化学工艺学第二版答案

化学工艺学第二版答案化学工艺学第二版答案【篇一：化学工艺学答案】t>课后习题：1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？答：化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中，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，他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，特别释放大中的效应。化学工艺学与化学工程学都是化学工业的基础科学。化学工艺与化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题；此外，解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。2现代化学工业的特点？答：特点是：（1）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；（2）向大型化、综合化，精细化发展；（3）多学科合作、技术密集型生产；（4）重视能量的合理利用，积极采用节能工艺和方法；（5）资金密集，投资回收速度快，利润高；（6）安全与环境保护问题日益突出。补充习题：1现代化学工业的特点是什么？2化学工艺学的研究范畴是什么3简述石油化工原料乙烯的用途？4利用合成气可以合成哪些产品？5※习题二课后习题：1.生产磷肥的方法是哪两类？答：生产磷肥的两种方法是：（1）酸法它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主反应式为（2）热法利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。1.石油的主要组成是什么？常、减压蒸馏有哪几类？答：石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。烃类即碳氢化合物，在石油中占绝大部分。非烃类指含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。常、减压蒸馏有三类：（1）燃料型（2）燃料—润滑油型（3）燃料—化工型4.石油的一次加工、二次加工介绍答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。石油的二次加工方法有：（1）催化重整催化重整的原料是石脑油，催化重整装置能提供高辛烷值汽油，还为化纤、橡胶、塑料和精细化工提供苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料以及提供液化气和溶剂油，并副产氢气。其催化剂是由活性组分（铂）、助催化剂和酸性载体（如经hcl处理的al2o3）组成。（2）催化裂化原料是直馏柴油、重柴油、减压柴油或润滑油馏分，甚至可以是渣油焦化制石油焦后的焦化馏分油。获得的产品是高质量的汽油，并副产柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品。催化剂是过去采用硅酸铝催化剂，目前采用高活性的分子筛催化剂。（3）催化加氢裂化加氢裂化的原料油可以是重柴油、减压柴油，甚至减压渣油，另一原料是氢气。催化加氢裂化系指在催化剂存在及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油（或重整原料）和气体等产品的加工过程。催化剂分为两类，即ni、mo、w、co的非贵金属氧化物和pt、pd贵金属氧化物，均用硅酸铝加分子筛或氧化铝为载体。非贵金属氧化物催化剂要先进行还原活化才有活性。（4）烃类热裂解烃类热裂解主要目的是为了制取乙烯和丙烯，同时副产丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳烃及其他化工原料。热裂解的原料较优者是乙烷、丙烷和石脑油。5.化工生产过程包括哪些？答：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。6.化工生产过程的定义及工艺流程图是什么？答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。工艺流程多彩用途是方法来表达，称为工艺流程图。7.进行工艺流程设计常用的三种方法是什么？答：三种方法是：推论分析法、功能分析法、形态分析法。8.浓度、温度、压力对化学平衡、反应速率的影响？答：浓度根据反应平衡移动原理，反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动。从反应速率式可知，反应物浓度越高，反应速率越快。