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化学工艺学第一章绪论1、化学工业：运用化学工艺、化学工程及设备,通过各种化工单元操作,高效、节能、经济、环保和安全地将原料生产成化工产品的特定生产部门.2、化学工艺即化工生产技术,是指将各种原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施.3、化学工艺学是根据化学、物理和其他科学的成就,研究综合利用各种原料生产化学产品的方法原理、操作条件、流程和设备,以创立技术先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺的学科.4、21世纪,化学工业的发展趋势答：1产品结构精细化和功能化；2生产装置微型化和柔性化；3生产过程绿色化和高科技化；4市场经营国际化、信息化.5、绿色化工就是用先进的化工技术和方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的各种物质的一种技术手段.6、化学工业的基础原料指可以用来加工生产化工基本原料或产品的在自然界天然存在的资源.7、化工产品一般是指由原料经化学反应、化工单元操作等加工方法生产出来的新物料品.8.煤化工：以煤为原料,经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品的工业.9.煤的干馏：是指在隔绝空气条件下将煤加热,使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程.10．一次加工方法主要包括一次加工和二次加工,一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.11.蒸馏是一种利用液体混合物中各组分挥发度的差别沸点不同进行分离的方法,是一种没有化学反应的传质、传热物理过程,主要设备是蒸馏塔.12.常用的二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解四种.13.催化重整：是在铂催化剂作用下加热汽油馏分石脑油,使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程.14.催化重整的原料是石脑油,以生产高辛烷值汽油为目的时一般采用80～180℃馏分.15．催化加氢裂化是在催化剂及高氢压下加热重质油,使其发生一系列加氢和裂化反应,转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的加工过程. 16.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与精制三大步骤.17.原料的预处理的主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格.18、化学反应是化工生产的核心.实现化学反应过程的设备称为反应器釜或塔.19、产品分离与精制目一是获取符合规格的产品,二是回收、利用副产物.20、组织工艺流程时应遵循的原则有哪些答：1工艺路线技术先进,生产运行安全可靠,经济指标先进合理；2原料和能量利用充分合理；3单元操作适宜,设备选型合理；4工艺流程连续化、自动化；5安全措施得当,“三”治理有效.21、工业催化剂的性能指标是活性、选择性和寿命.22、催化剂的失活原因一般分为中毒、结焦和堵塞、烧结和热失活三大类.22、固体催化剂在使用中应注意事项有哪些答：1要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；2原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；3要严格控制催化剂使用温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂.4要维持正常操作条件如温度、压力、反应物配比、流量等稳定,尽量减少波动.5开车时要保持缓慢的升温、升压速率,温度、压力的突然变化容易造成催化剂的粉粹,要尽量减少开车、停车的次数.第一章化学工艺基础1.化工原料根据物质来源可分为无机原料和有机原料两大类.2.煤化工包括煤的干馏包括炼焦和低温干馏,气化,液化和合成化学品等.3.原油：从油井中开采出来没有经过加工处理的石油叫原油,它是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠液体.4.一次加工：一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏.5.二次加工：常用的二次加工方法主要有催化重整,催化裂化,催化加氢裂化和烃类热裂解.6.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与精制三大步骤.7.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,用符号S表示.表达式为：转化为目的产物的某反应物的量该反应物的转化总量8.催化剂失活原因一般分为中毒,结焦和堵塞,烧结和热失活三大类.9.