化工工藝學(xué)題庫(kù)要點(diǎn)

1、合成氨1. 合成氨生產(chǎn)過(guò)程主要分為哪幾個(gè)工序？以煤為原料以天然氣為原料2. 天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化制氣的主反應(yīng)與副反應(yīng)有哪些？抑制副反應(yīng)的策略如何？主要反應(yīng)主要副反應(yīng)抑制副反應(yīng)：為控制積碳，增加水蒸汽用量以調(diào)整氣體組成與選擇適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力?lái)解決。 從反應(yīng)平衡及副反應(yīng)來(lái)看，水碳比高，殘余甲烷含量降低，且可防止析碳。因此一般采用較高的水碳比，約3.03.5轉(zhuǎn)化為可逆反應(yīng)，溫度越高，平衡轉(zhuǎn)化率越高，從組成計(jì)算看出，1000以上CH4含量才小于0.5%，要求設(shè)備的耐高溫性能。3.為什么采用兩段轉(zhuǎn)化？?jī)啥无D(zhuǎn)化的供熱方式各有什么不同？如何確定與控制二段轉(zhuǎn)化的溫度？全部采用高溫轉(zhuǎn)化，設(shè)備費(fèi)用與操作費(fèi)用太高，所以

2、采用低溫(700800)轉(zhuǎn)化與高溫(1200)轉(zhuǎn)化的兩段方式。一段溫度對(duì)合金鋼管要求低，用合金鋼管保證傳熱與供熱；二段采用磚內(nèi)襯的絕熱設(shè)備，并通入一定比例的空氣與一段的H2反應(yīng)產(chǎn)生熱量與高溫(12001400)，保證CH4轉(zhuǎn)化徹底，同時(shí)加入了合成氨需要的原料N2。二段爐溫度：按甲烷控制指標(biāo)來(lái)確定。壓力與水碳比確定后，按甲烷平衡濃度來(lái)確定溫度，要求yCH4 720為第三階段，反應(yīng)速度隨溫度升高再增加，但增加幅度小。實(shí)驗(yàn)證明，第三階段活化能較小，焙燒反應(yīng)主要受氧擴(kuò)散的控制。4. SO2氧化為SO3的溫度、壓力、SO2含量等工藝條件如何？ 溫度： 在催化劑活性溫度范圍內(nèi)催化劑床層溫度應(yīng)沿最佳溫度線變

3、化，即先高后低 壓力：二氧化硫氧化反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，提高壓力可提高平衡轉(zhuǎn)化率SO2含量：根據(jù)硫酸生產(chǎn)總費(fèi)用最低的原則來(lái)確定二氧化硫的起始濃度，最適宜的最終轉(zhuǎn)化率與所采用的工藝流程、設(shè)備與操作條件有關(guān)。5. SO3的吸收過(guò)程通常采用發(fā)煙硫酸或/與濃硫酸吸收，為什么采用濃度為98.3%的濃硫酸？濃度太高、太低有什么影響？確定吸收塔操作溫度主要考慮哪些方面的因素？ 如圖所示，在任何溫度下選擇濃度為98.3%的硫酸作為吸收液比較合適。若吸收酸濃度太低，因水蒸氣分壓增高，易形成酸霧；但若吸收酸濃度太高，則液面上SO3分壓較高，氣相中的不能完全被吸收。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)發(fā)煙硫酸游離SO3濃度為21%。從上表看出

4、，在氣體中SO3濃度為7時(shí)，則說(shuō)明吸收酸溫不能超過(guò)80。 不同轉(zhuǎn)化氣SO3濃度下，SO3吸收率與溫度的關(guān)系如右圖所示，其中7.4%的曲線與上表數(shù)據(jù)一致?？梢?，溫度升高，吸收率下降；氣相SO3濃度增加，吸收率上升。6. 制硝酸氨氧化的主要反應(yīng)，其相態(tài)、熱效應(yīng)、反應(yīng)平衡、催化劑等有什么特點(diǎn)？主要副反應(yīng)有哪些？ 主反應(yīng)副反應(yīng)在反應(yīng)溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)都很大。如果對(duì)反應(yīng)不加控制，氨與氧反應(yīng)的最終產(chǎn)物必然是N2。要得到希望的產(chǎn)物NO，不能從反應(yīng)熱力學(xué)去改變化學(xué)平衡來(lái)達(dá)到目的，只能從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方面去著手。即尋找一種選擇性的催化劑，抑制不希望的反應(yīng)。目前最好選擇性的催化劑是鉑。純堿與燒堿復(fù)習(xí)思考題1.

