化学工艺学复习内容

化学工艺学第一章 概论1.煤的干馏有几种形式？通过煤的干馏可得到哪些化工原料？煤的干馏分为高温干馏和低温干馏。

高温干馏得到焦炉煤气、粗苯、煤焦油、焦炭；低温干馏产生焦炉煤气、半焦、低温煤焦油。

2.石油的二次加工有哪几种过程？得到的产品各有什么特点？石油的二次加工（馏分油的化学加工,调整烃类的组成）有重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解。

催化重整是以611~C C 石脑油馏分为原料。

在加热和催化剂、氢气作用下，烃分子发生重排，转变为芳烃和异构烷烃的一种工艺过程。

它用来生产高辛烷值汽油和芳烃，同时副产氢气和液化气。

催化裂化是在热和催化剂作用 下裂解重质油，产生裂解气、汽油和柴油等轻质馏分。

是提高原有加工深度，生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的一种重油轻质化工艺过程。

加氢裂化采用具有裂化和加氢两种作用的双功能催化剂，加入纯净氢气后，使重质油进行催化裂化和加氢反应，具有所用原料范围广及可以灵活调整产品品种、数量等优点。

烃类热裂解产物很多，工业上用此方法获得乙烯、丙烯等低级烯烃，同时副产丁二烯和苯、甲苯、二甲苯等芳烃。

第二章 合成气1.天然气为原料的合成氨厂转化工序采用二段转化的目的是什么？ ①将一段转化炉中的甲烷继续转化；②加入空气提供合成氨反应需要的氮气；③燃烧部分转化气中的氢气为转化炉供热。

2.简述析碳的危害以及防止析碳的措施？①炭黑覆盖在催化剂表面，堵塞微孔，降低催化剂活性,转化率下降。

②影响传热，使局部反应区产生过热而缩短反应管使用寿命。

③使催化剂破碎而增大床层阻力，影响生产能力。

措施：调节蒸汽量和选择适宜的温度、压力可以避免析碳反应的发生。

3.简述甲烷转化催化剂的组成及作用。

主催化剂:i N O ，i N 是活性组分，使用前须还原。

助催化剂：g M O 、r 3C O 、23Al O 等。

改变催化剂的孔结构和催化剂的选择性，抑制催化剂在高温时的熔结。

载体：232Al O C aO K O 、、等。

耐高温。

4.脱硫的方法可分为哪几类？干法脱硫（活性炭法、氧化锌法和钴钼加氢转化法）湿法脱硫（ADA 法 氨水催化法）5.简述氧化锌脱硫的原理。

氧化锌是一种高效的接触反应型脱硫剂，能直接吸收2H S 和硫醇。

（适用于低含硫气体的精脱硫，不能再生）n 2n 2Z O +H S=Z S+H O n n Z O +R SH =Z S+R O H6.变换工序的任务是什么？（1）气体的净化（脱除CO ）。

