化学工艺学复习题及答案

1、1、基本有机化学工业的任务是什么？指生产有机小分子化合物的工业部门。进行的主要反应有裂解、氧化还原、加氢-脱氢、水解-水合和羰基化等。产品有低级烯烃、醇、酸、脂和芳烃等2、天然气中的甲烷化工利用主要有哪三条途径？经转化先制成合成气，或含氢很高的合成氨原料气，然后进一步合成甲醇、氨、高级醇和羰基化学品；经部分氧化制乙炔；直接制造化工产品，如制造炭黑、氢氰酸、各种氯甲烷、硝基甲烷、甲醇和甲醛。3、催化裂化条件下，主要发生的化学反应？烷烃的的裂解，产物以C3、C4和中等大小的分子居多异构化、芳构化、环烷化，使裂解产物中异构烷烃、环烷烃和芳香烃的含量增多；氢转移反应（即烯烃还原成饱和烃），使催化汽油中

2、容易聚合的二烯烃类大为减少聚合、缩合反应4、催化重整过程所发生的化学反应主要有那几类？六环环烷烃的脱氢；五元环烷烃异构化再脱氢；烷烃环化再脱氢；烷烃异构化；加氢裂化5、加氢裂化过程发生的主要反应有哪些？加氢裂化是催化裂化技术的改进，在临氢条件下进行催化裂化，可抑制催化裂化时的发生的脱氢缩合反应，避免焦炭的生成。主要反应有加氢精制、加氢裂化。加氢精制，以除去原料中的硫、氮、氧等杂质，和二烯烃，以改善加氢裂化所得的油料的质量；加氢裂化，在裂化活性较高的催化剂上进行裂化反应和异构化反应，最大限度的生产汽油和中间馏分油6、基本有机化学工业中有关煤的化学加工方法有哪些？焦化-气化-液化；热解-气化-发电

3、；气化-合成-燃料；液化-燃料-气化；液化-加氢气化7、什么叫烃类热裂解法？烃类热裂解：轻质烃类在高温（850C）下受热分解生成分子量较小的烃类以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等基本有机化工产品的化学过程。8、烷烃热裂解的一次反应主要有哪些？脱氢反应：R-CH2-CH3kR-CH=CH2+H2断链反应：R-CH2-CH2-R-CH2=CH2+RH9简述在烷烃热裂解中，烷烃脱氢和断链难易的规律？同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，固断链比脱氢容易烷烃的相对稳定性随碳链的增加而降低脱氢难易与烷烃的分子结构有关，叔氢最易脱去，仲氢次之带支链的C-H键或C-C键，较直链的键能小低分子烷烃的C-C

4、键在分子两端断裂比在分子链中央断裂容易，较大分子量的烷烃反之。10、环烷烃热裂解的规律是什么？环烷烃热裂解易得芳烃，含环烷烃较多的原料，裂解产物中丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯较低，单环烷烃生成乙烯、丁二烯、单环芳烃多环烷烃生成C4以上烯烃、单环芳烃11、芳烃热裂解的反应类型？芳烃不易裂解为烯烃，主要发生侧链断链脱H及脱H缩合反应。芳烃的一次反应中，芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳烃，再转化为焦炭。固有：脱H缩合、断侧链反应，脱氢反应、开环脱氢。12、简述各类烃类热裂解的规律？烷烃：正构烷烃最利于乙烯、丙烯的生成，且烯烃的分子量越小，总产率越高。异构烷烃的烯烃总产率低于同碳原子数的正构烷烃；烯烃：大分

5、子烯烃裂解为乙烯和丙烯；烯烃能脱氢生成炔烃、二烯烃，进而生成芳烃；环烷烃：环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应；芳烃：无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断和脱氢反应，芳环不开裂，可脱氢缩合为多环芳烃，进而结焦在高温下，烷烃和烯烃还会发生分解反应生成少量的碳。13、烃类热裂解中二次反应有哪些？二次反应则是指一次反应产物继续发生的后继反应乙烯、丙烯消失，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭的反应。烃类的二次反应比一次反应更复杂，生成的高级烯烃还会进一步裂解成低级烯烃，低级烯烃相互聚合或缩合可转化为环烷烃、芳烃、稠环芳烃直至转化为焦。烯烃加氢转化为烷烃，脱氢变为二烯烃

