化工工藝學復習題帶答案精簡

1、?化工工藝學?局部簡答題1. 什么叫烴類的熱裂解?答：烴類熱裂解法是將石油系烴類原料天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等經(jīng)高溫作用，使烴類分子發(fā)生碳鏈斷裂或脫氫反響，生成分子量較小的烯烴、烷烴和其他分子量不同的輕質和重質烴類。2. 什么叫烴類熱裂解過程的一次反響和二次反響？答：一次反響：由原料烴類熱裂解生成乙烯和丙烯等低級烯烴的反響二次反響：主要指由一次反響生成的低級烯烴進一步反響生成多種產(chǎn)物，直至最后生成焦或炭的反響。3. 簡述一次裂解反響的規(guī)律性。答：1烷烴正構烷烴最有利于生成乙烯，丙烯，分子量愈小那么烯烴的總收率愈高。異構烷烴的烯烴總收率低于同碳原子的正構烷烴。隨著分子量增大，這種差異越小

2、。2環(huán)烷烴在通常裂解條件下，環(huán)烷烴生成烯烴的反響優(yōu)于生成單烯烴的反響。含環(huán)烷烴較多的原料，乙烯的收率較低。3芳烴無側鏈的芳烴根本上不易裂解為烯烴；有側鏈的芳烴主要是側鏈逐步斷裂及脫氫。芳烴主要傾向于脫氫縮合生成稠環(huán)芳烴，直至結焦。4烯烴大分子的烯烴能裂解為乙烯和丙烯等低級烯烴，烯烴脫氫生成的二烯烴能進一步反響生成芳烴和焦。5各類烴裂解的難易順序可歸納為：正構烷烴>異構烷烴>環(huán)烷烴(C6>C5)>芳烴4. 烴類熱裂解的一次反響主要有哪幾個？烴類熱裂解的二次反響主要有哪幾個？答：1烴類熱裂解的一次反響主要有：脫氫反響 斷鏈反響(2) 烴類熱裂解的二次反響主要有: 烯烴的裂解

3、 烯烴的聚合、環(huán)化和縮合 烯烴的加氫和脫氫 積炭和結焦5. 什么叫焦，什么叫碳？結焦與生碳的區(qū)別有哪些？答：結焦是在較低溫度下1200K通過芳烴縮合而成生碳是在較高溫度下1200K通過生成乙炔的中間階段，脫氫為稠和的碳原子。結焦與生碳的區(qū)別：機理不同：碳要經(jīng)過乙炔階段才能發(fā)生；焦要經(jīng)過芳烴縮合才能發(fā)生溫度不同：高溫下9001100生成乙炔，生成碳；低溫下600左右芳烴縮合生成焦組成不同：碳只含炭，不含雜質；焦還含有氫6. 試述烴類熱裂解的反響機理。答：以乙烷為例：C2H6 C2H4+H2鏈終止：7. 烴類裂解有什么特點？答：1高溫，吸熱量大2低烴分壓，短停留時間，防止二次反響的發(fā)生3反響產(chǎn)物是

4、復雜的混合物8. 什么叫族組成，PONA的含義是什么？什么叫芳烴指數(shù)？什么叫特性因素？答：1定義：是指原料烴分子中所含各族烴的質量百分比P烷族烴 N環(huán)烷族烴 O烯族烴 A芳香族烴2芳烴指數(shù)即美國礦務局關聯(lián)指數(shù)U.S.Bureau of Mines Correlation Index，簡稱BMCI。用于表征柴油等重質餾分油中烴組分的構造特性。BMCI值的計算式是：×d15.615.6456.8TV=(T10+ T30+ T50+ T70+ T90)/5TV體積平均沸點，KT10、T30分別代表恩氏蒸餾餾出體積為10%，30%時的溫度，K 基準：n-C6H14的BMCI=0芳烴的BMCI

5、=1003特性因素是用作反映石腦油、輕柴油等油品的化學組成特性的一種因素，用K表示。可按下式算出T立立方平均沸點；xivI組分的體積分率；TiI組分的沸點，k。9. 裂解爐溫度對烴的轉化率有何影響，為什么說提高裂解溫度更有利于一次反響和二次反響的競爭？答：溫度對產(chǎn)物分布的影響主要有兩方面： 影響一次產(chǎn)物分布； 影響一次反對二次反響的競爭。一次反響的活化能大于二次反響，升高溫度有利于提高k1/k2的和比值，也即有利于提高一次反響對二次反響的相對速度，提高乙烯的收率。10. 什么叫停留時間，停留時間與裂解產(chǎn)物分布有何影響？答：物料從反響開場到達某一轉化率時在反響器內經(jīng)歷的時間叫停留時間。由于存在二

