化工工艺学习题全集

化工工艺学练习题

一、填空题

1.化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。

6.为了充分利用宝贵的石油资源，要对石油进行一次加工和二次加工。一次加工方法为常压蒸馏和减压蒸馏；二次加工主要方法有：催化重整、催化裂化、加氢裂化和焦化等。

7.辛烷值是衡量汽油抗爆震性能的指标，十六烷值是衡量柴油自燃性能的指标。

8.天然气的主要成分是甲烷。

9.天然气制合成气的方法有蒸汽转化法和部分氧化法，主要反应分别是

SO

2

的制取和净化、 SO

2

氧化成SO

3

和

SO

3

的吸收。

15.稀硝酸生产工艺大致可以分为三步，包

括氨氧化制NO 、 NO氧化制NO

2

和

水吸收NO

2

制酸。

17硝酸生产的原料有氨、空气422

CH+H O CO+3H

→

和 水 。

16.浓硝酸生产方法有 直接法 、 间接法 和 超共沸酸精馏法 。

17.氨的主要用途是 生产化肥 和 硝酸 。

法 、 汞阴极法 和 离子交换膜法 。

25. 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 离

子膜电解槽 、 隔膜电解槽 、和

水银电解槽

26. 铬铁矿焙烧主要有两种方法，它们是 有钙焙烧 和 无钙焙烧 。有钙焙烧生产铬盐的主要废物是 铬渣 ，它含有致癌物 六价铬 。

27. 常见的铬盐产品主要有 重铬酸钠 、 重铬酸钾 、 铬酐 和 （铬绿）Cr 2O 3 。 石 和 硫酸 。

34. 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，分别是 两水 、 半水 和 无水 。

35. 烷基化最典型的应用是 烷基化汽油

生产 和 甲基叔丁基醚(MTBE)生产 。

36. 甲基叔丁基醚(MTBE) 是常用的汽油添加剂，是通过 烷基化 反应生产的。 37. 氯化反应主要有三种类型，分别是 加成氯化 、 取代氯化 和 氧氯化 。

38. 生产氯乙烯主要原料是 乙炔 和 乙烯 。

主要原料是 丙烯 和 氨 。

46. 环氧乙烷的主要生产方法是 乙烯环氧化 ，生产原料是 乙烯 和 氧 ，主要用途是 乙二醇 。

47. 皂化反应是指油脂在 碱性 条件下的水解反应。

48. 煤的化工利用途径主要有三种，它们是 煤干馏 、 煤气化 和 煤液化 。 49. 已知有三种不同煤气化工艺，它们是 固定床 、 流化床 、和 气流床 。

50. 煤干馏产物有 焦炭 、 煤焦油 和 焦炉气 。

57. 绿色化学目标为任何一个化学的活动，包括使用的 化学原料 、 化学和化工过程 、以及最终的 产品 ，对人类的健康和环境都应该是友好的。

58. 高分子化合物是指相对分子量高达

104~106 的化合物。

59. 高分子聚合反应分为 加聚反应 和 缩聚反应 。

60. 石油化工中的三大合成材料指 合成塑料 、 合成橡胶 、 合成纤维 。

61. 常用的塑料有 聚乙烯(PE) 、 聚丙烯(PP) 和 聚氯乙烯(PVC) 。

2. 下列油品中，沸程最低的是 ( A ) A 汽油 B 煤油 C 柴油 D 润滑油

3. 下列哪种方法不能提高汽油辛烷值：

( B )

A. 降低烯烃含量；

B. 降低芳烃含量；

C.

提高氧含量； D. 添加甲基叔丁基醚。

4. SO 2的氧化反应是一个有催化剂存在下

进行的可逆、放热、体积缩小的反应。下列措施中不能提高SO 2平衡转化率的是：( D )

B.

7. 下列关于合成氨的熔铁催化剂Fe 3O 4-Al 2O 3-K 2O 说法错误的是：( D ) A. Fe 3O 4是活性组分； B. Al 2O 3是结构型助

催化剂；

C. K 2O 是电子型助催化剂；

D. 使用前不需升温还原活化。

8. 在纯碱生产过程中，溶解度最低，最先析出的是( B )

A. NaCl

B. NaHCO 3

C. NH 4Cl

D.