5、 純堿中的重堿是什么意思？密度為0.951.07g/cm-3的純堿2. 氨堿法制純堿的主要原料有哪些？制堿過(guò)程的主要反應(yīng)有哪些？主要副產(chǎn)物是什么？原料：氯化鈉(NaCl)與碳酸鈣(CaCO3)主要反應(yīng) 主要副產(chǎn)物CaO NH4Cl3. 從干鹽相圖分析，為什么在P1點(diǎn)NaHCO3的結(jié)晶析出最多？且Na利用率最高？如何控制操作點(diǎn)的位置。升高溫度對(duì)最佳操作點(diǎn)P1、Na利用率與NaHCO3結(jié)晶有什么影響？ 右圖中，P2、P2、P2P1、P1、P1為飽與線；1,2,3區(qū)為NaHCO3、NH4HCO3、NH4Cl的析出區(qū)；P1點(diǎn)可析出三種結(jié)晶。 氨鹽水碳酸化后的組成在AC線上。如果只需析出NaHCO3時(shí)，

6、組成應(yīng)R-S線內(nèi)，超過(guò)S析出NH4HCO3,超過(guò)R析出NaCl。 如果總組成在X點(diǎn)，T點(diǎn)為飽與溶液，結(jié)晶與溶液比為TX:XD，比值越大，析出結(jié)晶越多。可見P1點(diǎn)操作最好。4. 氨鹽水碳化是在什么設(shè)備中進(jìn)行的？CO2經(jīng)氨鹽水吸收，生成氨基甲酸銨、碳酸氫銨、最終生成碳酸氫納，各步驟的速度、溫度有何特點(diǎn)？氨鹽水碳酸化是在碳酸化塔中進(jìn)行 隨著CO2的不斷溶解，溶液中過(guò)量的氨基甲酸銨進(jìn)一步發(fā)生水解反應(yīng)。甲銨水解是慢反應(yīng)，是碳酸化的控制步驟： 當(dāng)PH值10.5的強(qiáng)堿性時(shí)，碳酸氫鹽也存在下述離解反應(yīng)當(dāng)氨鹽水被碳酸化達(dá)到一定程度，HCO3-積累超過(guò)溶度積，析出碳酸氫鈉： 氨鹽水進(jìn)塔溫度約3050 ，中部溫度升

7、到60左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫度在30以下，保證結(jié)晶析出。 碳化塔中部溫度高，一方面反應(yīng)本身有一些熱量放出，另一方面主要是考慮結(jié)晶初期溫度高一點(diǎn)對(duì)晶粒長(zhǎng)大有利，可形成較大晶體以利過(guò)濾。同時(shí)冷卻速度不宜過(guò)快，過(guò)快可能形成結(jié)晶漿，難于過(guò)濾分離。5. 工業(yè)生產(chǎn)燒堿的方法有哪些？電解法生產(chǎn)燒堿的原料、電極反應(yīng)、總化學(xué)反應(yīng)是什么？精制食鹽水時(shí)，其中的鎂、硫酸根雜質(zhì)如何去除？方法：生產(chǎn)氫氧化鈉通常用電解法(NaCl為原料)、苛化法(Na2CO3為原料)。原料：NaCl水溶液電極反應(yīng)：總反應(yīng)： 除去雜質(zhì)：去除鎂離子的方法用OH-而沉淀Mg(OH)2出來(lái)： 少量硫酸鹽對(duì)電解過(guò)程影響大，在這一

