化工工艺学

简答1.按一般化工产品生产过程和作用划分，化工工艺流程可概括为哪几个过程？1）生产准备过程—原料工序；2）催化剂准备过程—催化剂工序；3）反应过程—反应工序4）分离过程—分离工序；5）回收过程—回收工序；6）后加工过程—后处理工序。

2.在化工生产中评价和组织工艺流程应遵循哪些原则？1）物料及能量的充分利用；2）工艺流程的连续化、自动化；3）对易燃易爆因素采取安全措施；4）合理的单元操作设备布置。

3.催化剂的基本特征有哪些？催化剂的评价指标有哪些？a．催化剂是参与了反应的，但在反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化b．催化剂只能缩短达到化学平衡的时间，不能改变平衡；c．催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。

指标：a．具有良好的活性，特别是在低温下的活性；b．对反应过程，具有良好的选择性，尽量减少或不发生不需要的副反应；c．具有良好的耐热性和抗毒性；d．具有一定的使用寿命；e．具有较高的机械强度，能够经受开停车和检修时的物料的冲击；f．制造催化剂所需要的原料价格便宜，并容易获得。

4.简述油田开发及石油开采过程的三个阶段：一次采油是指利用油藏天然能量进行开采的过程：二次采油是指向油层补充流体以保持地层能量的采油方法：三次采油是指采用物理化学生物等方法改变油藏岩石及流体的性质，提高水驱后油藏采收率的方法。

5.合成气的生产方法有哪几种？a．以煤为原料生产合成气[间歇法和连续法]；b.以天然气为原料生产合成气[转化法和部分氧化法]（成本最低）；c.以重油或渣油为原料生产合成气[部分氧化法]。

6.试述烃类裂解的目的和所用的原料：目的：生产低级烯烃（乙烯，丙烯，丁烯）等产品。

原料：1）气态烃：如天然气，炼厂气；2）液态烃：轻油，柴油，原油，重油；按密度分为轻质烃（乙烷，丙烷，丁烷，液态石油气）和重质烃（石油脑，煤油，柴油，重油）7.为什么要进行裂解气的分离？工业上主要方法：裂解气是组成复杂的气体混合物，其中，既有目的产物乙烯，丙烯，也有副产物丁二烯，饱和烃类，还有CO2，CO，炔烃，H2O和含硫化合物等杂质，为获取纯度单一的烯烃及其他馏分，必须对裂解气进行分离和提纯。

工业上，主要采用：①深冷分离法；②油吸收精馏分离法。

8.用水蒸气做稀释剂的原因：a.易于裂解气的分离；b.稳定温度，防止过热；c.抑制腐蚀；d.脱除结碳，防止结焦。

9.为什么说碳二系产品的生产构成了石油化工的基础？简述生产乙烯的原料有哪些？碳二系产品中最简单的烃类化合物是乙烷、乙炔和乙烯。

乙烷的键具有饱和性，其反应活性较低，工业上主要用途是用于生产卤代烷，且可作为裂解生产乙烯的好原料；乙炔具有不饱和键，是化学反应极高的一种烃，许多有机工业产品都可以由乙炔及其衍生物合成制得，故乙炔被称为“有机合成之母”，在天然气或煤炭资源较丰富的地区，乙炔的发展比较大；乙烯是最重要的石油化工基础原料，其反应活性高、成本低、纯度高且易于加工利用，乙烯及其衍生物主要用于生产合成纤维（如涤纶、维纶），合成塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯），合成橡胶（如乙丙橡胶、丁苯橡胶），另外，由乙烯出发还可生产溶剂、表面活性剂、增塑剂、合成洗涤剂、农药等，可以说，没有乙烯，石油化工就没有原料，更谈不上石油化工的发展。

由上所述，碳二系产品的生产构成了石油化工的基础。

10.乙烯水合法生产乙醇有哪几种方法？并介绍各自特点，直接水合法：乙烯与水经过催化水合生产乙醇的方法。

特点：乙烯浓度越高，对反应越有利；85％的乙烯作原料，控制乙醛的生成。

间接水合法：是让乙烯先与浓硫酸作用，经烷基硫酸酯中间物，然后再水解得到醇。

特点：乙烯单程转化率高，产品分离提纯困难，对设备有强烈的腐蚀作用。

11．简述碳三及其化工产品在化工生产中的作用：碳三系指含有三个碳原子的脂肪烃、脂肪族含卤化合物、脂肪醇、醚、环氧化合物、羧酸及其衍生物，他们均是重要的化工原料及产品。

