化學(xué)工藝學(xué)知識點總結(jié)全解

化學(xué)工藝學(xué)第一章緒論1、化學(xué)工業(yè)：運用化學(xué)工藝、化學(xué)工程及設(shè)備，通過各種化工單元操作，高效、節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保和安全地將原料生產(chǎn)成化工產(chǎn)品的特定生產(chǎn)部門。2、化學(xué)工藝即化工生產(chǎn)技術(shù)，是指將各種原料主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，包括實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的全部化學(xué)的和物理的措施。3、化學(xué)工藝學(xué)是根據(jù)化學(xué)、物理和其他科學(xué)的成就，研究綜合利用各種原料生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的方法原理、操作條件、流程和設(shè)備，以創(chuàng)立技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟上合理、生產(chǎn)上安全的化工生產(chǎn)工藝的學(xué)科。4、21世紀(jì)，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展趨勢？答：（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)精細(xì)化和功能化；（2）生產(chǎn)裝置微型化和柔性化；（3）生產(chǎn)過程綠色化和高科技化；（4）市場經(jīng)營國際化、信息化。5、綠色化工就是用先進(jìn)的化工技術(shù)和方法減少或消除對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的各種物質(zhì)的一種技術(shù)手段。6、化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料指可以用來加工生產(chǎn)化工基本原料或產(chǎn)品的在自然界天然存在的資源。7、化工產(chǎn)品一般是指由原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)、化工單元操作等加工方法生產(chǎn)出來的新物料（品）。8.煤化工：以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料及化學(xué)品的工業(yè)。9.煤的干餾：是指在隔絕空氣條件下將煤加熱，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦?fàn)t氣的過程。10一次加工方法主要包括一次加工和二次加工，一次加工方法主要包括常壓蒸餾和減壓蒸餾。11.蒸餾是一種利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的差別（沸點不同）進(jìn)行分離的方法，是一種沒有化學(xué)反應(yīng)的傳質(zhì)、傳熱物理過程，主要設(shè)備是蒸餾塔。12.常用的二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氫裂化和烴類熱裂解四種。13.催化重整：是在鉑催化劑作用下加熱汽油餾分(石腦油)，使其中的烴類分子重新排列形成新分子的工藝過程。14.催化重整的原料是石腦油，以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的時一般采用80180餾分。15催化加氫裂化是在催化劑及高氫壓下加熱重質(zhì)油，使其發(fā)生一系列加氫和裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成航空煤油、柴油、汽油和氣體等產(chǎn)品的加工過程。16.化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離與精制三大步驟。17.原料的預(yù)處理的主要目的是使初始原料達(dá)到反應(yīng)所需要的狀態(tài)和規(guī)格。18、化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心。實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程的設(shè)備稱為反應(yīng)器（釜或塔）。19、產(chǎn)品分離與精制目一是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品，二是回收、利用副產(chǎn)物。