基本有机原料生产工艺学综合复习资料文档格式.docx
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新技术
D:
新工艺
2、化工是以石油和天然气为原料生产三烯、三苯、乙炔、萘、合成气的过程;
三烯和三苯分别指()。
乙烯、丙烯和丁烯,苯、甲苯和二甲苯;
乙烯、丙烯和丁二烯,苯、甲苯和乙苯;
乙烯、丙烯和丁二烯,苯、甲苯和二甲苯;
乙烯、丙烯和异丁烯,苯、甲苯和二甲苯。
3、化学工业主要经历了()三个阶段。
农副产品、天然气,石油;
煤、石油,天然气;
农副产品、煤、石油和天然气;
煤、石油和天然气,精细化工。
4、化学工艺与化学工程相配合,可以解决化工过程开发、装置设计、()、操作原理及方法等方面的问题;
工艺计算;
物料平衡;
能量平衡;
流程组织。
5、化学工业发展朝着面向市场竞争激烈的形势,积极开发高新技术,缩短新技术、新工艺工业化的周期,加快产品更新和升级的速度;
最充分、最彻底地利用原料,除了发展大型的综合性生产企业,使原料、产品和副产品得到综合利用外,提倡设计和开发()反应;
大力发展绿色化工。
包括采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂;
应用反应选择性高的工艺和催化剂,实现零排放;
化工过程要高效、节能和智能化和实施废弃物再生利用工程这些方面发展。
原子经济性;
低能耗;
高选择性;
无催化剂。
6、目前,基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等的产品大约有()来源于石油和天然气。
90%;
70%;
80%;
85%。
7、石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠状液体,密度与组成有关,相对密度大约在()。
大于1.0;
小于0.75;
0.75~1.0;
一个都不对。
8、可利用的生物质有三类即含淀粉的物质、含纤维素的物质、含非食用油类的物质。
农副产品废渣的水解是工业生产( )的唯一路线。
乙烯;
糠醛;
乙醇;
甲醛。
9、化工生产过程一般可概括为原料( )、化学反应和产品分离及精制三大步骤。
预处理;
选择;
价廉易得;
安全性能好。
10、工艺流程可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。
推论分析法是从“目标”出发,寻找实现此“目标”的“前提”,将具有不同功能的单元进行逻辑组合,形成一个具有整体功能的系统。
形象地可以用“洋葱”模型表示。
最里层是反应器,最外层是( )工程。
分离系统;
换热网络;
公用;
产品精制系统。
11、烃类热裂解的原料为:
天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油和重油等。
我国常用的是( )。
天然气和石脑油;
天然气和柴油;
石脑油和柴油;
柴油和重油。
12、( )产量常作为衡量一个国家基本化学工业的发展水平的标志。
石油;
天然气;
柴油。
13、根据裂解原料的氢含量既可判断该原料可能达到的裂解深度,也可评价该原料裂解所得C4和C4以下轻烃的收率。
当裂解原料氢含量低于( )时,可能达到的乙烯收率将低于20%。
这样的馏分油作为裂解原料是不经济的。
13%;
8%;
17%;
15%。
14、为达到较满意的裂解产品收率,需要达到较高的裂解深度,而过高的裂解深度又会因结焦严重而使清焦周期急剧缩短。
工程中常以C5和C5以上液相产品氢含量不低于( )为裂解深度的限度。
13%;
15、裂解炉主要有:
管式裂解炉、蓄热式炉、沙子炉。
现在( )以上都是采用管式裂解炉,它是间接传热的裂解炉。
90%;
