《化學(xué)工藝學(xué)》考試知識知識點

1、化學(xué)工業(yè)的范圍、現(xiàn)狀和發(fā)展方向?范圍按學(xué)科分:無機化工、有機化工、高分子化工、精細化工、生物化工現(xiàn)狀a.屬多品種、多行業(yè)、服務(wù)而廣和配套性強的部門，增長速度多高于國民經(jīng)濟增長速度。b,結(jié)構(gòu)大調(diào)整，重點或開發(fā)采用新工藝和催化劑的通用高附加值產(chǎn)品c、產(chǎn)品生產(chǎn)能力和技術(shù)研發(fā)取得長足進步。d、我國有10余種主要化工產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界前列。石油化工已成為國民經(jīng)濟的四大支柱產(chǎn)業(yè)之一。存在的問題和差距：規(guī)模小，成本高，大型裝置和設(shè)備主要依靠進口：產(chǎn)品品種少，功能化和差別化率低:環(huán)境污染嚴重:能耗較高等發(fā)展方向環(huán)保問題:化學(xué)與其它科學(xué)結(jié)合以合成食品:新能源:化工新材料:生物化工產(chǎn)品精細化:化工工作者學(xué)術(shù)水平和商

2、業(yè)頭腦的統(tǒng)一。(2)無機化工、精細化工、生物化工、有機仕工、煤化工和高分子化工等概念的含義無機化工:指利用無機化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)化工產(chǎn)品的工業(yè)部門。精細化工:指生產(chǎn)具有特定功能、用途，而產(chǎn)量小、生產(chǎn)技術(shù)較復(fù)雜和產(chǎn)品質(zhì)量要求甚高的一類化工產(chǎn)品.生物化工:利用生什廠應(yīng)制取生化制品的工業(yè)部門。有機化工:常指生產(chǎn)有機小分子的工業(yè)部門。煤化工:煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體烘料以及化學(xué)品的過程。高分子化工:利用聚合和縮聚反應(yīng)生產(chǎn)分子量高達幾千到幾百萬的工業(yè)部門。(3)化學(xué)工藝學(xué)和化學(xué)工業(yè)以及化學(xué)工藝、化學(xué)工程、工業(yè)催化和應(yīng)用化學(xué)等學(xué)科的關(guān)系?化學(xué)工藝學(xué):研究由化工原料加工成化工產(chǎn)品

3、的化學(xué)生產(chǎn)過程的一門科學(xué)，內(nèi)容包括生產(chǎn)方法、原理、流程和設(shè)備。化學(xué)工業(yè):借助化學(xué)反應(yīng)使原料的組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而制得化工產(chǎn)品.化學(xué)工程:研究化學(xué)工業(yè)及其它過程工業(yè)生產(chǎn)過程中的化學(xué)和物理過程及其所用設(shè)備的設(shè)計、操作和優(yōu)化規(guī)律的一門工程學(xué)科。化學(xué)工藝:化工生產(chǎn)技術(shù)，從原料到制備化學(xué)產(chǎn)品的方法、過程和技術(shù):化學(xué)工程是基礎(chǔ)，化學(xué)工藝是應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)是結(jié)果.應(yīng)用化學(xué):根據(jù)化學(xué)的基本理論和方法，對工業(yè)生產(chǎn)中與化學(xué)有關(guān)的問題，進行應(yīng)用基礎(chǔ)理論和方法的研究以及實驗開發(fā)研究的一門科學(xué)。工業(yè)催化:在現(xiàn)代的大型化工生產(chǎn)過程中，催化過程達到90%以上，并已滲透到精細化學(xué)品的合成、藥物中間體的合成及環(huán)境保護等領(lǐng)域。

4、從化工角度出發(fā)，研制、開發(fā)新型催化劑和新催化工藝，目前的重點己轉(zhuǎn)向研究與能源、環(huán)境等相關(guān)的催化新材料和環(huán)境友好的催化新反應(yīng)。這些學(xué)科的發(fā)展是緊密聯(lián)系在一起的，相互依存相互促進。他們隨著化學(xué)工業(yè)的的發(fā)展產(chǎn)生發(fā)展和壯大，反過來它的發(fā)展壯大，又促進化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展。(1)為什么說石油、天然氣和煤是現(xiàn)代化學(xué)江業(yè)的重要原料資源?它們的綜合利用途徑有哪些?石油是工業(yè)的糧食、血液，是世界上最重要能源之一，再加上它的不可再生，決定了他天生的重要性。天然氣是埋藏于地下的一種可燃性氣體，被稱為最清潔的能源之一，主要應(yīng)用于燃料、發(fā)電及制造一些化工產(chǎn)品。煤炭及其加工副產(chǎn)品用作化工原料已有相當(dāng)長的歷史，并為有機化學(xué)工

5、業(yè)的發(fā)展作出了巨大貢獻。石油的綜合利用途徑:一次加工(常減壓蒸餾)，二次加工(裂化加氫)。天然氣綜合利用途徑:制合成氣(h2+co);氧化制乙炔熱裂解制乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和乙炔:直接制造化工產(chǎn)品。煤綜合利用途徑:泥炭直接利用或不用化學(xué)處理而經(jīng)過其他方法的間接利用、從泥炭中離出有價值的產(chǎn)品、泥炭的化學(xué)處理、泥炭的熱加工:褐煤直接利用、熱加工、化學(xué)加工:煙煤和無煙煤用于然料和發(fā)電。(2)試述煤化程度與煤性質(zhì)及其應(yīng)用的關(guān)系隨煤化程度升高依次分為:泥炭、褐煤、煙煤及無煙煤。泥炭:含碳量 w34)，中質(zhì)原油(34-20)，重質(zhì)原油（20-10)，特稠油（45%，作煉鐵原料:電除塵器和凈化工序稀酸沉

