JIU JIANG UNIVERSITY 化学工艺课程设计
题目年产3.5万吨碳酸二甲酯院系化学与环境工程学院
专业化学工程与工艺
姓名.................
班级..........
指导教师...................
2013年6月
目录
设计任务书 (1)
引言 (2)
第一章生产方案的选择 (3)
1.1概述 (3)
1.2工艺路线 (3)
1.2.1光气法 (3)
1.2.2甲醇氧化羰基化法 (3)
1.2.3酯交换法 (5)
1.2.4尿素醇解法 (6)
1.3工艺路线比较 (8)
1.4本项目所选工艺方案 (9)
第二章生产流程 (11)
2.1 反应流程 (11)
第三章工艺条件选择 (12)
3.1 本工艺体系特点 (12)
3.2反应条件及能耗 (12)
3.3 反应主要设备 (12)
3.4 催化剂的比较与选择 (12)
3.5 流程特色 (12)
第四章主要设备计算和选型 (13)
4.1换热器的选型 (13)
4.1.1确定设计方案 (13)
4.2 精馏塔的设计举例 (14)
4.3 浮阀塔工艺尺寸的计算 (15)
4.4 泵的设计计算 (16)
参考文献 (17)
附页一 (17)
致谢 (18)
设计任务书
一、设计目标
为一个设计一座年产3.5万吨碳酸二甲酯分厂。
二、设计基础条件
产品规格：
碳酸二甲酯产品的质量应满足中华人民共和国化工行业标准HG/T3934-2007规定的技术指标：
项目
指标（摩尔分率）
一级品优级品纯级品
外观无色透明液体，无可见杂质
碳酸二甲酯，% 99.5 99.8 99.8
水份，% ≤0.1 ≤0.050 ≤0.0020
甲醇含量，% ≤0.20 ≤0.050 ≤0.0020 色度(铂-钴色号)，号10 5 5
相对密度，g/cm3 1.071±0.005
三、厂址
九江地区
四、设计任务
1.生产方案
2.生产流程
4.工艺条件选择
5.主要设备计算和选型
6.其他设计说明
五、环境要求：
尽量采取可行的措施减少工厂对环境的不利影响，并对排出的污染物提出合理的治理方案。
六、绘制生产流程图
引言
碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate,简称DMC):化学式CH 3 OCOOCH 3 ,分子量为90.08,常温下为透明液体,略带香味。难溶于水,但能与醇、酮、酯等任意比混溶。DMC 毒性很小,对金属基本上无腐蚀性。DMC 具有酯的通性,可与水发生水解反应;可与含活泼氢基团的醇、酚、胺、酯等化合物反应;与二元醇或二元酚反应生成聚碳酸酯。碳酸二甲酯是一种新兴的绿色基础化学原料,可以满足当前清洁工艺的要求,符合可持续发展的战略趋势,同时兼具多种优良性能。
现代科学技术不断发展，人们越来越重视对环境的保护，化工企业要长期立于不败之地，应尽量选用安全无毒的原料，生产过程少产生甚至不产生“三废”。鉴于碳酸二甲酯有着以上的物理化学性质，因此具有较为广泛的应用。近年来，随着化工生产无毒化和精细化学品的发展，国内外对DMC及其衍生物开发了许多新的用途，并形成C化学的重要分支，因而被称为未来世界化学合成的新基石。碳酸二甲酯，是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能，在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯毒性较小，是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。近年来碳酸二甲酯的应用受到了越来越广泛的重视。
第一章生产方案的选择
1.1概述
目前工业生产和具有工业化前景的碳酸二甲酯的合成方法主要有：光气法、甲醇氧化羰基法、酯交换法和尿素醇解法四种，以下分别介绍这几种方法的基本原理、研究进展、存在的优缺点和部分采用此种工艺的企业。
1.2工艺路线
1.2.1光气法
此方法也称为甲醇光气法，即先由CO与Cl
2
作用生成光气，然后通过光气与甲醇或甲醇钠反应生成DMC。
CO + Cl
2→ COCl
2
(1)
2CH
3OH + COCl
2
→ CH
3
OC (O) OCH
3
+ 2HCl (2)
2CH
3ONa + COCl
2
→ CH
3
OC (O) OCH
3
+ 2NaCl (3)
它是合成DMC较早的方法，实际上是间接氧化羰基化过程。此法生产DMC 的
收率按甲醇计为90%，纯度95%以上。第3个方程式的合成路线有人称为醇钠法。
Ludo提出用甲醇钠与CO
2
反应生成碳酸钠甲酯，再以甲烷使其甲基化生成DMC。
光气法是传统的合成方法，工艺简单，技术成熟，虽然这些方法的DMC 产率
较高，但存在操作周期长，成本高，原料光气剧毒，安全性差，运输不方便，三
废量大等问题，不符合新的能源和环境的发展要求。目前，光气法正在逐步被其
它方法取代，属于淘汰性工艺。
1.2.2甲醇氧化羰基化法
该法以甲醇、CO、O
2
为原料，在催化剂作用下直接合成DMC，其反应式如下:
CO + 1/2O
2 + 2CH
3
OH → CH
3
OC (O)OCH
3
+ H
2
O
根据使用的催化剂不同，主要有以下2种不同的工艺路线。
(1) 液相法
该法是以甲醇、CO 和氧气为原料的均相反应，CuCl 为催化剂。反应分2步
进行:
氧化反应: 2CuCl + 2CH
3OH + 1/2O
2
→ 2Cu(CH
3
O)Cl + H
2
O
还原反应: 2Cu(CH
3O)Cl + CO → CH
3
OC(O)OCH
3
+ 2CuCl
操作压力2.5～3.0MPa ，温度90～130℃。以甲醇计，DMC的选择性为98%，
单程收率32%，总收率95%，甲醇转化率在10%～20%之间。反应过程中，甲醇既为原料又为溶剂，氧浓度始终保持在爆炸极限以下。液相法工艺以意大利EniChem Synthetic公司为代表，该工艺自1983年首次实现5500t·a-1工业化以来，经过2次扩产，现在装置规模为112 万t·a - 1。日本的三菱公司采用甲醇溶液液相法建有115万t·a-1装置。在这方面我国也有很大的发展，如湖北兴发化工集团采用国内开发的甲醇液相氧化羰基化法技术，建成了4000t·a-1DMC生产装置。
(2) 气相法
其化学原理与液相法相同。所用催化剂为Pd-Cl
2
、CuCl/C固体催化剂，反应也是分2步进行。
氧化反应: 2NO + 2CH
3OH + 1/2O
2
→ 2CH
3
ONO + H
2
O
还原反应: CO + 2CH
3ONO → CH
3
OC(O)OCH
3
+ 2NO
采用亚硝酸甲酯作为反应循环剂，固定床中常压、50～100℃条件下反应，同时副产草酸二甲酯。DMC的选择性96%，甲醇的转化率接近90%。美国DOW化学公司1986年开发了甲醇气相氧化羰基化法技术。该技术采用浸渍过氯化甲氧基酮/ 吡啶络合物的活性炭作催化剂，并加入氯化钾等助催化剂。反应条件为温度110～
125℃，压力1.5～2.5 MPa ，将体积比为65∶25∶10的CO，CH
3OH 和O
2
混合气体
通过反应器，碳酸二甲酯的生成速率为0.1L·(h·L)-1。选择性为65%。
王少成等将季铵盐(TBAB)修饰的多相Wacker催化剂用于高选择性催化甲醇、CO和空气氧化羰基化合成DMC。结果表明，TBAB-Wacker/ SiO
2
催化剂的活性最高，
甲醇转化率达到11%，且DMC对CH
3
OH的选择性(>99 %)以及对CO的选择性(26%)也
均远高于其它载体。TBAB -Wacker/ SiO
2
催化剂在100～150℃范围内对甲醇氧化羰基化反应表现出较显著的活性，在120～140℃范围内显示出最佳的反应效能，对甲醇的转化率达到最大。赵明旭等以液相甲醇、CO和氧为原料，当催化剂CuCl用量大于50gCuCl·L-1甲醇、温度在90～110℃之间时，DMC选择性以CO计达89.1 %～90.6%，以甲醇计达98%。在产品分离与精制中，选取的萃取剂氯苯能打破DMC-甲醇共沸体系，各组分易于分离，能得到纯度大于95%的DMC产品。气相法工艺以日本宇部兴产公司为代表，1996年扩建成6000t·a-1的装置，根据报道它还计划再建立3万～5万t·a-1的大型装置。
气相法目前仍处于试验研究阶段，常压操作，生产稳定性高，催化剂活性高，
甲醇转化率高，但是反应中使用含氮氧化物，对设备腐蚀严重，且DMC与草酸二