6、或炔烃；芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳烃进一步转化为焦；烷烃会进一步裂解成低级烷烃，最后转化为碳和氢。二次裂解的结果是一次反应所得的低级烯烃转化为用途不大的裂解产物，使低级烯烃收率明显降低。16、什么是PONA?族组成PONA值适于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油烷烃（paraffin）烯烃（olefin）环烷烃（naphthene）芳烃（aromatics）/烷烃含量越大，芳烃越少，则乙烯产率越高/对于科威特石脑油，其烷烃、环烷烃及芳烃典型含量分别为72.3、16.3、11,大庆石脑油则为53、43、417、说明什么是芳烃指数？答：芳烃指数即美国矿务局关联指数（BureauofMinesCorre

7、lationIndex），简称BMCI。用以表征柴油等馏分油中烃组分的结构特性。已知原料烃的体积平均沸点（tvK）及其对水的相对密度（d剫,。C）,用下式即可算出芳烃指数值：仆_宓40I小“AO正构烷烃的BMCI值最小（正己烷为0.2），芳烃则相反（苯为99.8），因此烃原料的BMCI值越小则乙烯潜在产率越高。中东轻柴油的BMCI典型值为25左右，中国大庆轻柴油约为20。18、烃类热裂解采用什么样的温度、保留时间和烃分压能得到较好的产物分布？/裂解温度:750-900C,原料分子量越小，所需裂解温度越高，乙烷裂解温度最高/温度一一停留时间的影响:对于给定原料，相同裂解深度，提高温度，缩短停留时

8、间可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦抑制芳烃生成，所得裂解汽油的收率相对较低，使炔烃收率明显增加./压力对裂解反应的影响从化学平衡角度分析（压力只对脱氢反应有影响）对一次反应：A分B+Cpn0时，P/，平衡向生成产物的方向移动对于二次反应中的聚合反应，降低压力可减少结焦生碳，结论：低压有利于乙烯的生产.19、提高裂解温度、及缩短停留时间在烃类裂解生产乙烯中对产物的分布？答：无需赘述，见18题。20、简述工业上采用水蒸气作为稀释剂的优点？答：易于与裂解气分离；当供热不稳时，可起到稳定温度的作用；抑制裂解原料中含硫对镍铬合金炉管的腐蚀；清焦作用H2O+CTCO+H222、简述裂解气深冷分离的原理。

9、答：在加压和冷却条件下将裂解气冷却到-101C（高压法），使乙炔以上烷烃和烯烃冷凝为液体，与甲烷和氢气分开，然后再用精馏塔利用它们之间的沸点差，逐个将乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和C4馏分分开，从而得到聚合级高纯乙烯和聚合级高纯丙烯。23、回答裂解气的深冷分离流程分为那几大部分？答：在深冷分离法中，按馏分切割不同，有以下几种分离流程：A，顺序分离流程：（Lummus）按C1、C2、C3、顺序进行切割分离，流程顺序为：压缩一脱甲烷一甲烷化一加氢一乙烯塔f脱丙烷fC3加氢一丙烯塔一脱丁烷。B，前脱乙烷流程（Linde法）；压缩f脱乙烷f加氢f脱甲烷f乙烯塔f脱丙烷f丙烯塔f脱丁烷D前脱丙烷流程（三菱油化

10、法），压缩f脱丙烷f脱丁烷f压缩f加氢f脱甲烷f脱乙烷f丙烯塔f乙烯塔。24、简述前加氢与后加氢的各自的优缺点？前加氢设备较少，深冷系统物料量减少，冷冻负荷减轻，适用于分离较重裂解气或含C4烃较多的裂解气。后加氢技术较成熟,对裂解原料适应性强，流程较长，裂解气全部进入制冷系统，制冷量较大。41、目前工业上，乙苯催化脱氢合成苯乙烯的反应器类型有哪两种？其主要区别是什么？1、在烃热解过程中应采用什么样的工艺条件以获得较高的乙烯收率？为什么生产中要加入水蒸气？该水蒸气起什么作用？它与在绝热式反应器乙苯脱氢生产苯乙烯过程中加入水蒸气的作用有何异同？答：加水蒸气混合，使其总压大于大气压，避免爆炸。原料的

11、分压进一步降低，有利于提高乙烯的收率，另外水蒸气可事先预热到较高的温度，用作热载体将热量传递给原料烃，避免原料因预热温度过高，易在预热器中结焦；混入水蒸气也有助于防止碳在炉管中的沉积。有何异同？不知。2、对裂解气进行急冷的目的是什么？急冷方式有哪几种？各有何优缺点？请分别说明。将答：裂解气急冷以停止裂解反应，使裂解产物初步分离，在急冷与初分过程中回收废热。直接急冷：冷却介质（水、油）与裂解气直接接触，适用于极易结焦的重质烃间接急冷：急冷锅炉废热锅炉，用换热器回收大量的热量，冷却介质用高压水，以提高蓄热能力3、裂解气中含有哪些杂质（至少写出三种），它们各有什么危害？除去的方法是什么？请分别说明。

