聚氨酯化学与工艺习题 (答案附后)
1、概念：羟值当量异氰酸根含量异氰酸酯指数发泡指数发泡反应凝胶反应凝胶时间乳白时
间扩链剂交联剂扩链系数低不饱和度聚醚氨酯级溶剂一步法预聚物法半预聚物法反应注射成型软段硬段物理发泡剂化学发泡剂物理交联化学交联反应注射成型
2、常用的异氰酸酯从结构上看有哪几类?
3、常用的异氰酸酯有哪几种？写出结构式
4、TDI－100和TDI-80含义？
5、TDI和MDI在聚氨酯材料的合成中各有何特点？
6、HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黄变哪几种较好？
7、MDI改性的目的及常用的改性方法，
8、常用的聚合物多元醇有哪几类？
9、聚酯多元醇工业生产方法主要有几种？
10、聚酯、聚醚多元醇的分子主链上有哪些特殊结构？
11、根据特性聚醚多元醇分几类？
12、根据起始剂分普通聚醚有几种？
13、端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区别？
14、常用的聚氨酯催化剂有哪几类？各包括哪几个常用品种？
15、常用聚氨酯扩链剂或交联剂有哪些？
16、异氰酸酯的反应机理
17、异氰酸酯结构如何影响NCO基团的反应活性？
18、活泼氢化合物种类与NCO反应活性
19、异氰酸酯和活泼氢化合物常见反应
20、羟基化合物对其与异氰酸酯反应活性的影响
21、异氰酸酯与水的反应有何用途
22、在聚氨酯弹性体制备时，聚合物多元醇含水量应严格控制
23、异氰酸酯与氨基甲酸酯及脲基的反应
24、胺类、锡类催化剂对异氰酸酯反应的催化作用区别
25、为什么聚氨酯树脂可以看作是一种嵌段聚合物，链段结构有何特点？
27、聚氨酯材料分子主链上软段、硬段各来自哪些原料
28、软段、硬段如何影响聚氨酯材料的性能？
29、聚氨酯泡沫分类
30、泡沫制备的基本反应
31、气泡的成核机理
32、泡沫稳定剂在聚氨酯泡沫制备中的作用
33、泡沫的稳定机理
34、开孔泡沫与闭孔泡沫的形成机理
35、物理发泡剂与化学发泡剂发泡机理
36、聚氨酯泡沫配方如何表示及如何计算
37、软质聚氨酯泡沫的制备方法
38、水平发泡与垂直发泡的特点
39、软泡制备原料选择基本要点
40、环境条件对块状泡沫物性的影响
41、冷模塑软泡与热模塑泡沫所用原料体系主要区别
42、冷模塑软泡与热模塑泡沫相比有何特点
43、软泡与硬泡各自的特点与用途
44、硬泡配方设计要点
45、整皮模塑泡沫制备原理
46、聚氨酯微孔弹性体的特点及用途
47、聚氨酯弹性体由哪些主要性能特点
48、聚氨酯弹性体根据多元醇、异氰酸酯、制造工艺等分类
49、从分子结构上看影响聚氨酯弹性体性能的因素有？
50、普通聚酯型和聚四氢呋喃醚型弹性体的性能区别
51、CPU有何性能特点？
52、CPU的合成方法？
53、什么叫一步法、预聚物法、半预聚物法？各有何特点？
55、NCO/OH(< = >1)之比对材料性能如何影响56、CPU合成时配方表示及计算方法
57、CPU加工工艺条件及方法
58、反应注射成型和橡胶、塑料注射成型的区别
59、反应注射成型工艺优点
60、RRIM、SRIM与LFI的区别
61、描述聚氨酯弹性体结构形态
62、给出中文名字：
PPG PTMG TDI MDI PAPI HDI MOCA HQEE DETDA DMTDA T-9 T-12 RIM LFI I F PIR ISF CPU TP U MPU EG DEG 1,4-BDO TMP TGA POP
答案
概念
羟值：1克聚合物多元醇所含的羟基（－OH）量相当于KOH的毫克数，单位mgKOH/g。
当量：当量＝56100/羟值
异氰酸根含量：
异氰酸酯指数：表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度，通常用字母R表示。
扩链剂：是指能使分子链延伸、扩展或形成空间网状交联的低分子量醇类、胺类化合物。
硬段：聚氨酯分子主链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所形成的链段，这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚性较大。
软段：碳碳主链聚合物多元醇，柔顺性较好，在聚氨酯主链中为柔性链段。
发泡指数：把相当于在100份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(I F)。
一步法：指将低聚物多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂等同时混合后直接注入模具中，在一定温度下固化成型的方法。
预聚物法：首先将低聚物多元醇与二异氰酸酯进行预聚反应，生成端NCO基的聚氨酯预聚物，浇注时再将预聚物与扩链剂反应，制备聚氨酯弹性体的方法，称之为预聚物法。
半预聚物法：半预聚物法与预聚物法的区别是将部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟扩链剂、催化剂等以混合物的形式添加到预聚物中。
反应注射成型：又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。
发泡指数：即把相当于在100份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(I F)。
发泡反应：一般是指有水与异氰酸酯反应生成取代脲，并放出CO2的反应。
凝胶反应：一般即指氨基甲酸酯的形成反应。
凝胶时间：在一定条件下，液态物质形成凝胶所需的时间。
乳白时间：在I区即将结束时，在液相聚氨酯混合物料中即出现乳白现象。该时间在聚氨酯泡沫体生成中称为乳白时间(cream time)。
扩链系数：是指扩链剂组分(包括混合扩链剂)中氨基、羟基的量(单位：mo1)与预聚体中NCO的量的比值，也就是活性氢基团与NCO的摩尔数（当量数）比值。
低不饱和度聚醚：主要针对PTMG开发，PPG的价格，不饱和度降低到0.05mol/kg,接近PTMG的性能，采用DMC 催化剂，主要品种Bayer公司Acclaim系列产品。
氨酯级溶剂：
物理发泡剂：物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的
化学发泡剂：化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物
物理交联:在高聚物软链中有部分硬质链，硬质链在软化点或熔点以下的温度具有与化学交联后的硫化橡胶同样的物理性质的现象。
化学交联:指在光、热、高能辐射、机械力、超声波和交联剂等作用下，大分子链间通过化学键联结起来，形成网状或体形结构高分子的过程。
简答
常用的异氰酸酯从结构上看有哪几类?
