化学工艺学复习题

化学工艺学简单题

一、简答题

1.化学工业按生产的产品分类可分为那几大类？

答：化学工业按产品分类可分为如下几大类：

（1）无机化学工业。

（2）有机化学工业

（3）精细化学品工业

（4）高分子化学工业

（5）生物化工工业。

2.化学工业的主要资源包括那些？

答：化学工业的主要资源包括：无机化学矿，石油，煤，天然气，生物质，再生资源，空气和水等。

3.烃类热裂解产物中的有害物质有哪些？存在哪些危害？如何脱除？

答：

烃类热裂解产物中的有害物质包括：硫化氢等硫化物，二氧化碳，炔烃和水。

硫化氢的危害：硫化氢会腐蚀设备和管道，使干燥的分子筛的寿命缩短，使脱炔用的加氢催化剂中毒并使烯烃聚合催化剂中毒。

二氧化碳的危害：在深冷分离裂解气时，二氧化碳会结成干冰，堵塞管道及设备，影响正常生产；对于烯烃聚合来说，是烯烃聚合过程的惰性组分，在烯烃循环时造成积累，使烯烃的分压下降，从而影响聚合反应速度和聚合物的分子量。

炔烃的危害：炔烃使乙烯和丙烯聚合的催化剂中毒。

水的危害：在深冷分离时，温度可达-100℃，水在此时会结冰，并与甲烷，乙烷等形成结晶化

合物（CH

4·6H

2

O，C2H6·7H2O，C4H10·7H2O），这些结晶会堵塞管道和设备。

脱除方法：硫化氢和二氧化碳用氢氧化钠碱液吸收来脱除；炔烃采用选择性加氢法来脱除。水采用分子筛干燥法脱除。

4.简述芳烃的主要来源。

答：芳烃的主要来源有：

（1）从煤焦化副产煤气所得粗苯和煤焦油中提取；

（2）从催化重整汽油中提取；

（3）从烃类热裂解制乙烯所得裂解汽油中提取；

（4）轻烃芳构化和重芳烃轻质化制芳烃。

5.举例说明芳烃转化催化剂有哪些？

答：芳烃转化所用催化剂包括：

（1）酸性卤化物，如：AlCl3、AlBr3、BF3等路易斯酸。

（2）浸渍在载体上的质子酸，如：载于硅藻土或硅胶等载体上的硫酸、磷酸及氢氟酸等。（3）浸渍在载体上的路易斯酸，如载于γ-Al2O3上的AlCl3、AlBr3、BF3、FeCl3、ZnCl2、TiCl4等。

（4）混合氧化物催化剂，如SiO2-Al2O3等。

（5）贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂，如Pt/ SiO2-Al2O3等。

（6）分子筛催化剂，如经过改性的Y型分子筛、丝光沸石和ZSM系列分子筛等。

6.工业上生产合成气的方法有哪些？其中哪种方法投资和成本最低？

答：工业上生产合成气的方法有：

（1）以煤为原料的煤气化法。

（2）以天然气为原料的天然气蒸汽转化法。

（3）以重油或渣油为原料的部分氧化法。

其中以天然气蒸汽转化法的投资和成本最低。

7.合成气主要工业化用途有哪些？

合成气的主要工业化用途包括：

（1）合成氨；

（2）合成甲醇；

（3）合成醋酸；

（4）烯烃的羰基合成；

（5）合成天然气、汽油和柴油。

8.在乙烯直接氧化制环氧乙烷过程中，与空气氧化法相比较，氧气氧化法有哪些优点？

答：与空气氧化法相比，用氧气氧化乙烯制环氧乙烷具有如下优点：

（1）空气氧化法反应部分的工艺流程较为复杂，需要空气净化系统、排放气氧化和吸收系统及催化燃烧系统，2~3台氧化反应器。而氧气氧化法只需要一台反应器，不需要上述系统，仅多了一套脱碳系统，不包括空气分离装置时，氧气氧化法的建厂费用和固定资产投资比空气氧化法省。

（2）氧气氧化法的催化剂不会受空气污染，且氧化反应温度低，因此催化剂的寿命长。

（3）氧气氧化法可采用浓度较高的乙烯，反应器的生产能力比空气氧化法高。

（4）氧气氧化法的乙烯消耗定额和电力消耗比空气氧化法低。

9.丁二烯的生产方法有哪些？

答：丁二烯的工业生产方法包括：

（1）从烃类热裂解制乙烯副产的C4馏分得到。

（2）乙醇和成丁二烯。

（3）由正丁烷和正丁烯脱氢得到。

（4）正丁烯氧化脱氢制丁二烯。

10.在丁二烯的生产过程中，加入水蒸气具有哪些作用？

答：水蒸汽的作用包括：

（1）加入水蒸汽可以提高反应的选择性。

（2）加入水蒸汽可以提高反应速率。

（3）加入水蒸汽可以控制反应温度。

（4）加入水蒸汽可以利用水煤气反应达到清焦的作用。

（5）加入水蒸汽可以降低爆炸极限，达到防止爆炸的目的。

11.说明氨合成催化剂的组成及其作用。

答：氨合成催化剂的组成包括α—Fe，Al2O3，K2O，CaO，MgO，SiO2等。

（1）氨氧化催化剂的活性组分是α—Fe，未还原时为FeO +Fe2O3，其中FeO占24~38%，Fe2+/Fe3+=0.5，一般在0.47~0.57之间，可视为Fe3O4，具有尖晶石结构。

（2）Al2O3的作用：Al2O3与Fe3O4作用可形成FeAl2O4，具有尖晶石结构，当催化剂还原后，Fe3O4被还原为α—Fe，而未被还原的Al2O3仍保持着尖晶石结构，起到骨架作用，从而防止铁细晶的长大，使催化剂的比表面积增加，活性增加。因此，Al2O3为结构型助催化剂，氧化镁的作用与Al2O3的作用相似，也是结构型助催化剂。

（3）K2O的作用：氧化钾是电子型助催化剂，在Fe—Al2O3催化剂中添加氧化钾后，可以使金属的电子逸出功下降，有助于氮的活性吸附。

（4）CaO的作用：CaO的作用与K2O相似，也是电子型助催化剂，同时，氧化钙能降低固熔体的熔点和粘度，有利于三氧化二铝和四氧化三铁固熔体的形成，提高催化剂的热稳定性。（5）Si2O的作用：二氧化硅是磁铁矿中的杂质，具有中和K2O和CaO的作用，此外，Si2O还具有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能。

12.天然气蒸汽转化反应是体积增大的可逆反应，加压对化学平衡不利，为什么还要加压操作？答：从烃类蒸汽转化反应的平衡考虑，反应宜在低压下进行，但从20世纪50年代开始，逐渐将压力提高到3.5~4.0MPa下操作，现在的最高压力可达5MPa。其原因如下：

（1）可以节省压缩功耗。