化学工艺学.docx
《化学工艺学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学工艺学.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
化学工艺学
一、烃类热裂解
1.烃类热裂解产物中的有害物质有哪些？
存在哪些危害？
如何脱除？
答：
烃类热裂解产物中的有害物质包括：
硫化氢等硫化物，二氧化碳，炔烃和水。
硫化氢的危害：
硫化氢会腐蚀设备和管道，使干燥的分子筛的寿命缩短，使脱炔用的加氢催化剂中毒并使烯烃聚合催化剂中毒。
二氧化碳的危害：
在深冷分离裂解气时，二氧化碳会结成干冰，堵塞管道及设备，影响正常生产；对于烯烃聚合来说，是烯烃聚合过程的惰性组分，在烯烃循环时造成积累，使烯烃的分压下降，从而影响聚合反应速度和聚合物的分子量。
炔烃的危害：
炔烃使乙烯和丙烯聚合的催化剂中毒。
水的危害：
在深冷分离时，温度可达-100℃，水在此时会结冰，并与甲烷，乙烷等形成结晶化合物（CH·6HO，CH·7HO，CH·7HO），这些结晶会堵塞管道和设备。
124220642脱除方法：
硫化氢和二氧化碳用氢氧化钠碱液吸收来脱除；炔烃采用选择性加氢法来脱除。
水采用分子筛干燥法脱除。
2.类裂解发生的基元反应大部分为自由基反应哪三个阶段？
链引发反应、链增长反应、链终止反应三个阶段。
链引发反应是自由基的产生过程；链增长反应时自由基的转变过程，在这个过程中一种自由基的消失伴随着另一种自由基的产生，反应前后均保持着自由基的存在；链终止是自由基消亡生产分子的过程。
3.各族烃类的裂解反应难易顺序为？
正烷烃>异烷烃>环烷烃（六碳环>五碳环）>芳烃
4.裂解气出口急冷操作的目的？
裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，由于停留时间的增长，二次反应增加，烯烃损失随之增多。
为此，需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解℃以下时，裂解反应基本终止。
急冷有间接急冷和直接急冷之分。
650反应。
当裂解气温度降至
5.在烃类热裂解的过程中，加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点？
答：
在烃类热裂解的过程中，加入水蒸汽作为稀释剂具有如下优点：
（1）水蒸汽的热容较大，能对炉管温度起稳定作用，因而保护了炉管。
（2）水蒸汽价廉易得，且容易与裂解产物分离。
（3）水蒸汽可以抑制原料中的硫化物对合金钢裂解炉管的腐蚀。
（4）水蒸汽可以与裂解管中的焦炭发生水煤气反应而清焦。
（5）水蒸汽对金属表面起一定的氧化作用，使金属表面的铁镍形成氧化膜，从而减轻了铁、镍对烃类气体分解生炭的催化作用。
6.裂解气的压缩为什么采用多级压缩？
确定压缩段数的依据是什么？
答：
；裂解气的采用多级压缩的优点：
（1）节约压缩功耗，压缩机压缩气体的过程接近绝热压缩，功耗大于等温压缩，如果把压缩分为若干段进行，段间冷却移热，则可节省部分压缩功，段数越多，越接近等温压缩。
（2）裂解气中的二烯烃易发生聚合反应，生成的聚合物沉积在压缩机内，严重危及操作的正常进行。
而二烯烃的聚合速度与温度有关，温度越高，聚合速度越快，为了避免聚合现象的发生，必须控制每段压缩后气体温度不高于100℃。
（3）减少分离净化负荷，裂解气经过压缩后段间冷凝，可除去大部分的水，减少干燥器的体积和1
干燥剂的用量，延长干燥器的再生周期；同时还可以从裂解气中分凝出部分C及C以上的33重组分，减少进入深冷系统的负荷，从而节约了冷量。
根据每段压缩后气体温度不高于100℃，避免二烯烃在压缩机内发生聚合反应，压缩机的压缩比为2左右，并依据气体的最初进口压力和最终出口压力来确定压缩机的段数。
7.说明在裂解气的分离过程中，设置冷箱的作用及其特点。
答：
在烃类热裂解的裂解气分离的过程中，设置冷箱的作用提高乙烯的回收率。
冷箱的特点：
（1）用冷箱分出氢气（91.48%），使脱甲烷塔的CH/H增加，从而使乙烯的回收率增加。
24
（2）冷箱分出的富氢可作为炔烃加氢的原料。
（3）冷箱采用逐级冷凝，分股进料，从而减轻脱甲烷塔的负荷。
（4）流程通过节流阀A、B、C的节流制冷作为低温冷量的来源。
冷箱适用于生产规模大，自动化水平高，原料气组成稳定的流程。
