化学工艺学总复习题合集版Word格式.docx

1、11、固定床和流动床反应器各有什么特点？固定床 优点：返混较小；抑制串联副反应，提高选择性；对催化剂的强度、耐磨性要求较低 流化床 优点：结构简单，催化剂装卸容易，空速大；良好的传热效率，反应器内温度均一且易控制；存在返混，以提高反应物浓度和生产能力。固定床使用于有串联式深度氧化副反应的反应过程流化床使用与深度氧化物主要来自于平行副反应，且主副反应活化能相差甚大的反应。固定床反应器的缺点是：传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。

2、固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：可以实现固体物料的连续输入和输出；流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。然而，由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反应器来说，流化床又存在粉明显的局限性：由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分

3、布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经脸操作。12、属于对石油的一次加工和二次加工的过程分别有哪些？P14-18 一次加工：常压蒸馏、减压蒸馏；二次加工：催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解、烷基化、异构化、焦化。13、评价裂解原料性质的指标主要有哪些？P64族组成（

4、PONA值）；氢含量；特性因数；关联指数（BMCI值）。14、对于天然气水蒸汽转化反应有什么特点？影响天然气水蒸汽转化反应的因素有哪些？P160-169 蒸汽转化法是在催化剂存在下及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生产H2、CO等混合气，该反应是强吸热反应的，需要外界供热（仅供参考）。因素：温度、压力、水碳比、组分、气流速度。15、影响催化剂使用寿命的主要因素有？P35 化学稳定性、热稳定性、力学性能稳定性、耐毒性。16、为什么要进行CO变换反应？P174 通过变换反应可产生更多氢气，同时降低CO含量，用于调节H2/CO的比例，满足不同生产需要。17、乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂组成

5、及性能 P243由活性组分银，载体，和助催化剂组成。载体：提高活性银的分散度，防止银的微小晶粒在高温下烧结助催化剂：使载体表面酸性中心中毒，减少副反应进行。18、二氧化碳脱除方法各有哪些？P183溶液吸收剂吸收，分物理、化学、物理化学吸收，变压吸附，膜分离等固体脱出法19、丙烯氨氧化制丙烯腈工艺流程回收部分设置急冷器的理由？P256.防止丙烯腈, HCN 等副产物聚合，生产聚合物堵塞管道20、烃类氧化反应基本特征有哪些？P222反应放热量大，反应不可逆，氧化途径多种多样，过程易燃易爆21、对烃类的裂解过程，对温度、压力和停留时间的要求？P72-73一定温度内，提高裂解温度，有利于提高一次反应所

6、得乙烯和丙烯的收率，有利于提高裂解选择性；高温短停留时间可抑制二次反应，提高烯烃收率，减少结焦。低压可促进乙烯一次反应，抑制发生聚合的二次反应减轻结焦程度。22、合成氨反应的热力学特点及影响因素？可逆反应 正反应气态物质系数减小 正反应是放热反应 熵减小的反应 因素：温度和压力；氮氢比；惰性气体23、乙烯氧氯化单组分催化剂体系组成及作用P30524、几种基本反应的原子经济性？P411-4141、重排反应 2、加成反应 3、取代反应 4、消除反应 5、氧化反应25、氨合成的熔铁催化剂组成、使用前后的注意事项？P197-19826、什么是爆炸极限？爆炸极限的影响因素？P260-26127、常采用哪

7、些方法对合成气精制？铜氨液吸收法，甲烷化法，液氯洗涤法三种28、请写出乙烯氧氯化的反应机理。第一步是吸附的乙烯与氯化铜起反应，生成l,2-二氯乙烷，使二价铜还原为一价铜的形式。第二步是一价铜被氧化为二价铜，并形成含有CuO的络合物。第三步是生成的络合物遇到氯化氢时，使络合物发生分解反应，形成有催化作用的二价铜和水29、合成氨反应历程包括几个步骤？P200合成氨反应历程包括下列七个步骤：原料混合气中的H2和N2从气相主流体中扩散到铁催化剂的外表面，属外扩散过程；H2和N2从催化剂外表面向内孔扩散，到达催化剂微孔，属内扩散过程；扩散到内孔的H2和N2气被吸附在催化剂表面上，并被活化，属吸附过程；吸

