石油化工工艺学复习提纲.doc

1. 什么是一次能源、二次能源。一次能源：指从自然界获得且可直接加以利用的热源和动力源。指从一次能源加工得到的便于利用的能量形式，除火电外。2. 石油化工、石油化工工艺的概念。石油化工的概念以石油和天然气为原料，通过一系列物理、化学加工过程最终生产出化工产品的工业称作石油化学工业，简称石油化工，它属于化学工业的一部分。石油化工工艺就是实现石油化工这一过程的生产技术、方法、原理、设备、催化剂、工艺流程、能量利用、三废（废气、废液、废渣）处理，解决各个单元之间的匹配、链接、优化操作条件的一门学科。3. 三大合成材料是什么？指塑料、合成橡胶和合成纤维。三大材料（金属、无机非金属和高分子材料）4. 基本有机化工生产的产品有哪些？基本有机化工生产过程以石油和天然气为原料，经过炼制、热裂解、分离等步骤生产三苯（苯、甲苯、二甲苯）、三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）乙炔和萘等基本有机原料的过程。5. 化工生产过程一般有哪几部分组成原料预处理 化学反应 产品的分离与精制6. 化工生产的主要效率指标有哪些？原子经济性（AE） 环境因子（E） 转化率 选择性 收率 质量收率7. 原子经济性概念，原子利用率定义及计算方法。指在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中。原子利用率的定义是目标产物的分子量占反应物总量的百分比。原子利用率（预期产物的分子量全部反应物的分子量总和）1008. 转化率、选择性、收率、质量收率定义及计算方法。转化率是指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的百分率。转化率=（已转化的原料的量/原料的总量100%）转化率表征原料的转化程度，反应了反应进度。选择性：体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。选择性=（生成目的产物所消耗的原料量/转化掉的原料量）100%选择性=（实际生成目的产物的量/理论目的产物的量）100%产物的收率亦称为产率，是从产物角度来描述反应过程的效率。收率=（生成目的产物所消耗的原料量/投入反应器的总原料量）100%收率=转化率选择性100%质量收率的定义是指投入单位质量的某原料所能生产的目的产物的质量。质量收率=（生成目的产物的质量/投入反应器的原料质量）100%9. 反应条件对化学反应的影响。影响化学平衡主要的影响因素：温度、浓度、压力、空速、停留时间、反应物配比。停留时间是指物料从进入设备到离开设备所需要的时间。对于催化反应来说，停留时间是指物料与催化剂接触时间，单位秒（s）。一般停留时间越长，原料转化率越高，产物的选择性越低，设备的生产能力越小。空速是指单位时间里通过单位催化剂的原料油的量，它反应了装置的处理能力。体积空速=原料油体积流量/催化剂体积质量空速=原料油质量流量/催化剂质量10. 催化剂的定义，基本特征和使用性能指标。催化剂就是指能改变化学反应速度而其本身的量和性质在反应前后均不发生变化的物质。分为正催化剂和负催化剂。基本特征：1、催化剂是参与了化学反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。 2、催化剂只能缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡。所以，催化剂不能使热力学上不可能进行的反应发生。 3、催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的化学反应。使用性能指标：活性、选择性、寿命、化学稳定性、热稳定性、机械稳定性、耐毒性、其他方面（廉价、易得）11. 固体催化剂的组成及表示方法。活性组分、载体、体相催化剂。 用“/”来区分载体与活性组分，用“-”来区分各活性组分及助剂12. 固体催化剂的主要制备方法。主要：沉淀法、浸渍法、水热法、离子交换法等，另外：熔融法、煅烧法、还原法、溶解法等。 13. 石油的主要成分。我国石油哪种金属含量高，国外石油哪种金属含量高？石油，或称原油，是一种从地下深处开采出来的黄色、褐色乃至黑色的可燃性粘稠液体。主要成分是复杂的碳氢化合物中的烃（烷类、环烷类、芳香烃等）。14. 粘度与油品组成、温度和压力的关系。组成：一般来说，石油馏分愈重，沸点愈高，粘度愈大。温度：油品的粘度随温度升高而减小。压力：当液体所受的压力增大时，其粘度增大。（20MPa以上）15. 石油馏分的蒸汽压与什么有关？温度、油品组成16. 什么是馏程？特性因数的计算公式？