8何谓循环式工艺流程？
它有什么优缺点？
答：
循环流程的特点：
未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。
循环流程的优点：
能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。
循环流程的缺点：
循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。
同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。
9.提高反应温度的技术关键在何处？
应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？
答：
裂解反应的技术关键之一是采用高温-短停留时间的工艺技术。
提高裂解温度，必须提高炉管管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。
因此，研制新型的耐热合金钢是提高反应温度的技术关键。
当炉管材质确定后，可采用缩短管长（实际上是减少管程数）来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。
或者改进辐射盘管的结构，采用单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管，这些改进措施，采用了缩小管径以增加比表面积来提高传热面积，使壁温下降，提高了盘管的平均传热强度，由此达到高温-短停留时间的操作条件。
10为了降低烃分压，通常加入稀释剂，试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？
答：
①裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷和困难。
②水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平衡时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。
③抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。
④脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。
11根据裂解气预分馏流程回答问题
2
（1）裂解气进行预分离的目的和任务是什么？
裂解气中要严格控制的杂质有哪些？
这些杂质存在的害处？
用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？
答：
目的和任务：
①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。
②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负荷。
③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离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。
④在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。
需严格控制的杂质有H2S，CO2，H2O，C2H2，CO等气体。
这些杂质量不大，但对深冷分离过程是有害的，而且会使产品达不到规定的标准。
酸性气体的脱除有碱洗法和醇胺法。
脱水用吸附干燥法。
炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸收法。
12轻柴油热裂解制乙烯的流程
回答问题：
（1）说明管式裂解炉辐射段的作用。
（2）说明LummusSRT-Ⅲ型管式裂解炉对流段包括哪些预热器？
烟道气出口温度是多少？
炉子的热效率是多少？
。
（3）LummusSRT-Ⅲ型裂解炉管的材质是什么？
该炉管管壁耐温温度是多少？
。
（4）急冷换热器有什么作用？
（5）油急冷器和油洗塔有什么作用？
（6）水洗塔有什么作用？
（7）工艺用稀释水蒸气是如何产生的？
该系统有何优点？
（8）管式裂解炉和急冷换热器在何种情况下需要清焦？
