化工工藝學(xué)習(xí)題與答案

化工工藝學(xué)習(xí)題與答案化工工藝學(xué)試題（1）一、填空：（每空1分共10分）1.目前工業(yè)上對(duì)、間二甲苯的拆分方法存有----------------------------、------------------------------和-----------------------------------三種。2.乙苯催化脫氫合成苯乙烯時(shí)脫氫部分常用-----------------------和-----------------------兩種類型反應(yīng)器。3、催化加氫反應(yīng)所用的催化劑以催化劑的形態(tài)分有-------------------------、-----------------------------、-----------------------------、-------------------------------、-------------------------五種？1、低溫結(jié)晶分離法、化氫分離法和演示移動(dòng)床溶解法三種。3、金屬催化劑、骨架催化劑、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬絡(luò)合物。二、簡(jiǎn)答（每題5分后，共90分后）1、煤的干餾和煤的氣化的定義。請(qǐng)問(wèn)：將煤阻隔空氣冷卻，隨著溫度的增高，煤中有機(jī)物逐漸已經(jīng)開(kāi)始水解，其中揮發(fā)性物質(zhì)呈圓形氣態(tài)逸出，殘余下不揮物性產(chǎn)物主是焦炭或半焦，這種加工方法表示煤的電爐。煤、汪或半焦在高溫常壓或冷卻條件下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎趸?、氫等可燃性氣體的過(guò)程，稱作煤的氣化。2、什么叫烴類熱裂解？請(qǐng)問(wèn)：烴類熱水解法就是將石油系則烴類原料(天然氣、煉廠氣、輕油、柴油、重油等)經(jīng)高溫促進(jìn)作用，并使烴類分子出現(xiàn)碳鏈斷裂或過(guò)氧化氫反應(yīng)，分解成分子量較小的烯烴、烷烴和其它分子量相同的輕質(zhì)和重質(zhì)烴類。3、烴類熱裂解的原料有哪些？答：4、烴類熱水解過(guò)程有何特點(diǎn)？答：①?gòu)?qiáng)吸熱反應(yīng)，且須在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫度一般在750k以上；②存在二次反應(yīng)，為了避免二次反應(yīng)，停留時(shí)間很短，烴的分壓要低；③反應(yīng)產(chǎn)物是一復(fù)雜的混合物，除了氣態(tài)烴和液態(tài)烴外，尚有固態(tài)焦的生成。5、烴類熱水解制乙烯的拆分過(guò)程中，裂解氣為什么必須展開(kāi)放大？為什么必須分段放大？答：裂解氣中許多組分在常壓下都是氣體，沸點(diǎn)很底，為了使分離溫度不太底，可以適當(dāng)提高分離壓力。多段壓縮有如下好處：節(jié)省壓縮功；段與段中間可以進(jìn)行降溫，避免溫度太高引起二烯烴的聚合；段與段中間也可便于進(jìn)行凈化和分離。6、烴類水解制乙烯的過(guò)程中，為什么必須對(duì)裂解氣展開(kāi)退酸性氣體？怎樣展開(kāi)硅醚？答：酸性氣體主要是指二氧化碳和硫化氫，另外還含有少量有機(jī)硫化物，這些酸性氣體過(guò)多會(huì)對(duì)分離過(guò)程帶來(lái)危害：例如硫化氫會(huì)腐蝕管道和設(shè)備，使加氫脫炔催化劑中毒，使干燥用的分子篩壽命縮短，二氧化碳會(huì)結(jié)成干冰，會(huì)堵塞管道，他們對(duì)產(chǎn)物的進(jìn)一步利用也有危害，所以必須脫除。