化學(xué)工藝學(xué)試題(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上化學(xué)工藝學(xué)：是研究由化工原料加工成化工產(chǎn)品的化學(xué)生產(chǎn)過程的一門科學(xué)，內(nèi)容包括生產(chǎn) 方法的評估，過程原理的闡述，工藝流程的組織和設(shè)備的選用和設(shè)計。焙燒：是將礦石，精礦在空氣，氯氣，氫氣，甲烷，一氧化碳和二氧化碳等氣流中，不加或配加一定的物料，加熱至低于爐料的熔點，發(fā)生氧化，還原或其他化學(xué)變化的單元過程煅燒：是在低于熔點的適當(dāng)溫度下加熱物料使其分解，并除去所含結(jié)晶水二氧化碳或三氧化 硫等揮發(fā)性物質(zhì)的過程平衡轉(zhuǎn)化率：可逆化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某種原料量占該種原料 起始量的百分?jǐn)?shù)浸?。簯?yīng)用溶劑將固體原料中可溶組分提取出來的單元過程烷基化：指利用取代反應(yīng)或

2、加成反應(yīng)，在有機化合物分子中的N、O、S、C等原子上引入 烷基（R-）或芳香基的反應(yīng)。羰基合成：指由烯烴，CO和H2在催化作用下合成比原料烯烴多一個碳原子醛的反應(yīng)。煤干餾：煤在隔絕空氣條件下受強熱而發(fā)生的復(fù)雜系列物化反應(yīng)過程。水煤氣：以水蒸氣為氣化劑制得的煤氣（CO+H2）精細(xì)化學(xué)品：對基本化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的初級或次級化學(xué)品進(jìn)行深加工而制取的具有特定功能， 特定用途，小批量生產(chǎn)的高附加值系列產(chǎn)品。高分子化合物：指相對分子質(zhì)量高達(dá)104106的化合物原子經(jīng)濟性：指化學(xué)品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計成能把反應(yīng)過程中所用到的所 有原料盡可能多的轉(zhuǎn)化到產(chǎn)物中。=目的產(chǎn)物分子量/所有產(chǎn)物分子量環(huán)境因子

3、：=廢物質(zhì)量/目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量1. 化學(xué)工業(yè)的主要原料：化學(xué)礦，煤，石油，天然氣2. 化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理，化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)品分離及精制。3. 三烯：乙烯，丙烯，丁二烯。 三苯：苯，甲苯，二甲苯。4. 石油一次加工方法為：預(yù)處理，常減壓蒸餾。 二次加工方法：催化裂化，加氫裂化，催化重整，焦化等。 石油中的化合物可分為：烷烴，環(huán)烷烴，芳香烴。5.天然氣制合成氣的方法：蒸汽轉(zhuǎn)化法，部分氧化法。主要反應(yīng)為：CH4+H2O-CO+3H2 和CH4+0.5O2-CO+2H2 CH4+CO2-2CO+2H2 6.硫酸生產(chǎn)的原料有：硫磺，硫鐵礦，有色金屬冶煉爐氣，石膏。7.工業(yè)廢氣脫硫，高硫含量用濕法

4、脫硫，低硫含量用干法脫硫。8.硝酸生產(chǎn)的原料：氨，空氣，水。9.濃硝酸生產(chǎn)方法：直接法，間接法，超共沸酸精餾法。10.氨的主要用途：生產(chǎn)化肥，生產(chǎn)硝酸。平衡氨濃度與溫度，壓力，氫氮比，惰性氣體濃 度有關(guān)。溫度降低或壓力升高時，都能使平衡氨濃度增大。11.合成氨反應(yīng)方程式：N2+3H2-2NH3 300-600 8-45MPa，催化劑。12.甲烷化反應(yīng)：CO+3H2CH4+H2O 13.變換反應(yīng)：CO+H2O=CO2+H214.氯在氯堿廠主要用于生產(chǎn)：液氨，鹽酸。氯堿廠主要產(chǎn)品有：燒堿，鹽酸，液氨。15.食鹽水電解陽極產(chǎn)物是：Cl2，陰極產(chǎn)物是：NaCl，H216.氯堿工業(yè)三種電解槽：隔膜，離子