甲酯分离困难，催化剂比较贵，寿命达不到工业化生产的要求。这些缺点限制了DMC工业化生产的发展。液相法已经实现了工业化生产，生产安全性高，缺点是由于反应副产物主要是水，水对催化剂影响较大，所以甲醇单程转化率较低。另外，卤化物催化剂中引入氯离子，腐蚀性强，催化剂寿命短。考虑到原料来源广，投资小，有工艺成熟，经济效益好的特点，且理论上甲醇全部转化为碳酸二甲酯，无其它有机物生成，因此液相法受到工业界极大重视，被认为是碳酸二甲酯最有前途的生产方法。我们应该大力研究推广该合成路线的研究开发。
1.2.3酯交换法
酯交换法依起始物可分为直接酯交换法和间接酯交换法2种。酯交换法生产安全、清洁，而且耦合了工业上的环氧化物-环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)水合制各二元醇-乙二醇(EG)或l，2-丙二醇的工艺，在经济上具有竞争优势，也是目前国内DMC的主要合成方法。工业化的酯交换法系采用两步法，即先由环氧化物与CO
2
反应生成碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)，EC或PC与甲醇进行酯交换反
应生成DMC和相应的二元醇。一步法是以EO或PO、甲醇和CO
2
为原料，在同一反应器中直接合成DMC的方法。一步法生产工艺简单，设备投资低，己引起世人的关注，目前以开发小试生产工艺。
酯交换法是以碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯与甲醇酯交换反应生产碳酸二甲酯，同时联产乙二醇或丙二醇。碳酸乙烯酯是以环氧乙烷与二氧化碳合成的，碳酸丙烯酯则是以环氧丙烷与二氧化碳合成的。
总体说来，酯交换法(以环氧烷为耦合剂的C0
2
和甲醇间接合成法)具有收率高、腐蚀性小、反应条件温和、过程无毒等优点。但仍存在原料(环氧烷)易燃易爆以及因过程联产丙二醇或乙二醇使其生产成本易受市场影响等缺点。
(1)碳酸乙烯酯与甲醇酯交换法
(CH
2O)
2
CO + 2CH
3
OH → (CH
3
O)
2
CO + HOCH
2
CH
2
OH
Texaco成功的开发了由环氧乙烷、CO
2
和甲醇联产DMC和乙二醇新工艺。反应
分两步进行:CO
2
与环氧乙烷反应生成碳酸乙烯酯，然后碳酸乙烯酯与甲醇经过酯基转移生成DMC和乙二醇酯交换催化剂是IV族均相催化剂负载在含叔胺及季胺官能团的树脂上的硅酸盐等。该工艺可避免环氧乙烷水解生成乙二醇，可实现甲醇
选择性地联产DMC和乙二醇。
Texaco专利和Bayer专利分别报道了铊化合物作催化剂和锆、钛、锡的可
溶性盐或其络合物作酯交换催化剂的一些研究进展。国内原化工部上海化工研究院也进行过该法研究，反应产物依次通过加压、减压、精馏分离出DMC和乙二醇，回收的甲醇回系统再反应。该技术的经济性对原料环氧乙烷和副产品乙二醇的价格比较敏感。其生产能力受原料的丰富程度影响较大。
(2)碳酸丙烯Na(PC)与甲醇的酯交换
C 4H
6
O
3
+ 2CH
3
OH → (CH
3
O)
2
CO + CH
3
CHOHCH
2
OH
华东理工大学化学工程系对酯交换技术进行了深入研究，成功的开发了PC
和甲醇酯交换合成DMC技术。采用特种分离技术(催化反应精馏和恒沸精馏)，同
时联产丙二醇，己建成几套不同规模的生产装置，产出合格产品。
浙江大学也对PC与甲醇酯交换联产DMC和丙二醇进行了研究开发，获得较佳
工艺条件:常压，60～65℃，催化剂为甲醇钠，用量0.4%～0.45%。已进行了300
吨/年中试装置设计。
酯交换技术进一步开发关键在于:(1)一般认为酯交换为可逆反应，转化率较
低，因此提高转化率非常关键；(2)分离精制塔构型和萃取剂的筛选，对提高产
品纯度非常重要。
1.2.4尿素醇解法
尿素醇解法制备DMC是在国内外刚刚引起关注的一种新方法，成为研究热点。
尿素醇解法以来源广泛、价格低廉的尿素和甲醇作基本原料，具有原料价廉易得、
工艺简单和反应产生的氨气可以回收利用等优点，并且反应过程无水生成，避免
了甲醇2DMC2水复杂体系的分离问题,使后续分离提纯简单化，节省投资，尤其对
现有化肥厂开发下游产品具有吸引力，具有广阔的开发前景。尿素醇解制备碳酸
二甲酯的合成反应过程一致认为是分两步进行的。由尿素出发合成碳酸二甲酯主
要有以下三条工艺路线: （1）直接尿素醇解法合成碳酸二甲酯
尿素直接醇解制备碳酸二甲酯的反应方程式如下:
NH
2CONH
2
+ 2CH
3
OH → (CH
3
O)
2
CO + 2NH
3
实际上分两步进行，尿素首先醇解为氨基甲酸甲酯、然后再进一步醇解为碳
酸二甲酯。
具体反应为：
NH
2CONH
2
+ CH
3
OH → NH
3
COOCH
3
+ NH
3
NH
2COOCH
3
+ CH
3
OH → (CH
3
O)
2
CO + NH
3
一定的反应温度和压力条件下，尿素先与一分子的醇反应生成氨基甲酸酯类
化合物。然后生成的氨基甲酸酯类化合物再与另一分子的醇在以有机锡催化剂存
在时反应生成碳酸二酯类化合物。两步反应的醇可以相同也可以不同。控制氨基
甲酸酯与第二步反应醇的摩尔比在2:1～10:1之间，控制反应体系中碳酸二酯类
化合物质量百分含量在1%-3%之间。该反应工艺中尿素的转化率较高，选择性也
较好，显示了较好的用前景，具有较强的竟争力。
（2）尿素一碳酸丙烯酯 (或碳酸乙烯酯)一碳酸二甲酯路线
该路线分两步进行，尿素与丙二醇反应制备碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯再与甲
醇反应制备碳酸二甲酯。碳酸丙烯酯与甲醇酯交换制备碳酸二甲酯是比较成熟的
工艺，其中碳酸丙烯酯多采用二氧化碳与环氧丙烷环加成反应合成。
孙予罕等在专利中公开将丙二醇或乙二醇与尿素的物质的量比为100：1，
固体碱催化剂与尿素的物质的量比为0.001加入反应器，反应温度100～200℃，
在真空度为6.67-70 KPa或在鼓氮条件下进行，反应时间为0.5-20 h，以氧化
锌为催化剂，反应温度为105℃氮气流速为10 mL/min，反应时间20h时，丙二
醇的转化率为65.28%，碳酸丙烯酯以尿素计算的收率为99.55%。
（3）尿素--二苯基脲--苯氨基甲酸甲酯--碳酸二甲酯路线
这条路线是由三个连续反应组成，中间产物二苯基脲与苯氨基甲酸甲酯都是
重要的化工产品，该反应历程分三步进行，反应方程式如下:
NH
2CONH
2
+ 2PhNH
2
→ PhNHCONHPh + 2NH
3
(1)
PhNHCONHPh + CH
3OH→ PhNHCOOCH
3
+ phNH
3
(2)
2PhNHCOOCH3 → PhNHCONHPh + (CH
3O)
2
CO (3)
工艺过程为:第一步将尿素投入玻璃反应釜中，再加入盐酸、水、苯胺，搅拌，待温度升到104℃时开始回流l h，再升温至106℃，反应3 h，然后加盐酸保温搅拌45 min，反应完毕过滤水洗，干燥得声品。不使用水作溶剂，直接由尿素与苯胺制备二苯基脲，n(苯胺)/n(尿素)=8，反应时间为4 h时，高效液相
色谱检测N，N一二苯基脲的收率为99.5%。第二步为高压反应，Chen等在n(甲醇)/n(二苯基脲)=12. 5、反应温度160℃、反应时间为3 h，HPLC检测DPU的转化率达到99.6%，苯氨基甲酸甲酯的选择性为99.4%。第三步反应实际上是苯氨基甲酸甲酯的歧化反应，可以使用的催化剂很多，主要包括碱金属、碱金属化合物，钦和错的化合物以及锌、钙、锡、铅的化合物等，但催化剂的活性差别很
大。以Pb(AC)
2·3H
2
O的催化效果最好，反应温度180℃，反应时间3.5 h，苯氨
基甲酸甲酷的转化率为87.30%，DMC的选择性为85.2%。
该路线的第一步和第二步的转化率和产率都比较高。第三步的原料苯氨基甲酸甲酯歧化反应生成碳酸二甲酯时，也可以发生分解反应生成苯异氰酸酯。并且在一定条件下两个反应是竞争反应，选择合适的催化剂和反应条件提高苯氨基甲酸甲酯反应的选择性具有理论意义。但该路线步骤多，设备投资大，工业化比较困难。
1.3工艺路线比较
工艺优点缺点
光气法
可工业规模生产高压液相反应,存在原料光气有剧毒、反应操作周期长、副产物盐酸腐蚀设备腐蚀性大、设备费用高
甲醇氧化羰化法液相法
收率高，选择性高，
生产安全性高
由于反应副产物主要是水，水对催
化剂影响较大，所以甲醇单程转化
率较低。另外，卤化物催化剂中引
入氯离子，腐蚀性强，催化剂寿命
短。
气相法
DMC收率高，设备
的单位体积生产能
力大，过程中没有
水的生成
存在工艺复杂、副产草酸二甲酯易
堵塞管路及NO制备和循环等问题，
