1-第三章热裂解过程的化学反应.

化学工艺学米镇涛答案【篇一：科研论文(合成氨工艺综述)】t>（题目：合成氨工艺综述学生姓名：学号：学院：化工学院班级：二〇一四年三月合成氨工艺综述摘要：本文总结了全国合成氨的主要生产方法，从工艺选择、合成氨原料来源、原料及组成、工艺流程，以及合成氨当今的技术结构进行了重点的分析介绍。

关键词：合成氨；工艺技术；原料；流程合成氨是由氮和氢在高温高压下并在催化剂的作用下合成的，世界上除少量从焦炉气中回收外，工业上绝大多数合成氨是由合成法制得。

生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重油、煤炭等等。

其合成的工艺技术也有多种，其中以天然气蒸汽转化法和水煤浆气化法制取合成气最为常见。

一合成氨原料及组成（一）气态烃原料合成氨的气态原料主要包括天然气、油田气、炼厂气和焦炉气等等，其中天然气的主要组份为：90%以上的甲烷和少量氮气、氢气。

焦炉气的主要成分是：50%多的氢气和25%的甲烷，还有一些其他碳氢化合物。

炼厂干气的主要成分是：气体碳氢化合物为主，以及氮气和氧气，还有一氧化碳和二氧化氮。

（二）液态烃原料合成氨的液态烃原料有：重油、渣油。

其不同厂的渣油成分有些细微的差别，但其主要成分碳含量86%以上，氢含量基本在11%以上还有一些别的物质。

（三）固态原料固态原料主要是煤，有有烟煤、无烟煤、褐煤等等。

物质不同其燃烧值也不同，无烟煤热值最高，烟煤其次。

这也就说明无烟煤的碳含量最高，为89%-98%。

二合成氨工艺技术（一）以天然气为原料制造合成氨工艺技术以天然气为原料制造合成氨的生产过程采用的是蒸汽转化法和加氧催化法，其中以蒸汽转化法为主。

主要流程是天然气和蒸汽在一段转化炉中在催化剂的作用下将天然气中的烷烃转化为以氢气和一氧化碳为主的合成气。

合成气在经过二段转化炉，同时在加入空气，这样一方面使得残余的甲烷进一步燃烧，另一方面配入合成氨所需要的氮气，使得原料气中的氢氮比达到3:1；从二段转化炉出来的转化气中含有一定的一氧化碳，在经过变换工段把一氧化碳变化成二氧化碳，由于二氧化碳对合成氨是无用且有害的气体，会使得合成氨的催化剂中毒，所以必须进行脱除，分别进入低温甲醇洗和液氮洗；脱碳后的气体经过压缩机送往合成塔进行氨的合成。

