化学工艺学总复习题合集版

1化学工艺学总复习题1、化工生产过程一般可概括哪三大步骤？P24 化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。2、化学工艺学的目的是什么？ P1 创立技术先进、经济合理、生产安全、环境无害的生产过程。3、烃类裂解发生的基元反应大部分为自由基反应哪三个阶段？P61 链引发反应、链增长反应、链终止反应三个阶段。链引发反应是自由基的产生过程；链增长反应时自由基的转变过程，在这个过程中一种自由基的消失伴随着另一种自由基的产生，反应前后均保持着自由基的存在；链终止是自由基消亡生产分子的过程。4、各族烃类的裂解反应难易顺序为？P61 正烷烃异烷烃环烷烃(六碳环五碳环)芳烃5、三大合成材料是哪些？合成塑料、合成橡胶、合成纤维。6、氨合成采用什么催化剂？各组分各有什么作用？P197 氨合成催化剂以熔铁为主，还原前主要成分是四氧化三铁，有磁性，另外添加 Al2O3、K 2O 等助催化剂。为了降低温度和压力，在2催化剂中加入钴和稀土元素。活性组分 Fe3O4经还原后生成 -Fe，活性中心的功能是化学吸附氮分子，使氮氮之间的三键削弱，以利于加氢形成氨。Al2O3是结构型助催化剂，它均匀地分散在 -Fe 晶格内和晶格间，能增加催化剂的比表面，并防止还原后的铁微晶长大，从而提高催化剂的活性和稳定性。K2O 是电子型助催化剂，能促进电子转移过程，有利于氮分子的吸附和活化，也促进生成物氨的脱附。SiO2的加入虽然有削弱催化剂碱性作用，但起到稳定铁晶粒作用，增加催化剂的抗毒性和耐热性等。加入 MgO 能提高耐热性能和耐硫性，加入 CaO 能起助熔作用，使催化剂各组分易于熔融而形成均匀分布的高活性状态 7、影响化学平衡的因素有哪些？P30 反应温度、压力、浓度、反应时间、原料的纯度和配比等。8、烯烃裂解反应主要发生反应有哪些？P56 1.断链反应 2.脱氢反应 3.歧化反应 4.双烯合成反应 5.芳构化反应 39、影响化学反应速度的因素有哪些？P30 反应温度、压力、浓度、反应时间、原料的纯度和配比等。惰性气体的存在，可降低反应物的分压，对反应速率不利，但有利于分子数增加的反应的平衡产率。10、乙烯直接氧化法生产环氧乙烷，工艺流程包括哪两大部分？P247 反应部分和环氧乙烷回收、精制两大部分。11、固定床和流动床反应器各有什么特点？固定床 优点：返混较小；抑制串联副反应，提高选择性；对催化剂的强度、耐磨性要求较低流化床 优点：结构简单，催化剂装卸容易，空速大；良好的传热效率，反应器内温度均一且易控制；存在返混，以提高反应物浓度和生产能力。固定床使用于有串联式深度氧化副反应的反应过程流化床使用与深度氧化物主要来自于平行副反应，且主副反应活化能相差甚大的反应。固定床反应器的缺点是：传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围） 。操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。 固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。与 固 定 床 反 应 器 相 比 ， 流 化 床 反 应 器 的 优 点 是 ： 可 以 实 现 固 体 物 料 的 连 续 输 入和 输 出 ； 流 体 和 颗 粒 的 运 动 使 床 层 具 有 良 好 的 传 热 性 能 ， 床 层 内 部 温 度 均 匀 ， 而 且 易于 控 制 ， 特 别 适 用 于 强 放 热 反 应 ； 便 于 进 行 催 化 剂 的 连 续 再 生 和 循 环 操 作 ， 适 于 催 化剂 失 活 速 率 高 的 过 程 的 进 行 ， 石 油 馏 分 催 化 流 化 床 裂 化 的 迅 速 发 展 就 是 这 一 方 面 的 典 型例 子 。 