NH 4HCO 3

9. 下列关于煅烧与焙烧的说法正确的是：( C )

12. 乙烯氧氯化双组分催化剂中的KCl 可视为：( B )

A. 活性组分之一

B. 助催化剂

C. 抑制剂

D. 氧化促进剂

13. 烷基化汽油是由烯烃和 反应生成的 ( C )

A 丙烷

B 正丁烷

C 异丁烷

D 乙烷

14. 下列分子发生热裂解反应，反应温度最高的是( D )

A 丙烷

B 正丁烷

C 异丁烷

D 乙烷

) D. )的A. 102~104 B. 103~105 C. 104~105 D.

104~106

19. 下列关于加聚反应单体，说法错误的是：( A )

A. 在一个加聚反应中单体必须相同；

B.

加聚反应单体必须含有不饱和键；

C. 在一个加聚反应中单体可以不同；

D. 加聚反应单体可以含有特征官能团。

20.下列关于缩聚反应单体，说法错误的是：( B )

( D )

A. 乙烯

B. 环氧丙烷

C. 己二胺

D. 乙醇

三、简答题

1.简述化学工程与化学工艺的关系。答：化学工程主要研究化工生产中的共性问题，单元操作，工程因素尤其是放大效应。化学工艺指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程, 包括实现这一转变的全部措施。它主要研究化工生产中的个性问题，即研究具体一个产品从初始原料到最终产品的整个过程以及系统优化。

热量损失。精馏过程耗能很多，要充分重视换热措施，若有可能可以采用热泵技术。

2.简述化学工业发展方向。

答：清洁生产、可持续发展、精细化

具体包括：提高原料利用率、减少副产物；

副产物循环利用；降低能耗；采用可再生原料；加强环境保护、尽可能避免环境污染；加大研发力量和投入、开发新产品，缩短工业化周期。

3.简述我国化学工业面临的问题及机遇。

答：问题：规模小、能耗高、污染重、精

以硫酸为例，发达国家主要以回收硫为原料，而国内大量采用硫铁矿，流程长，设备多，污染重。同样，发达国家主要以天然气为原料合成氨，而我国大量采用煤；食盐电解发达国家主要采用离子膜电解槽，而我国大量采用隔膜电解槽。当然，其中有资源的问题，也同样有技术问题。比如煤气化炉，大型炉依然全靠进口。

5.简述氧化反应的特点。

答：(1). 强放热反应；

(2). 反应途径多样，副产物多；

(3). 烃类易完全氧化成CO

2

和水。

7.为什么常规的氨氧化工艺只能生产稀硝酸？怎样才能得到浓硝酸？简述其中的一种流程。

答：因为二氧化氮的吸收制酸是化学吸收，由于化学平衡的限制，无法直接得到浓硝酸。

生产浓硝酸可以采用三种方法：直接法、稀硝酸脱水法、超共沸酸法。硝酸镁脱水法是常用方法之一，其大致流程为：

8. 简述浓硝酸的生产方法。

答：直接法、间接法和超共沸酸精馏法。 N 22332NO +HNO =HNO NO ?

(4). 发烟硝酸解吸制

N 2O 4：

3223

HNO NO =NO +HNO ?，2

242NO

N O =

(5). N 2O 4和水加压氧化反应得浓硝酸：

242232N O +2H O+O =4HNO

10. 简述以煤为原料合成氨的主要步骤及

各步骤的主要作用。

答：（1）制气：主要目的是制氢 （2）净化：

主要目的是除灰（3）脱硫：主要目的是脱出无机及有机硫（4）变换：主要目的是将CO 转化为CO 2，同时制氢（5）脱碳：主要目的是除去二氧化碳（6）2

+CO （2）

造气和脱硫，但它们都包括：制合成气、脱

硫、变换、脱碳、净化、合成、压缩、分离

等步骤。

13. 目前合成氨生产的主要原料是什么？

其原理（主要反应）及工艺流程主要差别有哪些？

答：煤、天然气。煤和天然气生产合成氨工艺主要差别在造气和脱硫，煤的主要成分是碳，造气反应主要包括煤燃烧、碳和水蒸汽反应。天然气主要成分是甲烷，造气主要反应是甲烷蒸汽转化。由于煤含硫量高，因此一般采用湿法脱硫，然后再干法脱硫；天然气含硫量低，一般是直接采用干法脱硫。 24H SO HF

3

5

C -C ????→或异丁烷＋ 烯烃异构烷烃

羰基合成泛指在有机化合物中引入羰基(

)的反应。产物除醛和醇外，还有酸、

酯、酸酐和酰胺等。最典型的是甲醇羰基化制醋酸。

16. 简述两种主要的氯乙烯生产方法及其

特点。

答：（1）乙烯氧氯化

成本低（取决于原油价格）、环境友好，但投资大、流程长。 （

2

）

乙

炔

氯

化

氢

加

成

HgCl /活性炭

二氯(2).

