化工工艺学第三章作业
化工工艺学课后习题
课后习题思考题（第一章）1 现代化学工业的特点是什么？2 化学工艺学的研究范畴是什么3 简述石油化工原料乙烯的用途4 利用合成气可以合成哪些产品5 你觉得应该如何来学习该门课程？6 化学工艺与化学工程有何不同?思考题（第二章）√1 为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？2生物质和再生资源的利用前景如何？3 何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。
4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？5 何谓转化率？何谓选择性？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？6 催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？7 在天然气开采中，有时可获得含有C6～C8烃类的天然汽油，为了改善其辛烷值，用蒸馏塔除去其中的轻组分。
如果天然汽油、塔顶馏出物和塔底中等辛烷值汽油的摩尔百分数组成为：物料名称天然汽油中等辛烷值汽油塔顶馏出物1. C6H14 25 0 602. C7H16 25 21.5 303. C8H18 50 78.5 10假设它们的密度为0.8g/cm3，那么，从5000桶天然汽油中能生产出多少吨中等辛烷值汽油？（1桶= 42 US加仑，1US加仑=3.78541dm3, 1dm3 =103cm3）8 某蒸馏柱分离苯-甲苯混合物，其质量组成各占50%，进料流量为10000kg/d，从柱顶冷凝器回收的产品含95%苯；柱底馏出物含95%甲苯。
离开柱顶进入冷凝器的产物蒸气流量是8000kg/d，全部冷凝为液体后，部分产品作为回流液返回蒸馏柱的上部，其余取出即为产品。
求回流与取出产品量之比。
在一个加氢裂化器中，较大分子烃经加氢裂解成较小分子烃。
已知输入和输出的烃类组成为：a) 烃类输入输出b) C5H12 10 mol%c) C6H14 40 mol%d) C7H16 20 mol%e) C12H26 100 mol% 30 mol%（1）每100 kmol原料烃可生产出多少C5～C7烃产品？（2）每100 kmol原料烃消耗多少氢气？（3）如果原料烃的密度是0.9 g/cm3,输出烃的密度是0.8 g/cm3,那么每输出10 m3的烃物料需要输入多少m3原料烃？9 假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的干基摩尔组成为86.4%N2、4.2%O2、9.4%CO2。
化工工艺学课后习题
课后习题思考题（第一章）1 现代化学工业的特点是什么2 化学工艺学的研究范畴是什么3 简述石油化工原料乙烯的用途4 利用合成气可以合成哪些产品5 你觉得应该如何来学习该门课程6 化学工艺与化学工程有何不同思考题（第二章）√1 为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源它们的综合利用途径有哪些2生物质和再生资源的利用前景如何3 何谓化工生产工艺流程举例说明工艺流程是如何组织的。
4 何谓循环式工艺流程它有什么优缺点5 何谓转化率何谓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6 催化剂有哪些基本特征它在化工生产中起到什么作用在生产中如何正确使用催化剂7 在天然气开采中，有时可获得含有C6～C8烃类的天然汽油，为了改善其辛烷值，用蒸馏塔除去其中的轻组分。
如果天然汽油、塔顶馏出物和塔底中等辛烷值汽油的摩尔百分数组成为：物料名称天然汽油中等辛烷值汽油塔顶馏出物1. C6H14 25 0602. C7H16 25 3 03. C8H18 50 1 0假设它们的密度为0.8g/cm3，那么，从5000桶天然汽油中能生产出多少吨中等辛烷值汽油（1桶 = 42 US加仑， 1US加仑=, 1dm3 =103cm3）8 某蒸馏柱分离苯-甲苯混合物，其质量组成各占50%，进料流量为10000kg/d，从柱顶冷凝器回收的产品含95%苯；柱底馏出物含95%甲苯。
离开柱顶进入冷凝器的产物蒸气流量是8000kg/d，全部冷凝为液体后，部分产品作为回流液返回蒸馏柱的上部，其余取出即为产品。
求回流与取出产品量之比。
