化工工艺学

弟一章：绪论

1.现代化学工业的特点

①原料、生产方法和产品的多样性与复杂性。

②向大型化、综合化、精细化发展。

③多学科合作、技术密集型生产。

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，投资回收速度快，利润高

⑥安全与环境保护问题日益突出

第二章：化学工艺基础

1.石油的常、减压蒸馏流程有：燃料型、燃料-润滑油型、燃料-化工型

2.化工生产过程一般可概括为：①原料预处理②化学反应③产品分离及精制

3.可运用推论分析法、功能分析、形态分析等方法来进行流程设计。

4.化工过程的主要效率指标：①生产能力和生产强度②化学反应的效率——合成效率③转化率，选择性和收率④平衡转化率和平衡产率

5．计算题（转化率，选择性，收率）

转化率（以x表示）：某一反应物反应掉的量占其输入量的百分数。(以Na1、Na2分别表示反应物A输入及输出体系的摩尔数，则反应物A的转化率 )

Xa=(Na1-Na2)÷Na1×100％

选择性（以S表示）：反应物反应生成目的产物所消耗的量占反应掉的量的百分数。反应物为A，生成的目的产物为D，N D 表示生成的目的产物D的摩尔数，a、d分别为反应物A 与目的产物D的化学计量数，则选择性为

S=（N D×a/d）÷((Na1-Na2) ×100％

收率（以Y表示）：目的产物的量除以反应物（通常指限制反应物）输入量，以百分数表示。它可以用物质的量（摩尔数）或质量进行计算。若以摩尔数计算，考虑化学计量系数，则目的产物D的收率为：

Y D=（N D×a/d）÷Na1 ×100％

转化率、选择性与收率三者之间的关系为：Y=SX

6.反应条件对化学平衡和反应速率的影响。

答：（1）.温度

对于吸热反应，△H〉0，K值随着温度升高而增大，有利于反应，产品的平衡产率增加。

对于放热反应，△H〈0，K值随着温度的升高而减小，平衡产率降低。故只有降低温度才能使平衡产率曾高。

（2）.浓度的影响

反应物浓度越高，越有利于平衡产物向产物的方向移动。反应物浓度越高，反应速率越快。

（3）.压力的影响

对分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率。

对于分子数减少的反应，压力升高，产物的平衡产率增大。

对分子数没有变化的反应，压力对平衡产率无影响。

第三章：烃类热裂解

1.在原料确定的情况下，从裂解过程的热力学和动力学出发，为了获得最佳裂解效果，应选择什么样的工艺参数？为什么？

答：应选择高温-短停留，低分压并且添加稀释剂

①高温-短停留时间的条件可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦；在相同的操作条件

下所得裂解汽油的收率相对较低；使裂解产品中收率明显增加，并使乙烯∕丙烯比及C4中双烯烃∕单烯烃的比增大。

②降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速率，提高一次反应的选择性。降低压

力可以促进生成乙烯的一次反应，抑制发生聚合的二次反应，从而减轻结焦的程度。

③添加稀释剂可以降低烃分压

2.稀释剂加入量确定的原则是什么？

答：①裂解反应后通过极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。

②水蒸气热容量大，使系统有较大的热惯性，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。

③抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。

④脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。

3.酸性气体的脱除方法：碱洗发脱除酸性气体乙醇胺法脱除酸性气

4.脱炔方法：催化加氢脱炔、溶剂吸收法脱除乙炔

第四章：芳烃转化过程

1.芳烃转化反应所采用的催化剂类型“

①酸性卤化物

②固体酸：浸附在适当载体上的质子酸、浸附在适当载体上的酸性卤化物、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

2.芳烃的脱烷基化脱烷基化方法:烷基芳烃的催化脱烷基、烷基芳烃的催化氧化脱烷基、烷基芳烃的加氢脱烷基、烷基苯的水蒸气脱烷基法

3.芳烃的歧化与烷基转移（工艺条件）

答：①原料中杂质含量原料中若水分存在会使分子筛催化剂活性下降，应加以脱除。

②C9芳烃的含量和组成 C9芳烃有三个三甲苯异构体以及三个甲乙苯异构体和丙苯组分存在，不仅使乙苯含量增加，而且使氢气消耗量也增加。所以甲乙苯和丙苯在C9芳烃中的含量应有一定的限量。

