化學(xué)工藝學(xué)試題

1、LOGO化學(xué)工藝學(xué)試題Newly compiled on November 23, 2020化學(xué)工藝學(xué)：是研究由化工原料加工成化工產(chǎn)品的化學(xué)生產(chǎn)過程的一門科學(xué)，內(nèi)容包括生產(chǎn)方法的評(píng)估，過程原理的闡述，工藝流程的組織和設(shè)備的選用和設(shè)計(jì)。焙燒：是將礦石，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 配加一定的物料，加熱至低于爐料的熔點(diǎn)，發(fā)生氧化，還原或其他化學(xué)變化的單元過程煨燒：是在低于熔點(diǎn)的適當(dāng)溫度下加熱物料使其分解，并除去所含結(jié)晶水二氧化碳或三氧化 硫等揮發(fā)性物質(zhì)的過程平衡轉(zhuǎn)化率：可逆化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某種原料量占該種原料起始量的百分?jǐn)?shù)浸取：應(yīng)用溶

2、劑將固體原料中可溶組分提取出來的單元過程烷基化：指利用取代反應(yīng)或加成反應(yīng)，在有機(jī)化合物分子中的N、0、S、C等原子上引入烷基（R-）或芳香基的反應(yīng)。皴基合成：指由烯燒，C0和H：在催化作用下合成比原料烯煌多一個(gè)碳原子醛的反應(yīng)。煤干儲(chǔ)：煤在隔絕空氣條件下受強(qiáng)熱而發(fā)生的復(fù)雜系列物化反應(yīng)過程。水煤氣：以水蒸氣為氣化劑制得的煤氣（CO+H?）精細(xì)化學(xué)品：對(duì)基本化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的初級(jí)或次級(jí)化學(xué)品進(jìn)行深加工而制取的具有特定功能， 特定用途，小批量生產(chǎn)的高附加值系列產(chǎn)品。高分子化合物：指相對(duì)分子質(zhì)量高達(dá)lO-lCr的化合物原子經(jīng)濟(jì)性：指化學(xué)品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計(jì)成能把反應(yīng)過程中所用到的所 有原料盡

3、可能多的轉(zhuǎn)化到產(chǎn)物中。二目的產(chǎn)物分子量/所有產(chǎn)物分子量環(huán)境因子：:廢物質(zhì)量/目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量1 .化學(xué)工業(yè)的主要原料：化學(xué)礦,煤，五池，天然氣2 .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),產(chǎn)品分離及精制。3 .三烯：ZM，遜，丁二烯。 三苯：莖，里莖，二甲苯。4 .石油一次加工方法為：預(yù)處理,常減壓蒸儲(chǔ)。二次加工方法：催化裂化,加氫裂化,催化重整，焦化等。石油中的化合物可分為：煩魚環(huán)烷燒,芳香烽。5 .天然氣制合成氣的方法：蒸汽轉(zhuǎn)化法,部分氧化法。主要反應(yīng)為：CH.+HzOC0+3H=和CH：+C0+2H： CH.+CO；2C0+2H：6 .硫酸生產(chǎn)的原料有： 遜，硫鐵礦,有色金屬冶煉爐氣,

4、石膏。7 .工業(yè)廢氣脫硫，富硫含量用濕法脫硫,低硫含量用土法脫硫。8 .硝酸生產(chǎn)的原料：氨，空氣，水。9 .濃硝酸生產(chǎn)方法：直接法,間接法,超共沸酸精儲(chǔ)法。10 .氨的主要用途：生產(chǎn)化肥,生產(chǎn)硝酸。平衡氨濃度與溫度,壓力,氫氮比,惰性氣體濃度有關(guān)。溫度降低或壓力升高時(shí),都能使平衡氨濃度增大。1L合成紈反應(yīng)方程式：N=+3H:2NH. 3006004C 845MPa,催化劑。12 .甲烷化反應(yīng)：CO+3H=CH.+H;O13 .變換反應(yīng)：C0+a0=C0：+壓14 .氯在氯堿廠主要用于生產(chǎn)：邈，鹽邃。氯堿廠主要產(chǎn)品有：燒堿，逛g,液頷。15 .食鹽水電解陽極產(chǎn)物是:S,陰極產(chǎn)物是:NaCL H=