化学反应中的裂解反应机理化学反应是物质发生变化的过程，其中裂解反应是一种常见的反应类型。

裂解反应是指化合物解体成两个或多个较简单的分子或离子的过程。

它在许多领域都有重要的应用，包括能源领域和有机合成等。

本文将探讨化学反应中的裂解反应机理。

一、裂解反应的概念裂解反应是指在反应中某个化合物被分解成两个或多个较简单的物质。

在裂解反应中，化合物的化学键被断裂，形成新的化学键。

根据裂解反应发生的方式和条件，裂解反应可以分为热裂解、光裂解、电解和催化剂裂解等。

二、裂解反应的分类1. 热裂解：热裂解是指通过加热将化合物进行分解的过程。

热裂解通常需要高温条件，以提供足够的能量来克服化学键的吸热过程。

例如，热裂解甲烷可以产生一氧化碳和氢气的反应。

2. 光裂解：光裂解是指通过吸收光能将化合物分解的过程。

在光裂解中，光能被化合物吸收后，激发态的化合物分子发生裂解反应。

例如，光裂解二氧化氮可以产生氮氧化物和氧气的反应。

3. 电解：电解是指通过电流将化合物分解的过程。

在电解过程中，电流的通过使得化合物分解成离子。

例如，电解水可以产生氢气和氧气的反应。

4. 催化剂裂解：催化剂裂解是指在存在催化剂的条件下进行化合物分解的过程。

催化剂可以降低反应的活化能，促进裂解反应的进行。

催化剂裂解常用于有机合成中，以提高反应的效率和选择性。

三、裂解反应的机理裂解反应的机理取决于化合物的结构和反应条件。

在裂解反应中，化学键被断裂产生自由基或离子，然后形成新的化学键。

裂解反应的机理可以通过实验和理论计算进行研究。

1. 自由基裂解机理：在热裂解和光裂解中，常见的机理是自由基裂解机理。

在自由基裂解中，化合物的某个化学键被断裂，形成自由基。

自由基在反应中与其他分子发生反应，生成稳定的产物。

例如，在乙烷的热裂解中，乙烷分解成甲烷和乙烯。

2. 离子裂解机理：在电解中，化合物通常以离子的形式进行裂解。

正离子和负离子在电解过程中向电极移动，并发生化学反应。

热裂解过程的化学反应与反应机理热裂解（pyrolysis）是指在高温条件下，将有机物分解为烃类、气体、液体和固体等碳氢化合物的过程。

热裂解是一种重要的化学反应，广泛应用于能源获取（如石油炼制、生物质能源转化）和有机物合成（如塑料、橡胶的制备）等领域。

本文将探讨热裂解过程的化学反应和反应机理。

热裂解反应的化学反应可以分为主要反应和副反应两类。

主要反应是指裂解过程中一步生成烃类和气体等产物的主要化学反应。

副反应是指在主要反应之外，还会发生其他的次要反应。

热裂解的主要反应之一是炭氢键的裂解。

有机物分子中的碳氢键在高温下会断裂，生成自由基和烃类物质，并释放出能量。

自由基在接触其他有机物分子时可能引发连锁反应，形成更多的烃类产物。

裂解的产物主要有烷烃、烯烃和芳烃等不同类型的碳氢化合物。

例如，甲烷的热裂解反应可以描述为：CH4→CH3•+H•自由基CH3•和H•可以进一步参与以下反应：CH3•+CH4→CH3CH3CH3•+H•→CH4从以上反应可见，烷烃分子在高温下经过碳氢键的断裂生成自由基，自由基再与其他烷烃分子进行反应，生成更大分子的烷烃产物。

除了炭氢键的裂解，热裂解还包括其他一些重要的反应，如重排反应和芳烃形成反应等。

重排反应是指有机物分子在高温下发生结构改变，重新排列生成新的化合物。

芳烃形成反应是指非芳烃物质在热裂解过程中发生芳香烃的形成。

在热裂解过程中，除了主要反应，还会同时发生一些副反应。

副反应的产物通常是一些不稳定的化合物，如自由基或芳烃类物质。

这些副反应的产物可能会继续参与主要反应或其他副反应，形成更多的产物。

副反应的产物往往难以控制，可能对热裂解的产率和选择性造成一定的影响。

热裂解的反应机理可以通过实验、计算和模拟等方法进行研究。

实验通常使用高温反应器和质谱仪等仪器对反应过程中的产物进行表征和分析。

计算和模拟则利用量子化学计算和动力学模拟等方法，通过计算分子间的能量和反应速率常数等参数，来理解和预测热裂解反应的机理。

第一章第一节1.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？答：一次反应：由原料烃类经热裂解生成乙烯和丙烯的反应。

二次反应：主要是指一次反应生成的乙烯，丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，甚至最后生成焦或碳2.简述一次裂解反应的规律性。

答：1) 同碳原子数的烷烃，C－H键能大于C－C键能，故断链比脱氢容易。

2) 碳链越长的烃分子越容易断链。

3) 烷烃的脱氢能力与分子结构有关。

叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢又次之。

4) 有支链的烃容易断链或脱氢。

3.烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？答：一次反应有：1) 烃热裂解：脱氢反应、断链反应2) 环烷烃热裂解：开环反应3) 芳香烃热裂解：脱氢缩合反应、断侧链反应4) 烯烃热裂解：断链反应、脱氢反应二次反应主要有：1) 烯烃的裂解（即二次反应—断链）2) 烯烃的聚合、环化、缩合与生焦反应3) 烯烃的脱氢和加氢反应4) 烃分解生碳4. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？答：有机物在惰性介质中经高温裂解，释放出氢或其它小分子化合物生成碳，并非独个碳原子，而是以若干碳原子稠合形式的碳，称为生碳。

