中国石油大学030132化工工艺学期末考试复习题及参考答案.docx

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中国石油大学030132化工工艺学期末考试复习题及参考答案

《化工工艺学》课程综合复习资料

一、判断题

1、各种来源的C8芳烃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英文字头来表示,其中MX表示间二甲苯。

答案:

2、邻二甲苯氧化制苯酐采用的原料是空气和邻二甲苯,生产过程中最重要的避免爆炸,它的爆炸下限为每标准立方米空气中含44g邻二甲苯,这样一来,邻二甲苯的浓度就成了关键问题,刚工业化时,进料中邻二甲苯只有40g,被称为40g工艺。

答案:

3、从烃类热裂解的副产C4馏分中得到丁二烯是目前丁二烯的最经济和主要的方法。

答案:

4、从烃类热裂解的副产C4馏分中可以得到丁二烯,C4馏分产量约为乙烯产量的30%~50%。

答案:

5、邻二甲苯氧化制苯酐的生产过程中必须注意爆炸极限的问题,爆炸下限为每标准立方米空气中含40克/米3,故早期的工艺称为40克工艺。

答案:

×

6、对管式裂解炉而言,大于以下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。

答案:

×

7、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、通常遵循六个步骤:

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。

答案:

×

8、裂解汽油加氢流程中,一段加氢:

液相,低于100℃,催化剂Pd/Al2O3,双烯变单烯。

二段加氢:

气相,高于100℃,催化剂Co-Mo-Al2O3,单烯饱和并脱除S、N、O等有机化合物。

答案:

9、甲烷水蒸气转化过程的主反应生成CO、CO2和H2;而副反应主要是析碳反应。

答案:

10、制造丁二烯有光明前景的是烃类的氧化脱氢工艺,但是其氧化深度的控制是关键问题,会产生“飞温”和爆炸。

目前,随着清洁燃料需求量的增加,从裂解汽油中得到纯度较高的异丁烷和异丁烯来生产烷基化汽油和MTBE,由此可以得到纯度较高的正丁烷,再氧化脱氢生成丁二烯,实现了资源的综合利用。

答案:

×

11、裂解工艺干燥流程中,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。

答案:

12、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。

最难分离的是对二甲苯和邻二甲苯。

答案:

×

13、经常利用的重排反应、加成反应、取代反应、消除反应和氧化反应中,只有重排反应具有100%的原子经济性,此时,可以实现废物的“零排放”。

答案:

×

14、三个二甲苯中,邻二甲苯和对二甲苯的沸点非常相近,无法用普通精馏将其分离,通常采用模拟移动床吸附分离工艺,得到产品对二甲苯。

答案:

×

15、裂解气中的不饱和烃对后续加工产生很不利的影响,因此,在裂解气的分离过程中必须将其脱除。

工业上通常用催化加氢方法,有前加氢和后加氢之分,二者区分的标准是以流程中乙烯精馏塔位置决定的。

答案:

×

16、工业上由合成气为原料,采用低压法制备甲醇产品工艺过程中,根据全塔从上到下轻组分浓度下降的原则,目的产品甲醇从塔顶出料。

答案:

×

17、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。

答案:

18、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,还可以合成天然气、汽油和柴油。

答案:

×

19、合成气的应用途径非常广泛,在有机化工中,它可以合成甲醇和醋酸、还可以得到一系列烯烃的氢甲酰化产品,如生成比原料烯烃多一个碳原子的醛,还可以合成天然气、汽油和柴油。

答案:

20、由合成气为原料,采用低压方式制备产品甲醇工艺过程中,由于对轻组分杂质的要求很高,一般产品从侧线出料,这样可以达到一塔顶两塔用的效果。

答案:

21、BASF高压法和Monsanto低压法甲醇羰化反应合成醋酸的化学原理基本相同,反应过程大同小异、只要一个催化剂循环。

答案:

×

22、化工生产过程必须在最佳反应条件下进行,通常分析流程用化学反应、产品的分离和精制两部分就可以了。

答案:

×

23、合成甲醇反应是多个反应同时进行的,副反应主要生成甲醚、异丁醇和甲烷等。

答案:

×

24、裂解单元使用废热锅炉的目的是回收高温裂解气的余热,从而达到节能的效果。

答案:

×

25、在三个二甲苯中,最有用的是间二甲苯。

答案:

×

26、裂解汽油加氢单元,采用两段加氢,一段温度高于二段。

答案:

