化工工艺学问答题

化工工艺学问答题
1、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：由原料烃类经热裂解生成乙烯和丙烯的反应。

二次反应：主要是指一次反应生成的乙烯，丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，甚至最后生成焦或碳。

1、什么叫焦，什么叫碳？结焦和生碳的区别有哪些？
答：焦：芳烃缩和而成，其中含碳量在95%以上，含少量氢。

该反应在较低温度下发生（600℃左右）
碳：是由乙炔中间阶段生成的，其组成是由300～400个碳原子稠和形成的碳原子团C60。

碳与焦的区别：
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
2、试述烃类热裂解的反应机理。

（了解）
答：热裂解的自由基反应机理
以乙烷为例：C2H6 → C2H4+H2
自由基连锁反应分为三个阶段：
链引发：k1
C2H6 →H3 + H3 E1=359.8
k2
CH3+C2H6 →CH4+ 2H5 E2=45.1
链传递：k3
2H5 →C2H4+ E3=170.7
k4
+C2H6 →2H5+H2 E4=29.3
链终止：k5
2H5 + →C2H6 E5=0
3、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：裂解原料油中各种烃按结构可分为四大族：链烷烃族、烯烃族、环烷烃族、芳香族
PONA的含义：P-链烷烃 N-环烷烃 O-烯烃 A-芳烃
芳烃指数：表示油品芳烃的含量馏分油的关联指数
特性因素：表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数
4、什么叫停留时间？停留时间和裂解产物分布有何影响？
答：停留时间：物料从反应开始到达某一转化率时在反应器内经历的时停留时间的影响：由于有二次反应，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。

停留时间过长，乙烯收率下降。

由于二次反应主要发生在转化率较高的裂解后期，如能控制很短的停留时间，减少二次反应的发生，就可以增加乙烯收率。

5、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，工业上采用水蒸气作为稀释剂的优点是什么？
答：1、因为高温不宜密封，一旦空气漏入负压操作系统与烃气体混合就会引起爆炸，同时还会多消耗能源，对后面分离工序的压缩操作不利。

2、采用水蒸气作为稀释剂的优点有：
1）、水蒸气的热容大，可以稳定炉管温度，在一定程度上保护炉管防止过热；
2）、水蒸气易从裂解产物中分离，且水蒸气便宜、易得，可以抑制原料中硫对裂解管的腐蚀作用；
3）、水蒸气对炉管的铁和镍有氧化作用，形成氧化膜，抑制铁和镍对生碳的催化作用；
4）、水蒸气在高温下能与裂解管中的积碳和焦发生氧化作用，对生成的炭有一定的清除作用。

7、管式裂解炉结焦的现象有哪些？如何清焦？
答：结焦现象：1) 炉管出口压差增大；2) 燃料量增大；3) 裂解气中乙烯含量降低
清焦：停炉清焦法和不停炉清焦法（也称在线清焦法）。

8、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，分离出单一稀烃产品或烃的馏分，为基本有机化学工业和高分子化学工业等提供原料。

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
9、什么是深冷，什么是深冷分离？深冷分离流程包括哪几部分？
答：在基本有机化学工业中，冷冻温度≦-100℃的称为深度冷冻，简称“深冷”。

因为裂解气分离方法采用了-100℃以下的冷冻系统，所以工业上称为深冷分离法。

深冷分离流程可以概括成三大部份：
（1）气体净化系统：包括脱除酸性气体、脱水、脱除乙炔和脱除一氧化碳（即甲烷化，用于净化氢气）。

（2）压缩和冷冻系统：使裂解气加压降温，为分离创造条件。

（3）精馏分离系统：包括一系列的精馏塔,以便分离出甲烷乙烯C5馏分以及C5馏分。

10、裂解气中的酸性气体主要有哪些组分？若这些气体过多时，对分离过程带来什么样的危害？工业上采用什么样的方法来脱除酸性气体？
答：裂解气中的酸性气体，主要是二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)。

