化学工艺学重点知识点Word文档格式.docx

1、其原理是利用石油中各组分挥发度的差别进行分离的方法。常压蒸馏的塔底馏分称为常压重油减压以降低沸点，继续精馏，所得产品主要为润滑油和裂解原料，塔底馏分为减压渣油，原油中的胶质和沥青质留于其中。蒸馏的流程有三类:燃料型燃料-润滑油型燃料-化工型二次加工A. 催化重整；在含铂催化剂的作用下加热汽油（石脑油）馏分,使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程。目的是获得高辛烷值的汽油,还提供苯、甲苯、二甲苯及液化气和溶剂油，副产氢气辛烷值是表示汽油抗爆性的指标。将汽油样与异辛烷（规定辛烷值为100）和正庚烷（规定辛烷值为0）的混合溶液在标准试验汽油机中比较。当油样的抗爆性与某一浓度溶液抗爆性相同时，溶

2、液中异辛烷的体积百分浓度就是该汽油的辛烷值。辛烷值越大，汽油抗爆性越好。一是选择良好的原料和改进加工工艺二是向产品中调入抗爆性优良的高辛烷值成分三是加入抗爆剂B . 催化裂化在催化剂的作用下加热重质馏分油，使大分子烃类化合物裂化为高质量汽油，并副产柴油、锅炉燃油、液化气等产品的加工过程C.催化加氢裂化在催化剂及高氢压的存在下，加热重质油使其发生加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油和气体产品的加工过程。D. 烃类热裂解目的是为了制取乙烯和丙烯煤加工的方法有: 煤的干馏 煤的气化煤的液化煤气化是煤与气化剂作用生成气体混合物的反应过程。目的是将煤转化成可燃气体。煤气化过程包含煤的热解、半焦的气

3、化等过程。煤在焦炉内隔绝空气加热到1000C可得到焦炭、煤气和其他化学产品。这一过程称高温干馏或高温炼焦。煤的成焦过程分为：煤的干燥预热阶段（温度异烷烃环烷烃（C6C5）芳烃自由基反应是化合物分子中的共价键均裂成自由基的反应链的引发：热的作用下，一个分子断裂产生一对自由基R- R R+R链的增长：包括自由基夺氢反应，自由基分解反应，自由基加成和异构化反应，以前两种反应为主。H +RH H2+R R +RH R H+R 活化能较小 R R +烯烃 R H +烯烃链的终止：是两自由基结合成分子或通过歧化反应形成两个稳定的分子。H+H=H2 CH3+CH3=C2H4+H2一次反应是指原料烃在裂解过程

4、中首先发生的裂解反应。多级压缩过程，原因：节省压缩功耗。分段接近等温过程降低出口气体温度，防止二烯烃聚合，一般要求出口 T2100段间净化分离，段间冷凝可除去大部分的水，减少干燥器体积和用量延长再生周期，还可除凝部分C3以上组分。还可根据工艺要在段间安排各种操作如酸性气体脱除和脱丙烷塔等。决定段数的依据是每段出口温度小于100裂解气分离流程共同点：利用各组分的沸点差异，加压低温下经多次精馏分离，并在精馏分离的过程中，脱除杂质。分离装置由精馏分离系统、压缩制冷系统、净化系统所组成。再就是将乙烯和丙烯精馏塔放在流程最后，使物系接近于二元物系，既保证纯度，又减少分离损失，提高收率。在分离顺序上遵循先

5、易后难的原则，先将不同碳原子数烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃。强调:加氢是为了脱炔前加氢是在裂解气中氢来分离出来之前，利用气相自身所含H2对炔烃进行加氢.采用钯系催化剂对杂质要求高，T低，选择性好；非钯系催化剂，对杂质要求低，T高，选择性不好。前加氢流程简单，投资低，最大不足操作稳定性差，氢不容易控制，容易超温使丙烯转化丙烷及低聚物增加，丙烯损失多。后加氢，分离出C2、C3馏分后，分别加氢。后加氢根据炔烃含量供氢气，温度易控制不易发生飞温问题。所以工业生产可以后加氢为主。后加氢主要采用钯（Pd）系催化剂Al2O3载体。顺序分离流程图前脱乙烷后加氢流程前脱丙烷后加氢流程通过节流膨胀获得低温

