化工工艺学完美打印版
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第一章绪论
1化工生产的起始原料主要有矿物资源,生物资源,空气和水四类。
2化学工业中,设备投资所占比例最大的是产品提纯设备。
3一个化学生产过程,可分为原料预处理,化学反应,产品分离与精制三个步骤。
4天然气主要由甲烷,乙烷,丙烷和丁烷组成。
第二章化学工艺基础
1用原油炼制燃料油,一次加工时,原油首先经过的加工设备是常压塔。
2常压蒸馏和减压蒸馏是对石油的一次加工。
3汽油品质最重要的指标是辛烷值。
4在石油催化裂化中,正碳离子中最容易断裂的键是β键。
5石油一次加工过程的主要任务是将原油分离成不同沸点范围的馏分,所用的设备是常压蒸馏塔,减压蒸馏塔。
6常,减压蒸馏塔获得的产品都是混合物。
7原油经过初馏塔,从初馏塔塔顶蒸出的轻汽油,也称石脑油。
8原油在蒸馏前,一般经过脱盐脱水处理。
第三章烃类热裂解
1石油中所含烃类有烷烃,环烷烃和芳香烃。
2石油裂解制取乙烯等所用的反应器是管式裂解炉。
3按顺序深冷分离法分离裂解气,裂解气首先进入的设备(塔)是甲烷塔。
4烃类热裂解的后续深冷分离工序之前,要进行裂解气的净化,主要包括:脱除酸性气体,脱水和脱炔三步。
5工业上控制石油深度的措施是控制停留时间。
6裂解气分离的工艺采用用深冷分离法,其中甲烷塔技术含量最高。
7裂解原料的含氢量越高,裂解产物中乙烯收率越高。
第四章芳烃转化过程
1工业上已用于苯烷基化工艺的催化剂是酸性催化剂。
第五章合成气的生产过程
1合成气的CO变换的主要目的是使CO变成CO2便于除去。
2通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量.
3干法脱硫中,能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是钴—钼加氢法。
4合成气净化过程中的脱碳是指去除CO2
5为了脱除合成气中极少的残渣,最适合的脱硫法措施是氯化锌法。
第六章加氢与脱氢过程
1可使合成氨催化剂永久性中毒的是二氧化硫。
2N2与H2合成氨所用的催化剂是Fe3O4。
3用于氨合成的熔铁催化剂,必须升温还原活化。
4不论是脱氢反应或是断链反应,都是热效应很大的吸热反应。
5氨合成塔的设计的原理是套筒设计,里层耐高温,外层耐高压。
第七章烃类选择性氧化
1乙烯直接氧化生产环氧乙烷所用的催化剂为Ag。
2乙烯与空气可生成环氧乙烷,反应方程式为CH2=CH2+0.5O2=C2H4O
3丙烯氨和空气反应生成丙烯腈,反应方程式为CH2=CHCH3+NH3+1.5O2=CH2=CHCN+3 H2O
4固定床反应器常用于气固非均相类型的反应。
5目前,工业上生产苯乙烯的主要生产方法是乙苯脱氢法,工业上生产环氧乙烷的主要生产方法是乙烯的环氧化法,工业上生产丙烯腈的主要方法是丙烯氨氧化法。
6丙烯氨氧化制丙烯腈是一强放热反应,反应温度较高,工业上大多采用流化床反应器。7丙烯氨氧化制丙烯腈工艺流程回收部分设置急冷器,是为了防止丙烯腈,HCN等副产物聚合。
简答题
1烃类热裂解制乙烯过程中,结焦和生炭的机理有何不同?