16、裂解车间的深冷分离装置,用乙烯、丙烯作为制冷剂。
在开工初期尚无乙烯产品时,可用混合( )暂时代替乙烯作为制冷剂。
C2馏分;
C3馏分;
C4馏分;
裂解汽油。
17、工业上一般将冷冻温度在( )以下的叫深冷,冷冻温度在-100℃与-50℃之间的操作叫中冷,冷冻温度在-50℃以上的叫浅冷。
-110%℃;
-100℃;
-50℃
-90℃。
18、深冷分离中,产品乙烯主要在以下四处损失:
①冷箱尾气损失,占乙烯总量的( );
②乙烯塔釜液乙烷中带出损失,占乙烯总量的0.4%;
③脱乙烷塔釜液C3馏分中带出损失,占乙烯总量的0.284%;
④压缩段间凝液带出损失,约为乙烯总量的0.066%。
2.2%;
2.25%;
2.5%
都不是。
19、在裂解气深冷分离过程可以看出:
脱甲烷塔和乙烯塔既是保证乙烯回收率和乙烯产品质量(纯度)的关键设备,消耗冷量占总数的( ),因此又是主要冷量消耗的装置。
32%;
52%;
36%;
88%。
20、乙烯塔改进在于:
在提馏段设中间再沸器来回收冷量;
在乙烯塔塔顶脱甲烷,在精馏段从上第( )块板处出产品聚合级乙烯,一个塔起两个塔的作用。
6;
7;
8;
9。
21、芳烃的来源主要有:
一是来自煤的焦化的副产煤焦油和粗苯;
二是来自催化重整的重整汽油;
三是来自乙烯生产中的( )。
22、同碳数的芳烃和非芳烃沸点非常相近,有的还形成共沸物,用一般精馏方法不能将它们分离。
工业上一般采用特殊分离方法,教材中所用的特殊精馏是( )。
溶剂萃取;
萃取蒸馏;
模拟移动床;
共沸精馏。
23、在化学工业中,苯的需要量是很大的,而甲苯却因用途较少而过剩;
聚酯纤维的发展需要大量的对二甲苯,但二甲苯含量有限,并且二甲苯中对二甲苯含量最高也仅能达到( )左右;
再有发展聚苯乙烯塑料需要乙苯原料,而上述来源中乙苯含量也甚少等。
20%;
23%;
30%;
17%。
24、高温均相新工艺与传统三氯化铝工艺相比有下述优点:
可采用较高的乙烯/苯(摩尔比〕,并可使多乙苯的生成量控制在最低限度,乙苯收率达99.3%(传统法为97.5%);
副产焦油少,为:
0.6~0.9kg/t(乙苯),传统法为2.2;
三氯化铝用量仅为传统法的( ),并且络合物不需循环使用,从而减少了对设备和管道的腐蚀及防腐要求;
反应温度高有利于废热回收;
废水排放量少。
但高温均相烃化法的反应器材质必须在高温下耐腐蚀。
25%;
20%。
25、在三个二甲苯中,邻二甲苯与间二甲苯的沸点差为5.3℃,工业上可以用精馏法分离。
乙苯与对二甲苯的沸点差为2.2℃,在工业上尚可用300~400块板的精馏塔进行分离,但绝大多数的加工流程都不采用耗能大的精馏法回收乙苯,而是在异构化装置中将其转化。
但间二甲苯与对二甲苯沸点差为( ),借助普通的精馏法进行分离是非常因难的。
0.9℃;
0.6℃;
0.75℃;
0.7℃。
26、合成气中H2与( )的比量随原料和生产方法的不同而异。
CO2;
CO;
N2;
CO+CO2。
27、许多含碳资源如煤、天然气、石油馏分、农林废料、( )等均可用来制造合成气。
城市垃圾;
农副产品;
粮食;
此空不填。
28、煤气化的反应条件为:
(l)温度;
(2)压力;
(3)水蒸气和( )的比例。
空气;
氧气;
氮气;
惰性气体。
29、工业上由天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和( )氧化法。
部分;
完全;
连续;
间隙。
30、较富的天然气中甲烷含量在( )以上,而甲烷在烷烃中是热力学最稳定的,其他烃类较易反应,因此在讨论天然气转化过程时,只需考虑甲烷与水蒸气的反应。
95%。
三、判断题
1、现代化学工业的特点之一是原料和产品的多样性与复杂性;
()
2、现代化学工业的特点之一是装置规模向大型化、综合化发展;
