1、化学工艺学习题一、填空题： 1、化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤2、乙烯的产量往往标志着一个国家基本有机化学工业的发展。 3、天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷组成。 4、石油主要由碳氢两元素组成的各种烃类组成。所含烃类有烷烃、环烷烃和芳香烃。 5、原油在蒸馏前，一般先经过脱盐、脱水处理。 6、原油经过初馏塔，从初馏塔塔顶蒸出的轻汽油，也称石脑油。石脑油是催化重整的原料，也是生产乙烯的原料。7、石油加工方法有一次加工（常、减压蒸馏）和二次加工（催化裂化、催化重整、热裂解、加氢裂化）。 8、催化裂化目的是将不能用作轻质燃料油的常减压馏分油加工成辛烷值较高的汽油
2、等轻质原料。 9、催化重整是使原油常压蒸馏所得的轻汽油馏分经过化学加工变成富含芳烃的高辛烷值汽油的过程，现在该法不仅用于生产高辛烷值汽油，且已成为生产芳烃的一个重要来源。 10、催化重整常用的催化剂是 PtAl2O3。 11、加氢裂化的原料主要是重质馏分油。12、加氢裂化是炼油工业中增产航空喷气燃料和优质轻柴油常用的一种方法。 13、煤的化学加工方法有：煤的干馏、煤的气化、煤的液化和煤与石灰熔融生产电石。14、烃类热裂解制乙烯的工艺主要有两个重要部分：原料烃的热裂解和裂解产物的分离。15、烷烃热裂解的一次反应主要有：脱氢反应和断链反应。 16、烷烃脱氢和断链难易的规律：同碳原子数的烷烃，断链比
3、脱氢容易；烷烃的相对稳定性随碳链的增长降低 。 烷烃的脱氢能力与烷烃的分子结构有关；带支链的烃较直链烃容易断裂。 17、不论是脱氢反应或是断链反应，都是热效应很大的吸热反应。 18、环烷烃热裂解时：侧链烷基较烃环易于裂解，长侧链先在侧链中央断裂；环烷烃脱氢生成芳烃较开环生成烯烃容易。五碳环较六碳环难于裂解。 19、芳香烃的热稳定性很高，在一般的裂解温度下不易发生芳环开裂的反应，但可发生两类反应：一类是芳烃脱氢缩合；另一类烷基芳烃的侧链发生断链生成苯、甲苯、二甲苯等反应和脱氢反应。 20、烃类热裂解中二次反应有：烯烃的裂解 、烯烃的聚合、环化和缩合、烯烃的加氢和脱氢、烃分解生成碳。 21、结焦与
4、生碳过程二者机理不同，结焦是在较低温度下（1200）通过（ 芳烃缩合 ）而成，生碳是在较高温度下（1200）通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子。 22、自由基连锁反应分为链引发、链传递、链终止三个阶段。 23、管式炉裂解的工艺流程实现了高温、短停留时间、低烃分压的裂解原理。24、工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。25、裂解气的深冷分离流程分为三大部分：气体净化系统、压缩和冷冻系统、精馏分离系统。 26、在裂解气分离过程中，加氢脱乙炔工艺分为前加氢和后加氢两种。加氢脱乙炔过程中，设在脱甲烷塔前进行加氢脱炔的叫前加氢。27、在裂解分离系统中，急冷换热器
5、能量回收能产生高能位的能量。28、用石油烃为原料裂解制乙烯是目前工业上生产乙烯的主要方法。29、芳烃主要有如下三方面来源：1.来自煤高温干馏的副产煤焦油和粗苯；2.来自催化重整的汽油；来自乙烯生产中的裂解气油。30、芳烃转化反应主要有异构化反应、歧化反应 、烷基化反应、烷基转移反应和脱烷基反应等几类反应。 131、为了满足芳烃纯度的要求，目前工业上实际应用的主要是溶剂萃取和萃取蒸馏来分离芳烃的馏分32、目前工业上分离对、间二甲苯的方法主要有深冷结晶分离、络合分离法和模拟移动床吸附分离法。 33、目前，工业上主要的烷基化剂有：烯烃、卤代烷烃。34、工业上已用于苯烷基化工艺的酸性催化剂主要有酸性卤
6、代物的络合物、磷酸硅藻土、3 l23 和 Z5 分子筛催化剂。 35、烃类的脱氢反应是吸热反应，故平衡常数随着温度的升高而增大。 36、脱氢反应是分子数增加的反应，故降低总压使产物的平衡浓度增大。37、工业上烃类催化脱氢反应从热力学考虑需在高温、低压下进行操作，但那是不安全的，因此必须采取其他措施，通常是采用稀释剂以降低烃分压。 38、平衡氨浓度与温度、压力、氢氮比和惰性气体浓度有关。当温度降低，或压力升高时，都能使平衡氨浓度增大。 39、目前，工业上苯乙烯主要是由乙苯脱氢法制得。反应器型式有外加热列管式反应器和绝热型反应器两种。 40、氧化过程的共同特点有：氧化剂、强放热 、热力学上都很有利
