1125林产化学工艺学练习题DOCWord文档格式.docx
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150°
C;
纤维素大分子中的葡萄糖发生3-O-4的醚键分解，生成左旋葡聚糖。
（3）热裂解阶段
240C;
纤维素热分解反应开始变得激烈起来，275C进入放热反应阶段；
热分解更激烈和复杂。
（4）聚合及芳构化阶段T>
400C;
⑴初级降解产物发生C-CC-O-C断裂释放CO等气体产物外，残留的C-C键发生芳构化，形成碳六角环，最终转化为木炭。
⑵左旋葡萄糖酐缩聚成左旋葡糖，进一步转化为大分子混合木焦油
9.半纤维素的热分解温度范围在225~325C;
反应式与纤维素相似。
半纤维素热稳定性差。
化学反应：
先后经历脱水；
甙键断裂；
热裂解；
缩聚；
芳构化。
10.木质素的分解
答：
（1）250C木质素放出CO2、CO等气体。
（2）T>
310C反应剧烈，生成大量蒸汽气体产物。
可凝性产物有：
醋酸、甲醇、木焦油及其他有机化合物。
不凝性气体产物：
甲烷之类烃类物质出现。
（3）T>
420C气体产物逐渐减少，热分解基本完成木质素热分解较纤维素和半纤维素，木炭的得率最高。
10.醋酸及其同系物主要来源于（纤维素）和（半纤维素）。
醋酸形成的前躯体：
乙酰基（CH3CO）
11.分析讨论：
资料：
①从针叶树干馏得到甲醇产率为0.7%-0.9%；
2由白桦、栋木得到甲醇产物为1%-1.5%；
问题：
为什么材料①甲醇的产率高于②？
阔叶材中有b和a两种结构单元。
针叶材中主要是a结构。
因为甲醇在热解过程中主要来源于苯基丙烷结构单元上的甲氧基，所以材料①甲醇的产率高于②。
（a）（h）（c）
木素的基本结构单元
12.木材真空条件下热解不产生丙酮。
因此，丙酮是木材热解的二次产物。
酯类物质也是木材热解的二次产物。
甲醛、乙醛、糠醛等初级分解来源于木材组分中的纤维素、半纤维素及木质素热分解,
也可通过二次反应生成。
13.真空热解时木焦油是主要热解产物。
（不是黑色而是红褐色）
14.木材热解水分来源：
（1）木材原含有的水分；
（2）木材热解时形成的反应水。
2.木材炭化与干馏
15•干燥、预炭化阶段，木材不会显著分解，u加热影响不大；
炭化、煅烧阶段，放热反应阶段，u加热影响大。
16•快速炭化使焦油产量显著f木炭量减少。
17.木材腐朽多是感染了真菌和木腐菌。
主要是（白腐菌）和（褐腐菌）二类。
18.木材干燥分为哪三个时期？
（1）干燥速度不变时期（恒速干燥时期又称外部扩散作用时期）
自由水表面蒸发，干燥速度不变。
（2）干燥的中间时期（自由水从细胞腔中蒸发过渡到结合水蒸发）
干燥过程由蒸发自由水过度到蒸发吸着水。
干燥速度和木材含水率分别呈直线
变化。
由b开始到C结束。
（3）内部扩散作用时期
木材表面是干燥的，但是木材内部空隙中含有相当的水分。
此时期水分蒸发除
了要达到饱和蒸汽压外，还要克服水分由木材内部扩散到表面的传质阻力。
19.*常见的干燥设备有（隧道式）、（回转式）和（气流干燥式）干燥装置。
20.在（有限制供给少量空气的条件）下，在（炭化装置内）使林产植物原料（热分解的
操作过程）成为木材炭化。
21.为什么在果壳炭化炉炭化工艺中通入少量水蒸气可以起到冷却和密封作用？
水蒸气预热汽化带走一部分热量，炭遇水成糊儿，有承担一定重量的能力。
22.固定碳：
在规定的高温下（850C-950C）,不通入空气进行煅烧时的无灰分木炭。