温度对于吸热反应，△h＞0,平衡常数随着温度升高而增大，有利于反应，产物的平衡产率增加。对于放热反应，△h＜0，平衡常数随着温度升高而减小，平衡产率降低。反应速率常数随温度升高而增加。压力压力对液相和固相反应的平衡影响较小。气体的体积受压力影响大，故压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大，其规律为：（1）对分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率；（2）对分子数减小的反应，压力升高，产物的平衡产率增大；（3）对分子数没有变化的反应，压力对平衡产率无影响。在一定的压力范围内，加压可减小气体反应体积，且对加快反应速率有一定好处。9.什么是最佳反应温度？答：正、逆反应速率之差即为产物生成的净速率有一个极大值，此极大值对应的温度称为最佳反应温度。10.催化剂的作用？催化剂的三个基本特征？答：催化剂的作用：（1）提高反应速率和选择性；（2）改进操作条件：（3）催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术。（4）催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。催化剂的三个基本特征：（1）催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。（2）催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速作用），但不能改变平衡。（3）催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。11.反应过程的物料衡算和热量衡算的现实意义？答：物料衡算和热量衡算是化学工艺的基础之一，通过物料、热量衡算，计算生产过程的原料消耗指标、热负荷和产品产率等，为设计和选择反应器和其他设备的尺寸、类型及台数提供定量依据；可以核查生产过程中各物料量及有关数据是否正常，有否泄露，热量回收、利用水平和热损失的大小，从而查找出生产上的薄弱环节和瓶颈部位，为改善操作和进行系统的最优化提供依据。补充习题：1为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？2生物质和再生资源的利用前景如何？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。4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？5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标？6催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？7在天然气开采中，有时可获得含有c6～c8烃类的天然汽油，为了改善其辛烷值，用蒸馏塔除去其中的轻组分。如果天然汽油、塔顶馏出物和塔底中等辛烷值汽油的摩尔百分数组成为：物料名称天然汽油中等辛烷值汽油塔顶馏出物1.c6h14250602.c7h162521.5303.c8h185078.510假设它们的密度为0.8g/cm3，那么，从5000桶天然汽油中能生产出多少吨中等辛烷值汽油？（1桶=42us加仑，1us加仑=3.78541dm3,1dm3=103cm3）8某蒸馏柱分离苯-甲苯混合物，其质量组成各占50%，进料流量为10000kg/d，从柱顶冷凝器回收的产品含95%苯；柱底馏出物含95%甲苯。离开柱顶进入冷凝器的产物蒸气流量是8000kg/d，全部冷凝为液体后，部分产品作为回流液返回蒸馏柱的上部，其余取出即为产品。求回流与取出产品量之比。在一个加氢裂化器中，较大分子烃经加氢裂解成较小分子烃。已知输入和输出的烃类组成为：a)烃类输入输出b)c5h1210mol%c)c6h1440mol%d)c7h1620mol%e)c12h26100mol%30mol%（1）每100kmol原料烃可生产出多少c5～c7烃产品？（2）每100kmol原料烃消耗多少氢气？（3）如果原料烃的密度是0.9g/cm3,输出烃的密度是0.8g/cm3,那么每输出10m3的烃物料需要输入多少m3原料烃？9假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的干基摩尔组成为86.4%n2、4.2%o2、9.4%co2。试计算天然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。10在高温下裂解天然气可获得炭黑和含氢的裂解气。