答：分为脂肪族，脂环族，芳香族
常用的异氰酸酯有哪几种？写出结构式
答：甲苯二异氰酸酯（TDI），二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI），多苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI），液化MDI，六亚甲基二异氰酸酯（HDI），氢化TDI，
TDI－100和TDI-80含义？
答：TDI－100是指全部由2,4结构的甲苯二异氰酸酯组成；TDI-80是指由80％的2，4结构的甲苯二异氰酸酯和20％的2,6结构组成的混合物。
TDI和MDI在聚氨酯材料的合成中各有何特点？
答：对于2,4－TDI和2,6－TDI的反应活性。2,4-TDI的反应活性比2,6-TDI高数倍，这是因为，2,4－TDI中4位NCO离2位NCO及甲基较远，几乎无位阻，而2,6-TDI的NCO受邻位甲基的位阻效应较大，反应活性受到影响。MDI的两个NCO基团相距较远、且周围无取代基，故这两个NCO的活性都较大，即使其中一个NCO参加了反应，使剩下的NCO活性有所下降，总的来说活性仍较大，故MDI型聚氨酯预聚体的反应活性比TDI预聚体大。
HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黄变哪几种较好？
答：HDI（属于不变黄脂肪族二异氰酸酯），IPDI（制成的聚氨酯树脂具有优秀的耐光学稳定性和耐化学药品性，一般用于制造高档不变色的聚氨酯树脂）
MDI改性的目的及常用的改性方法，
答：液化MDI：改性目的：液化纯MDI是经过液化改性的MDI，它克服了纯MDI的一些缺陷（常温下固体，使用要融化,多次加热影响性能），也为MDI基聚氨酯材料性能的提高和改善提供了进行大范围改性的基础。方法：①氨基甲酸酯(urethane )改性的液化MDI。②碳化二亚胺(carbodiimide)和脲酮亚胺 (uretonimine)型改性液化MDI。③掺合型液化MDI
氢化TDI，学名为甲基环已基二异氰酸酯，脂肪族异氰酸酯，其对光稳定，不会产生黄变的生色基团
常用的聚合物多元醇有哪几类？
答：聚酯多元醇，聚醚多元醇
聚酯多元醇工业生产方法主要有几种？
答：A、真空熔融法 B、载气熔融法 C、共沸蒸馏法
聚酯、聚醚多元醇的分子主链上有哪些特殊结构？
答：聚酯多元醇：在分子主链上含有酯基，在端基上具有羟基(－OH)的大分子醇类化合物。聚醚多元醇：在分子主链结构上含有醚键(－O－）、端基带有（－OH）或胺基（－NH2)的聚合物或齐聚物。
根据特性聚醚多元醇分几类？
答：高活性聚醚多元醇，接枝型聚醚多元醇，阻燃型聚醚多元醇，杂环改性聚醚多元醇，聚四氢呋喃多元醇
根据起始剂分普通聚醚有几种？
答：聚氧化丙烯二醇，聚氧化丙烯三醇，硬泡聚醚多元醇，低不饱和度聚醚多元醇
端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区别？
常用的聚氨酯催化剂有哪几类？各包括哪几个常用品种？
答：叔胺类催化剂，常用品种有：三亚乙基二胺，二甲基乙醇胺，N－甲基吗啡啉，N,N-二甲基环已胺
金属烷基化合物，常用品种有：有机锡类催化剂，可分为辛酸亚锡，油酸亚锡，二丁基锡二月桂酸酯
常用聚氨酯扩链剂或交联剂有哪些？
答：多元醇类（1,4-丁二醇），脂环醇类，芳醇类，二胺类，醇胺类（乙醇胺，二乙醇胺）
异氰酸酯的反应机理
答：异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，就是由于活泼氢化合物分子中的亲核中心进攻NCO基的碳原子而引起的。反应机理如下：
异氰酸酯结构如何影响NCO基团的反应活性？
答：A.R基的电负性：若R基为吸电子基，-NCO集团中C原子电子云密度更加降低，更容易受到亲核试剂的进攻，即更容易和醇类、胺类等化合物进行亲核反应。若R为供电子基，通过电子云传递，将会使－NCO基团中C原子的电子云密度增加，使它不容易受到亲核试剂的进攻，它与含活泼氢化合物的反应能力下降。B.诱导效应：由于芳香族二异氰酸酯中含有两个NCO基团，当第一个－NCO基因参加反应时，由于芳环的共轭效应，未参加反应的－NCO基团会起到吸电子基的作用，使第一个NCO基团反应活性增强，这种作用就是诱导效应。C. 空间位阻效应：在芳香族二异氰酸酯分子中，假如两个－NCO基团同时处在一个芳环上，那么其中的一个NCO基对另一个NCO 基反应活性的影响往往是比较显著的。但是当两个NCO基分别处在同一分子中的不同芳环上，或它们被烃链或芳环所隔开，这样它们之间的相互影响就不大，而且随链烃长度的增加或芳环数目的增加而减小。
活泼氢化合物种类与NCO反应活性
答：脂肪族NH2＞芳香族NH2＞伯醉OH＞水＞仲OH＞酚OH＞羧基＞取代脲＞酰胺＞氨基甲酸酯。(若亲核中心的电子云密度越大，其电负性越强，它与异氰酸酯的反应活性则越高，反应速度也越快；反之则活性低。)
异氰酸酯和活泼氢化合物常见反应
答：与醇反应生成氨基甲酸酯：
与水反应:制备聚氨酯泡沫塑料的基本反应之一。它们之间的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成CO2和胺，如果异氰酸酯过量，生成的胺会和异氰酸酯反应生成脲。
酰胺化合物只有在较高的温度下（如>100℃），才能与异氰酸酯发生中等速度的反应，生成酰基脲。
胺与异氰酸酯反应生成取代脲结构。
羟基化合物对其与异氰酸酯反应活性的影响
答：活泼氢化合物(ROH或RNH2)的反应性与R的性质有关，当R为吸电子基(电负性低)，则氢原子转移出困难，活泼氢化合物与NCO的反应较为困难；若R为供电子取代基，则能提高活泼氢化合物与NCO的反应活性。
异氰酸酯与水的反应有何用途
答：是制备聚氨酯泡沫塑料的基本反应之一。它们之间的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成CO2和胺，如果异氰酸酯过量，生成的胺会和异氰酸酯反应生成脲。
在聚氨酯弹性体制备时，聚合物多元醇含水量应严格控制
答：对于弹性体、涂料、纤维中要求不能有气泡，所以原料中的含水量必须严格控制，通常要求低于0.05%。
异氰酸酯与氨基甲酸酯及脲基的反应
胺类、锡类催化剂对异氰酸酯反应的催化作用区别
答：叔胺类催化剂对异氰酸酯与水的反应催化效率大，而锡类催化剂对异氰酸酯与羟基反应的催化效率大。
为什么聚氨酯树脂可以看作是一种嵌段聚合物，链段结构有何特点？
答：因为在聚氨酯树脂的链段是有硬段和软段组成，硬段是指聚氨酯分子主链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所形成的链段，这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚性较大。而软段是指碳碳主链聚合物多元醇，柔顺性较好，在聚氨酯主链中为柔性链段。
影响聚氨酯材料性能的因素有哪些？
答：基团的内聚能，氢键，结晶性，交联度，分子量，硬段，软段
聚氨酯材料分子主链上软段、硬段各来自哪些原料
答：软段由低聚物多元醇（聚酯、聚醚二醇等）组成，硬段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成。
软段、硬段如何影响聚氨酯材料的性能？
答：软段：（1）软段的分子量：假定聚氨酯分子量相同，其软段若为聚酯，则聚氨酯的强度随着聚酯二醇分子量的增加而提高；若软段为聚醚，则聚氨酯的强度随聚醚二醇分子量的增加而下降，不过伸长率却上升。（2）软段的结晶性：对线性聚氨酯链段的结晶性有较大的贡献。一般来说，结晶性对提高聚氨酯制品的性能是有利的，但
有时结晶会降低材料的低温柔韧性，并且结晶性聚合物常常不透明。
硬段：硬链段通常影响聚合物的软化熔融温度及高温性能。芳香族异氰酸酯制备的聚氨酯由于硬段含刚性芳环，因而使其硬段内聚强度增大，材料强度一般比脂肪族异氰酸酯型聚氨酯的大，但抗紫外线降解性能较差，易泛黄。脂肪族聚氨酯则不会泛黄。