23.木炭机械强度受那些因素影响？
⑴原料树种；
⑵方向性差别（压力方向）；
⑶最终温度；
⑷时间（干燥和炭化时加热速度）。
24.木炭的反应能力是指在木炭煅烧过程中，使CO2还原成CO的能力。
25.木材干馏定义：
在隔绝空气的条件下，让木材在干馏釜中进行热分解，以制取甲醇、醋酸、丙酮、木焦油抗聚剂、松焦油、木炭及木煤气等多种化工产品的方法。
26.木材干馏与木材炭化的区别：
在有限制供给少量空气的条件下，在炭化装置内使林产植物原料热分解的操作过程称
为木材炭化。
在隔绝空气的条件下，让木材在干馏釜中进行热分解，以制取甲醇、醋酸、丙酮、木焦油抗聚剂、松焦油、木炭及木煤气等多种化工产品的方法称为木材干馏。
27.粗松节油是红褐色液体。
相对密度为0.95~1.02.其主要成分是什么：
其主要成分有萜烯类与萜烯醇类物质还含有少量的醛和酮。
其产物有一次产物也有
二次产物，例如醋酸。
28.针叶材粗木醋液包括（粗松节油）、（澄清木醋液）和（沉淀木焦油）三层；
阔叶材的粗木醋液静置后只有（澄清木醋液）和（沉淀木焦油）二层。
29.木材干馏釜按受热方式分为（内热式）和（外热式）两种。
30.明子干馏过程？
松木炭，黑色气、液产物混合物
明子—-劈碎―干馏—I*蒸汽气体
Ii1———'
预处理
焦油油水分离冷凝——-木煤气
褐色'
、'
黄白色
原油及
木醋液
进一步加工混合原油油水分离
红褐色
31.松根明子（定义）：
松林经采伐后，松根或刮倒的松树干埋在土壤中，经过腐熟剩下的
树脂含量较高的部分成为明子”
32.混合原油注入分馏釜<
有效体积的2/3，然后缓慢加热的目的？
目的是防止暴沸，局部过热引起料液跑锅。
33.为什么混合原油在蒸馏时不能同时得到轻、重焦油。
⑴T<
210C粗松节油和酸水混合物t油水分离器
210C<
T<
蒸干轻焦油
釜残为沥青焦炭
⑵T<
210C<
270C松馏油
釜残为重焦油
3.生物质气化技术
34.活性炭是具有（发达的孔隙）、巨大的（比表面积和吸附能力）的炭。
35.气化发热值：
每千克生物质原料完全燃烧后放出的热量叫做发热值。
36.各种生物质原料的碳、氢和氧相对含量只有很小的差别。
37.自然堆积角（反映物料的流动性）：
当物料自然堆积时会形成-个锥体，锥体母钱与底面的夹角叫做自然堆积角。
流动性好的物料——矮锥体，自然堆积角小。
流动性不好的物料——高锥体，自然堆积角大。
38.气化过程和常见燃烧过程的区别？
⑴燃烧过程中供给充足的氧气，原料充分燃烧，目的是直接获取热量，
产物是CO2和H2O蒸气等不可再燃烧的烟气；
⑵气化过程只供给热化学反应所需氧气，尽可能将能量保留在反应后得到的可燃气体中，气化后的产物是含H2、CO和低分子烃类的可燃气体。
39.生物质气化包括热解、燃烧和还原反应。
气化过程中热解反应和还原反应都是吸热反应。
40.生物质气化热解反应包括那些?
a大分子碳氢链被打碎，生物质中挥发分除去，生成木炭作为气化反应床层。
b热解产物是复杂混合气体（中热值干馏气15MJ/m3），其中至少包括数百种碳氢化合物。
41.碳转化率（nc）:
固体生物质燃料中的碳转换为气体燃料中碳的份额，即气体中含C
量与原料中含C量之比，是衡量气体效果的指标之一。
42.气化效率（n）：
单位生物质燃料转换成气体燃料的化学能（热值〕与生物质原料的热值之比，是衡量
气化过程的主要指标，也称冷气体热效率。
43.生物质气化热分解反应（包括气相与炭或炭黑的反应）：
二次反应包括裂解（?