在碳三中产量最大，用途最大的是丙烯。

丙烯具有双键结构，因而它具有烯烃的反映，如加成反应、氧化反应、羧基化、烷基化及其聚合反应。

丙烯主要用于制取聚丙烯，丙烯晴，环氧丙烷，异丙酮和异丙苯等产品。

此外，丙烯经聚合或氢化后可作添加剂以改善燃料的辛烷值。

12．简述碳四、碳五馏分来源：碳四馏分主要来源有热裂解制乙烯的联产、炼厂催化裂化的联产，除此之外还来源于油田气(天然气)和α -烯烃联产等途径；碳五馏分主要来源有液态烃裂解制乙烯的联产、炼厂催化裂化的联产等途径。

13.丁二烯抽提生产工艺主要有哪些？乙腈(ACN)法、二甲基甲酰胺(DMF)法、N-甲基吡咯烷酮(NMP)法、二甲基乙酰胺(DMACDMF)法、糠醛法和二甲基亚砜法。

此外还有醋酸铜氨溶液化学吸收法(CAA)，它不同于萃取精馏。

14.在石油化工领域中用量最大的芳烃是哪三种？制备途径有哪些？苯，甲苯，二甲苯还原苯胺燃料、医药、助剂等农药、染料、医药、香料等尼龙6尼龙66醇酸树脂、涂料、增塑剂丙酮苯酚有机玻璃、溶剂酚醛树脂、尼龙6等磺化洗涤剂三硝基甲苯TNT炸药甲苯二异腈酸酯聚氨基甲酸酯苯甲酸己内酰胺尼龙6苯对二甲苯二甲苯对二甲苯对苯二甲酸涤纶二甲苯甲醛树脂芳香族树脂15.三废处理及综合利用：三废：固体废物、悬浮液和渣浆、排放水、废弃、粉尘等有害物质。

