工业化学复习题

1、第三章、硫酸工业1. 阐述硫铁矿为原料制取硫酸的主要工序及焙烧原理，并写出主要化学反应式。（10分）（FeS2）选矿硫铁矿焙烧炉气净化SO2催化转化三氧化硫吸收尾气回收SO2 和污水处理 。硫铁矿焙烧主反应 : 4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3 3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O42. SO2催化氧化工艺条件如何确定？（16分）a、 温度： TbTm 即催化剂起燃温度与耐热极限温度之间，即活性温度范围内420-600 存在最佳反应温度Tma（反应速率最大） 从tX*关系曲线可知反应温度原则：在催化剂活性温度范围内催化剂床层温度应沿最佳温度线变化：即先高后低原则b、 SO2原始浓

2、度：根据硫酸生产总费用最少原则，进入SO2转化器浓度存在最佳浓度：7%7.5%c、 压力：PX*SO2（平衡转化率），设备尺寸减小不利条件：加压对设备要求提高，反应压力最好在常压d 、最佳转化率转化率提高提高硫的利用率，减小尾气SO2含量和对大气污染。不利条件催化剂用量增加，设备尺寸增大即存在最佳转化率。工艺上采用两次转化、两次吸流程，转化率 99%以上。3. 在制取硫酸过程中，常易形成酸雾，试解释酸雾形成的原因，以及酸雾为什么必须用特殊的方法清除和怎样清除之。（15分）酸雾的形成：酸雾是指含有粒径小于5m的液体颗粒的气溶胶 SO3（g）+H2O(g)H2SO4 (g)H2SO4 (g) 冷凝

3、 H2SO4 (l),或以杂质微粒为凝结中心形成酸雾。2）酸雾的清除：必须要用特殊的方法和设备清除较大的粒子（>2m）用一般除尘设备除去(如电除雾器、文氏管等装置)较小的粒子（<2m）采用先增湿后清除。即增大雾粒直径，再用相应的设备清除。4. 试根据四段间接换热式转化器t-x图阐述转化器的工艺过程及特点。（10分） 第四章、合成氨工业1. 试简述温度、压力及情性气体含量对氨合成反应中平衡氨含量及工艺条件的影响？（10分）1压力：有利于氨合成和氨分离，但对设备材质，加工制造要求高，必须综合利用。 一般2030MPa2温度：必须保持在催化剂反应活性温度范围内反应，催化剂床层温度分布应改

4、尽可能接近最适宜温度线。（类似于SO2转化反应P83图315）3空间速度：v、反应接触时间减少，出口氨含量，减少，但总氨量增加2. 试比较氨合成中CO变换与硫酸工业制气中SO2氧化两个反应过程的异同或特点。（14分）CO变换反应过程特点：（P105106）SO2氧化基本原理SO2+1/2 O2 SO3+Q反应特点：体积缩小 , Q>0 可逆放热反应3. 工业上以煤矿为原料间歇法制取半水煤气的工作循环可分为哪几个阶段？各个阶段起什么作用？（10分）工作循环 间歇式气化时，开始进入空气到下一次进放空气时为上，称为一个工作循环。（1）每个工作循环包括五个阶段：a. 吹风：从下而上通入空气，提高

5、燃料层温度。吹风气放空。 b. 一次上吹制气：从下而上通入水蒸汽进行气化反应，燃料层温度降低（上部高，下部低）c. 下吹制气：水蒸气与加氮空气从上而下进行气化反应使燃料层温度趋于均衡（为什么？）d. 二次上吹制气：水蒸汽再次自下而上吹入：目的是将炉底的煤气排净，为吹入空气作准备，否则炉底剩余的煤气与下次吹入的空气相遇，会发生爆炸。e.空气吹净：吹风气回收（从下而上），作为半水煤气的氮气的主要来源。4. 试简述尿素合成原理及主要工艺条件。（10分）合成原理：第一步，高压下的液氨与气态CO2反应生成中间产物液态甲铵2NH3(l)+CO2(g)=NH2COONH4（l）第二步，甲铵脱水生成尿素，其反

6、应式为NH2COONH4（l）=CO(NH2)2(l)+HO2(l)总反应 2NH3(l)+CO2=CO(NH2)2(l)+HO2(l)工艺条件：（1）温度，尿素合成塔温度大致为180220 （2）压力，实际操作压力在1825MPa (3)氨碳比，在35的范围内，并根据过程的动力消耗、氨损失及反应压力等因素进行具体选择 （4）水碳比，一般原料中为0.51 （5）原料纯度，氨的质量分数大于99.5%，二氧化碳纯度大于98.5%补充题：何为清洁生产？清洁生产包含的主要内容是什么？（10分）清洁生产（Cleaner Production）这一概念是由联合国环境规划署工业与环境规划行动中心在1989年

7、首先提出的，也被称为“污染预防”、“废物减量化”、“废物最小量化”、“无废工艺”等。清洁生产是指既可满足人们的需要又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最小的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。同时对人体和环境无害的绿色产品的生产亦将随着可持续发展进程的深入而且益成为今后产品生产的主导方向。内容 1、清洁能源 2、清洁原料 3、清洁的生产过程 4、清洁的产品第七章 工业催化论述题1. 试明确固体酸、碱的正确定义，并解释固体酸、碱催化反应作用特点。（14分）2. 分子筛催化剂择形催化定义，并解释其催化作用的四种不