12、答：酸性气体（H2S、C02）、少量水分、炔烃、CO；来源于原料中、裂解反应过程生成裂解气处理过程引入。酸性气体：不仅会腐蚀设备和管路，而且还会是脱炔催化剂中毒；水分和CO2在低温下结冰，堵塞管路；乙炔和丙乙炔的存在CO+2NaOHNaCO+HO2232HS+2NaOHNaS+2HO222不仅使高纯乙醇和丙烯聚合时采用的催化剂中毒，而且还会在系统里自聚，生成液体产物绿油。消除方法：碱洗法，除H2S、CO2乙醇胺法（吸收剂一乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA）用分子筛、氧化铝、硅胶、铁矶土等干燥水，物理吸附;脱除炔烃方法；溶剂吸收法；催化加氢脱炔CH+HtCHTOC o 1-5 h z22224CH+

13、2HtCH22226CH+HtCH24226mCH+nCHt低聚物（绿油）22244、平衡氧氯化法生产氯乙烯包括哪几个单元？写出各反应的化学反应式。乙烯液相加成氯化生成1，2-二氯乙烷；乙烯气相氧氯化生成1，2-二氯乙烷；1，2-二氯乙烷热裂解生成氯乙烯。工艺学1化工生产过程一般可概括为：原料预处理；化学反应；产品分离与精制三个步骤。2化工过程的主要效率指标有：生产能力和生产强度；化学反应的效率一合成效率；转化率、选择性和收率（产率）平衡转化率和平衡产率。3转化率（X）：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分率或百分率。选择性（S）：体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应

14、而转化的该反应物总量之比。（表达主、副反应进行程度的大小反映原料的利用是否合理）收率（Y）：从产物角度来描述反应过程的效率。关系根据转化率、选择性和收率的定义可知，相对于同一反应物而言，三者有以下关系：Y=SX。对于无副反应的体系，S=1，故收率在数值上等于转化率，转化率越高则收率越高；有副反应的体系，S1，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。4重要的有机化工基础原料有：乙烯、丙烯和丁二烯等低级烯烃分子中具有双键，化学性质活泼，能与许多物质发生加成、共聚或自聚等反应，生

15、成一系列重要的产物。5烃类热裂解其反应历程分为：链引发、链增长、链终止三个阶段。6烃类热裂解一次反应的现律性有：烷烃、烯烃、环烷烃、芳烃的反应规律。7烃类热裂解的二次反应都包含：烯烃的再裂解、聚合、环化、缩合、生炭、加氢和脱氢反应类型。8裂解原料性质的参数有：族组成-PONA值；氢含量；特性因数；芳烃指数四种。9停留时间：裂解原料经过辐射盘管的时间。停留时间与裂解温度对裂解产物分布影响：高温裂解有利于一次反应的进行。短停留时间可抑制二次反应的进行。同时可减少结焦。高温一短停留时间操作可以抑制芳烃的生成，减少汽油收率。使炔烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大，工业上利

16、用此效应，适应市场需要。10烃类水蒸气热裂解制乙烯过程中，加入水蒸气的作用是：1易分离；2热容量大，使系统有较大的热惯性；3抑制硫对镍铬合金炉管的腐蚀；4脱除结碳，抑制铁镍的催化生碳作用。11裂解过程的工艺参数选择：高温短停留时间，低烃分压。原因如下：1）高裂解温度。裂解反应为一级不可逆强吸热反应；提高裂解温度，有利于乙烯产率的增加。裂解温度的提高受到a）二次反应的产物分布及目的产品收率的限制；b）受到裂解炉管的结焦影响及清焦周期的限制；c.受到裂解炉管材质要求的限制。2）低停留时间。停留时间越短，可以抑制二次反应的进行，对提高乙烯产率有利。3）低烃分压。乙烯裂解反应为体积增大的化学反应。降低

17、压力有利乙烯的生成。乙烯裂解反应为气相反应。裂解反应为一级反应；缩合/聚合反应为二级反应，压力提高，反应物浓度增加，反应速度加快。但对缩合/聚合反应增加的幅度更大。所以应采取低的反应压力。4）稀释剂。稀释剂作用是降低烃分压，防止裂解炉管内壁的结焦。同时可以.稳定裂解温度，脱除结焦。缺点是需要的急冷速度、急冷剂用量大；处理能力下降；所需炉管管径、管长增大，所需的热负荷增加。12管式裂解炉辐射盘管的清焦方法（原理）是：（1）停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦。（2）在线清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦法。切换物料。其它方法：加入助剂，起到抑制作用。原理：利

