化工工藝學(xué)期末考試總結(jié)

1、化工工藝學(xué)一、填空題1. 空間速度的大小影響甲醇合成反應(yīng)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.芳烴系列化工產(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. 石油烴熱裂解的操作條件宜采用 高溫 、短停留時間、低烴分壓。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)芳烴為主的化工型 ，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. 高含量的烷烴，低含

2、量的烯烴 和芳烴是理想的裂解原料。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.原油的常減壓蒸餾過程只是物理 過程，并不發(fā)生 化學(xué) 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(yīng)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(yīng)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(yīng)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、_ 汽提再生 _、_熱再生_三種。15石油烴熱裂解的操作條件宜采用高溫、 短停留時間 和低烴分壓。 16.

3、有機(jī)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(yīng)都是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，且副反應(yīng)（深度氧化） 防熱 量是主反應(yīng)的十幾倍。19.第二換熱網(wǎng)絡(luò)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(yīng)熱，達(dá)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(yīng)力？。21.單位時間、單位體積催化劑處理的氣量稱為反應(yīng)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. 裂解原料中含有高

4、含量的 烷烴 ，低含量的烯烴和芳烴是理想的裂解原料。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)高辛烷值汽油 和 石油芳烴 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(yīng)，如果已知反應(yīng)溫度、壓力和原料組成，可求出該條件下的反應(yīng)平衡常數(shù)，從而計算出該條件下的反應(yīng)平衡組成。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)品碳酸氫銨的制備過程。28.甲烷轉(zhuǎn)化催化劑和甲烷化催化劑的活性組分一樣，都是 Ni ，但其含量不同。二、單項選擇題1 下面哪一種催化劑為氨

5、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(yīng) B. 不可逆反應(yīng) C. 低溫反應(yīng) 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(shè)備的腐蝕，可在脫硫液中加入_。(A )A. 栲膠、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(jìn)行的反應(yīng)是_，其目的是制備水煤氣。( A )A. 碳和水蒸汽

6、的反應(yīng) B. 碳和氧氣的反應(yīng) C. 碳和氮氣反應(yīng) D. 碳和氫氣的反應(yīng)5 甲烷化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)的特點之一是_。( 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(jìn)行的。(A )A. 吹風(fēng)階段 B. 一次上吹 C. 空氣吹凈階段 D. 下吹階段8 _不會導(dǎo)致耐硫變換催化劑中毒。(C )A. As B. H2S C. O2 D. P9 氧化鐵法脫除硫化物屬于

7、干法脫硫中的_。( A )A.吸附法B接觸氧化法 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(jìn)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(yīng)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(jìn)行。( C )A. 燃燒室 B. 一段轉(zhuǎn)化爐 C. 二段轉(zhuǎn)化爐 D. 以上都有三、判斷題（正確，錯誤）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)烯烴的路線，完全不依賴于石油。（）2.石油烴熱裂

8、解中不采用抽真空降總壓的方式是因為經(jīng)濟(jì)上不合理。()3.壓縮和冷凍系統(tǒng)的任務(wù)是加壓、降溫，以保證分離過程順利進(jìn)行。()4.甲醇合成反應(yīng)的原料中含有一定量的二氧化碳，可以增高反應(yīng)峰值溫度。（ ）5.裂解原料中，氫含量越高，乙烯收率越高。（）6.芳構(gòu)化反應(yīng)的烷烴異構(gòu)化與環(huán)化脫氫反應(yīng)都是吸熱和體積增大的反應(yīng)。（）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。（ ）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(yīng)。（ ）10.在以銅氨液法凈化合成氨原料氣工藝

9、中，銅氨液吸收一氧化碳能力隨吸收溶液溫度的提高而增加。（ ）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(yīng)設(shè)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?fàn)t結(jié)疤的前提下，為提高反應(yīng)速度和提高CO 含量，反應(yīng)應(yīng)盡量在較高溫度下進(jìn)行。（ ）14. 濃氨水吸收二氧化碳是放熱反應(yīng)，碳化塔冷卻水箱的作用是與時移出反應(yīng)熱，以有利于碳酸氫銨的生產(chǎn)。（ ）15. 石油中主要含烯烴、環(huán)烷烴和芳烴，一般不含烷烴。（）16. 合成甲醇時原料氣中有二氧化碳，可降低二甲醚的生成。（）17. 乙烯生產(chǎn)乙

10、醛的過程中有氧氣參與，但金屬鈀的氧化不需要氧。（ ）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。（ ）20. 脫硫液再生時加入的空氣量越大，溶液再生越徹底，能達(dá)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。（ ）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(dāng)其它條件一定時，進(jìn)塔氣體中氨含量越高，氨凈值越小，生產(chǎn)能力越低。（ ）24.