三废治理首先应改革不合理工艺，使三废不产生或少产生，把三废消灭在生产过程中，还要重点考虑有没有三废，或三废处理措施是否得当，处理结果能否达到国家规定的排放标准。

对于生产工艺中不能解决的三废问题，要开展综合利用，变废为宝。

对不能综合利用的三废也要有切实可行的治理措施。

三废的处理方案主要有化学法、生物法、物理法等。

在进行石油化工生产的同时，结合开展综合利用和回收利用，不仅可以减少污染，还可以减低成本，减少消耗，所以人称三废是资源的第二次开发。

填空1.石油化工又称石油化学工艺，指化学工业中以石油为原料生产化学品的领域，广义上也包括天然气化工。

2.三大合成材料：合成树脂、合成橡胶、合成纤维。

3.化学工艺又称化工技术或化学生产技术。

4.原子经济性的数学表达式：AE=5.催化剂又叫触媒。

该物质在化学反应前后的数量和化学性质不变。

6.按催化剂反应体系的物相均一性分为：均相催化剂和非均相催化剂。

7.催化剂密度的表示方法：堆积密度、假密度、真密度。

8.石油是石蜡族烷烃、环烷烃和芳香烃等不同烃类以及各种氧、硫、氮的化合物的可燃的有机液态矿物。

未经加工的石油也称原油。

9.组成石油的化学元素主要有碳、氢、硫、氮、氧。

碳含量为84%-87%；氢含量为11%—14%10.石油中的烃类按其本身化学结构的不同分为三大类：烷烃，环烷烃，芳香烃。

11.原油的组分：油质，胶质，沥青质，碳质。

12.天然气广义：自然界一切天然产出的气体；狭义：蕴藏于地表以下以烃类混合物为主的可燃气体或其水合物。

13.石油开采：自喷采油、气举采油、有杆泵采油、无杆泵采油。

14.油田开发及石油开采过程一般分为三个阶段：一次采油、二次采油、三次采油。

15.蒸馏的目的：使轻重组分分离。

16.天然气净化处理的目的是脱除天然气中的固体杂质、水分、硫化物和二氧化碳等有害组分。

17.天然气脱水的方法：吸收法、吸附法、低温分离法。

18.工业上主要采用煤、石油馏分（重油和渣油为主）、天然气（成本最低）等原料来制造合成气。

19.合成气是指一氧化碳和氢气的混合物。

20.脱硫过程的作用是脱除天然气中的硫化物，以防止催化剂中毒；脱碳过程作用是脱除二氧化碳，使合成气只含有一氧化碳和氢。

21.乙炔俗称风煤，电石气，曾有过“有机合成工业之母”的美称。

22.三烯：乙烯、丙烯、丁二烯；三苯：苯、甲苯、二甲苯。

将乙烯生产能力作为衡量一个地区石油化工发展。

23.裂解原料油中各种烃按其结构分为四大族：链烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃；原料烃中，烷烃含量越大，芳烃含量越小，则乙烯产率越高。

24.裂解气的分离工业上主要采用：深冷分离法（适用于加工精度高的大工业生产）、油吸收精馏分离法。

25.裂解气的净化过程包括：裂解气的压缩、酸性气体的脱除、脱除水分、脱炔、脱一氧化碳等。

26.乙烯是烯烃中最简单也是最重要的化合物之一，其具有活泼的双键结构，反应活性高、成本低、纯度高且易于加工利用，所以是最重要的的石油化工基础原料。

乙烯易于发生的反应：27.环氧乙烷又称氧化乙烯；结构式：28.乙醇的生产方法：粮食发酵法、木材水解法、亚硫酸盐废碱液法、乙醛加氢法、羧基合成法和乙烯水和法等。

真正具有工业意义的是发酵法和乙烯水和法。

29.目前工业上采用的化学合成法生产乙醇技术有直接水合法和间接水和法。

30.利用合成气直接合成乙醇的方法正引起许多国家的高度重视。

31.在碳三中产量最大、用途最广的是丙烯。

32.丙烯的来源主要有两个：一是由炼油厂裂化装置的炼厂气回收；二是石油烃裂解制乙烯时联产时所得。

33.丙烯具有双键结构，因而具有烯烃的反应特性，如加成反应，氧化反应，羧基化，烷基化及聚合反应等。

34.苯酚、丙酮的生产原理：a.过氧化氢异丙苯的生成b过氧化氢异丙苯的分解35.以丙烯腈为基本原料生产的纤维商品名为“腈纶”，俗称人造羊毛。

36.烃类热裂解制乙烯过程可得联产物碳四馏分的特点：烯烃（丁二烯、异丁烯、正丁烯）尤其是丁二烯的含量高；烷烃含量很低。

37.我国乙烯生产多采用轻柴油或石脑油等较重的液态烃作为裂解原料。

38.碳四馏分的分离关键是异丁烯和1-丁烯的分离。

39.丁二烯是重要的石油化工基础原料，最大用途是生产各种合成橡胶（丁苯橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶）。

40.甲基叔丁基醚简称MTBE，主要作为辛烷值汽油改进剂。

41.苯在化学工业上的用途：a.通过苯乙烯中间体来生产聚苯乙烯塑料和合成橡胶等：、b．通过环乙烷中间体进一步加工得到尼龙：c．通过生产异丙苯制备苯酚和丙酮。

42.甲苯的化学性质与苯相似，由于甲基的存在，增加了反应性能。

甲苯可发生的化学反应如下：取代反应、加成反应、氧化反应、歧化反应、硝化反应、磺化反应。

43.苯烷基化生产乙苯的方法很多，但在石油化工生产中占主流的方法是液相烷基化法。

这种方法以乙烯和苯为原料，用三氯化铝作催化剂，氯化氢为助催剂，通过烷基化反应进行的。

44.石油化工的发展与石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产品和三大合成材料的发展有关。

3.某石化公司苯乙烯车间每年苯乙烯的生产能力为40000吨，年工作时间8000小时，原料乙苯的纯度为98%，甲苯含量2 %（重）。

以反应乙苯计的苯乙烯产率为90%、苯产率3%、甲苯产率5%、焦油产率为2%。

以通入乙苯计的苯乙烯产率为40%、乙苯与水蒸气比为1：1.5（重），试对乙苯脱氢炉进行物料衡算。

解：。