然 而 ， 由 于 流 态 化 技 术 的 固 有 特 性 以 及 流 化 过 程 影 响 因 素 的 多 样 性 ， 对 于 反 应 器4来 说 ， 流 化 床 又 存 在 粉 明 显 的 局 限 性 ： 由 于 固 体 颗 粒 和 气 泡 在 连 续 流 动 过 程 中 的 剧 烈循 环 和 搅 动 ， 无 论 气 相 或 固 相 都 存 在 着 相 当 广 的 停 留 时 间 分 布 ， 导 致 不 适 当 的 产 品 分 布 ，阵 低 了 目 的 产 物 的 收 率 ； 反 应 物 以 气 泡 形 式 通 过 床 层 ， 减 少 了 气 -固 相 之 间 的 接 触 机会 ， 降 低 了 反 应 转 化 率 ； 由 于 固 体 催 化 剂 在 流 动 过 程 中 的 剧 烈 撞 击 和 摩 擦 ， 使 催 化 剂加 速 粉 化 ， 加 上 床 层 顶 部 气 泡 的 爆 裂 和 高 速 运 动 、 大 量 细 粒 催 化 剂 的 带 出 ， 造 成 明 显 的催 化 剂 流 失 ； 床 层 内 的 复 杂 流 体 力 学 、 传 递 现 象 ， 使 过 程 处 于 非 定 常 条 件 下 ， 难 以 揭示 其 统 一 的 规 律 ， 也 难 以 脱 离 经 验 放 大 、 经 脸 操 作 。12、属于对石油的一次加工和二次加工的过程分别有哪些？P14-18 一次加工：常压蒸馏、减压蒸馏；二次加工：催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解、烷基化、异构化、焦化。13、评价裂解原料性质的指标主要有哪些？P64 族组成(PONA 值)；氢含量；特性因数；关联指数(BMCI 值) 。14、对于天然气水蒸汽转化反应有什么特点？影响天然气水蒸汽转化反应的因素有哪些？P160-169 蒸汽转化法是在催化剂存在下及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生产 H2、CO 等混合气，该反应是强吸热反应的，需要外界供热（仅供参考） 。因素：温度、压力、水碳比、组分、气流速度。15、影响催化剂使用寿命的主要因素有？P35 化学稳定性、热稳定性、力学性能稳定性、耐毒性。516、为什么要进行 CO 变换反应？P174 通过变换反应可产生更多氢气，同时降低 CO 含量，用于调节H2/CO 的比例，满足不同生产需要。17、乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂组成及性能 P243由活性组分银，载体，和助催化剂组成。载体：提高活性银的分散度，防止银的微小晶粒在高温下烧结助催化剂：使载体表面酸性中心中毒，减少副反应进行。18、二氧化碳脱除方法各有哪些？P183溶液吸收剂吸收，分物理、化学、物理化学吸收，变压吸附，膜分离等固体脱出法19、丙烯氨氧化制丙烯腈工艺流程回收部分设置急冷器的理由？P256.防止丙烯腈, HCN 等副产物聚合，生产聚合物堵塞管道20、烃类氧化反应基本特征有哪些？P222反应放热量大，反应不可逆，氧化途径多种多样，过程易燃易爆21、对烃类的裂解过程，对温度、压力和停留时间的要求？P72-73一定温度内，提高裂解温度，有利于提高一次反应所得乙烯和丙烯的收率，有利于提高裂解选择性；高温短停留时间可抑制二次反应，提高烯烃收率，减少结焦。低压可促进乙烯一次反应，抑制发生聚合的二次反应减轻结焦程度。622、合成氨反应的热力学特点及影响因素？可逆反应 正反应气态物质系数减小 正反应是放热反应 熵减小的反应 因素：温度和压力；氮氢比；惰性气体23、乙烯氧氯化单组分催化剂体系组成及作用 P30524、几种基本反应的原子经济性？P411-4141、重排反应 2、加成反应 3、取代反应 4、消除反应 5、氧化反应25、氨合成的熔铁催化剂组成、使用前后的注意事项？P197-19826、什么是爆炸极限？爆炸极限的影响因素？P260-26127、常采用哪些方法对合成气精制？铜氨液吸收法，甲烷化法，液氯洗涤法三种28、请写出乙烯氧氯化的反应机理。第一步是吸附的乙烯与氯化铜起反应，生成 l,2-二氯乙烷，使二价铜还原为一价铜的形式。 第二步是一价铜被氧化为二价铜，并形成含有 CuO 的络合物。 第三步是生成的络合物遇到氯化氢时，使络合物发生分解反应，形成有催化作用的二价铜和水29、合成氨反应历程包括几个步骤？P200合成氨反应历程包括下列七个步骤： 原料混合气中的 H2 和 N2 从气相主流体中扩散到铁催化剂的外表面，属外扩散过程； H2 和 N2 从催化剂外表面向内孔扩散，到达催化剂微孔，属内扩散过程； 扩散到内孔的 H2 和 N2 气被吸附在催化剂表面上，并被活化，属吸附过程； 吸附态的 H2 和 N2 在催化剂表面上进行反应，经过一系列的中间化合，最后形成吸附态的产物，属表面反应过程； 7吸附态的产物 NH3 从催化剂表面脱附下来，属脱附过程； 脱附的产物从催化剂内孔向催化剂外表面扩散，属内扩散过程； 产物从催化剂的外表面向主流体中扩散，属外扩散过程。