催化剂使用注意事项：（1）要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；（2）原料必须经过净化处理,使用过程中要避免毒物与催化剂接触；（3）要严格控制操作温度,使其在催化剂活性温度范围内使用,防止催化剂床层温度局部过热,以免烧坏催化剂；（4）要维持正常操作条件的稳定,尽量减少波动；（5）开车时要保持缓慢的升温,升压速率,温度,压力的突然变化容易造成催化剂的粉碎,要尽量减少开,停车的次数.第四章烃类热裂解1.烃类热裂解：是指以石油系烃类为原料,利用石油烃在高温下的不稳定、易分解的性质,在隔绝空气和高温条件下使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应,以制取低级烯烃的过程.2.烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要由原料烃的热裂解和裂解产物的分离精制两部分组成.3.一般将复杂的裂解反应归纳为一次反应和二次反应.4.一次反应：是指原料烃主要是烃类和环烷烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应.5. 二次反应：是指一次反应的产物乙烯、丙烯等低级分子烯烃进一步发生反应生成多种产物,直至最后生焦或炭.6.乙烷裂解的自由基反应包括链引发、链增长反应和链终止反应3个阶段.7.各类烃热裂解的难易顺序可归纳为：异构烷烃>正构烷烃>环烷烃C 6>C 5>芳烃8.从热力学角度分析,裂解是吸热反应,理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度一般在750～900℃.裂解的深度取决于裂解温度和停留时间.管式炉裂解技术的反应设备是裂解炉,它既是乙烯装置的核心,又是挖掘节能潜力的关键设备.9.石油烃类裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间、低烃分压,产生的裂解气要迅速离开反应区.10.烃类的热裂解过程的特点：1烃类热裂解是吸热反应；2烃类热解需在高温下进行,反应温度一般在750℃以上；3为了避免烃类热裂解过程中二次反应,反应停留时间很短,一般在～1s ； 4热裂解反应是分子数增加的反应,烃分压低有利于原料分子向反应产物分子的反应平衡方向移动；5裂解反应产物是复杂的混合物,除了裂解气和液体烃之外,尚有固体产物焦生成.11.裂解气中含有少量的Ｈ2S 、CO 2、H 2O 、C 2H 2、CO 等气体杂质.分析其来源主要有三个方面：一是由原料带入；二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引入.12.热泵：是通过做功将低温热源的热量传送给高温热源的供热系统. 2．烃类热裂解的主要目的是生产乙烯,同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯、二甲苯等产品.3.乙烯装置生产能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平.4.烃类热裂解过程非常复杂,具体体现在一下几个方面：1原料复杂2反应复杂3产物复杂7．同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断键反应比脱氢反应容易发生.8.带支链烃的C-C键或C-H键的键能较直链烷烃的C-C键或C-H键的键能小,易断裂,所以,带支链的烃容易裂解或脱氢.9.带侧链的环烷烃首先经行脱烷基反应,脱烷基反应一般在长侧链的中部开始断裂,一直进行到侧链为甲基或乙基,然后再一步发生环烷烃脱氢生成芳烃的反应,环烷烃脱氢比开环生成烯烃容易.10.在较高的温度下,低分子的烷烃、烯烃有可能分解为碳和氢.11.正构烷烃在各族烃中最有利于生成乙烯、丙烯.12.异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃.13.烃类热裂解过程的特点：1吸热反应高温2体积增大低压3易发生二次反应14.裂解深度：指裂解反应进行的程度.15.裂解炉设计开发的根本思路是提高裂解过程的选择性和设备的生产能力.16.提高裂解过程选择性的主要途径：1提高反应温度2缩短停留时间3降低烃分压17.工业上一般采用蒸汽作为稀释剂,其优点有如下几点：1裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离,不会增加裂解气的分离负荷和困难.2水蒸汽热容量大,使系统有较大的热惯性,当操作供热不平稳时可以起到稳定温度的作用,保护炉管防止过热.3抑制裂解原料所含硫对镍络合金炉管的腐蚀.4脱除结碳.18.裂解供热方式有直接供热和间接供热.19.急冷的方法有两种：一种是直接急冷,一种是间接急冷.20.裂解气的净化与分离目的是除去裂解气中的有害杂质.21.工业生产上采用的裂解气分离方法主要有：油吸收精馏分离法、深冷分离法、吸附分离法、络合物分离法.22.工业上脱水的方法有多种,如冷冻法、吸收法、吸附法.补充：第5章芳烃转化过程石油芳烃主要来源于石脑油重整生成的油及烃裂解生成乙烯副产的裂解汽油.工业上广泛应用的芳烃转化反应主要有：C8芳烃的异构化、甲苯的歧化和C9芳烃烷基的转移、芳烃的烷基化、烷基芳烃的脱烷基化等.芳烃歧化：是指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂作用下一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上的反应.