能源╱化工有機(jī)工藝學(xué)習(xí)題答案

答案

緒論一、填空題1.無機(jī)物化學(xué)工業(yè)；有機(jī)物化學(xué)工業(yè)。2.天然氣；煤；石油。3.直接液化；間接液化。4.干氣；濕氣。5.拔頂氣；汽油；煤油；柴油；催化裂化原料或潤滑油原料。6.物理；化學(xué)。7.化合物；混合物。8．烴類；非烴類。9．直餾汽油；石腦油。10.催化裂化。11.石油芳烴；高辛烷值汽油組分。12.丙烷；丁烷。13.氣態(tài)烴；汽油；柴油；蠟油。14．原料預(yù)處理；化學(xué)反應(yīng)；產(chǎn)品精制。15．乙烯；丙烯；丁二烯；苯；甲苯；二甲苯；甲醇。16氫；一氧化碳。二、解釋概念1．答：把多種設(shè)備、機(jī)器和儀表適當(dāng)組合起來的加工過程稱為生產(chǎn)裝置。例如石油烴熱裂解裝置是由原料油貯罐、原料油預(yù)熱器、裂解爐、急冷換熱器、氣包、急冷器、油洗塔、燃料油氣提塔、裂解輕柴油氣提塔、水洗塔、油水分離器等設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)、離心泵等機(jī)器，熱電偶、孔板流量計、壓力計等儀表和自控器適當(dāng)組合起來的。2．答：化工生產(chǎn)從原料開始到制成目的產(chǎn)物，要經(jīng)過一系列物理的和化學(xué)的加工處理步驟，這一系列加工處理步驟，總稱為化工過程。3．答：指各化工生產(chǎn)過程中以化學(xué)為主的處理方法，概括為具有共同化學(xué)反應(yīng)特點的基本過程。如氧化過程、加氫過程等。4．答：指各化工生產(chǎn)過程中以物理為主的處理方法，概括為具有共同物理變化特點的基本過程。如精餾操作、吸收操作等。5．答：化工工藝即化工技術(shù)或化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，指將原料物主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程,包括實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的全部措施。6．答：工藝是指利用生產(chǎn)工具對各種原材料、半成品進(jìn)行加工處理，使之成為產(chǎn)品的方法。工藝除指技術(shù)外，還應(yīng)包括過程的理論、系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)的安排，所以工藝是工程和技術(shù)、藝術(shù)的結(jié)合。7．答：工藝流程就是按物料加工的先后順序?qū)⑦@些單元表達(dá)出來。如果以方框來表達(dá)各單元，則稱為流程框圖；如果以設(shè)備外形或簡圖表達(dá)的流程圖則稱為工藝（原理）流程圖。8．答：轉(zhuǎn)化率是表示進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)的原料與參加反應(yīng)的原料之間的數(shù)量關(guān)系。轉(zhuǎn)化率越大，說明參加反應(yīng)的原料量越多，轉(zhuǎn)化程度越高。9．答：表示了參加主反應(yīng)的原料量與參加反應(yīng)的原料量之間的數(shù)量關(guān)系。10．表示進(jìn)入反應(yīng)器的原料與生成目的產(chǎn)物所消耗的原料之間的數(shù)量關(guān)系。收率越高，說明進(jìn)入反應(yīng)器的原料中，消耗在生產(chǎn)目的產(chǎn)物上的數(shù)量越多。11．答：化工裝置在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量或在單位時間內(nèi)處理的原料量，稱為生產(chǎn)能力。12．答：消耗定額是指生產(chǎn)單位產(chǎn)品所消耗的原料量，即每生產(chǎn)一噸100%的產(chǎn)品所需要的原料數(shù)量。消耗定額＝13．答：催化加氫裂化是在加熱、高氫壓和采用具有裂化和加氫兩種作用的雙功能催化劑存在的條件下，使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)烴、汽油、噴氣燃料（航煤）、柴油等的過程。14．答：原油經(jīng)常減壓蒸餾后，初餾塔頂和常壓塔頂?shù)玫降妮p汽油和（重）汽油，稱為直餾汽油，也稱為石腦油15．答：將原油加工成各種石油產(chǎn)品的過程稱為石油煉制。石油煉制過程主要包括常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、催化加氫、焦化和加氫精制等工藝生產(chǎn)過程。16．答：在隔絕空氣的條件下加熱煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦?fàn)t氣。其中在煤焦油中可獲得萘，在粗苯中可得到苯、甲苯、二甲苯等。17．答：煤氣化是以煤或煤焦為原料，以氧氣、水蒸汽等做氣化劑在高溫下通過化學(xué)反應(yīng)把煤或煤焦油轉(zhuǎn)化為含氫、一氧化碳等氣體的過程。18．答：煤液化是指煤經(jīng)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程。19．答：預(yù)處理過的原油經(jīng)預(yù)熱到200～240℃20．答：初餾塔蒸出的塔頂油氣經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)行氣液分離，氣體稱為拔頂氣。三、判斷正誤1．√2．×3．×4．×5．√6．×7×8．√9．√10．√四、回答問題1．答：有機(jī)化學(xué)工業(yè)即指生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品的工業(yè)部門，一般來說，其原料和產(chǎn)品都是有機(jī)化合物。有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品有乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇（乙炔、萘）等基礎(chǔ)原料及由這些烴類產(chǎn)品經(jīng)過各種化學(xué)合成過程生產(chǎn)出的種類繁多、品種各異、用途廣泛的有機(jī)化工產(chǎn)品?？梢院唵畏譃椋夯居袡C(jī)化工產(chǎn)品和高分子產(chǎn)品、精細(xì)化工產(chǎn)品等終端產(chǎn)品。2．答：常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、催化加氫、焦化、加氫精制和石油烴熱裂解。3．答：大分子烷烴加氫裂解成較小分子烷烴；環(huán)烷烴開環(huán)生成鏈烷烴；芳烴加氫生成環(huán)烷烴；含S、N、O和金屬化合物加氫分別生成H2S、NH3、H2O和金屬和烷烴。4．答：以下為常減壓工藝流程圖：5．答：催化重整是以C6～C11石腦油為原料，在一定的操作條件和催化劑的作用下，使輕質(zhì)原料油（石腦油）的烴類分子結(jié)構(gòu)重新排列整理，轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油（重整汽油），并副產(chǎn)液化石油氣和氫氣的過程。6．答：干氣主要成分是甲烷，其次還有少量的乙烷、丙烷和丁烷及更重的烴烴，也會有CO2、N2、H2S和NH3等。對它稍加壓縮不會有液體產(chǎn)生，故稱為干氣；濕氣除甲烷和乙烷等低碳烷烴外，還含有少量輕汽油，對它稍加壓縮就有稱為凝析油的液態(tài)烴析出來，故稱為濕氣。7．答：焦化是以貧氫的重質(zhì)油，如減壓渣油、裂化渣油等為原料，在高溫下進(jìn)行深度的熱裂解和縮合反應(yīng)的熱加工過程。延遲焦化只是在加熱爐管中控制原料油基本上不發(fā)生裂化反應(yīng)，而延緩到專設(shè)的焦炭塔中進(jìn)行裂化反應(yīng)，故稱“延遲焦化”。8.答：轉(zhuǎn)化率×產(chǎn)率=收率。9.答：前五章講解乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇等基本有機(jī)原料的生產(chǎn)，后五章則是介紹以這些產(chǎn)品為原料進(jìn)一步生產(chǎn)其它有機(jī)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)。五、計算題1.忽略反應(yīng)物與生成物之間的分子量變化，則有：單程轉(zhuǎn)化率＝×100%＝×100%＝50%單程收率＝×100%＝×100%=42%產(chǎn)率（或選擇性）＝×100%＝單程收率÷單程轉(zhuǎn)化率＝42%÷50%＝84%或者：產(chǎn)率（或選擇性）＝×100%＝×100%＝84%2．單程轉(zhuǎn)化率＝×100%＝（7000-4500）÷7000×100%＝35.7%生成目的產(chǎn)物所消耗的原料量X＝4500×28÷44＝2863kg/h單程收率＝×100%＝2863÷7000×100%＝41%3．乙烷轉(zhuǎn)化率＝×100%＝（9000-3000）÷9000×100%＝66.7%4．總轉(zhuǎn)化率＝×100%＝（5000-1500）÷5000×100%＝70%5．解：消耗的原料量＝4550＋（7000-4550）×5%＝4550＋122.5＝4672.5消耗定額＝＝＝1.4答案