6、淀池沉淀物等固體粉塵，作水泥廠原料等。廢水：主要來自凈化焙燒爐氣體的洗滌水，可以用稀酸洗滌。廢氣：煙氣脫硫后由煙囪入高空，稀釋后排入大氣(4)表述催化劑活性的概念有哪些?轉(zhuǎn)化率，體積空速或質(zhì)量空速，空時，空時得率，選擇性，收率，單程收率。對于多反應(yīng)體系，為什么要同時考慮轉(zhuǎn)化率和選擇性兩個指標? 對于多反應(yīng)體系，若只考慮轉(zhuǎn)化率而不考慮選擇性，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化量大，反應(yīng)速度快但副產(chǎn)物多，影響反應(yīng)物的精制，目的產(chǎn)物收率也不高；若只考慮選擇性而不考慮轉(zhuǎn)化率，則副產(chǎn)物的產(chǎn)量少易于分離，但反應(yīng)物轉(zhuǎn)化比較少，反應(yīng)物利用不高或循環(huán)量較大，增加能耗反應(yīng)速度慢，達到目的產(chǎn)量時間長。(5)結(jié)合乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷反應(yīng)的

7、特點，簡述:環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中車間的安全問題1、應(yīng)嚴格控制影響熱點溫度高低和位置的因素，如原料氣入口溫度、起始濃度和壁溫等2、為防止反應(yīng)器因“尾燒”現(xiàn)象導(dǎo)致爆炸，催化劑要達到規(guī)定強度，保證長期運轉(zhuǎn)而不易粉化:氣流自上而下以減少對催化劑的沖刷和粉塵量:在氣流出口處采取冷卻措施，如噴入少量冷水降溫。3、采用傳熱系數(shù)較大的加壓水替代導(dǎo)生油和煤油等作冷卻劑，避免了導(dǎo)生油對人體的毒害和熱煤油萬一泄露燃燒產(chǎn)生的危險性。4、為避免混合器內(nèi)氧濃度局部區(qū)域過高發(fā)生著火和爆炸，設(shè)計和制造時需使含氧氣體從噴嘴高速噴出5、應(yīng)防止含乙烯循環(huán)氣返回到含氧氣體的配管中。對氧化反應(yīng)器的要求：強放熱反應(yīng)，故要求氧化反應(yīng)器能及時移走

8、反應(yīng)熱為發(fā)揮催化劑最大效能和獲得高的選擇性，要求反應(yīng)器內(nèi)溫度分布均勻，避免局部過熱工藝條件，尤其是反應(yīng)溫度的控制：原料：空氣或氧氣。空速，與催化劑有關(guān)，兼顧轉(zhuǎn)化率和選擇性。原料維度和配比：考慮安全生產(chǎn)，雜質(zhì)，氧氣量和乙烯濃度需嚴格控制，原料氣中雜質(zhì)會使催化劑中毒，選擇性下降，熱效應(yīng)增大。反應(yīng)溫度:因乙烯深度氧化活化能較生成環(huán)氧乙烷主反應(yīng)高，兼顧反應(yīng)速率條件下較低溫度反應(yīng)有利，02氧化法控制在204一 270。否則將因深度氧化反應(yīng)過于激烈，產(chǎn)生飛溫，導(dǎo)致催化劑因燒結(jié)而失活，甚至造成爆炸事故。壓力:適當(dāng)加壓，1.0-3.0mpa,管式反應(yīng)器殼程冷卻液傳統(tǒng)采用導(dǎo)生油或煤油，為何現(xiàn)多改用沸水反應(yīng)器?答

9、:水的比熱較導(dǎo)生油或煤油大，相同溫差下可移走更多反應(yīng)熱，因此可增加反應(yīng)管管徑，相應(yīng)空速降低，原料乙烯濃度提高，在環(huán)氧乙烷生產(chǎn)能力相同情況下，成本下降。(6)氫化和脫氫反應(yīng)單元各有哪些特性?1,氫化是一個可逆、放熱、體積縮小的過程，加壓和低溫有利操作:所需溫度由催化劑活性決定，活性高者溫度可較低2、采用過量氫，不僅可加快反應(yīng)速度和提高被加氫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，利于導(dǎo)出反應(yīng)熱，還可循環(huán)使用3、氣相氫化常采用固定床和流化床反應(yīng)器，反應(yīng)熱可通過器外冷卻或反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置冷卻構(gòu)件移走，液相氫化常在鼓泡床、移動床和流化床反應(yīng)器中進行，反應(yīng)熱移走較方便，但操作壓力稍高。影響氫化和脫氫反應(yīng)單元的因素各有哪些?氫化:溫度

10、、壓力、攪拌、催化劑濃度、空速、溶劑類型脫氫:反應(yīng)溫度、操作壓力、水蒸氣分壓、空速如何抑制脫氫反應(yīng)過程中的結(jié)焦副反應(yīng)?法1:催化劑中加k20, k2co3或mgo等。法2:降低原料氣壓力或添加水蒸氣稀釋反應(yīng)物。(7)氫有哪些制各方法?答:1、氣態(tài)烴和輕油轉(zhuǎn)化制氫2、水蒸氣轉(zhuǎn)化法3、部分燃燒法4、水電解制氫5、副產(chǎn)氫的回收6、由煤制氫7、生物質(zhì)產(chǎn)氫烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫的流程?答:經(jīng)脫硫預(yù)處理的原料氣和水蒸氣混合后進入轉(zhuǎn)化爐，在鎳催化劑上轉(zhuǎn)化后，經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量并水冷器冷卻至380-400c，在co中溫變換反應(yīng)器中經(jīng)鐵-鉻或鈷銅-催化劑作用，co含量降至3%左右的變換氣經(jīng)換熱器換熱和冷卻器冷卻，溫

