化工工艺学复习题(带答案)-精简

《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—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—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—无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；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—大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应主要有哪几个？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

温度不同：高温下（900℃～1100℃）生成乙炔，生成碳；低温下（600℃左右）芳烃缩合生成焦

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

链终止：

7. 烃类裂解有什么特点？

答：（1）高温，吸热量大

（2）低烃分压，短停留时间，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，PONA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 —烷族烃 N —环烷族烃

O —烯族烃 A —芳香族烃

（2）芳烃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+473.7×d15.615.6－456.8

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

TV —体积平均沸点，K

T10、T30…—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—立方平均沸点；

xiv —I 组分的体积分率；

Ti —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。

1315.6

31311.216n iV i i T

K d T x T ==⎛⎫= ⎪⎝⎭∑立立

一次反应的活化能大于二次反应，升高温度有利于提高k1/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？在裂解反应中，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 + H2O à H2 + CO

具有对炉管的清焦作用；

5) 水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，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