化工工藝學期末考試總結(jié)

1、«化工工藝學一、填空題1 .空間諫度的大小影響甲醇合成反應的選擇性和轉(zhuǎn)化率。2 .由一氧化碳和氫氣等氣體組成的混合物稱為合成氣。3 .芳姓系列化工產(chǎn)品的生產(chǎn)就是以苯 、 甲苯 和 二甲苯為主要原料生產(chǎn)它們的衍生物。4 .石油燒熱裂解的操作條件宜采用高溫、短停留時間、低分壓。5 .脫除酸性氣體的方法有 堿洗法 和乙醇胺水溶液吸附法。6 .天然氣轉(zhuǎn)化催化劑，其原始活性組分是NiO、需經(jīng)還原生成 Ni 才具有活性。7 .按照對目的產(chǎn)品的不同要求，工業(yè)催化重整裝置分為生產(chǎn)芳姓為主的化工型，以生產(chǎn)高辛烷值汽油為主的燃料型和包括副產(chǎn)氫氣的利用與化工燃料兩種產(chǎn)品兼顧的綜合 型三種。8 .高含量的

2、烷力，低含量的 烯 和 芳上 是理想的裂解原料。9 .氨合成工藝包括 原料氣制備、原料氣凈化、原料氣壓縮和合成。10 .原油的常減壓蒸儲過程只是物理 過程、并不發(fā)牛 化學 變化、所以得到的輕質(zhì)燃料無論是數(shù)量和質(zhì)量都不能滿足要求。11 .變換工段原則流程構(gòu)成應包括：加入蒸汽和熱量回收系統(tǒng)。12 .傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化法制得的粗原料氣應滿足：殘余甲烷含量小于0.5%、(H2+CO) /N2在 2.83.1。13 .以空氣為氣化劑與碳反應生成的氣體稱為空氣煤氣。14 .低溫甲醇洗滌法脫碳過程中，甲醇富液的再生有閃蒸再生、_汽提再牛 _、_熱再生三種。15 .石油燒熱裂解的操作條件宜采用高溫 、 短停留時間和

3、低燒分壓。16 .有機化工原料來源主要有天然氣、石油、 煤、農(nóng)副產(chǎn)品。18 .乙烯直接氧化過程的主副反應都是強烈的放熱反應,且副反應(深度氧化)防熱 量是主反應的十幾倍19 .第二換熱網(wǎng)絡是指以 為介質(zhì)將變換、精煉和氨合成三個工序聯(lián)系起來，以更合理充分利用變換和氨合成反應熱，達到節(jié)能降耗的目的。20 .天然氣轉(zhuǎn)化制氣，一段轉(zhuǎn)化爐中豬尾管的作用是 緩沖形變應 力?。21 .單位時間、單位體積催化劑處理的氣量稱為反應器空速。22 .生產(chǎn)中根據(jù)物質(zhì)的冷凝溫度隨壓力增加而增加 的規(guī)律,可對裂解氣加壓，從而使各組分的冷凝點 升高 ，即 提高 深冷分離的操作溫度、這既 有利于分離，又可節(jié)約 冷量 。23

4、.裂解原料中含有高含量的烷姓： ，低含量的 烯姓：和 芳姓：是理想的裂解原料。24 .目前具有代表性三種裂解氣分離流程是：順序分離流程,前脫乙烷分離流程,前脫丙烷分離流程。25 .催化重整是生產(chǎn)高辛烷化汽油和石油芳燒的主要工藝過程、是煉油和石油化工的重要生產(chǎn)工藝之一。26 .對于一個可逆放熱反應，如果已知反應溫度、壓力和原料組成，可求出該條件 下的 反應平衡常數(shù),從而計算出該條件下的反應坂衡組成。27 .氨水中和法脫除合成氨原料氣中的CO2,即是合成氨原料氣體的凈化過程，又是產(chǎn)品碳酸氫錢的制備過程。28 .甲烷轉(zhuǎn)化催化劑和甲烷化催化劑的活性組分相同，都是3，但其含量不同。二、單項選擇題1下面哪