18、用空气或空气中的氧与焦垢反应气化而达到清焦的目的。13裂解气分离装置主要的系统有：净化系统；压缩和制冷系统；精馏分离系统所组成。14急冷的目的：终止裂解反应，回收废热；急冷方式：直接急冷、间接急冷。15裂解气进行预分离的目的和任务任务：（1）经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。（2）裂解气经预分馏处理，尽可能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。（3）在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。（4）在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。裂解气

19、中严格控制的杂质有：H2S、C02、H20、C2H2、CO等。（3）杂质存在的害处：对裂解气分离装置而言，CO2会在低温下结成干冰，造成深冷分离系统设备和管道堵塞。H2S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。水分带入低温分离系统会造成设备和管道的堵塞，除水分在低温下结冰造成冻堵外，在加压和低温条件下，水分尚可与烃类生成白色结晶的水合物。（4）除掉这些杂质的方法：碱洗法脱除酸性气体；乙醇胺法脱除酸性气；H2S、CO2无机碱洗或醇胺湿法脱除；H20：

20、3A分子筛吸附脱除；C2H2、CO催化加氢脱除。16裂解原料油中各种烃，按其结构可分为四大族，即链烷烃族、烯烃族=环烷烃族、和芳烃族；这四大族的族组成以PONA值表示：P-烷烃、0-烯烃、N-环烷烃、A-芳烃。17裂解气分离的流程方案有多种，但都有一个共同点是：先分离不同碳原子数的烃；再分离同碳原子数的烷烃和烯烃。18裂解气深冷分离的三大代表流程中是：顺序流程；前脱乙烷流程；前脱丙烷流程。1）分离流程的共同点：a.裂解气的分离由三个系统构成：气体净化系统，压缩与冷冻系统，精馏分离系统。b.都是先将不同碳原子数的烃分开，然后再采取先易后难的分离顺序分离同一碳原子的烃。c.最终出产品的乙烯塔与丙烯

21、塔并联安排，并且排于最后。2）流程的特点优缺点、适用范围：1）顺序分离流程：工艺简单，适用于所有裂解原料。其中的中、低压脱甲烷技术，流程复杂。2）前脱丙烷流程：适用于液体原料。流程简单、运行稳定、开车时间短。深冷部分采用分凝分离器前脱丙烷流程，能耗低，但流程中的热泵系统的优化不好，其采用的特殊设备分凝分离器价格昂贵。19分子筛脱水干燥的原理是：3A分子筛是离子型极性吸附剂，对极性分子特别是水有极大的亲和性，易于吸附，而对H2、CH4和C3以上烃类均不易吸附。裂解气分离靠的是深冷精馏，需要企业分离，不压缩，产生不了液相，就分离不了。20脱甲烷塔的任务是：将裂解气中C1,H2及其它懒性气体与C2以

22、上组分进行分离。它在裂解分气离流程中占有必不可少，对乙烯的纯度及收率影响最大的地位？21采用催化加氢法脱除裂解气中炔烃的工艺流程有前加氢和后加氢两种，（1）前加氢：在裂解气中氢气未分离出来之前，利用裂解气中的氢对炔烃进行选择性加氢，以脱除其中炔烃。优点：流程简化，节省投资。缺点：操作稳定性差。（2）后加氢：指裂解气分离出C2馏分和C3馏分后，再分别对C2和C3馏分进行催化加氢，以脱除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。优点：温度较易控制，不易发生飞温。缺点：后加氢的缺点呢？流程复杂化，耗新氢。24芳烃主要产品：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘。用途：合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、

23、增塑剂、染剂、医药、农药、炸药、香料、专用化学品等工业。（苯：合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等。甲苯：溶剂，合成异氰酸酯、甲酚。对二甲苯：对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，与乙二醇反应生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂，是最重要的合成纤维和塑料之一。邻二甲苯：邻苯二甲酸酐，增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯（D0P）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）等。间二甲苯：间苯二甲酸。乙苯：苯乙烯。异丙苯：苯酚/丙酮。萘：染料、鞣料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂）25芳烃的烷利用裂解汽油来生产芳烃时，首先要经过裂解汽油预处理及裂解汽油的加氢这两道工序，裂解汽油预处理目的：分馏除去C5馏分、部分C9芳烃与C9以上馏分；得

