化学工艺学 (2)

《化学工艺学》复习提纲1、烟气脱氮和脱硫的工艺（对高浓度SO2治理的化学工艺）脱硫工艺分为两大类：干法和湿法。

干法脱硫包括吸附法和催化氧化法，湿法主要是吸收法。

脱氮主要采用催化还原的方法，又分为非选择性和选择性催化还原两类。

不采用碱液吸收法。

3、烷基化反应的机理烷基化是烃中一个或几个氢被烷基取代而生成烷基烃的反应。

能为烃的烷基化提供烷基的物质称为烷基化剂，常用的有烯烃和卤代烷烃。

裂解反应的机理裂解过程包括链引发反应，链增长反应和链终结反应三个阶段。

链引发反应是自由基产生过程，链增长反应是自由基转变的过程，链终止是自由基消亡生成分子的过程。

4．反应净速率的变化规律对于吸热可逆反应，升高温度，净速率总是增加的；而对于放热可逆反应，净速率对温度有三种依赖关系：当温度较低时，净反应速率随温度升高而增高，当温度超过某一值后，净反应速率随着温度的升高而下降，净速率有一个极大值，对应的温度是最佳反应温度，（最适宜反应温度），放热可逆反应在最佳反应温度下进行，此时净反应速率最大。

5．辛烷值和十六烷值的概念与基本顺序汽油的辛烷值（Octane number）：汽油的抗爆性与其化学组成有关, 正烷烃抗爆性能最差, 烯烃次之, 异构烃和芳香烃抗爆性能最好。

异辛烷（2，2，4－三甲基戊烷）的抗爆性能高，将其辛烷值定为100，正庚烷的抗爆性差，将其辛烷值定为0。

75％的异辛烷和25％的正庚烷的混合物的辛烷值定位75，某汽油的的抗爆性与其相同，则其辛烷值也为75。

柴油的十六烷值（Cetane number）：柴油的十六烷值是柴油机燃料着火燃烧性能的量度。

燃料在柴油机内着火的难易程度取决于其自燃点的高低。

轻柴油馏分中的正十六烷自燃点低，容易着火，将其十六烷值定为100；a－甲基萘的自燃点高，不容易着火，将其十六烷值定为0。

将75％的正十六烷和25％的a－甲基萘混合，则其十六烷值定为75，某柴油燃料的着火性能与其相同，则其十六烷值也为75。

十六烷值的大小顺序为：正烷烃>异构烷烃>环烷烃>烯烃>芳烃。

6．水蒸气热裂解与催化裂解（裂化）的差异水蒸气热裂解：在大量水蒸气存在下，通过气相热裂解将不活泼的烷烃转化为活泼的低碳烯烃分子，主要为乙烯（ethene），同时生成丙烯(propene)，丁二烯(butadiene)和裂解汽油(pygas)。

非催化过程，反应温度高，产物碳数分布窄。

催化裂解：在催化剂存在下，大分子烷烃的碳－碳链断裂生成小分子烷烃和烯烃的催化过程，如FCC，在流化床反应器中，加热重质馏分油，使大分子的烃类发生裂化反应而转化为高质汽油、并副产柴油、锅炉燃油、液化气和其它气体（如H2）等产品的催化过程。

7.原油加工哪些是非催化过程？哪些是催化过程？每个过程的原料、反应、产物、催化剂等。

催化过程：催化裂化、催化重整、加氢精制、加氢裂化、烷基化、催化脱腊。

物理过程：分馏、萃取、溶剂脱腊、脱沥青基胶质。

热化学过程：减粘裂化、延迟焦化、灵活焦化。

后两者为非催化过程。

8．了解烃类热裂解产物冷却方法和依据。

轻物料（乙烷等）的热裂解产物先用TLE冷却，产生高压水蒸气，然后再急冷。

而重物料时（石脑油或减压柴油），直接冷却，不用TLE。

因为：采用重物料时，裂解气中较重组分会滞留在换热器内壁上，形成缓慢流动的液膜，影响传热、传质效率，延长停留时间，导致结焦以及其它二次反应（如聚合），从而降低对烯烃的选择性。