20、組織工藝流程時應(yīng)遵循的原則有哪些？答：（1）工藝路線技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)運行安全可靠，經(jīng)濟指標(biāo)先進(jìn)合理；（2）原料和能量利用充分合理；（3）單元操作適宜，設(shè)備選型合理；（4）工藝流程連續(xù)化、自動化；（5）安全措施得當(dāng)，“三”治理有效。21、工業(yè)催化劑的性能指標(biāo)是活性、選擇性和壽命。22、催化劑的失活原因一般分為中毒、結(jié)焦和堵塞、燒結(jié)和熱失活三大類。22、固體催化劑在使用中應(yīng)注意事項有哪些？答：（1）要防止已還原或已活化好的催化劑與空氣接觸；（2）原料必須經(jīng)過凈化處理，使用過程中要避免毒物與催化劑接觸；（3）要嚴(yán)格控制催化劑使用溫度，使其在催化劑活性溫度范圍內(nèi)使用，防止催化劑床層溫度局部過熱，以免燒壞催化劑。（4）要維持正常操作條件（如溫度、壓力、反應(yīng)物配比、流量等）穩(wěn)定，盡量減少波動。（5）開車時要保持緩慢的升溫、升壓速率，溫度、壓力的突然變化容易造成催化劑的粉粹，要盡量減少開車、停車的次數(shù)。第一章 化學(xué)工藝基礎(chǔ)1. 化工原料根據(jù)物質(zhì)來源可分為無機原料和有機原料兩大類。2. 煤化工包括煤的干餾（包括煉焦和低溫干餾），氣化，液化和合成化學(xué)品等。3. 原油：從油井中開采出來沒有經(jīng)過加工處理的石油叫原油，它是一種有氣味的棕黑色或黃褐色粘稠液體。4. 一次加工：一次加工方法主要包括常壓蒸餾和減壓蒸餾。5. 二次加工：常用的二次加工方法主要有催化重整，催化裂化，催化加氫裂化和烴類熱裂解。6. 化工生產(chǎn)過程：一般可概括為原料預(yù)處理，化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離與精制三大步驟。7. 選擇性：是指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比，用符號S表示。表達(dá)式為： 轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量 該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化總量8. 催化劑失活原因一般分為中毒，結(jié)焦和堵塞，燒結(jié)和熱失活三大類。9. 催化劑使用注意事項：（1） 要防止已還原或已活化好的催化劑與空氣接觸；（2） 原料必須經(jīng)過凈化處理，使用過程中要避免毒物與催化劑接觸；（3） 要嚴(yán)格控制操作溫度，使其在催化劑活性溫度范圍內(nèi)使用，防止催化劑床層溫度局部過熱，以免燒壞催化劑；（4） 要維持正常操作條件的穩(wěn)定，盡量減少波動；（5） 開車時要保持緩慢的升溫，升壓速率，溫度，壓力的突然變化容易造成催化劑的粉碎，要盡量減少開，停車的次數(shù)。第四章 烴類熱裂解1.烴類熱裂解：是指以石油系烴類為原料，利用石油烴在高溫下的不穩(wěn)定、易分解的性質(zhì)，在隔絕空氣和高溫條件下使大分子的烴類發(fā)生斷鏈和脫氫等反應(yīng)，以制取低級烯烴的過程。2.烴類熱裂解制乙烯的生產(chǎn)工藝主要由原料烴的熱裂解和裂解產(chǎn)物的分離精制兩部分組成。3.一般將復(fù)雜的裂解反應(yīng)歸納為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。4.一次反應(yīng)：是指原料烴（主要是烴類和環(huán)烷烴）經(jīng)熱裂解生成乙烯和丙烯等低級烯烴的反應(yīng)。5. 二次反應(yīng)：是指一次反應(yīng)的產(chǎn)物乙烯、丙烯等低級分子烯烴進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生成多種產(chǎn)物，直至最后生焦或炭。6.乙烷裂解的自由基反應(yīng)包括鏈引發(fā)、鏈增長反應(yīng)和鏈終止反應(yīng)3個階段。7.各類烴熱裂解的難易順序可歸納為：異構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴環(huán)烷烴（C6C5）芳烴8.從熱力學(xué)角度分析，裂解是吸熱反應(yīng)，理論上烴類裂解制乙烯的最適宜溫度一般在750900。裂解的深度取決于裂解溫度和停留時間。管式爐裂解技術(shù)的反應(yīng)設(shè)備是裂解爐，它既是乙烯裝置的核心，又是挖掘節(jié)能潛力的關(guān)鍵設(shè)備。9.石油烴類裂解的操作條件宜采用高溫、短停留時間、低烴分壓，產(chǎn)生的裂解氣要迅速離開反應(yīng)區(qū)。