化学工艺学复习题库
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化学工艺学考试试题一、选择题(每题 3 分,共 30 分)1、化学工艺学是研究()的学科。
A 化学变化原理B 化学工业生产过程C 化学产品性质D 化学实验方法2、以下哪种反应类型在化工生产中应用最广泛?()A 加成反应B 取代反应C 聚合反应D 氧化反应3、化工生产中,常用的分离方法不包括()。
A 蒸馏B 萃取C 电泳D 过滤4、合成氨反应的化学方程式为 N₂+ 3H₂⇌ 2NH₃,该反应的特点是()。
A 正反应吸热B 正反应放热C 反应速率快D 平衡常数小5、以下哪种催化剂常用于石油裂解反应?()A 镍B 铂C 氧化铁D 沸石6、在化工生产中,为了提高反应的选择性,常常采用()。
A 升高温度B 增大压力C 改变反应物浓度D 选择合适的催化剂7、下列物质中,不属于化工原料的是()。
A 煤B 石油C 天然气D 木材8、生产硫酸的主要原料是()。
A 硫铁矿B 硫磺C 石膏D 硫化氢9、化工生产过程中,“三废”处理的主要目的是()。
A 降低成本B 保护环境C 回收利用D 满足法规要求10、以下哪种设备常用于化工物料的干燥?()A 冷凝器B 蒸发器C 干燥器D 吸收塔二、填空题(每题 3 分,共 30 分)1、化工生产过程一般包括原料预处理、__________和产品分离提纯等步骤。
2、化学工艺学的研究内容包括工艺流程、__________和操作条件等方面。
3、乙烯的主要生产方法有__________和__________。
4、合成氨反应的条件一般为高温、高压和__________。
5、化工生产中的传热方式主要有__________、__________和辐射传热。
6、工业上生产烧碱的方法主要有__________和__________。
7、煤化工的主要产品有__________、__________和煤焦油等。
8、化学反应器的类型有__________、__________和流化床反应器等。
9、化工生产中常用的节能措施有__________、__________和余热回收等。
化工工艺学复习题及答案一、选择题1. 化工工艺中,下列哪种反应器适用于快速反应?A. 连续搅拌釜式反应器B. 管式反应器C. 间歇操作反应器D. 固定床反应器答案:B2. 在化工生产中,哪种类型的分离过程不需要相变?A. 蒸馏B. 蒸发C. 萃取D. 过滤答案:D3. 化工工艺中,下列哪种催化剂是固体催化剂?A. 酸催化剂B. 金属催化剂C. 酶催化剂D. 所有以上答案:D二、填空题1. 化工工艺中,_______是指在特定条件下,反应物之间发生化学反应生成新物质的过程。
答案:化学反应2. 化工生产中,_______是指通过物理方法将混合物中的组分分离的过程。
答案:物理分离3. 在化工工艺中,_______是指在反应过程中,反应物和产物的浓度或温度保持不变的过程。
答案:稳态操作三、简答题1. 简述化工工艺中反应器设计的重要性。
答案:反应器设计在化工工艺中至关重要,因为它直接影响到反应的效率、选择性和安全性。
合理的反应器设计可以优化反应条件,提高产物的产率和纯度,同时降低能耗和成本,确保生产过程的稳定性和安全性。
2. 描述化工工艺中常见的几种分离技术及其应用。
答案:化工工艺中常见的分离技术包括蒸馏、萃取、结晶、过滤和干燥等。
蒸馏主要用于分离沸点不同的液体混合物;萃取利用溶剂对不同物质的溶解度差异来分离混合物;结晶通过降低温度或蒸发溶剂使溶质结晶分离;过滤用于固液分离;干燥则是去除物料中的水分或其他溶剂。
四、计算题1. 某化工过程中,反应物A和B在反应器中以1:1的摩尔比进行反应生成产物C。
若反应物A的初始浓度为2 mol/L,反应物B的初始浓度为2 mol/L,反应进行到50%时,求产物C的浓度。