并且氮氧化合物和亚硝酸甲酯属
于危险化学品
酯交换法碳酸乙烯
酯法
DMC的收率较高，
同时联产丙二醇
设备投资大，并且DMC的成本又受
环氧乙烷和乙二醇价格的影响
碳酸丙烯
酯法
DMC的收率较高，
同时联产丙二醇
反应后需要用复杂的分离体系才
能得到较纯的碳酸丙烯酯，且设备
投资大，生产成本高
尿素醇解法直接法原料便宜，工艺简
单，反应产生的氨
气可以回收利用，
无三废排除、操作
条件温和，并且避
免其它路线需要分
该过程碳酸二甲酯的单程产率太
低，且要在高压釜中进行，设备投
资较大
离甲醇－DMC－水的复杂体系。
间接法不使用剧毒或危险
的原料，反应条件
温和，无三废排出。过程复杂，原料相对较昂贵，还没有进行放大实验
1.4本项目所选工艺方案
我国目前DMC的工业合成方法仍然是光气法和酯交换法为主，不但不符合环保的要求，而且也不经济，加上我国的DMC生产能力远远不能满足市场需要，大部分依赖进口，国家为此每年需花费大量外汇。随着环保的需要，DMC需求越来越多，对其进行开发研究，市场前景看好。
目前正被广泛关注的CO气相氧化羰基化法(一步法)、CO
2
直接合成法和尿素醇解法将成为合成DMC的主要方法。由于CO液相氧化羰基化法和气相两步法的工
艺已成功工业化生产，CO气相氧化羰基化的一步法可能会首先取得突破。CO
2
直接合成法的前景最被看好，无论从经济、技术和环保等方面，该合成路线均具有一定的优势。尿素醇解法的最明显的优势是反应过程没有水生成，省去后续的DMC 一甲醇一水共沸体系的分离，是最经济的生产方法。上述3种方法虽都存在很多需要解决的问题，但从出于经济和原料的考虑有望替代现有的酯交换法生产工艺。
尿素醇解法的原料尿素和甲醇的生产工艺国内已经很成熟，产量大，所以原
料来源广且价廉，尿素生产中利用了CO
2
可以减少温室效应，因此我们选择尿素醇解法作为本厂合成碳酸二甲酯的工艺方案。
本设计采用的尿素醇解法流程：来自总厂的尿素和甲醇在混合釜中进行充分的混合，然后进入常压反应釜中进行反应，生成中间产物氨基甲酸甲酯，经精馏塔进行分离，塔底产品即氨基甲酸甲酯、尿素混合液及极少量的甲醇进入碳酸二甲酯反应器中进行反应，反应后的碳酸二甲酯混合气体冷凝后先经一个精馏塔预分离除去部分甲醇，再进行萃取以便较彻底的分离甲醇，含碳酸二甲酯的萃取相则经由一个精馏塔分离出碳酸二甲酯，得到最终产品。反应过程中产生的氨气甲醇混合气被不断加入的氮气和甲醇带走，经分离后，氨气与氮气混合气前往总厂合成氨，甲醇则回储罐作为原料再利用。各步骤中分离出的尿素、萃取剂、催化剂等则由泵打回重新利用。
碳酸二甲酯反应的催化剂为有机锡催化剂以及一些高沸点的物质组成共催化剂，使用共催化剂作用：减少甲醇的挥发，抑制氨基甲酸甲酯的分解，和有机锡催化剂结合使催化活性进一步提高。
采用这种方法的直接好处就是生产过程中避免了水的产生，从而减免了分离的难度，因为水、甲醇和碳酸二甲酯容易形成恒沸物，从而使一般的精馏方法不能高纯度的分离而得到产品碳酸二甲酯，必须采用其他的方法来获得比较纯净的产物。采用其它的方法都不可避免的有水的产生。另外，利用尿素和甲醇来进行反应，原料易得而且价格比较便宜，成本较低。此套流程可谓是物尽其用，有较好的经济效益，符合环保要求。
第二章生产流程
2.1 反应流程
图2-1 为其流程示意图:
图2.1.1 工艺流程示意图
1-反应精馏塔;2-共沸精馏塔;3-换热器;4-膜分离器;5-冷凝器;
6-萃取精馏塔;7-萃取剂回收塔;8-DMC 精制塔;9-甲醇精制塔。
流程简介:
在1 号为反应精馏塔,尿素和甲醇分别以熔融和气相状态从反应精馏塔的上端和下端进入塔内。两者在塔内的固定床上逆流接触产生反应,其中未反应的部分在塔底列管式反应器上继续发生反应;反应精馏塔可以将反应产生的DMC 精
年产3 万吨碳酸二甲酯的合成项目7 馏出去,因此可以打破反应的平衡从而提高反应转化率,增加其收率;反应精馏塔上端为一个全凝器,在全凝器上端可采出氨气,下端采出口采出的DMC 和甲醇混合物经过2 号共沸精馏塔,塔顶采出DMC 和甲醇的共沸物,塔底采出交纯的甲醇,共沸物再经过 4 号膜分离器再次提浓,打破DMC 和甲醇的二元共沸点,此时DMC 的浓度可达40%,再经过分离车间提纯。
6 号为萃取精馏塔,采用邻二甲苯为萃取剂,使用萃取精馏的方法分离甲醇和DMC 可以大大降低其能耗。萃取精馏得到的产物再经过
7 号萃取剂回收塔和
8 号DMC 精制塔最后得到含量为99.9%的DMC 产品。
第三章工艺条件选择
3.1 本工艺体系特点
(1)处理量大,最终产品碳酸二甲酯要求年产7万吨,这要求精馏塔的处理量比较
大。
(2)物料不具有腐烛性,物料中有C02、NH3、甲醇、水、DMC和氨基甲酸甲酯。
(3)分离要求比较低,要求大部分DMC从塔顶采出。
3.2反应条件及能耗
催化剂:双金属催化剂ZnO-La 2 O 3 ,用量占尿素质量的27%;
反应原料: 甲醇尿素15.85:1进料;
反应条件:185℃,1.2MPa;
反应工艺:反应精馏;
分离工艺: 膜分离,常压萃取精馏分离;
尿素单耗:695.68kg/t DMC;
甲醇单耗:754.56kg/t DMC;
能耗: 3t水蒸气/t DMC。
3.3 反应主要设备
尿素醇解法生产碳酸二甲酯反应精馏塔,萃取精馏塔,精馏塔。
3.4 催化剂的比较与选择
通过比较与分析ZnO 2 -La 2 O 3 催化剂用于乙醇脱氢法生产有如下特点: (1)ZnO 2 -La 2 O 3 价格相比与有机锡便宜,并且容易与产品分离,分离后的 ZnO 2 -La 2 O 3 可以再次烘培可以重复利用;
(2)催化剂不含有毒元素;
(3)副产物少,但有氨基甲酸甲酯和氨甲酸甲酯,容易分离;
因此,我们选择ZnO 2 -La 2 O 3催化剂作为尿素醇解法的催化剂。
3.5 流程特色
碳酸二甲酯的生产一直存在原料剧毒,生产成本高,操作工艺复杂,分离困
难等限制其发展的诸多问题，本设计在前人的基础上，克服了重重困难，实现了原料五毒，降低了生产成本。
第四章主要设备计算和选型
4.1换热器的选型
4.1.1确定设计方案
换热器主要分为列管式和板式换热器，两者都没大量运用于工业中，但板式换热器因板间距小，流道截面较小，流速亦不能太大，所以处理量不能太大，而我们所要求的处理量较大，所以选用列管式换热器。在列管式换热器中，固定管板式换热器最为简单，在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑。但当管束和壳体之间温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开，从而发生介质的泄露，所以这种换热器比较适合温差不太大的场合或者温差较大而壳体压力不高的场合，考虑到我们计算的换热平均温差为18.2℃，所以完全可以使用固定管板式换热器，而不采用浮头式换热器或者U型管式换热器等成本较高的换热器。固定管板式的结构如图1所示：
表4-1 E308 选型计算
换热器名称E308
换热器类型无相变换热器
换热器壳程传热特点气体无相变
换热器功能选择计算总传热系数进行换算
换热器管程物料选择有机化合物
年产3.5 万吨碳酸二甲酯的合成项目
续表4-1 E308 选型计算
设备数据传热数据
换热器壳内径0.4m 换热器总传热系Kw/m2·k 0.242 换热器管长3m 换热器对数平均温差℃30.83 换热器管数32 换热器热负荷kw 40.821 换热管外径0.025m 换热器实际换热面积m2 7.54 换热管内径0.02m 换热器理论所需面积m2 5.469 换热管间距0.032m 换热器管程流体流量Kg/h 67600 换热管排列方式三角形换热器壳程流体流量Kg/h 67600 换热管程数 2 换热器管程流速M/s 0.233 换热器传质单元数 1.887 换热器壳程流速M/s 0.023 挡板切割高度与换热器壳内径 0.25m 换热器管程压力降atm 0.197 换热器挡板间距0.6 换热器壳程压力降atm 0.2 换热器挡板数 4 换热器管程Re 数11766
4.2 精馏塔的设计举例
浮阀的阀片可以浮动,随着气体负荷的变化而调节其开启度,因此,浮
阀塔的操作弹性大,特别是在低负荷时,仍能保持正常操作。浮阀塔由于气
液接触状态良好,雾沫夹带量小(因气体水平吹出之故),塔板效率较高,生
产能力较大。塔结构简单,制造费用便宜,并能适应常用的物料状况,是化
工、炼油行业中使用最广泛的塔型之一。图6-2 为其结构示意图:
1-出料口接管;2-接管;3-塔盘;4-回流管;5-塔顶接管;6-进料管
