合工大-化工工艺学-复习资料

1、1、化学工艺学的研究目的是创立技术先进、经济上合理、生产安全、环境无害的生产过程。2化工工艺学涉及内容涉及的内容是相同的，一般包括原料的选择和预处理；主产方法的选择及方法原理；设备(反应器和其它)的选择、结构和操作；催化剂的选择和使用；操作条件的影响和选定；流程组织；生产控制；产品规格和副产物的分离与利用；能量的回收和利用,对不同工艺路线和流程的技术经济评价等问题。3化学工艺学与化学工程学分工化学工艺学与化学工程学(chemicalengineering)都是化学工业的基础科学.化学工艺是以过程为研究目的，重点解决蔓个生产过程(流程)的组织、优化；将各单项化学工程技术在以产品为目标的前提下集成

2、，解决各单元间的匹b己、链接；在确保产品质量条件下，实现全系统的能毘、物料及安全污染诸因素的最优化.化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体生产过程中，以化工产品为目标的过程技术.化学工程学主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律.它的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是放大中的效应4化工装置规模增大，为什么能使成本降低装置规模增人，其单位容积单位时间的产出率随之显著增人，而且设备增人并不需要增加太多的投资，更不需要增加生产人员和管理人员。2-1为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的庫要原料资滾？它们的综合利用途径有哪些？化石燃料包括

3、煤、石油、天然气、汕页岩和油砂等，他们主耍山碳和氢元素组成。他们是最重耍的能源，也是最重要的化工原料，目前世界上85$左右的能源与化学工业均建立在石油、天然气和煤炭资源的基础上。2-3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的&将原料转变成化工产品的工艺流程成为化工生产工艺流程。2-k何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。优点：能显著提高原料利用率，减少系统排放呈，降低了能源消耗，减少了对环境的污染。缺点：循环需要使用泵，利用较多能呈，惰性物料也参与循环，影响反应速率。何谓转化率？何谓选择性？对于多反应体系为什么要同时考虑转化率和选择性两个指

4、标？转化率指某一反应物参加反应而转化的数呈占该反应物起始的分率或百分率。选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物呈与参加所有反应而转化的该反应物总虽之比。因为尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转变为副产物，目的产物很少，意味着许多原料浪费了。所以需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率。5、无机化学矿产量最大的两个产品分别是什么？如何加工利用？磷矿和硫铁矿是产呈最大的两个产品。Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O3H3PO4+5CaSO4刃H2O+HF2Ca5F(S04)3+7H2SO4+7H20=3Ca2AM.IIJUL*r1AU/I.Ir*ZXiWTTUxTl焙烧反应氣化反

5、应吸收反应FeS2+()2*FezOsH-SOaSO2+0.5Oz*S03SO3+H2OH2SO4石油的蒸馆与一般精馆相比，有哪些特点？A、根据一定沸程收集饰出物，不是分离出纯组分B、从塔的不同高度出料C、石油的加热在塔外的加热炉中进行7、简述化工生产过程的三大步骤。化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。化学反应通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工生产过程的核心。产品的分离和精制目的是获取符合规格的产品，并回收、利用副产物。8、画出化工工艺过程的洋葱模型示意图9、化工生产中不同温位的热能应如何回收？高

6、温位的热能，例如7oor以上离温反应后的工艺气，应先引入废热锅炉，利用高温热能产生髙压蒸汽，可作为动力能源骏动发电机、压缩机、泵等.降温后的工艺气可进入热交换器加热其他物料，然后进人温度较低的后处理单元；中等温位的热能多通过热交换器来加以利用，还可以通过热泵或吸收式制冷机来利用热量；低温位的热能可用于例炉给水的预热、蒸憎塔的再沸器加热等。10、何谓生产能力、生产强度？生产能力系指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原料量。生产强度为设备单位特征几何最的生产能力。即设备的单位体积的生产能力.或单位面积的生产能力。11、对于可逆放热反应，净反应速率随温度变化的