11、度降至180-200后，進入低溫變換反應(yīng)器，在銅鋅催化劑作用下，co含量降至0.3%左右，后低溫變換氣在吸收塔中用環(huán)丁礬-乙醇胺溶液除去co2，使其降至0.3%以下。粗氫氣經(jīng)水洗回收夾帶的環(huán)丁礬一乙醇胺溶液后，加熱至300c進入甲烷化反應(yīng)器，在ni-a1203作用下，其殘余的c0,c02與h2反應(yīng)生成甲烷，制得氧化物含量0.1%的工業(yè)h2，可用于加氫合成或加氫精制。8)乙苯與丙烯共氧化法生產(chǎn)苯乙烯的優(yōu)缺點?優(yōu)點：能耗低，可聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷因此綜合效益好缺點：工藝流程長，經(jīng)濟規(guī)模（能盈利的最小規(guī)模）大，聯(lián)產(chǎn)兩種產(chǎn)品受市場制約大(9)如何判斷一個催化反應(yīng)過程是否受內(nèi)外擴散過程的影響?答:若轉(zhuǎn)化率隨催化

12、劑粒徑變化關(guān)系近似呈一條直線，則在此粒度范圍之內(nèi)，反應(yīng)基本不受內(nèi)擴散影響:若在考察的空時范圍內(nèi)，采用不同質(zhì)量催化劑時得到的轉(zhuǎn)化率隨空時變化曲線基木上是重合的，說明反應(yīng)基本不受外擴散影響。乙苯脫氫制苯乙烯時，如何選擇適當(dāng)?shù)难趸F系催化劑顆粒大小并控制乙苯液空速?答:采用小顆粒催化劑可以提高反應(yīng)速率，也利于提高選擇性。制備時添加孔徑調(diào)節(jié)劑以改進催化劑的孔結(jié)構(gòu)。氧化鐵系催化劑使用一段時間后活性緩慢下降，反應(yīng)轉(zhuǎn)為表面反應(yīng)控制步驟，內(nèi)擴散的影響不明顯甚至?xí)А嶋H乙苯液空速應(yīng)適當(dāng)，0.4-0.6 h-l。乙苯液空速小，在催化劑床層停留時間長，轉(zhuǎn)會率高，但因連串副反應(yīng)竟爭，選擇性下降，催化劑表面結(jié)焦量增

13、加，再生周期縮短:反之，轉(zhuǎn)會率低，未轉(zhuǎn)化原料回收循環(huán)量大，若是絕熱式反應(yīng)器，水蒸氣消耗明顯增加(10)評價工藝過程的主要技術(shù)經(jīng)濟指標有哪些?答:1、原料及輔助物料的用量2,固定投資3、能耗4、轉(zhuǎn)運費用5、冷凍及燃料消耗量6、廢物處理(1)簡述化學(xué)礦物加工成產(chǎn)品的一般生產(chǎn)流程。答:原料準備、化學(xué)礦熱處理、化學(xué)礦浸取、過濾、溶液精制、蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥、(2)什么是焙燒、鍛燒和燒結(jié)?它們各有哪些相同和不同之處?試舉例并寫出實際化工生成過程中的焙燒、般燒和燒結(jié)反應(yīng)式各一條?答:焙燒:將礦石和精礦在空氣、氯氣、氫氣、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等氣流中不加或配加一定物料，加熱至低于爐料熔點，發(fā)生氧化、述原或

14、其他化學(xué)變化的單元過程。煅燒:在低于熔點的適當(dāng)溫度下，加熱物料，使其分解，并除去所含結(jié)晶水，二氧化硫或三氧化硫等揮發(fā)性物質(zhì)的過程燒結(jié)：物料配加還原劑和助熔劑，在高于爐內(nèi)物料的熔點下，在熔融狀志下的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。相同不同點:焙燒和煅燒均需在低于熔點的溫度下進行，但是燒結(jié)許在高于熔點的溫度下。實例1：氧化焙燒：鉻鐵礦化學(xué)加工的第一步，純堿氧化焙燒時（1000-1150），礦物、氧和添加劑共同作用氧化為六價鉻:2cr203+ 2na2c03+302 = 2na2cr207+2c02 (2,鍛燒:偏欽酸在高溫下分解，生成ti02。10h2ti03s0310ti02+1oh20 +s03。3、燒結(jié):磷礦

15、在高溫下脫氟生產(chǎn)脫氟磷肥ca10f2(po4)+2h20ca10(p04)6(oh)2+2hf， ca10(po4)6(oh)23ca(p04)2+cap2o7+h2o (3)什么是浸取?選擇浸取劑有哪些原則?如何選擇適當(dāng)?shù)慕l件來提高礦物的浸取速度?答:浸取:用溶劑將固體中可溶組分提取出來的過程。浸取劑的選擇原則:對溶質(zhì)的浸取具有選擇性，浸取液精制費用低:對溶質(zhì)的飽和溶解度大，浸取液濃度高，再生時能量消耗少；要考慮浸取劑的物性，如考慮浸取劑回收時其沸點應(yīng)低一些:浸取劑的價格、毒性、燃燒性、爆炸性和腐蝕性等。選擇條件:影響浸取速率的主要因素包括溫度、浸取劑、濃度、粒徑、孔隙率和攪拌等。1,溫

16、度增，浸取速率增，但對擴散控制過程，溫度增，浸取速率增不明顯，但雜質(zhì)含量明顯增加，不如選取適當(dāng)浸取溫度。2、浸取劑濃度增，浸取速率增，但要防止雜質(zhì)的過多浸出3、礦石粒度降，液-固兩相接觸面積增，浸取速率增。粒度適當(dāng)，粒徑太小，粉碎成本增加:粒徑太大，浸取時間增加。4、攪拌對液相擴散控制過程的浸取速率影響較大，但對反應(yīng)控制過程，主要是避免固體沉降5、礦漿密度和浸取物的物化性質(zhì)對浸取速率也有影響:6,浸取時間主要由有用組分回收率和雜質(zhì)最小污染程度決定。(1)烴類受熱后主要發(fā)生哪兩類反應(yīng)，二者有何區(qū)別?簡述各種烴類的熱裂解反應(yīng)規(guī)律?答:烴類受熱主要發(fā)生兩類反應(yīng)，其中，烴類裂化為吸熱反應(yīng)，縮合反應(yīng)為放