品。

答：(1) 焦化：焦炭、焦炉煤气、煤焦油。进一步加工可得上百种产品，如苯、酚、萘、蒽等。

(2). 煤气化：制氢、合成氨、甲醇、二甲

醚、汽油等。

(3). 煤液化：汽油、柴油、蜡等。

19.煤和石油在组成、结构及应用上有什么差别。

答：(1). 煤的H/C原子比远低于石油，含氧量远高于石油；(2). 煤的主体是高分子聚合物，而石油的主体是小分子化合物；(3).

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？

硫

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，C

2

H

6

·7H

2

O，C

4

H

10

·7H

2

O），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：从煤焦化副产煤气所得粗苯和煤焦油中提取；从催化重整汽油中提取；烃类热裂解制乙烯所得裂解汽油中提取；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？

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：合成氨；合成甲醇；合成醋酸；烯烃的羰基合成；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

氧气

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。烃类蒸汽转化为体积增大的反应，而气体的压缩功与被压缩气体的体积成正比，所以压缩含烃原料和

二段转化所需的空气的功耗要比压缩转化气节省。同时由于氨是在高压下合成的，氢氮混和气压缩的功耗与压缩前后压力比的对数成正比，这就是说，合成压缩机的吸入压力越高，压缩功耗越低。尽管转化反应压力提高后，原料气压缩和二段转化所用的空气压缩机的功耗要增加，但单位产品氨的总

压条件下操作，可提高转化和变换的反应速率，可以减少催化剂用量。

10.在烃类热裂解的过程中，加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点？

答：在烃类热裂解的过程中，加入水蒸汽作为稀释剂具有如下优点：（1水蒸汽的热容较大，能对炉管温度起稳定作用，因而保护了炉管（2水蒸汽价廉易得，且容易与裂解产物分离（3水蒸汽可以抑制原料中的硫化物对合金钢裂解炉管的腐蚀（4水蒸汽可以与裂解管中的焦炭发生水煤气反应而清焦（5水蒸汽对金属表面起一定的氧化作用，

（1）

量，延长干燥器的再生周期；同时还可以从裂解气中分凝出部分C

3

及C

3

以上的重组分，减少进入深冷系统的负荷，从而节约了冷量。根据每段压缩后气体温度不高于100℃，避免二烯烃在压缩机内发生聚合反应，压缩机的压缩比为2左右，并依据气体的最初进口压力和最终出口压力来确定压缩机的段

数。

12.说明在裂解气的分离过程中，设置冷箱的作用及其特点。

答：在烃类热裂解的裂解气分离的过程中，设置冷箱的作用提高乙烯的回收率。

C

15. 解释加氢和脱氢，加氢和脱氢的催化剂有哪几类？防止催化剂表面结焦采取哪些方法？加氢:氢分子进入化合物内，使化合物还原，或提高不饱和有机化合物的饱和度的一种特殊类型的还原反应。脱氢：系指从化合物中除去氢原子的过程，是氧化反应的一个特殊类型。加氢催化剂有：金属催化剂，合金催化剂（骨架催化剂、熔铁催化剂两类），金属氧化物和硫化物催化剂以及均相配位催化剂；脱氢催化剂有：金属，金属氧化物，金属盐类；方法：①在催化剂中加入助催化剂，作用是:稀释催化剂表面的脱氢活性中心，并将活性组分分割成较独立的微

