基本有机化工工艺学复习题

基本有机化工工艺学复习题

1.什么叫烃类的热裂解?

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.裂解原料按其在常温常压下的物态，可以分为气态烃和液态烃两大类。

3. 工业上烃类裂解生产乙烯的主要过程为：

原料→热裂解→裂解气预处理（包括热量回收、净化、气体压缩等）→裂解气分离→产品乙烯、丙烯及联产物等。

4. 热裂解特点：

高温，吸热量大

低烃分压，短停留时间，避免二次反应的发生

反应产物是复杂的混合物

5. 影响裂解结果的因素：

原料特性；裂解工艺条件；裂解反应器型式；裂解方法等。

6. 工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。

7. 裂解气净化与分离的任务就是除去裂解气中有害的杂质，分离出单一烯烃产品或烃的馏分，为基本有机化学工业和高分子化学工业等提供原料。

8.影响乙烯回收率的因素：

a)原料气中C1/H2摩尔比值越大，乙烯在尾气中的损失越少；

b)操作压力越高，乙烯的损失就越小，但是它受到设备材质和塔底组份的临界压力的限制；

c)塔顶温度越低，乙烯在尾气中的损失越小，但是它受到制冷剂温度水平的限制。

9.写出异戊二烯、环戊二烯、环戊烷、间戊二烯的分子式

10. 催化氧化反应机理

副反应也为自由基链反应机理。

11. 催化氧化中所使用的催化剂有：过渡金属的水溶性或油溶性的有机酸盐，常用的是醋酸

钴、丁酸钴、环烷酸、钴醋酸锰等。

其催化作用：加速链的引发，缩短或消除反应诱导期；加速ROOH分解，促进氧化产物醇、醛、酮、酸的生成。

12.什么叫化工工艺，什么叫基本有机化工？

化工工艺学：研究化工产品的原料特点，物理化学性质，生产原理，最适宜的工艺路线，最适宜工作条件，工艺流程，生产设备的构造和材料，产工艺计算，技术经济评价，市场动态等的一门科学。

基本有机化工：利用自然界存在的天然资源（煤、石油、天然气、农副产品）经过物化过程得到基本有机化工产品的过程。

13. 基本有机化工天然原料有哪些，产品有哪些，14种主要的有机化工产品是什么？

天然原料：煤、石油、天然气、农副产品

产品：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、合成气

14种主要的有机化工产品：甲醇、甲醛、乙醇、乙醛、醋酸、环氧乙烷、丙三醇、异丙醇、丙酮、环氧丙烷、丁醇、辛醇、苯酚、苯酐。

14. 三大合成材料的主要品种有哪些？

三大合成材料：橡胶、塑料、纤维

五大橡胶产品：顺丁胶、丁苯胶、丁腈胶、氯丁胶、异戊二烯胶

塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS

纤维：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维伦

15. 基本有机化工的特点有哪些？

基本有机化工的特点:发展快、技术信、规模大

1.基本有机化工与能源的关系密切（相互制约）

2. 基本有机化工与三大合成材料融为一体

3.工艺路线、工艺流程多样化

16.催化裂解:为了得到更多的汽油、柴油、煤油，使较长的直链烷烃断裂为较短的碳链分子裂化-→烷烃裂解-→烯烃，同时使汽油的辛烷值提高。

②辛烷值：汽油在内燃机中燃烧时的抗爆性能。

以正庚烷的辛烷值为０，以2，2，4-三甲基戊烷的辛烷值为100，定出0～100的辛烷值标准，各种汽油的辛烷值是指它在内燃机中燃烧时的抗爆程度与辛烷值标准混合物比较而得，并非说汽油是蒸庚烷与辛烷的混合物。

抗爆性：烯烃>异烷烃>烷烃

17.催化重整：在催化剂作用下，将60～130℃的直馏汽油进行碳链骨架的结构调整发生脱氢芳构化反应可得到高辛烷值的汽油和芳烃。

反应：

18. 热氯化反应机理

热氯化反应，是典型的自由基链锁反应。其反应机理（以甲烷热氯化为例）为：

链引发

.