5、交換膜，汞陰極法。17.汽提法生產(chǎn)尿素工藝中，常用氣提氣有：CO2和NH318.鉻鐵礦焙燒方法：有鈣焙燒，無鈣焙燒。有鈣焙燒的主要廢物是：鉻渣。含有致癌物：六價鉻。常見鉻鹽產(chǎn)品：重鉻酸鉀，重鉻酸鈉，鉻酐，鉻綠（Cr2O3）。19.索爾維制堿法主要原料：NH3，CaCO3，NaCl。主要產(chǎn)品：Na2CO3，CaCl2 侯氏制堿法：NH3，CO2，NaCl 。主要產(chǎn)品：Na2Co3，NH4Cl20.濕法磷酸生產(chǎn)的主要原料：磷礦石，硫酸。烷基化應(yīng)用：烷基化汽油生產(chǎn)，MTBE生產(chǎn)。21.乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷催化劑的活性組分是：Ag（銀）22.氯化反應(yīng)三種類型：加成氯化，取代氯化，氧氯化。 氯乙烯生產(chǎn)方

6、法：乙烯法，乙炔法。23.烷烴熱裂解主要反應(yīng)為：脫氫反應(yīng)，斷鏈反應(yīng)。深冷分離指溫度低于100的分離過程。24.羰基化最典型的應(yīng)用是：用甲醇制醋酸。催化劑組成：活性組分，載體，助催化劑。25.丙烯腈的主要生產(chǎn)方法：氨氧化法。主要原料：丙烯，氨。26環(huán)氧乙烷主要生產(chǎn)方法：乙烯環(huán)氧化法。原料：乙烯，氧。主要用途：制乙二醇。27皂化反應(yīng)是指油脂在堿性條件下的水解反應(yīng)。乙醇生產(chǎn)方法：乙烯水合法，發(fā)酵法。28. 煤化工用途：煤干餾，煤氣化，煤液化。煤氣化工藝：固定床，流化床，氣流床。29. 煤干餾產(chǎn)物：焦炭，煤焦油，焦?fàn)t氣。合成氣的主要成分：CO和H230. 煤氣化發(fā)生爐中煤層分為：灰渣，氧化層，還原層，

7、干餾層，干燥層。31. 煤液化工藝：直接液化，間接液化。三大合成材料：合成塑料，纖維，橡膠。32. 精細(xì)化學(xué)品常用單元反應(yīng)：磺化，硝化，氯化，重氮化和偶合33. 用量最大的聚合物是：聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）34. 純堿生產(chǎn)方法：索爾維制堿法（氨堿法），侯氏制堿法（聯(lián)堿法），天然堿法。35. 硫酸鈣常見結(jié)晶形式：兩水，半水，無水。高分子聚合反應(yīng)為：加聚和縮聚。1.簡述化學(xué)工程與化學(xué)工藝的關(guān)系 答：化學(xué)工程研究共性問題，單元操作，工程因素尤其是放大效應(yīng)：化學(xué)工藝研究個性問 題，研究具體過程，從原料到產(chǎn)品的過程系統(tǒng)優(yōu)化。兩者相輔相成，密不可分。2. .簡述化學(xué)工業(yè)的發(fā)展方向

8、 答：高新技術(shù)，縮短開發(fā)周期；最充分最徹底地利用原料；大力發(fā)展綠色化工； 化工過程要高效、節(jié)能和智能化；實施廢棄物再生利用工程。3. .簡述氧化反應(yīng)的特點 答：強放熱反應(yīng)，要控制反應(yīng)溫度，及時移走反應(yīng)熱；反應(yīng)途徑多樣，副產(chǎn)物也多， 導(dǎo)致后續(xù)分離工序困難，工藝流程組織也較復(fù)雜；從熱力學(xué)趨勢來看，烴類易完全氧化 成CO2和水，故應(yīng)選擇性能優(yōu)良的催化劑并及時終止氧化反應(yīng)。4. .簡述濃硝酸的生產(chǎn)方法 答：直接法：NH3氧化制NO，NO氧化為NO2，濃硝酸吸收NO2制發(fā)煙硝酸，發(fā)煙硝 酸解吸制N2O4，N2O4和水加壓氧化反應(yīng)得濃硝酸。 間接法：稀硝酸加脫水劑（硫酸或無機鹽如硝酸鎂）精餾。 超共沸酸精

9、餾法：使氧化氣中水脫除較多，NOX直接生產(chǎn)超共沸酸，在蒸餾得。5. .合成氣的應(yīng)用已工業(yè)化的有哪些？ 答:合成NH3；合成甲醇；合成醋酸（羰基化）；烯烴的氫甲酸化產(chǎn)品；合成天然氣和柴油6. .簡述硫鐵礦為原料制取硫酸的生產(chǎn)原理及主要設(shè)備 答：硫酸生產(chǎn)包括三步，即二氧化硫制取，二氧化硫催化氧化為三氧化硫，水吸收三氧化 硫制硫酸。主要反應(yīng)為：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2；2SO2+O2=2SO3；SO3+H2O=H2SO4 。主要 設(shè)備包括：沸騰爐，接觸室，吸收塔等。7. .舉例說明化工生產(chǎn)中常用的節(jié)能降耗措施 答：一般來說，蒸汽壓力越高，其熱效率越高，因此，如果反應(yīng)溫度高，應(yīng)盡可