已知天然气的体积组成为82.3%ch4、8.3%c2h6、3.7%c3h8和5.7%n2，产生的炭黑可以视为纯碳，裂解气含60.2%h2、23.8%ch4、2.2%c2h6、6.5%c2h4、1.4%c3h6、2.3%c2h2和3.6%n2。计算每100标准m3的天然气可生产多少千克炭黑和多少标准米3的裂解气。11某燃料气含有30%cs2、26%c2h6、14%ch4、10%h2、10%n2、6%o2和4%co，与空气一起燃烧，产生的烟道气含有3%so2、2.4%co，其余为co2、h2o、o2和n2。求空气的过剩百分数。12一氧化碳与水蒸气发生的变换反应为co+h2o==co2+h2，若初始混合原料的摩尔比为h2o/co=2/1，反应在500℃进行，此温度下反应的平衡常数4.88。求反应后混合物的平衡组成和co的平衡转化率。14将纯乙烷进行裂解制取乙烯，已知乙烷的单程转化率为60%，若每100kg进裂解器的乙烷可获得46.4kg乙烯，裂解气经分离后，未反应的乙烷大部分循环回裂解器（设循环气只是乙烷），在产物中除乙烯及其它气体外，尚含有4kg乙烷。求生成乙烯的选择性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率。5※习题三课后习题：1.什么是烃类热裂解？答：烃类的热裂解是将石油系烃类燃料（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，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类。2.烃类热裂解制乙烯可以分为哪两大部分？答：烃类热裂制乙烯的生产工艺主要由两部分组成，即原料烃的热裂解和裂解产物的分离。3.在烃类热裂解系统内，什么是一次反应？什么是二次反应？答：一次反应是指原料烃在裂解过程中首先发生的原料烃的裂解反应，生成目的产物乙烯、丙烯的反应属于一次反应，是希望发生的反应；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属于二次反应，是不希望发生的反应。4.用来评价裂解燃料性质的4个指标是什么？答：评价裂解燃料性质的4个指标如下：①族组成—pona值，pona值是一个表征各种液体原料裂解性能的有实用价值的参数。裂解原料油中的各种烃，按其结构可以分为四大族，即链烷烃族、烯烃族、环烷烃族和芳香族。这四大族的族组成以pona值来表示，其含义如下：p—烷烃（paraffin）；o—烯烃（olefin）；n—环烷烃（naphtene）；a—芳烃（aromatics）。②氢含量，根据氢含量既可判断该原料可能达到的裂解深度，也可评价该原料裂解所得c4和c4以下轻烃的收率。氢含量可以用裂解原料中所含氢的质量百分数表示，也可以用裂解原料中c与h的质量比（称为碳氢比）表示。③特性因数—k，k是表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。k值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢饱和程度。④关联指数—bmci值，bmci值是表示油品芳烃含量的指数。关联指数愈大，则表示油品的芳烃含量愈高。5.温度和停留时间如何影响裂解反应结果？答：从裂解反应的化学平衡也可以看出，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性；根据裂解反应的动力学，提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收率。从化学平衡来看，为获得尽可能多的烯烃，必须采用尽可能短的停留时间进行裂解反应；从动力学来看，由于有二次反应，对每种原料都有一个最大乙烯收率的适宜停留时间。因此可以得出，短停留时间对生成烯烃有利。【篇二：化学工艺学试卷及答案】>一、选择题（2分/题）1.化学工业的基础原料有()a石油b汽油c乙烯d酒精2.化工生产中常用的“三酸二碱”是指()a硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、氢氧化钾b硫酸、盐酸、磷酸和氢氧化钠、氢氧化钾c硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、碳酸钠d硫酸、盐酸、磷酸和氢氧化钾、碳酸钾3.所谓“三烯、三苯、一炔、一萘”是最基本的有机化工原料，其中的三烯是指()a乙烯、丙烯、丁烯b乙烯、丙烯、丁二烯c乙烯、丙烯、戊烯d丙烯、丁二烯、戊烯4.天然气的主要成份是（）a乙烷b乙烯c丁烷d甲烷5.化学工业的产品有()a钢铁b煤炭c酒精d天然气6.反应一个国家石油化学工业发展规模和水平的物质是()a石油b乙烯c苯乙烯d丁二烯7.在选择化工过程是否采用连续操作时，下述几个理由不正确的是()a操作稳定安全b一般年产量大于4500t的产品c反应速率极慢的化学反应过程d工艺成熟8.