8、附态的H2和N2在催化剂表面上进行反应，经过一系列的中间化合，最后形成吸附态的产物，属表面反应过程；吸附态的产物NH3从催化剂表面脱附下来，属脱附过程；脱附的产物从催化剂内孔向催化剂外表面扩散，属内扩散过程；产物从催化剂的外表面向主流体中扩散，属外扩散过程。30、烃类裂解为何采用水蒸汽作稀释剂？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。使用其他惰性气体为稀释剂时反应后均与裂解气混为一体，增加了分离困难。水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平稳时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。脱除结碳，炉管的铁

9、和镍能催化烃类气体的生碳反应。水蒸气对铁和镍有氧化作用，抑制它们对生碳反应的催化作用。而且水蒸气对已生成的碳有定的脱除作用。31、裂解气中酸性气体主要有哪些？脱除方法有哪些？裂解气中的酸性气体主要是CO2，HS和其他气态硫化物。对裂解气分离装置而言，CO2会在低温下结成千冰，造成深冷分离系统设备和管道堵塞，HS将造成加氢脱炔催化剂和甲烷化催化剂中毒。对于下游加工装置而言，当氢气、乙烯、丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化反应过程的催化剂中毒，也可能严重影响产品质量。因此，在裂解气精馏分离之前，需将裂解气中的酸性气体脱除干净。脱除方法主要有：碱洗法脱除酸性气体；乙醇

10、胺法脱除酸性气。32、在裂解气的深冷分离流程中，乙烯损失的主要部位有哪几处冷箱尾气中带出损失、乙烯塔釜液乙完中带出损失、脱乙烷塔釜液C3馏分中带出损失，压缩段间凝液带出损失33、工业上采用的羰基合成催化剂有哪些？迄今为止，工业上采用的羰基合成催化剂，其中心原子只有钴和铑。未经改性的羰基钴作催化剂，需要苛刻的反应条件，工业上采用的反应压力高达30MPa。经配体改性后，反应压力可以降低，但催化剂活性下降很多，反应生成醛的选择性亦发生变化，故限制了其应用范围。未改性的羰基铑同样需要高的反应压力，并且产物的区域选择性很差，未能在工业上采用。经配体改性的羰基铑催化剂，反应条件缓和，在催化剂浓度很低的情况

11、下，即有满意的反应速度，产物的化学选择性和区域选择性都大大优越于钴。34、选择性氧化反应中致稳气的作用？P247致稳气是惰性的，能减小混合气的爆炸限，增加体系安全性；具有较高的比热容，能有效地移出部分反应热，增加体系稳定性。35、烃类裂解为何采用水蒸汽作稀释剂？ P7536、绿色化学定义？环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，在化学产品的设计、制造和应用中避免和减少对人类健康和生态环境有毒有害物质的使用和产生。 37、绿色化学工艺的途径和手段？指在绿色化学基础上开发的从源头上阻止环境污染的化学工艺。该工艺的建立和开发的指导思想是采用“原子经济”反应，即原料中每一个原子都转化成产品，不产生任何废

12、物和副产品，实现废物的“零排放”，也不采用有毒有害的原料，催化剂和溶剂，并生产环境友好的产品。过程绿色化。产品绿色化38、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反应。当裂解气温度降至650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。39、参考有关工艺流程图，简要回答问题1）为何采用二段压缩？2）13#合成塔是何种形式的合成塔？3）惰性气体含量对平衡氨浓度有何影响？4）温度对合成氨有何影响？5）简述此工艺中能量是如何充分合理利

13、用的。40、下图为氧气法生产环氧乙烷的工艺流程，请回答下列问题：1）该流程可分为哪几个工序?2）该法安全生产的关键部分是什么? 采取了哪些安全措施?3）5#, 6#设备各起何作用? 何者操作压力高，何者操作温度高?4）氧气法和空气法为何均不采用流化床反应器41、原子经济性和原子利用率的定义是什么？请根据定义计算丙烯与过氧化氢环氧化合成环氧丙烷的原子经济性。P41142、几类化学反应的原子经济性？重排反应。加成反应，取代反应，消除反应，氧化反应，43、生物技术生产大宗化学品的典型产品有哪些?并简述其生产工艺。P383-384燃料乙醇，丙烯酰胺，聚乙酸，1-3丙二醇等。44、如何认识生物技术生产大