10、能產(chǎn)生高壓蒸汽。燃燒廢氣帶有大量的顯熱，應(yīng)盡可能回收利用。蒸汽加熱的冷凝水要視其壓力進(jìn)一步充分利用。高壓下的減壓膨脹過程要設(shè)計做功機械，避免過分的不可逆過程，造成能量的浪費。注意加強保溫保冷措施，減少熱量損失。精餾過程能耗很多，要充分重視換熱措施，若有可能，可采用熱泵技術(shù)。8. .簡述我國化學(xué)工業(yè)面臨的問題及機遇 答：問題：規(guī)模小，能耗高，污染重，精細(xì)化率低，缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新能力。 機遇：國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定增長為化學(xué)工業(yè)發(fā)展提供了機遇，改革開放為技術(shù)改造提供了 條件，國際合作更廣泛，國際油價上漲為國內(nèi)煤化工發(fā)展提供了機遇，需求增長及政策 支持位新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)提供了動力。9. .對比國內(nèi)

11、外化學(xué)工業(yè)的現(xiàn)狀，結(jié)合具體例子簡述國內(nèi)技術(shù)差距及努力方向。 答：與國際先進(jìn)水平相比，我國的化學(xué)工業(yè)還很落后，我國的化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值只占世界化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值的5%左右，這與我國的國際地位極不相稱。總的來說，我國工藝落后，能耗高，污染重，品種少，缺少自主知識產(chǎn)權(quán)。以硫酸為例，發(fā)達(dá)國家主要以回收硫為原料，而國內(nèi)大量采用硫鐵礦，流程長，設(shè)備多，污染重，其中當(dāng)然有資源問題，也同樣有技術(shù)問題，比如煤氣化爐，大型爐依然全靠進(jìn)口。努力方向：清潔生產(chǎn)，可持續(xù)發(fā)展，精細(xì)化。10. .為什么常規(guī)的氨氧化工藝只能生產(chǎn)稀硝酸？怎樣才能得到濃硝酸？簡述一種流程。 答：因為二氧化氮的吸收制酸是化學(xué)吸收，由于化學(xué)平衡的限制，無法直

12、接得到濃硝酸。 三種方法，直接法，稀硝酸脫水法，超共沸酸法。硝酸鎂脫水法是常用方法之一。11. .比較幾種食鹽電解工藝的優(yōu)缺點。 答：離子膜：代表發(fā)展方向，占地面積小，產(chǎn)品質(zhì)量好，投資大，投資回收期長 隔膜：技術(shù)成熟，投資小，產(chǎn)品質(zhì)量差 水銀：產(chǎn)品質(zhì)量好，水銀易造成環(huán)境污染，逐步淘汰12. .比較三種純堿生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點 答：索爾維制堿法：工藝成熟，原料豐富，但原料利用率低，三廢排放量大 侯氏制堿法：原料利用率高，三廢排放量小，但是原鹽要求高，氯化銨銷路有問題 天然堿法：在堿礦品位高時成本低，但原料受限制13. .甲基叔丁基醚MTBE的催化蒸餾工藝特點是什么？ 答：特點：將反應(yīng)和精餾結(jié)合起來，

13、反應(yīng)熱用來分離產(chǎn)物，節(jié)能效果明顯；由于反 應(yīng)產(chǎn)物很快離開反應(yīng)區(qū)，有利于平衡向MTBE方向進(jìn)行，異丁烯轉(zhuǎn)化率高；對設(shè)備無 腐蝕，對催化劑和原料要求高；設(shè)備少，只需一個反應(yīng)器，投資省。14. .簡述烷基化反應(yīng)及羰基化反應(yīng)的定義，分別舉例說明其典型應(yīng)用 答：烷基化典型應(yīng)用：烷基化汽油生產(chǎn)。羰基合成應(yīng)用：甲醇羰基化制醋酸。15. .簡述兩種氯乙烯生產(chǎn)方法及特點 答：乙烯氧氯化：C2H4+2HCl-CH2ClCH2Cl-HCl+CH2=CHCl（O2，CuCl2，250-350） 成本低，（取決于原油價格），環(huán)境友好，但投資大，流程長。 乙炔氯化氫加成：HC=CH+HCl-CH2=CHCl 成本高（取決