图4-2精馏结构示意图
4.3 浮阀塔工艺尺寸的计算
1.塔高:
根据给定的分离任务,求出理论板层数后,就可以按照下式计算塔的有效高度, 即:
年产3.5 万吨碳酸二甲酯的合成项目20
Z-塔高m;
-塔内所需的理论板数;
-总板效率
-塔板间距,m=25
Z=12.75m 取13m
2 塔径
依据流量可计算出塔径 D-塔径,m
V S -塔内气体流量,m3/s
u-空塔气速,m/s
工作温度为72℃
甲醇为气体其密度为0.74g/cm3
v s =0.004m3/s 取1m3 出口堰 ,堰长l w
根据液体负荷及溢流型而定。单溢流,一般l w为(0.6-0.8)D,对于双溢流,取为(0.5-0.6)D,其中D 为塔径。
板上液层高度为堰高与堰上层液层高度之和,即:
h L= =h W + h OW
h L -板上液层高度,m
h W -堰高,m
h OW -堰上液层高度,m
算得h OW =0.0605m
所以可以使用单溢流。
浮阀的数目与排列
年产3 万吨碳酸二甲酯的合成项目
故气体通过浮阀孔时的动能因数F0式中
F0 -气体通过阀空似的动能因数;
U0 -气体通过阀控时的速度,m/s
-气体密度,kg/m3 阀控气速u0
与每层板上的阀控数N 的关系如下:
式中V s -上升气体的流量,m3/s d 0 -阀控直径,m算得,N=95
4.4 泵的设计计算
以甲醇溶液进料泵P101为例，下面进行离心泵的设计计算及选型。
磁力泵是化工流程中杜绝跑、冒、滴、漏现象，消除环境污染，创造“无泄漏车间”、“无泄漏工厂”，实现安全、文明生产的理想用泵。广泛应用于石油、化工、制药、印染、电镀、食品、环保等企业的生产流程中输送不含铁屑杂质的腐蚀性液体，尤其适用于易燃、易爆、易挥发、有毒和贵重液体的输送。
1．泵的类型选取
结合甲醇性质，选用磁力泵。
2．压头的设计计算
经过物料恒算，得到离心泵的相关数据：
液体为纯（或浓度较高）的甲醇溶液，流量Q=105m3/h；离心泵将溶液输送到11.0m 高的反应器顶部，出口压力0.1Mpa。
3 . 泵型号选取
结合流量以及扬程选择型号为MPH-401CV5-D的磁力泵，标准输出流量为120 m3/h，扬程为18m。
参考文献
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附页一
致谢
本论文是在....老师的悉心教诲指导下完成的，在整个工艺设计期间，得到了老师的认真指导和帮助，导师的严谨学风和渊博学识使本人受益匪浅，在此
表示诚挚的敬意和由衷的感谢。
最后，向所有帮助和支持过我的同学和朋友们表示衷心的感谢。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
《化工工艺学》考试试卷 一、选择题（20分,每题2分） 1、下列哪一项不是天然气转化合成气时副反应析碳的危害 A、降低催化剂活性 B、使催化剂崩解 C、堵塞床层，增加阻力 D、使反应局部温度下降 2、下列油品中，沸程最低的是 A、汽油 B、煤油 C、柴油 D、润滑油 3、合成氨反应是 A、放热、体积减小反应 B、放热、体积增大反应 C、吸热、体积减小反应 D、吸热、体积增大反应 4、天然气转化合成气使用的催化剂活性组分为 A、Ag B、Fe C、Ni D、Co 5、对CO变换反应，下列说法正确的是 A、高温和高水碳比有利于平衡右移 B、变换反应是可逆放热反应 C、变换过程采用单反应器 D、压力对平衡和反应速度都无影响 6、乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂的活性组分是 A、Cu B、Ag C、Al2O3 D、Fe 7、乙烯环氧化反应中致稳气成分为 A、N2，CO2 B、Ar，CO2 C、O2，H2O D、N2，CH4 8、关于脱氢反应中下面哪一项是错误的 A、催化剂活性组分为Fe B、需要高温低压操作 C、用水蒸气作稀释剂 D、吸热反应 9、气相烷基化法制乙苯的催化剂为 A、铁系催化剂 B、镍系催化剂 C、膦羰基钴催化剂 D、ZSM-5分子筛催化剂 10、下列哪项不是磺化反应的特点
A、亲电取代 B、饱和烃比芳环易磺化 C、可逆反应 D、HSO3+阳离子为真正的磺化剂 1、化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和三大步骤。 ( A ) A、产品分离及精制； B、工艺条件优化； C、设备与安装工程； D、产品方案设计 2、化学工业的主要原料包括煤、石油、天然气和。 ( C ) A、金属矿； B、化学矿； C、化学中间体； D、工业盐 3、化工中常见的三烯指乙烯、丙烯和，三苯指苯、甲苯和。 ( A ) A、丁二烯和二甲苯； B、丁二烯和乙苯； C、丁烯和二甲苯； D、丁烯和乙苯 4、为了充分利用宝贵的石油资源，要对石油进行一次加工和二次加工。一次加工方法为常 压蒸馏和减压蒸馏；二次加工主要方法有等。 ( A ) A、催化重整、催化裂化、加氢裂化和焦化 B、催化重整、催化裂化、催化转化 C、催化重整、催化裂化、延迟焦化 D、催化重整、催化裂化、延迟焦化 5、合成氨反应方程式为H2+3N2→2NH3，该反应是一个、、体积缩小的反应。 ( D ) A、不可逆、吸热； B、不可逆、放热； C、可逆、吸热； D、可逆、放热 6、侯氏制碱法的主要产品是。 ( C ) A、NaHCO3和NH4Cl； B、Na2CO3和NaCl； C、Na2CO3和NH4Cl； D、Na2CO3和NaHCO3 7、烷烃热裂解主要反应为。 ( B ) A、加氢反应和断链反应 B、脱氢反应和断链反应 C、脱氢反应和重组反应 D、加氢反应和重组反应 8、转化率是针对而言的；选择性是针对而言的；收率等于转化率与选择性 之积。 ( D ) A、目的产物、中间产物 B、反应物、中间产物 C、目的产物、反应物 D、反应物、目的产物 9、下列哪种方法不能提高汽油辛烷值：。 ( B ) A、降低烯烃含量 B、降低芳烃含量； C、提高氧含量； D、添加甲基叔丁基醚 10、下列关于合成氨的熔铁催化剂Fe3O4-Al2O3-K2O说法错误的是：。( A ) A、Fe3O4是活性组分 B、Al2O3是结构型助催化剂 C、K2O是电子型助催化剂 D、使用前需升温活化 二、填空题（30分,每空2分） 1、煤高温干馏的产物、、、。 2、四大基本有机化工原料分别是、、、。 3、化工中常见的三烯指、、；三苯指、、。 4、为将重质油转化为轻质油及化工产品，石油二次加工方式有、、、。
化学工艺学试卷（两套） 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（ ) A 10μg/L B 20mg/L C 40μg/L D 20μg/L 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（） A Y=XS B X=YS C S=YX D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
化学工艺学总复习题 1、化工生产过程一般可概括哪三大步骤？ P24 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。 2、化学工艺学的目的是什么？ P1 创立技术先进、经济合理、生产安全、环境无害的生产过程。 3、烃类裂解发生的基元反应大部分为自由基反应哪三个阶段？ P61链引发反应、链增长反应、链终止反应三个阶段。链引发反应是自由基的产生过程；链增长反应时自由基的转变过程，在这个过程中一种自由基的消失伴随着另一种自由基的产生，反应前后均保持着自由基的存在；链终止是自由基消亡生产分子的过程。 4、各族烃类的裂解反应难易顺序为？ P61正烷烃>异烷烃>环烷烃(六碳环>五碳环)>芳烃 5、三大合成材料是哪些？ 合成塑料、合成橡胶、合成纤维。 6、氨合成采用什么催化剂？各组分各有什么作用？
P197氨合成催化剂以熔铁为主，还原前主要成分是四氧化三铁，有磁性，另外添加Al2O3、K2O等助催化剂。为了降低温度和压力，在催化剂中加入钴和稀土元素。 活性组分Fe3O4经还原后生成α-Fe，活性中心的功能是化学吸附氮分子，使氮氮之间的三键削弱，以利于加氢形成氨。 Al2O3是结构型助催化剂，它均匀地分散在α-Fe晶格内和晶格间，能增加催化剂的比表面，并防止还原后的铁微晶长大，从而提高催化剂的活性和稳定性。 K2O是电子型助催化剂，能促进电子转移过程，有利于氮分子的吸附和活化，也促进生成物氨的脱附。 SiO2的加入虽然有削弱催化剂碱性作用，但起到稳定铁晶粒作用，增加催化剂的抗毒性和耐热性等。 加入MgO能提高耐热性能和耐硫性，加入CaO能起助熔作用，使催化剂各组分易于熔融而形成均匀分布的高活性状态 7、影响化学平衡的因素有哪些？ P30 反应温度、压力、浓度、反应时间、原料的纯度和配比等。 8、烯烃裂解反应主要发生反应有哪些？ P56 1.断链反应2.脱氢反应3.歧化反应4.双烯合成反应5.芳构