6、次反響，故每一種原料在某一特定溫度下裂解時，都有一個得到最大乙烯收率的適宜停留時間。11. 為什么要采用參加稀釋劑的方法來實現(xiàn)減壓的目的？在裂解反響中，工業(yè)上采用水蒸汽作為稀釋劑的優(yōu)點是什么？答：這是因為：1、 裂解是在高溫下進展的，如果系統(tǒng)在減壓下操作，當某些管件連接不嚴密時，可能漏入空氣，不僅會使裂解原料和產(chǎn)物局部氧化而造成損失，更嚴重的是空氣與裂解氣能形成爆炸混合物而導致爆炸；2、減壓操作對后續(xù)別離局部的壓縮操作也不利，要增加能耗。工業(yè)上采用水蒸汽作為稀釋劑的優(yōu)點是：1) 水蒸汽熱容量大，能對爐管溫度起穩(wěn)定作用，在一定程度上保護了爐管；2) 水蒸汽與產(chǎn)物易別離，與產(chǎn)物不起反響，對裂解氣的

7、質量無影響；3) 水蒸汽可以抑制原料中的硫對合金鋼裂解管的腐蝕作用，可以保護裂解爐管；4) 水蒸氣在高溫下能與裂解管中的沉積焦炭發(fā)生如下反響：C + H2O à H2 + CO具有對爐管的清焦作用；5) 水蒸氣對金屬外表起一定的氧化作用，形成氧化物薄膜，減輕了鐵和鎳對烴類氣體分解生碳的催化作用。12. 什么叫KSF,為什么要用正戊烷作為衡量石腦油裂解深度的當量組分。答：KSF是綜合考慮了原料性質、停留時間和裂解溫度三方面影響作為衡量重質原料裂解深度的指標。因為在任何輕質油中正戊烷總是存在的，它在裂解過程中只有減少，不會增加。其裂解余下的量亦能測定，選他作當量組分，足以衡量原料的裂解深

8、度。13. 為了提高烯烴收率裂解反響條件應如何控制？答：適量的提高裂解溫度，減少停留時間，降低烴的分壓，添加適量稀釋劑。14. 為什么要對裂解氣急冷，急冷有哪兩種？用列解管出來的裂解氣是富含烯烴的氣體和大量的水蒸氣，溫度在727927之間，烯烴反響性很強，假設放任它們在高溫度下長時間停留，仍會繼續(xù)發(fā)生二次反響，引起結焦，烯烴收率下降和生成很多副產(chǎn)物，因此必須急冷終止反響。急冷氣有：直接急冷氣 間接急冷氣兩種15. 管式裂解爐結焦的現(xiàn)象有哪些，如何清焦？答：結焦現(xiàn)象 l 爐管投料量不變的情況下，進口壓力增大，壓差增大。l 從管孔觀察可看到輻射室裂解管壁上某些地方因過熱而出現(xiàn)光亮點l 投料量不變及

9、管出口溫度不變但燃料消耗量增加l 裂解器中乙烯含量下降清焦方法：停爐清焦法、不停爐清焦法16. 裂解氣凈化別離的任務是什么？裂解氣的別離方法有哪幾種？答：裂解氣是很復雜的混合氣體，要從中別離出高純度的乙烯和丙烯等產(chǎn)品，必須進展一系列的凈化與別離過程。裂解器的別離方法有：深冷別離法 油吸收精餾法17. 什么是深冷？什么是深冷別離？深冷別離流程包括那幾局部？答：在根本有機化學工業(yè)中，冷凍溫度-100的稱為深度冷凍，簡稱“深冷。深冷別離法 就是利用裂解氣中各種烴的相對揮發(fā)度不同，在低溫下除了氫氣和甲烷以外，把其余的烴類都冷凝下來，然后在精餾塔內進展多組分精餾別離，利用不同的精餾塔，把各種烴逐個別離下