緒論一、填空題1.無機(jī)物化學(xué)工業(yè)；有機(jī)物化學(xué)工業(yè)。2.天然氣；煤；石油。3.直接液化；間接液化。4.干氣；濕氣。5.拔頂氣；汽油；煤油；柴油；催化裂化原料或潤滑油原料。6.物理；化學(xué)。7.化合物；混合物。8．烴類；非烴類。9．直餾汽油；石腦油。10.催化裂化。11.石油芳烴；高辛烷值汽油組分。12.丙烷；丁烷。13.氣態(tài)烴；汽油；柴油；蠟油。14．原料預(yù)處理；化學(xué)反應(yīng)；產(chǎn)品精制。15．乙烯；丙烯；丁二烯；苯；甲苯；二甲苯；甲醇。16氫；一氧化碳。二、解釋概念1．答：把多種設(shè)備、機(jī)器和儀表適當(dāng)組合起來的加工過程稱為生產(chǎn)裝置。例如石油烴熱裂解裝置是由原料油貯罐、原料油預(yù)熱器、裂解爐、急冷換熱器、氣包、急冷器、油洗塔、燃料油氣提塔、裂解輕柴油氣提塔、水洗塔、油水分離器等設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)、離心泵等機(jī)器，熱電偶、孔板流量計、壓力計等儀表和自控器適當(dāng)組合起來的。2．答：化工生產(chǎn)從原料開始到制成目的產(chǎn)物，要經(jīng)過一系列物理的和化學(xué)的加工處理步驟，這一系列加工處理步驟，總稱為化工過程。3．答：指各化工生產(chǎn)過程中以化學(xué)為主的處理方法，概括為具有共同化學(xué)反應(yīng)特點的基本過程。如氧化過程、加氫過程等。4．答：指各化工生產(chǎn)過程中以物理為主的處理方法，概括為具有共同物理變化特點的基本過程。如精餾操作、吸收操作等。5．答：化工工藝即化工技術(shù)或化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，指將原料物主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程,包括實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的全部措施。6．答：工藝是指利用生產(chǎn)工具對各種原材料、半成品進(jìn)行加工處理，使之成為產(chǎn)品的方法。工藝除指技術(shù)外，還應(yīng)包括過程的理論、系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)的安排，所以工藝是工程和技術(shù)、藝術(shù)的結(jié)合。7．答：工藝流程就是按物料加工的先后順序?qū)⑦@些單元表達(dá)出來。如果以方框來表達(dá)各單元，則稱為流程框圖；如果以設(shè)備外形或簡圖表達(dá)的流程圖則稱為工藝（原理）流程圖。8．答：轉(zhuǎn)化率是表示進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)的原料與參加反應(yīng)的原料之間的數(shù)量關(guān)系。轉(zhuǎn)化率越大，說明參加反應(yīng)的原料量越多，轉(zhuǎn)化程度越高。9．答：表示了參加主反應(yīng)的原料量與參加反應(yīng)的原料量之間的數(shù)量關(guān)系。10．表示進(jìn)入反應(yīng)器的原料與生成目的產(chǎn)物所消耗的原料之間的數(shù)量關(guān)系。收率越高，說明進(jìn)入反應(yīng)器的原料中，消耗在生產(chǎn)目的產(chǎn)物上的數(shù)量越多。11．答：化工裝置在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量或在單位時間內(nèi)處理的原料量，稱為生產(chǎn)能力。12．答：消耗定額是指生產(chǎn)單位產(chǎn)品所消耗的原料量，即每生產(chǎn)一噸100%的產(chǎn)品所需要的原料數(shù)量。消耗定額＝13．答：催化加氫裂化是在加熱、高氫壓和采用具有裂化和加氫兩種作用的雙功能催化劑存在的條件下，使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)烴、汽油、噴氣燃料（航煤）、柴油等的過程。14．答：原油經(jīng)常減壓蒸餾后，初餾塔頂和常壓塔頂?shù)玫降妮p汽油和（重）汽油，稱為直餾汽油，也稱為石腦油15．答：將原油加工成各種石油產(chǎn)品的過程稱為石油煉制。石油煉制過程主要包括常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、催化加氫、焦化和加氫精制等工藝生產(chǎn)過程。16．答：在隔絕空氣的條件下加熱煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦?fàn)t氣。其中在煤焦油中可獲得萘，在粗苯中可得到苯、甲苯、二甲苯等。17．答：煤氣化是以煤或煤焦為原料，以氧氣、水蒸汽等做氣化劑在高溫下通過化學(xué)反應(yīng)把煤或煤焦油轉(zhuǎn)化為含氫、一氧化碳等氣體的過程。18．答：煤液化是指煤經(jīng)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程。19．答：預(yù)處理過的原油經(jīng)預(yù)熱到200～240℃20．答：初餾塔蒸出的塔頂油氣經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)行氣液分離，氣體稱為拔頂氣。三、判斷正誤1．√2．×3．×4．×5．√6．×7×8．√9．√10．√四、回答問題1．答：有機(jī)化學(xué)工業(yè)即指生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品的工業(yè)部門，一般來說，其原料和產(chǎn)品都是有機(jī)化合物。有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品有乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇（乙炔、萘）等基礎(chǔ)原料及由這些烴類產(chǎn)品經(jīng)過各種化學(xué)合成過程生產(chǎn)出的種類繁多、品種各異、用途廣泛的有機(jī)化工產(chǎn)品。可以簡單分為：基本有機(jī)化工產(chǎn)品和高分子產(chǎn)品、精細(xì)化工產(chǎn)品等終端產(chǎn)品。2．答：常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、催化加氫、焦化、加氫精制和石油烴熱裂解。3．答：大分子烷烴加氫裂解成較小分子烷烴；環(huán)烷烴開環(huán)生成鏈烷烴；芳烴加氫生成環(huán)烷烴；含S、N、O和金屬化合物加氫分別生成H2S、NH3、H2O和金屬和烷烴。4．答：以下為常減壓工藝流程圖：5．答：催化重整是以C6～C11石腦油為原料，在一定的操作條件和催化劑的作用下，使輕質(zhì)原料油（石腦油）的烴類分子結(jié)構(gòu)重新排列整理，轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油（重整汽油），并副產(chǎn)液化石油氣和氫氣的過程。6．答：干氣主要成分是甲烷，其次還有少量的乙烷、丙烷和丁烷及更重的烴烴，也會有CO2、N2、H2S和NH3等。對它稍加壓縮不會有液體產(chǎn)生，故稱為干氣；濕氣除甲烷和乙烷等低碳烷烴外，還含有少量輕汽油，對它稍加壓縮就有稱為凝析油的液態(tài)烴析出來，故稱為濕氣。7．答：焦化是以貧氫的重質(zhì)油，如減壓渣油、裂化渣油等為原料，在高溫下進(jìn)行深度的熱裂解和縮合反應(yīng)的熱加工過程。延遲焦化只是在加熱爐管中控制原料油基本上不發(fā)生裂化反應(yīng)，而延緩到專設(shè)的焦炭塔中進(jìn)行裂化反應(yīng)，故稱“延遲焦化”。8.答：轉(zhuǎn)化率×產(chǎn)率=收率。9.答：前五章講解乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇等基本有機(jī)原料的生產(chǎn)，后五章則是介紹以這些產(chǎn)品為原料進(jìn)一步生產(chǎn)其它有機(jī)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)。五、計算題1.忽略反應(yīng)物與生成物之間的分子量變化，則有：單程轉(zhuǎn)化率＝×100%＝×100%＝50%單程收率＝×100%＝×100%=42%產(chǎn)率（或選擇性）＝×100%＝單程收率÷單程轉(zhuǎn)化率＝42%÷50%＝84%或者：產(chǎn)率（或選擇性）＝×100%＝×100%＝84%2．單程轉(zhuǎn)化率＝×100%＝（7000-4500）÷7000×100%＝35.7%生成目的產(chǎn)物所消耗的原料量X＝4500×28÷44＝2863kg/h單程收率＝×100%＝2863÷7000×100%＝41%3．乙烷轉(zhuǎn)化率＝×100%＝（9000-3000）÷9000×100%＝66.7%4．總轉(zhuǎn)化率＝×100%＝（5000-1500）÷5000×100%＝70%5．解：消耗的原料量＝4550＋（7000-4550）×5%＝4550＋122.5＝4672.5消耗定額＝＝＝1.4第一章烴類熱裂解一、填空題1．天然氣；煉廠氣；石腦油；柴油；重油。2．生產(chǎn)乙烯；丙烯；丁二烯；苯；甲苯；二甲苯。3．石油烴熱裂解；管式爐裂解4．生成目的產(chǎn)物乙烯、丙烯等低級烯烴為主的反應(yīng)。5．烷烴；烯烴；減少；Cm+nH2(m+n)+2CnH2n+CmH2m+2。6．較低；芳烴縮合；較高；乙炔。7．目的；烯烴；原料；生碳或結(jié)焦；堵塞。8．烷烴；芳烴；烯烴。9．較高；較低。10．提高；降低。11．裂解原料由進(jìn)入裂解輻射管到離開裂解輻射管所經(jīng)過的；反應(yīng)管中停留的。12．越高；越短。13．降低烴分壓；水蒸汽。14．高溫；短停留時間；低烴分壓。14．對流段（或稱對流室）和輻射段（或稱輻射室）組成的爐體；爐體內(nèi)適當(dāng)布置的由耐高溫合金鋼制成的爐管；燃料燃燒器。15．凱洛格毫秒裂解爐。16．直接急冷；間接急冷。17．停爐；不停爐。18．（1）開車前的準(zhǔn)備；（2）單機(jī)試車；（3）聯(lián)動試車；（4）化工試車。19.低分子烯烴脫氫反應(yīng)；二烯烴疊合芳構(gòu)化反應(yīng)；結(jié)焦反應(yīng)；生碳反應(yīng)。20．高溫；短停留時間；以水蒸氣作為稀釋劑。21.原料油供給和預(yù)熱；裂解和高壓蒸汽；急冷油和燃料油；急冷水和稀釋水蒸汽。22．天然氣加工廠的；乙烷；丙烷；丁烷；煉油廠的加工；煉廠氣；石腦油；柴油。二、判斷題1．×2．√3．×4．×5．√6．×7．√8．×9．√10．×三、概念解釋1.以石油烴為原料，利用石油烴在高溫下不穩(wěn)定、易分解的性質(zhì)，在隔絕空氣和高溫條件下，使大分子的烴類發(fā)生斷鏈和脫氫等反應(yīng)，以制取低級烯烴的過程。2.所謂一次反應(yīng)是指生成目的產(chǎn)物乙烯、丙烯等低級烯烴為主的反應(yīng)。所謂二次反應(yīng)就是一次反應(yīng)生成的乙烯、丙烯繼續(xù)反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為炔烴、二烯烴、芳烴直至生碳或結(jié)焦的反應(yīng)。3.直接急冷用急冷劑與裂解氣直接接觸，急冷劑用油或水，急冷下來的油水密度相差不大，分離困難，污水量大，不能回收高品位的熱量。采用間接急冷的目的是回收高品位的熱量，產(chǎn)生高壓水蒸汽作動力能源以驅(qū)動裂解氣、乙烯、丙烯的壓縮機(jī)、汽輪機(jī)發(fā)電及高壓水泵等機(jī)械，同時終止二次反應(yīng)。4.單機(jī)試車是在不帶物料和無載荷的情況下進(jìn)行的。聯(lián)動試車是用水、空氣或和生產(chǎn)物料相似的其它介質(zhì)，代替生產(chǎn)物料所進(jìn)行的一種模擬生產(chǎn)狀態(tài)的試車。5.急冷換熱器與汽包所構(gòu)成的水蒸汽發(fā)生系統(tǒng)稱為急冷廢熱鍋爐。6.是指裂解原料由進(jìn)入裂解輻射管到離開裂解輻射管所經(jīng)過的時間。即反應(yīng)原料在反應(yīng)管中停留的時間。停留時間一般用τ來表示，單位為秒。四、回答問題1．答：裂解原料的來源主要有兩個方面，一是天然氣加工廠的輕烴，如乙烷、丙烷、丁烷等，二是煉油廠的加工產(chǎn)品，如煉廠氣、石腦油、柴油、重油等，以及煉油廠二次加工油，如加氫焦化汽油、加氫裂化尾油等。合理選擇裂解原料主要考慮以下幾方面：（1）石油和天然氣的供應(yīng)狀況和價格（2）原料對能耗的影響（3）原料對裝置投資的影響（4）副產(chǎn)物的綜合利用2．答：各族烴類的熱裂解反應(yīng)的大致規(guī)律：烷烴—正構(gòu)烷烴最利于生成乙烯、丙烯，是生產(chǎn)乙烯的最理想原料。分子量越小則烯烴的總收率越高。異構(gòu)烷烴的烯烴總收率低于同碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴。隨著分子量的增大，這種差別就減少。環(huán)烷烴—在通常裂解條件下，環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應(yīng)優(yōu)于斷鏈（開環(huán)）生成單烯烴的反應(yīng)。含環(huán)烷烴多的原料，其丁二烯、芳烴的收率較高，乙烯的收率較低。芳烴—無側(cè)鏈的芳烴基本上不易裂解為烯烴；有側(cè)鏈的芳烴，主要是側(cè)鏈逐步斷鏈及脫氫。芳烴傾向于脫氫縮合生成稠環(huán)芳烴，直至結(jié)焦。所以芳烴不是裂解的合適原料。烯烴—大分子的烯烴能裂解為乙烯和丙烯等低級烯烴，但烯烴會發(fā)生二次反應(yīng)，最后生成焦和碳。所以含烯烴的原料如二次加工產(chǎn)品作為裂解原料不好。3．答：工業(yè)上都是用水蒸汽作為稀釋劑，其優(yōu)點是：（1）易于從裂解氣中分離水蒸汽在急冷時可以冷凝，很容易就實現(xiàn)了稀釋劑與裂解氣的分離。（2）可以抑制原料中的硫?qū)辖痄摴艿母g（3）可脫除爐管的部分結(jié)焦（4）減輕了爐管中鐵和鎳對烴類氣體分解生碳的催化作用（5）穩(wěn)定爐管裂解溫度（6）降低烴分壓的作用明顯。加入水蒸汽的量，不是越多越好，增加稀釋水蒸汽量，將增大裂解爐的熱負(fù)荷，增加燃料的消耗量，增加水蒸汽的冷凝量，從而增加能量消耗，同時會降低裂解爐和后部系統(tǒng)設(shè)備的生產(chǎn)能力。水蒸汽的加入量隨裂解原料而異，一般地說，輕質(zhì)原料裂解時，所需稀釋蒸汽量可以降低，隨著裂解原料變重，為減少結(jié)焦，所需稀釋水蒸汽量將增大。4．答：實際裂解溫度的選擇應(yīng)考慮裂解原料、產(chǎn)品分布、裂解技術(shù)、停留時間等因素。