在一个加氢裂化器中，较大分子烃经加氢裂解成较小分子烃。
已知输入和输出的烃类组成为：a) 烃类输入输出b) C5H12 10 mol%c) C6H14 40 mol%d) C7H16 20 mol%e) C12H26 100 mol% 30 mol%（1）每100 kmol原料烃可生产出多少C5～C7烃产品（2）每100 kmol原料烃消耗多少氢气（3）如果原料烃的密度是0.9 g/cm3,输出烃的密度是0.8 g/cm3,那么每输出10 m3的烃物料需要输入多少m3原料烃9 假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的干基摩尔组成为%N2、%O2、%CO2。
化工工艺学 第三章 化工原料及其初步加工
一、天然气的分类
一、天然气的分类
3、按酸气含量分类 按酸气（acid gas，指CO2 和硫化物）含量多 少，天然气可分为酸性天然气和洁气。 酸性天然气（sour gas）指含有显著量的硫化 物和CO2等酸气，这类气体必须经处理后才能达到 管输标准或商品气气质指标的天然气。 洁气（sweet gas）是指硫化物含量甚微或根 本不含的气体，它不需净化就可外输和利用。
一、天然气的分类
由此可见酸性天然气和洁气的划分采取模糊 的判据，而具体的数值指标并无统一的标准。在 我国，由于以CO2的净化处理要求不严格，而一般 采用西南油田分公司的管输指标即硫含量不高于 20mg/Sm3 （CHN）作为界定指标，把含硫量高于 20mg/Sm3（CHN）天然气称为酸性天然气，否则为 洁气。把净化后达到管输要求的天然气称为净化 气。
矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些 必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金 丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原 来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要 有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致 命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工 们察觉到达种情景后，可立即撤出矿井，避免伤 亡事故的发生。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
碳一化学：是以一个碳原子的化合物为原 料，如一氧化碳、甲醇等，来合成各种基本有机 化工产品的化学体系。 甲醇不仅是碳一化学的重要产品，同时也是 重要原料，是合成气化学加工的起点，故称其为 碳一化学的重要支柱。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
甲醇是由一氧化碳、二氧化碳加氢合成的：
一、天然气的分类
液相中除含有重烃外，仍含有一定量的丁烷、 丙烷。与此同时，为了降低原油的饱和蒸气压， 防止原油在储运过程中的挥发耗损，油田上往往 采用各种原油稳定工艺回收原油中C1～C5组分， 回收回来的气体，称为原油稳定气，简称原稳气。
第3章 3.1 盐水体系相图及其应用(4学时)
20 合成氨工业
N2
H2O
NH4Cl
NH4Cl-H2O二元体系相图
21 合成氨工业
连线规则： 组成不同的两个体系在等温下混合成为一个新体 系，或一个体系在等温下分为两个不同组成的新 体系，那么在二元体系相图中，三个体系在同一 水平线上，且两个分体系各居于总体系的两侧。 杠杆规则: 两个分体系的量与其到总体系的距离成反比。
42 合成氨工业
a100E100b100-100℃
a25E25b25-25 ℃
Q对25 ℃属两相结晶 区，对100 ℃属NaCl 结晶区。
M点呢？
NaCl-NH4Cl-H2O体系加热和冷却过程
43 合成氨工业
２ 简单三元体系相图及应用
(1) 浸取法分离钾石盐矿 钾石盐是制造氯化钾的主要原料之一。用晶间卤 水加工提取氯化钾的过程中，一般要经过钾石盐 和光卤石的中间工序。 优质的钾石盐矿中含有KCl约25% 、NaCl71%，其 余为少量的CaSO4、MgCl2和不溶性粘土。从钾石 盐提取氯化钾的方法主要为浸取法，即通过溶解 与结晶的方法将KCl和NaCl分离。
4 合成氨工业