17、熱反應(yīng)。至于烴類分子量不變的異構(gòu)化反應(yīng)僅是分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變引起，不使用催化劑很難發(fā)生。反應(yīng)規(guī)律：1烷烴熱裂解：1在鍵能最弱處斷裂2異構(gòu)烷烴更易斷裂3烷烴的熱穩(wěn)定性隨其分子量增大而降低 2)環(huán)烷烴熱裂解斷鏈和脫氫反應(yīng)：帶側(cè)鏈環(huán)烷烴先進行脫烷基反應(yīng)，長側(cè)鏈中央c-c鍵優(yōu)先斷裂，至側(cè)鏈全部和環(huán)斷裂為止，然后殘存的環(huán)再斷裂，產(chǎn)物是烷烴或烯烴。五元碳環(huán)較六元碳環(huán)難斷裂。因伴有脫氫反應(yīng)，有些碳環(huán)，如六元碳環(huán)部分轉(zhuǎn)化為芳烴，因此，裂解原料中環(huán)烷烴含量增加時，乙烯收率下降，而芳烴收率會增加。3)芳烴熱裂解:熱穩(wěn)定性高，難開環(huán)，但高溫脫氫易于縮合，生成環(huán)數(shù)較多的芳烴，直至焦炭：帶烷基側(cè)鏈芳烴的側(cè)鏈斷裂或脫烷基反

18、應(yīng)4)烯烴熱裂解:原油中不含烯烴，原油直餾餾分和渣油中幾乎不含烯烴，但各種烴類的熱反應(yīng)可能產(chǎn)生烯烴，這些烯烴進一步裂解主要生成低級烯烴，少量脫氫生成二烯烴，后者進一步反應(yīng)生成芳烴和焦:不高溫度下，烯烴裂解成氣體的反應(yīng)遠不及縮合成高分子疊合物的反應(yīng)來得快，但因縮合作用所生成的高分子疊合物也會發(fā)生部分裂解：高溫下烯烴還會發(fā)生分解反應(yīng)生成少量的碳。烴類熱裂解時在原料氣中加入水蒸氣有哪些作用?裂解反應(yīng)是體積增大反應(yīng)，減壓對反應(yīng)有利，將原料和水蒸氣混合，使混合氣總壓大于大氣壓。而原料烴分壓則可進一步降低，有利于反應(yīng)。水真氣可事先預(yù)熱較高溫度，用作熱載體，避免原料烴因預(yù)熱溫度過高易在預(yù)熱器中結(jié)焦，混入水蒸

19、氣還可防止碳在爐管中沉積(2)以乙烷為例說明烴類熱裂解的反應(yīng)機理。答:屬自由基鏈反應(yīng)機理，由鏈引發(fā)、鏈增長(鏈傳遞)和鏈終止3個過程組成，以乙烷為例:鏈引發(fā)ch3ch3 2h3鏈增長h3 + ch3ch3 ch4 + ch3h2 ch3h2 h + ch2ch2 h + ch3ch3 h2 + ch3h2鏈終止2h3 c2h6 h3 + ch3h2 c3h8 2ch3h2 c4h10乙烷主要裂解產(chǎn)物是氫、甲烷和氫，與反應(yīng)機理相符，其特點是引發(fā)形成的乙基自由基ch3一ch2產(chǎn)生自由基h、而自由基ch3僅在起始階段有少量生成。（3）為提高裂解產(chǎn)物中乙烯的含量應(yīng)如何控制烴類裂解的工藝條件 答：裂解溫

20、度升高，乙烯產(chǎn)量升高。烴類鏈反應(yīng)中，鏈引發(fā)，貝塔斷裂（直鏈烴第2.3個碳原子間碳鏈的斷裂）和鏈終止反應(yīng)的活化能分別為350kj/mol，45kj/mol和0kj/mol。溫度增，鏈引發(fā)速率常數(shù)顯著增，產(chǎn)生的自由基增，貝特一斷裂反應(yīng)速率增加較小，對乙烯增產(chǎn)有利。但裂解溫度的提高應(yīng)考慮到裂解管材質(zhì)，減少二次反應(yīng)(1采用氣態(tài)烴作為原料，降低原料氣中環(huán)烷烴的含量，2降低原料烴分壓3適當(dāng)提高裂解溫度4縮短停留時間)4）裂解氣深冷分離時回收冷量可以采用哪些措施復(fù)合制冷2多次制冷循環(huán)3熱泵4中間冷凝器5.中間再沸器6.冷箱(5)說明催化裂化和烴類熱裂解的異同點。答:不同點:裂解:將短鏈烴斷裂成更小的氣態(tài)烴，

21、一般是為了得到乙烯催化裂化:將得到的烷烴分子結(jié)構(gòu)重新調(diào)整，成其它結(jié)構(gòu)，一般是為了得支鏈烷烴和芳香烴都需要催化劑，所以也叫催化重整。相同點:都是把分子量較大的烴變?yōu)檩^小的(6)烴類熱裂解過程中主要中間產(chǎn)物及其變化如下圖所示:按反應(yīng)先后順序可將其劃分為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)，說明二者的區(qū)別:為多產(chǎn)烯烴應(yīng)如何控制烴類熱裂解的工藝條件? 答:烴類裂解過程可分為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)，前者主要包括脫氫和斷鏈，是生成乙烯和丙烯的主要反應(yīng):后者是一次反應(yīng)產(chǎn)物低分子烯烴在裂解條件下繼續(xù)反應(yīng)，最終生成焦炭工藝參數(shù)的控制目標是促進一次反應(yīng)，抑制二次反應(yīng)。高溫(750-900c),短停留時間可得到較高的烯烴收率，并減少結(jié)焦