5．答：原料在反應(yīng)區(qū)停留時間過長，對促進(jìn)一次反應(yīng)是有利的，故轉(zhuǎn)化率較高，但二次反應(yīng)更有時間充分進(jìn)行，一次反應(yīng)生成的乙烯大部分都發(fā)生二次反應(yīng)而消失，乙烯收率反而下降。同時二次反應(yīng)的進(jìn)行，生成更多焦和碳，縮短了裂解爐管的運轉(zhuǎn)周期，既浪費了原料，又影響正常的生產(chǎn)進(jìn)行。6．答：管式裂解爐裂解的生產(chǎn)技術(shù)要點：反應(yīng)器與加熱爐融為一體，稱為裂解爐。原料在輻射爐管內(nèi)流過，管外通過燃料燃燒的高溫火焰、產(chǎn)生的煙道氣、爐墻輻射加熱將熱量經(jīng)輻射管管壁傳給管內(nèi)物料，裂解反應(yīng)在管內(nèi)高溫下進(jìn)行，管內(nèi)無催化劑，也稱為石油烴熱裂解。同時為降低烴分壓，目前大多采用加入稀釋蒸汽，故也稱為蒸汽裂解技術(shù)。目前代表性的技術(shù)有：①SRT型裂解爐——SRT型裂解爐即短停留時間爐，是美國魯姆斯（Lummus）公司于1963年開發(fā)，1965年工業(yè)化。SRT型爐是目前世界上大型乙烯裝置中應(yīng)用最多的爐型。中國的燕山石油化工公司，揚子石油化工公司和齊魯石油化工公司的乙烯生產(chǎn)裝置均采用此種裂解爐。②凱洛格毫秒裂解爐——超短停留時間裂解爐簡稱USRT爐，是美國凱洛格（Kellogg）公司在60年代開始研究開發(fā)的一種爐型。1978年開發(fā)成功，在高裂解溫度下，使物料在爐管內(nèi)的停留時間縮短到0.05～0.1秒（50～100毫秒），所以也稱為毫秒裂解爐。毫秒爐由于管徑較小，所需爐管數(shù)量多，致使裂解爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資相對較高。因裂解管是一程，沒有彎頭，阻力降小，烴分壓低，因此乙烯收率比其它爐型高。我國蘭州石化公司采用此技術(shù)。③USC裂解爐——超選擇性裂解爐簡稱USC爐。它是美國斯通－韋伯斯特（Stone&Webster）公司在70年代開發(fā)的一種爐型，USC裂解技術(shù)是根據(jù)停留時間、裂解溫度和烴分壓條件的選擇，使生成的產(chǎn)品中乙烷等副產(chǎn)品較少，乙烯收率較高而命名的。7．答：從熱力學(xué)分析，裂解是吸熱反應(yīng)，需要在高溫下才能進(jìn)行。溫度越高對生成乙烯、丙烯越有利，但對烴類分解成碳和氫的副反應(yīng)也越有利；從動力學(xué)角度分析，升高溫度，石油烴裂解生成乙烯的反應(yīng)速度的提高大于烴分解為碳和氫的反應(yīng)速度，即提高反應(yīng)溫度，有利于提高一次反應(yīng)對二次反應(yīng)的相對速率，有利于乙烯收率的提高。因此應(yīng)選擇一個最適宜的裂解溫度，發(fā)揮一次反應(yīng)在動力學(xué)上的優(yōu)勢，而克服二次反應(yīng)在熱力學(xué)上的優(yōu)勢，既可提高轉(zhuǎn)化率也可得到較高的乙烯收率。較輕的裂解原料，裂解溫度較高，較重的裂解原料，裂解溫度較低。8．答：烴類裂解的一次反應(yīng)是分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力對反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動是有利的，但是高溫條件下，斷鏈反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，幾乎接近全部轉(zhuǎn)化，反應(yīng)是不可逆的，因此改變壓力對斷鏈反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率影響不大。脫氫反應(yīng)是可逆過程，降低壓力有利于提高轉(zhuǎn)化率。聚合、脫氫縮合、結(jié)焦等二次反應(yīng)，都是分子數(shù)減少的反應(yīng)，降低壓力不利于平衡向產(chǎn)物方向移動。所以從熱力學(xué)分析可知，降低壓力對一次反應(yīng)有利，而對二次反應(yīng)不利。烴類裂解的一次反應(yīng)是單分子反應(yīng)，其反應(yīng)速度可表示為：r裂＝k裂C烴類聚合或縮合反應(yīng)為多分子反應(yīng)，其反應(yīng)速度為：r聚＝k聚Cnr縮＝k縮CACB壓力不能改變速度常數(shù)k的大小，但能通過改變濃度C的大小來改變反應(yīng)速度r的大小。降低壓力會使氣相的反應(yīng)分子的濃度減少，也就減少了反應(yīng)速度。濃度的改變對三個反應(yīng)速度降低的程度不一樣，雙分子和多分子反應(yīng)速度的降低比單分子反應(yīng)速度要大得多。從動力學(xué)分析得出：降低壓力可增大一次反應(yīng)對于二次反應(yīng)的相對速度?？傊档土呀鈮毫υ霎a(chǎn)乙烯的一次反應(yīng)有利，可抑制二次反應(yīng)，從而減輕結(jié)焦的程度。9．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(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。10．答：（1）適應(yīng)多種原料的靈活性；（2）爐管熱強(qiáng)度高，爐子熱效率高；（3）爐膛溫度分布均勻；（4）生產(chǎn)能力大；（5）運轉(zhuǎn)周期長。11．答：當(dāng)出現(xiàn)下列任一情況時，應(yīng)進(jìn)行清焦：（1）裂解爐管管壁溫度超過設(shè)計規(guī)定值。（2）裂解爐輻射段入口壓力增加值超過設(shè)計值。（3）廢熱鍋爐出口溫度超過設(shè)計允許值，或廢熱鍋爐進(jìn)出口壓差超過設(shè)計允許值。12．答：結(jié)焦是在較低溫度下(＜927℃)通過芳烴縮合而成，生碳是在較高溫度下(＞92713．答：一次反應(yīng)是生產(chǎn)的目的，而二次反應(yīng)既造成烯烴的損失，浪費原料又會生碳或結(jié)焦，致使設(shè)備或管道堵塞，影響正常生產(chǎn)，所以是不希望發(fā)生的。因此，無論在選取工藝條件或進(jìn)行設(shè)計，都要盡力促進(jìn)一次反應(yīng)，千方百計地抑制二次反應(yīng)。14．答：（1）易于從裂解氣中分離；（2）可以抑制原料中的硫?qū)辖痄摴艿母g；（3）可脫除爐管的部分結(jié)焦；（4）減輕了爐管中鐵和鎳對烴類氣體分解生碳的催化作用；（5）穩(wěn)定爐管裂解溫度；（6）降低烴分壓的作用明顯。15．答：直接急冷用急冷劑與裂解氣直接接觸，急冷劑用油或水，急冷下來的油水密度相差不大，分離困難，污水量大，不能回收高品位的熱量。采用間接急冷的目的是回收高品位的熱量，產(chǎn)生高壓水蒸汽作動力能源以驅(qū)動裂解氣、乙烯、丙烯的壓縮機(jī)、汽輪機(jī)發(fā)電及高壓水泵等機(jī)械，同時終止二次反應(yīng)。16．答：二次反應(yīng)既造成烯烴的損失，浪費原料又會生碳或結(jié)焦，致使設(shè)備或管道堵塞，影響正常生產(chǎn)。17．答：（1）原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng)；（2）裂解和高壓蒸汽系統(tǒng)；（3）急冷油和燃料油系統(tǒng)；（4）急冷水和稀釋水蒸汽系統(tǒng)。18．答：清焦方法有停爐清焦和不停爐清焦法（也稱在線清焦）。停爐清焦法是將進(jìn)料及出口裂解氣切斷（離線）后，將裂解爐和急冷鍋爐停車拆開，分別進(jìn)行除焦，用惰性氣體和水蒸汽清掃管線，逐漸降低爐溫，然后通入空氣和水蒸汽燒焦。交替裂解法是使用重質(zhì)原料（如輕柴油等）裂解一段時間后有較多的焦生成，需要清焦時切換輕質(zhì)原料（如乙烷）去裂解，并加入大量的水蒸汽，這樣可以起到裂解和清焦的作用。當(dāng)壓降減少后（焦已大部分被清除），再切換為原來的裂解原料。水蒸汽、氫氣清焦是定期將原料切換成水蒸汽、氫氣，方法同上，也能達(dá)到不停爐清焦的目的。對整個裂解爐系統(tǒng)，可以將爐管組輪流進(jìn)行清焦操作。19．答：如果在生產(chǎn)中直接采用減壓操作，因為裂解是在高溫下進(jìn)行的，當(dāng)某些管件連接不嚴(yán)密時，有可能漏入空氣，不僅會使裂解原料和產(chǎn)物部分氧化而造成損失，更嚴(yán)重的是空氣與裂解氣能形成爆炸性混合物而導(dǎo)致爆炸。另外如果在此處采用減壓操作，而對后繼分離部分的裂解氣壓縮操作就會增加負(fù)荷，即增加了能耗。20．答：一是急冷油與裂解氣接觸后超過300℃急冷油系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)焦的原因有哪些？21．答：油洗的作用一是將裂解氣繼續(xù)冷卻，并回收其熱量；二是使裂解氣中的重質(zhì)油和輕質(zhì)油冷凝洗滌下來回收，然后送去水洗。水洗的作用一是將裂解氣繼續(xù)降溫到40℃22．答：水洗的作用一是將裂解氣繼續(xù)降溫到40℃五、綜合題1．答：發(fā)生不正常現(xiàn)象的原因多種多樣，主要有以下幾種：（1）生產(chǎn)中原料質(zhì)量和數(shù)量的變化，引起產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的下降。（2）由生產(chǎn)故障引起的異?，F(xiàn)象。（3）公用工程中供水、供電、供汽、供冷等的變化，使生產(chǎn)發(fā)生不正常現(xiàn)象。（4）由于調(diào)節(jié)回路和儀表發(fā)生故障、失靈而造成的生產(chǎn)事故。（5）因分析檢驗的錯誤引起的事故。生產(chǎn)中一旦出現(xiàn)問題，操作人員應(yīng)該根據(jù)所產(chǎn)生的異常現(xiàn)象，迅速而準(zhǔn)確地做出判斷，并熟練地加以調(diào)整，或找電氣、儀表人員來修理，使工藝條件恢復(fù)到正常。2．答：輕柴油裂解工藝流程圖如下：四個系統(tǒng)及其作用為：（要點）（1）原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng)為反應(yīng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定進(jìn)料。（2）裂解和高壓蒸汽系統(tǒng)高溫反應(yīng)，快速急冷，中止反應(yīng)，回收熱量產(chǎn)生高壓蒸汽。（3）急冷油和燃料油系統(tǒng)回收熱量，簡單分離。（4）急冷水和稀釋水蒸汽系統(tǒng)進(jìn)一步回收熱量，將裂解氣和裂解汽油分離。產(chǎn)生稀釋蒸汽。3．答：烷烴—正構(gòu)烷烴最利于生成乙烯、丙烯，是生產(chǎn)乙烯的最理想原料。分子量越小則烯烴的總收率越高。異構(gòu)烷烴的烯烴總收率低于同碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴。隨著分子量的增大，這種差別就減少。環(huán)烷烴—在通常裂解條件下，環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應(yīng)優(yōu)于斷鏈（開環(huán)）生成單烯烴的反應(yīng)。含環(huán)烷烴多的原料，其丁二烯、芳烴的收率較高，乙烯的收率較低。芳烴—無側(cè)鏈的芳烴基本上不易裂解為烯烴；有側(cè)鏈的芳烴，主要是側(cè)鏈逐步斷鏈及脫氫。芳烴傾向于脫氫縮合生成稠環(huán)芳烴，直至結(jié)焦。所以芳烴不是裂解的合適原料。烯烴—大分子的烯烴能裂解為乙烯和丙烯等低級烯烴，但烯烴會發(fā)生二次反應(yīng)，最后生成焦和碳。所以含烯烴的原料如二次加工產(chǎn)品作為裂解原料不好。所以，高含量的烷烴，低含量的芳烴和烯烴是理想的裂解原料。4．答：急冷換熱器的給水先在對流段預(yù)熱并局部汽化后送入高壓汽包，靠自然對流流入急冷換熱器中，產(chǎn)生11MPa的高壓水蒸汽，從汽包送出的高壓水蒸汽進(jìn)入裂解爐預(yù)熱段過熱，過熱至470℃第二章裂解氣的分離一、填空題1．壓縮和冷凍系統(tǒng)；氣體凈化系統(tǒng)；低溫精餾分離系統(tǒng)。2．高于—50℃；等于或低于—1003．酸性氣體；水；炔烴、二系烴；一氧化碳等。4．增加；升高；提高；冷量。5．環(huán)境；丙烯；丙烯；乙烯；乙烯。6．蒸發(fā)；壓縮；冷凝；膨脹。7．CO2；H2S和其它氣態(tài)硫化物。8．乙醇胺吸收法；堿洗法。9．甲烷化法；CO十H2—→CH4十H2O。10．順序分離；前脫乙烷分離；前脫丙烷分離。11．降低；提高。12．第二脫甲烷塔；乙烯精餾塔。13．閉式熱泵；開式熱泵。14．甲烷；乙烯；甲烷；純度；乙烯；回收率。15．最多；最大；最低；最大。16．乙烷；乙烯；乙烷—乙烯；聚合級乙烯；乙烷。17．溶劑吸收；催化加氫；溶劑；溶劑；溶劑。18．未分出；裂解氣中；外加氫氣；自給。二、判斷題1．×；2．√；3．×；4．√；5．×；6．√；9．