3、现代化学工业的特点之一是生产是一个生产技术密集的过程;
4、现在的化工装置非常重视能量合理利用,积极采用节能工艺和方法;
化工过程资金密集,投资回收速度快,利润高;
()
5、化学工艺学所涉及的范畴是相同的,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(反应器和其他)的作用、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比等问题。
此外,解决化工生产过程实际中的问题只要用化学工艺学作理论指导。
6、生产能力系指一个设备,一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量,或在单位时间内处理的原料量。
( )
7、设备或装置在最佳条件下可以达到的最小生产能力,称为设计能力。
( )
8、关键反应物指的是反应物中价值最高的组分,为使其尽可能转化,常使其它反应组分过量。
对于不可逆反应,关键组分的转化率最大为90%;
对于可逆反应,关键组分的转化率最大为其平衡转化率。
( )
9、反应温度、压力、浓度、反应时间、原料的纯度和配比等众多条件是影响反应平衡和速率的重要因素,关系到生产过程的效率。
( )
10、在实际过程做物料衡算时应该按一定步骤来进行,才能给出清晰的计算过程和正确的结果、通常遵循:
第一步,绘出流程的方框图,以便选定衡算系统。
第二步,写出化学反应方程式并配平之。
第三步,选定衡算基准。
第四步,收集或计算必要的各种数据,要注意数据的适用范围和条件。
第五步,设未知数,列方程式组,联立求解。
第六步,计算和核对这六个步骤。
11、为适应裂解炉烧油的需要,目前多采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合的烧嘴布置方案。
通常,底部烧嘴最大供热量可占总热负荷的90%。
12、使用急冷锅炉有两个主要目的:
一是终止裂解反应;
二是回收废热。
13、对管式裂解炉而言,如下大于两种情况出现均应停止进料,进行清焦:
①裂解炉辐射盘管管壁温度超过设计规定值;
②裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值;
③燃料用量增加;
④出口乙烯收率下降;
⑤炉出口温度下降;
⑥炉管局部过热等。
( )
14、裂解气中含有H2S、CO2、H2O、C2H2、C3H4、CO等气体杂质。
来源主要有二,即:
一是原料中带来;
二是裂解反应过程生成。
( )
15、裂解气经过三段碱洗塔后进入进入压缩机四段吸入罐。
补充新鲜碱液含量为18%~20%,保证Ⅱ段循环碱液NaOH含量约为5%~7%;
部分Ⅱ段循环碱液补充到Ⅲ段循环碱液中,以平衡塔釜排出的废碱。
Ⅲ段循环碱液NaOH含量为1%。
~2%。
( )
16、裂解气中饱和水含量约(600~700)×
10-6。
这些水分带入低温分离系统会造成设备和管道的堵塞,除水分在低温下结冰造成冻堵外在加压和低温条件下,水分尚可与烃类生成白色结晶的水合物,如CH4•7H2O、C2H6•8H2O、C3H8•9H2O。
这些水合物也会在设备和管道内积累而造成堵塞现象,因而需要进行干燥脱水处理。
进入低温分离系统的裂解气露点在-70℃以下。
17、工业实际流程中,通常用分子筛来脱水,如4A分子筛可吸附水、甲烷、乙烷分子,而3A分子筛不能吸附乙烷分子;
( )
18、裂解气的净化过程中,炔烃和CO的脱除方法有甲烷化法脱CO和催化加氢脱炔两种,脱除乙炔的方法又分溶剂吸收法和催化加氢法。
19、工业上已有的深冷分离装置以高压法居多,通常采用3.6MPa左右。
一般采用5级压缩。
压缩机压缩过程接近绝热压缩,功耗大于等温压缩,若把压缩分为多段进行,段间冷却移热,则可节省部分压缩功,段数愈多,愈接近等温压缩。