答:结焦是在较低的温度下(〈1200K〉通过芳烃缩合而成;生碳是在较高的温度下(>1200K)通过生成乙炔的中间阶段,脱氢为稠合的碳原子。
2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:(1)降低烃分压,有利于一次反应,抑制二次反应。
(2)水蒸气的热容较大,水蒸气升温时虽然耗热较多,但能对炉管温度起稳定作用,在一定程度上保护了炉管。
(3)易于从裂解产物中分离,对裂解气的质量无影响,且水蒸气便宜易得。
(4)可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用。水蒸气在高温下与裂解管中沉积的焦碳发生反应。C+H2O=H2+CO实际对炉管起清焦作用。
(5)水蒸气对金属表面起一定的氧化作用,使金属表面的铁、镍形成氧化薄膜,减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用
3在裂解气的深冷分离流程中,乙烯损失的主要部位有那几处?
答:(1)冷箱尾气中带出损失;
(2)乙烯塔釜液乙完中带出损失;
(3)脱乙烷塔釜液C3馏分中带出损失;
(4)压缩段间凝液带出损失。
4对裂解气进行深冷分离包括那三大部分?每部分作用是什么?裂解气为什么要进行压缩?为什么要分段压缩?
答:(1)气体净化系统——脱酸性气体、脱水、脱炔、脱一氧化碳。
压缩和冷冻系统——加压降温。
精馏分离系统——精馏塔、分离甲烷、乙烯、丙烯、C4馏分及C5馏分。
(2)裂解气压缩的目的是:①使分离温度不太低
②少耗冷量。
(3)分段压缩的原因: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。
5工业上苯的来源主要有哪五种?
答:(1)从炼焦副产粗笨中获取;
(2)从裂解汽油中获取;
(3)从重整汽油中获取;
(4)从甲苯岐化获取;
(5)甲苯加氢脱甲基获取。
6写出“三烯”“三苯”的主要来源。
答:(1)“三烯”主要来源:主要来源于石油(炼厂气分离,烃类热裂解制备);
(2)“三苯”主要来源:石油、天然气和煤(从炼焦副产粗苯中获取,从裂解汽油中获取,从重整汽油中获取)。
7天然气水蒸气转化生产合成气过程为何分二段进行?
答:一段生产无法达到对天然气转化的要求:残余甲烷含量低于0.5%,H2/N2=3/1。二段转化可以满足上述要求,同时还可以提供后续合成所需氮气。
8天然气—水蒸汽转化工艺回答下列问题:为何要向二段转化器中引入经预热器至450度左右的空气?此工艺的压力为何选3MPa?
答:引入经预热器至450度左右的空气降低二段转化的热负荷,提高二段转化催化剂的利用率。选3MPa有三大优点:可以节省压缩功消耗;提高过量蒸汽余热的利用价值;可以降低原料气制备与净化系统的设备投资。
9氧化脱氢法与催化剂脱氢法相比有哪些优点。
答:①氧化脱氢反应温度较低;
②通常脱氢是吸热反应,而氧化脱氢却是放热的,可省去原先的供热设备;
③由于催化剂在较低温度和氧气气氛下工作,结焦极少,所以催化剂可以长期运转;
④在通常脱氢反应中,压力对平衡转化率有很大影响,但在氧化脱氢时,压力影响甚微,所以减压或用水蒸气稀释并非一定必要;
⑤由于反应温度较低,有可能让转化率及选择性都获得提高。而在通常的脱氢法中,升高温度转化率可以提高,但选择性因副反应激烈往往是下降的。
10乙苯催化脱氢合成苯乙烯工艺中脱氢部分用那两种类型的反应器,各有哪些优缺点。
答:分为:等温反应器和绝热反应器。
●等温反应器:
优点:是出口温度高于进口,对动力学、热力学有利:采用等温反应器脱氢,乙苯转化率选择性都好,另外水仅作为稀释,用量为绝热的1/2。
缺点:是结构复杂,成本高;
●绝热反应器:
优点:是简单,生产能力大,成本低。
缺点:出口温度低于进口影响转化率,因此绝热反应器脱氢,不仅转化率较低,选择性也较低。
11合成氨与合成甲醇有哪些相似的地方?
答:原料路线相似、制气方法相似、净化工艺大部分相似、合成工艺原理、生产方法基本相同、公用工程基本相同。
12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:(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;