√；10．

×。三、解釋概念1．答：深冷分離是在-100℃左右的低溫下，將裂解氣中除了氫和甲烷以外的其它烴類全部冷凝下來。然后利用裂解氣中各種烴類的相對揮發(fā)度不同，在合適的溫度和壓力下，以精餾的方法將各組分分離開來，達(dá)到分離的目的。因為這種分離方法采用了-1002．答：在脫甲烷塔之前進(jìn)行加氫脫炔稱為前加氫，即氫氣和甲烷尚沒有分離之前進(jìn)行加氫除炔；在脫甲烷塔之后進(jìn)行加氫脫炔稱為后加氫，即裂解氣中所含氫氣、甲烷等輕質(zhì)餾分分出后，再對分離所得到的碳二餾分和碳三餾分分別進(jìn)行加氫的過程。3．答：在生產(chǎn)中，脫甲烷塔系統(tǒng)為了防止低溫設(shè)備散冷，減少其與環(huán)境接觸的表面積，常把節(jié)流膨脹閥、高效板式換熱器、氣液分離器等低溫設(shè)備，封閉在一個有絕熱材料做成的箱子中，此箱稱之為冷箱4．答：常規(guī)的精餾塔都是從塔頂冷凝器取走熱量，由塔釜再沸器供給熱量，通常塔頂冷凝器取走的熱量是塔釜再沸器加入熱量的90%左右，能量利用很不合理。如果能將塔頂冷凝器取走的熱量傳遞給塔釜再沸器，就可以大幅度地降低能耗。但同一塔的塔頂溫度總是低于塔釜溫度，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，“熱量不能自動地從低溫流向高溫”，所以需從外界輸入功。這種通過做功將熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f給高溫?zé)嵩吹墓嵯到y(tǒng)稱為熱泵系統(tǒng)。該熱泵系統(tǒng)是既向塔頂供冷又向塔釜供熱的制冷循環(huán)系統(tǒng)。四、回答問題1．答：總體可概括為三大部分。（1）．壓縮和冷凍系統(tǒng)該系統(tǒng)的任務(wù)是加壓、降溫，以保證分離過程順利進(jìn)行。（2）．氣體凈化系統(tǒng)該系統(tǒng)的任務(wù)是脫酸性氣體、脫水、脫炔和脫一氧化碳等。（3）．低溫精餾分離系統(tǒng)這是深冷分離的核心，其任務(wù)是將各組分進(jìn)行分離并將乙烯、丙烯產(chǎn)品精制提純。2．答：在深冷分離裝置中用低溫精餾方法分離裂解氣時，要求溫度最低的部位是在甲烷和氫氣的分離，而且所需的溫度隨操作壓力的降低而降低。例如：脫甲烷塔操作壓力為3.0MPa時，為分離甲烷所需塔頂溫度約－90～－100℃左右；當(dāng)脫甲烷塔壓力為0.5MPa時，為分離甲烷所需塔頂溫度則需下降到－130℃－3．答：在乙烯—丙烯復(fù)迭制冷循環(huán)中，冷水在換熱器(2)中向丙烯供冷，帶走丙烯冷凝時放出的熱量，丙烯被冷凝為液體，然后，經(jīng)節(jié)流膨脹降溫，在復(fù)迭換熱器中汽化，此時向乙烯氣供冷，帶走乙烯冷凝時放出的熱量，乙烯氣變?yōu)橐簯B(tài)乙烯，液態(tài)乙烯經(jīng)膨脹閥降壓到換熱器(1)中汽化，向被冷物料供冷，可使被冷物料冷卻到-100℃4．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)。5．答：目的是得到高純度的單一的烴，如重要的基本有機(jī)原料乙烯、丙烯等。工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法，主要有深冷分離和油吸收精餾分離兩種。6．答：裂解氣中的酸性氣體主要是指CO2和H2S和其它氣態(tài)硫化物。此外尚含有少量的有機(jī)硫化物，如氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、硫醚(RSR')、硫醇(RSH)、噻吩等。危害：酸性氣體含量過多時，對分離過程會帶來危害：H2S能腐蝕設(shè)備管道，使干燥用的分子篩壽命縮短，還能使加氫脫炔用的催化劑中毒；CO2則在深冷操作中會結(jié)成干冰，堵塞設(shè)備和管道，影響正常生產(chǎn)。酸性氣體雜質(zhì)對于乙烯或丙烯的進(jìn)一步利用也有危害，例如生產(chǎn)低壓聚乙烯時，二氧化碳和硫化物會破壞聚合催化劑的活性。生產(chǎn)高壓聚乙烯時，二氧化碳在循環(huán)乙烯中積累，降低乙烯的有效壓力，從而影響聚合速度和聚乙烯的分子量。7．答：堿洗法對酸性氣體吸收徹底，但是堿液不能回收，消耗量較大，適用裂解氣中酸性氣體含量少時。醇胺法吸收劑可再生循環(huán)使用，吸收液消耗少，但是：（1）醇胺法吸收不如堿洗徹底；（2）醇胺法對設(shè)備材質(zhì)要求高，投資相應(yīng)增大；（醇胺水溶液呈堿性，但當(dāng)有酸性氣體存在時，溶液PH值急劇下降，從而對碳鋼設(shè)備產(chǎn)生腐蝕）；（3）醇胺溶液可吸收丁二烯和其它雙烯烴；（吸收雙烯烴的吸收劑在高溫下再生時易生成聚合物，由此既造成系統(tǒng)結(jié)垢，又損失了丁二烯。）適用裂解氣中酸性氣體含量多時。8．答：工業(yè)生產(chǎn)中，一般采用吸收法脫除酸性氣體，即在吸收塔內(nèi)讓吸收劑和裂解氣進(jìn)行逆流接觸，裂解氣中的酸牲氣體則有選擇性地進(jìn)入吸收劑中或與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。工業(yè)生產(chǎn)中常采用的吸收劑有NaOH或乙醇胺。其原理分別是：（1）氫氧化鈉（NaOH）CO2十2NaOH——→Na2CO3十H2OH2S十2NaOH——→Na2S十2H2O（2）乙醇胺（HOCH2CH2NH2）2HOCH2CH2NH十H2S(HOCH2CH2NH3)2S2HOCH2CH2NH2十CO2(HOCH2CH2NH3)2CO39．答：裂解氣中少量乙炔、丙炔和丙二烯的存在嚴(yán)重地影響乙烯、丙烯的質(zhì)量。乙炔的存在還將影響合成催化劑壽命，惡化乙烯聚合物性能，若積累過多還具有爆炸的危險。丙炔和丙二烯的存在，將影響丙烯聚合反應(yīng)的順利進(jìn)行。乙炔的脫除方法主要有溶劑吸收法和催化加氫法，溶劑法是采用特定的溶劑選擇性將裂解氣中少量的乙炔或丙炔和丙二烯吸收到溶劑中，達(dá)到凈化的目的,同時也相應(yīng)回收一定量的乙炔。催化加氫法是將裂解氣中的乙炔加氫成為乙烯。10．答：來源：由于裂解原料在裂解時加入一定量的稀釋蒸汽，所得裂解氣經(jīng)急冷水洗和脫酸性氣體的堿洗等處理，裂解氣中不可避免地帶一定量的水(約400～700PPm)。危害：在低溫分離時，水會凝結(jié)成冰；另外在一定壓力和溫度下，水還能與烴類生成白色的晶體水合物，水合物在高壓低溫下是穩(wěn)定的。冰和水合物結(jié)在管壁上，輕則增大動力消耗，重者使管道堵塞，影響正常生產(chǎn)。常用的脫水的方法：工業(yè)上對裂解氣進(jìn)行深度干燥的方法很多，主要采用固體吸附方法。吸附劑有硅膠活性氧化鋁、分子篩等。目前廣泛采用的效果較好的是分子篩吸附劑。11．答：來源：烴類與稀釋水蒸汽反應(yīng)生成的。