8、步也要除去：煤的化學(xué)加工1. 煤的結(jié)構(gòu)及煤氣化原理。 煤的基本結(jié)構(gòu)單元為縮合芳烴及環(huán)烷烴及多種側(cè)鏈，雜原子及官能團(tuán)。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型整體 平均結(jié)構(gòu)單元模型有機(jī)質(zhì) 煤氣化原理：煤氣化是煤與氣化劑作用生成氣體混合物的反應(yīng)過(guò)程。目的是將煤轉(zhuǎn)化成可 燃?xì)怏w。煤氣化過(guò)程包含煤的熱解、半焦的氣化等過(guò)程。2. 煤氣化主要方法及能量利用。 煤氣化方法有多種，氣化爐也有多種?？煞譃楣潭ù?、沸騰床、氣流床三種形式。3. 費(fèi)托合成原理。 化學(xué)反應(yīng)基本反應(yīng)： nCO + 2nH2 (CH2) n nH2O H=-158 kJ/mol (250C) H2O + CO CO2 + H2 H=-39.5 kJ/mol (25

9、0C) 4.費(fèi)托合成流程及產(chǎn)品加工流程的主要過(guò)程5.煤的成焦過(guò)程及影響因素。 在高溫脫氧情況下，煤大分子的側(cè)鏈不斷脫落，芳核縮合并稠化，最后形成煤氣、焦炭及硫銨、苯、酚等多種化學(xué)產(chǎn)品。煤的成焦過(guò)程分為：煤的干燥預(yù)熱階段(溫度350C)膠質(zhì)形成階段(溫度350480C) 半焦形成階段(溫度480650C) 焦炭形成階段(溫度650950C)。一、填空題1.石油芳烴主要來(lái)源于石腦油重整生成油與烴裂解生產(chǎn)乙烯副產(chǎn)的裂解石油2. 能為烴的烷基化提供烷基的物質(zhì)稱為烷基化劑，可采用的有多種，工業(yè)上常用的有烯烴與鹵代烷烴3. 為了滿足對(duì)芳烴純度的要求，目前工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的主要是溶劑萃取與萃取蒸餾來(lái)分離芳烴的

10、餾分4. 指芳烴分子中苯環(huán)上的一個(gè)或幾個(gè)氫被烷基取代生成烷基的反應(yīng)稱為芳烴的烷基化反應(yīng)5. 在C8芳烴的分離過(guò)程中，鄰二甲苯與對(duì)二甲苯主要采用精餾的方法進(jìn)行分離6. 目前生產(chǎn)苯乙烯的方法主要是乙苯脫氫法7. 芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)所采用的催化劑主要有酸性鹵化物與固體酸兩大類8. 烷基芳烴分子中與苯環(huán)直接相連的烷基，在一定的條件下可以被脫去，此類反應(yīng)稱為芳烴的脫烷化9. 芳烴主要有如下三方面來(lái)源：1.來(lái)自煤的焦化的副產(chǎn)煤焦油與粗苯；2.來(lái)自催化重整的汽油；3.來(lái)自乙烯生產(chǎn)中的裂解氣油10. 芳烴的轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要有異構(gòu)化反應(yīng)，歧化與烷基轉(zhuǎn)移，烷基化反應(yīng)與脫烷基化反應(yīng)。11. 工業(yè)上的C8芳烴的異構(gòu)化是以不含或

11、少含對(duì)二甲苯的C8芳烴為原料，通過(guò)催化劑的作用，轉(zhuǎn)化成濃度接近平衡濃度的C8芳烴，從而達(dá)到增產(chǎn)對(duì)二甲苯的目的12. 兩個(gè)相同芳烴分子在酸性催化劑的作用與下，一個(gè)芳烴分子上的側(cè)鏈烷基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)芳烴分子上去的反應(yīng)稱為芳烴的歧化13. C8芳烴中的乙苯沸點(diǎn)最低，與關(guān)鍵組分對(duì)二甲苯的沸點(diǎn)僅差2.2，可采用精餾塔法進(jìn)行分離14. 在催化劑作用下，烴類脫氫生產(chǎn)兩種或兩種以上的新物質(zhì)稱為催化脫氫15. 加氫反應(yīng)可以細(xì)分為加氫與氫解兩大類16. 影響加氫反應(yīng)的因素有溫度、壓力以及反應(yīng)中氫的用量17. 有機(jī)化合物中一個(gè)或幾個(gè)不飽與的官能團(tuán)在催化劑作用下與氫氣加成，這個(gè)過(guò)程稱為催化加氫18. 催化加氫反應(yīng)一般是