用堿洗法脫除；酸性氣體量多時(shí)可以先用乙醇胺脫除，再用堿洗法徹底除去。7、退甲烷塔高壓法和擾動(dòng)法有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：低壓法分離效果好，乙烯收率高，能量消耗低。低壓法也有不利之處，如需要耐低溫鋼材、多一套甲烷制冷系統(tǒng)、流程比較復(fù)雜。高壓法的脫甲烷塔頂溫度為―96℃左右，不必采用甲烷制冷系統(tǒng)，只需用液態(tài)乙烯冷劑即可，比甲烷冷凍系統(tǒng)簡(jiǎn)單。此外提高壓力可縮小精餾塔的容積，所以從投資和材質(zhì)要求來(lái)看，高壓法是有利的；但高壓法因乙烯與甲烷相對(duì)揮發(fā)度接近而不易分離，運(yùn)行能耗要高于低壓法。8、為了節(jié)省能量和精簡(jiǎn)流程，乙烯塔并作了哪兩項(xiàng)改良？答：用中間再沸器的辦法來(lái)回收冷量；不設(shè)第二脫甲烷塔，在乙烯塔塔頂脫甲烷，在精餾段側(cè)線出產(chǎn)品乙烯，一個(gè)塔起兩個(gè)塔的作用。09、寫(xiě)出在裂解氣分離中低壓脫甲烷塔的塔頂需要－140c左右的冷量，說(shuō)明（或畫(huà)圖說(shuō)明）如何獲得這一級(jí)別的冷量？答：可采用甲烷、乙烯、丙烯三元復(fù)迭制冷循環(huán)，通過(guò)兩個(gè)復(fù)迭換熱器，使冷水向丙烯供冷，丙烯向乙烯供冷，乙烯向甲烷供冷，甲烷就可向低于-140℃的冷量用戶供冷。10、芳烴烷基化反應(yīng)中，工業(yè)生產(chǎn)上濃硫酸alcl3催化劑必須怎樣處置才具備活性？答：純的無(wú)水a(chǎn)lcl3無(wú)催化活性，必須有助催化劑hcl或rcl同時(shí)存在，使其轉(zhuǎn)化為絡(luò)合物，工業(yè)生產(chǎn)上使用的alcl3絡(luò)合物是將無(wú)水a(chǎn)lcl3溶于芳烴中，并同時(shí)通入hcl（或加入少量水，使少量alcl3水解產(chǎn)生+-hcl）布局而變成芳烴halcl4的復(fù)合體。alcl3絡(luò)合物催化劑活性甚低，可以并使反應(yīng)在100℃左右展開(kāi)，還具有使多烷基苯與苯發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的作用。但其呈強(qiáng)酸性，對(duì)設(shè)備、管道具有強(qiáng)腐蝕性。11、分別寫(xiě)下由合成氣制取甲醇、丙烯氨水解制取丙烯腈以及過(guò)氧化氫異丙苯出現(xiàn)酸解的反應(yīng)方程式。請(qǐng)問(wèn)：co+2h2ch3ohc3h6＋nh3＋3/2o2→ch2=ch－cn(g)＋3h2o(g)12、簡(jiǎn)要回答以苯和乙烯為原料，我們?cè)鯓硬拍芎铣沙霰揭蚁?。以及苯乙烯在?chǔ)存時(shí)應(yīng)注意那些事項(xiàng)？請(qǐng)問(wèn)：包含兩步：第一步苯與乙烯烷基化制備乙苯；第二步乙苯催化劑過(guò)氧化氫制備苯乙烯。因苯乙烯活性低，難生成，因此儲(chǔ)藏的苯乙烯必須放到潮濕而潔凈的貯槽中，必須提阻聚劑，環(huán)境溫度不必低，維持期也不必過(guò)長(zhǎng)。13、炔烴和烯烴在同一催化劑上加氫時(shí)，單獨(dú)加氫和共同加氫時(shí)反應(yīng)速度有何不同，為什么？