1、一、填空题1. 绿色化学的核心内容是原子经济性，主要体现在减量、重复使用、回收、再生、拒用。2. 硫酸工业的硫铁矿焙烧原理（化学反应）是 4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O33氨合成催化剂的制备方法为熔融法，其活性组分为四氧化三铁。4. 接触法制硫酸工业采用常压条件进行反应，其理由是常压下反应已达到 97.5%的转化率。5. 氨合成塔通常由外筒和内件两部分组成，外筒的作用是承受高压、不承受高温；材料是普通合金钢或优质低碳钢；内件的作用是承受高温和氢腐蚀，材料为镍铬不锈钢。6. 氨碱法制纯碱所用的主要原料有食盐和石灰石。7. 离子膜电解法制烧碱的隔膜采用具有选择性的离子交换膜来隔开阳极和
2、阴极。阴极室得到氢氧化钠和氢气，基本不含 NaCl。8. 烃类热裂解的原料为天然气、炼厂气、油田气、 重油 和汽油，产品为乙稀、丙烯、丁二烯，并联产苯、甲苯、二甲苯等。9. 原油的分类按组成可分为石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油。10. 清洁生产的定义包含了两个全过程控制：生产全过程和产品整个生命周期。11. 生产硫酸用的原料有硫铁矿、硫黄、硫酸盐 、冶炼烟气及含硫化氢的工业废气等。12. 氨合成和氨分离工艺中，必须包括 5 个基本环节：（1）新鲜氢氮气的压缩并补入循环系统；（2）循环气的预热与氨的合成；（3）氨的分离及惰性气体排放；（4）对未参与反应的气体补充压力并循环使用；（5）反应热的
3、回收。13. 联合制碱法生产纯碱 和 氯化铵。14. 隔膜法电解制取烧碱，隔膜为石棉或含氟树脂改性石棉；阳极为石墨或金属；阴极为铁。15. 常减压蒸馏的原理是依据混合物中各组分沸点的不同，将液体混合物加热，使其中轻组分汽化，导出并进行冷凝，从而使其轻重组分分离。16. 气化炉、气化剂 和 供给热量构成了煤炭气化不可缺少的三个工艺条件。17. 合成氨原料气常用的湿法脱硫方法有 ADA 法 氨水催化法等。18. 合成尿素的原料有氨 和 二氧化碳19. 变换反应方程式 CO+H2O=CO2+H220催化裂化的目的是获得更多的轻质油，催化剂为分子筛催化剂。21. 低压合成甲醇反应方程式为 CO+2H2
4、=CH3OH，催化剂为氧化铜、氧化锌、氧化铝催化剂。22. 变换是指利用水蒸汽与 CO 反应，将 CO 转化为 H2 和 CO2 的过程。目前变换催化剂有三类，它们使用前主要组分分别是 Fe2O3 、 CuO 、CoO-MoO 3 23. 二氧化硫催化氧化设备根据段间换热方式不同可分为段间间接换热 和 多段冷激式换热 。24. 工业上合成氨的反应为 3H2+2N2=2NH3 。25. 对石油的二次加工的方法有催化裂化、 催化重整 、催化加氢裂化、 烃类热裂解、烷基化、异构化、焦化等。26. 精制合成气的方法有铜氨液吸收法、 甲烷化法 、液氮洗涤法三种。27. 原油进入常减压蒸馏前须经预处理，预
5、处理的目的是除水除盐。28. 循环经济的 3R 原则是减量化 、再利用 、再循环。29. 催化裂化工艺流程由三大系统组成，分别是反应-再生系统、分馏系统、吸收- 稳定系统。30催化裂化提升管反应器主要有提升管、快速分离器、沉降器、汽提段、气固旋风分离器、待生斜管等部分组成。 二、名词解释 1冷激式反应器 将冷原料气通入绝热反应后的热气中，让其迅速混合，降低反应气温度。这种固定床反应器称为冷激式反应器。2钴钼加氢法脱硫 是脱除含氢原料中有机硫十分有效的预处理措施，可使天然气、石脑油中有机硫全部转化成 H2S。再用 ZnO 吸收 H2S，把总硫脱除至 2.010-6。3同离子效应 在电解质饱和溶液
6、中加入跟该电解质有相同离子的强电解质，从而降低原电解质的溶解度，这种现象也叫同离子效应4重整 烃类分子重新排列成新的分子结构的工艺过程。用铂催化剂的重整为铂重整。5费托合成 一氧化碳和氢合成烃类液体产品。6. 半水煤气 合成氨原料气（COH 2）与 N2 之比为 3.13.2 : 17. 脱碳 脱除和回收二氧化碳的过程。8. 甲烷蒸汽转化 CH4 + H2O(g) = CO + 3H2 QCH4 + 2H2O(g) = CO2 + 4H29. 石油烃的裂解 就是以石油烃为原料，利用石油烃在高温下不稳定、易分解的性质，在隔绝空气和高温条件下，使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应，以制取低级烯烃乙烯