5、16 .氯堿工業(yè)三種電解槽：隔膜，離子交換膜,東陰極法。17 .汽提法生產(chǎn)尿素工藝中，常用氣提氣有：C0：和濕18 .銘鐵礦焙燒方法：有鈣焙燒,無鈣焙燒。有鈣焙燒的主要廢物是：鏈造。含有致癌物：六價(jià)銘。常見銘鹽產(chǎn)品：重銘酸鉀，重銘酸鈉，鋁酢，鋁綠（Cr：0J 。19 .索爾維制堿法主要原料:NH” CaC03, NaCl0主要產(chǎn)品：Na££, CaCL侯氏制堿法：ML CO?, NaCl。主要產(chǎn)品:Na3cs NH.C120 .濕法磷酸生產(chǎn)的主要原料：磷礦石,硫酸。烷基化應(yīng)用：烷基化汽油生產(chǎn),XTBE生產(chǎn)。21 .乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷催化劑的活性組分是：Ag （銀）22 .

6、氯化反應(yīng)三種類型：加成氯化,取代氯化,氧氯化。氯乙烯生產(chǎn)方法：乙烯法,乙快法。23 .烷燃熱裂解主要反應(yīng)為：脫氫反應(yīng),斷鏈反應(yīng)。深冷分離指溫度低于一100C的分離過程。24 .裁基化最典型的應(yīng)用是：用甲帝制醋酸。催化劑組成：活性組分,載體,助催化劑。25 .丙烯脂的主要生產(chǎn)方法：叁氧化法。主要原料：固啦，氫。26環(huán)氧乙烷主要生產(chǎn)方法：乙烯環(huán)氧化法。原料：乙烯，氧一主要用途：制乙二醉。27皂化反應(yīng)是指油脂在圓生條件下的水解反應(yīng)。乙醉生產(chǎn)方法：乙烯水合法,發(fā)酵法。28 .煤化工用途：煤干儲(chǔ),煤氣化,煤液化。煤氣化工藝：固定床,流化床,氣流床。29 .煤干馀產(chǎn)物：鰻，煤焦油,焦?fàn)t氣。合成氣的主要成分

7、：C0和H230 .煤氣化發(fā)生爐中煤層分為：灰造，氧化層,還原層,干儲(chǔ)層,干燥層。31 .煤液化工藝：直接液化,間接液化,三大合成材料:合成塑料,纖維,橡膠。32 .精細(xì)化學(xué)品常用單元反應(yīng)：饃化，硝化，氨化，重氮化和偶合33 .用量最大的聚合物是：聚乙烯（PE）.聚丙烯（PP）.聚氯乙烯（PVC）34 .純堿生產(chǎn)方法：索爾維制堿法（氨堿法），侯氏制堿法（聯(lián)堿法），天然堿法。35 .硫酸鈣常見結(jié)晶形式：西丞，生丞，無丞。高分子聚合反應(yīng)為：加聚和縮聚。1.簡(jiǎn)述化學(xué)工程與化學(xué)工藝的關(guān)系答：化學(xué)工程研究共性問題，單元操作，工程因素尤其是放大效應(yīng)：化學(xué)工藝研究個(gè)性問題，研究具體過程，從原料到產(chǎn)品的過程系