( )
20、裂解气重组分中的二烯烃易发生聚合,生成的聚合物沉积在压缩机内,严重危及操作的正常进行。
而聚合速度与温度有关,温度愈高,聚合速度愈快。
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110℃。
21、吸附分离首先由美国UOP公司解决了一个关键问题而实现了工业化。
22、各种来源的C8芳烃都是三种二甲苯异构体与乙苯的混合物。
习惯上邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯用来英文字头表示,其中MX表示间二甲苯。
23、最近发展的催化精馏异丙苯生产工艺为:
工艺关键设备是反应精馏塔。
塔分为两部分,上段为装填沸石分子筛催化剂的反应段;
下段为提馏段。
24、裂解汽油加氢流程中,一段加氢:
液相,80~130℃,催化剂Pd/Al2O3,双烯变单烯。
二段加氢:
气相,280~300℃,催化剂Co-Mo-Al2O3,单烯变烷烃,N、O、S变成相应的氢化物。
( )
25、各种芳烃组分中用途最广、需求量最大的是苯与对二甲苯,其次是邻二甲苯,产量最大的是对二甲苯。
( )
26、甲烷水蒸气转化过程的主要反应有生成CO、CO2和H2的;
而副反应主要有析碳反应。
( )
27、工业上可以用煤、天然气、重油或渣油为原料制合成气,其中以煤为原料制得的合成气成本最低。
28、合成气的应用途径非常广泛,可以制合成氨、合成甲醇、合成醋酸、一系列烯烃的氢甲酰化产品,如生成与原料烯烃相同碳原子的醛、还可以合成天然气、汽油和柴油。
29、在合成气基础上制备化工产品的新途径有四种,其中先合成为甲醇,然后再将其转化为其他产品最成熟。
30、较富的天然气中甲烷含量在90%以上,而甲烷在烷烃中是热力学最稳定的,其他烃类较易反应,因此在讨论天然气转化过程时,只需考虑甲烷与水蒸气的反应。
四、简述题
1、工厂实际生产过程中经常指的生产能力的含义是什么?
2、根据裂解原理可知:
低压有利于裂解反应的进行,但是裂解又需要高温,为了解决这对矛盾,生产实际过程中均采用稀释剂来降低烃分压来达到低压的作用。
目前工业上均采用水蒸气作稀释剂,为什么?
3、深冷分离常用的有三种典型的分离流程,它们各有何异同?
4、深冷分离中,产品乙烯主要在哪四处损失?
5、请说出各种芳烃组分中用途最广、需求量最大的组分是什么?
6、化学工艺与化学工程两门学科相配合,在生产实际中可以解决哪些问题?
7、煤气化(coalgasification)是指在高温(900~1300℃)下使煤、焦炭或半焦等固体燃料与气化剂反应,转化成主要含有氢、一氧化碳等气体的过程。
生成的气体组成随固体燃料性质、气化剂种类、气化方法、气化条件的不同而有差别。
常用的气化剂有哪些?
8、烃类热裂解非常复杂,具体体现在哪些方面?
9、生碳结焦反应有下面一些规律:
在不同温度条件下,生碳结焦反应经历着不同的途径;
在900~1100℃以上和在500~900℃主要是怎样结焦的?
10、工业上采用的芳烃临氢气相异构化工艺流程主要由哪三部分组成?
11、生产过程所用的芳烃,主要从何而来?
12、链式饱和烃有正构烷烃和异构烷烃,在石油中含量最多,两者约占50%~70%(质量),仅有极少数油田的石油中链烷烃低于10%~15%。
请指明石油馏分中气态、液态和固态划分的C原子个数为多少?
13、化工过程中经常用流程图来描述所生产的化工过程,工艺流程图中包括哪些内容?
14、请叙述两段碱洗流程中碱液的浓度怎么确定?
最上面一段也用碱液吗?
15、美国UOP公司解决吸附分离的三个关键问题是什么?
16、请说出芳烃分离过程中必须设有的分离塔?
17、烃类裂解生产乙烯过程中,乙烯在裂解气压缩净化和深冷分离过程中主要在哪四处损失?
其值各为多少?