7、规律如何？对于可逆放热反应，速率随温度变化倚）严（薛）广涪）c0温度较低时，速率随温度升高而增高，到某一值后，净反应速率开始随温度升高而下降。y-7Lummus公司的SRT型裂解炉由I矍发展到W型，它的主要改逬是什么？采取的措施是什么？遵循的原则是什么？你大胆的设想下一步将怎么改？提高裂解温度并缩短停留时间：a、改进辐射盘管金属材质；b、改进辐射盘管的结构3直裂解气出口的急冷操作目的是什么？可采取的方法有几种，你认为哪种好为什么？若设计一个间接急縛换热黠其关键指标是什么？如何评价一个急冷换热器的优筹？裂解炉出丨I气体的高温裂解气在出丨I高温条件卜将继续进行裂解反应，为此需要通过急冷以终止其裂解

8、反应。急冷分为间接急冷和直接急冷。直接急冷设备费少，操作简单，系统阻力小。由于是冷却介质直接与裂解气接触，传热效果较好。但形成人量含油污水，油水分离困难.且难以利用回收的热塑.而间接急冷对能僦利用较合理，可回收裂解气披急冷时所释放的热捷.经济性较好，且无污水产生，故工业上多用问接急冷。裂解气进行预分离的目的和任务是什么？裂解气中要严格控制的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这荃杂质.这些处理方法的原理是什么？杂质：H：S,CO：,H：0,C2H2,CO3-10压缩气的压缩为什么采用多级压缩确定段数的依据是什么?采用多级压缩原因：a、节约压缩功耗；b、降低出II温度；c、减少分离净化

9、负荷段数确定依据：a、压力采用3.6MPa左右；b、12、正构烷炷热裂解过程的主要反应通式脱氢反应是C一一H键断裂的反应，生成碳原子数相同的烯坯和氢C”H2”+2C”.+H2断链反应是C一一C键断裂的反应，反应产物是碳原子数较少的烷烧和烯坯，CnH2n+2HZm+QH2*+2m-k=n两者均为吸热反应4-1、简述芳婭的主要来源和主要生产过程来源于煤焦化工业和石脑油重整生成有及坯裂解生产乙烯副产的裂解汽油。主要生产过程见115-119Z试论芳煙转化的必要性与意义.主要的芳坯转化反应有哪些?芳烧转化工艺，可以方便依据市场的供求，调节各种芳烧的产量。主要反应有：异构化、歧化与烷基转移、烷基化和脱烷基

10、化等几类反应。15、画出裂解汽油的三种分馆图。Q200T惴分5-2合成气可用来制造什么化工产品？为什么近年来合成气的生产利应用受到重视？a.合成氨；b.合成甲醇；c、合成醋酸；d、烯矩的氢甲酰化产品：合成天然气、汽油和柴油新用途：a.直接合成乙烯等低碳烯婭；b、合成气经甲醇再转化为烧类；c、甲醇同系化制乙烯；d、合成低碳醇；己、合成乙二醇；f、合成气与烯坯衍生物拨基化合物5-3.以天然气为原料生产合成气的过程有哪些主要反应过程？从热力学角度考虑，对反应条件有哪些要求？从动力学角度又有哪些要求？CH4+H2O*-CO+3H2=2O6kJ/inolCH4+2H2OCO2+4H2=165kJ/mol

11、CO+HzOC02+H?沁冑=一41.2kJ/mol热力学：适当的高温、稍低的压力、和高水碳比动力学：温度升高反应速率、平衡常数增人，高压利于提高初期反应速率，适当的水碳比5-4如何根据化学热力学、化学动力学原理和工程实际来优化天然气-水蒸气转化制合成气的工艺条件？A、压力热力学：低压适合转化：动力学：初期增加速率加快，接近平衡时加压反而降低速率。故甲烷水蒸气转化过程一般是加压的，大约3MPaB、温度热力学：高温下甲烷平衡浓度低；动力学：高温使速率加快。C、水碳比水碳比高利于防止积碳，故为防止积碳，操作中一般控制水碳比在35左右。5-5.天然气水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么天然气要

12、预先脱硫才能进行转化？用哪些脱硫方法比较好？天然气f脱硫卜匚西词一匚丽可一愛褒血頭一合成气an一氧代或空气在制造合成气时，其中硫化物转化为硫化氢和有机硫气体，会使催化剂中毒。脱硫方法：干法脱硫：吸附法、催化转化法湿法脱硫：化学吸附法、物理吸附法、物理-化学吸附法、湿式氧化法。5-9由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？较先进的方法是什么？固定床间歇式气化制水煤气：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低；固定床连续式气化制水煤气：一氧化碳含量低，适合做城市煤气；流化床连续式气化制水煤气：直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等高灰分煤；气流床连续式气化制水煤气：在常温常压下进行，