《化学工艺学》考查课期末试题 班级：08化工（1）班学号：08003028姓名：李强 1.现代化学工业的特点是什么？ 答：1、原料、生产方法和产品的多样性与复杂性；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。 2.什么是转化率？什么是选择性？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？ 答：1、转化率：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，用符号X表示。定义式为X=某一反应物的转化量/该反应物的起始量对于循环式流程转化率有单程转化率和全程转化率之分。 单程转化率：系指原料每次通过反应器的转化率 XA=组分A在反应器中的转化量/反应器进口物料中组分A的量 =组分A在反应器中的转化量/新鲜原料中组分A的量+循环物料中组分A的量全程转化率：系指新鲜原料进入反应系统到离开该系统所达到的转化率 XA,tot=组分A在反应器中的转化量/新鲜原料中组分A的量 2、选择性：用来评价反应过程的效率。选择性系指体系中转化成目的产物的某 反应量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。用符号S表示， 定义式S=转化为目的产物的某反应物的量/该反应物的转化总量 或S=实际所得的目的产物量/按某反应物的转化总量计算应得到的目的产物理论量 3、因为对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生成副产物的 许多副反应，只用转化率来衡量是不够的。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转变成副产物，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。 3.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？ 答：1、基本特征包括：催化剂是参与了反应的，但反应终止时，催化剂本身未 发生化学性质和数量的变化，因此催化剂在生成过程中可以在较长时间内使用；催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速反应），但不能改变平衡；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。 2、作用：提高反应速率和选择性；改进操作条件；催化剂有助于开发新的反应
《化工工艺学》 一、填空题 1. 空间速度的大小影响甲醇合成反应的选择性和转化率。 2. 由一氧化碳和氢气等气体组成的混合物称为合成气。 3. 芳烃系列化工产品的生产就是以苯、甲苯和 二甲苯为主要原料生产它们的衍生物。 4. 石油烃热裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间、低烃分压。 5. 脱除酸性气体的方法有碱洗法和乙醇胺水溶液吸附法。 6. 天然气转化催化剂，其原始活性组分是，需经还原生成才具有活性。 7. 按照对目的产品的不同要求，工业催化重整装置分为生产芳烃为主的化工型，以生产高辛烷值汽油为主的燃料型和包括副产氢气的利用与化工燃料两种产品兼顾的综合型三种。 8. 高含量的烷烃，低含量的烯烃和芳烃是理想的裂解原料。 9. 氨合成工艺包括原料气制备、原料气净化、原料气压缩和合成。
10.原油的常减压蒸馏过程只是物理过程，并不发生化学变化，所以得到的轻质燃料无论是数量和质量都不能满足要求。 11. 变换工段原则流程构成应包括：加入蒸汽和热量回收系统。 12. 传统蒸汽转化法制得的粗原料气应满足：残余甲烷含量小于0.5% 、（H2）2在 2.8~3.1 。 13. 以空气为气化剂与碳反应生成的气体称为空气煤气。 14. 低温甲醇洗涤法脱碳过程中，甲醇富液的再生有闪蒸再生、_ 汽提再生 _、_热再生_三种。 15．石油烃热裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间和低烃分压。 16. 有机化工原料来源主要有天然气、石油、煤、农副产品。 18. 乙烯直接氧化过程的主副反应都是强烈的放热反应，且副反应（深度氧化） 防热量是主反应的十几倍。 19. 第二换热网络是指以_ _为介质将变换、精炼和氨合成三个工序联系起来，以更合理充分利用变换和氨合成反应热，达到节能降耗的目的。 20. 天然气转化制气，一段转化炉中猪尾管的作用是
第2章化学工艺基础 2-1 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？ 答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有 90%来源于石油和天然气。90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。 2-2生物质和再生资源的利用前景如何？ 答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线 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？ 答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有2个例子。 2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 答：循环流程的特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。 循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。 循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。 2-5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？ 答：转化率是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百分率。 选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。 在复杂反应体系中，选择性表达了主、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。 有副反应的体系，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。 2-6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？ 答：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，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。 在化工生产中的作用主要体现在以下几方面： ⑴提高反应速率和选择性。⑵改进操作条件。⑶催化剂有助于开发新的反应过程，发
阅卷须知：阅卷用红色墨水笔书写，得分用阿拉伯数字写在每小题题号前，用正分表示，不得分则在题号前写0；大题得分登录在对应题号前的得分栏内；统一命题的课程应 集体阅卷，流水作业；阅卷后要进行复核，发现漏评、漏记或总分统计错误应及时更正； 对评定分数或统分记录进行修改时，修改人必须签名。 题号一二三四总分得分 阅卷人 复核人 一、填空题（每空2分，共21分） 1、选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应 物总量之比。 2、化学工艺学是以过程为研究目的，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。 3、由反应方程式CH 4+H 2 O=CO+3H 2 表示的反应，常被称为天然气蒸汽转化 反应。 4、由煤制合成气生产方法有：固定床间歇式气化法、固定床连续式气化法、流化床 连续式气化法、气流床连续式气化法。 5、具有自由基链式反应特征，能自动加速的氧化反应。使用催化剂加速链的引发， 称为催化自氧化。 6、烯烃甲酰化是指在双键两端的C原子上分别加上一个氢和一个甲酰基制备多一个碳原子的醛或醇。 7、工业上氯乙烯的生产方法有乙炔法、联合法和烯炔法、平衡氧氯化法。 得分