答案:产物C的浓度为1 mol/L。
2. 在一个连续操作的化工过程中,原料以恒定速率进入反应器,产物以相同的速率离开。
如果原料的进入速率为10 kg/h,反应器的体积为100 L,求反应器中原料的平均停留时间。
化学工艺学复习题化学工艺学是一门研究将原材料转化为有价值产品的过程和方法的学科。
它涵盖了广泛的领域,从化学原理的应用到工业生产的实际操作,对于化工专业的学生来说,是一门至关重要的课程。
以下是一些化学工艺学的复习题,帮助大家巩固所学知识。
一、化学反应原理1、请简述化学反应速率的影响因素,并举例说明。
化学反应速率受到多种因素的影响,包括反应物浓度、温度、压强(对于有气体参与的反应)、催化剂等。
反应物浓度越高,反应速率通常越快,例如在铁与稀硫酸的反应中,增加硫酸的浓度,反应会更剧烈。
温度升高,分子运动加剧,有效碰撞增加,反应速率加快,像食物在高温下变质的速度就比在低温时快得多。
压强的影响主要针对有气体参与且反应前后气体分子数发生变化的反应,增大压强相当于增大了反应物浓度,从而加快反应速率。
催化剂能够降低反应的活化能,极大地提高反应速率,例如在工业合成氨中使用铁触媒。
2、平衡常数在化学反应中有何意义?如何通过平衡常数判断反应进行的方向?平衡常数(K)反映了化学反应达到平衡时,生成物与反应物浓度之间的关系。
K 值越大,说明反应进行得越彻底,产物的生成越有利。
通过比较反应商(Q)与平衡常数(K)的大小,可以判断反应进行的方向。
当 Q < K 时,反应正向进行;当 Q = K 时,反应达到平衡;当 Q > K 时,反应逆向进行。
3、解释化学热力学中的熵增原理,并举例说明其在化学反应中的应用。
熵增原理指出,在孤立系统中,熵总是趋向于增加。
熵是系统混乱程度的度量。
例如,气体的扩散过程,气体分子从高浓度区域向低浓度区域扩散,使系统的混乱度增加,熵增大。
在化学反应中,如果生成物的熵大于反应物的熵,从熵增的角度来看,该反应更有可能自发进行。
二、化工生产流程1、以合成氨为例,简述其生产工艺流程及主要设备。
合成氨的工艺流程大致包括原料气的制备、净化和压缩、氨的合成三个主要步骤。
原料气(氮气和氢气)的制备通常通过空气分离得到氮气,以及通过水煤气变换反应和甲烷蒸汽转化等方法得到氢气。
化学工艺学考试试题及答案一、选择题1. 下列哪个不是化学工艺学的主要研究内容?A. 化学反应原理与动力学B. 化工设备与工艺流程C. 化学工业的环境保护D. 化学品质量检测与控制答案:D2. 在化学反应过程中,下列哪个因素对反应速率没有影响?A. 反应物浓度B. 温度C. 压力D. 光照强度答案:C3. 下列哪个设备不属于化工设备?A. 蒸馏塔B. 反应釜C. 锅炉D. 电解槽答案:C4. 化工工艺流程中,下列哪个参数对产品质量影响较大?A. 设备材料B. 反应温度C. 原料浓度D. 工艺流程图答案:B二、填空题1. 化学工艺学旨在实现化学反应的 ______、 ______ 和 ______。
答案:优化、控制、转化2. 在化学反应中,速率常常由反应物的 ______ 决定。
答案:浓度3. 化工设备的基本功能是进行 ______ 和 ______。
答案:反应、分离4. 工艺流程图是化工工艺的 ______ 表示。
答案:图形三、简答题1. 请简要说明化学反应动力学的研究内容和意义。
答:化学反应动力学研究化学反应的速率和反应机理。
通过研究反应速率与反应条件(温度、压力等)之间的关系,可以优化反应条件,提高化学工艺的效率和产物质量。
此外,了解反应机理可以指导工艺的改进和新工艺的设计。
2. 请简述化工设备对化学工艺的重要性。
答:化工设备是化学工艺中必不可少的工具,它用于进行反应、分离、传热和传质等过程。
不同的工艺需要不同类型的设备来实现其特定的操作和控制要求。
化工设备的性能和设计直接影响工艺的稳定性、产能和产品质量。
