372#——化工工艺学

1、年级_；层次_；专业_；姓名_复习资料，仅供参考，补充整理打印，试后上交 化工工艺学试题（1）一、填空： 1. 目前工业上对、间二甲苯的分离方法有-低温结晶分离法-、-络合分离法-和-模拟移动床吸附法-三种。2. 乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用-多管等温型反应器-和-绝热型反应器-两种类型反应器。3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有-金属催化剂-、-骨架催化剂-、-金属氧化物-、-金属硫化物-、-金属络合物-五种？二、简答1、 煤的干馏和煤的气化的定义。将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工

2、方法称煤的干馏。煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤的气化。2、 什么叫烃类热裂解？答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料(天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等)经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类。3、烃类热裂解的原料有哪些？答：最初始的原料都是石油原油,石油产品包含粗石油、轻油、煤油及重油等.1、粗石油为分馏温度较低、分子较小的成分,可做为燃料及汽油,如液化天然气（主要成份为甲烷,含少量乙烷、丙烷、丁烷、乙烯）或液化石油气（主要成份为丙烷、丁烷、丙烯、乙烯）等,也可作为溶剂

3、,如己烷等。2、轻油又称为石油脑,是沸点高于汽油而低于煤油的分馏混合物,可分为轻石油脑及重石油脑.石油脑经脱醇酸化反应后,可作为汽油及航空燃料油使用,轻石油脑可经媒组反应产生高辛烷质的汽油或石油化学原料,如苯、甲苯、二甲苯等,也可经裂解反应产生乙烯、丙烯、丁烯、戊烷、芳香烃及碳烟,或经由加氢裂解反应,生产汽油及液化石油气。3、重油一般指燃料油或燃料油与柴油混合而成的中间油料.直接产品可概分为渔船用油及锅炉用燃油两种.加工处理后则可生产润滑油、柏油、石油焦、汽油、液化石油气及丙烯等产品。所以,烃类的裂解原料是分子量相对大一些的烃类.4、烃类热裂解过程有何特点？ 强吸热反应，且须在高温下进行，反应

4、温度一般在750K以上；存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成。5、 烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进行压缩？为什么要分段压缩？答：裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度不太底，可以适当提高分离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功；段与段中间可以进行降温，避免温度太高引起二烯烃的聚合；段与段中间也可便于进行净化和分离。6、 烃类裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱酸性气体？怎样进行脱除？答：酸性气体主要是指二氧化碳和硫化氢，另外还含有少量有机硫化物，这些酸性气体过多会对

5、分离过程带来危害：例如硫化氢会腐蚀管道和设备，使加氢脱炔催化剂中毒，使干燥用的分子筛寿命缩短，二氧化碳会结成干冰，会堵塞管道，他们对产物的进一步利用也有危害，所以必须脱除。用碱洗法脱除；酸性气体量多时可以先用乙醇胺脱除，再用碱洗法彻底除去。7、脱甲烷塔高压法和低压法有何优缺点？ 答：低压法分离效果好，乙烯收率高，能量消耗低。低压法也有不利之处，如需要耐低温钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂。高压法的脱甲烷塔顶温度为96左右，不必采用甲烷制冷系统，只需用液态乙烯冷剂即可，比甲烷冷冻系统简单。此外提高压力可缩小精馏塔的容积，所以从投资和材质要求来看，高压法是有利的；但高压法因乙烯与甲烷相对挥发

6、度接近而不易分离，运行能耗要高于低压法。8、为了节省能量和简化流程，乙烯塔作了哪两项改进？ 9、写出在裂解气分离中低压脱甲烷塔的塔顶需要1400C左右的冷量，说明（或画图说明）如何获得这一级别的冷量？10、 芳烃烷基化反应中，工业生产上无水AlCl3催化剂应该怎样处理才具有活性？11、分别写出由合成气制备甲醇、丙烯氨氧化制备丙烯腈以及过氧化氢异丙苯发生酸解的反应方程式。12、简要回答以苯和乙烯为原料，我们怎样才能合成出苯乙烯。以及苯乙烯在储存时应注意那些事项？参考答案：8、用中间再沸器的办法来回收冷量；不设第二脱甲烷塔，在乙烯塔塔顶脱甲烷，在精馏段侧线出产品乙烯，一个塔起两个塔的作用。9、可采

7、用甲烷、乙烯、丙烯三元复迭制冷循环，通过两个复迭换热器，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的冷量用户供冷。或：10、纯的无水AlCl3无催化活性，必须有助催化剂HCl或RCl同时存在，使其转化为络合物，工业生产上使用的AlCl3络合物是将无水AlCl3溶于芳烃中，并同时通入HCl（或加入少量水，使少量AlCl3水解产生HCl）配置而成芳烃H+AlCl4-的复合体。 AlCl3络合物催化剂活性甚高，可使反应在100左右进行，还具有使多烷基苯与苯发生烷基转移的作用。但其呈强酸性，对设备、管道具有强腐蚀性。11、CO+2H2 CH3OHC3H6NH33/2O2