③

所以

:所得

短停留时间，避免二次反应的发生（3）反应产物是复杂的混合物

17.裂解供热方式有哪两种？

答：裂解供热方式有直接供热和间接供热两种。

18.烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？

答：（1）烃类热裂解的一次反应主要有：①脱氢反应②断链反应

(2)烃类热裂解的二次反应主要有: ①烯烃的裂解②烯烃的聚合、环化和缩合③烯

压下操作，当某些管件连接不严密时，可能漏入空气，不仅会使裂解原料和产物部分氧化而造成损失，更严重的是空气与裂解气能形成爆炸混合物而导致爆炸；

2)减压操作对后续分离部分的压缩操作也不利，要增加能耗。工业上采用水蒸汽作为稀释剂的优点是：

1) 水蒸汽热容量大，能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管；

2) 水蒸汽与产物易分离，与产物不起反应，对裂解气的质量无影响；

22.为什么要对裂解气急冷，急冷有哪两种？

用列解管出来的裂解气是富含烯烃的气体和大量的水蒸气，温度在800度以上，烯烃反应性很强，若放任它们在高温度下长时间

停留，仍会继续发生二次反应，引起结焦和烯烃的损失、生成很多副产物，因此必须急冷终止反应。

急冷气有：直接急冷气间接急冷气两种

23.裂解气净化分离的任务是什么？裂解气的分离方法有哪几种？

工业上采用吸附的方法脱水，用分子筛、活性氧化铝或者硅胶作吸附剂。

26.什么叫分子筛？分子筛吸附有哪些特点，有哪些规律？

答：狭义上讲，分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成

特点：吸附水含量高、脱水效能高、

规律：分子筛吸附水蒸汽容量，随温度变化很敏感。分子筛吸附水释放热过程，所以低温有利于放热的吸附过程，高温则有利于吸

会

当

缺点是氢气是过量的，氢气的分压比较高，会降低加氢的选择性，增大乙烯的损失。后加氢的优点是组分少，选择性高；催化剂寿命长；产品纯度高。缺点是能量利用不如前加氢流程，流程也比前加氢流程复杂。

29.为什么裂解气要进行压缩？为什么要采

用分段压缩？

答：裂解气压缩的目的是①使分离温度不太低②少耗冷量。

为了节省能量，降低压缩的功率，气体压缩一般都采用多段压缩，段与段段与段之间都设置中间冷却器。

同一C原子数的烷烃和烯烃②最终出产品的乙烯塔和丙烯塔并联安排，且排在最后，作为二元组分的精馏处理。

不同点：①精馏塔的排列顺序不同，即脱甲烷塔，脱乙烷塔、脱丙烷塔；前脱乙烷为2、1、3；前脱丙烷为3、1、2②加氢脱炔位置不同。前脱乙烷和前脱丙烷为前加氢，顺序深冷为后加氢。③冷箱位置不同：顺序分离流程和前脱丙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之前。而前脱乙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之后. 脱乙烷塔塔底的液体进入脱丙烷塔，在塔顶分出C3馏分，塔底的液体为C4以上馏分，液体里面含有二烯烃，二烯烃容

器。

33.固定床反应器结构的优缺点？

答：优点：气体在床层内流动接近平推流，返混小；可抑制串联副反应的发生，提高选择性；对催化剂的强度和耐磨

性能要求低。缺点：结构复杂，催化剂装卸困难，空速较小，生产能力比流化床反应器小。

34.乙烯直接氧化生成环氧乙烷工业上采用什么形式反应器，所采用催化剂中各组分作用是什么？影响乙烯环氧化反应有哪些因素？

液废渣，使氨厂的二氧化碳得到了充分利用。缺点：（1 单位体积的母液所制得的纯碱量少（2 由于需用精制盐粉，需要增设原料预处理系统（3 设备腐蚀厉害

36.非均相催化氧化反应的特点：（1 反应原料、产物均为气态，催化剂为固态（2 传热情况复杂（3 非均相催化氧化一般采用固定床或流化床反应器。

37.氢气的来源：

电解水、电解食盐水、水蒸气转化法、部分氧化法、水煤气化法、烃类裂解生产乙烯装

个阶

上吹

2原

理不同又分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。

40.氨合成工艺条件的选择：

压力、温度、空速、气体组成

41.SO2炉气净化中矿尘的清除：

集尘器除尘、旋风除尘、电除尘

净化原则：悬浮粒粒径分级逐段，先大后小，先易后难。悬浮粒密度大，先重后轻

文尘管除尘：除尘、降温、除酸雾、

泡沫塔水洗除尘：吸收、降温、除尘、SO2