9．环氧乙烷是重要化工中间体，它的生产工艺和催化剂氯醇法、乙烯环氧化法（部分氧化），Ag催化剂11．清洁燃料生产过程中，加氢脱硫常用的催化剂：Co－Mo－S，Ni－Mo－S，Ni－W－S13．化工过程的效率指标: 转化率C、选择性S、产率Y（收率）。

Y＝CS 14．化石燃料类别（煤、石油、天然气）15．化工技术的发展层次（反应器、单元操作为介观层次）16．化工生产过程的核心和基本步骤:化工生产过程要以化学反应过程为核心，一切设计与技术的使用以提高化学反应的效率为第一要素。

基本步骤：原料的预处理、化学反应、产物的分离与精制。

17．原油、煤及天然气的组成（天然气干气、湿气）甲烷含量高于90％为干气、C2或以上的含量达到15％或更高的天然气为湿气，油田伴生气多位湿气。

18．反应器的种类按结构特点分：管式反应器、床式反应器、釜式反应器和塔式反应器等。

按操作方式分：间歇式、连续式和半连续式三类。

按换热方式又分为：等温反应器、变温反应器和绝热反应器三类。

换热方式有间接和直接换热两种方式。

19．循环工艺的优缺点，如工业生产硫酸的“二转二吸”流程.优点：显著提高了原料的利用率和产率，减少系统排放量，减少了对环境的污染。

缺点：反应体系中惰性物质和其它杂质会渐渐积累，对反应速率和产率的影响会越来越大，需要定期排出这些物质。

从动力消耗看，循环流程消耗更大。

“二转二吸”流程是将SO3被吸收后的气体再经催化剂氧化，然后再用水吸收。

该流程不仅SO2转化率高，而且催化剂的用量可大大降低。

但更多次的转化与吸收不可取，因为残存的SO2已很少，产量不可能有大的提升，同时，多次转化与吸收必然要增加设备数量、管线长度，投资和操作成本增加。

(V2O5催化剂) 20．丙烯氨氧化制丙烯腈的产物分离与精制主反应式：C3H6＋NH3＋1/2O2＝CH2CHCN＋H2O 由于有氢氰酸HCN和乙腈CH3CN等副产物，需要从反应后的混合物中将丙烯腈分离出来，这样副产物也可加以利用。

在实际生产过程中，丙烯氨氧化后，从反应器流出的物料首先用硫酸中和未反应的氨，然后用大量的冷水（5～10℃）将丙烯腈、氢氰酸HCN和乙腈CH3CN等吸收，而未反应的丙烯、氧和氮等不被吸收，自塔顶排出，再经催化燃烧后排放至大气中。

产物如何分离？一般用精馏方法分离，有两种流程可供选择（1）同时将产物和副产物从水溶液中蒸发出来，冷凝后，再逐个进行精馏分离；（2）采用萃取精馏法，先将丙烯腈和HCN解析出来，乙腈留在水溶液中，然后再分离丙烯腈和HCN。

对于第一种流程，由于丙烯腈的沸点（77.3oC)和乙腈的沸点（81.6oC)接近，普通精馏方法难以将它们分离，不能满足产品的高回收率和高纯度的技术指标，且处理过程相当复杂。

对于第二种流程，由于乙腈和水完全互溶，而丙烯腈在水中的溶解度很小，用大量水作萃取剂，可增大两者的相对挥发度，使精馏分离更容易。

21．工业催化剂的基本特征工业催化剂的基本特征：催化剂参与了反应，改变了反应的路径（历程），降低了反应的活化能，提高了反应速率。

反应终了时，催化剂未发生化学性质和数量上的变化。

催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，不能加速热力学上无法进行的反应。

催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置(平衡常数)。

催化剂对反应具有选择性。

CO＋3H2 = CH4＋H2O （1）Ni催化剂CO＋2H2 = CH3OH （2）Cu-Zn催化剂2CO＋3H2 = HOCH2CH2OH （3）Rh络合物催化剂都具有一定的寿命。