聚氨酯泡沫分类
答：(1)硬泡及软泡，⑵高密度及低密度泡沫，⑶聚酯型、聚醚型泡沫，⑷TDI型、MDI型泡沫，⑸聚氨酯泡沫及聚异氰脲酸酯泡沫，⑹一步法及预聚法生产，⑺连续法及间歇法生产，⑻块状泡沫和模塑泡沫
泡沫制备的基本反应
答：是指-NCO与-OH、-NH2、H2O的反应，与多元醇反应时，发泡过程中的“凝胶反应”一般即指氨基甲酸酯的形成反应。因为泡沫原料采用多官能度原料，得到的是交联网络，这使得发泡体系能够迅速凝胶。基团的反应式如
下：
在有水存在的发泡体系中，产生发泡反应。所谓“发泡反应”，一般是指有水与异氰酸酯反应生成取代脲，并
放出CO2的反应。
气泡的成核机理
泡沫稳定剂在聚氨酯泡沫制备中的作用
答:具有乳化作用，使泡沫物料各组分间的互溶性增强;加入有机硅表面活性剂后，由于它大大降低了液体的表面张力γ，气体分散时所需增加的自由能减少，使分散在原料中的空气在搅拌混合过程中更易成核，有助于细小气泡的产生，提高了泡沫的稳定性。
泡沫的稳定机理
答：加入适当的表面活性剂有利于生成细微的气泡分散体。
开孔泡沫与闭孔泡沫的形成机理
答：开孔泡沫形成机理：大多情况是在气泡内产生最大压力时由于凝胶反应形成的泡孔壁强度不高，不能承受气体压力升高引起的壁膜拉伸，气泡壁膜便被拉破，气体从破裂处逸出，形成开孔泡沫。
闭孔泡沫形成机理：对于硬泡体系，由于采用多官能度、低分子量的聚醚多元醇与多异氰酸酯反应，凝胶速度相对较快，在泡孔内气体不能挤破泡壁，从而形成以闭孔为主的泡沫塑料。
物理发泡剂与化学发泡剂发泡机理
答：物理发泡剂：物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的
化学发泡剂：化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物
聚氨酯泡沫配方如何表示及如何计算
答：在聚氨酯泡沫塑料配方设计或表达时通常以100质量份多元醇为基准，配方其余组分则一般表示为“份／100份多元醇”，或直接表示为多少份。
计算公式：计算每份多元醇所需异氰酸酯的单元用量(质量)
软泡所用的多异氰酸酯以TDI为主，所需TDI的单元用量设为M1T，
硬泡以及部分冷熟化模塑软泡等采用粗MDI(即PAPI)，设其单元用量为M1M。
式中：Q为多元醇的羟值，M和f分别表示多元醇的分子量和平均官能度，174.1和2分别是TDI的分子量和官能度，NCO%和42分别是异氰酸酯中的NCO质量分数(可稍有差异)和NCO的摩尔质量。若采用PAPI，则可异氰酸酯的NCO%质量分数为0.30左右)，进行各项计算。
计算每份水所需消耗异氰酸酯的用量
M2T ＝(1／18.02)×174.1＝9.67
M2M ＝(1／18.02)×2/(0.30／42)＝15.54
式中， M2T和M2M分别表示每l份水所需TDI和PAPI的用量，18.02是水的相对分子质量，根据反应方程式，1个水分子消耗2个NCO(如1个TDI分子)。配方中化学发泡剂水的用量一般指总的水用量，除加入的水外，还包括聚醚多元醇及其它组分所含的水分。
计算整个配方所需异氰酸酯的用量
把每质量份含活性氢原料所需消耗的异氰酸酯分别乘以实际用量，加和后乘以异氰酸酯指数即得整个配方所需异氰酸酯的用量。
例如，在软泡生产中，一次用68kg多元醇(羟值56mgKOH／g，含水分0.1％)，配方中加水3份／l00份多元醇，不计其它助剂消耗的TDI，TDI指数为105，TDI纯度以l00％计，则TDI的用量为：
软质聚氨酯泡沫的制备方法
答：一步法和预聚体法
水平发泡与垂直发泡的特点
答：水平发泡特点：边膜提升法：该方法在原始水平发泡机基础上增加了向上牵引侧纸装置，使泡沫边缘与中部同步上涨发泡，从而制得接近平顶的泡沫块。平衡压板法：特点是采用了顶纸和顶部盖板。溢流槽法：特点是采用溢流槽和传送带降落板。
垂直发泡特点：可以用较小的流量得到大截面积的泡沫块料，而通常用水平发泡机要得到同样截面的块料，流量水平要比垂直发泡大3～5倍；由于泡沫块横截面大，不存在上下表皮，边皮也较薄，因而大大减少了切割损失；设备占地面积小，厂房高度约12～13m，厂房和设备投资费用较水平发泡工艺的低；可以方便地通过更换料斗及模型，可生产圆柱形或矩形泡沫体，特别是可生产供旋切的圆块泡坯料。
软泡制备原料选择基本要点
答：多元醇：用于普通块状泡沫的聚醚多元醇，分子量一般为3000～4000，以聚醚三醇为主。高回弹泡沫则多采用分子量在4500～6000的聚醚三醇。分子量增加时，泡沫的拉伸强度、伸长率和回弹性提高；同类聚醚的反应活性下降。聚醚的官能度增加，则反应相对加快，生成聚氨酯的交联度提高，泡沫硬度随之提高，伸长率下降。异氰酸酯:聚氨酯软块泡的异氰酸酯原料以甲苯二异氰酸酯（TDI－80)为主。而活性相对较低的TDI－65仅用于
聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。催化剂:块状软泡发泡用的催化利大致分为二类：一类是有机金属化合物，以辛酸亚锡最为常用；另一类是叔胺、以双(二甲氨基乙基)醚常用。泡沫稳定剂:在聚酯型聚氨酯块状泡沫中以非硅系表面活性剂为主，聚醚型块状发泡中主要采用有机硅—氧化烯烃共聚合物。发泡剂: 一般在制造密度大于21千克每立方米的聚氨酯软块泡时，只使用水作发泡剂；在低密度配方中才使用二氯甲烷（MC）等低沸点化合物作辅助发泡剂。
环境条件对块状泡沫物性的影响
答：温度的影响：聚氨酯的发泡反应随着物料温度上升而加快，在敏感的配方中将会引起烧芯和着火的危险。空气湿度的影响：随着湿度的增加，由于泡沫中的异氰酸酯基团部分与空气中的水分反应，泡沫的硬度有所下降，伸长率增加；由于脲基的增加，泡沫的拉伸强度有所增加。大气压的影响：对同样的配方，当在海拔较高的地方发泡时，密度明显降低。
冷模塑软泡与热模塑泡沫所用原料体系主要区别
答：冷熟化模塑所用原料的反应活性较高，熟化时无需外部供热，依靠体系产生的热量，短时间即可基本上完成熟化反应，原料注模后几分钟内即可脱模。热熟化模塑泡沫的原料反应活性较低，反应混合物在模具中发泡结束后，需要连同模具一起加热，泡沫制品在烘道中熟化完全后才能脱模。
冷模塑软泡与热模塑泡沫相比有何特点
答：①生产过程中不需外部提供热量，可节省大量热能；②sag系数(压陷比)高，舒适性能好；③回弹率高；④不加阻燃剂的泡沫也有一定的阻燃性能；⑤生产周期短，可节省模具，节约成本。
软泡与硬泡各自的特点与用途
答：软泡特点：聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能。用途：主要用作家具、垫材、交通工具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热保温材料等。
硬泡特点：聚氨酯泡沫具有重量轻、比强度高、尺寸稳定性好；聚氨酯硬泡的绝热性能优越；粘合力强；老化性能好，绝热使用寿命长；反应混合物具有良好的流动性，能顺利地充满复杂形状的模腔或空间；聚氨酯硬泡生产原料的反应性高，可以实现快速固化，能在工厂中实现高效率、大批量生产。
用途：用作冰箱、冷柜、冷藏集装箱、冷库等的保温层材料，石油输送管道及热水输送管道保温层，建筑墙壁及屋顶保温层、保温夹心板，等等。
硬泡配方设计要点
答：多元醇：用于硬泡配方的聚醚多元醇一般是高官能度、高羟值(低分子量)聚氧化丙烯多元醇；异氰酸酯：目前用于硬泡的异氰酸酯主要是多亚甲基多苯基多异氰酸酯（一般称PAPI)，即粗MDI、聚合MDI;发泡剂:(1)CFC 发泡剂(2)HCFC及HFC发泡剂(3)戊烷发泡剂(4)水;泡沫稳定剂:用于聚氨酯硬泡配方的泡沫稳定剂一般是聚二甲基硅氧烷与聚氧化烯烃的嵌段聚合物，目前大多数泡沫稳定剂以Si－C型为主;催化剂:硬泡配方的催化剂以叔胺为主，在特殊场合可使用有机锡催化剂;其它助剂:根据聚氨酯硬泡制品的不同用途要求与需要，还可在配方中加入阻燃剂、开孔剂、发烟抑制剂、防老剂、防霉剂、增韧剂等助剂。