某种盐类之所以能从几种盐的混合液中 以纯态析出，是由于它们的溶解度各不相 同，而且随温度的变化有区别。 相图是多相体系在平衡时各相组成与温 度或压力的关系图。它不仅指导人们应该 如何安排生产流程，如何选择生产工艺条 件，而且可以告诉人们制备合格的产品应 该蒸发多少水或添加多少水。
盐析的原理 一种盐类的存在会使另一种盐类的溶解 度下降。当所加入的盐具有同一离子时， 会使体系中原来的平衡破坏，为达到新的 平衡，则某一种盐就要析出，这也就是常 说的同离子效应。
《化工工艺学（高起专）》习题三答案
《化工工艺学（高起专）》习题三答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）1、化工过程总括起来包括了（D）A、加热过程B、冷却过程C、分离过程D、物理和化学过程2、湿法脱硫是指（B）A、Fe2O3脱硫B、MDEA脱硫C、活性炭脱硫D、ZnO脱硫3、石油中的主要元素有（C）A、烷烃B、环烷烃C、碳、氢、氧、氮、硫等D、炔烃4、大型合成氨厂主要用了多种催化剂，共计有（B）A、5种催化剂B、八种催化剂C、三种催化剂D、四种催化剂5、酸分解磷矿的反应是（C）A、磷矿石酸解反应B、液固反应C、气液固三相反应D、液固浸取反应6、将溶液中某组分分离出来常用（C）A、沉降过滤B、离心分离C、蒸发结晶D、加入沉淀剂沉淀7、气液反应进行的快慢可用的动力学是（D）A、气液反应动力学B、微观动力学C、气液反应本征动力学D、气液反应的宏观动力学8、高硫含量的天然气脱硫主要采用的脱硫方法是（C）A、干法脱硫B、干湿法结合脱硫C、湿法脱硫D、氧化铁进行脱硫9、在Rh(CO)2I2催化剂作用下甲醇和CO合成醋酸，通常叫（B）A、液相合成B、羰基合成C、有机合成D、快速合成10、磺化反应，一般采用的是（C）A、三氧化硫B、硫酸C、浓硫酸或发烟硫酸D、二氧化硫和三氧化硫11、低压法合成甲醇的反应温度是（A）A、230~270℃B、230℃C、270℃D、270K12、低压法合成甲醇的空速是（C）A、8000/hB、9000/hC、10000/hD、以上都不对13、下列关于精盐水吸氨的说法正确的是（D）A、氨气溶解度升高，NaCl的溶解度降低B、NaCl溶解度升高，氨气的溶解度降低14、下列可用来评价裂解原料性质的指标为（D）A、转化率B、氢含量C、选择性D、氢碳化15、对CO变换反应，下列说法正确的是（B）A、高温和高水碳比有利于平衡右移B、变换反应是可逆放热反应C、变换过程采用但反应器D、压力对平衡和反应速度都无影响16、在氨碱法制纯碱过程中，结合氨是如何回收的？（C）A、过滤结晶B、直接蒸出C、加石灰乳蒸出D、以上多不对17、在氨回收工艺中，蒸氨过程中，塔的上、下部压力（D）A、塔顶压力>塔下部压力B、塔上、下部压力相同C、塔顶压力<塔下部压力D、塔下部压力与所用蒸汽压力相同或接近，塔顶压力为负压18、石灰石中氧化钙含量是指（B）A、白云石含量B、CaO的含量C、CaCO3含量D、分解的CaCO3含量19、酸分解磷矿的反应是（B）A、液固反应B、气液固三相反应C、磷矿石酸解反应D、液固浸取反应20、高硫含量的天然脱硫主要采用的脱硫方法是（C）A、干法脱硫B、氧化锌脱硫C、湿法脱硫D、活性炭脱硫二、多项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）1、煤的气化按气化设备分，可分为（AB）A、煤气发生炉气化B、流化床煤气化C、煤喷雾气化D、煤固定床气化E、煤催化气化2、生产合成氨的原料气中氢和氮的比例是（BC）A、H2：N2=2：1B、 H2：N2=3：1C、 H2：N2=2、9：1D、H2：N2=3：2E、 H2：N2=3：1、53、CH4+水蒸汽在催化剂作用下转化的主要化学反应是（AB）4、由含硫原料制得的三氧化硫主要用途是（CD）A、漂白作用B、杀虫作用C、制硫酸D、磺化制有机物E、制亚硫酸5、磷矿被酸分解的过程按物相分应是（AB）A、液固气过程B、三相过程C、产生气相HF的过程D、酸和磷石膏固体E、酸和渣6、用于分离气体混合物膜有（AC）A、有机膜B、平板膜C、中空纤细膜D、管状膜E、拉砜膜7、分解磷矿制磷酸，用的酸有（AB）A、无机酸B、浓硫酸C、稀硫酸D、有机酸E、醋酸8、含有机物的废水处理，常用的方法是（CD）A、稀释法B、浓缩去渣C、氧化法除有机物D、活性污泥法E、生物发酵9、气液吸收的高效设备有（DE）A、填料塔B、筛板塔C、穿流式板式塔D、升膜