CH4十H2O—→CO十3H2C2H6十2H2O—→2CO十5H2CO的危害：經(jīng)裂解氣低溫分離，一氧化碳部分富集于甲烷餾份中，另一部分富集于富氫餾分中。裂解氣中少量的CO帶入富氫餾分中，會使加氫催化劑中毒。另外，隨著烯烴聚合高效催化劑的發(fā)展，對乙烯和丙烯的CO含量的要求也越來越高。因此要脫除富氫餾份中的CO。脫除的方法：乙烯裝置中采用的脫除CO的方法是甲烷化法，甲烷化法是在催化劑存在的條件下，使裂解氣中的一氧化碳催化加氫生成甲烷和水，從而達(dá)到脫除CO的目的。其主反應(yīng)方程為：CO十H2—→CH4十H2O12．答：前加氫由于氫氣自給，故流程簡單，能量消耗低；不足之處是：（1）加氫過程中，乙炔濃度很低，氫分壓較高，因此，加氫選擇性較差，乙烯損失量多；同時副反應(yīng)的劇烈發(fā)生，不僅造成乙烯、丙烯加氫遭受損失，而且可能導(dǎo)致反應(yīng)溫度的失控，乃至出現(xiàn)催化劑床層溫度飛速上升；（2）當(dāng)原料中乙炔、丙炔、丙二烯共存時，當(dāng)乙炔脫除到合格指標(biāo)時，丙炔、丙二烯卻達(dá)不到要求的脫除指標(biāo)；（3）在順序分離流程中，裂解氣的所有組分均進(jìn)入加氫除炔反應(yīng)器，丁二烯未分出，導(dǎo)致丁二烯損失量較高，此外裂解氣中較重組分的存在，對加氫催化劑性能有較大的影響，使催化劑壽命縮短。后加氫是對裂解氣分離得到的碳二餾分和碳三餾分，分別進(jìn)行催化選擇加氫，將碳二餾分中的乙炔，碳三餾分中的丙炔和丙二烯脫除，其優(yōu)點有：（1）因為是在脫甲烷塔之高，乙烯幾乎沒有損失；（2）加氫產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，加氫原料中所含乙炔、丙炔和丙二烯的脫除均能達(dá)到指標(biāo)要求；（3）加氫原料氣體中雜質(zhì)少，催化劑使用周期長，產(chǎn)品純度也高。但后加氫屬外加氫操作，通入的本裝置所產(chǎn)氫氣中常含有甲烷。為了保證乙烯的純度，加氫后還需要將氫氣帶入的甲烷和剩余的氫脫除，因此，需設(shè)第二脫甲烷塔，導(dǎo)致流程復(fù)雜，設(shè)備費用高。13．答：加氫除炔的主副反應(yīng)方程式如下：主反應(yīng)：CH≡CH十H2——→CH2＝CH2副反應(yīng)：CH≡CH十2H2——→CH3—CH3CH2＝CH2十H2——→CH3—CH3乙炔也可能聚合生成二聚、三聚等俗稱綠油的物質(zhì)。碳三餾分加氫可能發(fā)生下列反應(yīng)：主反應(yīng)：CH≡C－CH3十H2——→CH2＝CH－CH3CH2＝C＝CH2十H2——→CH2＝CH－CH3副反應(yīng)：CH2＝CH－CH3十H2——→CH3－CH2－CH3nC3H4——→(C3H4)n低聚物C4H6——→高聚物工業(yè)上脫炔用鈀系催化劑為多，它是一種加氫選擇性很強(qiáng)的催化劑，其加氫反應(yīng)難易順序為：丁二烯＞乙炔＞丙炔＞丙烯＞乙烯。14．答：對于脫甲烷塔，希望塔釜中甲烷的含量應(yīng)該盡可能低，以利于提高乙烯的純度。塔頂尾氣中乙烯的含量應(yīng)盡可能少，以利于提高乙烯的回收率。15．答：CH4／H2分子比大，尾氣中乙烯含量低，即提高乙烯的回收率。這是由于裂解氣中所含的氫和甲烷都進(jìn)入了脫甲烷塔塔頂，在塔頂為了滿足分離要求，要有一部分甲烷的液體回流。但如有大量氫氣存在，降低了甲烷的分壓，甲烷氣體的冷凝溫度會降低，即不容易冷凝，會減少甲烷的回流量。所以在滿足塔頂露點的要求條件下，在同一溫度和壓力水平下，分子比越大，乙烯損失率越小。16．答：（1）低壓法操作條件為壓力0.6～0.7MPa，頂溫-140℃左右，釜溫-50℃左右。由于壓力低，相對揮發(fā)度較大，所以分離效果好。又由于溫度低，所以乙烯回收率高。雖然需要低溫級冷劑，但因易分離，回流比較小，折算到每噸乙烯的能量消耗，低壓法僅為高壓法的70%多一些。低壓法也有不利之處，如需要耐低溫鋼材、多一套甲烷制冷系統(tǒng)、流程比較復(fù)雜，同時低壓法并不適合所有的裂解氣分離，只適用于裂解氣中的CH4/C2H（2）中壓法壓力為1.05～1.25MPa，脫甲烷塔頂溫度為－113℃。對乙烷、丙烷等輕質(zhì)原料進(jìn)行裂解時，由于裂解氣中甲烷量太少，不適宜采用低壓脫甲烷工藝。TPL公司采用了中壓脫甲烷的工藝流程。（3）高壓法壓力為3.1～4.1MPa，高壓法的脫甲烷塔頂溫度為-96℃左右，不必采用甲烷制冷系統(tǒng)，只需用液態(tài)乙烯冷劑即可。由于脫甲烷塔頂尾氣壓力高，可借助高壓尾氣的自身節(jié)流膨脹獲得額外的降溫，比甲烷冷凍系統(tǒng)簡單。此外提高壓力可縮小精餾塔的容積，所以從投資和材質(zhì)要求看，高壓法有利，但分離效果不如低壓法。17．答：乙烯精餾的影響因素有壓力、溫度。壓力對乙烷—乙烯的相對揮發(fā)度有較大的影響，壓力增大，相對揮發(fā)度降低，使塔板數(shù)增多或回流比加大，對乙烷—乙烯的分離不利。當(dāng)壓力一定時，塔頂溫度就決定了出料組成。如操作溫度升高，塔頂重組分含量就會增加，產(chǎn)品純度就下降；如果溫度太低，則浪費冷量，同時，塔釜溫度控制低了，塔釜輕組分含量升高，乙烯收率下降；如釜溫太高，會引起重組分結(jié)焦，對操作不利。18．答：丙烯精餾塔就是分離丙烯—丙烷的塔，塔頂?shù)玫奖椎玫奖?。由于丙烯—丙烷的相對揮發(fā)度很小，彼此不易分離，要達(dá)到分離目的，就得增加塔板數(shù)、加大回流比，所以，丙烯塔是分離系統(tǒng)中塔板數(shù)最多，回流比最大的一個塔，也是運轉(zhuǎn)費和投資費較多的一個塔。19．答：三種深冷分離流程的全面比較如下表所示：比較項目順序分離流程前脫乙烷分離流程前脫丙烷分離流程操作問題脫甲烷塔在最前，釜溫低，再沸器中不易發(fā)生聚合而堵塞脫乙烷塔在最前，壓力高，釜溫高，如C4以上烴含量多，二烯烴在再沸器聚合，影響操作且損失丁二烯脫丙烷在最前，且放置在壓縮機(jī)段間，低壓時就除去了丁二烯，再沸器中不易發(fā)生聚合而堵塞冷量消耗全餾分都進(jìn)入了脫甲烷塔，加重了脫甲烷塔的冷凍負(fù)荷，消耗高能級位的冷量多，冷量利用不夠合理C3、C4烴不在脫甲烷而是在脫乙烷塔冷凝，消耗低能級位的冷量，冷量利用合理C4烴在脫丙烷塔冷凝，冷量利用比較合理分子篩干燥負(fù)荷分子篩干燥是放在流程中壓力較高、溫度較低的位置，對吸附有利，容易保證裂解氣的露點，負(fù)荷小與順序分離流程相同由于脫丙烷塔在壓縮機(jī)三段出口，分子篩干燥只能放在壓力較低的位置，以吸附不利，且三段出口C3以上重質(zhì)烴不能較多冷凝下來，負(fù)荷大對原料的適應(yīng)性對原料適應(yīng)性強(qiáng)，無論裂解氣輕、重，均可最適合C3、C4烴含量較多而丁二烯含量少的氣體可處理較重的裂解氣，對含C4烴較多的裂解氣，本流程更能體現(xiàn)其優(yōu)點