整皮模塑泡沫制备原理
答:整皮模塑泡沫塑料(integral skin foam，简称ISF)又称自结皮泡沫塑料(self skinning foam)，是在制造时自身产生致密表皮的泡沫塑料。
聚氨酯微孔弹性体的特点及用途
答：特点：聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段，以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列，形成重复结构单元。除含有氨酯基团外，聚氨酯分子内及分子间可形成氢键，软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。
用途：
聚氨酯弹性体由哪些主要性能特点
答：性能特点：1、较高的强度和弹性，可在较宽的硬度范围内（邵氏A10～邵氏D75）保持较高的弹性；一般无需增塑剂可达到所需的低硬度，因而无增塑剂迁移带来的问题； 2、在相同硬度下，比其它弹性体承载能力高；
3、优异的耐磨性，其耐磨性是天然橡胶的2～10倍；
4、耐油脂及耐化学品性优良；芳香族聚氨酯耐辐射；耐氧性和耐臭氧性能优良；
5、抗冲击性高、耐疲劳性及抗震动性好，适于高频挠屈应用；
6、低温柔顺性好；
7、普通聚氨酯不能在100 ℃以上使用，但采用特殊的配方可耐140 ℃高温；
8、模塑和加工成本相对较低。
聚氨酯弹性体根据多元醇、异氰酸酯、制造工艺等分类
答：按低聚物多元醇原料分，聚氨酯弹性体可分为聚酯型、聚醚型、聚烯烃型、聚碳酸酯型等，聚醚型中根据具体品种又可分聚四氢呋喃型、聚氧化丙烯型等；根据二异氰酸酯的不同，可分为脂肪族和芳香族弹性体，又细分为TDI型、MDI型、IPDI型、NDI型等类型；从制造工艺分，传统上把聚氨酯弹性体分为浇注型(CPU)、热塑性(TPU)、混炼型(MPU)三大类。
从分子结构上看影响聚氨酯弹性体性能的因素有？
答：从分子结构上看，聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段，以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列，形成重复结构单元。除含有氨酯基团外，聚氨酯分子内及分子间可形成氢键，软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和韧性，以“耐磨橡胶”著称。
普通聚酯型和聚四氢呋喃醚型弹性体的性能区别
答：聚酯分子中含有较多的极性酯基(－COO－)，可形成效强的分子内氢键，因而聚酯型聚氨酯具有较高的强度、耐磨及耐油性能。
聚醚多元醇制得的弹性体具有较好的水解稳定性、耐候性，低温柔顺性和耐霉菌性等性能。
CPU有何性能特点？
答：①以液体原料浇注或注射到制品模具中反应而固化成型，可以直接制得很厚的体积大的聚氨酯橡胶制品及形状复杂的制品；②制得的制品综合性能好；③可以调节原料的配方组成及用量，获得不同硬度的制品，性能的可变范围大；④对于简单的手工浇注，设备投资小，加工方便；⑤可制造小批量的或单件的制品原型，灵活性好。CPU的合成方法？
答：浇注成型的聚氨酯的制备成型工艺有一步法、预聚体法和半预聚体法。
什么叫一步法、预聚物法、半预聚物法？各有何特点？
答：一步法工艺:指将低聚物多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂等同时混合后直接注入模具中，在一定温度下固化成型的方法。特点：此法生产效率高，因无需制备预聚体而节省能量，生产成本较预聚体法低，可用小型浇注机生产。但反应较难控制，所得弹性体分子结构不规整，力学性能不如预聚体法好，故常用于制造低硬度、低模量的制品如印刷胶辊、小型工业实心轮胎、压力传动轮等。
预聚体法：首先将低聚物多元醇与二异氰酸酯进行预聚反应，生成端NCO基的聚氨酯预聚物，浇注时再将预聚物与扩链剂反应，制备聚氨酯弹性体的方法，称之为预聚体法。特点：采用预聚体法制备聚氨酯弹性体，反应分两步进行，由于采取了预聚步骤，在进行扩链反应时放热低，易于控制，制得的聚氨酯分子链段排列比较规整，制品具有良好的力学性能，重复性也较好。
半预聚物法与预聚体法的区别是将部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟扩链剂、催化剂等以混合物的形式添加到预聚物中。特点是：①预聚体组分粘度低，可以调节到与固化剂混合组分的粘度相近，②配比也相近（即混合质量比可为1:1），这不但提高了混合的均匀性，而且也改善了弹性体的某些性能。
影响聚氨酯弹性体性能的主要工艺因素
答：(1)扩链系数：大量实践表明MOCA的扩链系数以0.85～0.95范围为宜；(2)合成方法：一般来说，由预聚物法制得的弹性体性能最好，一步法最差；(3)混合温度及固化温度：适当提高熟化反应温度有利于提高制品的力学性能，但提高预聚体与扩链／交联剂的混合温度，会使凝胶和凝固期缩短，有时来不及浇注和使搅拌带入的气泡逸出；而且当温度高于120℃时，往往又会使弹性体性能下降；(4)熟化时间的影响；(5)预聚体的贮存：由于预聚体中含有活性较大的NCO基团，一般须在氮气的密封桶贮存；(6)注模时的环境。
NCO/OH(< = >1)之比对材料性能如何影响
答：① -NCO/-OH>1 即-NCO基团过量，生成的聚合物端基为异氰酸酯基
② -NCO/-OH＝1 当异氰酸酯与多元醇均为双官能度时，聚合物分子量无穷大，在泡沫塑料及TPU、CPU、MPU等的制备中，-NCO/-OH值一般控制在1左右，略大于1。
③ -NCO/-OH <1 即-OH基团过量，生成的聚合物端基为羟基
CPU合成时配方表示及计算方法
答：预聚体法浇注弹性体体系是双组分体系，一个组分为预聚体，另一组分为扩链剂/交联剂或加有催化剂、防老剂、色料、填料等助剂的混合物。
计算方法：1、多元醇与异氰酸酯的比例计算
其中：W OH－多元醇质量；W NCO－异氰酸酯质量；NCO%－预聚物中设定的NCO含量；NCO NCO%－异氰酸酯中的NCO含量；N OH－多元醇的羟值
2、W预聚物中扩链剂加入量的计算
其中：W k－扩链剂加入量；W A－预聚物的质量；NCO%－设定NCO含量；N k－扩链剂的当量；f－扩链系数（－OH/NCO －，一般为0.85~0.9之间)
对于混合多元醇和混合扩链剂的计算：
CPU加工工艺条件及方法
答：方法有：手工浇注，机械浇注，特殊浇注工艺，
反应注射成型和橡胶、塑料注射成型的区别
答：与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好；该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的生产，生产成本的降低更为明显。
反应注射成型工艺优点
答：⑴RIM加工技术能量消耗低。(2)模具强度要求较低。(3)所用原料体系比较广泛。(4)与传统塑料加工成型法
相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的生产，生产成本的降低更为明显。(6)物料以液体形态注入模具，有利于生产断面形状复杂的制品，可嵌入插入件一次成型，也可以在液体原料中添入某些增强材料。(7)可以使用模内涂装(IMC-Inmold Coating)技术,减少制品后涂装工序。降低加工成本。
RRIM、SRIM与LFI的区别
答：用LFI法制造结构RIM材料与RRIM不同之处是，可10～100mm的长纤维作增强材料，纤维不与原料预先混合；与玻纤网毡增强结构RIM相比，不必放置玻璃纤维垫，操作人员劳动条件得到改善。还可以提高产品中纤维的含量。
LFI工艺优点：①增强聚氨酯（脲）制品的性能优于预制垫工艺。②与原先模具内预先放置玻璃纤维垫相比，周期缩短。③加工经济性。长纤维工艺可节省费用15%～20%。
