化工工藝學習題

1、化工工藝學習題有機部分：第一章1 什么叫做烴類熱裂解？2.烴類熱裂解過程中可能發(fā)生哪些化學反應？大致可得到哪些產(chǎn)物？3.利用標準自由焓計算裂解反應C2H6 C2H4+H2在 2980K、1000K下進行反應的平衡常數(shù)Kp和平衡轉(zhuǎn)化率X（裂解反應按常壓處理）。（1000K 時，標準自由焓：H2：0.00 kj/mol， C2H6：109.22 kj/mol C2H4：118.09 kj/mol）4.試述乙烷裂解反應的機理及其主要步驟？5 用熱力學和動力學綜合分析說明裂解反應在高溫、短停留時間、低烴分壓下進行的必要性？6.試述裂解深度的含義、表示方法。7烴類裂解的原料主要有哪些？選擇原料應考慮哪些

2、方面？8裂解過程中一次反應和二次反應的含義是什么？為什么要盡力促進一次反應而抑制二次反應？9裂解生產(chǎn)中為什么不采用抽真空辦法降低系統(tǒng)總壓？10裂解過程中為什么要加入水蒸汽？它還起到了哪些作用？11裂解氣為什么要急冷？急冷有哪些方法？各自的優(yōu)缺點是什么？12在管式裂解爐中為什么會結(jié)焦？結(jié)焦對生產(chǎn)操作有什么影響？13魯姆斯裂解工藝流程主要包括哪些部分？各部分的主要作用是什么？第二章1.芳烴的來源有哪些？2.簡述芳烴的轉(zhuǎn)化反應有哪些？芳烴的轉(zhuǎn)化反應的催化劑主要有哪些？3.用熱力學和動力學分析說明苯和乙烯烷基化反應的溫度為什么控制在95左右？4.苯和乙烯烷基化的氣液相反應器有哪些要求？為什么選用鼓泡床

3、反應器？5.了解芳烴的轉(zhuǎn)化反應的機理。6.乙苯生產(chǎn)對原料有何要求？為什么？7.簡述乙苯生產(chǎn)的工藝流程。第三章1.催化加氫反應有哪幾種類型？工業(yè)上有哪些重要應用？2.反應溫度和壓力對加氫反應有什么影響？3.工業(yè)上應用的加氫催化劑有哪些類型？4.通過合成甲醇的熱力學分析說明了什么問題？5.影響合成甲醇反應速度的因素是什么？如何確定合成甲醇的工藝條件？第四章1.氧化反應有何特點？2.了解催化自氧化的機理及催化劑？3.影響催化自氧化過程的影響因素有哪些？4.鼓泡床反應器有何特點？5.均相催化氧化有何特點？6.論述乙烯液相氧化生產(chǎn)乙醛的反應原理及工藝。7.非均相催化氧化過程可分為哪幾個步驟？哪些是物理過

4、程？哪些是化學過程？8.與均相催化氧化過程相比，非均相催化氧化過程有哪些特點？9.試論述氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的工藝條件和工藝過程？10.丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的工藝條件是怎樣確定的？11.簡述固定床反應器和流化床的結(jié)構(gòu)及特點？無機部分：1解釋概念：水煤氣、半水煤氣、空氣煤氣、標煤、固體燃料氣化2煤氣化過程的主要工藝條件3簡述以煤為原料制取半水煤氣的基本原理？4間歇制氣過程的工作循環(huán)的五個階段5簡述UGI造氣爐制氣存在的問題6甲烷轉(zhuǎn)化的主要反應及其特點7影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化化學平衡和反應速度的因素有那些8甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化為何分段進行？二段轉(zhuǎn)化的反應有哪些？9甲烷轉(zhuǎn)化催化劑組成及其作用10甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程

