化工工艺学习题与答案

化工工艺学试题（1）

一、填空：（每空1分共10分）

1. 目前工业上对、间二甲苯的分离方法有----------------------------、

------------------------------和-----------------------------------三种。

2. 乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用-----------------------和-----------------------两种

类型反应器。

3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有-------------------------、

-----------------------------、-----------------------------、

-------------------------------、-------------------------五种？

1、低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。

3、金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物。

二、简答（每题5分，共90分）

1、煤的干馏和煤的气化的定义。

答：将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工方法称煤的干馏。煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤的气化。

2、什么叫烃类热裂解？

答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料(天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等)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、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类。

3、烃类热裂解的原料有哪些？

答：

4、烃类热裂解过程有何特点？

答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成。

5、烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进行压缩？为什么要分段压缩？

答：裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度不太底，可以适当提高分

离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功；段与段中间可以进行降温，避免温度太高引起二烯

烃的聚合；段与段中间也可便于进行净化和分离。

6、烃类裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱酸性气体？怎样进行脱除？

答：酸性气体主要是指二氧化碳和硫化氢，另外还含有少量有机硫化物，这些酸性气体过多会对分离过程带来危害：例如硫化氢会腐蚀管道和设备，使加氢脱炔催化剂中毒，使干燥用的分子筛寿命缩短，二氧化碳会结成干冰，会堵塞管道，他们对产物的进一步利用也有危害，所以必须脱除。用碱洗法脱除；酸性气体量多时可以先用乙醇胺脱除，再用碱洗法彻底除去。

7、脱甲烷塔高压法和低压法有何优缺点？

答：低压法分离效果好，乙烯收率高，能量消耗低。低压法也有不利之处，如需要耐低温钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂。高压法的脱甲烷塔顶温度为—96℃左右，不必采用甲烷制冷系统，只需用液态乙烯冷剂即可，比甲烷冷冻系统简单。此外提高压力可缩小精馏塔的容积，所以从投资和材质要求来看，高压法是有利的；但高压法因乙烯与甲烷相对挥发度接近而不易分离，运行能耗要高于低压法。

8、为了节省能量和简化流程，乙烯塔作了哪两项改进？

答：用中间再沸器的办法来回收冷量；不设第二脱甲烷塔，在乙烯塔塔顶脱甲烷，在精馏段侧线出产品乙烯，一个塔起两个塔的作用。

9、写出在裂解气分离中低压脱甲烷塔的塔顶需要－1400C左右的冷量，说明（或画图说明）如何获得这一

级别的冷量？

答：可采用甲烷、乙烯、丙烯三元复迭制冷循环，通过两个复迭换热器，使冷水向丙烯供冷，丙烯向乙烯供冷，乙烯向甲烷供冷，甲烷就可向低于-140℃的冷量用户供冷。

10、芳烃烷基化反应中，工业生产上无水AlCl3催化剂应该怎样处理才具有活性？

答：纯的无水AlCl3无催化活性，必须有助催化剂HCl或RCl同时存在，使其转化为络合物，工业生产上使用的AlCl3络合物是将无水AlCl3溶于芳烃中，并同时通入HCl（或加入少量水，使少量AlCl3水解产生HCl）配置而成芳烃·H+·AlCl4-的复合体。AlCl3络合物催化剂活性甚高，可使反应在100℃左右进行，还具有使多烷基苯与苯发生烷基转移的作用。但其呈强酸性，对设备、管道具有强腐蚀性。

11、分别写出由合成气制备甲醇、丙烯氨氧化制备丙烯腈以及过氧化氢异丙苯发生酸解的反应方程式。答：CO+2H2CH3OH

C3H6＋NH3＋3/2O2 → CH2=CH－CN (g)＋3H2O (g)

12、简要回答以苯和乙烯为原料，我们怎样才能合成出苯乙烯。以及苯乙烯在储存时应注意那些

事项？

答：包括两步：第一步苯与乙烯烷基化合成乙苯；第二步乙苯催化脱氢合成苯乙烯。因苯乙烯活性高，容易聚合，因此贮存的苯乙烯要放在干燥而清洁的贮槽中，必须加阻聚剂，环境温度不宜高，保持期也不宜过长。

13、炔烃和烯烃在同一催化剂上加氢时，单独加氢和共同加氢时反应速度有何不同，为什么？

答：同一催化剂上当单独加氢是烯烃速度大于炔烃，但当共同加烃时炔烃速度大于烯烃，这是因为共同存在时发生了吸附竞争，乙炔吸附能力最强，大部分活性中心被乙炔所覆盖，所以乙炔加氢速度快。

14、举例说明芳烃之间转化的主要反应有哪几种。

答：异构化反应：歧化反应：烷基化反应：烷基转移反应：脱烷基化反应：

15、氯醇法生产环氧丙烷分哪两步进行？有何优缺点？

答：优点是生产过程比较简单，主要缺点是生产成本高，氯消耗量大，有大量含氯化钙污水需要处理。

16、简要回答丙烯腈生产过程中的含腈废水是怎样进行处理的。

答：(1) 水量少而HCN和有机腈化合物含量高的废水(例如急冷塔排出的废水)，一般是经过滤除去固体杂质后，可采用燃烧法处理，以空气作氧化剂，将废水直接喷入(或用碱水处理后再喷入)烧却炉，用中压水蒸气雾化并加入辅助燃料，进行烧却处理。

(2) 当废水量较大氰化物(包括有机腈化物)含量较低时，则可用生化方法处理。最常用的法是曝气池活性