14、宗化学品的优势与不足。45、生物技术生产大宗化学品过程中涉及哪些方面的技术，如何认识各项技术的作用与地位?46、试比较生物催化剂与化学催化剂的异同。生物催化剂：游离的或固定的细胞或酶的总称，在反应过程中起催化剂作用。生物催化剂包括生物体和酶类，具有高效性和高选择性，易于催化得到较纯的产品，可减少废物排放。有机化工工艺思考题第一、第二章 绪论、理论基础1、简单介绍煤化工的主要加工路线及各路线主要产品。（375）答：煤高温干馏：焦炉气、粗苯、煤焦油，焦炭；低温干馏：焦炉气、低温煤焦油、半焦；煤气化：合成气，甲醇，F-T合成油；煤直接液化：合成油品。2、你认为传统大宗化工产品的生产过程应该如何改进以

15、适应目前的安全、环保和经济需求？合理工艺，高效催化剂，减少高温、高压过程、反应设备小型化，强化传热、传质，采用可再生资源，减少排放，减少有毒产物的生产及使用。等等。3、谈谈你对绿色化工过程的认识。1、绿色原料，2、绿色溶剂，3、安全过程，4、绿色产品，5、能耗降低。4、对于现代工业化学过程所面临的安全、环保问题，你有何改进的建议（提出10条具体措施）？ （375）合理工艺，高效催化剂，减少高温、高压过程、反应设备小型化，强化传热、传质，采用可再生资源，减少排放，减少有毒产物的生产及使用，绿色溶剂，过程自动化。5、简单说明石油加工过程中的常、减压蒸馏，催化裂化、催化重整、加氢裂化的原理及各个过程

16、中原料的物理、化学变化。常、减压蒸馏：利用原油组分的沸点不同，采用常、减压蒸馏的方法将原油分离为不同沸程的产品，该过程为物理过程。催化裂化：在催化剂作用下，将大分子的重质油裂化小分子的液体、气体产物，该过程为化学过程；催化重整：在铂催化剂作用下，直链油品的C-C键发生重新排列形成富含芳烃、环烷烃、支链烃的产物，该过程为化学过程；加氢裂化：在催化剂和氢气作用下，将重质油加热裂化得到小分子油品的过程，化学过程。6、简述你所了解的生物质及其在化学工业中的应用。生物质在工业中的应用相当广泛，目前生物的工业应用有：1、糠醛生产、2、糖类、淀粉乙醇发酵、3、纤维素制乙醇、4、生物柴油、5、农林废弃物制合成

17、气等。第三章 烃类热裂解1、 结合烃类热裂解过程的反应特点，提出裂解炉管的改进建议及理由。2、 答：反应特点：1、自由基反应，强吸热，反应温度高；2、具有二次反应，易结焦、生碳；3、反应为气体裂解反应，气体体积增大；4、目标产物为化学性质不稳定的物质。针对裂解炉管的改进措施：1、采用耐高温合金，提高反应温度；2、采用细径炉管，强化传热；炉管变径（前细后粗），降低气体分压，减少结焦、生碳；3、炉管内涂层，减少结焦、生碳；4、减少管程，缩短停留时间；5、炉管内加翅片，强化传热。2、裂解气急冷的目的是什么？说说急冷器的分类和它们的优缺点？急冷的目的：1、终止反应，2、回收热量，3、产物初步分离。急冷

18、分为直接急冷，间接急冷。直接急冷，优点：结构简单，传热效果好，缺点：热量无法回收，产生油水混合物；间接急冷，优点：回收热量，无污水，缺点：传热效果差，易结焦。3、工业上由裂解汽油、重整汽油中分离芳烃的方法有那些？它们的原理是什么？芳烃分离的方法：溶剂萃取、萃取蒸馏。萃取：利用芳烃极性较大的性质，采用大极性溶剂将芳烃从油品中萃取；萃取蒸馏：萃取与蒸馏偶合，利用萃取剂提高烃类沸点的原理，提高分离度。4、裂解炉中甲烷、乙烷、丁烷、环己烷、乙苯、甲苯、水、氢各自能发生那些化学反应？裂解炉管中，甲烷不能发生化学反应；乙烷主要反应为脱氢生成乙烯；丁烷可发生脱氢、C-C键断裂；环己烷主要反应为脱氢芳构和C-