5、中，確定操作條件的依據(jù)是什么？11影響一氧化碳平衡變換率的因素有哪些?如何影響?12一氧化碳變換反應為什么存在最適宜溫度?最適宜溫度隨變換是如何變化的？13、加壓變換有哪些優(yōu)缺點14、中溫變換與低溫變換的操作條件差異主要在哪些方面?15一氧化碳變換能耗高低的主要標志是什么?如何減少外加蒸汽用量？說出變換所用催化劑的類型，各類型中有效成分、活性組分和升溫還原介質(zhì)是什么？16簡述栲膠脫硫的原理、工藝條件的選擇、工藝流程的組織原則、主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)與作用。17氧化鐵干法脫硫的原理及其特點18簡述變換反應原理及其特點19簡述工藝條件對變換反應的影響關(guān)系20中變催化劑、低變催化劑、耐硫變換催化劑的組成、使

6、用條件、還原（硫化）、鈍化原理。21簡述中變流程、中低低、中串低、全低變的流程組織原則、流程特點以及主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)和作用。22簡述熱鉀堿法脫除二氧化碳的原理和主要工藝條件。23簡述NHD脫除二氧化碳的原理和主要工藝條件。24簡述脫碳二段吸收、二段再生流程特點。25簡述銅氨液洗滌法精制原料氣的原理、工藝特點、工藝條件的選擇。 26簡述銅氨液組成、存在形式及其作用。27簡述甲烷化反應原理及其工藝條件。28醋酸銅氨液吸收一氧化碳能力的計算，銅洗塔操作條件如下：操作壓力l2MPa，入塔氣體中CO含量4，出塔銅液溫度25。銅液成分(molL-1)：Tcu 2.3，Cu+2.0，Cu2+O.29，NH3

7、10.25，CO2 2.3，HAc 2.1。求該銅液的吸收能力。若入塔氣為3000m3/tNH3，塔底吸收達平衡時的80，計算噸氨所需銅液的循環(huán)量m3.。29 影響高價銅還原速度的因素有哪些?30進銅洗塔的原料氣中二氧化碳、氧和硫化氫含量增加，對吸收過程有什么影響?31銅液再生包括哪些內(nèi)容?32回流塔、再生器和還原器的位置應如何安排?并對此進行分析。33采用水洗流程和碳化流程脫除二氧化碳時，對水洗工段各有什么影響，34甲烷化催化劑與甲烷轉(zhuǎn)化催化劑有什么相同之處？有什么不同之處，為什么？35甲烷化流程中為把進甲烷化爐的氣體預熱到反應所需的溫度有幾種方法，并對其方法的 優(yōu)缺點加以分忻。36液氮洗滌

8、法脫除一氧化碳的原理是什么7此方法的優(yōu)缺點是什么?適用于什么場合?37簡述氨合成原理、反應特點及主要工藝條件。38氨合成塔分類、結(jié)構(gòu)形式及其特點。39簡述節(jié)能型合成工藝的熱回收形式。40氨合成催化劑型號及主要成分和作用41簡述影響氨合成反應化學平衡和反應速度的因素，工藝條件確定的原則。 42簡述影響氨合成催化劑升溫還原的因素及出水量的計算。43簡述合成催化劑分層還原的優(yōu)缺點?；すに噷W考試題及答案姓名 分數(shù)一、概念題（10分，每題1分）1、變換率：已變換的CO與變換前CO之比。2、硫容（量）：單位體積脫硫劑脫除硫化氫的量。3、空速：單位時間單位催化劑所處理的物料量。4、固體燃料氣化：固體燃料氣

9、化是指用氧或含氧氣化劑對固體燃料（煤或焦炭）進行熱加工，使其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。5、 標煤：即發(fā)熱值為7000大卡/公斤或2.9×107焦耳/公斤的煤炭。6、 烴類熱裂解：石油烴在高溫下發(fā)生分解反應生成小分子不飽和烴的過程。7、 催化裂化：將不能用作輕質(zhì)燃料的常減壓餾分油，加工成辛烷值較高的汽油等輕質(zhì)燃料。8、 非均相催化氧化：氣態(tài)有機原料在固體催化劑存在下，以氣態(tài)氧為氧化劑，氧化為有機化工產(chǎn)品的過程。9、 催化劑活性：催化劑改變反應速度的能力10、接觸時間：反應物料在催化劑上停留時間。二、填空題（20分，每空1分）1、目前，工業(yè)硝酸大多采用氨氧化法，該過程包括：氨的接觸氧化、一