22、，但高溫、短停留時間也會抑制芳烴的生成，使汽油的收率相對較低。還可根據(jù)市場需要，通過調(diào)整停留時間控制裂解深度，以調(diào)整乙烯、丙烯的比率。較低壓力（150-300kpa）下進行，低壓利于烴類的斷鏈和脫氫反應(yīng)，但過低時稍有漏發(fā)生危險。什么是煤的干餾？煤干餾時主要發(fā)生哪些變化？干餾： 煤在隔絕空氣條件下受熱而發(fā)生的復(fù)雜系列物化反應(yīng)過程。變化：階段一（室溫300）煤的外形無變化，120前發(fā)生脫水反應(yīng)，200前后完成脫氣，如ch4，co2和n2等。其中，褐煤在200以上發(fā)生脫羧基反應(yīng)，近300開始熱解反應(yīng)，而煙煤和無煙煤在該階段無變化。階段二（300600）以解聚和分解反應(yīng)為主，煤粘結(jié)成半焦。300煤開始

23、軟化，有煤氣和焦油析出，450左右析出的焦油量最大，450600氣體析出量最多。煤氣成分主要是氣態(tài)烴，并含熱解水、co和co2，熱值較高。階段三（6001000）半焦變成焦炭的階段，以縮聚反應(yīng)為主，一方面析出大量煤氣，使半焦揮發(fā)分降低；另一方面焦炭密度增加，體積收縮，產(chǎn)生許多裂紋，形成碎塊。1500以上為石墨化階段，用于生產(chǎn)石墨碳素材煤的低溫干餾和高溫干餾有什么區(qū)別？低溫干餾：干餾終溫500-700時，煤經(jīng)部分氣化和液化，其中富氫部分以液態(tài)和氣態(tài)的能源化工原料產(chǎn)出的過程，產(chǎn)物如煤。焦油和殘渣半焦。適合的煤是無粘結(jié)性的非煉焦用煤，如褐煤或高揮發(fā)性煙煤，工藝簡單，條件溫和。高溫干餾：指干餾終溫為1

24、000左右時，最終形成焦炭的系列階段，已成為煤綜合利用最為成熟的工藝，目的是獲得煉鐵的原料焦炭，并副產(chǎn)煤氣和化學(xué)品，尤其是芳香族化合物。簡述煤在高溫干餾時炭化室內(nèi)的成焦過程？300600煤熱解產(chǎn)生氣、液、固三相共存的膠質(zhì)體，其數(shù)量和質(zhì)量決定了煤的粘結(jié)性和成焦性的好壞。要使煤熱解時粘結(jié)得好，應(yīng)該有足夠的液體產(chǎn)物。液體應(yīng)有足夠的流動性，能潤濕顆粒，并填滿顆粒間的空隙。有一定氣體生成并發(fā)生膨脹，形成均一的膠質(zhì)體。膠質(zhì)體轉(zhuǎn)變成半焦時，形成氣孔的大小、氣孔的分布和氣孔壁的厚薄等都對焦炭強度影響很大。同一時間，離炭化室墻面不同距離的各層爐料因溫度不同而處于結(jié)焦過程的不同階段，裝煤后7 h期間，同時存在濕煤

25、層、干煤層、膠質(zhì)體層（塑性層）、半焦層和焦炭層等五個層。焦炭在靠近爐墻處先形成，后漸向炭化室中心推移。當(dāng)炭化室中心最終成焦并達到結(jié)焦溫度時，結(jié)焦結(jié)束，此時炭化室中心溫度可作為整個炭化室焦炭成熟的溫度，也成煉焦最終溫度，一般為9501050。炭化室同時進行著成焦過程的各個階段，因而半焦收縮時相鄰兩層間存在收縮梯度，存在收縮應(yīng)力，出現(xiàn)裂紋。尤其在靠近爐墻處，加熱速率快，收縮應(yīng)力大，產(chǎn)生性質(zhì)似菜花的裂紋網(wǎng)。干煤層熱解生成的氣態(tài)產(chǎn)物和塑性層產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)物的一部分從塑性層內(nèi)側(cè)和頂部流經(jīng)炭化室頂部空間排出，這部分氣體稱“里行氣”，約占氣態(tài)產(chǎn)物量的1025%。塑性層產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)物中的大部分和半焦層內(nèi)產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)

26、物則穿過高溫焦炭層裂縫，沿焦餅和炭化室墻間縫隙向上流經(jīng)炭化室頂部空間而排出，這部分氣體稱“外行氣”，約占氣態(tài)產(chǎn)物的7590%。簡述煤干餾時焦化產(chǎn)品的回收、加工和焦爐煤氣的處理流程？氨水澄清槽：經(jīng)大大過量的氨水蒸發(fā)降溫，重質(zhì)焦油冷凝下來。煤氣輸送：離心式鼓風(fēng)機設(shè)置在初冷器后，具有吸入煤氣體積小和處于負壓操作的設(shè)備及煤氣管道少等優(yōu)點。電捕焦油器：利用電暈原理除去焦油霧。脫萘：采用冷法油洗萘，煤氣的冷卻和洗萘同時進行。脫萘：采用冷法油洗萘，煤氣的冷卻和洗萘同時進行。濕法脫硫，脫硫液為含1,4-萘醌-2-磺酸銨（用作催化劑，表示成nq）的堿性溶液，脫硫塔中用氨水吸收h2s和hcn。脫氨：60下用過量的