若产物中尚含有少量氢，碳含量约为95％以上，称为结焦。

结焦是在较低温度下﹙＜1200K﹚通过芳烃缩合而成，生碳是在较高温度下﹙＞1200K﹚通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。

5. 试述烃类热裂解的反应机理。

答：热裂解的自由基反应机理：C2H6→C2H4+H26. 什么叫一级反应？写出一级反应动力学方程式和以转化率表示的动力学方程式。

答：一级反应：反应速度与浓度的一次方成正比一级反应动力学方程式：r=-dc/dt=kc以转化率表示的动力学方程式：㏑[β/（1－α）]=ktβ—体积增大率，它随转化深度而β=裂解气体积（标准态）/原料气体积（标准态）第一章第二节1. 烃类裂解有什么特点？答：1) 高温（反应温度高，一般为800℃以上，最高快可达900℃以上）2) 强吸热反应3) 短停留时间4) 低烃分压2. 裂解供热方式有哪两种？答：直接供热和间接供热。

化⼯⼯艺学习题《化⼯⼯艺学》习题有机部分：第⼀章1 什么叫做烃类热裂解？2.烃类热裂解过程中可能发⽣哪些化学反应？⼤致可得到哪些产物？3.利⽤标准⾃由焓计算裂解反应C2H6C2H4+H2在2980K、1000K下进⾏反应的平衡常数Kp和平衡转化率X（裂解反应按常压处理）。

（1000K 时，标准⾃由焓：H2：0.00 kj/mol，C2H6：109.22 kj/molC2H4：118.09 kj/mol）4.试述⼄烷裂解反应的机理及其主要步骤？5 ⽤热⼒学和动⼒学综合分析说明裂解反应在⾼温、短停留时间、低烃分压下进⾏的必要性？6.试述裂解深度的含义、表⽰⽅法。

7．烃类裂解的原料主要有哪些？选择原料应考虑哪些⽅⾯？8．裂解过程中⼀次反应和⼆次反应的含义是什么？为什么要尽⼒促进⼀次反应⽽抑制⼆次反应？9．裂解⽣产中为什么不采⽤抽真空办法降低系统总压？10．裂解过程中为什么要加⼊⽔蒸汽？它还起到了哪些作⽤？11．裂解⽓为什么要急冷？急冷有哪些⽅法？各⾃的优缺点是什么？12．在管式裂解炉中为什么会结焦？结焦对⽣产操作有什么影响？13．鲁姆斯裂解⼯艺流程主要包括哪些部分？各部分的主要作⽤是什么？第⼆章1.芳烃的来源有哪些？2.简述芳烃的转化反应有哪些？芳烃的转化反应的催化剂主要有哪些？3.⽤热⼒学和动⼒学分析说明苯和⼄烯烷基化反应的温度为什么控制在95℃左右？4.苯和⼄烯烷基化的⽓液相反应器有哪些要求？为什么选⽤⿎泡床反应器？5.了解芳烃的转化反应的机理。

6.⼄苯⽣产对原料有何要求？为什么？7.简述⼄苯⽣产的⼯艺流程。

第三章1.催化加氢反应有哪⼏种类型？⼯业上有哪些重要应⽤？2.反应温度和压⼒对加氢反应有什么影响？3.⼯业上应⽤的加氢催化剂有哪些类型？4.通过合成甲醇的热⼒学分析说明了什么问题？第四章1.氧化反应有何特点？2.了解催化⾃氧化的机理及催化剂？3.影响催化⾃氧化过程的影响因素有哪些？4.⿎泡床反应器有何特点？5.均相催化氧化有何特点？6.论述⼄烯液相氧化⽣产⼄醛的反应原理及⼯艺。