19、C键断；乙苯的主要反应为侧链脱除；甲苯反应主要为稠合；水的主要反应为消碳反应；氢气主要为加氢和氢解反应。5、简述SRT-裂解炉到SRT-裂解炉是如何围绕减少停留时间、提高反应温度、减少烃分压三个原则进行改进的。SRT-裂解炉到SRT-裂解炉的改进包括：1、管程不断减少，由8程减少为2程，管长由80-90米减少为20米左右，这样大大缩短了气体在炉管里的停留时间，由0.6秒减少到0.2秒左右；2、短停留时间炉由均径炉管发展为变径炉管，变径炉管在炉管的前程采用细管，挺高了传热效率，所以可以使反应温度迅速提高，而且采用了耐热合金可以承受更高温度，炉管温度得以提高；3、采用变径炉管，炉管后程采用大直径炉

20、管，提高了炉管内的容积，降低了气体压力，有利于提高平衡收率，减少积碳。6、裂解气分离过程采用分级压缩的原因是什么？若采用一次压缩到工作压力有什么缺点？ 答：分级压缩、分级冷却的目的：减少压缩过程中气体的温度上升，降低烯烃的副反应。若一次压缩到工作压力，气体升温大，容易使烯烃产生聚合等不利反应。7、从原料的反应特性角度，比较（1）干天然气、（2）直馏汽油、（3）重整汽油、（4）煤焦油作为热裂解原料的优劣。请从优到劣排序，并简单说明理由。从原料的裂解特性角度：1、直、支链烷烃环烷烃芳香烃；2、轻质原料优于重质原料；3、甲烷在裂解管内不发生化学反应。干天然气的主要成分为甲烷，所以不能作为裂解原料；直

21、馏汽油的主要成分为直、支链烷烃和环烷烃，轻质组分含量大，是性能较好的裂解原料；重整汽油中除直、支链烷烃和环烷烃外，还含有大量烯烃及芳香烃，所以裂解性能较差；煤焦油一般来说含大量单环、稠环芳香族化合物，分质量相对较高，在裂解管内结焦、生碳严重，不是好的裂解原料。所以：（2）直馏汽油（3）重整汽油（4）煤焦油（1）干天然气。第四章 芳基转化1、苯与乙烯烷基化反应中多乙苯形成的原因？工业过程中采取了那些措施减少多乙苯的产生？ 答：烷基化反应机理为F-C反应，是一种亲电取代的反应过程，烷基为供电基，所以容易发生多烷基反应。工业上采用了：1、低乙烯：苯物料比；2、多烷基产物循环；3、短接触时间（气相烷基

22、化，多烷基化过程为串联过程）；4、高选择性催化剂（分子筛）；5、合理生产工艺等措施来减少多乙苯的生成。2、 苯烷基化的催化剂有哪些类型？这些催化剂的特点有什么？使用时要注意什么问题？苯烷基化的催化剂类型有：1、Lewis酸、2、质子酸、3、分子筛等。Lewis酸催化活性高，具有烷基化和脱烷基能力，但性质不稳定、不耐水，有一定腐蚀性，会产生无机污染物；质子酸，活性高，但对设备腐蚀大；分子筛催化剂，结构稳定，与产物分离简单，具有烷基化、烷基转移、异构化、择型催化能力等特殊功能。3、比较甲苯催化脱烷基、热脱烷基两种工艺的优、缺点。甲苯热脱烷基，优点：自由基反应，无需催化剂，产率高、选择性较好、设备结

23、构简单，生产能力大、结焦少，设备开工时间长，缺点：反应温度高，能耗大；催化脱烷基，优点：反应温度低，转化率、选择性优，缺点：设备复杂、需催化剂，易结焦。4、二甲苯异构化的主要目标是增产对二甲苯，但受反应热力学的限制，对二甲苯的产率低。如何提高对二甲苯的产率，你有何建议？二甲苯异构化生产对二甲苯的过程受热力学限制产率在23%左右，为提高对二甲苯的产率，可以采用：1、循环反应，2、采用具有择型催化能力的分子筛催化剂提高选择性等办法。第五章 合成气1、煤制合成气、天然气制合成气、渣油制合成气的工业生产设备的结构如何？有何不同？为什么会有这些不同？煤，气-固反应，空气（氧气）和水蒸气为气化剂，无催化剂