特性因数与馏分组成关系，特性因数与原油基属的关系。在标准条件下，蒸馏石油所得的沸点范围称为“馏程”，从初馏点到终馏点表示蒸发特征的温度范围。含芳烃多的馏分K10.011.0含环烷多的馏分K11.012.5含烷烃多的馏分K12.513.0环烷基原油 K10.511.5中间基原油 K11.512.1石蜡基原油 K12.117. 闪点、燃点、自燃点与油品组成的关系。 同一族烃，随分子量、沸点，闪点、燃点，自燃点；不同油品，闪点高，则燃点也高，但自燃点低。油越轻，其闪点和燃点越低，但自燃点越高。18. 石油产品分为哪六大类？六大类：燃料、润滑油、石油沥青、溶剂和化工原料、石蜡、石油焦。 19. 汽油的抗爆性指标是什么？车用汽油牌号是什么？柴油的抗爆性指标是什么？车用柴油牌号是什么？评定汽油抗爆性的指标辛烷值。不同化学结构的烃类，具有不同的抗爆震能力。异辛烷（2，2，4-三甲基戊烷）的抗爆性较好，辛烷值给定为100。正庚烷的抗爆性差，给定为0。以辛烷值的高底作为车用汽油牌号，90号、93号、97号无铅汽油，是指它们分别含有90%、93%、97%的抗爆震能力强的“异辛烷”，也就是说分别含有10%、7%、3%的抗爆震能力差的正庚烷。我国以凝点作为柴油商品的牌号，如10#、0#、-10#、-20#、-35#、-50#轻柴油，分别表示其凝点不低于该温度的柴油。20. 汽油的抗爆性与组成有什么关系？提高辛烷值的途径有哪些? 辛烷值越高抗爆性越好提高辛烷值的途径：一方面改变汽油的组成，另一方面，调入其他的高辛烷值组分21. 烃类中柴油抗爆性能高低顺序？轻柴油十六烷值重柴油十六烷值22. 石油一次加工、二次、三次加工是指什么？一次加工是将原油用蒸馏的方法分离成轻重不同馏分的过程，常称为原油蒸馏，它包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏。二次加工主要是指将重质馏分油和渣油经过各种裂化生产轻质油的过程，包括热裂化、减黏裂化、催化裂化、加氢裂化、石油焦化等。三次加工主要指将二次加工产生的各种气体进一步加工(即炼厂气加工)以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品的过程，包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异构化等 。23. 常减压蒸馏在石油炼制行业的地位，常压塔和减压塔产品都有哪些？减压渣油与馏分油相比碳氢比的大小。常压塔：石脑油、重整原料、煤油、柴油等产品减压塔：润滑油馏分、催化裂化原料、加氢裂化原料、焦化原料、沥青原料、燃料油等减压渣油馏分油24. 石油炼制中常见催化加氢有哪两种过程？加氢裂化、加氢精制25. 加氢裂化催化剂的载体和活性组分是怎样的、失活原因？烃类的加氢裂化有哪些反应发生？温度和压力范围，是放热还是吸热反应？加氢裂化催化剂主要是由具有加氢活性的金属组分和具有裂解活性的酸性载体组成的双功能催化剂。失活原因：不仅有主要的加氢和裂解反应发生，还有异构化、氢解、环化、甲基化、脱氢和缩合等多种反应发生。一般工业上采用的反应温度范围在370440。目前工业上一般使用的压力15MPa左右，也有采用8MPa的中压缓和加氢裂化。吸热反应26. 加氢精制主要目的，发生哪些反应、难易顺序？反应温度和压力?加氢精制主要用于油品精制，其目的是除去油品中的硫、氮、氧等杂原子及金属杂质.加氢精制过程的主要化学反应有加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、烯烃的加氢饱和以及加氢脱金属。反应温度范围为280420，对于较轻的原料采用较低的反应温度，而对于较重的原料则采用较高的反应温度。加氢精制过程中起作用的是氢分压而不是总压。对于轻油加氢精制的操作压力一般为1.52.5MPa，其氢气分压为0.60.9MPa；对于柴油的加氢精制操作压力一般为3.58.0MPa，其氢气分压为2.57.0MPa；而减压渣油加氢精制的操作压力一般为1217.5MPa，其氢气分压为1015MPa。27. 催化裂化装置有哪几部分组成，原料和产物是什么？详述催化裂化在石油炼制中的重要作用。工艺条件及其对产物的影响?烯烃与烷烃的分解速度哪个更快。反应-再生系统、分馏系统、吸收-稳定系统、能量回收系统。催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油、焦化馏分油)、常压重油、减渣、脱沥青油 产品：气体:1020%，气体中主要是C3、C4，烯烃含量很高、汽油 、柴油、油浆焦炭催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油轻质产品的生产中占有重要的地位。