11、灰熔聚氣化工藝流程包括：水煤漿的制備與輸送，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(shù)？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烴尤其是丁二烯之類的二烯烴在較高的溫度下發(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(jī)出口溫度一般不能超過100，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與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

12、五段壓縮。同時，壓縮機(jī)采用多段壓縮可減少壓縮比，也便于在壓縮段之間進(jìn)行凈化與分離，2.試舉例說出芳烴轉(zhuǎn)化時發(fā)生了哪幾種類型的化學(xué)反應(yīng)，寫出反應(yīng)方程式。答：（1）脫烷基化反應(yīng)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(jì)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(yīng)如下所示。副反應(yīng) （2）芳烴的歧化與烷基轉(zhuǎn)移芳烴的歧化是指兩個一樣芳烴分子在酸性催化劑作用下，一個芳烴分子上的側(cè)鏈烷基轉(zhuǎn)移到另一個芳烴分子上去的反應(yīng)，例如烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)是指兩個不同芳烴分子之間發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的過程，例如 （3）C8芳烴的異構(gòu)化（4）芳烴的烷基化3. 乙烯氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙

13、烷時為什么要加入抑制劑?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(guān)鍵問題。生產(chǎn)中除采用優(yōu)良催化劑，控制適宜的轉(zhuǎn)化率以與有效移走反應(yīng)熱外，在反應(yīng)系統(tǒng)中還使用適量的副反應(yīng)抑制劑。4.寫出合成氣制甲醇的主反應(yīng)與主要副反應(yīng)方程式。答： 主反應(yīng)：CO +2H2CH3OH當(dāng)有二氧化碳存在時，二氧化碳按下列反應(yīng)生成甲醇：CO2 + H2 CO + H2OCO + 2H2CH3OH兩步反應(yīng)的總反應(yīng)式為：CO2 + 3H2CH3OH+ H2O副反應(yīng) ： （1）平行副反應(yīng) CO + 3H2CH4 + H2O 2CO + 2H2CO2 + CH4 4CO + 8H2C4H9OH

14、+3 H2O 2CO + 4H2CH3OCH3+ H2O當(dāng)有金屬鐵、鈷、鎳等存在時，還可以發(fā)生生碳反應(yīng)。 （2）連串副反應(yīng)2CH3OHCH3OCH3 + H2OCH3OH + nCO +2nH2CnH2n+1CH2OH + nH2OCH3OH + nCO +2（n1）H2CnH2n+1COOH + （n1）H2O5. 簡述熱碳酸鉀法脫除二氧化碳的原理？答：6. 簡述溫度、蒸汽用量對CO平衡變換率的影響。7. 簡述栲膠法脫硫工藝流程。8. 分析停留時間與裂解溫度的關(guān)系。答：停留時間的選擇主要取決于裂解溫度，當(dāng)停留時間在適宜的圍，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

15、率。不同的裂解溫度，所對應(yīng)的峰值收率不同，溫度越高，乙烯的峰值收率越高，相對應(yīng)的最適宜的停留時間越短，在一定的反應(yīng)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(yīng)短一些，原料較輕則可選擇稍長一些。9. 從熱力學(xué)的角度分析合成甲醇的工藝條件。答：(1)反應(yīng)溫度和壓力從熱力學(xué)分析，合成甲醇是體積縮小的反應(yīng)，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(yīng)溫度有關(guān)，反應(yīng)溫度較高時，如Zn-Cr催化劑，則采用的壓力也較高(30MPa)，當(dāng)反應(yīng)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(shù)的一次重

16、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(dāng)日產(chǎn)超過2000t時，由于處理的氣體量大，設(shè)備相應(yīng)龐大，不緊湊，帶來制造和運輸?shù)睦щy，能耗也相應(yīng)提高。故提出中壓法，操作壓力為1015MPa。溫度在230350，其投資費和總能量費用可以達(dá)到最低限度。(2)空速從理論上講空速高，反應(yīng)氣體與催化劑接觸的時間短，轉(zhuǎn)化率相應(yīng)降低，而速低，轉(zhuǎn)化率相應(yīng)提高。對合成甲醇來說，由于副反應(yīng)多，空速過低，促進(jìn)副反應(yīng)增加，降低合成甲醇的選擇性和生產(chǎn)能力。當(dāng)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(dāng)?shù)目账偈怯欣?，可提高生產(chǎn)能力，減少副反應(yīng)，提高甲醇產(chǎn)

17、品的純度。(3)合成甲醇原料氣配比H2CO的化學(xué)計量比(摩爾比)為2:1，而工業(yè)生產(chǎn)原料氣除H2和CO外，還有一定量的CO2，常用H2-CO2(CO+CO2)2.10.1作為合成甲醇的新鮮原料氣組成，實際上進(jìn)人合成塔的混合氣中H2CO之值總是大于2。而實際進(jìn)入合成塔的混合氣中H2/CO2。其原因是，氫含量高可提高反應(yīng)速率；降低副反應(yīng)的發(fā)生；氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)大，有利于反應(yīng)熱的導(dǎo)出，易于反應(yīng)溫度的控制。此外，原料氣中含有一定量的CO2，可以減少反應(yīng)熱量的放出，利于床層溫度控制，同時還能抑制二甲醚的生成。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)

18、積累的結(jié)果，其總量可達(dá)1520，使H2和CO的分壓降低，導(dǎo)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(yán)格控制乙炔的含量？答：在乙烯直接氧化過程中，乙炔是非常有毒的雜質(zhì)，乙炔于反應(yīng)過程中發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，使反應(yīng)溫度難以控制在反應(yīng)條件下，乙炔還可能發(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(yán)格控制乙炔的含量。11. 簡述影響變換反應(yīng)平衡組成的因素。12. 簡述空速對氨合成生產(chǎn)強(qiáng)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(wù)?？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(dǎo)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(yīng)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-1，而高壓法可達(dá)60000h-1。五、計算題1. 利用標(biāo)準(zhǔn)自由焓計算裂解反應(yīng) C2H6 C2H4+H2在 10000K下進(jìn)行反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp和平衡轉(zhuǎn)化率X（裂解反應(yīng)按常壓處理）。標(biāo)準(zhǔn)自由焓：H2：0.00 kJ/molC2H6：109.22 kJ/molC2H4：118.0