8、影响加氢反应的因素有温度、压力和反应物中H 的用量。二、名词解释（每小题4分，共20分） 1、转化率 转化率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，用X 表示错误!未找到引用源。； 2、族组成 PONA 值，适用于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油的化学特性 3、C 1化工 凡包含一个碳原子的化合物参与反应的化学称为C 1化学，涉及C 1化学反应的工艺过程和技术称为C 1化工。 4、催化加氢 指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与氢气加成。 5、选择性氧化 烃类及其衍生物中少量H 原子或C 与氧化剂发生作用，而其他H 和C 不与氧化剂反应的过程。 三、简答题（每小题5分，共35分）1、裂解气进行预分离的目的和任务是什么？ 目的和任务：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。（1分）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负荷。 （1分）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。（2分）④在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。 （1分）2、简述芳烃馏分的分离方法 沸点接近形成共沸物，蒸馏法、溶剂萃取法。（3分） 从宽馏分中分离苯、甲苯、二甲苯用萃取蒸馏法（2分） 3、天然气-水蒸气转化法制合成气过程为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些方法较好？ 预先脱硫是为了避免蒸汽转化催化剂中毒。（2分）脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理 -化学吸收法和湿式氧化法。（3分） 4、非均相催化氧化的特点是什么？ 反应温度较高，有利于能量的回收和节能（ 1分）得分得分
一、简答题 1.化学工业按生产的产品分类可分为那几大类？ 答：化学工业按产品分类可分为如下几大类： （1）无机化学工业。 （2）有机化学工业 （3）精细化学品工业 （4）高分子化学工业 （5）生物化工工业。 2.化学工业的主要资源包括那些？ 答：化学工业的主要资源包括：无机化学矿，石油，煤，天然气，生物质，再生资源，空气和水等。 3.化工生产过程一般可概括哪三大步骤？ 答：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。 4. 烃类裂解发生的基元反应大部分为自由基反应哪三个阶段？ 链引发反应、链增长反应、链终止反应三个阶段。链引发反应是自由基的产生过程；链增长反应时自由基的转变过程，在这个过程中一种自由基的消失伴随着另一种自由基的产生，反应前后均保持着自由基的存在；链终止是自由基消亡生产分子的过程。 5.烯烃裂解反应主要发生反应有哪些？ 1）断链反应 2）脱氢反应 3）歧化反应 4）双烯合成反应 5）芳构化反应 6. 什么叫烃类的热裂解？ 石油烃类在高温和无催化剂存在的条件下发生分子分解反应而生成小分子烯烃或（和）炔烃的过程。 7.属于对石油的一次加工和二次加工的过程分别有哪些？ 一次加工：常压蒸馏、减压蒸馏；二次加工：催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解、烷基化、异构化、焦化。 8.裂解气出口急冷操作的目的？ 裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，由于停留时间的增长，二次反应增加，烯烃损失随之增多。为此，需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解反应。当裂解气温度降至650℃以下时，裂解反应基本终止。急冷有间接急冷和直接急冷之分。 二、写出下列过程的主要化学反应，催化剂，反应压力和反应温度。 1.二氧化硫接触氧化制三氧化硫。 （1）化学反应：SO 2 + 1/2O 2 SO 3 （2）催化剂：活性组分：V 2O 5 。载体：硅胶、硅藻土及其混合物。助催化剂：K 2 O、K 2 SO 4 、TiO 2 、MoO 3 等。 （3）反应压力：常压。 （4）反应温度：400~600℃ 2.双加压法氨接触氧化制一氧化氮。 （1）化学反应：4NH 3 + 5O 2 4 NO + 6H 2 O （2）催化剂：Pt网。 （3）反应压力：0.25~0.5MPa。（4）反应温度：850~860℃
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；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（850°C）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-CH3 R-CH=CH2+H2 断链反应：R-CH2-CH2-R’R-CH2=CH2+R’H 9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
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一、填空题(每空2分,共40分） 1、化学工艺学是研究由化工原料加工成化工产品的化学生产过程的一门科学，内容包括化学工业和其他过程工业中进行的化学过程和物理过程。 2、石油芳烃主要来源于石脑油重整生成油和烃裂解生产乙烯副产的裂解石油 3、能为烃的烷基化提供烷基的物质称为烷基化剂，可采用的有多种，工业上常用的有烯烃和卤代烷烃 4、工业上获得重要原料(乙烯、丙烯、丁烯等）低级烯烃的方法是烃类热裂解，其主要原料是轻烃、石脑油、重质油、柴油等。 5、指芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基的反应称为芳烃的烷基化反应 6、目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯脱氢法 7、芳烃主要有如下三方面来源：1。来自煤的焦化的副产煤焦油和粗苯；2.来自催化重整的汽油；3。来自乙烯生产中的裂解气油 8、两个相同芳烃分子在酸性催化剂的作用和下，一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的反应称为芳烃的歧化 9影响加氢反应的因素有温度、压力以及反应中氢的用量 10、合成气主要成分是氢气和一氧化碳,用于制甲醇，应采用较高的压力 二、名词解释（每题5分，共20分） 1．芳烃脱烷基化： 烷基芳烃中与苯环相连接的烷基，在一定的条件可以脱去，此类反应称为烷基的脱烷基化 2．烷基转移 指两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程
化学工艺学试卷及答案
化学工艺学试卷（两套） 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（ ) A 10μg/L B 20mg/L C 40μg/L D 20μg/L 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（） A Y=XS B X=YS C S=YX D以上关系都不是 16.化工生产一般包括以下( )组成