因此,合理选择和设计化工设备对于化学工艺的成功实施至关重要。
四、综合题将一瓶乙醇溶液(浓度为80%)通过蒸馏分离,得到90%浓度的乙醇产品和残留的溶剂。
假设溶剂和乙醇的蒸气压曲线如下图所示:(图略)1. 请绘制乙醇-溶剂混合物的蒸汽液相图,并标出乙醇和溶剂的沸点。
2. 通过图示,请说明分离90%浓度的乙醇需要哪种蒸馏方法?为什么?答案:1. (图略)2. 分离90%浓度的乙醇可以采用精馏蒸馏方法。
化学⼯艺学复习题库⼀、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.烃类热裂解产物中的有害物质有哪些?存在哪些危害?如何脱除?答:烃类热裂解产物中的有害物质包括:硫化氢等硫化物,⼆氧化碳,炔烃和⽔。
硫化氢的危害:硫化氢会腐蚀设备和管道,使⼲燥的分⼦筛的寿命缩短,使脱炔⽤的加氢催化剂中毒并使烯烃聚合催化剂中毒。
⼆氧化碳的危害:在深冷分离裂解⽓时,⼆氧化碳会结成⼲冰,堵塞管道及设备,影响正常⽣产;对于烯烃聚合来说,是烯烃聚合过程的惰性组分,在烯烃循环时造成积累,使烯烃的分压下降,从⽽影响聚合反应速度和聚合物的分⼦量。
炔烃的危害:炔烃使⼄烯和丙烯聚合的催化剂中毒。
⽔的危害:在深冷分离时,温度可达-100℃,⽔在此时会结冰,并与甲烷,⼄烷等形成结晶化合物(CH4·6H2O,C2H6·7H2O,C4H10·7H2O),这些结晶会堵塞管道和设备。
脱除⽅法:硫化氢和⼆氧化碳⽤氢氧化钠碱液吸收来脱除;炔烃采⽤选择性加氢法来脱除。
⽔采⽤分⼦筛⼲燥法脱除。
4.简述芳烃的主要来源。
答:芳烃的主要来源有:(1)从煤焦化副产煤⽓所得粗苯和煤焦油中提取;(2)从催化重整汽油中提取;(3)从烃类热裂解制⼄烯所得裂解汽油中提取;(4)轻烃芳构化和重芳烃轻质化制芳烃。
5.举例说明芳烃转化催化剂有哪些?答:芳烃转化所⽤催化剂包括:(1)酸性卤化物,如:AlCl3、AlBr3、BF3等路易斯酸。
(2)浸渍在载体上的质⼦酸,如:载于硅藻⼟或硅胶等载体上的硫酸、磷酸及氢氟酸等。
(3)浸渍在载体上的路易斯酸,如载于γ-Al2O3上的AlCl3、AlBr3、BF3、FeCl3、ZnCl2、TiCl4等。
化学⼯艺期末考试重点复习题化学⼯艺期末考试重点复习题1、化学⼯艺学的研究范畴包括哪些内容?包括原料的选择和预处理;⽣产⽅法的选择及⽅法原理;设备(反应器和其他)的作⽤、结构和操作;催化剂的选择和使⽤;其他物料的影响;操作条件的影响和选定;流程组织;⽣产控制;产品规格和副产物的分离与利⽤;能量的回收和利⽤;对不同⼯艺路线和流程的技术经济评⽐等。
2、现代化学⼯业的特点有哪些?(1)原料、⽣产⽅法和产品的多样性与复杂性(2)向⼤型化、综合化发展,精细化率也在不断提⾼(3)是多学科合作、⽣产技术密集型的⽣产部门(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)化⼯⽣产中易燃、易爆、有毒仍然是现代化⼯企业⾸要解决的问题3、⼤宗的⽆机化⼯产品有硫酸、硝酸、盐酸、纯碱、烧碱、合成氨和氮、磷、钾等化学肥料。
⼤宗的有机化⼯产品有⼄烯、丙烯、丁⼆烯、苯、甲苯、⼆甲苯、⼄炔、萘、合成⽓。
5、对⽯油的⼀次加⼯和⼆次加⼯有哪些加⼯⽅法?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,催化加氢裂化,烃类热裂解;烷基化;异构化;焦化等6、常、减压蒸馏流程有哪些?①燃料型。
②燃料⼀润滑油型。
③燃料⼀化⼯型。
7、煤的加⼯路线:煤的⾼温⼲馏(炼焦);煤的低温⼲馏;煤的⽓化;煤的液化。
8、化学⼯业的原料资源:⽆机化学矿;⽯油;天燃⽓;煤;⽣物质;再⽣资源;空⽓和⽔。
9、化⼯⽣产过程⼀般可分为:原料预处理、化学反应和产品分离及精制三⼤步骤。