5、一種催化劑為氨合成催化劑。（A ）A. A110 B. B117 C. C207 D. Z1072 NHD法脫除CO2是依據(jù)CO2在NHD溶液中有 的特點，通過高壓低溫吸收、加溫降壓再生來實現(xiàn)溶液的循環(huán)利用。（D ）A.可逆反應 B.不可逆反應 C.低溫反應 D.較大的溶解度，而氫氣、氮氣在其中的溶解度很小3 脫硫工藝中，為了加快溶液的脫硫、再生速度，減輕溶液對設備的腐蝕， 可在脫硫液中加入。( A )A.榜膠、V2O5 B.ADA、 KNO3 C. NH3、 NaNO3 D. PDS、二乙醇胺 4間歇式固定床制氣過程中，二次上吹階段進行的反應是 ,其目的是制備 水煤氣。(A )A.碳和水蒸汽

6、的反應B.碳和氧氣的反應C.碳和氮氣反應D.碳和氫氣的反應5甲烷化反應是指在催化劑作用下。( A )A. 一氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的過程B. 一氧化碳轉(zhuǎn)為二氧化碳的過程C. 一氧化碳發(fā)生歧化反應生成碳和二氧化碳的過程D.一氧化碳制備甲酸的過程6變換反應的特點之一是 o ( B )A.體積縮小 B.放熱 C.不可逆 D.體積增加7間歇法制取合成氨粗原料氣過程中，氮氣的加入是在 進行的。(A )A.吹風階段 B. 一次上吹 C.空氣吹凈階段 D.下吹階段8 不會導致耐硫變換催化劑中毒。(C )A. As B. H2sC. O2D. P9氧化鐵法脫除硫化物屬于干法脫硫中的。( A )A.吸附法 B接觸氧化

7、法 C轉(zhuǎn)化法 D以上都不是10 是指用氧氣或含氧氣化劑對煤或焦炭進行熱加工的過程。(A )A.固體燃料氣化B. 一氧化碳轉(zhuǎn)變換C.天然氣轉(zhuǎn)化D.甲烷化11氨合成反應的特點之一是。(D )A.體積不變 B.吸熱 C.不可逆 D.摩爾數(shù)減小12甲烷轉(zhuǎn)化制合成氨粗原料氣過程中，氮氣的加入是在 中進行。(C )A.燃燒室 B. 一段轉(zhuǎn)化爐C.二段轉(zhuǎn)化爐D.以上都有、判斷題(正確M錯誤X)1 .MTO合成路線是以天然氣或煤為主要原料，制備合成氣，合成氣再轉(zhuǎn)化成甲醇然后經(jīng)甲醇生產(chǎn)烯姓的路線，完全不依賴于石油。（V ）2 .石油燒熱裂解中不采用抽真空降總壓的方式是因為經(jīng)濟上不合理。（X）3 .壓縮和冷凍系統(tǒng)

8、的任務是加壓、降溫，以保證分離過程順利進行。（V ）4 .甲醇合成反應的原料中含有一定量的二氧化碳，可以增高反應峰值溫度。（X ）5 .裂解原料中，氫含量越高，乙烯收率越高。（X ）6 .芳構(gòu)化反應的烷姓異構(gòu)化及環(huán)化脫氫反應都是吸熱和體積增大的反應。（X ）7 .硫化氫可使中溫變換催化劑暫時中毒、低溫變換催化劑永久中毒。（）8 .低溫甲醇洗法脫碳中，向原料氣體中加入少量甲醇，目的是防止冷凝的水在低溫下結(jié)冰堵塞管道。（ V ）9 .甲烷化過程是在一定溫度、壓力和催化劑作用下完成CH4+H2O =CO+H2反應。（x ）10 .在以銅氨液法凈化合成氨原料氣工藝中，銅氨液吸收一氧化碳能力隨吸收溶液溫

