变及管出口温度不变但燃料消耗量增加

l 裂解器中乙烯含量下降

清焦方法：停炉清焦法、不停炉清焦法

15．什么叫做平行副反应？什么叫做连串副反应？

答：平行副反应的类型主要是裂解反应。烃类分子中的C-C 键断裂，生成分子量比较小的烷烃和烯烃。

连串副反应主要是生成的产物进一步的裂解、脱氢缩合或聚合生成焦油或者焦。

16. 苯乙烯的生产方法有几种？乙苯脱氢制苯乙烯分哪两步？

答： （一）从裂解汽油中提取（二）乙苯脱氢法

第一步苯用乙烯烷基化合成乙苯第二步乙苯催化脱氢合成苯乙烯

17. 裂解供热方式有哪两种？

答：裂解供热方式有直接供热和间接供热两种。

裂解器的分离方法有：深冷分离法 油吸收精馏法

裂解气净化：碱洗法除酸、吸附法脱水、加氢脱炔、甲烷法除CO

18. 裂解气为什么要脱除乙炔和一氧化碳？工业上脱除炔烃的方法有哪些？

答：聚合用的乙烯，应严格限制乙烯中乙炔的含量。乙炔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，当乙炔积累过多后，会引起爆炸。 工业上脱炔的主要是采用催化加氢法，少量用丙酮吸收法。

19在乙烯直接氧化制环氧乙烷过程中，与空气氧化法相比较，氧气氧化法有哪些优点？ 答：与空气氧化法相比，用氧气氧化乙烯制环氧乙烷具有如下优点：

（1） 空气氧化法反应部分的工艺流程较为复杂，需要空气净化系统、排放气氧化和吸收系统及催化燃烧系统，2~3台氧化反应器。而氧气氧化法只需要一台反应器，不需要上述系统，仅多了一套脱碳系统，不包括空气分离装置时，氧气氧化法的建厂费用和固定资产投资比空气氧化法省。

（2） 氧气氧化法的催化剂不会受空气污染，且氧化反应温度低，因此催化剂的寿命长。

（3） 氧气氧化法可采用浓度较高的乙烯，反应器的生产能力比空气氧化法高。 氧气氧化法的乙烯消耗定额和电力消耗比空气氧化法低

20. 丙烯氨氧化制丙烯腈工艺流程回收部分设置急冷器的理由？P256

. 防止丙烯腈, HCN 等副产物聚合，生产聚合物堵塞管道

21. 多管等温式反应器---间接供热方式 绝热式反应器------直接供热方式

22. 磺化反应赋予有机物酸性、水溶性、合成表面活性剂及对纤维的亲和力等

1. 甲烷化反应是 CO+3H2=CH4+H2O 。

2. 食盐水电解制氯碱方法有 隔膜法 、 汞阴极法 和 离子交换膜法 。

3. 高含量的 烷烃 ，低含量的 烯烃 和 芳烃 是理想的裂解原料。

4. 索尔维制碱法主要原料是 NH3 、 CaCO3 与 NaCl 。

5. 侯氏制碱法主要原料是 NH3 、CO2 与 NaCl 。

6. 侯氏制碱法的主要产品是 Na2CO3 和 NH4Cl 。

7. 催化剂一般由 活性组分 、 载体 和 助催化剂 组成。

8. 乙烯环氧化制环氧乙烷催化剂的活性组分是 Ag 。

9. 烷烃热裂解主要反应为 脱氢反应 和 断链反应 。

10. 煤的化工利用途径主要有三种，它们是 煤干馏 、 煤气化 和 煤液化 。

11. 煤干馏产物有 焦炭 、 煤焦油 和 焦炉气 。

12. 水煤气是以 水蒸气 为气化剂制得的煤气，主要成分是 CO 和 H2 。半水煤气是

以 空气和水蒸气 作气化剂制得的煤气，主要成分是 CO 、 H2 和 N2 。

13. 合成气的主要成分是 CO 和 H2 。

14. 煤气化发生炉中煤层分为 灰渣层 、 氧化层 、 还原层 、 干馏层 和 干燥层 。

15. 煤液化有两种工艺，它们是 直接液化 和 间接液化 。

16. 精细化学品的特点多品种 、小批量; ；大量采用复配技术；投资少、附加值高、利润大；技术密集度高、产品更新换代快 。

17. 石油烃热裂解的操作条件宜采用 高温 、短停留时间 、 低烃分压 。

18. 脱除酸性气体的方法有 碱洗法 和和 乙醇胺水溶液吸附法 。

19. 高含量的 烷烃 ，低含量的 烯烃 和 芳烃 是理想的裂解原料。

20. 催化重整是生产 高辛烷值汽油 和 石油芳烃 的主要工艺过程，是炼油和石油化工的重要生产工艺之一。

21. . 甲烷转化催化剂和甲烷化催化剂的活性组分相同，都是 Ni ，但其含量不同。

22. 为了充分利用宝贵的石油资源，要对石油进行一次加工和二次加工。一次加工方法为 常压蒸馏 和 减压蒸馏 ；二次加工主要方法有： 催化重整 、 催化裂化 、 加氢裂化 和焦化 等。

23. 工业气体或废气脱硫方法分为两种，高硫含量须采用 湿法脱硫 ，低硫含量可以采用 干法脱硫 。

24. 丙烯腈的主要生产方法是 氨氧化 ，主要原料是 丙烯 和 氨 。