6、回收乙烯，位置不同分前冷和后冷后冷 只冷凝分离精馏塔的馏分，精馏塔后才脱氢，也称后脱氢工艺。前冷 是利用塔顶馏分的冷量，将裂解气预冷，通过分凝将裂解气中的大部分氢和甲烷分离，使H2/CH4比下降，提高乙烯回收率，并减少了精馏塔的进料，节能，所以大型装置均采用前冷。抑制结焦技术 改进材质，涂层技术 使用抑制结焦剂一、填空题1.石油芳烃主要来源于石脑油重整生成油和烃裂解生产乙烯副产的裂解石油2.能为烃的烷基化提供烷基的物质称为烷基化剂，可采用的有多种，工业上常用的有烯烃和卤代烷烃3.为了满足对芳烃纯度的要求，目前工业上实际应用的主要是溶剂萃取和萃取蒸馏来分离芳烃的馏分4.指芳烃分子中苯环上的一个或

7、几个氢被烷基取代生成烷基的反应称为芳烃的烷基化反应5.在C8芳烃的分离过程中，邻二甲苯和对二甲苯主要采用精馏的方法进行分离6.目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯脱氢法7.芳烃转化反应所采用的催化剂主要有酸性卤化物和固体酸两大类8.烷基芳烃分子中与苯环直接相连的烷基，在一定的条件下可以被脱去，此类反应称为芳烃的脱烷化9.芳烃主要有如下三方面来源：1.来自煤的焦化的副产煤焦油和粗苯；2.来自催化重整的汽油；3.来自乙烯生产中的裂解气油10.芳烃的转化反应主要有异构化反应，歧化与烷基转移，烷基化反应和脱烷基化反应。11.工业上的C8芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料，通过催化剂的作用，转

8、化成浓度接近平衡浓度的C8芳烃，从而达到增产对二甲苯的目的12.两个相同芳烃分子在酸性催化剂的作用和下，一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的反应称为芳烃的歧化13.C8芳烃中的乙苯沸点最低，与关键组分对二甲苯的沸点仅差2.2，可采用精馏塔法进行分离14.在催化剂作用下，烃类脱氢生产两种或两种以上的新物质称为催化脱氢15.加氢反应可以细分为加氢和氢解两大类16.影响加氢反应的因素有温度、压力以及反应中氢的用量17.有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂作用下与氢气加成，这个过程称为催化加氢18.催化加氢反应一般是加热反应过程19.催化脱氢反应一般是吸热反应过程20.乙苯脱氢生

9、产苯乙烯的反应体积增大，应采用较低的压力提高平衡转化率；反应吸热，应采用较高的温度21.合成气主要成分是氢气和一氧化碳，用于制甲醇，应采用较高的压力22.乙苯脱氢生产苯乙烯工艺采用稀释剂水蒸气的目的是降低苯乙烯的分压二、名词解释1.芳烃脱烷基化： 烷基芳烃中与苯环相连接的烷基，在一定的条件可以脱去，此类反应称为烷基的脱烷基化2.烷基化剂 能为烃的烷基化提供反应的物质成为烷基化剂3.芳烃烷基化 是芳烃分子中苯环的一个或几个氢被烷基所取代而生成烷基芳烃的反应4.芳烃歧化 指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂的作用下，一个芳烃分子上的烷基转移到另一个芳烃分子上的反应5.烷基转移 指两个不同芳烃分子之间发

10、生烷基转移的过程6催化加氢 系指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与氢气加成7.催化脱氢 在催化剂作用下，烃类脱氢生成两种或两种以上物质称为催化脱氢8破坏加氢 又叫氢解，在加氢过程的同时有机化合物分子发生分解，此时氢分子一部分进入生成物大分子中，另一部分进入氢解所得的小分子中9 氢解 又称破坏加氢，在加氢的同时。有机化合物分子发生分解，此时氢分子一部分进入生物大分子中，另一部分进入裂解的小分子中10前冷 是将塔顶的馏分的冷凉将裂解气预冷，通过分凝将裂解气中大部分氢分子和部分甲烷分离，是氢气甲烷比下降，提高依稀回收11溶液萃取 是利用一钟或两种以上的溶剂对芳烃和非芳烃选择溶解分

11、离出芳烃12 半水煤气 分别以空气中和水蒸气为气化剂，之得煤气中氢气和一氧化碳与氮气的摩尔比3.1到3.213 最适宜温度 对可逆放热反应，当初是组成一定转化率一定时，反应速率最大时对应的温度14 催化剂活性 在给定的温度和压力和反应物流量下，催化剂是原料转化的能力15 萃取蒸馏 利用极性溶剂与烃类混合时，能降低烃类混合物的蒸汽压，是混合物初沸点提高16非绝热蒸馏 在塔中间对塔内物料经行冷却和加热的，则成为非绝热蒸馏三、简答题1简述芳烃转化包括的化学反应包括异构化反应，歧化反应，烷基化反应，烷基转移反应，脱烷基化反应2列出芳烃转化的催化剂种类有酸性催化剂和固体酸，固体酸又分为浸附在适当载体上的