racking）、重整（reforming）、水蒸气与一氧化碳的变换反应、二氧化碳及水蒸气的还原反应等。
44.生物质气化剂包括空气、氧气、水蒸气和空气（氧气）水蒸气。
45.生物质气化器在实际生产中主要应用有2种：
（固定床气化器）和（流化床气化器）。
JJ
农村生物质气化集中供气系统大型气化系统根据气流方向不同，固定床气化器分为上吸式和下吸式气化器2种。
46.为什么下吸式气化器燃气中焦油含量较上吸式气化器低得多？
答:
下吸式气化器的热解产物通过炽热的氧化层得到充分裂解。
47.流化床气化炉分为鼓泡床气化炉、循环流化床气化炉、双流化床气化炉和携带床气化炉。
48.常见生物质气化净化设备包括（机械式除尘器）、（湿式分离器）和（过滤器）。
49.秸秆等低密度生物质原料应采用负压工艺。
50.生物质气化集中供气技术的优点？
⑴能源转换效率高；
⑵燃料适应性好；
⑶燃气用途广泛。
51.生物质气化集中供气系统由（燃气发生系统）、（燃气输配系统）和（用户燃气系统）
52.生物质气化输配系统中燃气储柜的作用？
答:
⑴存储燃气，用以补偿用气负荷的变化，保证燃起发生系统的平稳运行。
⑵为燃气管网提供一个恒定的输配压力，保证燃气输配均衡，使管网内所有的燃气灶都能按照额定压力正常燃烧。
53.钢材的电化学腐蚀包括（原电池腐蚀）、（浓差电池腐蚀）和（电解电池腐蚀）。
54.生物质燃气的危险性反映在那些方面？
⑴燃气的可爆炸性
⑵燃气的毒性（CO）。
55生物质气化发电包括三个过程（生物质气化）、（气体净化）和（燃气发电）。
56.为什么焦油的分解是生物质气化发电系统的关键技术？
⑴焦油降低了气化效率；
焦油产物能量低温时难以与可燃气体一道被利用；
⑵焦油在低温时凝结为液态，容易和水、焦炭等结合一起，堵塞送气管道。
⑶焦油凝结为细小液滴比燃气难以燃尽，易产生炭黑等颗粒，对燃气设备损害严重。
4生物质液化技术
57.纤维素浓酸水解的原理和稀酸水解的原理是什么？
浓酸水解原理是结晶纤维素在较低的温度下可完全溶解于72%的硫酸或42%的盐酸中，
转化成含几个葡萄糖单元的低聚糖，主要是纤维素四糖。
把此溶液加水稀释并加热，经一定时间后就可把纤维素四糖水解为葡萄糖，并得到较高的收率。
稀酸水解原理是水合氢离子可和纤维素上的氧原子相结合，使其变得不稳定、容易和水反应，纤维素长链即在该处断裂，同时又放出氢离子。
58.纤维素酶生产分为（固态）发酵和（液态）发酵2种生产工艺。
59.目前有三种方法用来处理五碳糖发酵。
①（用木糖异构酶将木糖异构成木酮糖，用普
通酵母水解）②（寻找和驯化能发酵五碳糖的天然微生物）：
③（基因工程技术）
60.为什么生物质实际发酵酒精收率小于理论值？
①微生物转化不完全，有残糖。
2微生物本身生长繁殖需消耗部分糖。
3发酵中产生的CO2逸出时会带走酒精，因酒精易挥发。
4杂菌的存在会消耗一些糖和酒精。
61.生物质热裂解是生物质在完全缺氧或有限氧供给的条件下热解为液体生物油、可燃气体和固体生物质炭三个组成部分的过程。
62.生物质液化油的特点和用途是什么？
⑴：
生物质液化油的特点：
1液体燃料含水率25%的液化油相当于汽/柴油燃料热值40%；
2可以替代常规燃料应用于锅炉、内燃机和涡轮机；
3不能和烃类燃料混合
4不如石化燃料稳定；
5在使用前需进行品质测定
⑵用途：
1可制取特殊化学品；
2可制取多酚、化肥、农药和具有环保要求的化学品；
3生产高价值的化学品。
5活性炭的结构和性质
63.活性炭是具有（发达的孔隙）、巨大的（比表面积）和强（吸附能力）的炭。
64.活性炭按制造方法分为化学法活性炭（化学药品活化法炭）、物理法活性炭（气体活化
法炭）和化学--物理法（或物理--化学法活性炭）.