24、到C6-C8馏分。裂解汽油的加氢目的：除去双烯烃、单烯烃和氧、氮、硫等有机化合物。（一段加氢是将使易生胶的二烯烃加氢转化为单烯烃以及烯基芳烃转化为芳烃；二段加氢主要使单烯烃饱和并脱除硫、氧、氮等有机化合物）26芳烃的转化反应主要有：异构化反应；歧化反应；烷基转移反应；烷基化反应；脱烷基化反应。苯的烷基化反应特点：（1）主反应：放热反应；热力学上有利。（2）副反应：多烷基苯的生成；二烷基苯的异构化反应；烷基转移（反烃化）反应；芳烃缩合和烯烃的聚合反应。27C8芳烃分离方法有：沸点差异（精馏法）；凝固点差异（深冷结晶法）；配合物稳定性（络合分离）；吸附能力不同（吸附分离）。28简述苯、甲苯和各种二

25、甲苯单体的主要生产过程，并说明各自的特点。苯、甲苯和各种二甲苯单体可以从由煤焦油、石油芳烃（主要来源于石脑油重整生成油及烃裂解生产乙烯副产的裂解汽油）中经过精制、芳烃抽提、精馏及通过吸附、结晶等过程分离提炼而得。除此之外，还可以通过以下各工艺来补充生产。1）苯单体的其他主要生产过程脱烷基化：甲苯脱甲基制苯。甲苯的歧化反应:通过甲苯歧化反应可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料。2）各种二甲苯单体的其他主要生产过程。甲苯的歧化反应。通过甲苯歧化反应可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料。C8芳烃的异构化：C8芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的C8芳烃

26、为原料，通过催化剂的作用，转化成浓度接近平衡浓度的C8芳烃，从而达到增产对二甲苯的目的。5-2合成气的用途：1）合成氨；甲醇；乙烯；乙醛；乙二醇；丙酸；甲基丙烯酸；醋酸乙烯；醋酸；醋酐。还有托过费一托合成制合成油（烃）；2）近年来有机金属络合物催化剂体系的技术开发已取得长足的进步，利用CO为原料的液相催化羰基化工艺在工业上被大量应用，导致人们对开发合成气制备新工艺的兴趣愈来愈大。29芳烃转化的必要性与意义是：芳香烃中需求量最大的是对二甲苯、邻二甲苯及乙苯。而粗苯、乙烯裂解汽油的芳烃中主要含量为苯；重整芳烃中对二甲苯及邻二甲苯含量也不高。因此将苯、甲苯、间二甲苯转化为对二甲苯、邻二甲苯及乙苯很有

27、必要。2）主要的芳烃转化反应：a.异构化反应：间二甲苯转化为对二甲苯及邻二甲苯。b.歧化反应：甲苯歧化为二甲苯。c.烷基化反应：苯与乙烯通过烷基化转化为乙苯。30凡含一个碳原子的化合物，如CH4、CO、C02、HCN、CH3OH等参与反应的化学即为C1化学。31工业生产中，制合成气的原料有：煤；重油、渣油；天然气；油页岩、石油砂；农林废料、城市垃圾。32渣油制合成气的加工步骤：渣油+水蒸气+氧一水煤气一变换气一合成气33工业气体的脱硫方法有：（1）干法脱硫：吸附法；催化转化法（加氢催化转化）。（2）湿法脱硫：化学吸收法；物理吸收法；物理-化学吸收法；湿式氧化法。34合成气的主要成分是：合成气指

28、CO和H2混合物，英文缩写是Syngas合成气主要用来生产的主要产品：氨、尿素、甲醇、醋酸、烯烃的氢酰化产品、天然气、汽油、煤油、柴油等液体燃料、低碳混合醇等35天然气（甲烷）蒸汽转化制合成气的主要反应及副反应，分析讨论工业上应采取的适宜工艺条件。（1）主反应及副反应：主要反应:CH4+H2O-CO+H2（吸热）；（主反应）CH4+H2O-CO2+H2（吸热）；CO+H2O-CO2+H2（放热）；副反应：CH4-C+H2（吸热）2CO-C+CO2（放热）CO+H2-C+H2O（放热）（反应式应该采用可逆符号，）（2）热力学反应条件：1）温度的影响。甲烷与水蒸气反应生成CO和H2是吸热的可逆反应

29、，高温对平衡有利。高温对一氧化碳变换反应的平衡不利，可以少生成二氧化碳，但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。2）水碳比的影响。水碳比对于甲烷转化影响重大，高的水碳比有利于CO及H2的生成，同时高水碳比也有利于抑制析碳副反应。3）压力的影响。甲烷蒸汽转化反应是体积增大的反应，低压有利平衡，低压也可抑制一氧化碳的两个析碳反应，但是低压对甲烷裂解析碳反应平衡有利，适当加压可抑制甲烷裂解。压力对一氧化碳变换反应平衡无影响。总之，单从反应平衡考虑，甲烷水蒸气转化过程应该用适当的高温、稍低的压力和高水碳比。（3）动力学反应条件：1）温度的影响。温度升高，反应速率常数增大