10、來。其實質是冷凝精餾過程。深冷別離法流程：1氣體凈化系統(tǒng)2壓縮和冷凍系統(tǒng)3精餾別離系統(tǒng)18. 裂解氣中的酸性氣體主要有哪些組分？假設這些氣體過多時，對別離過程帶來什么樣的危害？工業(yè)上采用什么方法來脫除酸性氣體？答：裂解氣中的酸性氣體，主要是二氧化碳(CO2)和硫化氫(H2S)。另外還有少量的有機硫化物。這些酸性氣體含量過多時，對別離過程會帶來如下的危害：硫化氫能腐蝕設備管道，并能使枯燥用的分子篩壽命縮短，還能使加氫脫炔用的催化劑中毒；二氧化碳能在深冷的操作中結成干冰，堵塞設備和管道，影響正常生產(chǎn)；二氧化碳和硫化物會破壞聚合催化劑的活性；二氧化碳在循環(huán)乙烯中積累，降低乙烯的有效壓力，從而影響聚合

11、速度和聚乙烯的分子量。工業(yè)上常用化學吸收法，來洗滌裂解氣一般用氫氧化鈉NaOH溶液，乙醇胺溶液19. 水在裂解氣深冷別離中有什么危害？工業(yè)上常采用什么方法脫除裂解氣中的水分？答：在低溫下，水能凍結成冰，并且能和輕質烴類形成固體結晶水合物。冰和水合物凝結在管壁上，輕那么增大動力消耗，重那么堵塞管道，影響正常生產(chǎn)。 工業(yè)上采用吸附的方法脫水，用分子篩、活性氧化鋁或者硅膠作吸附劑。20. 裂解氣為什么要脫除乙炔和一氧化碳？工業(yè)上脫除炔烴的方法有哪些？答：聚合用的乙烯，應嚴格限制乙烯中乙炔的含量。乙炔會造成聚合催化劑的中毒，會降低乙烯的分壓。在高壓聚乙烯生產(chǎn)中，當乙炔積累過多后，會引起爆炸。 工業(yè)上脫

12、炔的主要是采用催化加氫法，少量用丙酮吸收法。 21. 什么叫前加氫流程？什么叫后加氫流程？各有什么優(yōu)缺點？答：加氫過程設在脫甲烷塔以前進展加氫脫炔的叫做前加氫。前加氫又叫做自給加氫。設在脫甲烷塔以后進展加氫脫炔的叫做后加氫。前加氫流程的優(yōu)點是氫氣可以自給，缺點是氫氣是過量的，氫氣的分壓比擬高，會降低加氫的選擇性，增大乙烯的損失。后加氫的優(yōu)點是組分少，選擇性高；催化劑壽命長；產(chǎn)品純度高。缺點是能量利用不如前加氫流程，流程也比前加氫流程復雜。22. 為什么裂解氣要進展壓縮？為什么要采用分段壓縮？ 答：裂解氣壓縮的目的是使別離溫度不太低少耗冷量。 為了節(jié)省能量，降低壓縮的功率，氣體壓縮一般都采用多段

13、壓縮，段與段段與段之間都設置中間冷卻器。23. 什么叫“前冷流程，什么叫“后冷流程？前冷流程有什么優(yōu)缺點？答：后冷 流程是冷箱放在脫甲烷塔之后來處理塔頂氣體； 前冷 是冷箱放在脫甲烷塔之前來處理脫甲烷塔的進料。前冷優(yōu)點：前冷流程別離出的氫氣濃度高，氫氣含量90%左右缺點：前冷流程也有缺點：脫甲烷塔的操作彈性比后冷要低一些，流程比擬復雜，儀表自動化程度要求比擬高24. 脫甲烷過程有哪兩種方法，各有什么優(yōu)缺點？答：高壓法和低壓法低壓法優(yōu)點：別離效果好，乙烯收率高 缺點：需耐低溫鋼、多一套甲烷制冷系統(tǒng)、流程比擬復雜高壓法優(yōu)點：不必使用甲烷制冷系統(tǒng)，只需液態(tài)乙烯冷劑。25簡述影響乙烯回收的諸因素。答：

14、1.原料氣的組成2.壓力的影響 3.溫度的影響26. 能量回收在整個裂解工藝流程中,主要有哪三個途徑?答：1急冷回收熱能的利用 2.中間冷凝器和中間再沸器3.深冷過程冷量的有效利用27. 脫甲烷塔和乙烯塔采用中間冷凝器和中間再沸器各有什么優(yōu)缺點?答：中間冷凝塔 優(yōu)點：節(jié)省能耗 塔頂可省去外來冷劑制冷的冷凝器 降低乙烯的損失 缺點：假設中間冷凝器負荷大時會導致板數(shù)增加，投資經(jīng)費增加 中間再沸器 優(yōu)點：節(jié)省能量 有助于回收冷量 缺點：塔板數(shù)會大于不設中間再沸器的一般甲烷塔的板數(shù)28. 舉例說明復迭制冷的原理。答：為了獲得-100，低于冷卻水的溫度因此不能用冷卻水來使乙烯冷凝，這樣就不能構成乙烯蒸汽