10、什么是转化率、选择性、收率?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分率或百分率⽤符号 X 表⽰。
其定义式为转化率表征原料的转化程度,反映了反应进度。
选择性系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,选择性是个很重要的指标,它表达了主、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。
化学工艺试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 以下哪项不是化学工艺中常用的分离技术?A. 蒸馏B. 萃取C. 沉淀D. 蒸发答案:C2. 化学工艺中,催化剂的作用是:A. 提高反应速率B. 改变反应平衡C. 改变反应产物D. 增加原料消耗答案:A3. 在化学工艺中,下列哪种物质通常用作还原剂?A. 氧气B. 氯气C. 氢气D. 硝酸答案:C4. 以下哪种操作不属于化学工艺中的单元操作?A. 混合C. 蒸馏D. 焊接答案:D5. 化学工艺中,下列哪种设备主要用于传热?A. 反应器B. 分离器C. 换热器D. 泵答案:C6. 以下哪种物质不是常见的化工原料?A. 乙烯B. 丙烯C. 丁烯D. 甲烷答案:D7. 在化学工艺中,下列哪种物质通常用作氧化剂?A. 氧气B. 氢气C. 一氧化碳D. 二氧化碳答案:A8. 化学工艺中,下列哪种物质不是常见的溶剂?B. 乙醇C. 甲苯D. 氢气答案:D9. 以下哪种设备不是化学工艺中常用的反应器类型?A. 搅拌罐B. 固定床反应器C. 流化床反应器D. 离心机答案:D10. 化学工艺中,下列哪种操作主要用于分离固体和液体?A. 蒸馏B. 过滤C. 萃取D. 蒸发答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 化学工艺中的______操作是利用不同物质在不同溶剂中的溶解度差异来实现分离的。
答案:萃取2. 在化学工艺中,______是指在化学反应中能改变反应速率,但反应前后其质量和化学性质不发生变化的物质。
答案:催化剂3. 化学工艺中,______是指在一定条件下,可逆反应达到平衡状态时,各组分的浓度或含量不再发生变化。
答案:化学平衡4. 化学工艺中,______是指在反应过程中,原料物质的转化率。
答案:转化率5. 化学工艺中,______是指在一定条件下,单位时间内通过单位面积的物料量。
答案:流量6. 化学工艺中,______是指在反应过程中,反应物的消耗量与理论消耗量之比。
化学工艺学习题一、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 B 乙烯、丙烯、丁二烯 D 丙烯、丁二烯、戊烯)C 丁烷D 甲烷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Ca 2+、Mg 2+等杂质总量小于()A 10%/LB 20mg/LC 40%/LD 20%/L12 .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()A 乙烯、丙烯、丁烯C 乙烯、丙烯、戊烯4 .天然气的主要成份是( A 乙烷 B 乙烯5 .化学工业的产品有() A 钢铁 B 煤炭14.三合一石墨炉是将合成、吸收和()集为一体的炉子。
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9、影响化学反应速度的因素有哪些?P30 反应温度、压力、浓度、反应时间、原料的纯度和配比等。
1 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. 烃类热裂解产物中的有害物质有哪些?存在哪些危害?如何脱除?