12、质子酸；浸附在适当酸性卤化物，混合氧化物催化剂，贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂；分子筛催化剂3C8芳烃异构化反应所用的催化剂无定型SiO2-Al2O3催化剂，负载型铂催化剂。ZSM催化剂，HF-BF3催化剂4简述目前工业上分离对二甲苯的方法深冷结晶法，络合分离法，吸附分离法5简述开发芳烃转化工艺的原因不同来源的各种芳烃馏分组成是不同的，能得到各种芳烃的产量也不同，因此如果仅从这里取得芳烃，必然导致供需矛盾，所以用该工艺调节芳烃产量6简述加氢反应催化剂类型金属催化剂，骨架催化剂，金属氧化物催化剂，金属硫化物催化剂，金属配位催化剂7简述加氢反应类型不饱和炔烃、烯烃双键加氢、芳烃加氢、含氧化合物加氢，

13、含氮化合物加氢，氢解8简述制取苯乙烯的方法乙苯脱氢法，乙苯共氧法，甲苯原料合成，乙烯苯直接合成9合成气生产原料有哪些煤、天然气、重油或渣油如何提高碳与氧、碳与蒸汽的反应速度？碳与氧：温度900 属于扩散控制，因此增加气流速度，减少颗粒直径，则可提高气流速度，在775与900是联合控制。碳与蒸汽：T1100，受化学反应控制，随着反应的进行，温度降低，氢气含量增加，反应速度降低，1100以上时，反应受扩散过程控制，提高蒸汽的流速，可加快反应速度。CO变换反应是什么？影响平衡的因素？如何影响？为什么存在最佳温度？最佳温度与哪些常数有关？1、CO+H2O=CO2+H2 2、影响变换反应平衡的因素有：温

14、度，水碳比，原料气中CO2的含量。温度降低，一氧化碳含量减少提高变化率如增加蒸汽加入量，可提高变换率及时移走二氧化碳也可提高变化率压力变化对平衡无影响由于催化剂对变换反应具有良好的选择性，副反应的影响很小3、影响反应速度的因素：a温度 存在最适宜温度b压力 提高压力，加快反应速度 c H2O/CO 提高蒸汽添加量，也可提高反应速度 4、变换反应是可逆放热反应，T升高，使反应速率加快，但降低温度提高变换率，关系：T升高，反应速率先升高，后降低有一最大点，所以存在最适宜温度 5、与正逆反应活化能，气体原始组成，转化率及催化剂有关。为什么CO变换反应过程要分段进行，要用多段反应器？段数的选定依据是什

15、么？有哪些形式的反应器？1、变换反应的温度最好沿最佳温度曲线变化，反应初期，转化率低，最佳温度高；反应后期，转化率高，最佳温度低。但CO变换反应是放热反应，需要不断的将此热量排出体系使温度降低，而实际中，降温措施不可能完全符合最佳温度曲线，故变换反应采用多段冷却来降温，多段反应器的应用，使操作温度越接近最佳温度曲线。棘突段数由水煤气中的CO的量，所达到的转化率，催化剂活性温度范围等因素决定，一般2-3段即可 2、变换反应器的类型：中间间接冷却式、冷激式、水蒸气或冷凝水冷激式CO变换反应催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？注意问题？1、 类型：铁铬系变换催化剂，铜基变换催化剂，钴钼系耐硫催化剂

16、2、铁铬系：活性温度350-550 要控制好温度，防止超温烧坏催化剂要防止还原过度，控制H2O/CO大于1，温度小于600 使用前要还原成Fe3O4才有活性但要防止还原过度，控制水碳比大于1温度小于600 铜基：活性温度在180-260 低变催化剂使用前也要进行还原温度超过250，生成铜锌合金，导致活性下降，低变催化剂对温度控制更严格要防止温度低于气体露点温度而出现冷凝水对催化剂造成损害在规定的温度之内操作 钴钼系：活性温度160-500 催化剂使用前首先要进行硫化处理反应原料气必须含硫化物尤其在有机化学反应领域中起了重要的作用何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？1、反应物进入反应器后未反应的

17、反应物从产物中分离出来，再返回反应器的工艺流程称为循环式工艺流程2优点：能显著的提高原料的利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了环境污染3、缺点:它适合于反应后仍有较多原料未转化的情况，并不是对任何情况都适合。何谓转化率，选择性？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？1、转化率是指某一反应物在反应中转化的数量占该反应物起始量的分率2、选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比3、对于多反应体系，同时考虑选择性与转化率，目的是多反应体系同时存在着生成目的产物的主反应和生成副产物的许多反应，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转