催化裂化是现代化炼油厂用来改质重质瓦斯油和渣油的核心技术，是炼厂获取经济效益的重要手段。催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，在500左右、11053105Pa下发生裂解，生成轻质油、气体和焦炭的过程。提高原油加工深度、增加轻质油收率烯烃28. 使重整催化剂永久性中毒的化合物是什么。反应温度和压力?提高汽油辛烷值的方法。砷。工业重整反应器的入口温度通常为480530 oC。综合考虑，选择适当的反应压力。一方面改变汽油的组成，另一方面，调入其他的高辛烷值组分29. 催化重整的催化剂是怎样的，主要化学反应有哪些种类？催化剂酸性利于哪些反应双功能催化剂：既有脱氢的金属活性中心，又有异构化的酸性活性中心。六元环烷烃的脱氢反应、烷烃环化脱氢反应、异构化反应、加氢裂化反应、积炭反应异构化反应（加氢-脱氢反应需要金属催化剂）30. 石油热加工过程包括哪些？延迟焦化的原料与产物，它在石油炼制行业的地位？热加工过程是原油的二次加工工艺，主要包括热裂化、减黏裂化和焦炭化。以贫氢重质残油(减压渣油、裂化渣油和沥青)为原料。延迟焦化应用广泛，是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的主要手段，是目前炼厂实现渣油零排放的重要装置。31. 焦化芳烃的组成。32. 三次加工有哪些？原料和产物是什么？在石油炼制中的重要作用。反应温度和压力?催化烷基化、催化醚化、催化异构化、催化叠合。石油加工过程中生成的相当量的低分子烃类气体。可以制取高辛烷值的汽油调和组分和一系列石油化学品。 工业上烷基化反应一般采用1035的温度，系统也必须保持一定的压力（0.31.2MPa），以使反应物异丁烷与烯烃处于液相状态。异构化反应氢压为2.03.0MPa，反应温度为250350。反应温度叠合反应：磷酸为催化剂，反应温度为190220。无定形硅酸铝为催化剂，反应温度为80130碳一化学定义，碳一化工定义。叠合反应的反应压力为34MPa，在这个反应压力下，反应体系处于液相，有利于从催化剂表面溶出大分子，减少结焦、延长催化剂寿命。33. 合成气的主要成分和生产方法。指一氧化碳和氢气的混合物。、以煤为原料。煤制合成气中H2/CO比值较低，适于合成有机化合物。、以天然气为原料。目前工业上多采用水蒸气转化法， H2/CO比值理论值为3，有利于制造合成氨或氢气。、以重油或渣油为原料。主要是部分氧化法。34. 原油伴生气、非伴生气，干气、湿气，贫气、富气的划分。原油伴生气、非伴生气（据矿藏特点，是否含原油伴气来划分）干气、湿气（按含C5以上重烃液体多少来划分）贫气、富气（按含C3以上烃类液体多少来划分）酸性气、洁气（按是否显著含有H2S, CO2等酸性气体来划分）35. 天然气水蒸气转换反应主要的反应有哪些？主要影响因素。1、温度。提高反应温度对平衡有利。采取两段反应。 2、水碳比的影响。提高水碳比有利于甲烷转化。3、压力的影响。低压有利平衡4、空速。提高空速有利但空速不宜过高。、36. 天然气水蒸气转化制合成气的基本步骤，各步骤的目的是什么？37. 天然气部分氧化制合成气的主要反应和生产工艺有哪些？ 总反应：38. 合成甲醇的工业方法有几种，以哪一种方法应用最广泛？阐述你的理由？高压法（19.6-29.4MPa）低压法（5.0-8.0MPa）为主，低压法以ICI（英国帝国化学工业集团）工艺和Lurgi（鲁奇）工艺为典型代表中压法（9.8-12.0MPa）39. 费托合成工艺的三个步骤。天然气转化制合成气，约占总投资的60%用合成气合成液态烃，约占总投资的25%30%。产品精制 ，约占总投资的10%15%。40. 热裂解的基本规律，烷烃热裂解主要反应有哪些？一次反应和二次反应是怎样的，烯烃进一步发生的反应有哪五种。正烷烃异烷烃环烷烃(六碳环五碳环)芳烃（1）正构烷烃裂解最利于生成乙烯、丙烯。（2）大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯，也生成其它烃。（3）环烷烃裂解生成较多的丁二烯，芳烃收率较高，而乙烯收率较低。（4）带烷基的芳烃裂解主要是烷基发生断键和脱氢反应。一次反应：由烃类裂解生成乙烯和丙烯的反应。（有利）二次反应：乙烯、丙烯继续反应生成炔烃、二烯烃、芳烃直至生成焦或碳的反应。（不利）1.低分子烯烃脱氢反应2.二烯烃叠合芳构化反应3.结焦反应4.生碳反应41. 烃类裂解自由基机理的三个历程。链引发、链增长、链中止42. 乙烯裂解目的、原料及其评价指标。