30、烃类裂解为何采用水蒸汽作稀释剂？裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷和困难。使用其他惰性气体为稀释剂时反应后均与裂解气混为一体，增加了分离困难。 水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平稳时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。 抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。 脱除结碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。水蒸气对铁和镍有氧化作用，抑制它们对生碳反应的催化作用。而且水蒸气对已生成的碳有定的脱除作用。31、裂解气中酸性气体主要有哪些？脱除方法有哪些？裂解气中的酸性气体主要是 CO2，HS 和其他气态硫化物。对裂解气分离装置而言，CO2 会在低温下结成千冰，造成深冷分离系统设备和管道堵塞， HS 将造成加氢脱炔催化剂和甲烷化催化剂中毒。对于下游加工装置而言，当氢气、乙烯、丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化反应过程的催化剂中毒，也可能严重影响产品质量。因此，在裂解气精馏分离之前，需将裂解气中的酸性气体脱除干净。脱除方法主要有：碱洗法脱除酸性气体；乙醇胺法脱除酸性气。32、在裂解气的深冷分离流程中，乙烯损失的主要部位有哪几处冷箱尾气中带出损失、乙烯塔釜液乙完中带出损失、脱乙烷塔釜液C3 馏分中带出损失，压缩段间凝液带出损失33、工业上采用的羰基合成催化剂有哪些？迄今为止，工业上采用的羰基合成催化剂，其中心原子只有钴和铑。未经改性的羰基钴作催化剂，需要苛刻的反应条件，工业上采用的反应压力高达30MPa。经配体改性后，反应压力可以降低，但催化剂活性下降很多，反应生成醛的选择性亦发生变化，故限制了其应用范围。未改性的羰基铑同样需要高的反应压力，并且产物的区域选择性很差，未能在工业上采用。经配体改性的羰基铑催化剂，反应条件缓和，在催化剂浓度很低的情况下，即有满意的反应8速度，产物的化学选择性和区域选择性都大大优越于钴。 34、选择性氧化反应中致稳气的作用？P247致稳气是惰性的，能减小混合气的爆炸限，增加体系安全性；具有较高的比热容，能有效地移出部分反应热，增加体系稳定性。 35、烃类裂解为何采用水蒸汽作稀释剂？ P7536、绿色化学定义？环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，在化学产品的设计、制造和应用中避免和减少对人类健康和生态环境有毒有害物质的使用和产生。37、绿色化学工艺的途径和手段？指在绿色化学基础上开发的从源头上阻止环境污染的化学工艺。该工艺的建立和开发的指导思想是采用“原子经济”反应，即原料中每一个原子都转化成产品，不产生任何废物和副产品，实现废物的“零排放”，也不采用有毒有害的原料，催化剂和溶剂，并生产环境友好的产品。过程绿色化。产品绿色化38、裂解气出口急冷操作的目的？裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，由于停留时间的增长，二次反应增加，烯烃损失随之增多。为此，需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解反应。当裂解气温度降至 650以下时，裂解反应基本终止。急冷有间接急冷和直接急冷之分。39、参考有关工艺流程图，简要回答问题91）为何采用二段压缩？2）13 #合成塔是何种形式的合成塔？3）惰性气体含量对平衡氨浓度有何影响？4）温度对合成氨有何影响？5）简述此工艺中能量是如何充分合理利用的。40、下图为氧气法生产环氧乙烷的工艺流程，请回答下列问题： 1）该流程可分为哪几个工序? 102）该法安全生产的关键部分是什么? 采取了哪些安全措施? 3）5 #, 6#设备各起何作用? 何者操作压力高，何者操作温度高? 4）氧气法和空气法为何均不采用流化床反应器41、原子经济性和原子利用率的定义是什么？请根据定义计算丙烯与过氧化氢环氧化合成环氧丙烷的原子经济性。P41142、几