18、变成副产物，目的产物很少，所以只用转化率来衡量是不够的，还需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率。在我国目前的情况下以煤生成合成气有何意义？因为煤中含氢量相当低，所以煤制合成气H2/CO比值较低，适合于合成有机化合物，因此在煤储量丰富的国家和地区，除了用煤发电外，应该大力发展煤制合成气路线为基础的煤化工，更应该重视发展热电站与煤化工的联合型生产大企业，使煤资源得到充分利用分析并选择合成氨的操作压力和合成温度：1、操作压力：提高压力对反应平衡及反应速率有利，并且氨分解简单，设备紧凑占地少，但是材质及加工要求高，cat寿命短，压力的选择主要是依据能量消耗以及包括能源、原料费用，设备投资在内的综合

19、费用，主要取决于技术的经济效果2、合成温度：氨合成反应是可逆的放热反应，存在Top，不严格按照Top曲线实施，选取合适入口cat活性温度下限，操作的最高温度cat耐热温度，cat使用前期温度可低一些，cat使用后期因活性下降，可适当提高温度裂解气体进行预分离的目的和任务是什么？裂解气中严格控制的杂质有哪些？这些杂质存在的害处?除去的方法及原理？（1）目的和任务1、降低温度，保证压缩机的正常运转，并降低压缩机的功耗2、分馏重馏分，减少进入压缩分离系统的进料负荷3、将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收4、继续回收裂解气低位能的热量（2）裂解气中含H2S CO2 H2O C2H2 CO等杂质（

20、3）害处1、酸性气体存在使乙烯、丙烯纯度降低2、H2S腐蚀设备管道，分子筛寿命降低，使加氢脱炔用催化剂中毒3、CO2低温下结成干冰，而且与轻质烃形成白色结晶水合物，这些固体附着在管壁上，既能增加动能消耗，有堵塞管道。水的存在也不利于压缩5、如果乙烯丙烯含有炔烃，对于衍生物生产不利，cat寿命下降，产品质量下降，不安全，副产品增加（4）除去方法：酸性气体1、a、碱洗法CO2+2NaOH = Na2CO3+H2O H2S+2NaOH =Na2S+2H2O b、乙醇胺法 一乙醇胺 MEA 乙醇胺 DEA 吸收过程为可逆反应，改变T 、P 分别进行吸收和 解吸。2、脱除水的方法为吸附法进行干燥。具体方

21、法有分子筛和氧化铝法。分子筛是离子型极性吸附剂，对极性分子特别是水有极大的亲和性，易于吸附3、炔烃脱除a、溶剂吸收法 使用选择性的溶剂讲乙炔选择性的吸收到溶剂中b、催化加氢法 采用乙炔选择性催化剂加氢为乙烯，尽量避免乙炔和乙烯加氢成乙烷。裂解气分离流程各不相同，骑共同点是什么？共同点1、利用各组分的沸点差异，加压低温下经多次精馏分离，并在精馏分离的过程中，脱除杂质2、在分离的顺序上遵循先易后难的原则，先将不同碳原子数烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃3、再就是将乙烯和丙烯精馏塔放在流程最后，使物系接近于二元物系，既保证纯度，有减少分离损失，提高收率间歇式气化制水煤气:1、吹风阶段：吹入空气，

22、提高燃料层温度，吹风气放空。2、一次上吹制气阶段：自下而上送入水蒸汽进行气化反应，燃料层下部温度下降，上部升高3、下吹制气阶段：水蒸汽自上而下进行反应，使燃料层温度均衡。4、二次上吹制气阶段：使底部下吹煤气排净，防止再次吹入空气时发生爆炸。5、空气吹净阶段：把发生炉上部和管道的煤气加以回收。化学工艺的特殊性是指不同的产品生产方法和过程不相同,这就是化学工艺学研究的范畴。化学工程学研究的范畴。生产方法的选择及方法原理 设备作用结构和操作 催化剂的选择和使用 操作条件的选择 产品分离 能量综合利用现代化学工业的特点：1）原料、生产方法和产品的多样性，复杂性，2）向大型化，综合化发展，精细化也在不断

23、提高3）多学科合作，生产技术密集型的生产部门现代化学工业是高度自动化和机械化的生产部门，进一步朝着智能化发展4）重视能量合理利用，积极采用节能工艺和方法5）资金密集（技术密集）投资回收速度快利润高。化学工业的主要产品基本有机化工产品：无机化工产品 高分子化工产品 精细化工产品 生物化工产品 烃类化合物-饱和烃 环烷烃 芳香烃 非烃类化合物-含硫、氮、氧和金属的有机化合物 胶质和沥青-沸点高于500的馏分，多为稠 环环烷烃和芳香烃含S、N杂原子的环状化合物燃料型 燃料-润滑油型 燃料-化工型 二次加工A催化重整；在含铂催化剂的作用下加热汽油（石脑油）馏分,使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程。当油样的抗爆性与某一浓度溶液抗爆性