7、和多种途径经受氧化。41、在氧化过程中，反应热的移走是很关键的问题。 42、自氧化反应具有自由基链反应特征。 43、在工业上采用的氧化促进剂主要有两类，一类是有机含氧化合物，另一类是溴化物 。44、醋酸的合成方法主要有乙醛氧化法和甲醇与一氧化碳低压羰化合成。45、目前，工业上生产环氧乙烷的主要生产方法是乙烯的环氧化法。46、非均相催化氧化反应都是强放热反应。反应温度都很高，故采用的氧化反应器必须能及时移走反应热和控制反应温度。工业上常用的反应器有列管式固定床反应器和流化床反应器。列管式固定床反应器反应器特别适用于有串联式深度氧化副反应的反应过程，可抑制串联副反应的发生；流化床反应器反应器适合用
8、于深度氧化产物主要来自平行副反应，且主、副反应的活化能相差甚大的场合。 47、羰化反应主要有两大类反应：不饱和化合物的羰化和甲醇的羰化。48、异丙苯氧化制过氧化异丙苯浓缩时要真空操作原因是降低蒸发温度，抑制过氧化异丙苯分解。11.天然气蒸汽转化法中，为防止催化剂中毒，进入转化炉之前，天然气要进行脱硫处理。61、非均相催化氧化反应器固定床和流化床各自优缺点：流化床缺点有：催化剂易磨损；部分气体轴向返混大，选择性较低；产生大气泡，传质不良，选择性下降。 二、选择题下列哪个过程属于对石油的一次加工_ _D_。 A烃类热裂解；B. 催化重整；C. 催化裂化；D.常压蒸馏和减压蒸馏 对 CO 变换反应，
9、下列说法正确的是_ B _。 A 高温和高水碳比有利于平衡右移； B。变换反应是可逆放热反应； C 变换过程采用单反应器； D。 压力对平衡和反应速度都无影合成氨反应是_ A_。 A. 可逆放热反应 B. 放热反应 C. 可逆吸热反应 D. 吸热反应保持强放热的氧化反应能稳定进行的关键是_ A_。A.合理选择载热体和载热体的温度控制. B.控制好单程转化率. C.控制好原料的配比. D.控制好适宜的空速. 2乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂的活性组分是_ B _。 A. Cu B. Ag C.三氧化二铝 D.Fe 烃类管式裂解生产乙烯裂解温度对产物分布的影响：_ A _温度，乙烯、丙烯收率_
10、_。A、提高 提高 B、提高 降低 C、降低 不变 D、降低 提高控制短的停留时间。可以_D_二次反应的发生，_乙烯收率。A、提高 提高 B、提高 降低 C、降低 降低 D、降低 提高在烃类热裂解生产乙烯中，提高温度有利于 _ C_次反应， 短停留时间有利于 _ _次反应。A、二 一 B、二 二 C、一 一 D、一 二在烃类热裂解生产乙烯中，降低烃分压有利于增大_ _D_次反应对_ _次反应的相对反应速率。A、二 一 B、二 二 C、一 一 D、一 二在烃类热裂解生产乙烯中，降低烃分压，则乙烯收率_ B _ ，焦的生成_ _。A、提高 提高 B、提高 降低 C、降低 降低 D、降低 提高三、名
11、词解释 石脑油：初馏塔塔顶蒸出的轻汽油。催化重整：是在含铂的催化剂作用下使原油常压蒸馏所得的轻汽油馏分经过化学加工转变成富含芳烃的高辛烷值汽油。催化裂化：是在催化剂作用下将不能用作轻质油燃料的常减压馏分油，加工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料的加工过程。生物化工：通过生物催化剂（活细胞催化剂或酶催化剂）催化的发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养过程来获得化工产品的化工。烃类热裂解法：是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油），经过高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。生产能力：是指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时