27、硫酸溶液吸收氨，同時吸收堿性的吡啶或40-60時，磷銨溶液中磷酸一銨能很好地吸收煤氣中的氨，生產(chǎn)磷酸二銨，得到富銨溶液，磷酸吸收氨而不吸收煤氣中酸性組分，產(chǎn)品很純，經(jīng)解吸、精制后制取無水氨。實習(xí)配煤煉焦有哪些積極意義？什么是煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)？這種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電由哪幾部分組成？實現(xiàn)煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝有哪些好處？配煤煉焦：配型煤煉焦把部分煤料加入粘結(jié)劑，經(jīng)混捏、壓塊成型，按3040%比例混配到入爐煤中。添加粘結(jié)劑可以增加配煤的粘結(jié)性，起到替代強粘煤代用品作用。粘結(jié)劑如石油瀝青、煤焦油瀝青和溶劑精制煤等。igcc是指煤氣化產(chǎn)生的燃料氣送入燃氣透平發(fā)電，透平排出的高溫燃燒氣由熱回收鍋爐發(fā)生水蒸

28、氣，水蒸氣再用于蒸汽輪機發(fā)電。組成部分：1 空氣制氧和煤的氣化2 煤氣凈化脫除硫化物 含氮化合物和顆粒狀物質(zhì) 3 燃氣輪機發(fā)電 余熱回收發(fā)生水蒸氣 5 水蒸氣在蒸汽輪機中膨脹發(fā)電。好處：1 具有較高的發(fā)電效率，更具有進一步提高效率的潛力2 較為徹底的解決了傳統(tǒng)煤發(fā)電技術(shù)的環(huán)境污染問題，特別適宜使用高硫煤，而灰渣對環(huán)境無害，3 技術(shù)已趨成熟，能確保發(fā)電系統(tǒng)運行的可靠性，單機容量已能達到30萬千瓦4 用水量只有粉煤發(fā)電站的50%-70%什么是煤的氣化？其氣化產(chǎn)物有哪些？煤氣化技術(shù)有哪些應(yīng)用？簡述煤的氣化過程？煤性質(zhì)對煤的氣化過程有哪些影響？煤的氣化：以煤或煤焦（半焦）為原料，以氧氣（空氣、富氧或純

29、氧）、水蒸氣或氫等為氣化劑，高溫下通過反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體的過程。氣化產(chǎn)物稱煤氣，有效成分包括co、h2和ch4等。煤氣化應(yīng)用：可用作城市煤氣、工業(yè)燃氣、化工原料氣（又稱合成氣）和工業(yè)還原氣。煤炭氣化是煤化工的重要單元技術(shù)；國外引進與國內(nèi)開發(fā)；地下氣化；煤化工能源技術(shù)需求，包括煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在內(nèi)的潔凈煤氣化技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。煤的氣化過程：在煤氣發(fā)生爐（氣化爐）中進行，發(fā)生爐由爐體、加煤裝置和排灰渣裝置等三部分構(gòu)成。發(fā)生爐中原料層分為灰渣層、氧化層、還原層、干餾層、和干燥層，各區(qū)域無明顯分界線。灰渣層可預(yù)熱氣化劑和保護爐柵不受高溫損害。氧化層發(fā)生反應(yīng)速率較快的碳的燃燒反應(yīng)，高

30、度小，但溫度高：c+o2=co2 (1)， c+0.5o2=co (2)， c+co2=2co。還原層進行碳的水蒸氣的吸熱，還原反應(yīng)，所需熱量由氧化層帶入，還原層反應(yīng)速率小，因而高度超過氧化層：c+h2o=co+h2(4)，c+2h2=ch4 h=-87kj/mol (5)。(1).(2).(4)組合實現(xiàn)氫或合成氣的制造制造煤氣的反應(yīng)主要在氧化層和還原層中進行，因此稱氧化層和還愿層為氣化區(qū)。上部的干燥層和干餾層進行原料的預(yù)熱、干燥和干餾。煤性質(zhì)對煤的氣化過程有哪些影響：煤性質(zhì)包括反應(yīng)活性、粘結(jié)性、結(jié)渣性、熱穩(wěn)定性、機械強度、粒度組成和煤的水分、灰分和硫分等。煤的反應(yīng)活性又稱反應(yīng)性，即一定條件下

31、煤炭和不同氣化介質(zhì)（如co2、o2、水蒸氣和h2）相互作用的反應(yīng)能力。其強弱直接影響煤氣化時的有關(guān)指標，如產(chǎn)氣率、灰渣或飛灰含碳量、氧耗量、煤氣成分和熱效率等。煤的粘結(jié)性煤受熱后會相互粘結(jié)在一起（受熱后產(chǎn)生膠質(zhì)體），適用的氣化用煤應(yīng)是不粘結(jié)或弱粘結(jié)性煤。如流化床氣化法，若煤粒粘結(jié)成大顆?；驂K，會影響正常的流化狀態(tài)。結(jié)渣性煤中礦物質(zhì)，在氣化和燃燒過程中，因灰分軟化熔融而變成爐渣的性能。對移動床氣化爐，大塊爐渣會破壞床內(nèi)均勻的透氣性，嚴重時爐篦不能順利排渣，甚至被迫停爐。爐渣包裹了未氣化的原料，還使排出爐渣的含碳量增高。煤灰的粘溫特性為正常排渣，灰渣粘度一般不宜超過250 pas，爐溫不宜降低到臨

