化学过程工艺学-1

.化学过程工艺学：研究由化工原料加工成产品的化学生产过程一般规律的科学，主要内容包括原理、方法、流程、设备。过程工业：以能量与物质转化为目的的产业。绿色化学：采用最少的资源和能源消耗，并产生最小的排放的工艺过程。煤：远古时代植物被埋入地下矿化后得到的。石油：产于地壳中的一种可燃性油状液体。天然气：埋藏在地下的可燃性气体。脉石：矿石中含有大量的杂志。矿石精选：利用矿石中各组分的物理或物理化学性质上的差异将有用成分富集的方法，有手选、磁选、浮选、摩擦选、放射选、光电选、重力选，工业上使用最广泛的是重力选、磁选和浮选。溶液过饱和度：实际液体浓度超过饱和溶液的程度。液体非均相反应：指不互溶的两液体构成连续相与分散相间的反应与传递。液体均相反应：指可相互溶解的液体间的反应与传递。微态液体：流体中所有分子都以分子状态均匀分散。态液体：流体中所有分子都以离集态存在。平推流：流体内部不存在返混，所有粒子的停留时间都等于平均停留时间。全混流：不同时间进入反应器的物质完全混合一体。聚合反应：将低分子单体转变成高分子聚合物的过程。蒸馏：利用混合液中各组分具有不同的挥发度，即利用同一温度下各组分的蒸气压不同的性质进行分离的。增塑剂：一种典型的精细化工产品，它能改善高分子材料的柔软性、延展性和可加工性。液液萃取：指两个完全或部分不相溶的液相接触后，一个液相的溶质经过物理或化学作用转移到另一液相，或在两相中重新分配的过程。溶剂萃取：指将物质从水溶液中提到与水混合的有机溶液中的过程。萃取分配系数：当萃取体系达平衡时，被萃取物在萃取相中的总浓度与在萃余相中的总浓度之比。气固相催化反应：固体物质参与化学反应但是本身并不消耗。煤气化：以煤或煤焦（半焦）为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氧气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或煤焦中的可燃部分转化为气体的过程。水煤气：将水蒸气与已经燃烧炽热的碳作用得到的煤气含氢量较高。甲烷化：在催化剂存在下使少量一氧化碳、二氧化碳加氢生成甲烷和水的一种净化工艺。裂解：指有机化合物受热分解和缩合生成相对分子质量不同的产品的过程。磺化反应：分为直接磺化和间接磺化。以磺酸基团取代化合物中的氢原子称为直接磺化，以磺酸基取代苯环上的非氢原子称为间接磺化。固相反应：固体原料混合物以固态形式直接反应。聚合物：由低分子单体通过聚合反应所得到的高分子聚合物。气体吸收：气体混合物中一种（或多种）组分从气相转移到液相的过程。列出化学工业所利用的资源以及这些资源包括的范围：矿产资源（化学矿、煤炭、石油、天然气）、动植物资源（即生物质资源）、空气和水、海洋资源（海水、海洋生物、海洋矿产）、工业副产品和废弃物。简述磷矿的介微观评价标准和宏观质量评价标准：介微观：磷矿的化学成分、晶胞参数、二氧化碳指数的测定、晶粒尺寸、比表面积、磷块岩的分布特征，宏观：磷矿的品味、杂志含量、可选性、反应活性、抗阻缓性、发泡性。简述物理选矿的方法。同时说明最为常用的三种选矿方法的选矿原理：手选、磁选、浮选、摩擦选、放射选、光电选、重力选。重力选：利用矿石中各组分相对密度的差异进行选别的方法，磁选：利用矿物的磁化系数不同而进行选别的方法，浮选：利用矿物中各组分被水润湿程度的差异而进行的一种选矿方法。请简述离子膜电渗析法制备烧碱工艺中离子膜的原理及作用：阳离子交换膜，膜体中有活性基团，它是由带负电荷的固定离子和一个带正电荷的对离子钠离子形成静电键，使活性基团中的对离子钠离子可以与水溶液中同电荷的钠离子进行交换，膜中活性基团中的固定离子具有排斥氯离子和氢氧根离子的能力。简述离子膜法生产烧碱的工艺流程：原料采用原盐或卤水，加碱沉淀出钙镁盐，滤去后作为初次精制盐水，然后在第二次精制中采用精滤、吸附的办法除掉液相中剩下的微粒与有害离子，送入电渗析槽制得碱液，再经浓缩和干燥可得到固碱。串级萃取中的萃取级数确定的三个步骤：1、确定萃取体系和测定分离系数2、确定分离指标3、用公式计算萃取级数4、确定级数。简述氯乙烯悬浮聚合的主要工艺过程：先将无离子水加入聚合釜内，在搅拌下继续加入分散剂水溶液和其他助剂，后加引发剂，密闭，抽真空，以氮气排除釜内空气。最后加入单体，升温至预定温度进行聚合。简述硫酸催化酯化制DOP的反应机理，并简述间歇法生产邻苯二甲酸增塑剂DOP或DP的工艺中硫酸的走向：用硫酸作催化剂时，硫酸电离出的氢离子首先进攻单酯中羧基的酰基氧，从而形成正碳离子中间体，利于醇分子羟基氧原子的亲核进攻，加快化学反应的速率。硫酸与各种原料一起进入酯化系统进行反应，反应结束后进入中和塔，在塔中和部分用碳酸钠中和将其消耗掉。天然气进行蒸汽转化前为什么要将硫化物脱除到0.2/以下？在脱硫过程先采用钴钼加氢再用氧化锌脱硫的原因是什么？