答：
（1）管式裂解炉辐射段里装有裂解炉管和烧嘴，作用是通过烧嘴内喷出的燃料燃烧供热，使裂解炉管内的轻柴油裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃。
（2）LummusSRT-Ⅲ型管式裂解炉对流段包括锅炉给水预热器、原料油预热器、工艺水蒸气预热器、蒸汽过热器和原料蒸汽混合气预热器。
3
1100~1150℃。
），该炉管管壁耐温温度为）LummusSRT-Ⅲ型裂解炉管的材质HP-40（Cr25Ni35（3急冷换热器的作用是通过裂解气与高压热水经列管换热器间接换热，在极短的时间内）（48.7~12MPa的高压水蒸气。
℃下降至550~600℃，并副产（0.01~0.1s）将裂解气由约800并与裂解气一起进入油洗塔塔从急冷换热器出来的裂解气在油急冷器中用急冷油喷淋降温，5）（水蒸气和裂解汽油以外的馏分冷凝下气态烃、顶用裂解汽油喷淋冷却，使裂解气中除氢气、来。
在塔的顶部和中段用急冷水喷淋使裂解气冷却并使其从油洗塔出来的裂解产物进入水洗塔，6）（中一部分稀释水蒸气和裂解汽油冷凝下来。
其中相当于稀释水蒸气的水量用稀释水泵经过滤器送入气提从油洗塔冷凝并分离出来的水，7）（。
此工艺水用泵送100ppm塔，将工艺水中的轻烃汽提回水洗塔，保证塔釜水中含油量少于再分别由中压水蒸气加热器和急冷油加热器加热汽化产生稀释水入稀释水蒸气发生器汽包，既节约了新鲜的锅炉给这种稀释水蒸气循环使用系统，蒸气，经气液分离后再送入汽化炉。
水又减少了污水的排放量，减轻了对环境的污染。
当管式裂解炉在出现下列情况之一时应停止进料，进行清焦：
）（8裂解炉辐射盘管管壁温度超过设计规定值；①
裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值。
②
当急冷换热器出现下列情况之一时应对急冷换热器进行清焦：
急冷换热器出口温度超过设计值；①
急冷换热器进出口压差超过设计值。
②
二．合成气的生产
有哪些原料可生产合成气？
合成气的生产方法有哪些？
近年来出现哪些生产合成气的新方法？
1.什么优点？
它们与原有生产方法相比有答：
制造合成气的原料是多种多样的，许多含碳资源如煤、天然气、石油馏分、农林废料、城
市垃圾等均可用来制造合成气。
合成气的生产方法如下：
①以煤为原料的生产方法有间歇和连续两种操作方式。
煤制合成气中H/CO比值较低，适2于合成有机化合物。
②以天然气为原料的生产方法主要有转化法和部分氧化法。
目前工业上多采用水蒸气转化法，该法制得的合成气中H/CO比值理论上是3，有利于用来制造合成氨或氢气。
2③以重油或渣油为原料的生产方法主要采用部分氧化法。
生产合成气的新方法：
近年来，部分氧化法的工艺因其热效率较高。
H/CO比值易于调节，故2逐渐收到重视和应用，但需要有廉价的氧源，才能有满意的经济性。
最近开展了二氧化碳转化法的研究，有些公司和研究者已进行了中间规模和工业化的扩大试验。
以上几种方法的比较：
1.以天然气为原料制合成气的成本最低；2.重质油与煤炭制造合应用化工技术化学与制药工程学院成气的成本差不多，重油和渣油制合成气可以使石油资源得到充分的综合利用；3.轻质油价格很贵，用它来制造合成气的成本较高，而它很容易经其他方法加工成液体燃料和化工原料，不必走合成气路线。
其他含碳原料（包括各种含碳废料）制合成气在工业上尚未形成大规模生产，随着再生资源的开发、二次原料的广泛利用，今后会迅速发展起来的。
2.天然气蒸汽转化流程
天然气蒸汽转化制合成气的基本步骤
4
回答问题：
（1）说明一段炉辐射段的组成及其作用。
（2）一段炉对流段都有哪些加热盘管？
3）钴钼加氢槽有什么作用？
其反应温度和反应压力是多少？
（4）硫化锌脱硫槽的作用是什么？
为什么天然气先通过钴钼加氢槽而后通过氧化锌脱硫槽？
（）一段炉辐射盘管的材质是什么？
其管壁温度有什么要求？
一段炉出口温度是多少？
出口残余（5甲烷含量是多少？
）说明天然气蒸汽转化反应的催化剂的组成及各组分的作用。
6（）二段炉的作用是什么？
（7答：
一段炉辐射段包括转化炉管和烧嘴，其作用是利用燃料天然气通过烧嘴燃烧所放出的热量，
（1）以下。
供甲烷蒸汽转化反应生成合成气所需，并将一段炉出口残余甲烷含量降至10%过热蒸汽盘管、一段炉对流段的加热盘管包括：
燃料天然气预热盘管、原料天然气预热盘管、
（2）
升级会员 