7、和丙烯的过程。10. PONA 值 适用于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油。P 烷烃；O 烯烃；N 环烷烃；A 芳烃11. 一次反应 是指原料烃在裂解过程中生成乙稀、丙烯的反应。12. 煤化工 以煤为原料，经化学加工，使煤转化为气体、液体、固体燃料，并生产出各种化工产品的工业。13. 德士古(Texaco)水煤浆气化法 是一种典型的气化工艺，由水煤浆（浓度为 70%）用泵加入气化炉，与入炉氧气在 1400和 4.0MPa 下进行煤气化反应。液态排渣。三简答题1、接触法生产硫酸中炉气为什么要净化？炉气中杂质及危害：三氧化二砷，使 SO2 转化催化剂中毒；氧化硒(SeO 2)，使成品酸着色；氟化氢，
8、腐蚀设备，侵蚀 SO2 转化催化剂；水蒸汽及 SO3，形成酸雾，腐蚀设备及管道。2、合成氨的原料有哪几种？采用固体燃料的典型生产流程分为哪几个主要步骤？合成氨的原料有固体原料（焦炭，煤） ，气体原料（焦炉气，天然气）和液体原料（重油）固体燃料的典型生产流程分为造气，脱硫，变换，压缩，合成主要步骤。3、简述各种烃类化合物裂解生成乙烯、丙烯能力的规律。 正构烷烃在各族烃中最利于乙烯、丙烯的生成。 大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯 环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应。 无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断碳键和脱氢反应，有结焦的倾向 正烷烃异烷烃 环烷烃（六碳环 五碳环）
9、芳烃4、简述氨碱法生产纯碱基本工序: 盐水制备及精制 氨盐水制备 氨盐水碳酸化 NaHCO3 煅烧 母液回收氨 石灰石煅烧制生石灰及 CO2 生石灰消化 重碱制造5、既然加压对烃类蒸汽转化反应平衡不利，为什么实际生产中要采用加压的转化方式？是为了降低生产过程能耗答： （1）减少原料气压缩功，先加压只需加压 1 份甲烷,否则 4 份；（2）提高剩余水蒸汽的余热利用价值，压力高，露点高，余热利用价值高；（3）减少设备体积，减少散热损失；（4）加快反应速率，减少热损失；（5）减少设备占地，降低投资。6. 简述裂解气急冷的目的。答： 从裂解管出来的裂解气是富含烯烃的气体和大量水蒸汽，温度在 727-9
10、27，烯烃反应性很强，若让它们在高温下长时间停留,仍会发生继续发生二次反应，引起结焦。烯烃收率下降及生成许多经济价值不高的副产物，因此必须使裂解气急冷以终止反应。急冷还可以回收高品味的热能。7、压力对合成氨生产的影响？答：从化学平衡和反应速率的角度来看，提高操作压力有利于提高平衡氨含量和氨合成反应速率，增加装置的生产能力，故氨的合成须在高压下进行。压力越高，反应速率越快，出口氨含量越高，装置生产能力就越大，而且压力高，设备紧凑、流程简单。但是，高压下反应温度一般较高，催化剂使用寿命短，对设备材质、加工制造要求高。8、什么叫绿色化学？用化学的方法和技术去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环
11、境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。9、影响甲烷蒸汽转化反应平衡的因素主要有哪些？怎样从平衡角度降低残余甲烷含量？答：温度、压力、水碳比。提高温度、降低转化压力、增加水碳比10、影响氨合成平衡氨含量的因素有哪些？如何提高平衡氨含量。答：降低温度 提高压力 保持氢氮比 r3 左右 减少惰性气体11、烃类热裂解中裂解气的预分馏有何作用？ 经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。 裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的进料负荷。 在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分
12、离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。 在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。通常，可由急冷油回收的热量发生稀释蒸汽，由急冷水回收的热量进行分离系统的工艺加热。 12、什么是催化裂化？所用的催化剂是什么？催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化剂为硅酸铝类的分子筛。13、氨合成基本工艺步骤是哪些？ 答：(1) 气体的压缩和除油(2) 气体的预热和合成(3) 氨的分离(4) 未反应氢氮气的循环(5) 惰性气体的排放(6) 反应热的回收14、合成氨工业中，为何脱硫？如何脱硫？ 答：制造合成气时，其中的硫化