8、統(tǒng)優(yōu)化。兩者相輔相成，密不可分。2.簡(jiǎn)述化學(xué)工業(yè)的發(fā)展方向答：高新技術(shù)，縮短開發(fā)周期；最充分最徹底地利用原料：大力發(fā)展綠色化工：化工過程要高效、節(jié)能和智能化：實(shí)施廢棄物再生利用工程。3.簡(jiǎn)述氧化反應(yīng)的特點(diǎn)答：強(qiáng)放熱反應(yīng)，要控制反應(yīng)溫度，及時(shí)移走反應(yīng)熱：反應(yīng)途徑多樣，副產(chǎn)物也多， 導(dǎo)致后續(xù)分離工序困難，工藝流程組織也較復(fù)雜；從熱力學(xué)趨勢(shì)來看，燒類易完全氧化 成C0二和水，故應(yīng)選擇性能優(yōu)良的催化劑并及時(shí)終止氧化反應(yīng)。4.簡(jiǎn)述濃硝酸的生產(chǎn)方法答：直接法：雙氧化制NO, NO氧化為NO：,濃硝酸吸收NO：制發(fā)煙硝酸，發(fā)煙硝酸解吸制VO” NO和水加壓氧化反應(yīng)得濃硝酸。間接法：稀硝酸加脫水劑（硫酸或無機(jī)

9、鹽如硝酸鎂）精馀。超共沸酸精儲(chǔ)法：使氧化氣中水脫除較多，N0.直接生產(chǎn)超共沸酸，在蒸懦得。5.合成氣的應(yīng)用已工業(yè)化的有哪些答：合成NH3：合成甲醉：合成醋酸（耀基化）；烯燃的氫甲酸化產(chǎn)品：合成天然氣和柴油6.簡(jiǎn)述硫鐵礦為原料制取硫酸的生產(chǎn)原理及主要設(shè)備答：硫酸生產(chǎn)包括三步，即二氧化硫制取，二氧化硫催化氧化為三氧化硫，水吸收三氧化硫制硫酸。主要反應(yīng)為：4FeS=+110：=2Fe：05+8S0： ； 2so=+O：=2SOs ； S0，+H2更SOi o 主要 設(shè)備包括：沸騰爐，接觸室，吸收塔等。7-舉例說明化工生產(chǎn)中常用的節(jié)能降耗措施答：一般來說，蒸汽壓力越高，其熱效率越高，因此，如果反應(yīng)溫度

10、高，應(yīng)盡可能產(chǎn)生高壓蒸 汽。燃燒廢氣帶有大量的顯熱，應(yīng)盡可能回收利用。蒸汽加熱的冷凝水要視其壓力進(jìn)一步充分利 用。高壓下的減壓膨脹過程要設(shè)計(jì)做功機(jī)械，避免過分的不可逆過程，造成能量的浪費(fèi)。注意加強(qiáng) 保溫保冷措施，減少熱量損失。精蝕過程能耗很多，要充分重視換熱措施，若有可能，可采用熱泵 技術(shù)。8.簡(jiǎn)述我國(guó)化學(xué)工業(yè)面臨的問題及機(jī)遇答：?jiǎn)栴}：規(guī)模小，能耗高，污染重，精細(xì)化率低，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新能力。機(jī)遇：國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)為化學(xué)工業(yè)發(fā)展提供了機(jī)遇，改革開放為技術(shù)改造提供了 條件，國(guó)際合作更廣泛，國(guó)際油價(jià)上漲為國(guó)內(nèi)煤化工發(fā)展提供了機(jī)遇，需求增長(zhǎng)及政策 支持位新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)提供了動(dòng)力。9.對(duì)

11、比國(guó)內(nèi)外化學(xué)工業(yè)的現(xiàn)狀，結(jié)合具體例子簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)技術(shù)差距及努力方向。答：與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)的化學(xué)工業(yè)還很落后，我國(guó)的化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值只占世界化學(xué)工業(yè)總 產(chǎn)值的5席左右，這與我國(guó)的國(guó)際地位極不相稱?？偟膩碚f，我國(guó)工藝落后，能耗高，污染重，品種 少，缺少自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。以硫酸為例，發(fā)達(dá)國(guó)家主要以回收硫?yàn)樵?，而?guó)內(nèi)大量采用硫鐵礦，流程長(zhǎng)，設(shè)備多，污染 重，其中當(dāng)然有資源問題，也同樣有技術(shù)問題，比如煤氣化爐，大型爐依然全靠進(jìn)口。努力方向：清潔生產(chǎn)，可持續(xù)發(fā)展，精細(xì)化。10.為什么常規(guī)的氨氧化工藝只能生產(chǎn)稀硝酸怎樣才能得到濃硝酸簡(jiǎn)述一種流程。答：因?yàn)槎趸奈罩扑崾腔瘜W(xué)吸收，由于化學(xué)平衡的限制，無法直