吸收塔E、降膜吸收塔10、分离气体混合物的方法有（AB）A、变压吸附B、变温吸附C、分子筛吸附D、磺化煤吸附E、大分子物吸附11、对固体物料进行干燥的方法有（BC）A、晾晒B、热风干燥C、喷雾干燥D、多级干燥E、风扫干燥12、以天然气为原料可生产的化学品有（AB）A、合成氨B、甲醇C、芳香烃D、漂白剂E、杀虫剂13、工业上用于制硫酸的原料主要有（CD）A、含硫的煤B、含二氧化硫的烟气C、硫磺D、含一定量硫的矿物E、含硫的废水14、煤的气化按气化设备可分为（AB）A、煤气发生炉气化B、流化床气化C、煤雾化气化D、煤的固定床气化E、煤催化气化15、液体非均相反应进行通常在（CD）D、连续相内E、相界面上16、碳酸化吸氨反应比较复杂，分步进行，其反应步骤分为（ABCD）A、氨基甲酸铵的生成B、氨基甲酸铵的水解C、NaHCO3结晶生成D、以上都是17、在氨盐水碳化过程中，碳化度（R）影响碳酸铵的生成，以下说法正确的是（ACD）A、R越大，则NH3转变成NH4HCO3越完全B、R越大，NaCl的利用率越低C、R越大，NaCl的利用率越高D、生产上一般尽量提高R值以达到提高NaCl利用率的目的18、氯碱生产工艺中，食盐电解槽是核心设备，已知有三种不同的电解槽，它们是（ABD）A、离子膜电解槽B、隔膜电解槽C、质子膜电解槽D、水银电解槽19、磷酸生产工艺主要是根据硫酸钙结晶形式划分的，硫酸钙常见有三种结晶形式，分别（BCD）A、一水B、两水C、半水D、无水20、化学工业按生产的产品种类可分为（ABCDE）A、无机化学工业B、有机化学工业C、精细化学品工业D、高分子化学工业E、生物化工工业三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分，正确填“T”，错误填“F”）1、一氧化碳变换反应是放热反应，为使反应沿最佳温度曲线进行，在实际生产中，变换炉分段段数越多越好。
《化工工艺学》 第三章 烃类热裂解
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3.3.管式裂解炉及裂解工艺过程
3、3、1、管式裂解炉 30年代研究，40年代工业装置，50年代研究 提高乙烯效率（高温短停留时间），60年代开 发出实现这一措施的炉型，图3—11，铬镍合 金钢离心浇铸管放置在炉膛中心，双面接受辐 射，管壁温度高达1050℃，气体出口800— 860℃，停留时间0.25—0.60S，乙烯收率明 显提高，后为减少压力有利于提高乙烯收率， 又研制成分叉变径炉管，乙烯达30%。70年 代，新材料应用壁温可达1100℃，单台炉生 产能力5万吨/年。
3、1、1、1、烷烃的裂解反应 正构烷烃裂解主要有脱氢和断链 反应C5以上还可能发生环化脱氢. 脱氢反应是C-H键断裂的反应生 成碳原子数相同的烃烯和H2 。
通式: CnH2n+2 = CnH2n+H2 C5以上的正构烷烃可发生环化脱
氢生成环烷烃。
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烷烃的裂解反应
断链反应是C—C键断链的反应 产物是 碳原子数较少的烷烃和烯烃， CnH2n+2 =CmH2m+CkH2k+2 m+k=n 裂解规律： 1、断链比脱氢容易； 2、链长容易断； 3、脱氢比断链吸热多；
真空不可取，漏入空气有危险；负压不利于后 工序产品分离。所以采取加入稀释剂的方法降 压，目前用水蒸汽作稀释剂。其原因如下： 易于分离（冷凝为水） 稳定反应器温度，防止炉管过热 抑制含硫对设备的腐蚀 脱除结碳 H2O+C=CO+H2 但不宜过大，否则生产能力下降，急冷负荷大。
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3.2.3. 裂解深度
裂解深度是指裂解反应进行的程度。 常用原料转化率、甲烷收率、乙烯对丙 烯的收率比、甲烷对乙烯或丙烯的收率 比（两者有极值所以衡量深度比较合 理）、液体产物的氢含量和氢碳比 （H/C）不小于0.96或氢含量不低8% （过高结焦）、出口温度、裂解深度函 数和动力学裂解深度函数来表示。
化工工艺学_第三章氨的合成
二.化学平衡及平衡常数
1.常压下平衡常数 Kp仅是温度的函数，低温、 有利于Kp的提高。
Kp
p NH 3
0 p N.25 p1.5 H2
1 y NH 3 0 p y N.25 y1.5 H2
式中, p、pi—分别为总压和各组分平衡分压； yi—平衡组分的摩尔分数