描述聚氨酯弹性体结构形态
喷涂聚氨酯、聚氨酯/脲、聚脲的主要区别
答：喷涂聚氨酯：是由异氰酸酯组份（简称A组份）与树脂组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物；其中的R组份必须是由端羟基树脂和端羟基扩链剂组成。
喷涂聚氨酯（脲）：也叫混合体（hybrid），它是由异氰酸酯组份（简称A组份）与树脂组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物；预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中的R组份既可以是端羟基树脂，也可以是端胺基树脂扩链剂组成。
喷涂聚脲：是由异氰酸酯组份（简称A组份）与氨基化合物组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中的R组份必须是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成。
喷涂聚脲的主要特点
答：1.不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，5秒钟凝胶，1分钟即可达到步行强度。 2.对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。（可在冰上施工；在-28℃下施工；可在冰柜中固化）。3.双组分,100%固含量，不含任何挥发性有机物（VOC），对环境友好。 4.可按1:1体积比进行喷涂或浇注，一次施工的厚度范围可以从数百微米到数厘米，克服了以往多次施工的弊病。 5.优异的理化性能，如抗张强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐蚀等。6.具有良好的热稳定性，可在120℃下长期使用，可承受350℃的短时热冲击。 7.可以像普通涂料一样，加入各种颜、染料，制成不同颜色的制品。
8.配方体系任意可调，手感从软橡皮（邵A30）到硬弹性体（邵D65）。 9.原形再现性好，涂层连续、致密，无接缝、无针孔，美观实用。 10.使用成套设备，施工方便，效率极高；一次施工即可达到设计厚度要求，克服了以往多层施工的弊病。设备配有多种切换模式，既可喷涂，也可浇注。
给出中文名字：PPG：聚氧化丙烯； PTMG ：四氢呋喃均聚醚；TDI ：甲苯二异氰酸酯；MDI：二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯； PAPI：多亚甲基多苯基多异氰酸酯； HDI：六亚甲基二异氰酸酯； MOCA：聚氨酯硫化剂； HQEE ：对苯二酚二羟乙基醚； DETDA：二乙基甲苯二胺； DMTDA ：二甲硫基甲苯二胺； T-9：聚氨酯催化剂辛酸亚锡； T-12：有机锡催化剂； RIM ：反应注射成型； LFI ：长玻璃纤维注射成型； I F：发泡指数； PIR：聚异三聚氰酸脂；ISF：整皮模塑泡沫塑料； CPU ：浇注型聚氨酯弹性体；TPU：热塑型聚氨酯弹性体； MPU：混炼型聚氨酯弹性体； EG ：乙二醇； DEG ：二甘醇； 1,4-BDO：1,4-二羟基丁烷； TMP ：三羟甲基丙烷； TGA POP
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：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，内容包括生产方法的评估，过程原理的阐述，工艺流程的组织和设备的选用和设计。 焙烧：是将矿石，精矿在空气，氯气，氢气，甲烷，一氧化碳和二氧化碳等气流中，不加或配加一定的物料，加热至低于炉料的熔点，发生氧化，还原或其他化学变化的单元过程煅烧：是在低于熔点的适当温度下加热物料使其分解，并除去所含结晶水二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程 平衡转化率：可逆化学反应达到化学平衡状态时，转化为目的产物的某种原料量占该种原料起始量的百分数 浸取：应用溶剂将固体原料中可溶组分提取出来的单元过程 烷基化：指利用取代反应或加成反应，在有机化合物分子中的N、O、S、C等原子上引入烷基（R--）或芳香基的反应。 羰基合成：指由烯烃，CO和H2在催化作用下合成比原料烯烃多一个碳原子醛的反应。 煤干馏：煤在隔绝空气条件下受强热而发生的复杂系列物化反应过程。 水煤气：以水蒸气为气化剂制得的煤气（CO+H2） 精细化学品：对基本化学工业生产的初级或次级化学品进行深加工而制取的具有特定功能，特定用途，小批量生产的高附加值系列产品。 高分子化合物：指相对分子质量高达104~106的化合物 原子经济性：指化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用到的所有原料尽可能多的转化到产物中。=目的产物分子量/所有产物分子量 环境因子：=废物质量/目标产物质量 1.化学工业的主要原料：化学矿，煤，石油，天然气 2.化工生产过程一般可概括为原料预处理，化学反应，产品分离及精制。 3.三烯：乙烯，丙烯，丁二烯。三苯：苯，甲苯，二甲苯。 4.石油一次加工方法为：预处理，常减压蒸馏。二次加工方法：催化裂化，加氢裂化，催化重整，焦化等。石油中的化合物可分为：烷烃，环烷烃，芳香烃。 5.天然气制合成气的方法：蒸汽转化法，部分氧化法。主要反应为：CH4+H2O-----?CO+3H2 和CH4+0.5O2-----?CO+2H2 CH4+CO2----?2CO+2H2 6.硫酸生产的原料有：硫磺，硫铁矿，有色金属冶炼炉气，石膏。 7.工业废气脱硫，高硫含量用湿法脱硫，低硫含量用干法脱硫。 8.硝酸生产的原料：氨，空气，水。 9.浓硝酸生产方法：直接法，间接法，超共沸酸精馏法。 10.氨的主要用途：生产化肥，生产硝酸。平衡氨浓度与温度，压力，氢氮比，惰性气体浓 度有关。温度降低或压力升高时，都能使平衡氨浓度增大。 11.合成氨反应方程式：N2+3H2?-----?2NH3 300--600℃ 8--45MPa，催化剂。 12.甲烷化反应：CO+3H2＝＝CH4+H2O 13.变换反应：CO+H2O===CO2+H2 14.氯在氯碱厂主要用于生产：液氨，盐酸。氯碱厂主要产品有：烧碱，盐酸，液氨。 15.食盐水电解阳极产物是：Cl2，阴极产物是：NaCl，H2 16.氯碱工业三种电解槽：隔膜，离子交换膜，汞阴极法。 17.汽提法生产尿素工艺中，常用气提气有：CO2和NH3 18.铬铁矿焙烧方法：有钙焙烧，无钙焙烧。有钙焙烧的主要废物是：铬渣。含有致癌物：六价铬。常见铬盐产品：重铬酸钾，重铬酸钠，铬酐，铬绿（Cr2O3）。 19.索尔维制碱法主要原料：NH3，CaCO3，NaCl。主要产品：Na2CO3，CaCl2 侯氏制碱法：NH3，CO2，NaCl 。主要产品：Na2Co3，NH4Cl