10.烴類的熱裂解過程的特點：（1）烴類熱裂解是吸熱反應(yīng)；（2）烴類熱解需在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫度一般在750以上；（3）為了避免烴類熱裂解過程中二次反應(yīng)，反應(yīng)停留時間很短，一般在0.051s；（4）熱裂解反應(yīng)是分子數(shù)增加的反應(yīng)，烴分壓低有利于原料分子向反應(yīng)產(chǎn)物分子的反應(yīng)平衡方向移動；（5）裂解反應(yīng)產(chǎn)物是復(fù)雜的混合物，除了裂解氣和液體烴之外，尚有固體產(chǎn)物焦生成。11.裂解氣中含有少量的2S、CO2、H2O、C2H2、CO等氣體雜質(zhì)。分析其來源主要有三個方面：一是由原料帶入；二是裂解反應(yīng)過程生成；三是裂解氣處理過程引入。12.熱泵：是通過做功將低溫?zé)嵩吹臒崃總魉徒o高溫?zé)嵩吹墓嵯到y(tǒng)。2烴類熱裂解的主要目的是生產(chǎn)乙烯，同時可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯、二甲苯等產(chǎn)品。3.乙烯裝置生產(chǎn)能力的大小實際反映了一個國家有機化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。4.烴類熱裂解過程非常復(fù)雜，具體體現(xiàn)在一下幾個方面：（1）原料復(fù)雜（2）反應(yīng)復(fù)雜（3）產(chǎn)物復(fù)雜7同碳原子數(shù)的烷烴，C-H鍵能大于C-C鍵能，故斷鍵反應(yīng)比脫氫反應(yīng)容易發(fā)生。8.帶支鏈烴的C-C鍵或C-H鍵的鍵能較直鏈烷烴的C-C鍵或C-H鍵的鍵能小，易斷裂，所以，帶支鏈的烴容易裂解或脫氫。9.帶側(cè)鏈的環(huán)烷烴首先經(jīng)行脫烷基反應(yīng)，脫烷基反應(yīng)一般在長側(cè)鏈的中部開始斷裂，一直進(jìn)行到側(cè)鏈為甲基或乙基，然后再一步發(fā)生環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應(yīng)，環(huán)烷烴脫氫比開環(huán)生成烯烴容易。10.在較高的溫度下，低分子的烷烴、烯烴有可能分解為碳和氫。11.正構(gòu)烷烴在各族烴中最有利于生成乙烯、丙烯。12.異構(gòu)烷烴的烯烴總收率低于同碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴。13.烴類熱裂解過程的特點：（1）吸熱反應(yīng)（高溫）（2）體積增大（低壓）（3）易發(fā)生二次反應(yīng)14.裂解深度：指裂解反應(yīng)進(jìn)行的程度。15.裂解爐設(shè)計開發(fā)的根本思路是提高裂解過程的選擇性和設(shè)備的生產(chǎn)能力。16.提高裂解過程選擇性的主要途徑：（1）提高反應(yīng)溫度（2）縮短停留時間（3）降低烴分壓17.工業(yè)上一般采用蒸汽作為稀釋劑，其優(yōu)點有如下幾點：（1）裂解反應(yīng)后通過急冷即可實現(xiàn)稀釋劑與裂解氣的分離，不會增加裂解氣的分離負(fù)荷和困難。（2）水蒸汽熱容量大，使系統(tǒng)有較大的熱慣性，當(dāng)操作供熱不平穩(wěn)時可以起到穩(wěn)定溫度的作用，保護(hù)爐管防止過熱。（3）抑制裂解原料所含硫?qū)︽嚱j(luò)合金爐管的腐蝕。（4）脫除結(jié)碳。18.裂解供熱方式有直接供熱和間接供熱。19.急冷的方法有兩種：一種是直接急冷，一種是間接急冷。20.裂解氣的凈化與分離目的是除去裂解氣中的有害雜質(zhì)。21.工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法主要有：油吸收精餾分離法、深冷分離法、吸附分離法、絡(luò)合物分離法。22.工業(yè)上脫水的方法有多種，如冷凍法、吸收法、吸附法。補充：第5章 芳烴轉(zhuǎn)化過程石油芳烴主要來源于石腦油重整生成的油及烴裂解生成乙烯副產(chǎn)的裂解汽油。工業(yè)上廣泛應(yīng)用的芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要有：C8芳烴的異構(gòu)化、甲苯的歧化和C9芳烴烷基的轉(zhuǎn)移、芳烴的烷基化、烷基芳烴的脫烷基化等。芳烴歧化：是指兩個相同的芳烴分子在酸性催化劑作用下一個芳烴分子上的側(cè)鏈烷基轉(zhuǎn)移到另一個芳烴分子上的反應(yīng)。烷基轉(zhuǎn)移是指兩個不同的芳烴分子之間發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的反應(yīng)。