：为了防止硫对造气转化段中镍催化剂的毒化。使有机硫化物产生氢解反应，转化成易于脱除的硫化氢，再用氧化锌将硫化氢和残余的有机硫脱除。天然气蒸汽转化为什么要分为两段进行？二段转化炉的作用是什么？：一般要求转化气中甲烷少于0.5。为了达到这项指标，在加压操作条件下，相应的转化温度需在1000以上，目前耐热合金钢管还只能在800-900下工作，考虑到合成氨制作过程中需要通过补充空气来加入氮，在一段转化炉中较低温度下的外热式转化管中进行烃类的蒸汽转化反应，在较高温度下耐火砖衬里的二段转化炉中加入空气，利用反应热继续进行甲烷转化反应。二段转化炉将一段转化气中的甲烷进一步转化，同时加入空气提供合成气需要的氮，并燃烧一部分转化气实现内部给热。合成氨工艺过程包括哪些主要工序？并指出各工序的作用（以天然气为原料的合成氨流程为例，试分析该工艺过程所需要的主要过程及相关单元操作的基本特点）：脱硫：脱除硫化物，防止催化剂中毒；蒸气转化：将天然气与水蒸气反应生成原料气，同时燃烧空气中的氧气；一氧化碳转换：将一氧化碳反应为等量的氢气，可以继续制氢气，又能将一氧化碳消除变成二氧化碳；脱碳：将上一步工序中得到的氢气中的二氧化碳除去，并回收作为工业原料加以利用；甲烷化：将变换脱碳中未除尽的一氧化碳、二氧化碳进一步脱除，以保护氨气合成过程催化剂不中毒。合成氨工艺中采用了哪些气相分离手段：吸收、吸附、膜分离、冷冻。水煤气与发生炉煤气的生产有哪些不同？各有什么用处？：水煤气：将水蒸气与已经燃烧炽热的碳作用得到的煤气含氢量较高。发生炉煤气：以空气与水蒸气为混合气化剂时，所得煤气中氢含量较少。写出气液相间反应所需经历的步骤：1、反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡。2、反应物气相组分从气液相界面扩散进入液相，并且在液相内进行反应。3、液相内的反应物向浓度梯度下降的方向扩散，气相产物则向界面扩散。4、气相产物向气相主体扩散。液态烃类加热裂解主要工艺条件的确定原则：裂解压力（列解反应是体积增大、反应后分子数增多的反应，减压对反应是有理的，但是裂解不允许在负压下操作，易于吸入空气，造成爆炸等意外事故。）、裂解温度（提高裂解温度，有利于乙烯产率增加）、停留时间（裂解原料在反应高温区的停留时间，与裂解温度有密切关系，T，t）。毫秒裂解炉与普通裂解炉相比有什么特点，前者采用什么手段才能使停留时间降低至毫秒级？：毫秒裂解炉由于停留时间短、裂解温度高，裂解所得产品中烃类收率大幅度提高，比停留时间为0.3-0.4s的普通裂解炉高出80以上，清焦周期明显缩短。甲醇羰基合成醋酸有高压法与低压法之分，请说明低压法的优点与缺点：优点：1、原料路线多样化2、转化率和选择性高，过程能量效率高3、催化系统稳定，用量少，寿命长4、反应系统和精制系统合为一体，结构紧凑5、副产物很少，三废排放物也少，生产环境清洁，操作安全可靠。缺点：催化剂铑的资源有限，设备的耐腐蚀材料昂贵。简述三氧化硫作磺化剂的三种形式，三氧化硫做磺化剂的优点和缺点：直接利用液体三氧化硫；由液体三氧化硫蒸发得气体三氧化硫；将20-25发烟硫酸加热到250以蒸出所需的三氧化硫。反应速率快儿安全、设备容积小，不需要外部加热、劳动生产率高，固定资产投资低。反应热很大，容易导致物料分解和副反应，而且反应物料的黏度高，给传质带来了困难。料浆浓缩法与磷酸浓缩法磷酸一铵工艺各有什么区别和特点：料浆法先将磷酸进行中和反应，再进行浓缩。磷酸法先将磷酸浓缩，再进行中和反应。简述磷铵生产中管式反应器的优点和缺点：中和反应尸在接近绝热的条件下进行的、料将含水量低，返料量很少、造粒机出来的产品水分很低。中和反应温度高，不能直接进入造料机。简述PAFP烟气脱硫工艺过程：一级脱硫吸附与催化反应过程、对磷矿的浸取、氨对磷矿的中和、二级脱硫、对脱附物料的氧化、浓缩干燥。简述直接发酵法生产L-赖氨酸的发酵原理。L-赖氨酸的提取与精制步骤有哪些？：利用微生物的代谢调节突变株、营养要求性突变株，使突变株的L-赖氨酸生物合成代谢调节能够部分或完全被解除，这样可以使微生物在制造营养物质时，制得相当的L-赖氨酸即基本终止与合成。预处理、离子交换柱、真空浓缩、加水溶解、脱色过滤、二次浓缩、二次结晶、干燥、包装。解释超重力场技术原理：利用离心力使气液固三相在比地球重力打百倍至千倍的超重力场条件下，在多孔介质中产生流动接触，巨大的剪切力使液体撕裂成极薄的膜和极细小的丝和滴，产生巨大的速度和快速更新的相界面，使相同传质的体积传质速率比在传统塔器大1-3个数量级，使微观混合速率得到了极大强化。利用超重力场滴流床制取纳米级碳酸钙的特点是什么：生产成本较低，适用于量大而广的纳米粉体生产；产品质量好，颗粒度小，粒度分布均匀。根据固相间反应机理，简述影响固-固反应速率的重要因素：1、反应物固体间的接触面积及表面积2