30、，因甲烷蒸汽转化是吸热的，平衡常数随温度的升高而增大，结果反应速率也是增大的。2）压力的影响。总压增高，会使各组分的分压也增高，对反应初期的速率提高很有利。此外加压尚可使反应体积减少。3）水碳比的影响。CH4和H2O都是反应物，CH4和太高而H2O太低，或者CH4和太低高而H2O太高，都难以获得高的反应速度。水碳比的要在合适的范围内。36加氢反应和脱氢反应对催化剂的要求：加氢催化剂：主要是第W和第训族的过渡元素。这些元素对氢有较强的亲合力。脱氢催化剂要求：高的活性与选择性；热稳定性好；化学稳定性好；抗结焦、积炭能力强。脱氢反应特点：脱氢反应温度高，要求催化剂的耐热性好。金属氧化物耐热性优于金属

31、。39加氢催化剂的类型及特点：（1）金属催化剂：金属催化剂的优点是活性高，在低温下也可以进行加氢反应，适用于大多数官能团的加氢反应。其缺点容易中毒。（2）骨架催化剂：具有较高的活性，足够的机械强度（3）、金属氧化物催化剂：活性较低，故需要有较高的反应温度与压力，以弥补活性差的缺陷4）金属硫化物催化剂：活性较低，需要较高的反应温度（5）、金属络合物催化剂：优点是：活性高、选择性好，反应条件温和。其不足是催化剂和产物同一相，分离困难，特别是采用贵金属时，催化剂回收显得非常重要。40从热力学分析影响催化加氢反应化学平衡的因素：（1）温度影响：加氢反应的平衡常数随温度变化较大，当反应温度较低时，平衡常

32、数甚大，而当反应温度较高时，平衡常数降低，但数值仍较大。（2）压力影响：加氢反应是分子数减少的反应；增大反应压力，提高加氢反应的平衡产率。（3）氢用量比：从化学平衡分析，提高反应物H2的用量，可以有利反应向右进行，以提高其平衡转化率，同时氢作为良好的载热体，及时移走反应热，有利于反应的进行。41加氢反应与脱氢反应对催化剂的要求：1）对加氢催化剂的要求：a具有良好的活性及选择性。b具有良好的热稳定性。c化学稳定性好，能耐水蒸汽的作用。d良好的抗结焦性能，良好的再生性能。2）脱氢催化剂要求：高的活性与选择性；热稳定性好；化学稳定性好；抗结焦、积炭能力强。脱氢反应特点：脱氢反应温度高，要求催化剂的耐

33、热性好。42甲醇作为化工原料，主要用于制备甲醛、对苯二甲酸二甲酯、卤甲烷、炸药、医药、染料、农药及其他有机化学产品。43催化脱氢反应共有：（1）烷烃脱氢，生成烯烃、二烯烃及芳烃；（2）烯烃脱氢生成二烯烃；（3）烷基芳烃脱氢生成烯基芳烃；（4）醇类脱氢可制得醛和酮类四种类型45压力对催化脱氢平衡的影响：脱氢反应是分子数增加的反应，从热力学分析可知，降低总压力，可使产物的平衡浓度增大。46提高温度对催化脱氢平衡的影响：乙笨脱氢反应是可逆吸热反应，温度升高有利于平衡转化率提高，也有利于反应速率的提高。而温度升高也有利乙苯的裂解和加氢裂解，结果是随着温度的升高，乙苯的转化率增加，二苯乙烯的选择性下降。

34、47烃类选择性氧化过程的分类：（1）反应类型分类：碳链不发生断裂的氧化反应（乙烯氧化生成E0）碳链发生断裂的氧化反应（烷烃氧化反应生成醇）氧化缩合反应（丙烯氨氧化生成丙烯睛）（2）反应相态分类：均相催化氧化；醛乙氧化制醋酸；非均相催化氧化。（正丁烷气相催化氧化制顺酐；乙烯环氧化制环氧乙烷）48催化氧化反应有何共性：1强放热反应（注意取热）2完全氧化时的热效应约为部分氧化时的810倍3反应不可逆，理论转化率100%4保证选择性，控制氧化深度5氧化途径复杂多样（烃类最终氧化产物是CO2和H2O）6过程易燃易爆。49烃类选择性氧化反应的特征有四个：（1）反应放热量大。氧化反应是强放热反应，氧化深度越