（2）有效气体氢气和二氧化碳的制备。

（3）大部分有机硫转换成无机硫（2H S ）。

7.铁系催化剂的主要组成以及各组分的作用？变换催化剂（中高变催化剂）以三氧化二铁（80%-90%）为主体，是主活性组分，还原成34Fe O 后具有活性。

以氧化铬（7%-11）为主要添加物，可以使催化剂具有更细的微孔结构及较大的比表面，提 高催化剂的耐热性和机械强度，延长寿命，抑制析碳。

添加2K O ，助催化剂，提高催化剂的活性。

添加23M gO Al O ，提高耐热和耐硫性能。

8.列举5种脱碳的方法，并简述其中2种脱碳的工作原理？物理吸收法：水洗法、低温甲醇洗涤法、碳酸丙烯酯法；化学吸收法：氨水法、改良热钾碱法、氨基乙酸法。

碳酸丙烯酯法:物理吸收法是利用各气体在溶剂中溶解度的差别来进行分离的。

碳酸丙烯酯吸收二氧化碳的能力和压力成正比，特别适用在高压（常温）下吸收。

吸收二氧化碳后的溶液经减压解吸或鼓入空气可得到再生无需消耗能量。

改良热钾碱法:用碳酸钾水溶液吸收二氧化碳。

22323C O +K C O +H O =2K H C O 反成的碳酸氢钾在减压或受热时，又放出二氧化碳，重新生成碳酸钾，可循环使用。

本菲尔法：以乙醇胺为活化剂（加快2C O 的吸收和解吸速度），以五氧化二钒为缓蚀剂（降低溶液对设备的腐蚀）。

第三章 合成气衍生产品1.以天然气为原料，简述合成氨的主要步骤。

并分别以热力学和动力学角度阐述工业生产中合成氨反应的特点。

22N H 和(循环)↓ ↑制取原料气→净化→压缩→合成-----→分离↓液氨合成氨 2233H +N 2NH H该反应是放热、反应后的物质的量减少的可逆反应。

从平衡移动角度提高氨的产率:高压、低温是有利的，使用催化剂对平衡移动没有影响，减少平衡混合物中氨的浓度对反应也是有利的。

从增大氨的生成速率：提高压力和升高温度是有利的。

使用催化剂是有利于提高产物的生成速率。

增大氢气和氮气的浓度也是有利的综上：权衡利弊：氨合成反应存在着最适宜温度，为400℃～500℃。

压强为20MPa ～30Mpa 。

采用铁触媒催化剂。

使氨液化并及时分离出去，及时补充22N H 和。

第四章 无机大宗化学品1.以硫铁矿制硫酸的工艺流程包括哪几部分？主要设备包括哪些？①二氧化硫气体的制备：硫铁矿在高温下焙烧，生成二氧化硫气体。

②炉气的净化：除去炉气中的杂质和水分。

③二氧化硫的催化氧化：在催化剂作用下，将二氧化硫转化为三氧化硫。

④三氧化硫的吸收：用浓硫酸吸收三氧化硫，硫酸中水与三氧化硫反应即成不同规格产品硫酸。

主要设备：沸腾焙烧炉、除尘器、电除雾器、文丘里洗涤器、泡沫洗涤塔、多段换热式固定床反应器、吸收塔。

2. 二氧化硫炉气净化步骤与方法？①炉气除尘。

方法：机械除尘、电除尘、文丘里除尘。

②砷和硒清除。

方法:232As O ,SeO 常用水或稀硫酸洗涤炉气来清除。

③酸雾的清除。

方法：电除雾器。

④炉气的干燥。

方法：用吸收法以浓硫酸作吸收剂。

3. 二氧化硫的催化氧化工段使用的催化剂的组成？钒催化剂：活性组分：五氧化二钒；助催化剂：碱金属的硫酸盐；载体：硅胶、硅藻土、硅酸铝等。

4.侯氏制碱法的主要原料与主要产品是哪些？主要原料：食盐、2C O 、氨。

主要产品：纯碱、氯化铵。

5.索尔维制碱法的工艺流程包括哪几个部分？①石灰石的煅烧与石灰乳的制备。

煅烧石灰石制得二氧化碳和氧化钙，二氧化碳作为制取纯碱的原料，氧化钙与水反应生成石灰乳。

②盐氨水的制备。

制备饱和盐水并除去其中杂质，盐水吸氨制得氨盐水。

③氨盐水碳酸化。

氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠（重碱）结晶，用过滤法将重碱结晶从母液中分出。

④重碱煅烧制得纯碱成品和二氧化碳。

⑤母液中氨的蒸馏回收。

加入石灰乳使母液中的氯化铵转化为氢氧化铵，通过加热蒸馏回收氨。

6.简述氨碱法和联合制碱法异同点及优缺点。

氨碱法：以食盐、石灰石为原料，用氨作循环物质的制碱法。

优点：①原料易得，价格低廉。

②产品纯度高。

③连续生成，生成能力大。

④副产品氨 和二氧化碳可回收循环利用。

缺点：①氯化钠利用率低。

②煅烧、蒸氨，能耗高。

③产生大量废水，废水不易处理。