13、物转化成硫化氢和有机硫气体，它们会使催化剂中毒，腐蚀金属管道和设备，危害很大，必须脱除，并回收利用这些硫资源。 按脱硫剂的状态来分，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。湿法脱硫又分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。15、什么叫烃类热裂解？ 反应温度多少？石油系烃类原料在高温，隔绝空气条件下发生分解反应而生成碳原子数较少，相对分子质量较低的烃类，以制取乙烯，丙烯，丁烯等低级不饱和烃，同时联产丁二烯，苯，甲苯，二甲苯等基本原料的化学过程。温度一般 750 度以上。16、裂解气中酸性气体主要有哪些？为何脱除？脱除方法有哪些？ 答：裂解气中的酸性气体主要是
14、CO2，H 2S 和其他气态硫化物。对裂解气分离装置而言，CO2 会在低温下结成千冰，造成深冷分离系统设备和管道堵塞，H 2S 将造成加氢脱炔催化剂和甲烷化催化剂中毒。对于下游加工装置而言，当氢气、乙烯、丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化反应过程的催化剂中毒，也可能严重影响产品质量。因此，在裂解气精馏分离之前，需将裂解气中的酸性气体脱除干净。脱除方法主要有：碱洗法脱除酸性气体；乙醇胺法脱除酸性气体。 17、合成氨制备过程中，为什么要控制合成塔循环气中惰性气体的含量？答：循环气中惰性气体不断累积会相对降低氢氮气体的分压，对合成氨反应不利，而且增加了动力的消耗，但是
15、系统中又不能排放过多的驰放气，排放过多会引起过多的有用气体的损失，因此要控制好惰性气体的含量。18、影响天燃气水蒸汽转化反应平衡的因素有哪些？有何影响？ 影响甲烷水蒸气转化反应平衡的主要因素有温度、水碳比和压力。 (1)温度的影响： 甲烷与水蒸气反应生成 CO 和 H2 是吸热的可逆反应，高温对平衡有利，即 H2 及 CO的平衡产率高，CH4 平衡含量低。高温对一氧化碳变换反应的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而且高温也会抑制一氧化碳歧化和还原析碳的副反应。但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于 700时，甲烷均相裂解速率很快，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。 (2)水碳比的影响： 高的
16、水碳比有利于转化反应。同时，高水碳比也有利于抑制析碳副反应。 (3)压力的影响： 甲烷蒸汽转化反应是体积增大的反应，低压有利平衡。低压也可抑制一氧化碳的两个析碳反应，但是低压对甲烷裂解析碳反应平衡有利，适当加压可抑制甲烷裂解。压力对一氧化碳变换反应平衡无影响， 总之，单从反应平衡考虑，甲烷水蒸气转化过程应该用适当的高温、稍低的压力和高水碳比。 19、天燃气水蒸汽转化反应的催化剂组成及使用？ 答：工业上一直采用镍转化催化剂，并添加一些助催化剂(也称促进剂) 以提高活性或改善诸如机械强度、活性组分分散度、抗碳、抗烧结、抗水合等性能。转化催化剂的促进剂有铝、镁、钾、钙、钛、镧、铈等碱金属氧化物和碱土
17、金属氧化物。转化催化剂在使用前是氧化态，装入反应器后应先进行严格的还原操作，使氧化镍还原成金属镍才有活性。还原气可以是氢气、甲烷或一氧化碳。20. 原油进入常减压蒸馏前为何要进行预处理？答：原油中含水（油田伴生水、开采过程中注水） ，原油中含盐（Na、K 、Ca、Mg 的氯化物，含量：Na 盐Ca 盐，Mg 盐和 K 盐很少。硫酸盐、碳酸盐和油溶性有机酸盐） 。原油中含水、含盐的影响（1）增加能量消耗（2）干扰常压塔的平稳操作（3）腐蚀设备（4）影响二次加工过程21催化重整部分工艺流程主要由哪几部分组成？答：工艺流程由四部分组成： 原料预处理 重整部分 芳烃抽提部分 芳烃分离部分22.什么是催
18、化重整？催化重整是以 C6-C11 石脑油馏分（或轻汽油）为原料，在加热和催化剂、氢气作用下，烃分子发生重排，转变为芳烃和异构烷烃的一种工艺过程。它用来生产高辛烷值汽油和芳烃（苯、甲苯、二甲苯，简称 BTX） ，同时副产氢气和液化气，氢气可作为加氢装置的原料。四、综合题1、画出中压合成两级氨分离流程，并用文字进行说明文字说明：出合成塔的含氨为 14%18% 的反应气体经过热量回收后进入水冷器，水冷器是耐压的由无缝钢管做成的排管，外壁喷淋冷却水间接冷却，使气体温度降低到 2530，过程中有一部分氨（约占 50%左右）冷凝。气体随即进入第一氨分离器，氨分离器是耐压的圆筒，内有填料或档板，气体在分离