15、壓縮冷凍循環(huán)。此時，需要采用另一冷凝劑氨或丙烯，使乙烯冷到臨界溫度以下，發(fā)生冷凝過程向氨或丙烯排熱，這樣氨或丙烯的冷凍循環(huán)可以和乙烯的制冷循環(huán)復疊起來組成復迭制冷29.烴類裂解生產(chǎn)乙炔,必須滿足哪三個條件?答：1迅速供應大量反響熱。2反響區(qū)溫度很高12271527(3) 反響時間特別短0.010.001s一下，而且反響物一離開反響區(qū)應即被急冷，以終 止二次反響，防止乙炔的損失。30.乙炔的別離提純常采用什么方法?答：溶劑吸收法31 催化脫氫反響主要有哪幾種類型？答：脫氫反響是加氫反響的逆反響，在根本有機化學工業(yè)中，采用催化脫氫反響主要有以下幾種類型： 1低級烷烴的催化脫氫-生成相應的烯烴 CH

16、3CH2CH2CH3 -> CH3CH2CH=CH2 + H22烯烴的催化脫氫-生成相應的二烯烴 CH3CH2CH=CH2 ->CH2=CH-CH=CH2 + H23烷基芳烴的催化脫氫-生成相應的烯基芳烴 C6H5-C2H5 -> C6H5-C2H3 + H24環(huán)烷烴的催化脫氫-生成相應環(huán)烯烴或芳烴 C5H10 -> C5H8+H2 ；C6H12 -> C6H6+3H25.異戊烯氧化脫氫制異戊二烯 iC5H10+1/2O2 -> CH2=CHC(CH3)=CH2+H2 用途：合成橡膠單體6.乙苯脫氫制苯乙烯 C6H5C2H5 -> C6H5CH=CH2

17、+H2 用途：聚苯乙烯塑料單體；ABS工程塑料單體；合成橡膠單體；合成離子交換樹脂7.二乙苯脫氫制二乙烯基苯 C2H5-C6H4-C2H5 -> CH2=CH-C6H4-CH=CH2+2H2 用途：合成離子交換樹脂8.對甲乙苯脫氫制對甲基苯乙烯 CH3-C6H4-C2H5 -> CH3-C6H4-CH=CH2+H2 用途：聚對甲基苯乙烯塑料9正十二烷脫氫制正十二烯 n-C12H26 -> n-C12H24 + H2 用途：合成洗滌劑原料10. 甲醇氧化脫氫制甲醛 CH3OH+O2 -> HCHO+H2O+H2 (空氣缺乏量) 用途：合成染料、農(nóng)藥、精細與專用化學品11乙

18、醇氧化脫氫制乙醛 CH3CH2OH+O2 ->CH3CHO+H2O+H2(空氣缺乏量)用途：有機原料12.乙醇脫氫制乙醛 CH3CH2OH -> CH3CHO+H2 用途：有機原料13.異丙醇脫氫制丙酮 CH3CH(CH3)OH -> CH3C(CH3)=O+H2 用途：溶劑，有機原料14.正己烷脫氫芳構化 nC6H14 -> C6H6+4H2O 用途：溶劑，有機原料15.正庚烷脫氫芳構化 nC7H16 -> C6H5-CH3+4H2O 用途：溶劑，有機原料32在脫氫反響中水蒸汽作為稀釋劑有什么優(yōu)點、作用？答：水蒸氣具有許多優(yōu)點：容易別離；熱容量大；提高了脫氫反響

19、的平衡轉化率；有利于消除催化劑外表上沉積的焦炭。作用：1降低烴的分壓，改善化學平衡，提高平衡轉化率；2水蒸氣與催化劑外表的焦碳，發(fā)生水煤氣反響，從而到達清焦作用；(3)提供反響所需要的熱量。33為什么烴類的脫氫反響要選用選擇性良好的催化劑？答：能有選擇性地加快脫氫反響的速度，對裂解反響、水蒸氣轉化、聚合等副反響沒有或很少有催化作用34烴類脫氫催化劑應當有什么樣的要求？答：(1)具有良好的活性和選擇性(2)熱穩(wěn)定性好(3)化學穩(wěn)定性(4)抗結焦性能好，容易再生35烴類脫氫催化劑有哪幾類？答：(1)氧化鉻-氧化鋁系催化劑(2)氧化鐵系催化劑(3)磷酸鈣鎳系催化劑36為什么烴類采用氧化鐵系催化劑脫氫