請(qǐng)問(wèn)：同一催化劑上當(dāng)受騙單獨(dú)甲醇就是烯烴速度大于炔烴，但當(dāng)共同加烴時(shí)炔烴速度大于烯烴，這是因?yàn)楣餐嬗袝r(shí)出現(xiàn)了溶解競(jìng)爭(zhēng)，乙炔溶解能力最強(qiáng)大，大部分活性中心被乙炔所全面覆蓋，所以乙炔甲醇速度快。14、舉例說(shuō)明芳烴之間轉(zhuǎn)化的主要反應(yīng)有哪幾種。請(qǐng)問(wèn)：異構(gòu)化反應(yīng)：異構(gòu)化反應(yīng)：烷基化反應(yīng)：烷基遷移反應(yīng)：脫烷基化反應(yīng)：15、氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷分哪兩步進(jìn)行？有何優(yōu)缺點(diǎn)？請(qǐng)問(wèn)：優(yōu)點(diǎn)就是生產(chǎn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，主要缺點(diǎn)就是生產(chǎn)成本低，氯消耗量小，存有大量不含氯化鈣污水須要處置。16、簡(jiǎn)要回答丙烯腈生產(chǎn)過(guò)程中的含腈廢水是怎樣進(jìn)行處理的。請(qǐng)問(wèn)：(1)水量太少而hcn和有機(jī)腈化合物含量低的廢水(比如著急冷塔排泄的廢水)，通常就是經(jīng)過(guò)濾器除去液態(tài)雜質(zhì)后，可以使用冷卻法處置，以空氣并作氧化劑，將廢水輕易噴出(或用堿水處置后再噴出)火燒卻爐，用中壓水蒸氣霧化并重新加入輔助燃料，展開(kāi)火燒卻處置。(2)當(dāng)廢水量較大氰化物(包括有機(jī)腈化物)含量較低時(shí)，則可用生化方法處理。最常用的法是曝氣池活性污泥法或生物旋鈕法。17、以化學(xué)方程式表示在醋酸錳催化劑的存在下乙醛催化自氧化合成醋酸的反應(yīng)機(jī)理？答：18、液相均二者催化劑水解在工藝上存有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)越性：(1)反應(yīng)條件比較緩和，有較高的選擇性，并可采用溶劑以緩和反應(yīng)的進(jìn)行和提高選擇性。(2)反應(yīng)熱的除去比較方便，有些氧化過(guò)程可方便地利用反應(yīng)物或溶劑的蒸發(fā)以移走反應(yīng)熱。(3)反應(yīng)溫度比較容易控制，溫度分布比較均勻。(4)反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力較高。嚴(yán)重不足：反應(yīng)介質(zhì)的腐蝕性往往比較嚴(yán)重；有些反應(yīng)，主要就是化氫催化劑水解，需以貴金屬鹽作催化劑，必須化解催化劑的廢舊問(wèn)題?；すに噷W(xué)（2）一、填空題：（每空1分后，共10分后）1、衡量水質(zhì)污染程度常用的指標(biāo)是化學(xué)耗氧量和生物耗氧量。2.烴類水解制乙烯時(shí)，工業(yè)上使用溶解方式對(duì)裂解氣水解，用分子篩、活性氧化鋁或硅膠并作吸附劑。3、目前工業(yè)上對(duì)、間二甲苯的分離方法有低溫結(jié)晶分離法、絡(luò)合分離法和模擬移動(dòng)床吸附法三種。4、工業(yè)上常用的芳烴烷基化的烷基化劑主要存有烯烴和鹵代烷烴--------兩種，另外醇、醛、酮也可以做為烷基化劑。二、簡(jiǎn)答（每題5分，共90分）1、烴類熱水解制乙烯的過(guò)程中，管式裂解爐的電磁輻射管為什么用變徑管（前細(xì)后細(xì)）比用均徑管有好處？