湖南师范大学2011—2012学年第一学期化工专业三年级期末/补考/重修课程 化工工艺学考核试题 课程代码：考核方式:开卷考试时量：120 分钟试卷类型：C 一、单选题（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内。多选不给分。每题2分，共12分） 1.裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，通过急冷换热器可将高温裂解气尽快冷却，当裂解气温度降至( )时，可使裂解反应基本终止。 ①550℃以下②650℃以下 ③750℃以下④450℃以下 2.己二胺和己二酸缩聚反应，其产物为尼龙-66。在其高分子中结构单元与重复单元( ) ①相同②相近 ③不相同 3.对二甲苯和间二甲苯的沸点差仅0.75℃，工业上采用的主要方法有深冷结晶分离法。其中Amoco法工艺特点是：( ) ①一段结晶，两段离心分离②一段结晶，一段离心分离 ③两段结晶，两段离心分离 4. 邻二甲苯气相催化氧化制苯酐，催化剂一般采用V-Ti-O体系。20世纪70年代开发成功了60~65克工艺，该工艺的反应混合物组成在：( ) ①爆炸极限以上操作②爆炸范围内操作 ③爆炸极限以下操作第 1 页共7 页 5. 利用基因工程改进酵母的性能以降低乙醇生产成本。日本三得利公司把从酶菌中分离得到的葡萄糖淀粉酶基因克隆到酵母中，直接发酵生产乙醇。与传统工艺相比，降低能耗：( ) ①20% ②40% ③60% ④80%
6. 烃类裂解反应是体积增大、反应后分子数增多的反应，减压对反应是有利的。但裂解不允许在负压下操作，为了降低原料烃的分压，常将裂解原料与( )混合： ①水蒸气②氢气 ③氮气④以上都可 二、填空题（每空2分，共28分） 1．克劳斯法的基本原理是（ ）。 2．原子经济性是指（）。它是由B.M.Trost 于1991年首先提出来的。因此获得1998年美国“总统绿色化学挑战奖”的学术奖。 3．根据烃类裂解的热力学和动力学分析，提高裂解温度并缩短停留时间可提高过程的选择性。工业上管式裂解炉的改进措施有：（）和（）。 4．将烃类原料中所含的有机硫化合物氢解，转化成易于脱除的硫化氢，再用其他方法除之。此加氢脱硫催化剂是以（），有机硫的氢解反应为（任举一例）（）。 5．为了充分利用宝贵的石油资源，要对石油进行一次加工和二次加工。一次加工方法有（）和（）。催化裂化是在催化剂的作用下加热重质馏分油，使大分子烃类化合物裂化而转化成（ ）。 6. 低压法合成甲醇采用的催化剂为（），高压法合成甲醇采用的催化剂为（）。 7.研究表明乙烯环氧化反应在100℃时，反应产物几乎全是环氧乙烷，但在工业上一般选择反应温度在220~260℃，是因为（ ）。 8. 目前氯乙烯生产的主要方法有（）。平衡型氯乙烯生产工艺流程的主要特点是
《化工工艺学》试卷A 参考答案与评分标准 一、解释名词（每题1.5分，共15分） 1、精细化工产值率：可以用下面的比率表示化工产品的精细化率： ×100精细化工产品的总产值精细化工产值率（精细化率）＝％化工产品的总产值 2、附加价值 附加价值是指在产品的产值中扣除原材料、税金、设备和厂房的折旧费后，剩余部分的价值。它包括利润、人工劳动、动力消耗以及技术开发等费用，所以称为附加价值。 3、食品抗氧化剂 能够阻止或延缓食品氧化，以提高食品稳定性和延长贮存期的食品添加剂称为食品抗氧化剂。 3、Fox 公式 12121=++??????+=∑n i g g g gn gi W W W W T T T T T 4、高固体分涂料 高固体分涂料就是要求固体分含量在60％～80％或更高，有机溶剂的使用量大大低于传统溶剂型涂料，符合环保法规要求的涂料 5、光致变色高分子材料 是含有光色基团的聚合物受一定波长的光照射时发生颜色变化，而在另一波长的光或热的作用下又恢复到原来的颜色的材料。 6、光导纤维 是一种能够传导光波和各种光信号的纤维。 7、增塑剂 是一种加入到材料中能改进其加工性能（挤出、模塑、热成型性）及物理和机械性能（弹性、伸长率等）的物质。 8、分散染料 是一类分子比较小，结构上不带水溶性基团的染料。 9、造纸化学品 一般是指在制浆、抄纸这一整个纸及纸板的加工制造过程中所使用的所有化学品。 10、油田化学品 亦称油田化学剂，系指解决油田钻井、完井、采油、注水、提高采收率及集输等过程中所使用的助剂。 （每题1.5分，答对基本概念或内容即可） 二、举例说明精细化工与新能源技术的关系。（8分） 精细化工与能源技术的关系十分密切。精细化工与新能源技术相互促进、相互发展。例如太阳能电池材料是新能源材料研究的热点，IBM 公司研制的多层复合太阳能电池其光电转换效率可达40％。氢能是人类未来的理想能源，资源丰富、干净、无污染，应用范围广。而光解水所用的高效催化剂和各种储氢材料，固体氧化物燃料电池(SOFC)所用的固体
下列过氧化物中活性最高的是 A：过氧化物二正丁烷 B：过氧化物二异丁烷 C：过氧化物二正癸烷 D：过氧化物二异癸烷 参考答案：A 第2题[单选题] 难度系数（一般） Arrhenius方程能适用的反应是() A：基元反应 B：简单反应 C：复杂反应 参考答案：A 第3题[单选题] 难度系数（一般） 同一过氧化物，在下列溶剂中分解速率最快的是 A：石油醚 B：苯 C：甲醇 参考答案：C 第4题[单选题] 难度系数（一般） 下列无机矿的热法加工中，不需要添加其他物料的有() A：焙烧 B：煅烧 C：烧结 参考答案：B 第5题[单选题] 难度系数（一般） 硫酸生产方法中得到硫酸浓度最高的生产方法是 A：塔式法 B：铅式法 C：接触法 参考答案：C 第6题[单选题] 难度系数（一般） 下列物质中分子量最低的是： B ，分子量分布最窄的是 A：橡胶 B：纤维 C：塑料 参考答案：B
第7题[单选题] 难度系数（一般） 二氧化硫催化氧化反应最适宜温度随转化率增加而() A：增加 B：降低 C：不变 参考答案：B 第8题[单选题] 难度系数（一般） 相对密度小于() 的原油可判定是轻质油 A：1.05 B：1.0 C：0.9 D：0.75 参考答案：C 第9题[单选题] 难度系数（一般） 下列物质中是天然高分子的有 A：蚕丝 B：丁苯橡胶 C：聚乙烯 D：尼龙 参考答案：A 第10题[单选题] 难度系数（一般） 相同温度下，二氧化硫催化氧化反应转化率越高，反应速度() A：越快 B：越慢 C：不变 参考答案：B 第11题[单选题] 难度系数（一般） 温度增加对二氧化硫催化氧化反应速度的影响规律是 A：先降低后增加 B：先增加后降低 C：一直增加 D：一直降低 参考答案：B 第12题[多选题] 难度系数（一般） LDPE制备过程中，可以提高聚合物分子量的因素有 A：提高压力 B：提高引发剂浓度 C：提高温度 D：延长停留时间
化学工艺学试卷（两套） 一、选择题（ 分 题） 化学工业的基础原料有? ? ?石油 ?汽油 ?乙烯 ?酒精 ?化工生产中常用的“三酸二碱”是指? ? ?硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、氢氧化钾 硫酸、盐酸、磷酸和氢氧化钠、氢氧化钾 硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、碳酸钠 硫酸、盐酸、磷酸和氢氧化钾、碳酸钾 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? ? ?乙烯、丙烯、丁烯 ?乙烯、丙烯、丁二烯 乙烯、丙烯、戊烯 ?丙烯、丁二烯、戊烯 天然气的主要成份是（ ） ?乙烷 ?乙烯 ?丁烷 ?甲烷 ?化学工业的产品有? ? ?钢铁 ?煤炭 ?酒精 ?天然气 ?反应一个国家石油化学工业发展规模和水平的物质是? ? ?石油 ?乙烯 ?苯乙烯 ?丁二烯 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? ??操作稳定安全 ?一般年产量大于 ???的产品
反应速率极慢的化学反应过程 ?工艺成熟 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? ? ?间歇式 ?连续式 ?半间歇式 ?不确定 评价化工生产效果的常用指标有（ ） ?停留时间 ?生产成本 ?催化剂的活性 ?生产能力 ?转化率指的是? ? ?生产过程中转化掉的原料量占投入原料量的百分数 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 生产过程中所得到的产品量占所投入原料量的百分比 在催化剂作用下反应的收率 ? 电解工艺条件中应控制盐水中 ? ? 、 ? ?等杂质总量小于（ ? ? ???? ? ?????? ? ???? ? ?????? ?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。 ?大于 ?小于 ?相同 ?无法确定 ? （ ）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。 ?转化率 ?选择性 ?收率 ?生产能力 ? 三合一石墨炉是将合成、吸收和（ ）集为一体的炉子。 ? 干燥 ? 蒸发 ? 冷却 ? 过滤
