化工工藝學題庫要點

1、合成氨1. 合成氨生產(chǎn)過程主要分為哪幾個工序？以煤為原料以天然氣為原料2. 天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化制氣的主反應與副反應有哪些？抑制副反應的策略如何？主要反應主要副反應抑制副反應：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?shù)臏囟取毫斫鉀Q。 從反應平衡及副反應來看，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，溫度越高，平衡轉(zhuǎn)化率越高，從組成計算看出，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？兩段轉(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)備費用與操作費用太高，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反應產(chǎn)生熱量與高溫(12001400)，保證CH4轉(zhuǎn)化徹底，同時加入了合成氨需要的原料N2。二段爐溫度：按甲烷控制指標來確定。壓力與水碳比確定后，按甲烷平衡濃度來確定溫度，要求yCH4 720為第三階段，反應速度隨溫度升高再增加，但增加幅度小。實驗證明，第三階段活化能較小，焙燒反應主要受氧擴散的控制。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)催化劑床層溫度應沿最佳溫度線變

3、化，即先高后低 壓力：二氧化硫氧化反應是體積減小的反應，提高壓力可提高平衡轉(zhuǎn)化率SO2含量：根據(jù)硫酸生產(chǎn)總費用最低的原則來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。因為標準發(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，則說明吸收酸溫不能超過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，其相態(tài)、熱效應、反應平衡、催化劑等有什么特點？主要副反應有哪些？ 主反應副反應在反應溫度下，上述反應的平衡常數(shù)都很大。如果對反應不加控制，氨與氧反應的最終產(chǎn)物必然是N2。要得到希望的產(chǎn)物NO，不能從反應熱力學去改變化學平衡來達到目的，只能從反應動力學方面去著手。即尋找一種選擇性的催化劑，抑制不希望的反應。目前最好選擇性的催化劑是鉑。純堿與燒堿復習思考題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？制堿過程的主要反應有哪些？主要副產(chǎn)物是什么？原料：氯化鈉(NaCl)與碳酸鈣(CaCO3)主要反應 主要副產(chǎn)物CaO NH4Cl3. 從干鹽相圖分析，為什么在P1點NaHCO3的結(jié)晶析出最多？且Na利用率最高？如何控制操作點的位置。升高溫度對最佳操作點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，

6、組成應R-S線內(nèi)，超過S析出NH4HCO3,超過R析出NaCl。 如果總組成在X點，T點為飽與溶液，結(jié)晶與溶液比為TX:XD，比值越大，析出結(jié)晶越多?？梢奝1點操作最好。4. 氨鹽水碳化是在什么設(shè)備中進行的？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？氨鹽水碳酸化是在碳酸化塔中進行 隨著CO2的不斷溶解，溶液中過量的氨基甲酸銨進一步發(fā)生水解反應。甲銨水解是慢反應，是碳酸化的控制步驟： 當PH值10.5的強堿性時，碳酸氫鹽也存在下述離解反應當氨鹽水被碳酸化達到一定程度，HCO3-積累超過溶度積，析出碳酸氫鈉： 氨鹽水進塔溫度約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)晶初期溫度高一點對晶粒長大有利，可形成較大晶體以利過濾。同時冷卻速度不宜過快，過快可能形成結(jié)晶漿，難于過濾分離。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、總化學反應是什么？精制食鹽水時，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：總反應： 除去雜質(zhì)：去除鎂離子的方法用OH-而沉淀Mg(OH)2出來： 少量硫酸鹽對電解過程影響大，在這一

8、步也要除去：煤的化學加工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。 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型整體 平均結(jié)構(gòu)單元模型有機質(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過程。目的是將煤轉(zhuǎn)化成可 燃氣體。煤氣化過程包含煤的熱解、半焦的氣化等過程。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病⒎序v床、氣流床三種形式。3. 費托合成原理。 化學反應基本反應： nCO + 2nH2 (CH2) n nH2O H=-158 kJ/mol (250C) H2O + CO CO2 + H2 H=-39.5 kJ/mol (25

9、0C) 4.費托合成流程及產(chǎn)品加工流程的主要過程5.煤的成焦過程及影響因素。 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、酚等多種化學產(chǎn)品。煤的成焦過程分為：煤的干燥預熱階段(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. 為了滿足對芳烴純度的要求，目前工業(yè)上實際應用的主要是溶劑萃取與萃取蒸餾來分離芳烴的

10、餾分4. 指芳烴分子中苯環(huán)上的一個或幾個氫被烷基取代生成烷基的反應稱為芳烴的烷基化反應5. 在C8芳烴的分離過程中，鄰二甲苯與對二甲苯主要采用精餾的方法進行分離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，此類反應稱為芳烴的脫烷化9. 芳烴主要有如下三方面來源：1.來自煤的焦化的副產(chǎn)煤焦油與粗苯；2.來自催化重整的汽油；3.來自乙烯生產(chǎn)中的裂解氣油10. 芳烴的轉(zhuǎn)化反應主要有異構(gòu)化反應，歧化與烷基轉(zhuǎn)移，烷基化反應與脫烷基化反應。11. 工業(yè)上的C8芳烴的異構(gòu)化是以不含或

11、少含對二甲苯的C8芳烴為原料，通過催化劑的作用，轉(zhuǎn)化成濃度接近平衡濃度的C8芳烴，從而達到增產(chǎn)對二甲苯的目的12. 兩個相同芳烴分子在酸性催化劑的作用與下，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去的反應稱為芳烴的歧化13. C8芳烴中的乙苯沸點最低，與關(guān)鍵組分對二甲苯的沸點僅差2.2，可采用精餾塔法進行分離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. 加氫反應可以細分為加氫與氫解兩大類16. 影響加氫反應的因素有溫度、壓力以及反應中氫的用量17. 有機化合物中一個或幾個不飽與的官能團在催化劑作用下與氫氣加成，這個過程稱為催化加氫18. 催化加氫反應一般是

12、加熱反應過程19. 催化脫氫反應一般是吸熱反應過程20. 乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的反應體積增大，應采用較低的壓力提高平衡轉(zhuǎn)化率；反應吸熱，應采用較高的溫度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)的一個或幾個氫被烷基所取代而生成烷基芳烴的反應4芳烴歧化指兩個相同的芳烴分子在酸性催化劑的作用下，一個芳烴分子上的烷基轉(zhuǎn)移到另

13、一個芳烴分子上的反應5烷基轉(zhuǎn)移 指兩個不同芳烴分子之間發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的過程6催化加氫系指有機化合物中一個或幾個不飽與的官能團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，在加氫過程的同時有機化合物分子發(fā)生分解，此時氫分子一部分進入生成物大分子中，另一部分進入氫解所得的小分子中三、簡答題1簡述芳烴轉(zhuǎn)化包括的化學反應包括異構(gòu)化反應，歧化反應，烷基化反應，烷基轉(zhuǎn)移反應，脫烷基化反應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載體上的質(zhì)子酸；浸附在適當酸性鹵化物，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)化反應所用的催化劑無定型SiO2-Al2O3催化劑，負載型鉑催化劑。ZSM催化劑，HF-BF3催化劑4簡述目前工業(yè)上分離對二甲苯的方法深冷結(jié)晶法，絡合分離法，吸附分離法5簡述開發(fā)芳烴轉(zhuǎn)化工藝的原因不同來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，必然導致供需矛盾，所以用該工藝調(diào)節(jié)芳烴產(chǎn)量6簡述加氫反應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簡述加氫反應類型不飽與炔烴、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用在空氣清新劑配方中的應用在彩帶配方中的應用在電