化学反应中的热水裂解化学反应是化学中的基础概念，它描述的是原子之间的相互作用，以及如何将这些原子组合在一起以形成新的化学物质。

而热水裂解这一化学反应则是一种将水分解为氢气和氧气的过程。

这种化学反应不仅仅在科学实验中被广泛应用，而且在一些基础工业生产中也被使用。

热水裂解的基本原理是将水加热到足够高的温度，以致水分子分解成氢气和氧气。

这个过程需要消耗能量，并且产生的氢气和氧气也会在大气中迅速地发生反应。

因此，这个过程也是一种具有一定危险性的化学实验。

热水裂解的具体过程涉及到一个叫做“氢氧化铝”的物质。

对于这个反应，我们通常会将氢氧化铝混入水中。

当水变得足够热的时候，氢氧化铝会开始催化分解水分子，产生氢气和氧气。

这个反应可以用以下公式表示：2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O + 3H2 + O2这个公式描述了将氢氧化铝转化为氧化铝和水以及同时释放氢气和氧气的过程。

这种热水裂解的产物可以被用于一系列化学实验和生产过程中。

除了危险性，热水裂解还带来了一些有趣的化学现象。

例如，在加入氢氧化铝之前，将水加热至90摄氏度左右，可以观察到水直接变成蒸汽的现象。

但在加入氢氧化铝之后，水不再转化为蒸汽，而是在不断地分解成氢气和氧气。

这种化学变化，展示了化学反应中能量的转化和物质的转化的联动。

此外，热水裂解还可以用来解释一些实际生活中的现象。

例如，许多汽车使用氢气作为燃料，而这个氢气通常是通过热水裂解制备的。

因为氢气可以被用作清洁的燃烧源，所以在某些情况下将水分解得到氢气可以被看作是一项非常有价值的技术。

总体来说，热水裂解是化学中非常重要的一个概念。

它将水分解成氢气和氧气，不仅可以被用于实验室和工业中，而且还具有一些重要的实际应用。

了解这个过程的原理和实现方式，有助于我们更好地了解化学反应和化学实验的基础知识，进而更好地应用这些知识。

第一章烃类热裂解第一节热裂解过程的化学反应与反应机理问题1：什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？烃类热裂解的过程是很复杂的，即使是单一组分裂解也会得到十分复杂的产物，例如乙烷热裂解的产物就有氢，甲烷，乙烯，丙烯，丙烷，丁烯，丁二烯，芳烃和碳等以上组分，并含有未反应的乙烷。

因此，必须研究烃类热裂解的化学变化过程与反应机理，以便掌握其内在规律。

烃类裂解过程按先后顺序可划分为一次反应和二次反应。

◆一次反应：由原料烃类经热裂解生成乙烯和丙烯的反应。

◆二次反应：主要是指一次反应生成的乙烯，丙烯等低级稀烃进一步发生反应生成多种产物，甚至最后生成焦或碳。

一．烃类热裂解的一次反应问题2：什么叫键能？问题3：简述烷烃热裂解一次反应的规律性。

（一）烷烃热裂解1.脱氢反应:C n H2n+2==C n H2n+H22.断链反应：C m+n H2(m+n)+2==C m H2m+C n H2n+23．裂解的规律性表1-2各种键能比较碳氢键键能，kJ/molH3C—H426.8CH3CH2—H405.8CH3CH2CH2—H397.5CH3—CH—H384.9CH3CH3CH2CH2CH2—H393.2CH3CH2CH—H376.6CH3CH3CH3—C—H364CH3C—H(一般)378.7碳碳键键能，kJ/molCH3—CH3346CH3—CH2—CH3343.1CH3CH2—CH2—CH3338.9CH3CH2CH2—CH3341.8CH3H3C—C—CH3314.6CH3CH3CH2CH2—325.1CH2CH2CH3CH3CH(CH3)—310.9CH(CH3)CH3（1）◆键能：是把化合物该键断裂并把生成的基团分开所需的能量（0K基准）。

表1-3正构烷烃与1000K裂解时一次反应的G和H（1000K时，单位是kJ/mol）表1-4伯、仲、叔氢原子与自由基反应的相对速度△G°=—RTlnkp△G°为负值，反应的可能性:|△G°|越大，反应越易进行。