2. 高压下Kp值不仅与温度有关，而且与压力和气体组成有关， 用逸度表示：
四、常用工业流程
目前工业上使用的氨合成流程很多。中小合成氨厂广 泛采用中压氨合成流程。大型氨厂典型流程有凯洛格 流程和托普索流程。
1.中压氨合成流程 该流程压力为 32MPa，空速为 20 000～30 000h-1。
2.凯洛格流程流程
流程特点：先循环混合再冷却分离， 冷冻功耗小但循环功耗大。总能耗小。
第四节 工艺条件
合成工艺参数的选择要考虑平衡氨含量，反应速度、催 化剂特性及系统的生产能力、原料和能量消耗等。
一、压力
提高压力利于提高氨的平衡浓度,也利于总反应速率的增加。
选择压力的依据:能耗、原料费、设备投资在内的综合费用。 经分析，总能耗在15～30MPa间相差不大，数值较小；就综 合费而言，压力从10MPa提高到30MPa时,下降40%左右 国内合成氨的压强为20～32MPa的压力。 许多新建的厂采用 15～20 MPa的压力。
实际的热效应还应考虑在给定组成条件下混合热的影响等。
第二节合成氨反应的动力学
1. 反应机理
氨合成为气固相催化反应，氮、氢气在催化剂表面反应过程 的机理，可表示为： a．混合气体向催化剂表面扩散(外 内扩散过程)；
化工工艺学阶段练习题-2
化工工艺学阶段练习题-2（包括烃类热裂解、氯化两章内容）第三章烃类热裂解（13题）一、为什么说以乙烯为首的低级烯烃在化工生产中有重要地位？二、简述低级烯烃工业生产方法。
三、何为烃类热裂解的一次反应和二次反应？四、烃类热裂解的二次反应对生产有哪些影响？五、简述烃类热裂解在原料烃中混入水蒸气的主要作用和优点。
六、简述裂解温度对烃类热裂解反应的影响，一般裂解温度为多少？七、简述油轻质油为原料，经热裂解过程制取裂解气（40°C）的工艺流程。
八、简述急冷换热器的结构和作用。
九、工业生产上有哪两种冷却方式？各有何有缺点？十、经冷却后的裂解气中含有哪些组分？十一、裂解气中有害杂质包括哪些物质？需将他们脱除的理由？脱除方法？十二、烃类热裂解产物裂解气的分离采用何种方法？工业生产中选用哪些冷剂？十三、简述脱甲烷塔在裂解气分离过程中的作用和地位。
第四章氯化（7题）一、何为氯化剂？工业上经常用到的氯化剂是哪些？二、何谓平衡氧氯化法？工业上采用平衡氧氯化法生产氯乙烯有何特点？三、平衡氧氯化法生产氯乙烯包括哪三步反应？写出化学反应式。
四、简述乙烯与氯气加成氯化制1,2-二氯乙烷的反应型式、工艺条件、催化剂、副反应、反应器等五、简述乙烯氧氯化制1,2-二氯乙烷的反应型式、副反应、工艺条件、催化剂。
六、乙烯氧氯化制1,2-二氯乙烷选择何种反应器？说明选择依据。
反应温度如何控制和调节？七、简述1,2-二氯乙烷裂解生成氯乙烯过程的反应型式、副反应、工艺条件、反应器和反应温度控制和调节方式。
参考答案第三章烃类热裂解（13题）一、为什么说以乙烯为首的低级烯烃在化工生产中有重要地位？在自然界中，没有烯烃存在。
乙烯、丙烯、丁烯等低级不饱和烯烃具有双键，化学性质非常活泼，能合成多种化工产品。
乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，而工业上所用的乙烯，大部分是从石油炼制工厂和石油化工厂所生产的气体里分离出来的，其中乙烯产品占石化产品的70%以上，在国民经济中占有重要的地位。
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化工工艺学第三章《硫酸》作业
1.写出硫酸工艺各工段所涉及的主要化学反应方程式。
（即：焙烧反
应、转化反应、吸收反应、尾气处理四大工段）
2.硫酸的配矿要求有哪些？焙烧温度为多少？若超过温度会有什么
不良后果反应？
3.“转化”之前为什么要对“焙烧”来的炉气做净化及干燥。
并补充
完下列表格。
炉气的净化及干燥
炉气净化顺序作用设备炉气净化原理
机械除尘集成器
旋风除尘器离心除尘、矿尘将至20—30g/Nm³
酸洗除尘用60—70%硫酸降温喷淋洗涤炉气；
塔为空塔；沉降槽沉降酸泥中大部分
矿尘（矿尘溶于酸中）。
二洗塔
除酸雾静电除雾器
除水分利用93%浓硫酸的强吸水性吸收水分4.转化工段是如何实现使转化温度围绕最佳温度分布曲线进行的？
（简答）
5.转化器中填充什么催化剂？一般转化器分几段？换热器是如何实现
换热的？
6.干燥与吸收工段填表。
干燥塔吸收塔塔型（填料or空塔or挡板式）
喷淋酸浓度
循环酸贮槽补充的酸的浓度
补充酸的来源
产品。