8、同形式（14分）3. 试以过渡金属羰基，过渡金属烯烃键间的键模型，定性分析配位活化的原因和催化作用。（15分）4. 以两相（水有机物）为例，当催化剂为翁盐（Q+X-）时，试解释不同酸碱条件下相转移催化反应机理（14分）5. 试阐述工业催化剂失活原因与机理模型分类。（15分）6试简述酶催化反应的特点及其影响因素（14分）第八章、石油炼制与石油化工1. 何为催化裂化？催化裂化主要有哪几类反应？并举例写出化学反应式。（14分）催化裂化：在催化剂和适当温度下，使沸点较高的重质油裂化分为轻质油的过程。1）  分解反应。此反应为催化裂化的主要反应，分解反应是烃类分子中CC键发生断裂的过程。烷烃分

9、解为较小分子的烷烃和烯烃。烯烃在 键发生断裂，分解为两个小分子烯烃。（2）异构化反应。分子量不变只改变分子结构的反应称为异构化反应。a. 骨架异构： b、 双键移位异构c、几何异构：（3）氢转移反应。（4）芳构化反应。（5）叠合反应。烯烃与烯烃结合成较大分子的烯烃。（6）烷基化反应。  2. 何为催化重整？催化重整有哪几类反应？并举例写出化学反应式。（14分）1 .基本原理：在催化剂作用下，烃类分子结构重新排列成为新的化合物的工艺过程。其主要目的：生产芳烃、高辛烷值汽油和氢气。2 .主要反应（1）芳构化反应（2）异构化反应（3）加氢裂化反应3. 原油蒸馏塔有哪些工艺特征？为何要采用减

10、压范馏？（15分）1复合塔结构(与一般蒸溜相比较，图8-3）2）限定的最高进料温度；常压塔进料温度限制在360370；减压塔进料温度限制在390420 。（3）设有汽提段和汽提塔；气相回流通过注入过热水蒸汽降低油气分压使其中轻组分气化。4）适当的过汽化率；适当的过汽化率是为了保证蒸溜塔最低侧线以下的板上有液相回流。4. 常减压蒸馏装置分为原油预汽化、常压蒸馏、减压蒸馏三个部分、原油在每一部分都经历一次加热汽化冷凝，故称之为“三段汽化”，采用预汽化塔具有哪些优点？5. 催化重整工艺过程包括哪几个主要部分？试阐述催化重整原料的预处理过程及工艺特点？（10分）催化重整工艺过程（1）重整：得到重整芳烃

11、原料。（2）芳烃抽提：溶剂精制芳烃，分离出非芳烃，包括抽提，溶剂回收、再生。（3）芳烃精馏：得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃。催化重整原料的预处理过程及工艺特点（1）预分馏：目的是将原料切割为一定沸点范围的馏分，得到合乎馏程要求的重整原料，预分馏的切割方式有三种：见P274页，为什么？（2）预脱砷：清除有毒物重金属砷（3）预加氢：除去原料中含S、N、O化合物，使之转化生成H2S、NH3、H2O易于除去；分解含砷铅、铜等化合物；加氢使部分烯烃饱和反应，提高汽油辛烷值和易于同芳烃分离。（4）预脱水：重整催化剂要求原料中含水量小于5×10-6 。6. 试举例写出下列石化产品的生产方法及合成化学反

12、应式。（1）对苯二甲酸 （2）丙烯腈 、（3）乙二醇 （4）苯甲醛 （5）聚乙烯 7裂解气净化分离采取哪些方法？各利用什么原理？（1）深冷分离法：冷冻温度低于-100，其实质就是冷凝精馏过程。分离原理：利用各种烃类相对挥发度不同，在低温和高压下除氢气和甲烷外其余冷冻为液体，再按顺序进入C2、C3、C4等精馏塔进行分离。（2）吸收精馏法 又称油吸收分离法，用C3、C4作吸收剂；亦称为中冷油吸收精馏法，冷冻温度提高到-70。比乙烯重的组分能吸收，而氢、甲烷不能被吸收。被吸收的组分再按顺序进入C2、C3、C4等精馏塔进行分离。 8简述含油废水和含硫废水的治理方法？第九章、精细化学工业1. 在化学信息

13、品中，显影中心与潜影的区别何在？试阐述感光材料的潜影生成过程原理。（10分）2. 阐述表面活性剂的特点及选择乳化剂的应用方法？3. 试简述下列表面活性剂的分类与中文命名，并写出其生产的合成技术（LAS、FAS），（OP、AEO）。（20分）a）十二烷基苯磺酸钠（LAS）的合成b）脂肪醇硫酸盐（FAS）的合成c）烷基酚聚氧乙烯醚“乳化剂OP”d）脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）的合成 4. 试阐述增塑剂增作用的基本原理、作用形式及对其性能的基本要求。（15分）1. 定义：凡添加到聚合物体系中，能使聚合物增加塑性的物质叫。2. 基本原理：当增塑剂添加到聚合物中时，增塑剂的分子就插入聚合物的分子间，降低聚合物分子间作用力，降低了分子链的结晶度，增加聚合物分子链的流动性，从而使聚合物的塑性增加。第十章 新型功能材料一、试述金属氢化物储