化学工艺学复习思考题 第一章 1. 何谓化学工艺？ H2 2. 化学工业的特点是什么？ H6 3. 化学工业的原料资源是从何而来？ H8-9 4. 化学工业的主要产品有哪几类？ H10-14 第二章 1．名词解释：石油（H3）、天然气、干气、湿气（ H7）、煤、煤干馏、煤气化、煤液化（H8）、化工生产工艺流程、工艺流程图（H12-13）、生产能 力、生产强度、时空收率、转化率、选择性、收率（H14-16）、单程转化率、 全程转化率、一次转化率、总转化率、平衡转化率、一次收率、平衡产率、 总收率（H17-22）、催化剂（H32）、 2．石油组成？石油中的化合物可以分为哪三类？ H3 3．熟悉原油常、减压蒸馏工艺流程？ H4-5 4．试比较馏分油的化学加工（二次加工）中催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解所采用原料、生成的产物、催化剂及流程特点区别？ H6+书P15-19 5．煤的加工路线有哪三种？ 6．化工生产过程有哪三步？原理预处理、化学反应、产品分离及精制 H11 7．何谓对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？（H14-22） 8．物料衡算及热量衡算。衡算的一般步骤 H42
9．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？（H32） 10．哪些反应条件对化学平衡和反应速率有较大影响？H27-30 第三章 1．名词解释：热泵绝热精馏 2．根据热力学反应标准自由焓和化学键如何判断不同烃类的裂解反应难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物；解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律，造成裂解过程结焦生炭的主要反应是哪些？书54-61 3．在原料确定的情况下，从裂解过程的热力学和动力学出发，为了获得最佳裂解效果，应选择什么样的工艺参数（停留时间、温度、压力……）,为什么？ 书66-70 4．提高反应温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？书72-73 5．为了降低分压，通常加入稀释剂，试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？ H14, H18 6．试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？裂解原料，裂解温度和停留时间、烃分压、裂解深度书71-78 7．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？H23-24 8．了解裂解炉的清焦原理，什么情况下需清焦？可采取的方法有几种？ H26 9．裂解气进行预分离的目的和任务是什么？裂解气要严格控制的杂质有哪些？ 这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什
《化工工艺学》复习题 1 绪论 1. 掌握以下概念 化学工业、化学工艺学、化学工程学。 2．现代化学工业特点是什么？ 3．化学工业发展方向？ 4．化学工业的原料资源和主要产品有那些？ 2 化学工艺的共性知识 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. 天然气是如何分类与加工利用的？ 3. 生物质和再生资源的利用前景如何? 4. 何谓化工生产工艺流程，举例说明工艺流程是如何组织的。 5. 何谓循环式工艺流程? 它有什么优缺点？ 6. 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? 7. 催化剂有哪三个基本些特征，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？ 8．计算：见教材 15. 将纯乙烷进行裂解制取乙烯，已知乙烷的单程转化率为60％，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他气体外，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。 3 烃类热裂解 1. 什么叫烃类的热裂解？ 2. 烃类裂解过程中可能发生那些化学反应？一次反应与二次反应有何区别？大致可得到哪些产物？ 3. 试从化学热力学的方法来分析比较在1000K 时苯发生如下两反应时哪个反应占优势？并说明含苯较高的原料在1000K 时进行裂解的过程，主要趋向是增 产乙烯还是增大结焦趋向。 4. 各族烃类热裂解反应规律是什么？ 5. 试分析为什么烷烃是裂解制氢的理想原料？ 6. 以己烷为例说明丁烷在裂解中可能进行的一级反应和二级反应，它的裂解产
化工工艺学复习题 一、简答题： 1.氧化锌脱硫的工作原理是什么？其脱硫过程如何？ 原理：氧化锌法可脱除无机硫和有机硫，主要脱除无机硫，使硫含量<0.1×10-6。 （6分） 脱硫过程：氧化锌脱硫就是H2S气体在固体ZnO上进行反应，生成H2O进入气相，ZnS则沉积在ZnO固体表面上。需要将氧化锌脱硫剂都做成高孔率的小颗粒以增大反应和沉积面积，反应速度主要是内扩散控制。 2. 描述由NH3和CO2合成尿素的化学反应过程与相态。 答：目前，工业合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反应合成的，属于有气相存在的液相反应，如下图所示。反应被认为分两步进行： 上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应，反应程度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵(Ammonium Carbonate，简写AC，甲铵)；第二个脱水生成尿素(Urea，简写Ur)的反应为慢速吸热反应，且为显著可逆反应。 ①尿素生成反应为液相可逆反应，应该具备一定的压力(液化NH3和CO2)和温度(保证反 应速度)。②未反应原料必须循环利用，循环的NH3和CO2水溶液也必然携带一定量的水。 ③合成尿素的原料中有NH3、CO2和H2O，物料配比中采用NH3过量；④合成反应开始， 溶液中的CO2以AC形式存在，溶液中存在NH3、AC和H2O；⑤合成反应过程，溶液中存在NH3、AC、H2O和Urea。 3. 合成氨生产过程主要分为哪几个工序？画出以天然气为原料合成氨的框图。 答：合成氨的生产过程主要分为3个工序： 造气：制备含氮、氢气的原料气 净化：将原料气中的杂质如CO、CO2、S等脱除到ppm级(10-6) 压缩和合成：净化后的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、450℃左右 以天然气为原料合成氨的框图： mol kJ g O H s ZnS g S H s ZnO/ 79 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 + + +＝ ) ( ) ( ) ( ) ( 5 2 5 2 g OH H C s ZnS g SH H C s ZnO+ +＝ ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 2 4 2 3 3 g O H g H C s ZnS g SCH CH s ZnO+ + +＝ 4 2 2 2 4CH S H H CS+ +＝ 1 2 2 2 4 2 . 45 . 28 )( )( )(- - + =mol kJ l O H l CONH NH l COONH NH 1 4 2 2 3 . 93 . 86 )( )( )( 2- + = +mol kJ l COONH NH l CO l NH