12、间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原料量。生产强度：为设备单位特征几何量的生产能力，即设备的单位体积或单位面积的生产能力。最佳反应温度：正、逆反应速率之差即为产物生成的净速率有一个极大值，此极大值对应的温度称为最佳反应温度。停留时间：是指物料从反应开始达到某一转化率时在反应器内经历的反应时间。深冷分离法：是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低温下除了氢和甲烷以外把其余的烃都冷凝下来，然后在精馏塔内进行多组分精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离出来。前加氢：在加氢脱乙炔过程中，设在脱甲烷塔前进行加氢脱炔的流程。后加氢：在加氢脱乙炔过程中。设在脱甲烷塔后进行加氢脱炔的流程。合成气：
13、指一氧化碳和氢气的混合气。一碳化学：凡包含一个碳原子的化合物，主要是一氧化碳、甲醇、甲烷等参与反应的化学称一碳化学。 C1 化工：凡包含一个碳原子的化合物参与反应的化学称为 C1 化学，涉及 C1 化学反应的工艺过程和技术称为 C1 化工。氢蚀：在高温高压下，氢原子能侵入钢的晶格中，与钢中碳原子化合，生成甲烷。此甲烷向外扩散，在晶格中产生应力，晶格结构发生变形，钢硬化变形。此过程称为氢蚀。自氧化反应：具有自由基链反应特征，能自动加速的氧化反应称为自氧化反应。催化自氧化：具有自由基链反应特征，能自动加速的氧化反应称为自氧化反应，加入催化剂，促进链的引发，缩短或消除反应诱导期，可大大加速氧化反应，
14、称为催化自氧化。3氧化促进剂：氧化反应中，除催化剂外，还需要添加的一类能缩短反应诱导期或加快反应中间某一步的氧化反应速度的物质。络合催化氧化：催化剂由中心金属离子与配位体构成，过渡金属离子与反应物分子构成配位键使其活化，反应物氧化，金属离子或配位体被还原，然后还原态的催化剂再被分子氧氧化成初始状态，完成催化循环过程，此类反应称为络合催化氧化反应。非均相催化氧化：主要是指气态有机原料在固体催化剂存在下，以气态氧作氧化剂，氧化为有机产品的过程。致稳剂/气：某些物质与空气或纯氧的混合物存在爆炸极限，而有些惰性物质的加入可以减小爆炸极限，增加体系的安全性，这种惰性物质称致稳剂。羰化反应：在过渡金属配位
15、化合催化剂存在下，在有机化合物分子中引入羰基的反应。氯化：在化合物分子中引入氯原子以生产氯的衍生物的反应过程。平衡氧氯化法：将氧氯化法与乙烯直接氯化过程结合在一起，两个过程所生成的二氯乙烷一并进行裂解得到氯乙烯，以平衡氯化氢，这种方法称为平衡氧氯化法。CO 变换:一氧化碳和水蒸气反应生成氢和二氧化碳的过程称为 CO 变换。裂解气预分馏：将急冷后的裂解气进一步冷却至常温，并在冷却过程中分馏出裂解气中的重组分（如燃料油，裂解汽油，水分），这个环节称为裂解气预分馏。芳烃的烷基化：芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基所取代而生成烷基芳烃的反应。烷基化剂：能为烃的烷基化提供烷基的物质称为烷基化剂。四 、
16、简答题： 1、化学工艺学涉及的内容？答：化学工艺学所涉及的内容一般包括：原料的选择和预处理；生产方法的选择及方法原理；设备（反应器和其它）的选择、结构和操作；催化剂的选择和使用；操作条件的影响和选定；流程组织；生产控制；产品规格和副产物的分离与利用；能量的回收和利用；对不同工艺路线和流程的技术经济评价等问题。2、石油的一次加工、二次加工介绍答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。石油的二次加工方法有：（1）催化重整 催化重整的原料是石脑油，催化重整装置能提供高辛烷值汽油，还为化纤、橡胶、塑料和精细化工提供苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料以及提供液化气和溶剂油，并副产氢气。其催化剂是由活性组分（铂