32、界粘度溫度tcv以下。熱穩(wěn)定性指煤加熱時，是否易于破碎的性質(zhì)。如對移動床氣化爐，煤的熱穩(wěn)定性差時，爐內(nèi)阻力和帶出物量增加，氣化效率降低。機械強度指煤的抗碎強度、耐磨強度和抗壓強度等綜合性的物理、機械性能。粒度分布粒度組成對氣化影響較大，不同氣化工藝對煤粒度要求不同。如流化床氣化時，粒度分布寬時，氣流帶出的小顆粒多。燃料的水分、灰分和餾分控制煤中的水分和灰分可取得較好的氣化效率。煤氣化時，硫基本上以h2s和少量有機硫（cos和cs2等）形式轉(zhuǎn)移到煤氣中。煤氣化后的煤氣送用戶之前經(jīng)過凈化處理, 除去煤氣中的焦油和粉塵。焦油冷凝下來會堵塞煤氣管道和設(shè)備。什么是理想水煤氣和實際水煤氣？間歇法制水煤氣工

33、作循環(huán)由哪幾個階段構(gòu)成？各起什么作用？理想水煤氣:完全熱平衡，碳燃燒釋放熱量全部用來產(chǎn)生水蒸氣。實際水煤氣：實際碳不可能完全燃燒，制氣階段水蒸氣也不可能完全分解，系統(tǒng)熱損失不可避免。吹風(fēng)階段吹空氣，蓄熱；水蒸氣吹凈階段，制氣；上吹制氣階段，利用床內(nèi)蓄積能量制取水煤氣；下吹制氣階段，利用料層上部蓄熱，制取水煤氣；二次上吹制氣階段，用水煤氣吹出爐底殘留下的吹煤氣；空氣吹凈階段，利用空氣將殘留在爐上部和管道中的水煤氣送往貯氣柜并回收煤的液化有哪兩種途徑？有何異同點？什么是c1化學(xué)？煤的直接液化：煤在高溫高壓下和氫反應(yīng)，直接轉(zhuǎn)化為液體油類。煤的間接液化：先使煤氣化生成合成氣，再由合成氣合成液體燃料或化

34、學(xué)產(chǎn)品。相同點：都是把煤經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化成液體燃料或化學(xué)品，都涉及煤的加氫。不同點：1煤的間接液化由于使用合成氣為原料，所以跟煤的氣化有直接關(guān)系，直接液化則沒有，2煤的直接液化是自由基反應(yīng)，間接液化是費托合成和甲醇合成3煤的直接液化是采用氫氣加氫，而間接液化使用水來加氫。c1化學(xué)，由c1化學(xué)品經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成兩個或兩個以上的c原子的有機化工產(chǎn)品及燃料的化學(xué)。煤的間接液化工藝主要有哪兩種？兩種，一個是合成氣費托合成，以合成氣為原料生產(chǎn)各種烴類和含氧化合物，另一個是合成氣-甲醇-汽油的mobil工藝，脫水、低聚合和異構(gòu)化作用轉(zhuǎn)化成汽油。用反應(yīng)實例說明煤直接液化的原理？煤直接液化的反應(yīng)歷程？煤直接液化時

35、為何要控制較高的系統(tǒng)溫度和壓力？煤先熱解，生成的自由基“碎片”和氫結(jié)合，得以穩(wěn)定r-ch2ch2-r r -ch 2+ r ch2 ， rch2+rch2+2h rch3+rch3 煤直接液化原理供氫不足時自由基“碎片”縮聚成高分子： rch 2+rch 2rch 2ch2 r ； 2rch2 rch2 ch 2r ；2rch2rch2ch2r反應(yīng)歷程：以順序反應(yīng)為主，產(chǎn)物分子量由高到低，結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡單，前瀝青烯和瀝青烯成油速率較慢，需高活性催化劑，可能發(fā)生結(jié)焦的逆反應(yīng)。較高溫度利于瀝青烯向油的轉(zhuǎn)化。而煤液化時溫度較高，只有采用較高系統(tǒng)的壓力才能保證足夠的氫分壓。圍繞煤加氫液化產(chǎn)物的液固分離

36、流程： 煤液化氣體包括哪些？ 煤加氫液化時為何要提供足夠的氫？氫的來源？ 如何采取有利供氫的措施？前瀝青烯、瀝青烯和殘渣的組成有何不同？煤加氫液化油一般如何進一步分離？h2o、h2s、nh3、co2、co和c1-c4等。氫氣和煤熱解時生成的自由基“碎片”結(jié)合，防止其縮聚成高分子不溶物。溶解于溶劑中的氫在催化劑作用下變?yōu)榛钚詺洌蝗軇┯吞峁┗騻鬟f的氫；煤本身可供應(yīng)的氫；反應(yīng)生成氫（如co+h2oco2+h2）采用有供氫性能的溶劑；提高氫分壓；提高催化劑的活性；保持一定的h2s濃度等。前瀝青烯：雜原子含量較高的重質(zhì)煤液化產(chǎn)物，平均分子量約1000殘渣：未轉(zhuǎn)化煤、礦物質(zhì)和催化劑瀝青烯：類似石油瀝青質(zhì)的

37、重質(zhì)煤液化產(chǎn)物，平均分子量約500煤加氫液化油用蒸餾法分離油中沸點200部分為輕油或石腦油，沸點200-325部分為中油。輕油中酚較多，輕油的中性油中苯族烴含量較高，經(jīng)重整可比原油的石腦油得到更多的苯類；中油中萘系、蒽系化合物，酚類和喹啉類化合物較多。圍繞維巴石油公司煤液化裝置的工藝流程圖： 簡述工藝流程； 管式爐中加熱時加入氫氣的作用？ 常壓塔7塔底產(chǎn)物混合油、減壓塔8塔頂產(chǎn)物等為何用作過程循環(huán)油？ 煤加氫液化時消耗氫的流向？如何降低氫的消耗？ 加氫反應(yīng)器為何需要同時控制較高的系統(tǒng)溫度和壓力？磨細的煤和鐵催化劑與過程自產(chǎn)油按質(zhì)量比1：1.2比例混合，加入氫氣后，在管式爐中加熱，在一臺大容積的