35、大，放出的反应热越多，完全氧化时的热效应约为部分氧化时的810倍。（2）反应不可逆。对于烃类和其他有机化合物而言，氧化反应的，因此，为热力学不可逆反应，不受化学平衡限制，理论上可达100%的单程转化率。但对许多反应，为了保证较高的选择性，转化率须控制在一定范围内，否则会造成深度氧化而降低目的产物的产率。（3）氧化途径复杂多样。烃类及其绝大多数衍生物均可发生氧化反应，且氧化反应多为由串联、并联或两者组合而形成的复杂网络，由于催化剂和反应条件的不同，氧化反应可经过不同的反应路径，转化为不同的反应产物。（4）过程易燃易爆。烃类与氧或空气容易形成爆炸混合物50常见的非均相催化氧化反应机理有：（1）氧化

36、还原机理，又称晶格氧化机理：反应物首先和催化剂的晶格氧结合，生成氧化产物，催化剂变成还原态；接着还原态的活性组分再与气相中氧气反应，重新成为氧化态催化剂（2）化学吸附氧化机理：假定氧是以吸附态形式化学吸附在催化剂表面的活性中心上，再与烃分子反应（3）混合反应机理：该机理是化学吸附和氧化还原机理的综合51乙烯环氧化反应的主要因素有：（1）反应温度：环氧化反应的活化能小于完全氧化反应的活化能。反应温度升高，两个反应的速率都加快，但完全氧化反应的速率增加更快。随着温度升高，转化率增加，选择性下降，工业上一般选择反应温度在220260C。（2）空速：空速减小，也会导致转化率提高，选择性下降，但影响不如

37、温度显著。空速提高，可增大反应器中气体流动的线速度，减小气膜厚度，有利于传热。工业上采用的空速与选用的催化剂有关，还与反应器和传热速率有关，一般在400080000h-1左右。催化剂活性高反应热可及时移出时可选择高空速，反之选择低空速。（3）反应压力：乙烯直接氧化的主副反应在热力学上都不可逆，因此压力对主副反应的平衡和选择性影响不大。但加压可提高乙烯和氧的分压，加快反应速率，提高反应器的生产能力，也有利于采用加压吸收法回收环氧乙烷，故工业上大都是采用加压氧化法。但压力也不能太高，否则设备耐压要求提高，费用增大，环氧乙烷也会在催化剂表面产生聚合和积碳，影响催化剂寿命。一般工业上采用的压力在2.0

38、MPa左右。（4）原料配比及致稳气：乙烯与空气混合物的爆炸极限（体积分数）为2.7%36%,与氧的爆炸极限（体积分数）为2.7%80%。为了提高乙烯和氧的浓度，可以用加入第三种气体来改变乙烯的爆炸限，这种气体通常称为致稳气，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。（5）原料气纯度：催化剂中毒。如硫化物、砷化物、卤化物等能使催化剂永久中毒，乙炔会使催化剂中毒并能与银反应生成有爆炸危险的乙炔银。反应热效应增大。氢气、乙炔、C3以上的烷烃和烯烃可发生燃烧反应放出大量热，使过程难以控制，乙炔、高碳烯烃的存在还会加快催化剂表面的积炭

39、失活。、影响爆炸限。氩气和氢气是空气和氧气中带来的主要杂质，过高会改变混合气体的爆炸限，降低氧的最大容许浓度。选择性下降。原料气及反应器管道中带入的铁离子会使环氧乙烷重排为乙醛，导致生成二氧化碳和水，使选择性下降。环氧乙烷在水吸收塔中要充分吸收，否则会由循环气带回反应器，对环氧化有抑制作用，使转化率明显下降。二氧化碳对环氧化反应也有抑制作用，但适宜的含量会提高反应的选择性，提高氧的爆炸限浓度，循环气中二氧化碳允许含量9%。（6）乙烯转化率:单程转化率的控制与氧化剂的种类有关，用纯氧作氧化剂时，单程转化率一般控制在12%15%，选择性可达83%84%；用空气作氧化剂时，单程转化率一般控制在30%

40、35%，选择性达70%左右。为了提高乙烯的利用率，工业上采用循环流程，即将环氧乙烷分离后未反应的乙烯再送回反应器，所以单程转化率也不能过低，否则因循环气量过大而导致能耗增加。同时，生产中要引出10%15%的循环气以除去有害气体如二氧化碳、氩气等，单程转化率过低也会造成乙烯的损失增加。53与均相催化氧化方法相比，烃类的非均相催化氧化过程的特点（气-固相催化氧化）：固体催化剂的活性温度较高，反应在较高的温度下进行；反应物料停留时间短，生产能力高。反应过程：外扩散、内扩散、吸附、表面反应、脱附和内扩散、外扩散七个步骤；影响因素较多；爆炸极限，注意生产安全。54在烃类选择性氧化反应的生产工艺中常用的氧