原料：天然气甲烷、乙烷、丙烷、丁烷炼油装置产品：炼厂气（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷） 拔头油、抽余油、石脑油、加氢尾油、常压柴油、减压柴油。评价指标：1PONA值（族组成）2、BMCI值（关联指数或芳烃指数）3、氧含量4、特性因数K43. 烃类水蒸气热裂解制乙烯过程中，加入水蒸气的作用是什么？水蒸气的热容大，具有稳定炉管温度、保护炉管的作用；价廉易得，易从裂解产物中分离；化学性质稳定，一般与烃类不发生反应；可与二次反应生成的碳反应，具有清除炉管沉积碳的作用；使金属表面形成氧化物膜，减轻金属铁、镍对烃分解生碳的催化作用；可抑制原料含有的硫对裂解炉管的腐蚀。44. 烃类蒸汽热裂解过程，为什么要采取高温短停留时间、低烃分压的操作条件？45. 裂解气的分离工艺有哪些，什么是深冷分离？顺序分离流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程深冷分离：在-100左右的低温下，将裂解气中除了氢和甲烷以外的其它烃类全部冷凝下来。然后利用裂解气中各种烃类的相对挥发度不同，在合适的温度和压力下，以精馏的方法将各组分分离开来，达到分离的目的。 46. 裂解气分离装置主要由哪几个系统所组成？各工序的作用。裂解气净化系统（脱除酸性气体、脱水、脱除炔烃和一氧化碳）压缩与制冷系统（使裂解气加压降温，为分离创造条件）精馏分离系统（一系列的精馏塔分离出甲烷、乙烯、丙烯、C4馏分以及C5馏分等）47. 裂解气进行预分离的目的和任务是什么？裂解气中严格控制的杂质有哪些？这些质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？经预分馏处理，尽量降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低压缩机的功耗。经预分馏处理，尽量分馏出裂解气的重组分, 减少进入压缩分离系统的进料负荷。在预分馏中,将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以发生稀释蒸汽，减少污水排放量。在预分馏中,继续回收裂解气低能位热量。 裂解气中含有H2S、CO2 、H2O、C2H2、CO等气体杂质，对深冷分离过程有害，不脱除，进入乙烯、丙烯产品，使产品不达标乙醇胺法、碱洗法脱除酸性气体，脱水方法：吸附法，炔烃脱除方法：催化加氢法、溶剂吸收法，CO脱除：甲烷化法48. 裂解气为什么进行急冷，急冷方式有哪几种？间接急冷使用急冷锅炉的目的？裂解气在出口高温下将继续进行裂解反应，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。间接急冷和直接急冷。目的：回收利用急冷释放的热量（发生蒸汽），以提高裂解炉的热效率。49. 裂解气深冷分离的三种代表流程是什么，有何异同？什么是复叠制冷？脱甲烷、脱乙烷、脱丙烷 顺序分离流程（后加氢）脱乙烷、脱甲烷、脱丙烷 前脱乙烷流程脱丙烷、脱甲烷、脱乙烷 前脱丙烷流程50. 裂解气中的酸性气体主要有哪些组分？若这些气体过多时，对分离过程带来什么样的危害？工业上采用什么方法来脱除酸性气体？CO2在低温下结成干冰，堵塞深冷分离系统的设备和管道。H2S造成设备腐蚀，使加氢脱炔催化剂和甲烷化催化剂中毒。乙醇胺法、碱洗法脱除酸性气体51. 裂解气深冷分离乙烯过程中，冷箱尾气中带出的乙烯损失如何，乙烯精馏塔采用侧线出料的好处。侧线引出高纯度乙烯，塔顶引出含少量甲烷的粗乙烯回压缩。一塔起到二塔的作用 52. 乙烯聚合工艺有哪些？低压法、高压法、中压法53. 环氧乙烷生产的原料和催化剂，工艺条件。加入致稳气有哪两个作用？原料：乙烯 催化剂：主催化剂银 反应温度: 一般反应温度控制在220260 反应压力 : 一般为2.02.3MPa 作用：能显著提高乙烯和氧的爆炸浓度极限。54. 环氧乙烷水合法制乙二醇原理？55. 乙醇的生产方法有哪些？乙烯直接水合法的原理？粮食发酵法、木材水解法、亚硫酸盐废碱液法、乙醛加氢法、羧基合成法和乙烯水合法等。其中真正具有工业意义的是发酵法和乙烯水合法原理 56. 乙醛的生产方法有哪些？乙烯直接氧化法的原理？ 乙炔水合法 从乙醇制乙醛 C3/C4烷烃氧化制乙醛 乙烯直接氧化法瓦克 (Wacker)法57. 乙烯气相法制醋酸乙烯的原理？58. 氯乙烯生产方法有哪些？乙炔法，乙烯法以及平衡氧氯化法59. 烃类选择性氧化反应的四个特征所有的氧化反应都是放热反应60. 丙烯聚合工艺有哪些？本体-气相组合工艺和气相法工艺。61. 异丙苯的生产方法？苯酚、丙酮生产原理？（1） 以三氯化铝为催化剂进行气液相反应（2）以磷酸硅藻土为催化剂进行气固相反应；（3）在硫酸存在下进行液相烷基化反应。1、 过氧化氢异丙苯的