9、 度的提高而增加。（X ）11 .熱鉀堿法脫碳溶液中加入活化劑的目的是提高碳酸鉀溶液吸收二氧化碳的速 度。（，）12 .氨合成工序，放空氣的排放，應設在惰性氣含量高、氨含量較低的部位。（）13 .以煤為原料采用固定床制氣的氣化過程中，在不致使爐內(nèi)結(jié)疤的前提下，為提高反應速度和提高CO含量，反應應盡量在較高溫度下進行。（）14 .濃氨水吸收二氧化碳是放熱反應，碳化塔冷卻水箱的作用是及時移出反應熱，以有利于碳酸氫錢的生產(chǎn)。（ V ）15 .石油中主要含烯姓:、環(huán)烷姓和芳姓:，一般不含烷姓:。（X）16 .合成甲醇時原料氣中有二氧化碳，可降低二甲醴的生成。（）17 .乙烯生產(chǎn)乙醛的過程中有氧氣參與，

10、但金屬鉗的氧化不需要氧。（V ）18 .生物質(zhì)的加工方法有：發(fā)酵，水解。（）19 .低溫變換催化劑的活性組分是氧化銅，使用前可用H2或CO將其還原。（V ）20 .脫硫液再生時加入的空氣量越大，溶液再生越徹底，能達到降低碳酸鈉消耗的目的。（）21 .飽和熱水塔的水循環(huán)量越大，飽和塔出口的氣體溫度會越高，外供蒸汽越少， 有利于節(jié)能。（）22 .熱碳酸鉀溶液中加入活化劑的目的是提高碳酸鉀溶液吸收二氧化碳的速度。（V ）23 .影響氨合成的工藝條件有：溫度、壓力、空速、氫氮比、惰性氣含量和初始氨 含量。當其它條件一定時，進塔氣體中氨含量越高，氨凈值越小，生產(chǎn)能力越低（）24 .灰熔聚氣化工藝流程包括

11、：水煤漿的制備及輸送，氣化過程，廢熱回收，煤氣 冷卻等部分。（）四、簡答題。1 .裂解氣深冷分離為何采用多段壓縮技術？答：裂解氣經(jīng)壓縮后，不僅會使壓力升高，而且氣體溫度也會升高，為避免壓 縮過程溫升過大造成裂解氣中雙烯爛尤其是丁二烯之類的二烯爛在較高的溫 度下發(fā)生大量的聚合，以至形成聚合物堵塞葉輪流道和密封件，裂解氣壓縮后 的氣體溫度必須要限制，壓縮機出口溫度一般不能超過100C,在生產(chǎn)上主要是通過裂解氣的多段壓縮和段間冷卻相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。采用多段壓縮可以 節(jié)省壓縮做功的能量，效率也可提高，根據(jù)深冷分離法對裂解氣的壓力要求及 裂解氣壓縮過程中的特點，目前工業(yè)上對裂解氣大多采用三段至五段壓縮

12、。同 時，壓縮機采用多段壓縮可減少壓縮比，也便于在壓縮段之間進行凈化與分離，2 .試舉例說出芳姓:轉(zhuǎn)化時發(fā)生了哪幾種類型的化學反應，寫出反應方程式。答：（1）脫烷基化反應一以甲苯加氫脫烷基制苯為例甲苯加氫脫烷基制苯是20世紀60年代以后，由于對苯的需要量增長 很快，為了調(diào)整苯的供需平衡而發(fā)展起來的增產(chǎn)苯的途徑之一。主反應如下所示。記嗎(4)芳姓的烷基化文 800K )=凱84 kj/mol烷基轉(zhuǎn)移反應是指兩個不同芳煌分子之間發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的過程，例如H 氣 800K)= -49.02 kJ/molH白(800K)= 767.32 kJ /molCH4- C + 2H2H 氣8WK) = 87/5