19、中曲折流动时液氨雾滴受阻而分离。从氨分离器出来的气体有少量驰放，大部分经过循环机升压。升压的循环气与新鲜原料气汇合入油过滤器，分出往复式循环机带入的油滴，再进入氨冷凝器，氨冷凝器是内装耐压无缝钢管的蛇形盘管或排管的换热器，管内外分别流过气体和液氨，藉液氨蒸发而吸收热量，使气体冷冻至 0-8，将气体中残余氨的大部分冷凝，冷凝的液氮在冷凝器中档板阻拦而分离。新鲜气所以在氨冷器前汇合进入，是使新鲜气中的少量水分、油分、CO、CO2 以及其他微量催化毒物溶于液氨而得到清除。之后气体送入合成塔再次合成。2. 烃类热裂解为何采用水蒸汽作稀释剂？ 裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解
20、气的分离负荷和困难。使用其他惰性气体为稀释剂时反应后均与裂解气混为一体，增加了分离困难。 水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平稳时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。 抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。 脱除结碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。水蒸气对铁和镍有氧化作用，抑制它们对生碳反应的催化作用。而且水蒸气对已生成的碳有定的脱除作用。3、画出氨碱法制纯碱工艺流程框图。并写出碳酸化工序原理。原理：氨基甲酸铵生成: CO2 + 2NH3 = NH4+ + NH2COO-反应速度中等，比水化速率快得多。氨基甲酸铵水解： NH2COO- + H2O = HCO3-
21、 + NH3 水解速度很慢，是碳酸化过程控制步骤；在 pH=810.5 时主要形成 HCO3-；在强碱溶液中主要形成 CO3=4、某合成塔装填催化剂 14500 公斤，催化剂的铁比（Fe 2+/Fe3+）为 0.62，总铁（Fe 2+Fe3+）含量 67.85%，计算还原时催化剂的理论出水量。解：据题意：Fe 2+=0.2597 Fe3+=0.4188根据还原反应：FeO+H2=Fe+H20Fe2O3+3H2=2Fe+3H2OFeO 还原出水量：GW= 145000.2597=1213.6kgFe2O3 还原出水量：GW= 145000.4188=2935.7kg理论总出水量GW= GW+GW
22、=1213.6+2935.7=4149.3kg5、 画出联合法制碱纯碱和氯化铵工艺流程框图，并简要说明。流程说明略-6、论述合成氨的工艺条件是如何确定的？ 答：(1)操作压力 压力对氨合成反应是非常重要的，因为就现有的催化剂而言，反应温度不能太低.受平衡限制，氨的合成率不高。从热力学分析可知，提高压力对反应平衡及速率均有利，因此，在工业生产中，氨的合成必须在高压下进行，压力越高，反应速率越快，平衡氨含量增加，反应器生产能力越高。压力高可使设备体积缩小，但压力过高，压缩总功反而增加，且对设备的材质、制造技术等要求更高。实际上氨合成的最佳压力由原料气的压缩功、循环压缩功、冷冻功来全衡决定，选择适当
23、的高压可使总功降低。 (2)操作温度 氨合成反应为一可逆放热反应因此存在最适宜反应温度。在反应初期( 即反应器中催化剂床层入口处)，由于反应物温度高，反应速率是很快的，而到反应末期( 催化剂床层出口端)，反应物温度降低而产物温度增高，致使反应速率较慢。(3)合成气体的初始组成 实际上，从反应初期到快接近平衡，其氢氮比的最佳值都是在变化的，而在生产操作中不可能随时补充氢气。而采用化学计量值作为初始进料的氢氮比，对化学反应速率的影响并不大，与最佳氢氮比时的反应速率相差不很大，又能满足快接近平衡对氢氮比的要求。故一般认为当压力在 9MPa98MPa 下，最佳平衡氨含量时的氢氮比是 3:1 左右。 合
24、成气体中惰性气体含量，较高时对平衡和反应速率都有不利影响，会降低氨的合成率。一般低压法为 23，中压法为 2.83.8。 (4)空间速度 空间速度直接影响氮合成系统的生产能力，空速太小，生产能力低，不能完成生产任务。空速过高，减少了气体在催化剂床层的停留时间，合成率降低，环气量要增大，能耗增加，同时气体中氨含量下降，增加了分离产物的困难。过大的空速对催化剂床层稳定操作不利，导致温度下降，影响正常生产。故空速的选择般根据合成压力、反应器的结构和动力价格综合考虑。低压法常取 500010000h-1 中压法取 1500030000h-1 ，而高压法可达 60000h-1。 (5)催化剂颗粒度 在工业条件下，催化剂的内扩散对氨合成反应的影响十分显著。减少催化剂的粒径，可提高其内表面利用率，但床层阻力降增大，对于轴向流动的合成塔，由于床层高，阻力大，应采用较大的颗粒，而对径向流动的合成塔，气流阻力较小，可采用较小颗粒的催化剂，以提高其内表面利用率。当然采用球形催化剂最好，其效果会显著提高。