12、接得到濃硝酸。三種方法，直接法，稀硝酸脫水法，超共沸酸法。硝酸鎂脫水法是常用方法之一。11.比較幾種食鹽電解工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。答：離子膜：代表發(fā)展方向，占地面積小，產(chǎn)品質(zhì)量好，投資大，投資回收期長(zhǎng)隔膜：技術(shù)成熟，投資小，產(chǎn)品質(zhì)量差水銀：產(chǎn)品質(zhì)量好，水銀易造成環(huán)境污染，逐步淘汰12.比較三種純堿生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)答：索爾維制堿法：工藝成熟，原料豐富，但原料利用率低，三廢排放量大侯氏制堿法：原料利用率高，三廢排放量小，但是原鹽要求高，氯化鐵銷路有問題天然堿法：在堿礦品位高時(shí)成本低，但原料受限制13.甲基叔丁基酸MTBE的催化蒸儲(chǔ)工藝特點(diǎn)是什么答：特點(diǎn)：將反應(yīng)和精錨結(jié)合起來，反應(yīng)熱用來分離產(chǎn)物，節(jié)能效果明

13、顯；由于反 應(yīng)產(chǎn)物很快離開反應(yīng)區(qū)，有利于平衡向MTBE方向進(jìn)行，異丁烯轉(zhuǎn)化率高；對(duì)設(shè)備無 腐蝕，對(duì)催化劑和原料要求高；設(shè)備少，只需一個(gè)反應(yīng)器，投資省。14.簡(jiǎn)述烷基化反應(yīng)及談基化反應(yīng)的定義，分別舉例說明其典型應(yīng)用答：烷基化典型應(yīng)用：烷基化汽油生產(chǎn)。裁基合成應(yīng)用：甲醇撅基化制醋酸。15.簡(jiǎn)述兩種氯乙烯生產(chǎn)方法及特點(diǎn)答：乙烯氧氯化：C=H：+2HC1CH=ClCHrClHC1-CH=CHC1 （0：, CuCL, 250-350C0）成本低，（取決于原油價(jià)格），環(huán)境友好，但投資大，流程長(zhǎng)。乙塊氯化氫加成：HC=CH+HC1-CH：=CHC1成本高（取決于煤價(jià)和電價(jià)），有污染，但投資小，工藝可靠。1

14、6.1. 烯氧氮化法生產(chǎn)氯乙烯由哪三大工藝組成，同時(shí)寫出每步的主要反應(yīng)答：乙烯液相加成氯化生產(chǎn)L2-二氯乙烷，反應(yīng)為：CH-CH：+C1=乙烯氣相氧氯化生產(chǎn)1, 2-二氯乙烷，反應(yīng)：CHfCH=+2HC1+ +H：01, 2-二氯乙烷熱裂解制氯乙烯，反應(yīng)見上。17.妙類熱裂解過程為何采用水蒸氣做稀釋劑答：易于裂解氣分離水蒸氣熱容量大，保護(hù)爐管防止過熱抑制裂解原料所含硫?qū)?鎮(zhèn)絡(luò)合金爐管的腐蝕脫除結(jié)碳，抑制鐵銀的催化生碳作用。18.間歇法水煤氣工作循環(huán)由哪幾個(gè)階段組成答：吹風(fēng)階段水蒸氣吹凈階段上吹制氣階段下吹制氣階段二次上吹制氣階段空氣吹凈階段19.簡(jiǎn)述煤液化技術(shù)現(xiàn)狀及該技術(shù)對(duì)我國(guó)的重要意義答：煤