习题及解答 第二章化工资源及初步加工 2-1、煤、石油和天然气在开采、运输、加工和应用诸方面有哪些不同？ 答：（1）开采：一个煤矿往往有多层煤层。每煤层的厚度也不同，为此需建造长长的坑道，铺上铁轨，才能从各层将煤运出。为运送物资和人员，还需要建造竖井，装上升降机。石油和天然气，用钻机钻道并建立油井（或气井）后，借用自身的压力（开采后期需抽汲），石油及天燃气即可大量从地下喷出，因此开采比煤方便得多。 （2）运输：煤用铁路或轮船运输，运力受限制，石油和天然气一般采用管道输送，初期投资似乎较大，但从长期看还是划算的，管道输送成本低、方便，也不受运力限制。 （3）加工：煤是高分子量缩聚物，一般用热化学方法处理，将煤裂解，可得到气体、液体和固体产物，由于成分复杂，从中制取纯物质难度较大。石油和天然气是由许多小分子量有机物组成的混合物，一般采用物理方法将混合物分离和提纯。为增加某一组分（或馏分）的产量，也常采用化学方法（如化学合成或化学热裂解）。因此，由石油和天然气加工制得的化工产品，比煤多得多，生产成本也比煤低。 （4）应用：煤主要用作一次性能源。随着石油资源日益枯竭，由煤合成液体燃料已引起世界各国的重视，并得到迅速发展，继而带动煤化工工业的发展。煤化工产品的品种、品质和数量不断增加。人们指望在不久的将来，由煤化工和天然气逐步取代石油化工，成为获取化工产品的主要途径。石油大量用作发动机燃料，由石油为原料形成的石油化工目前仍为世界各发达国家的支柱产业。大多数的化工产品都由石化行业生产出来。但随着石油资源的枯竭，石油化工将逐步缩，并被煤化工和天然气化工取代。天然气目前大量用作民用燃料。但以天然气为原料的C1化学工业发展迅速，天然气资源丰富，开采和运输方便，以它为原料合成发动机液体燃料，投资和生产本也比较低廉。今后，天然气化工和煤化工一样，将逐步取代石化工，成为化学工业的主要产业。 2-2、试叙述煤化程度与煤的性质及应用的关系。 答：在泥炭化阶段，经好养细菌和厌氧细菌分解，植物开始腐败，植物中的蛋白质开始消失，木质素、纤维素等大为减少，产生大量腐蚀酸。但植物残体清晰可见，水分含量很高，这一阶段得到的泥炭，大量用作民用燃料，工业价值甚小。 在煤化阶段，形成的泥炭在地热、地压的长期作用下，开始进一步演变，首先有无定形的物质转换为岩石状的褐煤，腐植酸大为减少，并发生脱水，增石炭作用（由缩合和叠合作用得到）氢和氧含量降低，褐煤水含量仍高，发热量亦不高，由于缩合和叠合作用处于初级阶段，用作民用燃料、煤气化原料尚可，用作炼焦原料则不宜。在地压和地热的继续作用下，褐煤中的有机质进一步反应，逐步形成凝胶化组份、丝炭组分和稳定组份。由于成煤原料（植物）和成煤条件的差异，形成的上述组分的含量各不相同，所得的烟煤品质也不同。
《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
第2章化学工艺基础 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，发展新的化工技术。⑷催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。 在生产中必须正确操作和控制反应参数，防止损害催化剂。 催化剂使用时，必须在反应前对其进行活化，使其转化成具有活性的状态，应该严格按照操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。 应严格控制操作条件：①采用结构合理的反应器，使反应温度在催化剂最佳使用温度范围内合理地分布，防止超温；②反应原料中的毒物杂质应该预先加以脱除，使毒物含量低于催化剂耐受值以下；③在有析碳反应的体系中，应采用有利于防止析碳的反应条件，并选用抗积碳性能高的催化剂。 在运输和贮藏中应防止催化剂受污染和破坏；固体催化剂在装填时要防止污染和破裂，装填要均匀，避免“架桥”现象，以防止反应工况恶化；许多催化剂使用后，在停工卸出之前，需要进行钝化处理，以免烧坏催化剂和设备。 2-10假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成（干基）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。 解：设烟道气（干基）的量为100mol。 反应式：CH4 + 2O2 CO2+ 2H2O 分子量：16 32 44 18
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
聚氨酯化学与工艺 反应注射成型（RIM）聚氨酯 ?6.1 反应注射成型简介 ?6.2RIM－聚氨酯加工机械简介 ?6.3RIM－聚氨酯的化学反应特性 ?6.4RIM－聚氨酯用原料 ?6.5增强RIM材料 ?6.6RIM聚氨酯的应用 第六章反应注射成型（RIM）聚氨酯 6.1 反应注射成型简介 反应注射成型又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。 它是集液体输送、计量、冲击混合、快速反应和成型同时进行为特征的、一步完成的全新加工新工艺，其加工简单、快捷。 RIM加工技术的优点包括以下几点： ⑴RIM加工技术能量消耗低。它与传统热塑型合成材料加工成型相比，由于加工时物料为低粘度液体状态，注模压力较低。反应放热量大，模温较低，模具的夹持力较少，因此，其设备和加工费用相对较低。尤其对大型制品的生产尤为突出。 (2)模具强度要求较低。物料呈液体状态注入模具，模腔内压较低，模具承压能力较传统塑料成型模要低得多。 (3)所用原料体系比较广泛。该项新工艺除了适用于聚氨酯、聚脲材料的生产，同时还可以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚
酯等材料的加工成型。 (4)与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。 (5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的生产，生产成本的降低更为明显。 (6)物料以液体形态注入模具，有利于生产断面形状复杂的制品，可嵌入插入件一次成型，也可以在液体原料中添入某些增强材料。 生产增强型反应注塑模制(RRIM——Reinforced Reaction lnjection Moulding)以及在模腔中预置增强片材等生产结构增强型反应注塑模制品(SRIM——Structural Reaction Injection Moulding)等。可以制备带有较厚加强筋的制品，普通塑料壁厚和加强筋厚之比最大为1:0.3，而R1M工艺可生产高达1:0.8的厚筋制品。 (7)可以使用模内涂装(IMC-Inmold Coating)技术,减少制品后涂装工序。降低加工成本。 目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度较高从800到1200千克每立方米以上的外皮密实、内芯气泡较少或基本无泡孔的聚氨酯材料；另一类是密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结皮聚氨酯泡沫塑料。 6.2RIM－聚氨酯加工机械简介 随着聚氨酯工业的迅速发展、应用领域的扩大和消费量的激增，传统式的低压计量、混合装置的某些技术缺陷暴露得越来越明显，在聚氨酯化学研究和相关制造部门的紧急配合下，1976年，德国拜耳公司和Hennecke公司首先推出了以高压冲击方式进行混合和具有自动 清洁功能为特征的高压反应注射计量、混合、分配装备。由于这种装备具有许多低压机无法比拟的优点，更适宜大规模工业化生产的需要，生产产品类型多样，因此很受聚氨酯工业的欢迎，逐渐成为聚氨酯行业使用的主要装备。
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℃
《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