13、 kJ Anol(2)芳姓的歧化與烷基轉(zhuǎn)移芳煌的歧化是指兩個相同芳煌分子在酸性催化劑作用下，一個芳煌分子上的側(cè) 鏈烷基轉(zhuǎn)移到另一個芳脛分子上去的反應，例如f坨理 2(3) C8芳姓的異構(gòu)化副反應0 +3出一J曰(f!OOK)= 220,6 kJ /molCiHj O.打出小招一。5以“日(298K) 士 - 106-6 kJ/molQ <*(1 CH；CH-CH; e (Q-CH(CHjh(H>AJP(29fiK)-97.8kJ/mulQ S) * CH1rH工,i (心比帳'H"298K)= H4.6kJ/mol .3 .乙烯氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷時為什么要加入抑制劑

14、 ？答：乙烯直接氧化過程中，如何抑制深度氧化的產(chǎn)生，以提高環(huán)氧化物的選擇 性，是一個關鍵問題。生產(chǎn)中除采用優(yōu)良催化劑，控制適宜的轉(zhuǎn)化率以及有效 移走反應熱外，在反應系統(tǒng)中還使用適量的副反應抑制劑。4 .寫出合成氣制甲醇的主反應及主要副反應方程式。答：主反應：CO +2H CHOH當有二氧化碳存在時，二氧化碳按下列反應生成甲醇：CO + H2 -一" CO + H2OCO + 2H2 -三 CHOH兩步反應的總反應式為：CO + 3H 2 CHOH+ HO副反應：(1)平行副反應CO + 3H 2CH + H2O2CO + 2H 2 -" CO + CH44CO + 8H 2

15、 -" C4H30H+3 HO2CO + 4HCHOCH+ H2O當有金屬鐵、鉆、鍥等存在時，還可以發(fā)生生碳反應。(2)連串副反應2CHOH CH3OCH+ H 2OCH3OH + nCO +2nHCHL+iCHOH + nH2OCH3OH + nCO +2 (n-1) H2GH2n+iCOOH + (n1) H2O5 .簡述熱碳酸鉀法脫除二氧化碳的原理？答：(11化學反應碳酸鉀水溶液與二氧化碳的反應如下：4 +CO式 D + K45 + HQ - 32KHe0$常溫下反應速率較慢，提溫度到101 130七，即可 提高碳酸鉀溶液的濃度,又可以得到較快的反應速 爭.但在該溫度下碳酸鉀溶

16、液對碳鋼設備有極強的 腐饞性.6 .簡述溫度、蒸汽用量對CO平衡變換率的影響。7 .簡述榜膠法脫硫工藝流程。8 .分析停留時間與裂解溫度的關系。答：停留時間的選擇主要取決于裂解溫度，當停留時間在適宜的范圍內(nèi)，乙烯 的生成量較大，而乙烯的損失較小，即有一個最高的乙烯收率稱為峰值收率。 不同的裂解溫度，所對應的峰值收率不同，溫度越高，乙烯的峰值收率越高， 相對應的最適宜的停留時間越短，在一定的反應溫度下，每一種裂解原料，都 有它最適宜的停留時間，如裂解原料較重，則停留時間應短一些，原料較輕則 可選擇稍長一些。9 .從熱力學的角度分析合成甲醇的工藝條件。答：(1)反應溫度和壓力從熱力學分析，合成甲醇

17、是體積縮小的反應，增加壓力有利于甲醇平衡產(chǎn)率的提高，另一方面，壓力升高的程度與反應溫度有關， 反應溫度較高時，如Zn-Cr催化劑， 則采用的壓力也較高(30MPa),當反應溫度較低時，如Cu-Zn-Al催化劑，則壓力可降低至510MPa。工業(yè)合成甲醇從高壓法轉(zhuǎn)向低壓法是合成甲醇技術的一次重大突破，使得合成甲醇工藝大為簡化，操作條件變得溫和，單程轉(zhuǎn)化率也有所提高。但從整體效益來看，當日產(chǎn)超過 2000t時，由于處理的氣體量大，設備相應龐大，不緊湊，帶來制造和運輸?shù)睦щy，能耗也相應提高。故提出中壓法，操作壓力為1015MPa。溫度在230350 C,其投資費和總能量費用可以達到最低限度。(2)空速