答：反應(yīng)初期用小管徑有利于強(qiáng)化傳熱，使原料迅速升溫，縮短停留時(shí)間；裂解管后部管徑變粗，有利于減小烴分壓，減少二次反應(yīng)，而且也不會(huì)因二次反應(yīng)生成的焦很快堵塞管道，因而延長(zhǎng)了操作周期，提高了乙烯收率。2、炔烴和烯烴在同一催化劑上甲醇時(shí)，單獨(dú)甲醇和共同甲醇時(shí)反應(yīng)速度有何相同，為什么？答：同一催化劑上當(dāng)單獨(dú)加氫是烯烴速度大于炔烴，但當(dāng)共同加烴時(shí)炔烴速度大于烯烴，這是因?yàn)楣餐娲嬖跁r(shí)發(fā)生了吸附競(jìng)爭(zhēng)，乙炔吸附能力最強(qiáng)，大部分活性中心被乙炔所覆蓋，所以乙炔加氫速度快。3、烴類熱水解制乙烯的拆分過(guò)程中，裂解氣為什么必須展開(kāi)放大？為什么必須分段放大？答：裂解氣中許多組分在常壓下都是氣體，沸點(diǎn)很底，為了使分離溫度不太底，可以適當(dāng)提高分離壓力。多段壓縮有如下好處：節(jié)省壓縮功；段間進(jìn)行降溫，避免溫度太高引起二烯烴聚合；段間可便于進(jìn)行凈化和分離。4、工業(yè)上苯的來(lái)源主要存有哪5種？答：從煉焦副產(chǎn)粗笨中獲取，從裂解汽油中獲取，從重整汽油中獲取，從甲苯岐化獲取或甲苯加氫脫甲基獲取5、芳烴脫烷基化存有哪幾種方法？甲苯退甲基工業(yè)化的就是哪一種？答：①、烷基芳烴催化裂化脫烷基；②、烷基芳烴催化氧化脫烷基；③、烷基芳烴的加氫脫烷基；④、烷基苯的水蒸氣脫烷基法。甲苯脫甲基工業(yè)化的是第③種。6、乙烯鈀鹽化氫催化劑水解過(guò)程中，由哪三個(gè)基本反應(yīng)共同組成，寫(xiě)下方程式。請(qǐng)問(wèn)：乙烯鈀鹽的化氫：鈀的氧化：氧化亞銅的水解：7、工業(yè)上獲取丁二烯有哪三種方法？目前主要是哪2種？答：（1）、從烴類熱裂解制乙烯的聯(lián)產(chǎn)物碳四餾分分離得到；（2）、由丁烷或丁烯催化脫氫法制取；（3）、由丁烯氧化脫氫法制取。目前主要是第一和第三種。8、烴類熱水解制乙烯的過(guò)程中，為什么必須對(duì)裂解氣展開(kāi)脫炔？怎樣展開(kāi)硅醚？請(qǐng)問(wèn)：9、應(yīng)當(dāng)采取哪些措施，才能使多級(jí)循環(huán)制冷的能量得到合理利用？請(qǐng)問(wèn)：(1)盡可能并使各段帶出的相同溫度的蒸氣，并作相同溫度級(jí)位的熱劑，可供工藝中適當(dāng)溫度級(jí)位的熱量用戶(例如再沸器)的須要；(2)盡可能并使各段劃出的相同溫度的液體，并作相同溫度級(jí)位的冷劑，可供工藝中適當(dāng)溫度級(jí)位的冷量用戶(例如冷凝器)之須要；(3)盡可能非政府傳熱，把液態(tài)冷劑展開(kāi)四氟肼，在四氟肼?tīng)顟B(tài)下展開(kāi)節(jié)流收縮，能夠多贏得供冷的低溫液態(tài)冷劑，太少產(chǎn)生氣相冷劑，使節(jié)流收縮后的氣化率為減少，以提升空調(diào)能力。10、芳烴烷基化反應(yīng)中，工業(yè)生產(chǎn)上無(wú)水a(chǎn)lcl3催化劑應(yīng)該怎樣處理才具有活性？這種催化劑有何優(yōu)缺點(diǎn)?答：純的無(wú)水a(chǎn)lcl3無(wú)催化活性，必須有助催化劑hcl或rcl同時(shí)存在，使其轉(zhuǎn)化為絡(luò)合物，工業(yè)生產(chǎn)上使用的alcl3絡(luò)合物是將無(wú)水a(chǎn)lcl3溶于芳烴中，并同時(shí)通入hcl（或加入少量水，使少量alcl3水解產(chǎn)生+-hcl）布局而變成芳烴halcl的復(fù)合體。