Cl2 ----->2Cl

加热

链传递

. .

Cl + CH4 -----> CH3 + HCl

. .

CH3 + Cl2 -----> CH3Cl + Cl

链终止

. .

CH3 + CH3 -----> CH3CH3

19. 甲烷（CH4）氯化反应特点：自由基链反应机理；强放热反应；气相反应速度非常快；反应速度常数很接近；大量腐蚀性气体产生。

20. 影响丙烯热氯化的主要因素

反应温度

T=450℃时，较多加成产物生成；

T过高，缩合生成苯反应加快；

→生成a-氯丙烯的选择性下降。

适宜的反应温度为500～510℃。

21. 乙烯加氯反应原理

乙烯与氯加成得到1,2-二氯乙烷：

CH2=CH2+Cl2---->ClCH2CH2Cl+171.5kJ

放热反应→采用液相催化氯化法→利于散热。

溶剂：产物1,2-二氯乙烷本身；

反应类型：离子型；

催化剂：盐类，三氯化铁(FeCl3)。

反应机理：

FeCl3 + Cl2 ----> FeCl-4 + Cl+

Cl+ + CH2=CH2 ----> CH2Cl-CH+2

CH2ClCH+2+FeCl-4---->CH2ClCH2Cl+FeCl3

22. 乙炔加氯化氢反应原理

乙炔与氯化氢加成得到氯乙烯：

C2H2 + HCl CH2=CHCl + 124.8 kJ

加成反应是在气相中进行。

热力学：反应非常有利；

实际：反应速度慢，必须采用催化剂。

催化剂：HgCl2/活性炭；

催化剂活性：HgCl2的含量高，活性就大；

催化剂成分：一般HgCl2的含量为10～20%；

23. 电石乙炔法生产氯乙烯的优缺点：

优点：

(1)技术成熟；

(2)流程简单；

(3)副反应少；

(4)产品纯度高。

缺点：

(1)能消耗大：生产电石，要消耗大量电能；

(2)Hg（汞）催化剂有毒，不利于劳动保护。

24. 催化脱氢反应的类型

脱氢反应是加氢反应的逆反应，在基本有机化学工业中，采用催化脱氢反应主要有下列几种类型：

1．低级烷烃的催化脱氢--生成相应的烯烃

CH3CH2CH2CH3 ----> CH3CH2CH=CH2 + H2

2．烯烃的催化脱氢--生成相应的二烯烃

CH3CH2CH=CH2 ---->CH2=CH-CH=CH2 + H2

3．烷基芳烃的催化脱氢--生成相应的烯基芳烃

C6H5-C2H5 ---> C6H5-C2H3 + H2

4．环烷烃的催化脱氢--生成相应环烯烃或芳烃

C5H10 --> C5H8+H2

C6H12 --> C6H6+3H2

5．六个碳原子以上烷烃的催化脱氢芳构化--主要生成芳烃

n-C6H14 --> C6H6+4H2

n-C7H16 --> C6H5-CH3+4H2

不仅主链碳原子数大于６的烷烃能脱氢形成芳烃，而且在主链上,碳原子数只有５个的C6以上烷烃，也能脱氢转化为芳烃，但过程比较复杂。

例如：

6．醇催化脱氢--生成相应的醛或者酮

CH3OH ----> HCHO + H2

(甲醛, formaldehyde)

以上第4和第5两类催化脱氢反应，产物都是芳烃，总称为脱氢芳构化反应。

对基本有机化工而言，重要的脱氢反应是前三类.

25. 烃类脱氢催化剂的要求是：

(1)具有良好的活性和选择性，能有选择性地加快脱氢反应的速度，对裂解反应、水蒸气转化、聚合等副反应没有或很少有催化作用。

(2)热稳定性好，能耐较高的操作温度。

(3)化学稳定性，由于脱氢反应产物中有氢气存在，要求所采用的金属氧化物催化剂能