10、氧化氮的氧化和氮氧化物的吸收。2、煤氣化時根據(jù)氣化劑的不同，產(chǎn)物可分為 水煤氣 、 空氣煤氣 、 半水煤氣 。3、目前，國內(nèi)常用的甲烷化催化劑是以 三氧化二鋁為載體的 鎳系列催化劑，使用前應進行 還原 。4、氨合成反應是在一定溫度、壓力和有 催化劑 存在下進行的。5、基本有機化學工業(yè)的原料有 天然氣 、 石油 、 煤、 農(nóng)副產(chǎn)品。6、裂解氣的凈化過程包括 脫酸性氣 、脫水 、 脫炔、 脫一氧化碳 。7、芳烴的轉(zhuǎn)化反應主要有異構(gòu)化 、歧化與烷基轉(zhuǎn)移、 烷基化、 脫烷基 等。8、生產(chǎn)尿素的主要原料有：二氧化碳、液氨三、判斷題（10分，每題1分）1、一氧化碳變換反應是放熱反應，為使反應沿最佳溫度曲線

11、進行，在實際生產(chǎn)中，變換爐分段段數(shù)越多越好。（ ）2、濕法氧化法脫硫中，氣體中的硫化氫是被氧氣氧化成單質(zhì)硫而從氣體中被脫除的。（ ）3、發(fā)煙硫酸中，三氧化硫和水的摩爾比小于1。（ ）4、合成甲醇催化劑的有效成份是氧化銅和氧化鋅。（ ）5、采用甲烷化法凈化合成氨原料氣原理是：在一定的溫度、壓力和催化劑的作用下，氣體中的一氧化碳和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷。（ ）6、裂解原料的含氫量越高，裂解產(chǎn)物中乙烯收率越高。（ ）7、丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的反應溫度越高，丙烯腈收率越高。（ ）8、對于可逆的加氫反應，提高反應溫度，反應速度加快。（ ）9、接觸法制硫酸的過程包括：二氧化硫的制備、二氧化硫在催化劑作用下氧化

12、為三氧化硫以及三氧化硫和水的結(jié)合。（ ）10、一氧化碳加氫合成甲醇反應是吸熱反應，提高溫度有利于加快反應速度。（ ）四、簡述題（40分。每題5分）1、簡述以煤為原料、間歇制取半水煤氣時，一個循環(huán)包括的過程及其作用。答：煤制氣操作中一個循環(huán)包括一下五個過程：(1)吹風階段空氣從爐底收入，進行氣化反應，提高燃料層的溫度(積蓄熱量)，吹風氣去余熱回收系統(tǒng)或放空。(2)一次上吹制氣階段水蒸氣相加氮空氣從爐底送入，經(jīng)灰渣區(qū)預熱進入氣化區(qū)反應，生成的煤氣送入氣柜。此過程中，由于水蒸氣溫度較低，加上氣化反應大量吸熱，使氣化區(qū)溫度顯著下降，而燃料層上部卻因煤氣的通過，溫度有所上升，氣化區(qū)上移，煤氣帶走的顯熱損

13、失增加，因而在上吹制氣進行一段時間后，應改變氣體流向。(3)下吹制氣階段水蒸氣和加氮空氣從爐頂自上而下通過燃料層，生成的煤氣也送入氣柜。水蒸氣下行時，吸收爐面熱量可降低爐頂溫度，使氣化區(qū)恢復到正常位置。同時，使灰層溫度提高，有利于燃盡殘?zhí)肌?4)二次上吹制氣階段下吹制氣后，如立即進行吹風，空氣與下行煤氣在爐底相遇，可能導致爆炸。所以，再作第二次蒸汽上吹，將爐底及下部管道中煤氣排凈，為吹風作準備。(5)空氣吹凈階段二次上吹后，煤氣發(fā)生爐上部空間，出氣管道及有關(guān)設(shè)備都充滿了煤氣，如吹入空氣立即放空或送往余熱回收系統(tǒng)將造成很大浪費，且當這部分煤氣排至煙囪和空氣接觸，遇到火星也可能引起爆炸。因此，在轉(zhuǎn)