14、于煤價和電價），有污染，但投資小，工藝可靠。16. .乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯由哪三大工藝組成，同時寫出每步的主要反應(yīng) 答：乙烯液相加成氯化生產(chǎn)1,2-二氯乙烷，反應(yīng)為：CH2=CH2+Cl2- 乙烯氣相氧氯化生產(chǎn)1,2-二氯乙烷，反應(yīng)：CH2=CH2+2HCl+0.5O2- +H2O 1,2-二氯乙烷熱裂解制氯乙烯，反應(yīng)見上。17.烴類熱裂解過程為何采用水蒸氣做稀釋劑？ 答：易于裂解氣分離水蒸氣熱容量大，保護爐管防止過熱抑制裂解原料所含硫?qū)?鎳鉻合金爐管的腐蝕脫除結(jié)碳，抑制鐵鎳的催化生碳作用。18. .間歇法水煤氣工作循環(huán)由哪幾個階段組成？ 答：吹風(fēng)階段水蒸氣吹凈階段上吹制氣階段下吹制氣階段二

15、次上吹制氣階段 空氣吹凈階段19. .簡述煤液化技術(shù)現(xiàn)狀及該技術(shù)對我國的重要意義 答： 煤液化技術(shù)分為間接液化和直接液化兩種，間接液化是指先將煤氣化制得合成氣， 然后合成氣在催化劑作用下再轉(zhuǎn)化為液體。直接液化是煤在供氫溶劑中，在催化劑作用 下加氫，部分轉(zhuǎn)化為液體。間接液化是成熟技術(shù)，南非已經(jīng)生產(chǎn)近50年，直接液化尚 無工業(yè)化先例，我國第一套工業(yè)化裝置正在建設(shè)中。 中國是一個多煤少氣貧油的國家，目前中國式世界上第二大石油消耗國，第三大石 油進(jìn)口國，煤炭在中國的能源結(jié)構(gòu)中占三分之二，煤液化技術(shù)不僅對我國的國家安全和 經(jīng)濟建設(shè)具有非常重要的意義，對改善民生，保護環(huán)境也非常重要。20. .簡述煤化工利

16、用的主要途徑及相關(guān)產(chǎn)品。 答：焦化：焦炭，焦?fàn)t煤氣，煤焦油。進(jìn)一步可得上百種產(chǎn)品，如苯，酚，奈，蒽等。 煤氣化：制氫，合成氨，甲醇，二甲醚，汽油等。 煤液化：汽油，柴油，蠟等。21. .煤和石油在組成，結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用上有什么差別。 答：煤的H/C原子比遠(yuǎn)低于石油，含氧量遠(yuǎn)高于石油；煤的主體是高分子聚合物， 石油的主體是小分子化合物；煤中礦物質(zhì)較多；石油采用蒸餾、萃取、催化裂化和 催化重整等簡單的物化方法就可分離或改變結(jié)構(gòu)，化工鐘應(yīng)用廣泛；煤須經(jīng)焦化、氣 化或液化等手段打破化學(xué)鍵，獲得組分復(fù)雜的低相對分子量化合物，由于技術(shù)及成本原 因限制了它在化工中的應(yīng)用，目前主要用來生產(chǎn)焦炭，制合成氣、合成氨、

17、甲醇等。22. .目前合成氨生產(chǎn)的主要原料是什么？其原理及工藝流程差別有哪些？ 答：煤和天然氣。主要差別在造氣和脫硫，煤的主要成分是碳，造氣反應(yīng)主要包括煤燃燒，碳和水蒸氣反應(yīng)。天然氣主要成分是甲烷，造氣主要反應(yīng)是甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化。由于煤含硫 量高，因此一般采用濕法脫硫，然后再干法脫硫；天然氣含硫量低，一般直接采用干法脫硫23. .變換反應(yīng)為何存在最適宜反應(yīng)溫度，何為最適宜反應(yīng)溫度？實際工業(yè)生產(chǎn)中 答：變換反應(yīng)時可逆放熱反應(yīng)，溫度對平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率都有影響。溫度升高，反應(yīng)速率增大，但平衡轉(zhuǎn)化率降低。最適宜反應(yīng)溫度Tm是當(dāng)氣體組成一定時，反應(yīng)速率最大時的溫度。工業(yè)生產(chǎn)中變換過程是采用分段冷卻方法使操作溫度接近最適宜反應(yīng)溫度曲線24. 索爾維制堿法原理及優(yōu)缺點。 答：原理：2NaCl+CaCO3=Na2CO3+CaCl2 但該反應(yīng)無法進(jìn)行，必須經(jīng)過以下過程實現(xiàn)：CaCO3-CaO+CO2 ；鹽+水-鹽水 ；鹽水+氨-氨鹽水；氨鹽水+CO2-NaHCO3+NH4Cl(aq)；2NaHCO3-Na2CO3+CO2+H2O ；2NH4Cl(aq)+CaO-2N