15、液化技術(shù)分為間接液化和直接液化兩種，間接液化是指先將煤氣化制得合成氣， 然后合成氣在催化劑作用下再轉(zhuǎn)化為液體。直接液化是煤在供氫溶劑中，在催化劑作用 下加氫，部分轉(zhuǎn)化為液體。間接液化是成熟技術(shù)，南非已經(jīng)生產(chǎn)近50年.直接液化尚 無工業(yè)化先例，我國(guó)第一套工業(yè)化裝置正在建設(shè)中。中國(guó)是一個(gè)多煤少氣貧油的國(guó)家，目前中國(guó)式世界上第二大石油消耗國(guó)，第三大石 油進(jìn)口國(guó)，煤炭在中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中占三分之二，煤液化技術(shù)不僅對(duì)我國(guó)的國(guó)家安全和 經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有非常重要的意義，對(duì)改善民生，保護(hù)環(huán)境也非常重要。20.1. 述煤化工利用的主要途徑及相關(guān)產(chǎn)品。答：焦化：焦炭，焦?fàn)t煤氣，煤焦油。進(jìn)一步可得上百種產(chǎn)品，如苯，酚，奈

16、，慈等。煤氣化：制氫，合成氨，甲醇,二甲型，汽油等。煤液化：汽油，柴油，蠟等。2L.煤和石油在組成，結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用上有什么差別。答：煤的H/C原子比遠(yuǎn)低于石油，含氧量遠(yuǎn)高于石油；煤的主體是高分子聚合物， 石油的主體是小分子化合物；煤中礦物質(zhì)較多；石油采用蒸鏘、萃取、催化裂化和 催化重整等簡(jiǎn)單的物化方法就可分離或改變結(jié)構(gòu)，化工鐘應(yīng)用廣泛；煤須經(jīng)焦化、氣 化或液化等手段打破化學(xué)鍵，獲得組分復(fù)雜的低相對(duì)分子量化合物，由于技術(shù)及成本原 因限制了它在化工中的應(yīng)用，目前主要用來生產(chǎn)焦炭，制合成氣、合成氨、甲醇等,22.目前合成氨生產(chǎn)的主要原料是什么其原理及工藝流程差別有哪些答：煤和天然氣。主要差別在造氣和脫

17、硫，煤的主要成分是碳，造氣反應(yīng)主要包括煤燃燒，碳和 水蒸氣反應(yīng)。天然氣主要成分是甲烷，造氣主要反應(yīng)是甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化。由于煤含硫量高，因此一般采用濕法脫硫，然后再干法脫硫；天然氣含硫量低，一般直接采用干法脫硫23.變換反應(yīng)為何存在最適宜反應(yīng)溫度何為最適宜反應(yīng)溫度實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中答：變換反應(yīng)時(shí)可逆放熱反應(yīng)，溫度對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率都有影響。溫度升高，反應(yīng)速率增 大，但平衡轉(zhuǎn)化率降低。最適宜反應(yīng)溫度Tm是當(dāng)氣體組成一定時(shí)，反應(yīng)速率最大時(shí)的溫度。工業(yè)生 產(chǎn)中變換過程是采用分段冷卻方法使操作溫度接近最適宜反應(yīng)溫度曲線24.索爾維制堿法原理及優(yōu)缺點(diǎn)。答：原理：2NaCl+CaC03=Na:C03+CaCL但該反應(yīng)無法進(jìn)行，必須經(jīng)過以下過程實(shí)現(xiàn)：CaCOTaO+CO：；鹽+水一鹽水；鹽水+氨一氨鹽水；$kzK+CO=NaHCOj+NH.Cl (aq) ； 2NaHC03-Na£0s+C0：+H9