18、從理論上講空速高，反應氣體與催化劑接觸的時間短，轉(zhuǎn)化率相應降低，而李速低，轉(zhuǎn)化率相應提高。對合成甲醇來說，由于副反應多，空速過低，促進副反應增加，降低合成甲醇的選擇性和生產(chǎn)能力。當然空速過高也是不利的，甲醇含量太低，增加產(chǎn)品的分離困難。選擇適當?shù)目账偈怯欣?，可提高生產(chǎn)能力，減少副反應，提高甲醇產(chǎn)品的純度。(3)合成甲醇原料氣配比H2/CO的化學計量比(摩爾比)為2:1 ,而工業(yè)生產(chǎn)原料氣除出和CO外，還有一定量的CO2,常用H2-CO2/(CO+CO2)=2.1 0.1作為合成甲醇的新鮮原料氣組成，實 際上進人合成塔的混合氣中H2/CO之值總是大于2。而實際進入合成塔的混合氣中H2/CO&g

19、t;>2。其原因是，氫含量高可提高反應速率；降低副反應的發(fā)生； 氫氣的導熱系數(shù)大， 有利于反應熱的導出，易于反應溫度的控制。此外，原料氣中含有一定量的 CO2,可以減少反應熱量的放出，利于床層溫度控制，同時還能抑制二甲醛的生成。原料氣中除H2、CO和CO2外，還有CH4和Ar氣等惰性氣體，雖然新鮮氣中它們的含量很少，由于循環(huán)積累的結(jié)果，其總量可達15%20%,使H2和CO的分壓降低，導致合成甲醇轉(zhuǎn)化率降低，為保持一定量的惰性氣體，須排放一定量的循環(huán)氣，造成原料氣的浪費。10 .乙烯生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的原料配比中為什么要嚴格控制乙烘的含量？答：在乙烯直接氧化過程中，乙快是非常有毒的雜質(zhì)，乙快于反

20、應過程中發(fā)生 燃燒反應，產(chǎn)生大量的熱量，使反應溫度難以控制在反應條件下，乙快還可能 發(fā)生聚合而粘附在銀催化劑表面、發(fā)生積炭而影響催化劑活性，要嚴格控制乙 快的含量。11 .簡述影響變換反應平衡組成的因素。12 .簡述空速對氨合成生產(chǎn)強度的影響。答：空間速度直接影響氮合成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，空速太小，生產(chǎn)能力低，不能完成生產(chǎn)任務?？账龠^高，減少了氣體在催化劑床層的停留時間，合成率降低，循環(huán)氣量要增大，能耗增加，同時氣體中氨含量下降，增加了分離產(chǎn)物的困難。過大的空速對催化劑床層穩(wěn)定操作不利，導致溫度下降，影響正常生產(chǎn)。故空速的選擇般根據(jù)合成壓力、反應器的結(jié)構(gòu)和動力價格綜合考慮。 低壓法常取500010000h-1中壓法取1500030000h 而高壓法 可達 60000h-1。五、計算題1 .利用標準自由始計算裂解反應C2 H6 .C2H4+H2在10000K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）。 標準自由始：H2： 0.00 kJ/molC2H6： 109.22 kJ/molC2H4： 118.09 kJ/mol2 .在某生產(chǎn)過程中，濃度為0.50mol/L的硫酸水溶液，以1.25m3/min的流速進入設 備，溶液比重為1.03kg/L。計算：a、硫酸的質(zhì)量濃度kg/m3; b、硫酸的質(zhì)量流速k