联合制碱法：以氨、二氧化碳，食盐为原料，分离出重碱的母液，不经蒸氨，直接析出氯 化铵作为产品。

优点：①原料利用率高。

②产品成本比氨碱法低，无须石灰石、焦炭，节约原料、能源、运输。

③工艺流程简单，不需蒸氨塔等笨重设备，节能。

④排污量小，无大量废液、废渣。

缺点：设备腐蚀高，生产强度低。

第五章 石油炼制1. 常减压蒸馏工艺过程中如何防腐？“一脱四注”。

脱：脱盐，电脱盐脱水；四注：注氨，中和盐酸和氯化氢；注缓蚀剂，防止金属杯腐蚀；注水，溶解油中盐；注碱，使盐→氯化钠。

2. 催化裂化的反应类型？裂化、氢转移、异构化、烷基化、环化、缩合。

（Page126）3. 催化裂化工艺的催化剂类型、组成、作用？(1)无定形硅酸铝催化剂。

人工合成的硅酸铝，主要成分是氧化硅和氧化铝。

具有较高的稳定性，硅酸铝的催化活性来源于其表面的酸性。

（2）结晶型硅酸盐催化剂（分子筛催化剂）。

是以223SiO Al O 和为主要成分的具有规则晶格结构的结晶硅铝盐。

由质子酸和非质子酸提供的酸性中心为沸石催化剂活性的主要来源。

它具有更高的选择性、活性、稳定性、抗毒能力、再生性能。

4.催化裂化工艺流程包括那几个部分？高低并列式催化裂化工艺流程，由三部分组成：1.反应-再生系统：原料油催化裂化、催化剂再生；2.分馏系统；3.吸收-稳定系统。

（2.3.合称为分离系统）第六章 烃类裂解及裂解气分离1. 裂解过程中的一次反应和二次反应的含义是什么？为什么要促进一次反应而抑制二次反应的发生？一次反应：原料烃经热裂解生成乙烯、丙烯等低级烯烃的反应。

二次反应：生成的低级烯烃进一步反应生成其他产物乃至焦炭的反应。

乙烯、丙烯等低级烯烃是工业生产中的目的产物，抑制二次反应，以确保最大程度地获得乙烯、丙烯等目的产物。

2.自由基反应机理中哪一步骤决定产物的组成?链增长（链增长反应中，自由基分解反应是生成烯烃的反应）3.裂解原料性质和评价的四个指标。

（1）族组成-PONA值。

①烷烃含量越大，芳烃越少，则乙烯产率越高；②支链烷烃比直链烷烃产生的丙烯较多乙烯较少；③环烷烃多的原料适合生产丁二烯；④含芳烃的原料不利制烯烃，易结焦。

(2)氢含量。

原料烃分子结构中氢的质量百分含量。

它可以衡量原料的可裂解性和生成乙烯的能力。

原料含氢量对裂解产物分布的影响规律，与PONA值的影响一致。

氢含量越高，越不容易生焦，裂解深度可越大，产气率及乙烯收率也越高。

（3）芳烃指数-BMCI值。

用来表征柴油等重质馏分中烃组分的结构特性。

烃类化合物的芳香性愈强，则BMCI值愈大，乙烯收率低，结焦的倾向性愈大。

（4）特性因素。

反映原油及馏分油的化学组成特性的一种因素，用表示。

反映了烃的氢饱和程度。

K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低。

原料烃的K值越大则乙烯产率越高。

乙烯和丙烯总体收率大体上随裂解原料K值的增大而增加。

4.裂解温度对裂解反应结果的影响。

温度对裂解产物的分布分为两个方面。

1.影响一次反应的产物分布。

在一定温度内，提高裂解温度有利于提高一次反应所得乙烯和丙烯的收率。

2.一次反应对二次反应的竞争。

从热力学角度：烃裂解反应——吸热反应，需高温进行。

T↑，利于乙烯、丙烯的生成；也有利于生成碳的副反应进行，即二次反应占优势。

动力学：高温时，一次反应速率远远快于二次反应速率，要提高乙烯收率，应在高温下进行裂解反应。

T↑，减少焦的相对量，但是一次和二次反应的绝对速率是增大的，焦的绝对量是增加的。

因此，应该选择一个最适宜的裂解温度，发挥一次反应在动力学上的优势，而克服二次反应在热力学上的优势，既可提高转化率又可得到较高的乙烯收率。

5.反应压力对裂解结果的影响。

压力对平衡转化率的影响：一次反应有断链反应，不可逆，改变压力对平衡转化率影响不大；脱氢反应，是可逆反应，降低压力有利反应。

一次反应是分子数增加的反应，降低压力有利于提高转化率。

二次反应（聚合、脱氢缩合、结焦），分子数减小的反应，降低压力不利于平衡向产物方向移动，抑制二次反应发生。

从热力学角度分析：P↓，利于一次反应，不利于二次反应。

压力对反应速率的影响：一次反应是一级反应，二次反应为多级反应。