11、烴類熱裂解過(guò)程中為什么常用水蒸氣做稀釋劑？請(qǐng)問(wèn)：水蒸氣除了能夠減少烴壓強(qiáng)外，除了如下優(yōu)點(diǎn)：熱容小，能夠平衡爐溫，維護(hù)爐管；不易拆分，昂貴養(yǎng)胃；可以遏制原料中的硫?qū)辖痄撍夤芗暗匿P蝕促進(jìn)作用；水蒸氣在高溫下存有清焦促進(jìn)作用；水蒸氣的水解性并使金屬表面的鐵、鎳構(gòu)成水解薄膜，減低了鐵和鎳對(duì)烴類氣體水解生碳的催化作用。12、烴類熱裂解制乙烯的過(guò)程中，結(jié)焦和生炭的機(jī)理有何不同？答：結(jié)焦是在較低的溫度下（〈1200k〉通過(guò)芳烴縮合而成；生碳是在較高的溫度下(1200k)通過(guò)生成乙炔的中間階段，脫氫為稠合的碳原子13、烴類熱水解過(guò)程存有那些工藝特點(diǎn)？答：①?gòu)?qiáng)吸熱反應(yīng)，且須在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫度一般在750k以上；②存在二次反應(yīng)，為了避免二次反應(yīng)，停留時(shí)間很短，烴的分壓要低；③反應(yīng)產(chǎn)物是一復(fù)雜的混合物，除了氣態(tài)烴和液態(tài)烴外，尚有固態(tài)焦的生成14、水解過(guò)氧化氫法與催化劑過(guò)氧化氫法較之存有哪些優(yōu)點(diǎn)。請(qǐng)問(wèn)：15、氫氣的來(lái)源有哪些？請(qǐng)問(wèn)：電解水，煉油廠重整裝置等的煉廠氣拆分，烴類熱切求解裝置也副產(chǎn)氫氣，焦?fàn)t煤氣經(jīng)變壓溶解拆分，及工業(yè)上常用的烴類水蒸氣轉(zhuǎn)變或部分水解法制氫。16、在丙烯氨氧化合成丙烯腈的工藝中含氰廢水是怎樣進(jìn)行處理的？答：(1)水量少而hcn和有機(jī)腈化合物含量高的廢水，一般是經(jīng)過(guò)濾除去固體雜質(zhì)后，可采用燃燒法處理，以空氣作氧化劑，將廢水直接噴入(或用堿水處理后再噴入)燒卻爐，用中壓水蒸氣霧化并加入輔助燃料，進(jìn)行燒卻處理。(2)當(dāng)廢水量較大氰化物(包括有機(jī)腈化物)含量較低時(shí)，則可用生化方法處理。17、石油加工方法中，什么就是催化裂化、催化重整和加氫裂化？答：催化裂化目的是將不能用作輕質(zhì)燃料的常減壓餾分油，加工成辛烷值較高的汽油等輕質(zhì)燃料；催化重整是使原油常壓蒸餾所得的輕汽油餾分經(jīng)過(guò)化學(xué)加工轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油的過(guò)程，現(xiàn)在該法不僅用于生產(chǎn)高辛烷值汽油，且已成為生產(chǎn)芳烴的一個(gè)重要方法；加氫裂化是煉油工業(yè)中增產(chǎn)航空噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)輕柴油常采用的一種方法，所用的原料是不容易處理的一些重質(zhì)油品。18、烴類熱水解制乙烯的反應(yīng)中，烷烴、環(huán)烷烴和芳烴各存有什么反應(yīng)規(guī)律？請(qǐng)問(wèn)：化工工藝學(xué)考試題（3）1、寫(xiě)下合成氣制甲醇、甲烷化法退co、丙烯氨水解制丙烯腈的化學(xué)方程式。請(qǐng)問(wèn)：co+2h2ch3oh（1分后）.0mpa,ni/al2o3co?3h2?3??????ch4?h2o2、描述如何實(shí)現(xiàn)低壓脫甲烷塔塔頂-140℃的低溫，注：用丙烯、乙烯和甲烷三種制冷劑。