×

27、天然气根据含甲烷量的多少,可以分为贫气和富气,假如甲烷含量在90%以上,则该天然气就称为富气。

答案:

×

28、BASF法高压羰基合成制丁醛的原料是丙烯和合成气。

答案:

29、丁二烯分离和精制流程中,成品丁二烯,用普通精馏即可得到。

答案:

×

30、异丙苯法氧化生产苯酚和丙酮的催化剂为硫酸汞。

答案:

×

31、生产合成气的原料很多,目前以一次加工得到的石油馏分为原料生产成本最低。

答案:

×

二、单项题

1、裂解车间的深冷分离装置,因为温度比较低,故必须用乙烯、丙烯作为制冷剂。

不过在装置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。

A.C2馏分

B.C3馏分

C.C4馏分

D.裂解汽油

答案:

A

2、合成气中H2与()的比量随原料和生产方法的不同而不同。

A.CO2

B.CO

C.N2

D.CO+CO2

答案:

B

3、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()。

A.分离系统

B.换热网络

C.公用工程

D.产品精制系统

答案:

C

4、芳烃的来源主要有三:

①来自煤焦化的副产煤焦油和粗苯;②来自催化重整的重整汽油;③来自乙烯生产中的()。

A.C2馏分

B.C3馏分

C.C4馏分

D.裂解汽油

答案:

D

5、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。

A.13%

B.8%

C.17%

D.15%

答案:

A

6、在化学工业中,苯的需要量很大,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,现实中,不仅二甲苯含量有限,而且二甲苯中对二甲苯含量最高也仅能达到()左右。

A.20%

B.23%

C.30%

D.17%

答案:

B

7、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0.400%;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%。

A.25.00%

B.2.500%

C.0.225%

D.2.250%

答案:

D

8、合成气是由H2与()的混合气,其比值随原料和生产方法的不同而不同。

A.CO2

B.CO

C.N2

D.CO+CO2

答案:

B

9、工业上乙烯氧化生成乙醛使用的催化剂应该具有良好的选择性,由于避免爆炸,循环气体中乙烯的含量应该控制在65%左右,氧含量控制在()左右。

A.10%

B.20%

C.8%

D.13%

答案:

C

10、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。

A.13%

B.8%

C.17%

D.15%

答案:

B

11、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。

A.原子经济性

B.低能耗

C.高选择性

D.无催化剂

答案:

A

12、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()℃。

A.70

B.80

C.100

D.120

答案:

C

13、乙烯氧化所制得的粗乙醛水溶液中,乙醛的含量不多,大约在()左右。

A.3%

B.5%

C.10%

D.15%

答案:

C

14、裂解气深冷分离过程中,脱甲烷塔和乙烯塔是保证乙烯回收率和乙烯产品质量(纯度)的关键设备,消耗冷量约占总数的(),因此又是主要冷量消耗的设备。

A.68%

B.52%

C.36%

D.88%

答案:

D

15、化学工业中,苯的需求量很大,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。

A.13%

B.23%

C.33%

D.17%

答案:

B

16、平衡氧氯化法生产氯乙烯工艺过程中,()既是原料,又是中间产品。

A.Cl2

B.C2H4

C.O2

D.HCl

答案:

D

17、环氧乙烷是重要的环氧化合物,有毒,还与空气能形成爆炸极限,但是它的用途较大,是以乙烯为原料产品中的第三大品种,第一为聚乙烯,第二为苯乙烯。

它的主要用途是生产乙二醇,占全球环氧乙烷总消费量的()。

A.40%

B.50%

C.60%

D.70%

答案:

C

18、化学工业主要经历了()三个阶段。

A.农副产品、天然气、石油

B.煤、石油、天然气

C.农副产品、煤、石油和天然气

D.煤、石油和天然气、精细化工

答案:

C

19、乙烯精馏塔是出产品乙烯的塔,因为产品纯度要求比较高,通常在侧线第()块板上出料,一塔起到两塔的作用。

A.5

B.9

C.12

D.13

答案:

B

20、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。

A.部分

B.完全

C.连续

D.间隙

答案:

A

21、加氢催化剂种类很多,其活性组分主要是第Ⅵ族和第Ⅷ族的过渡元素,催化剂的类型有金属催化剂,骨架催化剂,金属()催化剂,金属硫化物催化剂和金属配位催化剂五种。

A.氮化物

B.络合物

C.氧化物

D.混合物

答案:

C

22、平衡氧氯化法生产氯乙烯工艺流程中包含()个单元。

A.三

B.四

C.五

D.六

答案:

C

三、填空题

1、基本有机的九大原料为()烯、()烯、()烯;()、()苯、()苯;()、萘和()的过程。

答案:

乙、丙、丁二;苯、甲、二甲;乙炔、合成气

2、工业上以裂解汽油生产三苯的芳烃车间一般由裂解汽油()、环丁砜()、甲苯()、模拟移动床()、碳八芳烃()和芳烃()六个单元构成。

答案:

加氢、抽提、歧化、吸附分离、异构化、分馏

3、催化加氢和催化脱氢在有机化工生产中得到了广泛应用。

通过催化加氢,将合成气变成(),主要用于制备()等有机化工产品;通过催化脱氢,以乙苯为原料,制得(),它是合成材料的一种重要单体,可以生产()等。

答案:

甲醇、甲醛(或卤甲烷、炸药等)、苯乙烯、聚苯乙烯(ABS工程塑料等)

4、氯乙烯是1853年由法国人首先在实验室制成的,最早的方法是()法,但由于基建投资费用较高,被后来的()法取代,由于副产氯化氢,不仅浪费了资源,而且污染环境,目前全世界已经有93%以上的氯乙烯是采用()法生产,该法包含以下五个单元,即:

()氯化、()氯化、()净化和()以及()精制。

答案:

乙炔、联合、平衡氧氯化、直接、氧、二氯乙烷、分解、氯乙烯

5、烃类热裂解的原料比较丰富,一般为:

()、炼厂气、()、()和重油等。

答案:

天然气、石脑油、柴油

6、在三个二甲苯中,邻二甲苯与间二甲苯的沸点差为()℃,工业上可用普通精馏法分离;乙苯与对二甲苯的沸点差为()℃,在工业上尚可用300~400块板的精馏塔进行分离,但绝大多数加工流程都不采用能耗大的精馏法回收乙苯,而是在异构化装置中将其转化;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,教材中采用()特殊精馏加以分离,得到()和(),后者去异构化单元。

答案:

5.3、2.2、0.75、模拟移动床、对二甲苯、间二甲苯

7、苯酚和丙酮均为重要的基本有机原料,异丙苯法生产苯酚和丙酮过程中,由异丙苯制()是生产过程中重要的一步,流程中包括生成异丙苯的()过程、加入空气继续与异丙苯反应的()过程、回收未反应的异丙苯的()过程、得到的浓缩液去()过程、这里需要通过加入催化剂()来得到粗的反应混合物,反应混合物接下去先经过()和()过程,除去不必要的碱,最后进入精馏系统,得到产品()和()。

答案:

过氧化异丙苯、烷基化、氧化、浓缩、分解、硫酸、中和、水洗、苯酚、丙酮

8、甲醇低压羰基合成醋酸在技术经济上的优越性很大,其特点为:

原料可以用()、天然气和()质油,不受原油供应和价格波动影响;反应的转化率和选择性高,过程能量效率();已经解决了设备的腐蚀问题,找到了耐腐蚀的();生产过程中副产物很(),三废排放也();操作安全可靠;但是催化剂()的资源有限,新找到的设备材料价格较高。

答案:

煤、重、高、材料、少、少、铑

9、裂解气中主要脱除的酸性气体是()、()两种,在裂解气净化和分离过程中,根据高压有利于吸收的原理,脱除的位置最好放在()压缩后,而工业实际中,要综合考虑各方面的因素,通常放在()压缩之后。

脱除的方法有()洗和()洗两种,目前常用的是()。

答案:

硫化氢、二氧化碳、五、三、碱、胺、碱洗

10、绝热式乙苯脱氢工艺流程中,原料为()和(),反应器入口温度需要610~660℃,它是一个吸热反应,热量靠过热蒸汽带入,因此,催化剂床层分()段,段间补充过热水蒸汽,全部蒸汽与乙苯的摩尔比为()。

反应产物经冷凝器冷却后气液分离,不凝气中含有大量的()和少量CO、CO2,可作燃料使用。

冷凝液经精馏后分离出()、()、()和(),最后产物是()。

答案:

乙苯、水蒸气、三、14、H2、苯、甲苯、乙苯、焦油、苯乙烯

四、问答题

1、简述煤化工范畴内煤的加工路线。

答案:

煤化工范畴内煤的加工路线主要有以下几种:

高温干馏(炼焦)、低温干馏、煤气化、煤液化(直接液化,间接液化)。

2、简述原子经济性和环境因子的含义。

答案:

(1)原子经济性AE:

∑(目的产物分子中各类原子数Pi×相应各类原子的相对质量Mi)/∑(反应原料中各类原子数Fj×相应各类原子的相对质量Mj)。

(2)环境因子E=废物质量/目标产物质量。

上述指标从本质上反映了其合成工艺是否最大限度地利用了资源,避免了废物的产生和由此而带来的环境污染。

3、简述影响化学平衡和反应速率的反应条件。

答案:

影响化学平衡和反应速率的反应条件有:

温度、压力、浓度等。

4、简述族组成(PONA值)含义。

答案:

裂解原料油中各种烃,按其结构可以分为四大族,即链烷烃族、烯烃族、环烷烃族和芳香族。

这四大族的族组成以PONA值来表示,其含义如下:

P—烷烃(Paraffin),O—烯烃(Olefin),N—环烷烃(Naphtene),A—芳烃(Aromatics)。

根据PONA值可以定性评价液体燃料的裂解性能,也可以根据族组成通过简化的反应动力学模型对裂解反应进行定量描述,因此PONA值是一个表征各种液体原料裂解性能的有实用价值的参数。

5、请简要说明前冷(前脱氢)和后冷(后脱氢)比较。

答案:

冷箱是在-100~-160℃下操作的低温设备,用绝热材料把高效板式换热器和气液分离器等都放在一个箱子里。

它的用途是依靠低温来回收乙烯,制取富氢和富甲烷馏分。

由于冷箱在流程中的位置不同,可分为后冷和前冷两种。

前冷是用塔顶馏分的冷量将裂解气预冷,通过分凝将裂解气中大部分氢和部分甲烷分离,这样使H2/CH4比下降,提高了乙烯回收率,同时减少了甲烷塔的进料量,节约能耗。

该过程亦称前脱氢工艺。

后冷仅将塔顶的甲烷氢馏分冷凝分离而获富甲烷馏分和富氢馏分。

此时裂解气是经塔精馏后才脱氢故亦称后脱氢工艺。

6、简述芳烃的主要来源。

答案:

芳烃来源主要有:

(1)焦化芳烃生产;

(2)石油芳烃生产:

催化重整生产芳烃、裂解汽油生产芳烃。

7、简述苯乙烯的精制需注意的问题。

答案:

苯乙烯的精制需注意:

苯乙烯在高于90℃时易发生自聚,所以含苯乙烯物系的设备,要求塔釜温度<90℃,乙苯苯乙烯分离塔和苯乙烯精馏塔为减压操作;在相应设备或管道中加阻聚剂。

8、简述催化加氢脱炔的工艺方法(前加氢和后加氢比较)。

答案:

催化加氢脱炔工艺按加氢位置不同,分为前加氢和后加氢。

加氢脱炔反应器放在脱甲烷塔前称之为前加氢,加氢脱炔反应器放在脱甲烷塔之后称之为后加氢。

前加氢:

在裂解气中氢气未分离出来之前,利用裂解气中H2进行加氢。

流程简单,投资少。

但大量氢气过量的条件下进行加氢反应,当催化剂性能较差时,副反应剧烈,操作稳定性差。

后加氢:

先分离出C2、C3后,再分别加氢。

温度易控,不易飞温。

9、简要说明天然气水蒸汽转化法制合成气设置二段转化的原因。

答案:

高温使反应速率加快,加压对平衡不利,更要提高温度来弥补,在3MPa的压力下,为使残余甲烷含量降至0.3%,须使温度达到1000℃,但在此温度下,反应管的材质经受不了,因此将转化过程分为两段。

第一段转化在多管反应器中进行,管间供热,最高温度控制在800℃。

第一段出口转化气绝热进入二段炉同时补入氧气,氧与转化气中甲烷燃烧放热,温度升至1000℃,转化反应继续进行,使第二出口甲烷含量降至0.3%。

10、简述比较临氢异构化与非临氢异构化不同点。

答案:

没有外来氢的反应谓之非临氢异构化。

有生焦现象,催化剂失活快。

故在工艺上引入氢,实行临氢异构化。

临氢异构,采用贵金属催化剂,能使乙苯转化为二甲苯,对原料适应性强,原料不需进行乙苯分离,已被广泛采用。

非临氢异构。

采用无定型SiO2-A12O3,反应在高温下进行,催化剂积炭快,不能使乙苯转化为二甲苯。

11、简述生碳反应和结焦反应经历着的不同的途径。

答案:

在不同温度条件下,生碳反应和结焦反应经历着不同的途径:

①900~1100℃以上主要是通过生成乙炔的中间阶段而生碳;②500~900℃主要是通过生成芳烃的中间阶段而结焦。

12、简述裂解汽油预处理。

答案:

裂解汽油需经过预处理,加氢精制后才能作为芳烃抽提原料。

裂解汽油需分馏除去C5馏分、C9及C9以上馏分,得到C6-C8馏分。

依C5馏分的不同利用途径,加氢精制原料的分馏流程也有所不同。

13、简述碳八芳烃中对、间二甲苯的分离方法。

答案:

碳八芳烃中对、间二甲苯沸点仅相差0.75℃,PX与MX的分离方法:

深冷结晶分离法,利用凝固点差异;络合萃取分离法,利用配合物稳定性;模拟移动床吸附分离法,利用吸附能力不同。

14、煤气化是指在高温(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。

简述常用的气化剂有哪些?

答案:

煤气化常用的气化剂有:

①水蒸气;②空气;③氧气。

15、化工生产过程常用流程图来描述,简述工艺流程示意图中主要包括的内容。

答案:

工艺流程示意图通常包括:

①主要设备;②原料和产品;③物流管线及流向箭头。

16、以裂解汽油生产三苯过程中,简述为什么必须设立环丁砜抽提单元。

答案:

裂解汽油中含有C6~C8芳烃和非芳烃,同碳数芳烃和非芳烃沸点很接近,难以用普通精馏实现分离;可选择合适萃取剂(如环丁砜)采用萃取(抽提)分离方法;同时也为了减轻后续分离系统的负荷。

所以须设环丁砜抽提单元。

17、简述化学工艺与化学工程的含义。

答案:

化学工艺即化学生产技术,系指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施。

化学工艺以过程为研究目的,是将化学工程学的先进技术运用到具体生产过程中,以化工产品为目标的过程技术。

化学工程研究化学工业和其他过程工业中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。

它的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应,特别是放大中的效应。

18、由裂解原理可知:

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,从而达到低压的作用。

目前工业上均采用水蒸气作稀释剂,请简要说明其原因。

答案:

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。

19、裂解气深冷分离流程有许多,简述常见的三种流程各有的特点。

答案:

裂解气深冷分离常用的三种典型流程,它们的相同点是:

①均采用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产品塔乙烯精馏塔和丙烯精馏塔均置于流程最后,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。

三种典型流程的不同点是:

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。

五、综合题

1、正丁烷在900℃高温下进行裂解反应,请根据自由基链反应机理预测其一次反应的产物分布。

已知:

900℃时伯、仲氢原子与自由基的的相对速度为:

1和1.65。

请:

①写出自由基反应机理的三步,②计算一次反应产物分布表。

答案:

①自由基机理

a、链引发

CH3-CH2-CH2-CH3→·C3H7+·CH3

·C3H7→CH2=CH2+·CH3

CH3-CH2-CH2-CH3→2·C2H5

·C2H5→CH2=CH2+·H

b、链增长

判断反应途径:

n=4,为偶数,途径=n/2=2,有两个反应途径:

途径一:

甲基自由基·CH3夺取丁烷分子中的仲氢原子。

·CH3+CH3-CH2-CH2-CH3→CH4+·C4H9

·C4H9不稳定,发生分解反应:

CH3-·CH-CH2-CH3→CH3-CH=CH2+·CH3

反应结果:

C4H10→CH3-CH=CH2+CH4

途径二:

氢自由基·H夺取丁烷分子中的伯氢原子。

·H+CH3-CH2-CH2-CH3→H2+·CH2-CH2-CH2-CH3

·C4H9不稳定,发生分解反应:

·CH3-CH-CH2-CH3→CH2=CH2+·CH2CH3

·CH2CH3→CH2=CH2+·H

反应结果:

C4H10→2CH=CH2+H2

c、链终止

·H+·H→H2   ·CH3+·CH3→C2H6

②根据自由基机理预测其一次反应的产物分布:

由链增长得:

m1=n1×W1=1.65×4=6.6;m2=n2×W2=1×6=6

6.6C4H10→6.6CH3-CH=CH

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