65.活性炭是由数层平行的碳网平面组成的（石墨微晶群）和其他（未组成平行层的碳网）
以及（非组织碳）三部分构成。
66.微晶质碳分为（石墨型碳素物质）和（非石墨型碳素物质）。
67.非组织碳：
具有脂肪链状结构的碳，附着在芳香族结构的边缘上的碳，以及参与石墨状微晶相互之间架桥结构的碳等。
68.杜比宁分类法及孔隙作用?
⑴大孔：
半径为100-2000nm,作用：
输送渠道，使被吸附物的分子易于进入活性碳粒内层细孔。
⑵过渡孔：
半径为2-100nm,
作用：
①足够压力下按毛细吸附机理吸附蒸汽
②它是作为被吸附物质到微孔的通道。
⑶微孔：
半径为2nm以下。
微孔的表面积占总面积的95%。
能提供巨大的比表面积吸附杂质。
69.
70.
充填密度（PB）:
在规定条件下，单位体积的活性炭，包括孔隙体积和颗粒间空隙在内的重量。
也叫堆积密度、松密度
V充V真-V孔-V隙
颗粒密度（pP）:
在规定条件下，单位体积的活性炭，包括孔隙体积在内的重量。
71.真密度:
V真
72.比孔容积：
1g活性炭所含有的颗粒内部孔隙的总体积称做比孔容积。
匕=+一丄
ppA
73•比表面积：
1g活性炭所具有的颗粒外表面积与颗粒内部孔隙的内表面积之总和。
74•活性炭的吸附有（液体吸附）和（气相吸附）二种类型。
75.吸附剂表面上的物质脱离吸附剂表面的过程叫做脱附或解吸。
76.固体吸附剂与吸附质之间的作用力有分子间的引力和化学键力两种。
77.通常活性炭在气相中的吸附属于物理吸附是可逆吸附。
78•物理吸附与化学吸附的主要特征？
物理吸附与脾吸附的主要魏
项冃
业学酬
1.吸刪作用力
分子间引力
叱鞠力
较小°
釣每摩尔斛二儂
较尢约毎林数百至数千千僅
单分子层或多分子层
山温度对吸附曲悒响
嚨相于躺；
勰有利于吸恥
谥度慚犠斯勰多时不发生卿
碱比跚质朋高得细能贷切附
5,雖戲
快
殴附的选择性
小
3醸的可眇
可逆
第大多数不可逆
•容易肚昭.劇丿誣帧的性质不变
軌附，脱朋侧廊能殿生了变化
79•覆盖度：
用平衡吸附量和饱和吸附量的比值表示吸附质在吸附剂表面覆盖的程度。
80.吸附等温线有种类型？
A型为亨利（Henry）型吸附等温虬
B型为缔缪尔（Langmuir）型吸附等温线。
C型为疇来因德利希（Freundlich）型吸附等温线「
D型为BET（Brunauer-Emmett-Teller）型吸附等温线°
E型为阶梯型吸附等温线’
81.吸附等温线、吸附等压线、吸附等容线的T、P、V的判断（上课讲过）。
82.弗来因德利希吸附等温线方程及其适用范围？
曲：
mpt0<
1/n<
1
式中：
V—-吸附量；
F—吸附质气体的压力；
k—常数口取决千温度及吸附体系的性质等;
«
——常数，大于h
适用范围：
适用于化学吸附，也适用于多孔质吸附剂对气体或蒸汽的物理吸附;
83.兰格缪尔吸附等温线方程及其适用范围？
推导方程假设：
⑴单分子层吸附；
⑵吸附剂的表面性质均一；
⑶吸附质分子间无作用力。
公式：
入单分子层饱和吸附量:
P——吸附质气体的压力；
用途：
兰格缪尔吸附等温方程适用化学吸附、也适用于微孔占绝对优势的吸附剂的物理
吸附。
84.活性炭吸附剂的特点？
⑴•非极性于疏水性；
⑵微孔发达、比表面积大、吸附能力强；