2-1、煤、石油和天然气在开采、运输、加工和应用诸方面有哪些不同？ 答：（1）开采：一个煤矿往往有多层煤层。每煤层的厚度也不同，为此需建造长长的坑道，铺上铁轨，才能从各层将煤运出。 为运送物资和人员，还需要建造竖井，装上升降机。石油和天然气，用钻机钻道并建立油井（或气井）后，借用自身的压力（开采后期需抽汲），石油及天燃气即可大量从地下喷出，因此开采比煤方便得多。 （2）运输：煤用铁路或轮船运输，运力受限制，石油和天然气一般采用管道输送，初期投资似乎较大，但从长期看还是划算的，管道输送成本低、方便，也不受运力限制。 （3）加工：煤是高分子量缩聚物，一般用热化学方法处理，将煤裂解，可得到气体、液体和固体产物，由于成分复杂，从中制取纯物质难度较大。石油和天然气是由许多小分子量有机物组成的混合物，一般采用物理方法将混合物分离和提纯。为增加某一组分（或馏分）的产量，也常采用化学方法（如化学合成或化学热裂解）。因此，由石油和天然气加工制得的化工产品，比煤多得多，生产成本也比煤低。 （4）应用：煤主要用作一次性能源。随着石油资源日益枯竭，由煤合成液体燃料已引起世界各国的重视，并得到迅速发展，继而带动煤化工工业的发展。煤化工产品的品种、品质和数量不断增加。人们指望在不久的将来，由煤化工和天然气逐步取代石油化工，成为获取化工产品的主要途径。石油大量用作发动机燃料，由石油为原料形成的石油化工目前仍为世界各发达国家的支柱产业。大多数的化工产品都由石化行业生产出来。但随着石油资源的枯竭，石油化工将逐步萎缩，并被煤化工和天然气化工取代。天然气目前大量用作民用燃料。但以天然气为原料的C1化学工业发展迅速，天然气资源丰富，开采和运输方便，以它为原料合成发动机液体燃料，投资和生产成本也比较低廉。今后，天然气化工和煤化工一样，将逐步取代石油化工，成为化学工业的主要产业。 2-2、试叙述煤化程度与煤的性质及应用的关系。 答：在泥炭化阶段，经好养细菌和厌氧细菌分解，植物开始腐败，植物中的蛋白质开始消失，木质素、纤维素等大为减少，产生大量腐蚀酸。但植物残体清晰可见，水分含量很高，这一阶段得到的泥炭，大量用作民用燃料，工业价值甚小。 在煤化阶段，形成的泥炭在地热、地压的长期作用下，开始进一步演变，首先有无定形的物质转换为岩石状的褐煤，腐植酸大为减少，并发生脱水，增石炭作用（由缩合和叠合作用得到）氢和氧含量降低，褐煤水含量仍高，发热量亦不高，由于缩合和叠合作用处于初级阶段，用作民用燃料、煤气化原料尚可，用作炼焦原料则不宜。在地压和地热的继续作用下，褐煤中的有机质进一步反应，逐步形成凝胶化组份、丝炭组分和稳定组份。由于成煤原料（植物）和成煤条件的差异，形成的上述组分的含量各不相同，所得的烟煤品质也不同。 随着缩合和叠合作用持续地进行下去，结果形成不同煤化程度的烟煤。如长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。处于焦煤阶段的煤，由于缩合和叠合程度适宜，煤的粘结性好，适合用作炼焦原料。由烟煤演变成的无烟煤，分子叠合程度进一步加深，H、O含量进一步减少，凝胶化组份和稳定组分明显减少，这种煤适合做民用燃料和煤气化燃料，在化工上的应用也不如烟煤重要。 煤化程度演变到石墨阶段，煤分子中H、O已消失，分子排列正规，用加热的方法已不能将其分解，物理、化学性质已同普通煤有相当大的区别，似乎已是另类物质，故不将它列为煤的一个品种。 3-1 氧化反应有哪些特点？这些特点与工艺流程的组织有什么?具体的联系？ 答：氧化反应的共同特点有：1属强放热反应；2反映途径多样化，副产品品种多；3生成CO2和水的倾向性（即深度氧化）大。 在工艺流程中须考虑热量的回收和合理利用，在设备的选用时，须考虑反应热的及时携出问题。由于生成的主、副产物品种多，含量不高（或集中度差），在工艺流程中须考虑产物的分离次序。分离设备的选用或设计时要考虑是否能达到分离要求的问题。为减少CO2和水的生成，选择氧化剂和氧化催化剂相当重要，并在工艺流程组织重要考虑氧化剂和氧化催化剂的循环及回收利用问题，为减少深度氧化反应的发生，适时中止氧化反应相当重要，为此，在工艺流程中须设置中止氧化反应的设备，如急冷器等。 3-2 二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，为什么要在不同温度条件下分段进行？ 答: 在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反应中，反应热力学和反应动力学之间存在矛盾，即为达到高转化率，希望反应在较低温度下进行。为加快反应速率，希望反应在较高温度下进行，在实际生产中，为兼顾资源利用、环境保护及企业生产能力，常将反应分段进行。首先利用SO2初始浓度高，传质推动力大的优势。在较低温度下快速将反应转化率提升至70%-75%，然后快速升温至较高反应温度，在此利用反应动力学优势，快速将反应转化率提升至85%-90%。进入第三阶段后，反应又在较低温度下进行，利用反应热力学优势，将转化率再次提至97%-98%。由于提升幅度不大，花费的时间也不会很多。这种反应顺序的安排，既照顾了反应转化率，又兼顾了反应速率。但若追求高转化率（如达到99.5%），反应需在更低的温度下进行，花费时间长，将严重影响到企业的生产能力，此时需采用本教科书上介绍的“二转二吸”工艺才行。 3-4 简述环氧乙烷生产中车间的安全问题。 答：环氧乙烷生产车间采用的原料（以西）和产品（EO）都是易燃易爆物料，运输和储存中，管路、容器和反应器都不准有溢流现象发生；车间动力线路采用暗线埋设，设备采用防爆电机驱动，设备之间排列顺序和间距要符合国家安全要求，不能用铁器击打设备和管道，不穿有铁钉的鞋子。各工段之间的间距也符合国家安全要求。乙烯-氧气混和器，氧化反应器的设计和制造要规范，严格符合工艺和安全要求，以避免混合器爆炸、氧化器“飞温”和“尾烧”等事故发生。车间设置安全通道，配置灭火等消防设施。 3-5 丙烯腈反应器改进的方向以及目前遇到的困难 答：目前广泛采用的Sohio细粒子湍流床反应器比固定床反应器优越，但实际操作与反应原理之间存在不小的矛盾。从氧化-还原机理及丙烯氨氧化的特性来看，要求床层下部处于低氧烯比状态，在获得一定转化率（如80%）的同时，提高反应的
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
化工工艺学练习题 一、填空题 1. 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. 根据变质程度不同，煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤；随变质程 度增加碳含量增加，氢和氧含量降低。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，内容包括生产方法、原理、流程和设备。 3. 高含量的烷烃，低含量的烯烃和芳烃是理想的裂解原料。 4. 化工中常见的三烯指乙烯、丙烯、丁二烯；三苯指苯、甲苯、二甲苯。 5. 石油是由相对分子质量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的 混合物。石油中的化合物可以分为烷烃、环烷烃、芳香烃三大类。 6. 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：催化重整、催化裂化、加氢裂化和焦化等。 7. 辛烷值是衡量汽油抗爆震性能的指标，十六烷值是衡量柴油自燃性能的 指标。 8. 天然气的主要成分是甲烷。 9. 天然气制合成气的方法有蒸汽转化法和部分氧化法，主要反应分别是 和。 10. 硫酸生产以原料划分主要有硫磺制酸、硫铁矿制酸、冶炼烟气制酸和石膏 制酸等。 11. 工业气体或废气脱硫方法分为两种，高硫含量须采用湿法脱硫，低硫含 量可以采用干法脱硫。 12. SO 2氧化成SO 3反应是一个可逆、放热、体积缩小的反应，因此，降低温 度、提高压力有利于平衡转化率的提高。 13. 接触法制硫酸工艺中主要设备包括沸腾炉、接触室和吸收塔。 14. 硫酸生产工艺大致可以分为三步，包括SO 2的制取和净化、SO 2氧化成SO 3和 SO 3的吸收。 15. 稀硝酸生产工艺大致可以分为三步，包括氨氧化制NO 、NO 氧化制NO 2和 水吸收NO 2制酸。 17硝酸生产的原料有氨、空气和水。 16. 浓硝酸生产方法有直接法、间接法和超共沸酸精馏法。 17. 氨的主要用途是生产化肥和硝酸。 18. 平衡氨浓度与温度、压力、氢氮比和惰性气体浓度有关。