13、气固接触面大，细颗粒的内扩散阻力小，温度又高，因而扩散速率和反应速率高，生产强度人5-10一氧化碳变换的反应是什么？影响该反应的平衡和速度的因素有哪些？如何影响？为什么该反应存在最佳反应温度？最佳反应温度与哪些常数有关？CO+HzO（汽）CO2十H2=-41.2kJ/mol反应平衡影响因素：温度水碳比原料中co：含量速率影响因素：压力水蒸汽用量温度低温平衡右移高水碳比平衡右移co：含量多，平衡左移3.OMPa加压速率增人水碳比低于4,提高水碳比，速率增长较快，人于4,增长不明显催化剂和原始组成一定时，最佳反应温度随转化率的升高而降低放热町逆反应所以存在最佳反应温度。与水碳比、C0转化率、正逆反

14、应活化能、水煤气原始组成有关。5-11、为什么一氧化碳变换过程要分段进行，要用多段反应器？段数的选定依据是什么？有哪些形式的反应器？段数增多时，操作温度更接近最佳温度曲线，以较高的速率达到较高的转化率选定依据：水煤气中的C0含量、所要达到的转化率、催化剂活性温度范围。反应器包括：中间间接冷却式多段绝热反应器、原料气冷激式多段绝热反应器、水增其或冷凝水冷激式多段绝热反应器5-12一氣化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？A、铁珞系变换催化剂，使用温度范围300-5306反应前还原成FesOuB、铜基变换催化剂，适用温度180-260C,反应前须还原成具有活性的细小铜晶粒

15、，原料气硫化物的体积分数不超过WTC、钻钳系耐硫催化剂，适用温度160-500-C,反应器将钻、钳氧化物转化为硫化物才有活性。5-14在合成器制造过程中，为什么要有脱碳步骤？通常有哪些脱碳方法，各适用于什么场合？在合成气过程中会生成一定量的C0：,尤其当一氧化碳变换过程时，其含量课高达28%-30%,所以需要脱碳1、化学吸附法：a、本菲尔法b、复合催化法c、空间位阻胺促进法d、氨基乙酸法2、物理吸附法：a、低温甲醇洗涤法b、聚乙二醇二甲瞇法c、碳酸丙烯酯法3、物理化学吸附法4、变压吸附法16、甲烷水蒸气转化体系中的独立反应？CH4+H2oCO+3H2AHf98=206kJ/tnolCO+H2O

16、=CO?4-H2隔=一412kJ/molCH4C+2H2/?98=74.9kJ/mol18、变换反应器的类型有哪些？画出相应操作过程的X图图5-18中间冷却式两段绝热反应器热原料气变换气冷嚴水(b)图519原料气冷激式两段绝热反应器图5-20水冷激式两段绝热反应器加氢反应和脱氢反应对催化剂有什么要求？加氢催化剂：活性成分主要是第VI族和第VIII族的过渡元素，对氢有较强的亲和力脱氢催化剂：a.有良好的活性和选择性，能在低温下进行反应；b、热稳定性好；c、化学稳定性好：d、有良好的抗结焦性和易再生性。614.乙苯脱氫制苯乙烯生产过程中温度和空速对选择性的影响。温度越高，转化率越高，选择性越低空速越小，停留时间越长，转化率越高，选择性越低20、画出氨合成工段的原则流程示意图新#气一伍釧颅亦q合成|斗冷擬分离|液氨I循环压箱卜张放气22、画出甲醇工艺的原则流程示意图新鲜原料循环气占-排放气6史t放气轻组分杂质稀瑕液9。残余轻组分亠甲尊产品10亠杂詡油$)9水图6J2低压分离甲醇流程简图9-2工业上氯乙烯的生产方法有哪几种各有什么优势和缺点1、乙块法：25-250匸范围内平衡常数高，但高温使氯化汞升华而导致催化剂流失2、联合法:利用