进料与出料连续不断地流过生产装置，进、出物料量相等。此生产方式为()a间歇式b连续式c半间歇式d不确定9.评价化工生产效果的常用指标有（）a停留时间b生产成本c催化剂的活性d生产能力10.转化率指的是()a生产过程中转化掉的原料量占投入原料量的百分数b生产过程中得到的产品量占理论上所应该得到的产品量的百分数c生产过程中所得到的产品量占所投入原料量的百分比d在催化剂作用下反应的收率11.电解工艺条件中应控制盐水中ca2+、mg2+等杂质总量小于（)12.带有循环物流的化工生产过程中的单程转化率的统计数据（）总转化率的统计数据。a大于b小于c相同d无法确定13.（）表达了主副反应进行程度的相对大小，能确切反映原料的利用是否合理。a转化率b选择性c收率d生产能力14.三合一石墨炉是将合成、吸收和（）集为一体的炉子。a干燥b蒸发c冷却d过滤15.转化率x、选择性s、收率y的关系是（）ay=xsbx=yscs=yxd以上关系都不是16.化工生产一般包括以下()组成a原料处理和化学反应b化学反应和产品精制c原料处理和产品精制d原料处理、化学反应和产品精制17.化工生产过程的核心是()a混合b分离c化学反应d粉碎18.下列各加工过程中不属于化学工序的是()a硝化b裂解c蒸馏d氧化19.反应温度过高对化工生产造成的不良影响可能是()a催化剂烧结b副产物增多c爆炸危险性增大d以上都有可能20.对于低压下放热的可逆气相反应，温度升高，则平衡常数()a增大b减小c不变d不能确定21.对于反应后分子数增加的反应，提高反应的平衡产率的方法有（）a增大压力b升高温度c充入惰性气体，并保持总压不变d采用催化剂22.对于co+2h2=ch30h，正反应为放热反应。如何通过改变温度、压力来提高甲醇的产率？（）a升温、加压b降温、降压c升温、降压d降温、加压23.合成氨反应过程：n2+3h2→nh3+q，有利于反应快速进行的条件是()a高温低压b高温高压c低温高压d低温低压24.合成氨工艺中，原料气需要进行预处理，其中脱硫、脱碳是指脱除原料气中的（）aso2、co2bh2s、co2cso2、codh2s、co25.有利so2氧化向正方向进行的条件是()a增加温度b降低温度c降低压力d增加催化剂26.以下对硫酸生产中二氧化硫催化氧化采用“两转两吸”流程叙述正确的是()a最终转化率高，尾气中二氧化硫低b进转化器中的炉气中二氧化硫的起始浓度高c催化剂利用系数高d用于该流程的投资较其他流程的投资少27.脱除二氧化硫气体应选用以下哪种介质（）a水b碱性溶液c硅胶d酸性溶液28.工业上使用()来吸收三氧化硫制备硫酸a水b稀硫酸c98％左右的硫酸d90％的硫酸29.当流体通过固体颗粒床层时，随着气速由无到有，由小到大，床层经历的阶段依次是（）输送床?流化床?固定床a???b???c???d???30.间歇反应器是（）a一次加料，一次出料b二次加料，一次出料c一次加料，二次出料d二次加料，二次出料31.化工生产过程按其操作方法可分为间歇、连续、半间歇操作。其中属于稳定操作的是（）a间歇操作b连续操作c半间歇操作d以上都不是32.流化床的实际操作速度应（）临界流化速度。a大于b小于c相同d无关33.小批量、多品种的精细化学品的生产适用于（）过程。a连续操作b间歇操作c半间歇操作d半连续操作34.在硫酸生产中，硫铁矿沸腾炉属于（）a固定床反应器b流化床反应器c管式反应器d釜式反应器35.催化裂化是石油二次加工的重要方法之一，其目的是提高（）的质量和产量。a柴油b煤油c汽油d润滑油36.根据成煤过程，?烟煤?褐煤?泥炭?无烟煤下列成煤顺序正确的是（）a????b????c????d????37.用于二氧化硫炉气干燥的硫酸浓度是（）a93%b98.3%c95%d98%38.电解食盐水溶液时，根据（）计算的电流效率称为阴极效率。a氯气b氢气c氢氧化钠d淡盐水39.标准的酸洗流程是（）a两塔两电b文泡冷电c两塔一器两电d三塔两电40.二氧化硫氧化的催化剂是（）a三氧化二铁b五氧化二钒c金属镍d金属铅二判断题(1分/题)1连续操作设备中物料性质不随时间而变化，多为稳态操作。2化工生产的操作方式主要有开停车、正常操作管理及事故处理等。3催化剂使用初期活性较高,操作温度宜控制在工艺允许范围内的较低处。4三苯是最基本的有机原料，是指“苯、甲苯、二甲苯”。5通常用来衡量一个国家石油化工发展水平的标志是石油产量。6甲烷只存在于天然气和石油气中。7将石油加工成各种石油产品的过程称为石油炼制。8反应物的单程转化率总小于总转化率。9对相同的反应物和产物，选择性(产率)等于转化率和收率相乘。10衡量一个反应效率的好坏，不能单靠某一指标来确定。应综合转化率和产率两个方面的因素来评定。11实际过程的原料消耗量有可能低于理论消耗定额。12两套合成氨生产装置生产能力均为600kt／a，说明两套装置具有相同的生产强度。