另外还有少量的有机硫化物。

这些酸性气体含量过多时，对分离过程会带来如下的危害：硫化氢能腐蚀设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒；二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。

工业上常用化学吸收法，来洗涤裂解气。

11、三种深冷分离流程有什么共同点和不同点。

答：三种流程的共同点：
(1)先将不同碳原子数的烃类分开，再分离同一碳原子数的烯烃和烷烃，采取先易后难的分离顺序。

(2)最终出产品的乙烯塔和丙烯塔并联安排，并且排在最后，作为二元组分精馏处理。

三种流程的不同点：
(1)精馏塔的排列顺序不同：顺序分离流程是按组份碳原子数顺序排列的，其顺序为：1)脱甲烷塔 2)脱乙烷塔 3)脱丙烷塔。

即顺序分离流程中的C1、C2、C3逐个脱除，按顺序分离。

排列顺序简称为［1 2 3］；前脱乙烷流程的排列顺序是［2 1 3］；前脱丙烷流程的排列顺序是［3 1 2］。

(2)加氢脱炔的位置不同：前脱乙烷深冷分离流程和前脱丙烷深冷分离流程都是采用前加氢脱炔流程。

(3)冷箱位置不同：顺序分离流程和前脱丙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之前。

而前脱乙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之后。

12、什么叫馏程，馏分？
答：馏程：当油品加热蒸馏时，滴出第一滴油品时的气相温度，称为“初馏点”，蒸馏到最后达到的最高气相温度称为“终馏点”，初馏点到终馏点的温度范围成为该油品的馏程。

在馏程之间蒸馏的蒸出物称为“馏分”。

13：什么叫常减压蒸馏？其预处理包含哪些内容？
答：常减压蒸馏：原油预处理（脱盐、脱水、脱硫化物）-→常压蒸馏-→减压蒸馏
原油预处理：脱盐、脱水、脱硫化物。

要求含盐量不大于0.05Kg/m3 ,含水量不超过0.2%。

加入碱性中和剂和缓试剂，以减少设备腐蚀。

14、与基本有机化工有关的石油加工方法有哪些？
答：（1）常减压蒸馏（2）催化裂解（3）催化重整（4）加氢裂化
15、烃类脱氢催化剂应当有什么样的要求？
答:对于烃类脱氢催化剂的要求是：
(1)具有良好的活性和选择性棗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)热稳定性好棗能耐较高的操作温度。

(3)化学稳定性棗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耐受还原气氛，不至于被还原到金属状态。

并且要求催化剂能在大量水蒸气存在下，长期操作，不至于崩解，能保持足够的强度。

(4)抗结焦性能好，容易再生棗不易在催化剂表面迅速发生焦碳沉积，结焦后可以用方便的方法再生，而不至于引起不利的变化。

16、为什么烃类采用氧化铁系催化剂脱氢时，总以水蒸气做稀释剂？
答：脱氢反应中有氢气生成，在氢气等还原气氛中，可以使高价氧化铁还原成低价氧化铁，甚至还原成金属状态的铁。

金属状态的铁能将烃类进行完全的分解反应，分解成氢气和碳，从而使选择性下降。

为了防止氧化铁被过度还原，要求脱氢反应中必须有适当的氧化气体，也是脱氢反应必须在适当的氧化气氛中进行。

水蒸气是氧化性气体，在大量水蒸气存在下，可以阻止氧化铁被过度还原，从而获得比较高的选择性。

因此采用氧化铁系催化剂脱氢，总是以水蒸气作稀释剂。

17、影响催化自氧化过程的影响因素有哪些？
答：1.杂质的影响 2.温度和氧气分压的影响 3.氧化气空速的影响
4.溶剂的影响
5.转化率的控制和返混
18、与均相催化氧化过程相比，非均相催化氧化过程有哪些特点？
答：(1) 非均相催化氧化过程和一般非均相催化反应相似，其反应过程也包括扩散、吸附、表面反应、脱附和扩散五个步骤。

(2)非均相催化氧化过程的传热情况也比均相氧化过程复杂。