⑶具有催化性质；
⑷性质稳定、可以再生。
85.影响活性炭气相吸附过程的主要影响因素？
⑴吸附体系的温度；
⑵吸附质的沸点和临界温度；
⑶吸附质的压力；
⑷吸附质分子的大小；
⑸多种气体吸附质共存。
86.影响活性炭液相吸附过程的主要影响因素？
⑴吸附质的溶解度；
⑵溶剂的种类和性质；
⑶吸附质的种类和性质；
⑷多种吸附质共存的混合溶液；
⑸吸附质的电离作用和溶液的PH值。
6•活性炭的生产方法
87.气体活化法生产活性炭（物理活化法）的基本原理？
包括哪些反应活性点？
⑴石墨微晶间孔隙中的焦油和无定形炭先被出去；
⑵石墨微晶与气体活化剂作用；
⑶微晶烧失速率大于垂直方向间距近；
⑷微晶边角上和晶格存在缺陷的位置的原子更活泼；
活性点反应包括：
1气体活化剂形成暂时络合物；
2活性点上C分解时，以CO或CO2形式溢出；
88.活性炭活化过程中造孔机理？
⑴原来闭塞孔的开放；
⑵原有孔隙扩张，无定形炭烧失
⑶碳墙，选择性活化生成新孔。
89.影响气体活化的主要因素？
⑴活化剂的种类；
⑵活化剂的用量；
⑶活化温度；
⑷活化时间；
⑸原料炭的种类和性质。
90•氯化锌在化学活化法生产活性炭过程中的作用？
⑴氯化锌的润涨作用；
⑵氯化锌的催化脱水及芳构化作用；
⑶氯化锌骨架的造孔作用。
91.锌屑比：
是指氯化锌法生产活性炭配料时所使用的无水氯化锌与绝干原料木屑的重量之比。
92.回收活性炭活化料中氧化锌的方法？
原理：
用水及少量的盐酸进行萃取，让活化料中的氧化锌之类含锌化合物溶解下来。
ZnO+2HC1►ZnCl+H2O
93.化学活化法生产活性炭的设备主要是回转炉有内热式和外热式两种。
94•含锌废水的处理方法及原理？
用沉淀法处理含锌废水。
利用氢氧化锌不溶于水的特性，向废水中加入氢氧化钠，使处于溶解状态的锌离子沉淀除去。
95.活性炭纤维定义：
纤维状原料经过炭化、活化处理得到的一种纤维状活性炭产品。
96.为什么活性炭纤维成型物对甲苯的吸附能力都比原料活性炭小？
由于在胶接剂堵塞了原料活性炭的一些空隙，胶黏剂用量越大孔隙堵塞越多；
由于
活性炭成型物中含有胶黏剂固化后形成没有吸附能力的固化产物，使参与吸附活性炭实际重
量下降。
97.活性炭在气相吸附中的应用？
⑴精制气体；
⑵气相回收及捕集；
⑶分离气体；
98.活性炭在液相吸附中的应用？
⑴液相脱色精制；
⑵液相捕集或回收
⑶液相分离。
99.液相吸附中可除去什么物质？
脱色
够除去颜色的前躯物质有臭味的物质或调整香味
臭味的筋躯物质
浑泡及可能导致浑浊的物质
起泡性及保泡性物质
牛理性有害物质
•妨碍维晶的物质
胶体物质
胶体有保护性的物质
促进产品变质的物质
7.活性炭的应用与再生
100.活性炭再生依据是什么？
⑴减压再生，减低溶剂中吸附质的浓度（或压力）；
改变平衡
⑵加热脱附，改变平衡；
⑶化学再生，改变化学性质；
⑷溶剂再生，用对吸附质亲和力大的溶剂萃取。
⑸置换再生。
用对吸附剂亲和力大的溶剂置换。
101.活性炭再生效果评价原则？
⑴活性炭吸附性能复原程度；
⑵对强度、硬度及热疲劳”的影响；
⑶再生损失。
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