41、化剂是：空气。空气比纯氧便宜，但是，氧分压小，动力消耗大，废气排放量大。过氧化氢：氧化条件温和，操作简单，反应选择性高，对环境友好，可实现清洁生产。55流化床、固定床反应器的特点：（1）固定床反应器的特点：列管式换热反应器：平推流，返混较小，适用于有串联式深度氧化，可抑制串联副反应的发生，提高选择性。固定床反应器的缺点是：结构复杂，催化剂装卸困难；空速较小，生产能力比流化床小；（2）流化床反应器特点：结构简单，催化剂装卸容易，空速大；良好的传热速率，温度均一，温差小，易于控制;轴向返混现象严重；床层中磨损严重，对催化剂强度要求高。列管式固定床反应器的优点是：催化剂损损少，流体在管内接近活塞流，

42、推动力大，单位催化剂的生产能力较高。故有的氧化反应是采用固定床反应器。例如苯氧化制顺配，邻二日米氧化制邻苯二甲酸酐等。乙烯环氧化制环氧乙烷用的是银催化剂，由于受到催化剂性能曲限制，也只能采用这类反应器。反应器也有缺点：反应器结构复杂，合金钢材消耗大；传热差，需要大的传热面，反应温度不易控制，热稳定性较差；沿抽向温差较大，且有热点出现，汗向也有矶路；催化剂装卸很不方便，在装悄化剂时每报管子依化剂层的阻力要相同，很费工时。如阻力不问就会造成备管间气体流员分布不均匀，致使停留时间不一样，影响反应质量。原料气必须充分混合后内进入反应器，故原料气的组成严格受到爆炸极限的限制，且对混合过程的要求也高，尤其

43、是以纯氧为氧化剂的反应过程。有时为了安全需加入水蒸气作稀释剂。56乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工业催化剂为银催化剂。催化剂组成：（1）活性组分银Ag：对催化剂要求：活性高，以降低反应温度。选择性好：可以减弱副反应。使用寿命长：银含量10%20%。（贵金属）其他：孔结构、比表面、导热性、耐热性、强度等。增加催化剂的银含量，可提高催化剂的活性，但会使选择性降低，因此，目前工业催化剂的银的质量含量基本在20%以下。（2）助催化剂：不仅能提高反应速率和环氧乙烷选择性，还可使最佳反应温度下降，防止银粒烧结失活，延长催化剂使用寿命。碱金属助催化剂的主要作用是使载体表面酸性中心中毒，以减少副反应的进行。碱金

44、属的添加量50750mg/kg（催化剂）。添加活性抑制剂：抑制剂的作用是使催化剂表面部分可逆中毒，使活性适当降低，减少深度氧化，提高选择性。（3）载体。作用：主要功能是提高活性组分银的分散度，防止银的微小晶粒在高温下烧结。载体种类：碳化硅、一氧化铝、SiO2/-Al2O3载体性质：比表面1m2/g；空隙率50%；孔径4.4mm（低的比表面，导热性好）57烃类选择性氧化反应的特征有四个:1、强放热反应（注意取热）2、完全氧化时的热效应约为部分氧化时的810倍3、反应不可逆，理论转化率100%4、保证选择性，控制氧化深度。58丙烯氨氧化生产丙烯腈的基本原理：丙烯睛是有机化学工业的重要产品。在室温和

45、常压下，它足具有刺激性臭味的无色液价,有毒，沸点77.3。能溶于许多有机溶剂中，与水能部分互溶，丙烯脂在水中的溶解皮为7.3%（质量），水在丙烯肋中的溶解度为3.1%（质量）。能与水形成最低共沸物。在丙烯睛分子中有双键和氰基存在，性活泼，易聚合，也易与其它不饱和化合物共聚合，是三大合成材料的重要单体。59环氧乙烷及丙烯腈生产中，各使用什么催化及及采用何种类型的反应器？有何特点？环氧乙烷的工业生产有氯醇法和乙烯直接氧化法：目前仅仅采用乙烯直接氧化法。而近年来新建的大型装置均采用纯氧作氧化剂，逐渐取代了空气法而成为占绝对优势的工业生产方法。丙烯氨氧化所采用的催化剂丰要有下列两类：1）Mo-Bi-0系列催化剂。（氧化钼与氧化铋的混合氧化物）目前采用的是七组分催化剂：特点：选择性较好，丙烯腈收率高（74%）,反应温度较低（435C）；空气需要量低