38、加氫反應(yīng)器或三臺串聯(lián)反應(yīng)器中，于壓力30mpa和溫度485下進行加氫裂化。反應(yīng)產(chǎn)物在熱分離器中分離為塔頂產(chǎn)物和塔底產(chǎn)物。塔底產(chǎn)物進入減壓塔蒸餾。減壓塔頂產(chǎn)物用作過程循環(huán)油，塔底殘渣油送德士古氣化爐氣化生產(chǎn)氫氣。熱分離器的塔頂產(chǎn)物進一步在冷分離器分成氣體和液體，氣體經(jīng)油洗凈化后返回液相加氫，而液體烴通過常壓蒸餾分為輕油、中餾分油和高沸點塔底物。常壓塔的塔底產(chǎn)物作為混合油也在過程中循環(huán)。輕油與中餾分油可以進一步精制為汽油、柴油和家庭爐用油。見，7塔8塔循環(huán)油:供氫和傳遞氫；溶劑抽提作用，如煤液化油對煤有較好溶解能力；對氫的溶解作用。供氫流向: 4070%的h2轉(zhuǎn)入c1c3氣態(tài)烴；2540%用于脫除

39、雜原子，而轉(zhuǎn)入產(chǎn)品中的氫不多。降低耗氫量措施：1縮短加氫時間；2適當(dāng)降低煤的轉(zhuǎn)化率，如轉(zhuǎn)化率達80%后，再提高不僅耗氫且費時；3選用高活性催化劑；4分段加氫。見。 煤直接液化新技術(shù)的開發(fā)動向及其著眼點？煤-渣油共煉有什么優(yōu)點？煤直接液化新技術(shù)超臨界溶劑抽提法煤二段液化法煤-渣油共煉法；優(yōu)點: 處理能力提高，；煤和渣油的協(xié)同效應(yīng)，渣油起供氫溶劑作用，煤和煤中礦物質(zhì)具有促進渣油轉(zhuǎn)化、防止渣油結(jié)焦和吸附渣油中鎳釩重金屬等作用；共煉餾分油易于精練提質(zhì)；因渣油h/c原子比高，渣油共煉以熱解反應(yīng)為主，消耗氫少，因而氫利用率高；煤在煤漿中僅占30-40 m%，對煤性質(zhì)要求放寬；用低價煤代替部分渣油，成本大幅

40、度下降。泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤有什么共同點和不同點？為什么煤化程度增加，熱解開始溫度逐漸升高？相同點：均為腐植煤化學(xué)組成相同；不同點：顏色不同，含碳量不同，含水量不同，煤化程度不同，相對密度不同，燃燒現(xiàn)象不同。煤的分子結(jié)構(gòu)都以芳核結(jié)構(gòu)為主，并具有烷基側(cè)鏈和含氧、含氮和含硫基團，但煤化程度增加后煤的分子結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜。什么是合成氣？即化工原料氣，主要成分是co和h27 精細化工反應(yīng)單元工藝精細化學(xué)品和專用化學(xué)品有什么不同？精細化學(xué)品：以特定的功能或本身擁有特定的功能的小批量制造和應(yīng)用的、技術(shù)密集度高、附加值高、純度高的化學(xué)品。專用化學(xué)品：產(chǎn)量小、經(jīng)過加工配制、具有專門功能或最終使用性能的產(chǎn)

41、品 精細化學(xué)品是如何進行分類的？精細化學(xué)品的分類:農(nóng)藥、染料、涂料（含油漆、油墨）、顏料、試劑和高純物、信息用化學(xué)品（含感光材料、磁性材料等）、食品和飼料添加劑、膠粘劑、催化劑和各種助劑、化工系統(tǒng)生產(chǎn)的化學(xué)藥品（原料藥）和日用化學(xué)品、功能高分子材料。什么是涂料？它有哪些作用？其組成又有哪些？涂料：用于涂飾物體表面而能結(jié)成堅韌保護膜的各種材料的統(tǒng)稱。作用：保護作用、裝飾作用、色彩標志和其他特殊作用。組成：成膜物質(zhì)（即基料）、顏料、填料、涂料助劑、功能組分、有機溶劑和水。綜合與拓展從你所學(xué)的各種反應(yīng)單元工藝中總結(jié)一下催化劑在化工生產(chǎn)中起什么作用？在生產(chǎn)中如何正確使用催化劑？催化劑作用：可以降低化學(xué)

42、反應(yīng)的活化能，從而使催化反應(yīng)易于進行，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，可以提高化學(xué)反應(yīng)選擇性，使化學(xué)產(chǎn)品分離簡化。 烴類熱裂解時提高反應(yīng)溫度的技術(shù)關(guān)鍵在何處，應(yīng)解決什么問題才能最大限度地提高裂解溫度？烴類熱裂解提高反應(yīng)溫度：裂解溫度提高，乙烯產(chǎn)率增加，烴類鏈反應(yīng)中，鏈引發(fā)，斷裂和鏈終止反應(yīng)活化能分別為350 45 0 溫度升高，鏈引發(fā)速率常數(shù)顯著增加，產(chǎn)生的自由基增加，斷裂反應(yīng)速率增加較小，對乙烯增產(chǎn)有利。最大限度提高裂解溫度：一方面要改進裂解管的材質(zhì)，另一方面為減少二次反應(yīng)，必須減少烴類原料氣在裂解管中的停留時間和改進急冷器的結(jié)構(gòu)，讓熱解氣能得到迅速冷卻以終止二次反應(yīng)，此外，在高溫下分解反應(yīng)加劇，生成碳將明顯增加，從而使裂解管更易堵塞，這對用諸如煤油 粗柴油等作裂解原料時，矛盾將更加突出，最后還需考慮裂解產(chǎn)物的分布，裂解溫度過高，乙烯產(chǎn)量雖有增加，但丙烯和丁烯的收率會下