③氢烃比氢气的存在可抑制生焦生碳等反应的进行，改善催化剂表面的积碳程度有显著的效果。所以需适当提高氢烃比，当C9 芳烃中甲乙苯和丙苯含量高时，所需氢烃比更高。

④液体的空速转化率随空速的减小而增大，随温度的升高而增大，但当转化率增大到40％以后，其增加速率趋于平缓。所以应当选择适当的空速。

4.对二甲苯和间二甲苯的分离：深冷结晶分离法、吸附分离法、模拟移动床分离C8芳烃的基本原理。

第五章合成气的生产过程

1.合成气的生产方法

答：①以煤为原料的生产方法②以天然气为源流奥德生产方法③一重油或渣油为原料的生产方法

3.固定床间歇式气化制水煤气的六个阶段

答：吹风（空气自下而上）——蒸汽吹净（蒸汽自下而上）——一次上吹制气——下吹制气（蒸汽自下而上）——二次上吹气（蒸汽自下而上）——空气吹净（空气自下而上）再循环回吹风

4.影响甲烷水蒸汽转化反应平衡的主要因素有温度、压力、和水碳比

（1）温度的影响甲烷与水蒸气反应生成CO和H2是吸热的可逆反应，高温对平衡有利，即H2 及CO的平衡产率高，CH4 平衡含量低。一般情况下，当温

度提高10度，甲烷的平衡含量可降低1％～1.3％。高温对一氧化碳变换

反应的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而高温对一氧化碳变换反应的平

衡不利，可以少生成二氧化碳而且高温也会抑制一氧化碳歧化和还原析碳

的副反应。但是温度过高，会有利于甲烷裂解。

（2）水碳比的影响水碳比对于甲烷转化影响重大，高的水碳比有利于甲烷的蒸汽重整反应，在800℃、2Mpa条件下，水碳比由3到4时，甲烷平衡含量

由8％降至5％，可见水碳比对于甲烷平衡含量影响是很大的。同时，高的

水碳比也有利于抑制析碳副反应。

（3）压力的影响甲烷蒸汽转化反应是体积增大的反应，低压有利于平衡，当温度800℃、水碳比4时，压力由2Mpa降低到1Mpa时，甲烷平衡含量有5％

降至2.5％.低压也可抑制一氧化碳的两个析碳反应，但是低压对甲烷裂解

析碳反应平衡有利，适当加压可抑制甲烷的裂解。

5.天然气蒸汽转化流程图及说明（P170）

6.脱硫方法及工艺：脱硫方法有（1）干法脱硫 a.吸附法 b.催化转化法（2）湿法脱

硫 a.化学吸收法 b. 物理吸收法 c.物理–化学吸收法 d.湿式氧化法

第六章加氢与脱氢过程

1.影响加氢反应的因素有温度、压力及反应物中氢的用量（简答）

答：温度影响：由于加氢反应是放热反应，其热效应△H〈，所以加氢反应的平衡常数Kp 随温度的升高而减小。

压力的影响：加氢反应是分子数减少的反应，因此，增大反应压力，可以提高Kp值从而提高其加氢反应的平衡产率，如提高反应压力，可以提高氨合成效率，甲醇合成产率等。

氢用量比：从化学平衡分析，提高反应物H2 的用量，可以有利于反应向右进行以提高其平衡转化率，同时氢作为良好的载体可以及时移走反应热，有利于反应的进行。但氢用量比也不能过大。

2 简述分离甲醇流程简图。（P209）

第七章烃类选择性氧化

1.氧化反应的特征？

答：（1）反应放热量大氧化反应是强放热反应，氧化深度越大，放出的反应热越多，完全氧化时的热效应约为氧化时的8-10倍。

（2）反应不可逆对于烃类和其他有机化合物而言，氧化反应的△G《0，因此，为热力学不可逆反应，不受化学平衡限制，理论上可达到100％的转化率。

（3）氧化途径复杂多样烃类及其绝大多数衍生物均可发生氧化反应，且氧化反应多为串联、并联或两者组合而成的复杂网络，由于催化剂和反应条件的不同，氧化反应可经过不同的反应路径，转化为不同的反应产物。

（4）过程易爆炸烃类与氧或空气形成爆炸混合物，因此氧化过程在设计和操作时应特别注意其安全性。

2.均相催化氧化和非均催化相氧化。

答：