诱导期、成熟期、衰老期。

22．在原油加工的第一步需要加入大量的热水，为什么？因为原油中都含有一定量的无机盐和水，加入大量的热水是增大无机盐在水中的溶解度，溶解这些盐，等油与水分层后，这样的油就可以进入常压塔进行分离。

23．减压渣油脱沥青基胶质的主要方法主要是采用溶剂萃取。

丙烷是常用的溶剂，丁烷、戊烷也可以。

根据不同类物质在同一溶剂中的溶解度差异来进行的。

重油组分中的烷烃可以溶解于丙烷、丁烷、戊烷等溶剂中，而沥青基胶质多为芳香族化合物，不溶或难溶于丙烷等溶剂。

24.催化重整过程的原料与产物在催化剂作用下，加热直馏汽油（石脑油），使分子重构，形成新分子的工艺过程，就叫催化重整。

原料：常压直馏汽油（C5-C11）重整产物：主要是芳烃和异构烷烃，富含氢气。

以80～180℃馏分为原料，产品为高辛烷值汽油，异构烷烃含量高；；以60～140℃馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃。

重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。

26．烃类水蒸气热裂解工艺、水蒸气的作用、停留时间等工艺要求：高温反应，高能投入（NG、LPG或燃料油加热）低的烃分压（大量水蒸气）短的停留时间（t <1s）裂解产物气急冷（冷却系统）水蒸气作用：（1）降低烃分压，促进一次反应（2）可清除炉中的结焦，H2O ＋C Û CO＋H2（3）水蒸气的热容大，可以稳定反应温度（4）提高生产的安全性（5）水蒸气易与产品分离，价格便宜27．原子经济反应和绿色化学工艺以及催化剂的作用原子经济反应是指反应物分子中的每一个原子都转化到产物中去的反应。

如甲醇羰化制醋酸。

28．合成气：指一氧化碳和氢气的混合气。

30．重整的概念，水蒸气重整的概念，干气重整（dry reforming）制气工业上Reforming一般指烃类与含氧分子，如H2O、CO2和O2之间的反应。

催化剂存在下，水蒸气与烃类的反应叫水蒸气重整。

干气重整指烃类与CO2的反应。

31.合成气的三大生产工艺：水蒸气重整（催化过程）、自热重整或部分氧化（催化或非催化过程）、煤的气化（非催化过程）32．减压渣油的催化深加工（加氢）主要面临哪些困难？（1）催化剂极易中毒（2）渣油中有机分子尺寸大，向催化剂孔中的扩散困难（3）渣油加氢需要在特别高的氢气压力下进行，生产的安全性要求很高（4）渣油的催化深加工生产成本高33.原油加工常压蒸馏：原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏，所用设备为原油常压精馏塔，常压蒸馏可得到沸程不同的馏分，如直馏汽油，又称石脑油(<205℃,C5～C11) 、煤油(130~250℃, C9～C16)、轻柴油(250~300℃, C15～C18) 、重柴油，又叫瓦斯油(300~350℃, C15～C20)等轻质馏分和常压重油(>350℃,>C20)。

常压塔顶馏出物中还富含C1～C4烷烃。

减压蒸馏(<100kPa)：常压蒸馏只能得到各种轻质馏分。

塔底产物即常压重油，是原油中比较重的部分(沸点>350℃)，而各种高沸点馏分，如裂化原料和润滑油馏分等都在其中。

要想从重油中分出这些馏分，就需要把温度提到350℃以上，而在这一高温下，原油中的稳定组分和一部分烃类就会发生分解，降低产品质量和收率。

为此，将常压重油在减压条件下蒸馏(<420℃)，使油品的沸点下降，高沸点馏分可以在较低温度下气化，从而避免了分解。

催化裂化：在流化床反应器中，在催化剂作用下，加热重质馏分油，使大分子的烃类发生裂化反应而转化为高质汽油、并副产柴油、锅炉燃油、液化气和其它气体（如H2）等产品的过程.催化重整：在催化剂作用下，加热直馏汽油（石脑油），使分子重构，形成新分子的工艺过程。