8、CH2=CHCN (g)3H2O (g)12、包括两步：第一步苯与乙烯烷基化合成乙苯；第二步乙苯催化脱氢合成苯乙烯。因苯乙烯活性高，容易聚合，因此贮存的苯乙烯要放在干燥而清洁的贮槽中，必须加阻聚剂，环境温度不宜高，保持期也不宜过长。化工工艺学（2）一、填空： 1、衡量水质污染程度常用的指标是-化学耗氧量-和-生物耗氧量-。 2. 烃类裂解制乙烯时，工业上采用吸附方式对裂解气脱水，用 -分子筛-、-活性氧化铝-或-硅胶-作吸附剂。3、目前工业上对、间二甲苯的分离方法有-、-和-三种。4、工业上常用的芳烃烷基化的烷基化剂主要有-烯烃-和-卤代烷烃-两种，另外醇、醛、酮也可作为烷基化剂。二、简答 1

9、、 烃类热裂解制乙烯的过程中，管式裂解炉的辐射管为什么用变径管（前细后粗）比用均径管有好处？答：反应初期用小管径有利于强化传热，使原料迅速升温，缩短停留时间；裂解管后部管径变粗，有利于减小烃分压，减少二次反应，而且也不会因二次反应生成的焦很快堵塞管道，因而延长了操作周期，提高了乙烯收率。2、炔烃和烯烃在同一催化剂上加氢时，单独加氢和共同加氢时反应速度有何不同，为什么？答：同一催化剂上当单独加氢是烯烃速度大于炔烃，但当共同加烃时炔烃速度大于烯烃，这是因为共同存存在时发生了吸附竞争，乙炔吸附能力最强，大部分活性中心被乙炔所覆盖，所以乙炔加氢速度快。3、烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进

10、行压缩？为什么要分段压缩？答：裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度不太底，可以适当提高分离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功；段间进行降温，避免温度太高引起二烯烃聚合；段间可便于进行净化和分离。4、工业上苯的来源主要有哪5种？答：从炼焦副产粗笨中获取，从裂解汽油中获取，从重整汽油中获取，从甲苯岐化获取或甲苯加氢脱甲基获取5、芳烃脱烷基化有哪几种方法？甲苯脱甲基工业化的是哪一种？答：、烷基芳烃催化裂化脱烷基；、烷基芳烃催化氧化脱烷基；、 烷基芳烃的加氢脱烷基；、 烷基苯的水蒸气脱烷基法。甲苯脱甲基工业化的是第种。6、乙烯钯盐络合催化氧化过程中，由哪三个基本反应组成，写出方

11、程式。乙烯钯盐的络合：钯的氧化：氧化亚铜的氧化：7、 工业上获取丁二烯有哪三种方法？目前主要是哪2种？答：（1）、从烃类热裂解制乙烯的联产物碳四馏分分离得到；（2）、由丁烷或丁烯催化脱氢法制取；（3）、由丁烯氧化脱氢法制取。目前主要是第一和第三种。8、 烃类热裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱炔？怎样进行脱除？9、应当采取哪些措施，才能使多级循环制冷的能量得到合理利用？10、芳烃烷基化反应中，工业生产上无水AlCl3催化剂应该怎样处理才具有活性？这种催化剂有何优缺点?11、烃类热裂解过程中为什么常用水蒸气做稀释剂？12、烃类热裂解制乙烯的过程中，结焦和生炭的机理有何不同？13、烃类热裂

12、解过程有那些工艺特点？参考答案：8、聚合用乙烯，为了保持聚合催化剂寿命，要严格限制乙炔含量。在高压聚乙烯生产中由于乙炔的积累使乙烯的分压降低，所以必须提高总压力，当乙炔积累过多，乙炔分压过高，会引起爆炸，所以必须脱除少量乙炔。其他以乙烯为原料的合成过程对乙炔的含量也有严格要求。丙炔和丙二烯含于丙烯中，会影响以丙烯为原料的合成过程或聚合反应的顺利进行，所以丙炔和丙二烯也必须脱除。脱除的方法是催化加氢脱乙炔或溶剂吸收法脱乙炔。9、(1) 尽可能使各段引出的不同温度的蒸气，作不同温度级位的热剂，供工艺中相应温度级位的热量用户(如再沸器)的需要；(2) 尽可能使各段分出的不同温度的液体，作不同温度级位