14、入吹風階段之前，從爐底部收入空氣，所產(chǎn)生的空氣煤氣與原來殘留的水煤氣一并送入氣柜，加以回收。2、分別從熱力學和動力學角度闡述工業(yè)生產(chǎn)中氨合成反應的特點。 答：氨合成反應的特點為：放熱、可逆、體積縮小、有催化劑。從平衡觀點看,氨合成是放熱反應，低溫有利于NH3的生成,但在沒有催化劑的室溫條件下，氫氮氣不能生成氨，因此氨合成反應需要催化劑，當溫度較低時催化劑的活性不能很好地發(fā)揮,不利于NH3的生成,所以反應有一個最適宜溫度，生產(chǎn)中應及時移走反應熱.氨合成反應是體積縮小的反應，提高壓力有利于反應向正方向進行，壓力愈高平衡時的NH3含量就愈高.另外，氣體成分對氨的合成也有影響，惰性氣含量高會降低有效氣

15、體成分的分壓，不利于氨的合成；該反應為可逆反應。3、氨氧化反應在沒有催化劑時，最終產(chǎn)物是什么？說明理由。答：氨和氧的氧化產(chǎn)物可能有NO、N2O、N2和水。如果對反應不加任何控制，最終產(chǎn)物為氮氣和水。其原因是：4NH3+5O2=4NO+6H2O, 4NH3+4O2=2N2O+6H2O, 4NH3+3O2=2N2+6H2O以上各反應可視為不可逆反應，平衡常數(shù)以生成氮氣最大，所以最終產(chǎn)物為氮氣。4、給出四種脫碳方法（物理法或化學法）及其原理。答：熱鉀堿法：溶解在水中的二氧化碳能和碳酸鉀溶液反應，達到脫碳的目的MDEA法：N甲其二乙醇胺(R2CH3N) 是一種叔胺，它的水溶液呈弱酸性，可以與CO2反應

16、，達到脫出CO2的目的。碳酸丙烯酯法：碳酸丙烯酯是有機溶劑，對二氧化碳、硫化氫等酸性氣體有較大的溶解能力，而氫、氮、氧化碳等氣體在其中的溶解度甚微，利用這一特點達到脫碳目的。低溫甲醇洗法：甲醇對二氧化碳，硫化氫，硫氧化碳等酸性氣體有較大的溶解能力，而氫、氯、氧化碳等氣體在其中的溶解度甚微，因而甲醇能從原料氣中選擇吸收二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，而氫氮氣損失很小。NHD法：NHD溶劑對二氧化碳，硫化氫，硫氧化碳等酸性氣體有較大的溶解能力，而氫、氯、氧化碳等氣體在其中的溶解度甚微。5、簡述氨氧化時加入蒸汽的原因。有利于反應物從催化劑表面解析出來，避免丙烯腈的深度氧化?？上♂尫磻锏臐舛?，使反應趨于

17、平穩(wěn)，并有利于防爆。水蒸氣熱容較大，可帶走大量反應熱，便于控制反應溫度。可以清除催化劑表面的積碳。6、裂解反應裝置必須具備哪些工藝要求？高溫、低烴分壓、短停留時間。7、通過合成甲醇的熱力學分析說明了哪些問題？（1）壓力為20MPa左右，溫度在300-400反應，此時，反應熱隨溫度及壓力變化小，反應條件控制容易。（2）低溫高壓對合成甲醇有利。（3）一些副反應在熱力學上比主反應有利，因此，需要采用選擇性好的催化劑。8、用熱力學和動力學綜合分析說明苯和乙烯液相烷基化反應的溫度為什么控制在95左右。熱力學上：50-200K有利動力學：低溫反應速度慢催化劑：熱穩(wěn)定性差，120以上樹脂化，有腐蝕性傳熱：放熱反應，沸點移走反應熱。五、計算題（20分，每題10分）1、銅氨液法凈化合成氨原料氣操作條件如下：壓力l2MPa，入塔氣體中CO含量4，出塔銅液25。銅液成分(molL-1)為Tcu：2.3，Cu+：2.0，Cu2+：O.3，NH3 ：100，CO2： 2.3，HAc：2.0。求該銅液的吸收能力。（25時的吸收系數(shù)為6.