化工工艺学复习题(带答案)精简.doc

《化工工艺学》（部分简答题）

1.什么叫烃类的热裂解？

答：烃类热裂解法是将石汕系烃类原料（天然气、炼厂气、轻汕、柴汕、重汕等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。

2.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？

答：一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应

二次反应：主要指由一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或炭的反应。

3.简述一次裂解反应的规律性。

答：（1）烷烃一正构烷烃最有利于生成乙烯，丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子的正构烷烃。随着分子量增大，这种差别越小。

（2）环烷烃一在通常裂解条件下，环烷烃生成烯烃的反应优于生成单烯烃的反应。含环烷烃较多的原料，乙烯的收率较低。

（3）芳烃一无侧链的芳烃基木上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃主要是侧链逐步断裂及脱氢。芳烃主要倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。

（4）烯烃一火分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，烯烃脱氢生成的二烯烃能进一步反应生成芳烃和焦。

（5）各类烃裂解的难易顺序可归纳为：正构烷烃〉异构烷烃〉环烷烃（C6〉C5）＞芳烃

4.烃类热裂解的一次反疲主要有哪几个？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烯烃的加氢和脱氢④积炭和结焦

5.什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？

答：结焦是在较低温度下（＜1200K）通过芳烃缩合而成

生碳是在较高温度下（〉1200K）通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。

结焦与生碳的区别：

机理不同：碳要经过乙炔阶段才能发生；焦要经过芳烃缩合才能发生

温度不冋：高温下（900°C〜1100°C）生成乙炔，生成碳；低温下（600°C左右）芳烃缩合生成售组成不同：碳只含炭，不含杂质；焦还含有氢

6.试述烃类热裂解的反应机理。

答：以乙烷为例：C2H6 -＞C2H4+H2

A 白基连锁反应分为三个阶段：活化能Ei (kJ/mol) 链引

发，

kJ

C 2H 6 - CH 3 + CH 3 E L =359. 8 k2

CH 3+€2H 6 - CH4 + C 2H 5 E2=45. 1 链传递： k3

C 2ll 5 C 2H 4 + I.l R3=170. 7

k4

H+C 2H 6 一 d 2H 5+H 2 R4^29.3 7. 烃类裂解有什么特点？

答：(1)高温，吸热量大

(2) 低烃分压，短停留吋间，避免二次反应的发生

(3) 反应产物是复杂的混合物

8. 什么叫族组成，P0NA 的含义是什么？什么叫芳烃指数？什么叫特性因素？

答：(1)定义：是指原料烃分子中所含各族烃的质量百分比 P —院族烃 N —环院

族烃

0—烯族烃 A —芳香族烃

(2)芳径指数即美国矿务局关联指数(U. S. Bureau of Mines Correlation Index),简称BMCI 。 用于表征柴油等重质馏分油中烃组分的结构特性。BMCI 值的计算式是：

BMCI=48640/TV+473. 7Xdl5. 615. 6-456. 8

TV=(T10+ T30+ T50+ T70+ T90)/5

TV —体积平均沸点，K

T10、T30…一分别代表恩氏蒸馏馏出体积为10%, 30%…时的温度，K 基

准:n-C6H14 的 BMCI=0

芳烃的BMCI=100

(3)特性因素是用作反映石脑油、轻柴油等油品的化学组成特性的一种因素，用K 表示。可按 下式

算出 |

T 立一立方平均沸点；

xiv —I 组分的体积分率;

Ti 一I 组分的沸点，k 。

9. 裂解炉温度对烃的转化率有何影响，为什么说提高裂解温度更有利于一次反应和二次反应的 竞争？

答：温度对产物分布的影响主要有两方面：

① 影响一次产物分布；

② 影响一次反对二次反应的竞争。

一次反应的活化能大于二次反应，升高温度有利于提高kl/k2的和比值，也即有利于提高一次 反应对二次反应的相对速度，提高乙烯的收率。

10. 什么叫停留时间，停留时间与裂解产物分布有何影响？

答：物料从反应开始到达某一转化率时在反应器内经历的时间叫停留时间。

由于存在二次反应，故每一种原料在某一特定温度下裂解时，都有一个得到最大乙烯收率的适 宜ko c 2H 5 + H -* C 2H 6 E5=O E=l/2 (E1+E3+E4—E5)

= 1/2 (359. 8+170. 7+29.3-0) 链

终止：

=279.9 kj/mol

停留时间。

11.为什么要采用加入稀释剂的方法来实现减压的目的？在裂解反应屮，工业上采用水蒸汽作为稀释剂的优点是什么？

答：这是因为.• 1、裂解是在高温下进行的，如果系统在减压下操作，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；

3）水蒸汽可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用，可以保护裂解炉管；

4）水蒸气在高温下能与裂解管中的沉积焦炭发生如下反应：C + H20 ◊ H2 + CO

具有对炉管的清焦作用；

5）水蒸气对金属表而起一定的氧化作用，形成氧化物薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。

12.什么叫KSF,为什么要用正戊烷作为衡量石脑油裂解深度的当量组分。

答：KSF是综合考虑了原料性质、停留时间和裂解温度三方面影响作为衡量重质原料裂解深度的指标。因为在任何轻质汕中正戊烷总是存在的，它在裂解过程中只有减少，不会增加。其裂解余下的量亦能测定，选他作当量组分，足以衡量原料的裂解深度。

13.为了提高烯烃收率裂解反应条件应如何控制？

答：适量的提高裂解温度，减少停留时间，降低烃的分压，添加适量稀释剂。

14.为什么要对裂解气急冷，急冷有哪W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727~927之间，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，烯烃收率下降和生成很多副产物，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

15.管式裂解炉结焦的现象有哪些，如何清焦？

•炉i投料量不变的情况下，进口压力增大，压差增大。

•从管孔观察可看到辐射室裂解管壁上某些地方因过热而出现光焭点

•投料量不变及管出口温度不变但燃料消耗量增加

•裂解器中乙烯含量下降

清焦方法：停炉清焦法、不停炉清焦法

16.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？

答：裂解气是很复杂的混合气体，耍从中分离出高纯度的乙烯和丙烯等产品，必须进行一系列的浄化与分离过程。

裂解器的分离方法有：深冷分离法汕吸收精馏法