当温度降低， 或压力升高时，都能使平衡氨浓度增大。 19. 目前合成氨生产的主要原料有两种，它们是煤和天然气。 20. 甲烷化反应是CO+3H 2=CH 4+H 2O 。 21. 氯在氯碱厂主要用于生产液氯和盐酸。 22. 氯碱厂的主要产品一般有烧碱、盐酸、和液氯。 23. 食盐水电解阳极产物是Cl 2，阴极产物是NaOH 和H 2。 24. 食盐水电解制氯碱方法有隔膜法、汞阴极法和离子交换膜法。 25. 氯碱生产工艺中，食盐电解槽是核心设备，已知有三种不同的电解槽， 它们是离子膜电解槽、隔膜电解槽、和水银电解槽 26. 铬铁矿焙烧主要有两种方法，它们是有钙焙烧和无钙焙烧。有钙焙烧生 产铬盐的主要废物是铬渣，它含有致癌物六价铬。 27. 常见的铬盐产品主要有重铬酸钠、重铬酸钾、铬酐和（铬绿）Cr 2O 3。 28. 目前纯碱生产主要有三种方法，它们是索尔维制碱法(氨碱法)、侯氏制 碱法(联碱法)和天然碱法。 29. 索尔维制碱法主要原料是NH 3、CaCO 3与NaCl 。 30. 索尔维制碱法的总反应可以写成2NaCl+CaCO 3=Na 2CO 3+CaCl 2，则该反应的 原子利用度为48.85%（已知原子量Na ：23，C ：12，O ：16，Ca ：40，Cl ：35.5）。 31. 侯氏制碱法主要原料是NH 3、CO 2与NaCl 。 32. 侯氏制碱法的主要产品是Na 2CO 3和NH 4Cl 。 33. 湿法磷酸生产的两种主要原料是磷矿石和硫酸。 34. 磷酸生产工艺主要是根据硫酸钙结晶形式划分的，硫酸钙常见有三种结 晶形式，分别是两水、半水和无水。 35. 烷基化最典型的应用是烷基化汽油生产和甲基叔丁基醚(MTBE)生产。 36. 甲基叔丁基醚(MTBE)是常用的汽油添加剂，是通过烷基化反应生产的。 37. 氯化反应主要有三种类型，分别是加成氯化、取代氯化和氧氯化。 38. 生产氯乙烯主要原料是乙炔和乙烯。 39. 氯乙烯的主要生产方法有乙烯氧氯化和乙炔和氯化氢加成。 40. 烃类热裂解中一次反应的主要产物为乙烯和丙烯。 41. 烷烃热裂解主要反应为脱氢反应和断链反应。 42. 羰基化最典型的应用是甲醇制醋酸。 43. 催化剂一般由活性组分、载体和助催化剂组成。 44. 乙烯环氧化制环氧乙烷催化剂的活性组分是Ag 。 45. 丙烯腈的主要生产方法是氨氧化，主要原料是丙烯和氨。 46. 环氧乙烷的主要生产方法是乙烯环氧化，生产原料是乙烯和氧，主要用 途是乙二醇。 47. 皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解反应。 48. 煤的化工利用途径主要有三种，它们是煤干馏、煤气化和煤液化。 49. 已知有三种不同煤气化工艺，它们是固定床、流化床、和气流床。 50. 煤干馏产物有焦炭、煤焦油和焦炉气。 51. 水煤气是以水蒸气为气化剂制得的煤气，主要成分是CO 和H 2。半水煤气 是以空气和水蒸气作气化剂制得的煤气，主要成分是CO 、H 2和N 2。 52. 合成气的主要成分是CO 和H 2。 53. 煤气化发生炉中煤层分为灰渣层、氧化层、还原层、干馏层和干燥层。 54. 煤液化有两种工艺，它们是直接液化和间接液化。 55. 精细化学品是指小吨位、高附加值、具有特定用途或功能的化工产品。 56. 精细化学品生产常用的单元反应有磺化、硝化、氯化。 57. 绿色化学目标为任何一个化学的活动，包括使用的化学原料、化学和化 工过程、以及最终的产品，对人类的健康和环境都应该是友好的。 58. 高分子化合物是指相对分子量高达104 ~106 的化合物。 59. 高分子聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。 60. 石油化工中的三大合成材料指合成塑料、合成橡胶、合成纤维。 61. 常用的塑料有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)。 62. 常用的合成纤维有涤纶、锦纶和腈纶。 63. 根据介质不同，聚合方法有四种，分别是本体聚合、溶液聚合、乳液聚 422 CH +H O CO+3H →422 CH +1/2O CO+2H →
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.芳构化反应
化工工艺学试题（1） 一、填空：（每空1分共10分） 1. 目前工业上对、间二甲苯的分离方法有----------------------------、 ------------------------------和-----------------------------------三种。 2. 乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用-----------------------和-----------------------两种 类型反应器。 3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有-------------------------、 -----------------------------、-----------------------------、 -------------------------------、-------------------------五种？ 1、低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。 3、金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物。 二、简答（每题5分，共90分） 1、煤的干馏和煤的气化的定义。 答：将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工方法称煤的干馏。煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤的气化。 2、什么叫烃类热裂解？ 答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料(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，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类。 3、烃类热裂解的原料有哪些？ 答： 4、烃类热裂解过程有何特点？ 答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成。 5、烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进行压缩？为什么要分段压缩？ 答：裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度不太底，可以适当提高分 离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功；段与段中间可以进行降温，避免温度太高引起二烯 烃的聚合；段与段中间也可便于进行净化和分离。 6、烃类裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱酸性气体？怎样进行脱除？ 答：酸性气体主要是指二氧化碳和硫化氢，另外还含有少量有机硫化物，这些酸性气体过多会对分离过程带来危害：例如硫化氢会腐蚀管道和设备，使加氢脱炔催化剂中毒，使干燥用的分子筛寿命缩短，二氧化碳会结成干冰，会堵塞管道，他们对产物的进一步利用也有危害，所以必须脱除。用碱洗法脱除；酸性气体量多时可以先用乙醇胺脱除，再用碱洗法彻底除去。 7、脱甲烷塔高压法和低压法有何优缺点？