烷基转移是指两个不同的芳烃分子之间发生烷基转移的反应.芳烃的烷基化是芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基芳烃的反应.第6章催化加氢与脱氢1、催化加氢：是指有机化合物中一个或几个不饱和官能团在催化剂作用下与氢气的加成反应.2.催化加氢反应在化学工业中一是用于合成有机产品,二是用于许多化工产品的加氢精制.3.骨架催化剂：将具有催化活性的金属和载体铝或硅制成合金,再用氢氧化钠溶液浸渍合金,溶解其中的铝或硅,得到活性金属构成的骨架状物质4.加氢催化剂按其形态主要可分为金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂、金属络合物催化剂五大类.5.下列芳烃加氢的顺序正确的是CA C 6H 5CH 3>C 6H 6>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33B C 6H 4CH 32>C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33C C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 4CH 32>C 6H 3CH 33D C 6H 6>C 6H 5CH 3>C 6H 3CH 33 >C 6H 4CH 326炔烃、二烯烃、单烯烃、芳烃混合在一起加氢时,其反应速率顺序为DA. 二烯烃>炔烃>单烯烃>芳烃B. 炔烃>单烯烃>二烯烃>芳烃C. 二烯烃>单烯烃>芳烃>炔烃D. 炔烃>二烯烃>单烯烃>芳烃7.绝热式反应器乙苯脱氢工艺中,水蒸气和乙苯的摩尔比为AA. 14：1B. 13：1C. 12：1D. 10：18.金属催化剂：就是把活性组分如Ni 、Pd 、Pt 等金属分散于载体上,以提高催化剂活性组分的分散性和均匀性,增强催化剂的强度和耐热性.9.目前工业生产上采用的催化剂大致可分为锌铬系和铜锌或铝系即铜基催化剂两大类.10.低压法合成甲醇工艺流程主要由造气、压缩、合成和精制四大部分组成.第7章烃类选择性氧化1.烃类选择性氧化过程的特点答：1反应放热量大；2反应不可逆；3反应过程易燃易爆；4反应途径复杂多样.2．如何提高烃类选择性氧化安全性答：1原料配比一定要控制在爆炸极限之外；2在设计氧化反应器时,除考虑设计足够的传热面积及时移走热量外,还要在氧化设备上设上加设防爆口,装上安全阀或防爆膜；3反应温度最好采用自动控制,至少要有自动报警系统.4还可以采用惰性气体的办法稀释作用物,以减少反应的激烈程度,防止发生爆炸.3.非均相催化氧化主要是指气态有机原料在固体催化剂存在下以气态氧作为氧化剂氧化为有机产品的过程.4.气固相催化氧化反应都是强放热反应,工业上常用的反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.5.流化床反应器是一种利用气体或液体通过固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器.6.流化床反应器从其结构来看自下而上大致分为锥形体、反应段和扩大段三部分.7.简述液相均相催化氧化技术优缺点.主要优点：（1）反应物与催化剂同相,不存在固体表面上活性中心性质及分布不均匀的问题,作为活性中心的过渡金属活性高,选择性好；（2）反应条件不太苛刻,反应比较平稳,易于控制；（3）反应设备简单,容积小,生产能力高；不足之处：（1）反应温度通常不太高,因此反应热利用率较低；（2）在腐蚀性较强的体系中要采用特殊材质；（3）配位催化氧化反应体系需用贵金属盐作为催化剂,因此必须分离回收.8.工业上常用的非均相反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器.9.热点：列管式反应器轴向的温度分布主要取决于沿轴向各点的放热速率和管外载热体的除热速率,一般反应器内沿轴向温度分布都有一个最高温度.10.简述丙烯腈生产过程中加入水蒸汽的作用答：1水蒸汽可促使产物从催化剂表面解析出来,从而避免丙烯腈深度氧化；2加入水蒸气后可起到降低反应物浓度作用,从而对保证安全生产防范爆炸深度氧化；3水蒸汽的比热容较大,加入水蒸气可以带走大量的反应生成热,使反应温度易于控制；4加入水蒸气对催化剂表面的积炭有清楚作用.第8章羰基合成1.羰基化反应：在过渡金属配位化合物催化剂存在下一氧化碳参与有机合成、分子中引入羰基的反应.2.甲醇低压羰基化反应主反应方程式：COOH CH CO OH CH 33→+,使用催化剂：铑—碘催化体系,反应温度：130～180℃.第9章 氯化1.氯化是指在化合物分子中引入氯原子以生产氯的衍生物的反应过程.氯化过程的主要产物是氯代烃,氯代烃的主要应用领域有两个：一是作溶剂,二是用作合成大量有机产品及精细化工产品的中间体和聚合物的单体.2、取代氯化、加成氯化和氧氯化是氯代烃的主要生产方法.3.目前, 与其他方法相比,原料来源广且价格较低,生产工艺合理,生产成本较低,产量约占吕乙烯总产量的90%以上.Ａ.平衡氧氯化法 B.乙炔法 C.乙烯法 D.烯炔法。
第6章加氢脱氢1．催化加氢反应的特征分别有放热反应；不可逆反应；体积缩小反应。
2．物质结构对加氢反应产生较大的影响：如下结构的烯烃进行加氢反应的反应速率顺序是R-CH=CH2大于R（R）-C=CH2大于R（R）-C=CH-R大于R（R）-C=C-R （R）。