20、時，總以水蒸氣做稀釋劑？答：水蒸氣是氧化性氣體，在大量水蒸氣存在下，可以阻止氧化鐵被過度復原，從而獲得比擬高的選擇性。37采用小顆粒催化劑對脫氫反響速度和選擇性有哪些影響？答：采用小顆粒催化劑，不僅可以提高脫氫反響速度，也有利于提高脫氫選擇性。反響速度是外表反響控制，但內擴散對主反響的速度也有影響，而對副反響的速度卻影響很小。因此當催化劑顆粒減小時，主反響的速度因為有效擴散系數(shù)的增大而加快，但是副反響的反響速度卻沒有顯著的變化，結果造成選擇性上升38影響脫氫反響過程的主要操作參數(shù)有哪幾個？答：反響溫度、反響壓力、稀釋劑用量和原料烴空速。39. 苯乙烯的生產(chǎn)方法有幾種？乙苯脫氫制苯乙烯分哪兩步？

21、答： 一從裂解汽油中提取二乙苯脫氫法 第一步苯用乙烯烷基化合成乙苯第二步乙苯催化脫氫合成苯乙烯40什么叫氧化脫氫反響？氧化脫氫反響中，氫的承受體有哪幾種？答：如果在脫氫反響系統(tǒng)中參加能夠和氫相結合的所謂氫“承受體，隨時去掉反響所生成的氫，這樣就可使平衡向脫氫方向轉移，轉化率就可大幅度提高。這種類型的反響稱為氧化脫氫反響。氧化脫氫反響氫的“承受體：氧氣或空氣、鹵素和含硫化物等。41氧化脫氫法與催化脫氫法相比，有什么優(yōu)點？答：氧化脫氫法的原料單耗最??；正丁烯單程轉化率高；丁二烯選擇性高；丁二烯單程收率高；水蒸氣單耗最低；在技術經(jīng)濟指標方面的優(yōu)越性更為顯著。42. 催化氧化過程有哪些共同特點？答：強

22、放熱反響;反響不可逆; 過程易燃易爆; 氧化途徑復雜多樣43. 均相催化氧化主要分哪兩種類型，并解釋之。答：催化自氧化反響和絡合催化氧化反響。45. 影響氧化反響的因素有哪些？答：1.雜質的影響；2.溫度和氧氣分壓的影響；3.氧化氣空速的影響；4.溶劑的影響；5.轉化率的控制和返混46. 醋酸生產(chǎn)工藝路線有哪些？答：乙醛法；丁烷或輕油氧化法；乙烯直接氧化法；乙烷催化氧化聯(lián)產(chǎn)醋酸和乙烯法；甲醇羰基化法47. 液相均相催化氧化的優(yōu)缺點是什么？答：優(yōu)點 1. 反響條件緩和，有較高的選擇性2. 反響熱的除去比擬方便，有些氧化可用反響物或溶劑的蒸發(fā)以移走反響熱3. 反響溫度易控，溫度分布均勻4. 反響設

23、備構造簡單，生產(chǎn)能力高缺點 : 設備腐蝕性大;廢水量大;催化劑回收問題一、氨堿法和聯(lián)堿法的比擬 氨堿法的優(yōu)點：原料價廉易得，生產(chǎn)過程中的氨可循環(huán)利用，損失較少；能夠大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，易于機械化、自動化；可得到較高質量的純堿產(chǎn)品。 缺點：原料利用率低，大量廢液、廢渣，嚴重污染環(huán)境；碳化后母液中含有大量的氯化銨，需參加石灰乳使之分解，然后蒸餾以回收氨，就必須設置蒸氨塔并消耗大量的蒸汽和石灰，從而造成流程長，設備龐大和能量上的浪費。聯(lián)合制堿法的優(yōu)點與氨堿法比擬：原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了本錢；純堿局部不需要蒸氨塔、石灰窖、化灰機等設備，縮短了流程，建廠投資減少；無大量廢液、廢渣，可在內地建廠。二、各族烴類的熱裂解反響規(guī)律烷烴正構烷烴最利于生成乙烯、丙