20．答：在生產(chǎn)中，脫甲烷塔系統(tǒng)常把節(jié)流膨脹閥、高效板式換熱器、氣液分離器等低溫設(shè)備，封閉在一個有絕熱材料做成的箱子中，在同一個冷箱中允許多種物質(zhì)同時換熱，冷量利用合理，從而省掉了一個龐大的列管式換熱系統(tǒng)，起到了節(jié)能的作用。21．答：①深冷塔逐級冷凝多股進(jìn)料；②低溫下操作的塔采用熱泵；③乙烯精餾采用二塔合一流程；④采用中間冷凝器和中間重沸器。22．答：閉式熱泵——塔內(nèi)物料與制冷系統(tǒng)介質(zhì)之間是封閉的，而用外界的工作介質(zhì)為制冷劑。液態(tài)制冷劑在塔頂冷凝器（5）中蒸發(fā)，使塔頂物料冷凝，蒸發(fā)的制冷劑氣體再進(jìn)入壓縮機(jī)（1）升高壓力，然后在塔釜再沸器（2）中冷凝為液體，放出的熱量傳遞給塔釜物料，液體制冷劑通過節(jié)流閥（4）降低壓力后再去塔頂換熱，完成一個循環(huán)，這樣塔頂?shù)蜏靥幍臒崃?，通過制冷劑而傳到塔釜高溫處。在此流程中，制冷循環(huán)中的制冷劑冷凝器與塔釜再沸器合成一個設(shè)備，在此設(shè)備中，制冷劑冷凝放熱，而釜液吸熱蒸發(fā)。閉式熱泵特點是操作簡便、穩(wěn)定，物料不會污染，出料質(zhì)量容易保證。但流程復(fù)雜，設(shè)備費用較高。開式熱泵——特點是流程簡單，設(shè)備費用較閉式熱泵少，但制冷劑與物料合并，在塔操作不穩(wěn)定時，物料容易被污染，因此自動化程度要求較高。23．答：后加氫屬外加氫操作，通入的本裝置所產(chǎn)氫氣中常含有甲烷。為了保證乙烯的純度，加氫后還需要將氫氣帶入的甲烷和剩余的氫脫除，因此，需設(shè)第二脫甲烷塔。24．答：丙烯精餾過程在低壓法情況采用熱泵。原因是：壓力在1.2MPa以下的稱低壓法，低壓法的操作壓力低，有利于提高物料的相對揮發(fā)度，從而塔板數(shù)和回流比就可減少。由于此時塔頂溫度低于環(huán)境溫度，故塔頂蒸氣不能用工業(yè)水來冷凝，必須采用制冷劑才能達(dá)到凝液回流的目的，工業(yè)上往往采用熱泵系統(tǒng)。25．答：序號生產(chǎn)工序不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因1堿洗法脫硫（1）堿洗塔H2S分析不合格（2）堿洗塔CO2分析不合格（1）堿洗液濃度過低；堿洗液循環(huán)量過少；泵停車（2）堿洗液濃度過高2脫水干燥后水含量不合格干燥劑再生不好；使用周期過長；物料含水量過高；干燥劑結(jié)炭；裝填量不夠或干燥劑質(zhì)量不合格

五、綜合題1．答：氨蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)可由四個基本過程組成。1．答：氨蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)可由四個基本過程組成。

(1)蒸發(fā)在低壓下液氨的沸點很低，如壓力為O.12MPa時沸點為-30℃。液氨在此條件下，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)變成氨蒸氣，則必須從通入液氨蒸發(fā)器的被冷物料中吸取熱量，產(chǎn)生制冷效果，使被冷物料冷卻到接近-30(2)壓縮蒸發(fā)器中所得的是低溫、低壓的氨蒸氣。為了使其液化，首先通過氨壓縮機(jī)壓縮，使氨蒸氣壓力升高。(3)冷凝高壓下的氨蒸氣的冷凝點是比較高的。例如把氨蒸氣加壓到1.55MPa時，其冷凝點是40℃(4)膨脹若液氨在1.55MPa壓力下汽化，由于沸點為40℃，不能得到低溫，為此，必須把高壓下的液氨，通過節(jié)流閥降壓到0.12MPa，若在此壓力下汽化，溫度可降到-302．答：乙烯－丙烯復(fù)迭制冷的原理圖如下。

過程敘述：（略）3．答：精餾塔都是從塔頂冷凝器取走熱量，由塔釜再沸器供給熱量，通常塔頂冷凝器取走的熱量是塔釜再沸器加入熱量的90%左右。如下圖：一般制冷圖熱泵系統(tǒng)是既向塔頂供冷又向塔釜供熱的制冷循環(huán)系統(tǒng)。如下圖：閉式熱泵圖4．答：精餾塔開式A型熱泵流程圖。5．答：精餾塔開式B型熱泵流程圖。6．答：精餾塔閉式熱泵流程圖。7．答：

順序分離工藝流程簡圖1—壓縮機(jī)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段；2—堿洗塔；3—壓縮機(jī)Ⅳ、Ⅴ段；4—干燥器；5—冷箱；6—第一脫甲烷塔；7—第一脫乙烷塔；8—第二脫甲烷塔；9—乙烯精餾塔；10—加氫反應(yīng)器；11—脫丙烷塔；12—第二脫乙烷塔；13—丙烯精餾塔；14—脫丁烷塔；15-甲烷化反應(yīng)器；16－干燥器或者：分離的順序是：按裂解氣中各組分碳原子數(shù)由小到大的順序進(jìn)行分離，即先分離出甲烷、氫，其次是脫乙烷及乙烯的精餾，接著是脫丙烷和丙烯的精餾，最后是脫丁烷，塔底得碳五餾分。8．答：關(guān)鍵組分是C3前脫丙烷深冷分離流程圖1一壓縮機(jī)Ⅰ～Ⅲ段；2一堿洗塔；3一干燥器；4一脫丙烷塔；5一脫丁烷塔；6一壓縮機(jī)Ⅳ、Ⅴ段；7一加氫反應(yīng)器；8一冷箱；9一脫甲烷塔；10一脫乙烷塔；11一乙烯精餾塔；12一丙烯精餾塔；13一甲烷化反應(yīng)器9．答：前脫乙烷分離流程圖如下：前脫乙烷分離工藝流程圖1—壓縮機(jī)Ⅰ～Ⅲ段壓縮；2—堿洗塔；3—壓縮機(jī)Ⅳ、Ⅴ段；4—干燥器；5—脫乙烷塔；6—催化加氫反應(yīng)器；7—脫甲烷塔；8—冷箱；9—乙烯精餾塔；10—甲烷化反應(yīng)器；11—脫丙烷塔；12—丙烯精餾塔；13—脫丁烷塔；該流程最適合C3、C4烴含量較多而丁二烯含量少的氣體。

第五章

丁二烯的生產(chǎn)一、填空題1．阻聚劑。2．合成橡膠。3．乙腈法（ACN法）；二甲基甲酰胺法（DMF法）；N－甲基吡咯烷酮法（NMP法）4．從乙烯裂解裝置副產(chǎn)的混合C4餾分中；從煉油廠C4餾分脫氫。5．萃取蒸餾；脫氣；蒸餾；溶劑再生；。6．即第一萃取蒸餾工序；第二萃取蒸餾工序；精餾工序；溶劑回收工序。7．萃取精餾；普通精餾。8．非常接近；不會。二、解釋概念1．答：萃取精餾是在精餾塔中，加入某種選擇性溶劑（萃取劑），這種溶劑對精餾系統(tǒng)中的某一組分具有較大的溶解能力，而對其它組分溶解能力較小。這樣，使分子間的距離加大，分子間作用力發(fā)生改變，被分離組分之間的相對揮發(fā)度差值增大，使精餾分離變的容易進(jìn)行。其結(jié)果使易溶的組分隨溶劑一起由塔釜排出，未被萃取下來的組分由塔頂逸出，以達(dá)到分離的目的。2．答：萃取精餾的最大特點是加入了萃取劑，而且萃取劑的用量較多，沸點又高，所以在塔內(nèi)各板上，基本維持一個固定的濃度值，此值為溶劑恒定濃度，一般為70%～80%左右。三、判斷題1．×2．×3．√4．√5．×6．√7．√8．√9．×10．×11．×12．×四、回答問題1．答：丁二烯容易發(fā)生自身聚合作用，也容易與其它單體進(jìn)行共聚作用，所以工業(yè)上利用這一性質(zhì)生產(chǎn)合成橡膠、合成樹脂和合成纖維等。2．答：國內(nèi)外丁二烯的來源主要有兩種，一種是從乙烯裂解裝置副產(chǎn)的混合C4餾分中抽提得到，另一種是從煉油廠C4餾分脫氫得到。3．答：ACN法生產(chǎn)丁二烯的特點有：(1)沸點低，萃取、汽提操作溫度低，易防止丁二烯自聚；(2)汽提可在高壓下操作，省去了丁二烯氣體壓縮機(jī)，減少了投資；(3)粘度低，塔板效率高，實際塔板數(shù)少；(4)毒性微弱，在操作條件下對碳鋼腐蝕性??；(5)丁二烯分別與正丁烷、丁二烯二聚物等形成共沸物，溶劑精制過程復(fù)雜，操作費用高；(6)蒸汽壓高，隨尾氣排出的溶劑損失大；(7)用于回收溶劑的水洗塔較多，相對流程長。4．答：DMF法生產(chǎn)丁二烯的特點有：(1)對原料C4的適應(yīng)性強(qiáng)，丁二烯含量在15%-60%范圍內(nèi)都可生產(chǎn)出合格的丁二烯產(chǎn)品；(2)生產(chǎn)能力大，成本低，工藝成熟，安全性好、節(jié)能效果較好，產(chǎn)品、副產(chǎn)品回收率高達(dá)97%；(3)由于DMF對丁二烯的溶解能力及選擇性比其他溶劑高，所以循環(huán)溶劑量較小，溶劑消耗量低；(4)無水DMF可與任何比例的C4餾分互溶，因而避免了萃取塔中的分層現(xiàn)象；(5)DMF與任何C4餾分都不會形成共沸物，有利于烴和溶劑的分離，但由于其沸點較高，溶劑損失小；(6)熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性良好；(7)由于其沸點高，萃取塔及解吸塔的操作溫度都較高，易引起雙烯烴和炔烴的聚合；(8)無水情況下對碳鋼無腐蝕性，但在水分存在下會分解生成甲酸和二甲胺，因而有一定的腐蝕性。5．答：NMP法生產(chǎn)丁二烯的特點有：(1)溶劑性能優(yōu)良，毒性低，可生物降解，腐蝕性低；(2)原料范圍較廣，可得到高質(zhì)量的丁二烯，產(chǎn)品純度可達(dá)99.7%-99.9%；(3)C4炔烴無需加氫處理，流程簡單，投資低，操作方便，經(jīng)濟(jì)效益高；(4)NMP具有優(yōu)良的選擇性和溶解能力，沸點高、蒸汽壓低，因而運轉(zhuǎn)中溶劑損失??；(5)熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性極好，即使發(fā)生微量水解，其產(chǎn)物也無腐蝕性，因此裝置可全部采用普通碳鋼。6．答：萃取精餾的基本原理是：萃取精餾法與一般精餾不同之處，在于萃取精餾是在精餾塔中，加入某種選擇性溶劑（萃取劑），這種溶劑對精餾系統(tǒng)中的某一組分具有較大的溶解能力，而對其它組分溶解能力較小。這樣，使分子間的距離加大，分子間作用力發(fā)生改變，被分離組分之間的相對揮發(fā)度差值增大，使精餾分離變的容易進(jìn)行。其結(jié)果使易溶的組分隨溶劑一起由塔釜排出，未被萃取下來的組分由塔頂逸出，以達(dá)到分離的目的。7．答：影響萃取精餾操作的因素有：溶劑比——溶劑比指溶劑量與加料量之比，通常情況下，溶劑比增大，選擇性明顯提高，分離越容易進(jìn)行。但是，過大的溶劑比將導(dǎo)致設(shè)備與操作費用增加，經(jīng)濟(jì)效果差。過小則會破壞正常操作，使其產(chǎn)品不合格。在實際操作中，隨溶劑的不同其溶劑比也不同。溶劑的物理性質(zhì)——溶劑的物理性質(zhì)對萃取蒸餾過程有很大的影響，溶劑的沸點低，可在較低溫度下操作，降低能量損耗，但塔頂餾出物中溶劑夾帶量增加，導(dǎo)致溶劑損耗量上升，溶劑粘度對萃取精餾塔板效率有較大的影響，粘度大板效率低，粘度小則板效率大。溶劑的進(jìn)塔溫度——在萃取精餾操作過程中，由于溶劑量很大，所以溶劑的進(jìn)料溫度的微小變化對分離效果都有很大的影響。生產(chǎn)中溫度一般比塔頂溫度高3～5℃。溶劑含水量——溶劑中加入適量的水可提高組分間的相對揮發(fā)度，使溶劑選擇性大大提高。在工業(yè)生產(chǎn)中，以乙腈為溶劑，加水量以8～12%為宜?；亓鞅取@一點不同于普通精餾，萃取精餾塔的回流比一般非常接近最小回流比，操作過程一定要仔細(xì)地控制、精心調(diào)節(jié)?；亓鞅冗^大不會提高產(chǎn)品質(zhì)量，反而會降低產(chǎn)品質(zhì)量。因為增加回流量就直接降低了每層塔板上溶劑的濃度，不利于萃取精餾操作，使分離變得困難。8．答：萃取精餾塔的回流比一般非常接近最小回流比，操作過程一定要仔細(xì)地控制、精心調(diào)節(jié)。回流比過大不會提高產(chǎn)品質(zhì)量，反而會降低產(chǎn)品質(zhì)量。因為增加回流量就直接降低了每層塔板上溶劑的濃度，不利于萃取精餾操作，使分離變得困難。9．答：DMF法從C4餾分中分離丁二烯的基本流程如下：