3．制氨（放热）影响因素：T、P、氢氮比、惰性气体1/2N2+3/2H2→NH3循环压缩：①由于受平衡条件限制，合成率不高，有大量的N2、H2气体未反应，需循环使用。
故氨合成本身是带循环的系统。
②反应后气体中所含的氨必须进行冷凝分离，是循环回合成塔入口的混合气体中的按含量尽量少，以提高氨净增值。
③由于循环，新鲜气体中带入的惰性气体在系统中不断累积，当其浓度达到一定值时，会影响反应的正常进行，降低合成率和平衡氨含量。
因此必须定期或连续地放空一些循环气体，称为驰放气。
④整个合成氨系统是在高压下进行，必须用压缩机加压。
循环气与合成塔进口气有压力差，需采用循环压缩机弥补压力降的损失。
方框图：(1)为什么要冷冻分离氨？合成气且在进入压缩机后分离氨？氨气被冷凝成液氨，气液混合物进入高压分离，即可将液氨分离。
整个合成氨系统是在高压下进行，必须用压缩机加压。
(2)为什么要引出驰放气？且在进入压缩机前排放驰放气？避免系统中惰性气体积累，影响反应正常进行，降低合成率和平衡氨含量。
4.甲醇的合成（放热）甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料：利用甲醇合成化工产品主要包含哪些？塑料；橡胶；合成纤维；医药和甲醚等。
影响因素：T、P、空速、原料气配比反应器：固定床、管式（单管、列管）(1)为何未反应的气体在返回循环压缩机前须放空部分气体？为了使惰性气体含量保持在一定范围。
(2)原料气中含有一定量的二氧化碳对甲醇合成有何影响？可以减少反应热量的放出，利于床测温度控制，同时还能抑制二甲醚的生成。
(3)为何在高温条件下可以在高压下合成，而在低温条件下只能在低压下合成？甲醇合成反应的反应热是随温度和压力而变化，当温度越低，压力越高时，反应热越大。
化学工艺学复习思考题第一章1. 何谓化学工艺？答：化学工艺（化工生产技术）：指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施。
2. 现代化学工业的特点是什么？答：特点：①原料、方法和产品的多样性与复杂性；②大型化、综合化、精细化率提高；③多学科、生产技术密集型；④能量合理利用，节能工艺和方法；⑤资金密集，投资回收速度快，利润高；⑥安全和环境保护。
3. 化学工业的原料资源是从何而来？答：原料来源：（1）矿物原料：①金属矿②非金属矿③化石燃料矿；（2）生物资源：动、植物体；（3）非自然资源：“废料”“垃圾”。
4. 化学工业的主要产品有哪几类？答：主要产品：（1）无机化工产品；（2）有机化工产品；（3）高分子化工产品；（4）精细化工产品；（5）生物化工产品。
第二章1. 名词解释：①石油：石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠状液体，相对密度大约在0.75~1.0；②天然气：天然气的主要成分是甲烷；③干气：甲烷含量高于90%的天然气；湿气：C2~C4烷烃含量≥15%~20%的天然气；④化工生产工艺流程、工艺流程图：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。
工艺流程多用用图是方法来表达，称为工艺流程图。
⑤生产能力：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处理的原料量；生产强度：设备的单位体积（或面积）的生产能力；⑥时空收率：指在给定反应条件下，单位时间内，单位体积（或质量）催化剂能获得某一产物量；⑦转化率：指某一反应物参加反应转化的数量占该反应物起始量分率或百分率；⑧选择性：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量之比；⑨收率：指体系中转发为目的产物的某反应物的量与该反应物的起始量之比；⑩单程转化率：指组分A在反应器中转化量与进口物料中组分A的量之比；全程转化率：指组分A在反应器中的转化量与新鲜原料中组分A 的量之比；⑪一次转化率:一次收率:⑫平衡转化率：可逆反应达到平衡时的转化率；平衡产率：可逆反应达到平衡时所得产物的产率；⑬总转化率:总收率:⑭催化剂：在化学反应里能改变反应物的化学反应速率(既能提高也能降低)而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂；⑮三苯：苯、甲苯、二甲苯简称BTX；⑯三烯：乙烯、丙烯、丁二烯；2. 石油组成？石油中的化合物可以分为哪三类？答：组成：由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的混合物，其中化合物的沸点从常温到500℃以上，主要含碳、氢元素石油中的化合物：烃类、非烃类、胶质和沥青3. 煤加工？石油加工？答：煤加工；1）煤干馏-高温干馏和低温干馏；2）煤气化；3）煤液化-直接液化和间接液化石油加工：1）一次加工-油品的加工：常压蒸馏和减压蒸馏；2）二次加工—馏分油的化学加工：催化重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解4. 化工生产过程有哪三步？答：原理预处理、化学反应、产品分离及精制5. 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？答：原因：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产副产物的许多副反应只用转化率来衡量是不够的。