芳烴的烷基化是芳烴分子中苯環(huán)上的一個或幾個氫被烷基取代生成烷基芳烴的反應(yīng)。第6章 催化加氫與脫氫1、催化加氫：是指有機化合物中一個或幾個不飽和官能團在催化劑作用下與氫氣的加成反應(yīng)。2.催化加氫反應(yīng)在化學(xué)工業(yè)中一是用于合成有機產(chǎn)品，二是用于許多化工產(chǎn)品的加氫精制。3.骨架催化劑：將具有催化活性的金屬和載體鋁或硅制成合金，再用氫氧化鈉溶液浸漬合金，溶解其中的鋁或硅，得到活性金屬構(gòu)成的骨架狀物質(zhì)4.加氫催化劑按其形態(tài)主要可分為金屬催化劑、骨架催化劑、金屬氧化物催化劑、金屬硫化物催化劑、金屬絡(luò)合物催化劑五大類。5.下列芳烴加氫的順序正確的是CA C6H5CH3C6H6C6H4（CH3）2C6H3（CH3）3 B C6H4（CH3）2C6H6C6H5CH3C6H3（CH3）3 C C6H6C6H5CH3C6H4（CH3）2C6H3（CH3）3 D C6H6C6H5CH3C6H3（CH3）3 C6H4（CH3）2 6炔烴、二烯烴、單烯烴、芳烴混合在一起加氫時，其反應(yīng)速率順序為DA. 二烯烴炔烴單烯烴芳烴B. 炔烴單烯烴二烯烴芳烴C. 二烯烴單烯烴芳烴炔烴D. 炔烴二烯烴單烯烴芳烴7.絕熱式反應(yīng)器乙苯脫氫工藝中，水蒸氣和乙苯的摩爾比為AA. 14：1B. 13：1C. 12：1D. 10：18.金屬催化劑：就是把活性組分如Ni、Pd、Pt等金屬分散于載體上，以提高催化劑活性組分的分散性和均勻性，增強催化劑的強度和耐熱性。9.目前工業(yè)生產(chǎn)上采用的催化劑大致可分為鋅鉻系和銅鋅（或鋁）系（即銅基催化劑）兩大類。10.低壓法合成甲醇工藝流程主要由造氣、壓縮、合成和精制四大部分組成。第7章 烴類選擇性氧化1.烴類選擇性氧化過程的特點答：（1）反應(yīng)放熱量大；（2）反應(yīng)不可逆；（3）反應(yīng)過程易燃易爆；（4）反應(yīng)途徑復(fù)雜多樣。2如何提高烴類選擇性氧化安全性？答：（1）原料配比一定要控制在爆炸極限之外；（2）在設(shè)計氧化反應(yīng)器時，除考慮設(shè)計足夠的傳熱面積及時移走熱量外，還要在氧化設(shè)備上設(shè)上加設(shè)防爆口，裝上安全閥或防爆膜；（3）反應(yīng)溫度最好采用自動控制，至少要有自動報警系統(tǒng)。（4）還可以采用惰性氣體的辦法稀釋作用物，以減少反應(yīng)的激烈程度，防止發(fā)生爆炸。3.非均相催化氧化主要是指氣態(tài)有機原料在固體催化劑存在下以氣態(tài)氧作為氧化劑氧化為有機產(chǎn)品的過程。4.氣固相催化氧化反應(yīng)都是強放熱反應(yīng)，工業(yè)上常用的反應(yīng)器有兩種：列管式固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。5.流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態(tài)，并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。6.流化床反應(yīng)器從其結(jié)構(gòu)來看自下而上大致分為錐形體、反應(yīng)段和擴大段三部分。7.簡述液相均相催化氧化技術(shù)優(yōu)缺點。主要優(yōu)點：（1） 反應(yīng)物與催化劑同相，不存在固體表面上活性中心性質(zhì)及分布不均勻的問題，作為活性中心的過渡金屬活性高，選擇性好；（2） 反應(yīng)條件不太苛刻，反應(yīng)比較平穩(wěn)，易于控制；（3） 反應(yīng)設(shè)備簡單，容積小，生產(chǎn)能力高；不足之處：（1） 反應(yīng)溫度通常不太高，因此反應(yīng)熱利用率較低；（2） 在腐蝕性較強的體系中要采用特殊材質(zhì)；（3） 配位催化氧化反應(yīng)體系需用貴金屬鹽作為催化劑，因此必須分離回收。8.工業(yè)上常用的非均相反應(yīng)器有兩種：列管式固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。9.熱點：列管式反應(yīng)器軸向的溫度分布主要取決于沿軸向各點的放熱速率和管外載熱體的除熱速率，一般反應(yīng)器內(nèi)沿軸向溫度分布都有一個最高溫度。10.簡述丙烯腈生產(chǎn)過程中加入水蒸汽的作用答：（1）水蒸汽可促使產(chǎn)物從催化劑表面解析出來，從而避免丙烯腈深度氧化；（2）加入水蒸氣后可起到降低反應(yīng)物濃度作用，從而對保證安全生產(chǎn)防范爆炸深度氧化；（3）水蒸汽的比熱容較大，加入水蒸氣可以帶走大量的反應(yīng)生成熱，使反應(yīng)溫度易于控制；（4）加入水蒸氣對催化劑表面的積炭有清楚作用。第8章 羰基合成1.羰基化反應(yīng)：在過渡金屬配位化合物催化劑存在