NMP法從C4餾分中分離丁二烯的基本流程與DMF法相同。其不同之處在于，溶劑中含有5%～10%的水，使其沸點降低，有利于防止自聚反應(yīng)。10．答：從教材59頁表《丁二烯萃取精餾塔（乙腈法）生產(chǎn)中的異?，F(xiàn)象舉例》來說明。（具體實例略）11．答：從教材54頁由表3－2可以看出：碳四各組分的沸點非常接近，相對揮發(fā)度差別也非常小，所以普通精餾不能分離得到高純度的丁二烯。（可舉數(shù)據(jù)說明）12．答：溶劑比指溶劑量與加料量之比，通常情況下，溶劑比增大，選擇性明顯提高，分離越容易進(jìn)行。但是，過大的溶劑比將導(dǎo)致設(shè)備與操作費用增加，經(jīng)濟(jì)效果差。過小則會破壞正常操作，使其產(chǎn)品不合格。在實際操作中，隨溶劑的不同其溶劑比也不同。13．答：溶劑的物理性質(zhì)對萃取蒸餾過程有很大的影響，溶劑的沸點低，可在較低溫度下操作，降低能量損耗，但塔頂餾出物中溶劑夾帶量增加，導(dǎo)致溶劑損耗量上升，溶劑粘度對萃取精餾塔板效率有較大的影響，粘度大板效率低，粘度小則板效率大。14．答：在萃取精餾操作過程中，由于溶劑量很大，所以溶劑的進(jìn)料溫度的微小變化對分離效果都有很大的影響。溶劑進(jìn)料溫度主要影響塔內(nèi)每層塔板上的各組分的濃度和汽液相平衡。若萃取溫度低，會使塔內(nèi)回流量增加，反而會使“恒定濃度”降低，不利于分離正常進(jìn)行，導(dǎo)致塔釜產(chǎn)品不合格；如果溶劑溫度過高，使塔底溶劑損失量增加，塔頂產(chǎn)品不合格。生產(chǎn)中溫度一般比塔頂溫度高3～5℃15．答：溶劑中加入適量的水可提高組分間的相對揮發(fā)度，使溶劑選擇性大大提高。另外，含水溶劑可降低溶液的沸點，使操作溫度降低，減少蒸汽消耗，避免二烯烴自聚。但是，隨著溶劑中含水量不斷增加，烴類在溶劑中的溶解度降低。為避免萃取精餾塔內(nèi)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，則需要提高溶劑比，從而增加了蒸汽和動力消耗。在工業(yè)生產(chǎn)中，以乙腈為溶劑，加水量以8～12%為宜。

五、綜合題1．答：ACN法生產(chǎn)丁二烯的流程圖如下：乙腈法分離丁二烯工藝流程圖1-脫C3塔；2-脫C5塔；3-丁二烯萃取精餾塔；4-丁二烯蒸出塔；5-炔烴萃取精餾塔；6-炔烴蒸出塔；7-丁烷、丁烯水洗塔；8-丁二烯水洗塔；9-乙腈回收塔；10-脫輕組分塔；11-脫重組分塔；12-乙腈中間貯槽2．答：NMP法生產(chǎn)丁二烯的流程圖如下：NMP法丁二烯抽提裝置工藝流程1－脫C5塔；2－汽化塔；3－第一萃取精餾塔；4－解吸塔；5－第二萃取精餾塔；6－脫氣塔；7－水洗塔；8－丁二烯精餾塔；9－壓縮機(jī)3．答：DMF法生產(chǎn)丁二烯流程圖如下：

二甲基甲酰胺抽提丁二烯流程圖1-第一萃取精餾塔；2-第一解吸塔；3-第二萃取精餾塔；4-丁二烯回收塔；5-第二解吸塔；6-脫輕組分塔；7-脫重組分塔；8-丁二烯壓縮機(jī)

第四章

石油芳烴的生產(chǎn)一、填空題1．石腦油催化重整法；裂解汽油加氫法。2．化工型；燃料型；綜合型。3．芳烴；高辛烷值汽油4．六員環(huán)烷烴脫氫反應(yīng)；五員環(huán)烷烴異構(gòu)脫氫反應(yīng)；烷烴的環(huán)化脫氫反應(yīng)。5．脫氫（芳構(gòu)化）反應(yīng)；裂化、異構(gòu)化反應(yīng)。6．活性組分（如鉑、鈀、銥、銠）；助催化劑（如錸、錫）；酸性載體。7．預(yù)分餾；預(yù)加氫；預(yù)脫砷；脫水。切取適宜餾程的重整原料。8．對催化劑有害的雜質(zhì)；烯烴。9．重整催化劑永久性中毒。10．軸向反應(yīng)器；二是徑向反應(yīng)器。11．預(yù)處理；催化重整反應(yīng)；溶劑抽提；芳烴精餾。12．二烯烴、單烯烴、少量直鏈烷烴和環(huán)烷烴；硫、氧、氮、氯；重金屬。13．放熱反應(yīng)；降低。14．歧化；烷基轉(zhuǎn)移；可。15．加壓臨氫氣相法；常壓不臨氫氣相法。16．裂化異構(gòu)化；加氫脫氫。17．二甲苯；鄰二甲苯、間二甲苯；乙苯。二、解釋概念1．答：催化重整是以C6～C11石腦油為原料，在一定的操作條件和催化劑的作用下，使輕質(zhì)原料油（石腦油）的烴類分子結(jié)構(gòu)重新排列整理，轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油（重整汽油），并副產(chǎn)液化石油氣和氫氣的過程。2．答：液相抽提就是利用某些有機(jī)溶劑對芳烴和非芳烴具有不同的溶解能力，即利用各組分在溶劑中溶解度的差異，經(jīng)逆流連續(xù)抽提過程而使芳烴和非芳烴得以分離。3．答：在溶劑與重整生成油混合后生成的兩相中，一個是溶劑和溶于溶劑的芳烴，稱為提取液，另一個是在溶劑中具有極小溶解能力的非芳烴，稱為提余液。4．答：由溶劑抽提所得的混合芳烴中含有苯、甲苯、二甲苯、乙苯及少量較重的芳烴，而有機(jī)合成工業(yè)所需的原料有很高的純度要求，為此必須將混合芳烴通過精餾的方法分離成高純度的單體芳烴。這一過程稱為芳烴精餾。5．答：芳烴潛含量是假設(shè)所有的碳六、碳七、碳八環(huán)烷烴完全轉(zhuǎn)化為同碳數(shù)的芳烴時，能得到的芳烴的量占原料量的百分?jǐn)?shù)。芳烴潛含量=苯潛含量＋甲苯潛含量＋碳八芳烴潛含量（%）6．答：重整轉(zhuǎn)化率＝×100%三、判斷正誤1．√2．×3．×4．×5．√6．×7．×8．×9．√10．√11．√四、回答問題1．答：（要點）催化重整主要是分子重排，由非芳烴（環(huán)烷烴、烷烴）生成芳烴，以生產(chǎn)芳烴；裂解汽油加氫實際是一個精制過程，是將裂解汽油中的含S、含N、含O化合物和金屬化合物出去的過程。2．答：（要點）以生產(chǎn)芳烴為目的的催化重整過程必須包括預(yù)處理、重整反應(yīng)、芳烴抽提、芳烴精餾等四個部分，見64頁圖4——1。同時原料的餾分組成一般在60～130℃（或60～145℃，見64頁表43．答：（要點）催化重整中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：六員環(huán)烷烴脫氫反應(yīng)、五員環(huán)烷烴異構(gòu)脫氫反應(yīng)、烷烴的環(huán)化脫氫反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、加氫裂化反應(yīng)、縮合生焦反應(yīng)等反應(yīng)。4．答：（要點）催化重整原料預(yù)處理的幾個關(guān)鍵步驟是：預(yù)分餾；預(yù)加氫；預(yù)脫砷；脫水。5．答：（要點）芳烴抽提的目的是分離芳烴和非芳烴。工業(yè)上多采用液相抽提的方法。6．答：（要點）在裂解汽油加氫工藝過程中，采用兩段加氫可以達(dá)到：第一段加氫將易于聚合的二烯烴轉(zhuǎn)化為單烯烴，包括烯基芳烴轉(zhuǎn)化為芳烴；第二段加氫使單烯烴進(jìn)一步飽和，而氧、硫、氮等雜質(zhì)被破壞而除去，從而得到高質(zhì)量的芳烴原料。7．答：（要點）本書內(nèi)容講的制取對二甲苯實際是指芳烴品種數(shù)量的調(diào)整，以最大程度地生產(chǎn)對二甲苯，其經(jīng)濟(jì)意義在于：進(jìn)一步由對二甲苯生產(chǎn)市場精確的衍生產(chǎn)品。如對本二甲酸，滌綸等。8．答：（要點）由甲苯制取對二甲苯主要是基于如下的反應(yīng)：CH3CH3——CH3CH3CH3