17、）、助催化剂和酸性载体（如经 HCl 处理的 Al2O3）组成。（2）催化裂化 原料是直馏柴油、重柴油、减压柴油或润滑油馏分，甚至可以是渣油焦化制石油焦后的焦化馏分油。获得的产品是高质量的汽油，并副产柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品。催化剂是过去采用硅酸铝催化剂，目前采用高活性的分子筛催化剂。（3）催化加氢裂化 加氢裂化的原料油可以是重柴油、减压柴油，甚至减压渣油，另一原料是氢气。催化加氢裂化系指在催化剂存在及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油（或重整原料）和气体等产品的加工过程。 催化剂分为两类，即Ni、Mo、W、Co 的非贵金属氧化物和 Pt、Pd
18、 贵金属氧化物，均用硅酸铝加分子筛或氧化铝为载体。非贵金属氧化物催化剂要先进行还原活化才有活性。（4）烃类热裂解 烃类热裂解主要目的是为了制取乙烯和丙烯，同时副产丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳烃及其他化工原料。热裂解的原料较优者是乙烷、丙烷和石脑油。3、无机化学矿产量最大的两个产品分别是什么？如何利用？ 答：磷矿和硫铁矿。磷矿主要是生产磷肥。硫铁矿用于制硫酸。4、何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用 X 表示4；=某一反 应 物的 转 化量该 反 应 物的
19、起始量选择性是指转化成目的产物的某反应物的量与所有参加反应而转化的该反应物总量之比，用 S 表示；=转 化 为 目的 产 物的某反 应 物的量该 反 应 物的 转 化 总 量收率：转化为目的产物的原料量与通入反应器的该原料总量之比，用 Y 表示。=转 化 为 目的 产 物的某反 应 物的量该 反 应 物的起始量 =通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。5、对于可逆放热反应，净反应速率随温度变化的规律如何？ 答：对可逆放热反应，净速率随温度变化有三种可能性，即 ，当温度较()0 , ()=0 , ()0 , ()=0
20、 , ()0 , ()=0 , ()0后，净反应速率开始随着温度的升高而下降。因此存在最佳反应温度 Top。对于不同的转化率，Top是不同的。变换反应的温度最好沿最佳反应温度曲线变化，反应初期，转化率低，最佳温度高；反应后期，转化率高，最佳温度低，但是 CO 变换反应是放热的，需要不断地将此热量排出体系才可能使温度下降。在工程实际中，降温措施不可能完全符合最佳温度曲线，因此采用分段冷却来降温，分段越多，操作温度越接近最佳温度曲线。（应特别注意的是，操作温度必须控制在催化剂活性温度范围内，低于此范围，催化剂活性太低，反应速率太慢；高于此范围，催化剂易过热而受损，失去活性。）反应器分段太多，流程和
21、设备太复杂，过程上并不合理，也不经济。具体段数由水煤气 CO 含量、所要达到的转化率、催化剂活性温度范围等因素决定，一般 2-3 段即可满足高转化率的要求。变换反应器的类型有：中间间接冷却式多段绝热反应器、原料气冷激式多段绝热反应器和水蒸气或冷凝水冷激式多段绝热反应器。34、一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？答：铁铬系变换催化剂 ：其化学组成以 Fe2O3 为主，促进剂有 Cr2O3 和 K2CO3，反应前还原成Fe3O4 才有活性。适用温度范围 300530。为中温或高温变换催化剂，因为温度较高，反应后气体中残余 CO 含量最低为 3%4%。铜基变换催化剂：
22、 其化学组成以 CuO 为主，ZnO 和 Al2O3 为促进剂和稳定剂，反应前也要还原成具有活性的细小铜晶粒。弱点是易中毒，所以原料气中硫化物的体积分数不得超过 0.110-6。适用温度范围 180260，称为低温变换催化剂，反应后残余 CO 可降至 0.2%0.3%。铜基催化剂活性高，若原料气中 CO 含量高时，应先经高温变换，将 CO 降至 3%左右，再接低温变换，以防剧烈放热而烧坏低变催化剂。钴钼系耐硫催化剂 ：其化学组成是钴、钼氧化物并负载在氧化铝上，反应前将钴、钼氧化物转变为硫化物（预硫化）才有活性，反应中原料气必须含硫化物。适用温度范围 160500，属宽温变换催化剂。其特点是耐硫