24、，高温热化学反应，汽化炉，固定床、流化床、气流床；天然气，气-气接触催化反应，水蒸气为气化剂，一段转化炉（固定床），二段转化炉（空气、水蒸气为气化剂）；渣油，液-气部分氧化反应，空气（氧气）为气化剂，无催化剂，气化炉。 设备结构不同的原因：原料结构、性质、状态不一样，采用的加工方法不同，所以采用的设备也不相同。2、合成气生产中，硫化物的脱除方法有那些？若要回收利用这些硫，请设计流程（框图）。合成气脱硫有湿法、干法两种。干法采用碱性固体吸附剂脱除硫化物；湿法有：氧化法、化学吸收（乙醇胺法），催化法、物理吸收法（低温甲醇法）和物理化学吸收法。流程图：3、有机胺、硫化物、水、氧对煤、天然气、重油这三

25、种制合成气的过程有什么影响？煤、重油制合成气是热化学过程，天然气制合成气为催化转化过程。有机胺、硫化物对煤、重油气化过程无明显不良影响，对天然气转化过程会影响催化剂活性；水、氧是煤和天然气气化过程的气化剂，而重油气化过程的气化剂是氧。4、从原料的物理、化学特性分析：你认为生物质制合成气过程在反应装置、气化剂两方面与（1）煤制气（2）重油制合成气（3）天然气制合成气三过程哪个最相似？并简单说明原因。 煤制气，气-固反应，空气（氧气）和水蒸气为气化剂，无催化剂，高温热化学反应，汽化炉，固定床、流化床、气流床；天然气制合成气，气-气接触催化反应，水蒸气为气化剂，一段转化炉（固定床），二段转化炉（空气

26、、水蒸气为气化剂）；渣油制合成气，液-气部分氧化反应，空气（氧气）为气化剂，无催化剂，气化炉。生物质制气，气-固反应，空气（氧气）和水蒸气为气化剂，无催化剂，高温热化学反应，汽化炉，固定床、流化床、气流床等。生物质是固体，其在高温脱水可以生成炭，其理化性质与煤接近，所以生物质制合成气的装置、气化剂与煤气化过程相似。原料结构、性质、状态相近，采用的加工方法也相似，所采用的设备也相似。第六章 加氢与脱氢1、工业合成氨过程和甲醇合成过程都有较大的气体循环量，为什么？理论上，有那些措施可以减少气体循环量？两个过程都是放热反应，可逆平衡反应，而且在反应温度下平衡转化率较低，大量气体原料未转化，必须循环使

27、用，所以造成气体循环量大。 理论上减少气体循环量的办法：1、两个反应均为气体体积减小的反应，采用加压的方法可以提高转化率，减少未转化气体；2、两反应均为放热反应，采用低温反应有利于提高转化率，降低气体循环量，但必须采用高活性催化剂；3、合理的工艺条件，如：物料比、气速等可以减少气体循环量；4、高效的产物分离，也可降低气体循环量。2、合成氨塔使用过程中，催化剂失活的可能原因有那些？如何解决？催化剂失活的原因有：1、晶粒长大，2、催化剂中毒。晶粒长大必须更换催化剂，催化剂中毒，暂时中毒可以再生，永久中毒必须更换催化剂。3、理论上，工业加氢与脱氢可以采用同种催化剂，但实际生产中却使用两种不同类型的催

28、化剂，原因是什么？工业加氢用通常用金属催化剂，脱氢过程用金属氧化物催化剂，金属催化剂活性高，氧化物催化剂活性相对低。但脱氢过程中容易生碳，所以通常采用水蒸气为稀释剂消碳，但金属催化剂通常对水蒸气不耐受，所以脱氢过程一般采用氧化物催化剂。脱氢反应温度高,金属氧化物耐热性能好.4、合成氨过程中，产品氨分离的方法为冷凝分离。你还有什么分离方法的建议？1、低温溶剂吸收、2、吸附剂、3、膜分离、4、酸性吸收剂等5、乙苯催化脱氢制苯乙烯过程，比较采用（1）水蒸汽（2）氢气（3）氮气作为稀释气体的优劣，排序并简单说明原因。1、乙苯催化脱氢制苯乙烯过程，是一个气体体积增大的反应，加入稀释气体，降低气体分压，有利于平衡向产物方向移动；2、乙苯制苯乙烯是在高温下的催化脱氢反应，结焦、生碳严重，采用稀释气体有利于减少上述副反应的发生，提高催化剂使用寿命。 理论上，（1）水蒸汽（2）氢气（3）氮气都可