13从原料开始，物料流经一系列由管道连接的设备，经过包括物质和能量转换的加工，最后得到预期的产品，将实施这些转换所需要的一系列功能单元和设备有机组合的次序和方式，称为化工工艺。14反应是化工生产过程的核心，其他的操作都是围绕着化学反应组织实施的。15若该化学反应既是放热又是体积缩小的反应，那么提高压力或降低温度均有利于反应的进行。16工业合成氨的反应是放热过程，随着瞬时转化率的增加，最适宜温度是降低的。17一个放热反应在什么情况下都是放热反应。18在一般情况下，降低反应物的浓度．有助于加快反应速率。19影响化工反应过程的主要因素有原料的组成和性质、催化剂性能、工艺条件和设备结构等。20一个典型的化工生产过程由原料的预处理、化学反应、产物分离三部分构成。21煤通过气化的方式可获得基本有机化学工业原料--一氧化碳和氢（合成气）。22在合成氨反应中，增大反应物浓度，反应物的转化率一定提高。23以水蒸气为气化剂，制取的煤气为水煤气。24硫酸生产的主要工序有：硫铁矿的预处理、二氧化硫炉气的制备、炉气的净化及干燥、二氧化硫的催化氧化和三氧化硫的吸收。25离子膜电解法生产烧碱过程中，氯气是由电解槽的阴极产生的，氢气是由电解槽的阳极产生的。26石油加工的各类产品中按沸点高低先蒸馏出煤油其次是汽油。27煤的加工过程主要有煤的焦化、气化和液化。28工艺流程图中反应器的代号是字母v。29一个标准大气压等于10米水柱产生的压力。30催化剂是一种能加快化学反应速率，而自身的组成、质量和化学性质在反应前后保持不变的物质。三简答题（8分/题）1.三废处理的四个优先级的顺序如何？为什么？2.催化剂在化工生产中有哪些作用？3.写出硫铁矿的焙烧反应，提高焙烧反应速度的途径有哪些？4.写出二氧化硫催化氧化的反应式。此反应有什么特点？如何提高二氧化硫的平衡转化率？5.盐水一次精制的目的是什么？并写出一次精制过程中除杂的相关离子或化学反应方程式。6.合成氨生产分哪几个基本工序？三个基本工艺步骤是什么？四画图题（10分/题）1.画出以硫铁矿为原料，“文泡冷电”酸洗流程生产硫酸的工艺流程框图。2.简要回答阳离子膜电解法的基本原理并画出离子膜法电解原理示意图。五计算题（11分/题）1.利用反应c2h4+cl2→c2h4cl2由乙烯制取二氯乙烷。已知通入反应器中乙烯的量为800kg/h,其中乙烯的质量分数为95%，反应后得到二氯乙烷的量为2000kg/h，并测得尾气中乙烯的含量为60kg/h。试求乙烯的转化率，二氯乙烷的收率。2.某电解槽通以6ka的电流时，每天生产30%的烧碱700t,99%的氯气180t,求阳极和阴极电流效率。答案：一选择题1-5acbdc6-10bcbda11-15dbbca16-20dccdb21-25cdbbb26-30abcda31-35babbc36-40dacdb二判断题1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?13?14?15?16?17?18?19?20?21?22?23?24?25?26?27?28?29?30?三简答题1、对废气、废水和废渣的控制治理，必须从生产的源头上进行控制和预防，从产品的开发、工程设计和生产等方面统筹考虑。“三废”的控制应按照减少污染源、排放物循环、排放物的治理和排放等四个优先级考虑。2、?加快化学反应速率，提高生产能力；?对于复杂反应，可有选择地加快主反应的速率，抑制副反应，提高目的产物的收率；?改善操作条件，降低对设备的要求，改进生产条件；?开发新的反应过程，扩大原料的利用途径，简化生产工艺路线；?消除污染，保护环境。3、硫铁矿的焙烧反应：4fes2+11o2?2fe2o3+8so2提高焙烧反应速度的途径:?提高反应温度?减小矿石粒度?提高入炉空气氧的含量。4、二氧化硫催化氧化的反应式：so2+?o2so3反应特点：可逆的，体积缩小的，放热反应。降温、加压、提高氧浓度或降低二氧化硫浓度可使平衡转化率提高。5、目的：原盐溶解后的粗盐水含有ca2+、mg2+、so4等杂质，离子膜电解槽要求盐水2?相关的反应方程式（至少写四个）：bacl2+na2so4==baso4↓+2naclmgcl2+2naoh==mg(oh)2↓+2naclna2co3+cacl2==caco3↓+2naclna2co3+bacl2==baco3↓+2naclhcl+naoh==nacl+h2o2hcl+na2co3==2nacl+h2o+co2↑6、合成氨生产分以下七个基本工序：原料气制备工序脱硫工序脱碳工序变换工序精制工序压缩工序氨合成工序三个基本工艺步骤是:原料气的制备、净化、及氨的合成。四、画图题1【篇三：化学工艺学复习题及答案】、氧化还原、加氢-醇、酸、脂和芳烃等：①经转化先制成合成气，或含氢很高的合成氨原料气，然后进分氧化制乙炔；③直接制造化工产品，如制造炭黑、氢氰酸、各。c3、c4和中等大小