五、机理题
1、正丁烷在1000℃高温下进行裂解反应,试根据自由基链反应机理预测其一次反应的产物分布。
已知:
氢原子与自由基反应的相对速度为:
温度
℃
伯氢
原子
仲氢
叔氢
300
1
3.0
33
800
1.7
6.3
600
2.0
10
900
1.65
5.65
700
1.9
7.8
1000
1.6
5.0
要求:
①写出自由基反应机理的三步;
(15分)
②计算产物分布表(5分)。
2、根据自由基反应机理预测一次裂解产物的分布(5分)。
正己烷在1000℃裂解,已知氢原子与自由基反应的相对速度为:
伯氢:
仲氢:
叔氢=1:
1.6:
5.0,并请写出自由基反应机理步骤(15分)。
3、正戊烷在800℃条件下进行裂解反应,根据自由基机理预测一下反应的产品分布。
已知氢原子与自由基反应的相对速度为:
伯氢为1、仲氢为1.7、叔氢为6.3。
六、综合题
拟用正丁烷为裂解原料,在800℃生产乙烯,请用自由基机理估算裂解得到乙烯的收率,并画出乙烯生产过程的关键设备所组成的原则流程图。
参考答案:
1、价廉易得、先进可靠,合格,综合利用,切实可行,特殊设备,动力和原材料
2、开发,装置,组织,方法
3、目标,目标,洋葱,反应器,公用
4、活性,化学,热,毒
5、原料、生产方法、作用、催化剂、操作条件、流程、生产、分离、回收、技术经济
6、多样性,大型,精细化率,能量,资金,回收,高
7、设备,工厂,原料
8、乙、丙、丁二、苯、甲苯、二甲苯、萘、合成气
9、预处理、反应、精制
10、二、停炉、在线
1、A2、C3、C4、D5、A
6、A7、C8、B9、A10、C
11、C12、C13、A14、B15、C
16、A17、B18、B19、D20、D
21、A22、C23、B24、C25、C
26、B27、A28、B29、A30、A
三、判断题
1、×
,原料和产品改成原料、生产方法和产品
2、×
,还有精细化率也在不断提高
3、×
,还有多学科合作
4、√
5、×
,解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。
6、√
7、×
,小改成大
8、×
,90%改成100%
9、√
10、×
,有七步。
还有七步,报告计算结果。
11、×
,90%改成70%
12、√
13、×
,两种改成一种
14、×
,来源有三方面,还有裂解气处理过程引入
15、×
,Ⅲ段循环碱液NaOH含量应为为2%~3%
16、×
,带水分子改成6、7、8
17、√
18、√
29、×
,3改成3~5
20、110℃改成100℃。
21、×
,一改成三
22、√
23、√
24、√
25、×
,间二甲苯
26、√
27、×
,煤改成天然气
28、×
,相同改成多一个碳原子
,四改成三
30、√
1答:
工厂实际生产过程中经常指的生产能力系指:
①一个设备;
②一套装置
③一个工厂在单位时间内生产的产品量,或在单位时间内处理的原料量。
(答出一个给1分,最多为4分)。
2答:
答:
目前工业上均采用水蒸气作稀释剂,其原因如下:
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,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,保护炉管。
④脱除结碳,水蒸气对已生成的碳有一定的脱除作用。
⑤减少炉管内结焦。
⑥廉价、易得、无毒等。
(答错一个扣1分,最多扣4分)。
3答:
深冷分离常用的三种典型流程,它们的相同点是:
①均采用了先易后难的分离顺序,即先分开不同碳原子数的烃(相对挥发度大),再分开相同碳原子数的烷烃和烯烃;
②产品塔均并联置于流程最后,这样物料中组分接近二元系统,物料简单,可确保这两个主要产品纯度,同时也可减少分离损失,提高烯烃收率。
不同点是:
①加氢脱炔位置不同;
②流程排列顺序不同;
③冷箱位置不同。
(相同点少1个扣1分,不同点少一个扣1分)
4答:
、深冷分离中,产品乙烯主要在哪四处损失?
(少答1个扣1分,比例不答不扣分,答错1个扣1分)
5答:
各种芳烃组分中用途最广、需求量最大的是苯与对二甲苯,其次是邻二甲苯。
6答:
化学工艺与化学工程两门学科相配合,在生产实际中可以解决:
①化工过程开发;
②装置设计;
③流程组织;
④操作原理及方法等方面的问题;
(答错1个扣1分)
7答:
常用的气化剂有:
①水蒸气;
②空气
③氧气。
(少答1个扣1分)
8答:
烃类热裂解非常复杂,具体体现在以下三方面:
①原料复杂;
②反应复杂;
③产物复杂。
9答:
生碳结焦反应有下面一些规律:
在不同温