13、的冷剂，供工艺中相应温度级位的冷量用户(如冷凝器)之需要；(3) 尽可能组织热交换，把液态冷剂进行过冷，在过冷状态下进行节流膨胀，能多获得供冷的低温液态冷剂，少产生气相冷剂，使节流膨胀后的气化率降低，以提高制冷能力。10、纯的无水AlCl3无催化活性，必须有助催化剂HCl或RCl同时存在，使其转化为络合物，工业生产上使用的AlCl3络合物是将无水AlCl3溶于芳烃中，并同时通入HCl（或加入少量水，使少量AlCl3水解产生HCl）配置而成芳烃H+AlCl-的复合体。AlCl3络合物催化剂活性甚高，可使反应在100左右进行，还具有使多烷基苯与苯发生烷基转移的作用。但其呈强酸性，对设备、管道具有强

14、腐蚀性。11、水蒸气除了能降低烃分压外，还有如下优点：热容大，能稳定炉温，保护炉管；易于分离，便宜易得；可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用；水蒸气在高温下有清焦作用；水蒸气的氧化性使金属表面的铁、镍形成氧化薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。12、 结焦是在较低的温度下（1200K通过芳烃缩合而成；生碳是在较高的温度下(1200K)通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子 13、 强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成化工工艺学考

15、试题（3）1、 写出合成气制甲醇、甲烷化法脱CO、丙烯氨氧化制丙烯腈的化学方程式。答：CO+2H2 CH3OH （1分） 2、 描述如何实现低压脱甲烷塔塔顶-140的低温，注：用丙烯、乙烯和甲烷三种制冷剂。可采用甲烷、乙烯、丙烯三元复迭制冷循环，通过两个复迭换热器，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的冷量用户供冷。3、 说明催化裂化和烃类热裂解的异同点。答：相同点：都是主要发生脱氢和断链反应；不同点：催化裂化温度低，裂解程度底，而烃类热裂解裂解程度高，催化裂化主要目的是生产高辛烷值汽油，而烃类热裂解主要目的是准备乙烯、丙烯并联产丁二烯等，催化裂化需要催化剂

16、，烃类热裂解不需要催化剂。4、 烃类热裂解中，为何要加入水蒸气？水蒸汽优点：(1)降低烃分压，有利于一次反应，抑制二次反应。(2) 水蒸气的热容较大，水蒸气升温时虽然耗热较多，但能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管。(3) 易于从裂解产物中分离，对裂解气的质量无影响，且水蒸气便宜易得。(4) 可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用。 水蒸气在高温下与裂解管中沉积的焦碳发生如下反应C+H2O=H2+CO实际上起了对炉管的清焦作用。(5) 水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，使金属表面的铁、镍形成氧化薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。5、 高压和低压脱甲烷塔的优缺点。答：

17、低压法分离效果好，乙烯收率高，能量消耗低。低压法也有不利之处，如需要耐低温钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂。高压法的脱甲烷塔顶温度为-96左右，不必采用甲烷制冷系统，只需用液态乙烯冷剂即可，比甲烷冷冻系统简单。此外提高压力可缩小精馏塔的容积，所以从投资和材质要求来看，高压法是有利的，但高压法的能耗要高。6、 描述烃类热裂解中，链烷烃、环烷烃、芳烃和烯烃的裂解规律。答：烷烃正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃。随着分子量增大，这种差别就减小；环烷烃在通常裂解条件下，环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应。含环烷烃较多的原

18、料，其丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯的收率较低；芳烃无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃，主要是侧链逐步断裂及脱氢。芳环倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。烯烃大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，但烯烃会发生二次反应，最后生成焦和碳。所以含烯烃的原料如二次加工产品作为裂解原料不好。7、 写出“三烯”和“三苯”的主要来源。答：“三烯”主要来源：炼厂气分离，烃类热裂解制备；“三苯”主要来源：从炼焦副产粗笨中获取，从裂解汽油中获取，从重整汽油中获取。8、 芳烃的脱烷基化有哪四种方式？甲苯脱甲基常用哪种方式？答：烷基芳烃催化裂化脱烷基，烷基芳烃的催化氧化脱烷基 ， 烷基芳烃的加氢脱烷基

19、，烷基苯的水蒸气脱烷基法；甲苯脱甲基常用第三种9催化加氢反应用的催化剂，写出在150以下、150200之间、高于250以及防止硫中毒各分别通常用哪一种或几种催化剂？10、 工业上苯乙烯的主要来源有哪三种？储存苯乙烯时有哪些注意事项？11、 氯醇法生产环氧乙烷分哪两步进行？有何优缺点？目前环氧乙烷的主要生产方法什么？ 12、 简要回答以石脑油为原料，我们怎样才能合成出苯酚和丙酮。13、 什么是一碳化学？试简要分析我国目前一碳化学的发展。14、烃类热裂解制乙烯的过程中，管式裂解炉的辐射管为什么用变径管（前细后粗）比用均径管有好处？参考答案：9、通常反应温度在150以下，多用Pt、Pd等贵金属催化剂，以及用活