23、抗毒，使用寿命长。35、在合成气制造过程中，为什么要有脱碳（CO2）步骤？通常有哪些脱碳方法，各适用于什么场合？答：在将气、液、固原料经转化或气化制造合成气过程中会生成一定量的 CO2，尤其当有一氧化碳变换过程时，生成更多的 CO2，其含量可高达 28%30%。因此也需要脱除 CO2。9根据吸收机理可分为化学吸收和物理吸收两大类。近年来出现了变压吸附法、膜分离等固体脱除二氧化碳法。目前常用的化学吸收法是改良的热钾碱法，即在碳酸钾溶液中添加少量活化剂，以加快吸收 CO2 的速率和解吸速率。目前国内外使用的物理吸收法主要有冷甲醇法、聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯法。物理吸收法在加压（25MPa）和较
24、低温度条件下吸收 CO2，溶液的再生靠减压解吸，而不是加热分解，属于冷法，能耗较低。物理-化学吸收法是将物理吸收剂与化学吸收剂结合起来的气体净化法，例如 MDEA 法中用甲基二乙醇胺-环丁砜混合液作吸收剂，能同时脱硫和脱碳，可与改良热钾碱法相竞争，但溶剂较贵。变压吸附法（PSA）变压吸附技术是利用固体吸附剂在加压下吸附 CO2，使气体得到净化，吸附剂再生是减压脱附析出 CO2。36、工业上气体脱硫有哪些方法，各使用于什么场合？答： 脱硫有干法和湿法两大类。干法脱硫又分为吸附法和催化转化法：吸附法是采用对硫化物有强吸附能力的固体来脱硫，吸附剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁、分子筛等；催化转化法是使
25、用加氢脱硫催化剂，将烃类原料中所含的有机硫化合物氢解，转化成易于脱除的硫化氢，再用其他方法除之。湿法脱硫剂为液体，一般用于含硫高、处理量大的气体的脱硫。按其脱硫机理的不同又分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。 化学吸收法是常用的湿式脱硫工艺。有一乙醇胺法（MEA ）、二乙醇胺法（DEA ）、二甘醇胺法（DGA ）、二异丙醇胺法（DIPA）、以及近年来发展很快的改良甲基二乙醇胺法（MDEA）。物理吸收法是利用有机溶剂在一定压力下进行物理吸收脱硫，然后减压而释放出硫化物气体，溶剂得以再生。主要有冷甲醇法（Rectisol），此外还有碳酸丙烯酯法（Fluar）和 N-甲基吡啶烷
26、酮法（Purisol）等等。冷甲醇法可以同时或分段脱除 H2S、CO2 和各种有机硫，还可以脱除HCN、 C2H2、C3 及 C3 以上气态烃、水蒸气等，能达到很高的净化度。 物理-化学吸收法是将具有物理吸收性能和化学吸收性能的两类溶液混合在一起，脱硫效率较高。常用的吸收剂为环丁砜-烷基醇胺（例如甲基二乙醇胺）混合液，前者对硫化物是物理吸收，后者是化学吸收。湿式氧化法脱硫的基本原理是利用含催化剂的碱性溶液吸收 H2S，以催化剂作为载氧体，使 H2S 氧化成单质硫，催化剂本身被还原。再生时通入空气将还原态的催化剂氧化复原，如此循环使用。湿式氧化法一般只能脱除硫化氢，不能或只能少量脱除有机硫。最常
27、用的湿式氧化法有蒽醌法（ADA法）。37、乙苯脱氢制苯乙烯生产过程中温度和空速对选择性的影响。答：温度升高时同时有利于乙苯的裂解和加氢裂解，结果是随着温度的升高，乙苯的转化率增加，而苯乙烯的选择性下降。而温度降低时，副反应虽然减少，有利于苯乙烯选择性的提高，但因反应速率下降，产率也不高。空速低，接触时间增加，副反应加剧，选择性下降，故需采用较高的空速，以提高选择性，虽然转化率不是很高，未反应的原料气可以循环使用，但必然造成耗能增加。38、在脱氢反应过程中，采用水作为稀释剂的作用是什么？答：（1）降低烃的分压，改善化学平衡，使能到达较高的平衡转化率；（2）通过与催化剂表面的焦发生水煤气反应达到清焦的作用；（3）提供反应所需热量。 39、苯乙烯生产中，外热式工艺与绝热式工艺有什么不同？（P214）答：外热式 绝热式管式反应器 固定床反应器间接加热 直接加热水蒸汽用量少 水蒸汽用量大反应器结构较复杂造价较高 反应器结构简单生产能力较小 生产能力较大