12、加熱反應(yīng)過(guò)程19. 催化脫氫反應(yīng)一般是吸熱反應(yīng)過(guò)程20. 乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的反應(yīng)體積增大，應(yīng)采用較低的壓力提高平衡轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)吸熱，應(yīng)采用較高的溫度21. 合成氣主要成分是氫氣與一氧化碳，用于制甲醇，應(yīng)采用較高的壓力22. 乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯工藝采用稀釋劑水蒸氣的目的是降低苯乙烯的分壓二、名詞解釋1芳烴脫烷基化：烷基芳烴中與苯環(huán)相連接的烷基，在一定的條件可以脫去，此類反應(yīng)稱為烷基的脫烷基化2烷基化劑 能為烴的烷基化提供反應(yīng)的物質(zhì)成為烷基化劑3芳烴烷基化是芳烴分子中苯環(huán)的一個(gè)或幾個(gè)氫被烷基所取代而生成烷基芳烴的反應(yīng)4芳烴歧化指兩個(gè)相同的芳烴分子在酸性催化劑的作用下，一個(gè)芳烴分子上的烷基轉(zhuǎn)移到另

13、一個(gè)芳烴分子上的反應(yīng)5烷基轉(zhuǎn)移 指兩個(gè)不同芳烴分子之間發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的過(guò)程6催化加氫系指有機(jī)化合物中一個(gè)或幾個(gè)不飽與的官能團(tuán)在催化劑的作用下與氫氣加成7催化脫氫 在催化劑作用下，烴類脫氫生成兩種或兩種以上物質(zhì)稱為催化脫氫8破壞加氫又叫氫解，在加氫過(guò)程的同時(shí)有機(jī)化合物分子發(fā)生分解，此時(shí)氫分子一部分進(jìn)入生成物大分子中，另一部分進(jìn)入氫解所得的小分子中三、簡(jiǎn)答題1簡(jiǎn)述芳烴轉(zhuǎn)化包括的化學(xué)反應(yīng)包括異構(gòu)化反應(yīng)，歧化反應(yīng)，烷基化反應(yīng)，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，脫烷基化反應(yīng)2列出芳烴轉(zhuǎn)化的催化劑種類有酸性催化劑與固體酸，固體酸又分為浸附在適當(dāng)載體上的質(zhì)子酸；浸附在適當(dāng)酸性鹵化物，混合氧化物催化劑，貴金屬-氧化硅-氧化鋁催化劑

14、；分子篩催化劑3C8芳烴異構(gòu)化反應(yīng)所用的催化劑無(wú)定型SiO2-Al2O3催化劑，負(fù)載型鉑催化劑。ZSM催化劑，HF-BF3催化劑4簡(jiǎn)述目前工業(yè)上分離對(duì)二甲苯的方法深冷結(jié)晶法，絡(luò)合分離法，吸附分離法5簡(jiǎn)述開發(fā)芳烴轉(zhuǎn)化工藝的原因不同來(lái)源的各種芳烴餾分組成是不同的，能得到各種芳烴的產(chǎn)量也不同，因此如果僅從這里取得芳烴，必然導(dǎo)致供需矛盾，所以用該工藝調(diào)節(jié)芳烴產(chǎn)量6簡(jiǎn)述加氫反應(yīng)催化劑類型金屬催化劑，骨架催化劑，金屬氧化物催化劑，金屬硫化物催化劑，金屬配位催化劑7簡(jiǎn)述加氫反應(yīng)類型不飽與炔烴、烯烴雙鍵加氫、芳烴加氫、含氧化合物加氫，含氮化合物加氫，氫解8簡(jiǎn)述制取苯乙烯的方法 乙苯脫氫法，乙苯共氧法，甲苯原料合成，乙烯苯直接合成9合成氣生產(chǎn)原料有哪些 煤、天然氣、重油或渣油B甲縮醛的用途：1、在殺蟲劑配方中的應(yīng)用2、將少量甲縮醛與乙醇、酯或酮混合可使溶劑得到增效作用。甲縮醛的這些特點(diǎn)使它特別適于作為油漆及清漆配方、膠水與黏結(jié)劑、油墨及各種氣霧劑產(chǎn)品中的添加劑，使產(chǎn)品獲得優(yōu)良的均勻相在皮革上光劑、汽車上光劑配方中的應(yīng)用在空氣清新劑配方中的應(yīng)用在彩帶配方中的應(yīng)用在電