烷基轉(zhuǎn)移：CH3——CHCH3——CH3CH3——（CH3）2CH39．答：（要點）由碳八混合芳烴制取對二甲苯是通過C8混合芳烴異構(gòu)化來實現(xiàn)的。其反應(yīng)如下:CH3CH3CHCH3CH3CH3—CH3CH3CH3CH3—CH3

10．答：（要點）碳八混合芳烴的分離方法有：①深冷分步結(jié)晶分離法——利用它們的熔點相差較大，其中以對二甲苯的熔點為最高的特點，將C8芳烴逐步冷凝，首先對二甲苯被結(jié)晶出來，然后濾除液態(tài)的鄰二甲苯、間二甲苯和乙苯，則得晶體對二甲苯。②模擬移動床吸附分離法——利用某種固體吸附劑，有選擇地吸附混合物中某一組分，隨后使之從吸附劑上解吸出來，從而達(dá)到分離的目的。吸附分離C8混合芳烴是采用液相操作。其原理是選擇分于篩作為吸附劑，它對于對二甲苯吸附能力較強(qiáng)，而對其它的二甲苯異構(gòu)體吸附能力較弱，從而使對二甲苯可以從混合二甲苯中被分子篩吸附；然后用一種液體脫附劑沖洗，使對二甲苯從分子篩吸附劑上脫附；最后用精餾的方法分離對二甲苯和脫附劑，從而達(dá)到分離對二甲苯與其它異構(gòu)體的目的。五、綜合題1．答：（略）2．答：（略）3．答：（略）C8芳烴異構(gòu)化工藝流程1－進(jìn)料加熱爐；2－反應(yīng)器；3－冷凝器；4－循環(huán)氫氣壓縮機(jī)；5－產(chǎn)品分離器；6—白土塔；7—脫庚烷塔；8－分離器

第五章甲醇的生產(chǎn)一、填空題1．木醇；木精。2．甲醇；二甲醚。3．高壓（30～50MPa）下；中壓法10～27Mpa；低壓法5MPa。4．鋅-鉻氧化物；銅基；銅基。5．水蒸氣轉(zhuǎn)化法；部分氧化法等。6．ZnO基；CuO基。7．摩爾數(shù)；最小。8．降低；下降。9．選擇性；轉(zhuǎn)化率。10．原料氣的制備；凈化；壓縮；合成；精餾。11．乙烯；丙烯；苯。二、解釋概念1．答：（在基本有機(jī)化工中）合成氣主要是指主要成分為氫和一氧化碳的氣體混合物。2．答：在低、中壓法合成甲醇的過程中，可逆放熱反應(yīng)的總速度的變化有一個最大值，此最大值對應(yīng)的溫度即為“最適宜溫度”，它可以從反應(yīng)速度方程式計算出來。三、判斷正誤1．×2．√3．√6．×7．×四、回答問題1．答：幾種生產(chǎn)甲醇方法的優(yōu)缺點如下：①氯甲烷水解法——在350℃，于流動系統(tǒng)中進(jìn)行這一過程時，所得到的甲醇產(chǎn)率為67%，二甲醚為33%。氯甲烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)98%。盡管反應(yīng)指標(biāo)尚好，又是在常壓下進(jìn)行反應(yīng)，工藝簡單，但反應(yīng)過程中氯以氯化鈣的形式消失，因此水解法價格昂貴，沒有在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。②甲烷部分氧化法——這種制甲醇的方法工藝流程簡單，節(jié)省建設(shè)投資，而且將便宜的原料甲烷變成貴重的產(chǎn)品甲醇，是一種可取的生產(chǎn)甲醇的方法。但是，這種氧化過程不易控制，常因深度氧化生成碳的氧化物和水，而使原料和產(chǎn)品受到很大損失，使甲醇的總收率不高。在催化劑作用下，采用壓力101.32～202.64×105Pa，在350～500℃下，有利于甲醇的生成。由于該方法甲醇收率不高（30%），雖然已有運行的工業(yè)試驗裝置，甲烷氧化制甲醇的方法仍未實現(xiàn)工業(yè)化。但它具有上述優(yōu)點，國外在這方面的研究一直沒有中斷，應(yīng)該是一個很有工業(yè)前景的生產(chǎn)甲醇的方法。③合成氣生產(chǎn)甲醇——自從1923年工業(yè)上實現(xiàn)了這一人工合成甲醇的方法以后，甲醇的生產(chǎn)迅速發(fā)展，成為目前世界上生產(chǎn)甲醇的常用方法，在實際生產(chǎn)中又分為高壓法、低壓法和中壓法。高壓法——即合成氣在高溫（340～420℃）、高壓（30～50MPa）下，以鋅-鉻氧化物作催化劑，其生產(chǎn)能力大，單程轉(zhuǎn)化率較高。但是，高壓法有許多缺點，如合成壓力和溫度高、設(shè)備投資和操作費用大、操作復(fù)雜、溫度壓力不易控制、副產(chǎn)物多，原料損失大。低壓法——即用合成氣為原料在低壓（5MPa）、溫度為275℃左右下進(jìn)行，采用銅基催化劑合成甲醇，是近幾年開發(fā)的合成甲醇的新方法。低壓法的特點是選擇性高，粗甲醇中的雜質(zhì)少，精制甲醇質(zhì)量好。中壓法——即以合成氣為原料，操作壓力為10～27MPa，溫度235～275℃，催化劑為銅基催化劑。此法的特點是處理量大、設(shè)備龐大、占地面積大、是綜合了高壓、低壓法的優(yōu)缺點而提出來的。此法目前發(fā)展較快，新建廠的規(guī)模也趨大型化。我國獨創(chuàng)的聯(lián)醇工藝，實際上也是一種中壓法合成甲醇的方法。

2．答：①氣體原料生產(chǎn)合成氣可用于制造合成氣的氣體原料主要有天然氣、焦?fàn)t氣、煉廠氣和乙炔尾氣等，其中天然氣是制造合成氣的主要原料。以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣的方法主要有水蒸氣轉(zhuǎn)化法和部分氧化法等。天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化法——在高溫和催化劑存在下，天然氣與水蒸氣反應(yīng)生產(chǎn)合成氣的方法稱為水蒸氣轉(zhuǎn)化法。是目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的方法。甲烷與水蒸氣在催化劑上發(fā)生的反應(yīng)為：CH4+H2OCO+3H2天然氣中所含的多碳烴類與水蒸氣發(fā)生類似反應(yīng)：CnHm+nH2OnCO+（n+m/2）H2天然氣部分氧化法——部分氧化法是指用氧氣（或空氣）將烷烴部分氧化制備合成氣的方法。甲烷在高溫和有氧氣存在的條件下，發(fā)生如下反應(yīng)：CH4+1/2O2CO+2H2+35.60kJ②液體原料制取合成氣生產(chǎn)合成氣的液體原料都是石油產(chǎn)品，如輕質(zhì)石腦油、重油、渣油等。這些液體原料大多是含有碳原子數(shù)目不等的碳?xì)浠衔铮蚱浠瘜W(xué)性質(zhì)都很接近，所以用這些原料生產(chǎn)合成氣的方法也大致相同。常用的方法仍然是水蒸氣轉(zhuǎn)化法和部分氧化法。液體原料水蒸汽氧化法——對于沸點較低的輕質(zhì)油產(chǎn)品，大多采用水蒸氣轉(zhuǎn)化法。液體原料的水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)通式為：CnHm+nH2OnCO+（n+m/2）H2－Q液體原料部分氧化法——液體原料通過部分氧化法來制取合成氣，是利用原料油在氧化爐內(nèi)不完全燃燒提供高溫?zé)嵩?，使烴類碳?xì)浠衔锪呀猓频眉状忌a(chǎn)所需要的氫氣和一氧化碳。③固體原料制取合成氣固體原料成分以固定碳為主，主要指煤和焦碳。固體原料在高溫下通入水蒸氣，生成氫和一氧化碳等合成氣。其反應(yīng)主要包括碳的氧化和水蒸氣的分解兩個部分。其主反應(yīng)為：C+H2OCO+H2－119.2kJ3．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+H2CO+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+H2O2CO+2H2CO2+CH44CO+8H2C4H9OH+3H2O2CO+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（n－1）H2CnH2n+1COOH+（n－1）H2O

4．答：目前工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是ZnO基和CuO基的二元或多元催化劑。其中以ZnO或CuO為主催化劑，同時還要加入一些助催化劑。ZnO催化劑中加入的助催化劑往往是一些難還原的金屬氧化物，它們本身無活性，但都具有較高的熔點，能阻止主催化劑的老化。作為助催化劑的金屬氧化物有Cr2O3、Al2O3、V2O5、MgO、ThO2、TaO2和CdO，其中最有效的成分為Cr2O3。在CuO基催化劑中，加入結(jié)構(gòu)型助催化劑Al2O3，起著分散和間隔活性組分的作用，加入適量的Al2O3可提高催化劑的活性和熱穩(wěn)定性。我國目前使用的是C301型Cu系催化劑，為Cu-Zn-Al三元催化劑，活性組分為CuO，加入ZnO可以提高催化劑的熱穩(wěn)定性和活性。CuO和ZnO兩種組分有相互促進(jìn)的作用。實驗證明，CuO-ZnO催化劑的活性比任何單獨一種氧化物都高。但該二元催化劑對老化的抵抗力差，并對毒物十分敏感。有實際意義的含銅催化劑都是三組分氧化物催化劑。第三組分是Al2O3或Cr2O3。由于鉻對人體有害，因此工業(yè)上CuO-ZnO-Al2O3應(yīng)用更為普遍。

5．答：甲醇合成反應(yīng)原料氣的化學(xué)計量比為H2︰CO=2︰1，但生產(chǎn)實踐證明，一氧化碳含量高不好，不僅對溫度控制不利，而且會引起羰基鐵在催化劑上的積聚，使催化劑失去活性，故一般采用氫過量。氫過量可以抑制高級醇、高級烴和還原性物質(zhì)的生成，提高粗甲醇的濃度和純度。同時，過量的氫可以起到稀釋作用，且因氫的導(dǎo)熱性能好，有利于防止局部過熱和控制整個催化劑床層的溫度。原料氣中氫氣和一氧化碳的比例對一氧化碳生成甲醇的轉(zhuǎn)化率也有較大影響，增加氫濃度，可以提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率。但是，氫過量太多會降低反應(yīng)設(shè)備的生產(chǎn)能力。工業(yè)生產(chǎn)上采用銅基催化劑的低壓法甲醇合成，一般控制氫氣與一氧化碳的摩爾比為（2.2～3.0）︰1。6．答：與副反應(yīng)相比，合成甲醇的主反應(yīng)是摩爾數(shù)減少最多而平衡常數(shù)最小的反應(yīng)，因此增加壓力對提高甲醇的平衡濃度和加快主反應(yīng)速率都是有利的。反應(yīng)壓力越高，甲醇生