答: 烃类热裂解产物中的有害物质包括:硫化氢等硫化物,二氧化碳,炔烃和 水。 硫化氢的危害:硫化氢会腐蚀设备和管道,使干燥的分子筛的寿命缩短, 使脱炔用的加氢催化剂中毒并使烯烃聚合催化剂中毒。 二氧化碳的危害:在深冷分离裂解气时,二氧化碳会结成干冰,堵塞管道 及设备,影响正常生产;对于烯烃聚合来说,是烯烃聚合过程的惰性组分,在 烯烃循环时造成积累,使烯烃的分压下降,从而影响聚合反应速度和聚合物的 分子量。 炔烃的危害:炔烃使乙烯和丙烯聚合的催化剂中毒。 水的危害:在深冷分离时,温度可达-100c,水在此时会结冰,并与甲烷, 乙烷等形成结晶化合物(CH4 • 6H2O, C2H6 • 7HO, C4H1。• 7"0),这些结晶会 堵塞管道和设备。 脱除方法:硫化氢和二氧化碳用氢氧化钠碱液吸收来脱除;炔烃采用选择 性加氢法来脱除。水采用分子筛干燥法脱除。 4. 简述芳烃的主要来源。 答:芳烃的主要来源有: 2
( 1) 从煤焦化副产煤气所得粗苯和煤焦油中提取; ( 2) 从催化重整汽油中提取; ( 3) 从烃类热裂解制乙烯所得裂解汽油中提取; ( 4) 轻烃芳构化和重芳烃轻质化制芳烃。 5. 举例说明芳烃转化催化剂有哪些? 答:芳烃转化所用催化剂包括:
(1) 酸性卤化物,如:AICI3、AIBr3、BF3等路易斯酸。
( 2) 浸渍在载体上的质子酸,如:载于硅藻土或硅胶等载体上的硫酸、磷酸 及氢氟酸等。 (3) 浸渍在载体上的路易斯酸,如载于Y -Al 2O3上的AICI3、AIBr3、BF3、FeCh、 ZnCI2、 TiCI 4等。
(4) 混合氧化物催化剂,如 Si02-AI 2O3等。 (5) 贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂,如Pt/ SQ2-AI2O3等。 ( 6) 分子筛催化剂,如经过改性的 Y 型分子筛、丝光沸石和 ZSM 系列分子 筛等。 6. 工业上生产合成气的方法有哪些?其中哪种方法投资和成本最低? 答:工业上生产合成气
的方法有: ( 1) 以煤为原料的煤气化法。 ( 2) 以天然气为原料的天然气蒸汽转化法。 ( 3) 以重油或渣油为原料的部分氧化法。 其中以天然气蒸汽转化法的投资和成本最低。 7. 合成气主要工业化用途有哪些? 合成气的主要工业化用途包括: ( 1) 合成氨;
( 2) 合成甲醇; ( 3) 合成醋酸; ( 4) 烯烃的羰基合成; ( 5) 合成天然气、汽油和柴油。 8. 在乙烯直接氧化制环氧乙烷过程中,与空气氧化法相比较,氧气氧化法有哪 些优点? 3
答:与空气氧化法相比,用氧气氧化乙烯制环氧乙烷具有如下优点: ( 1) 空气氧化法反应部分的工艺流程较为复杂,需要空气净化系统、排放气 氧化和吸收系统及催化燃烧系统, 2~3 台氧化反应器。而氧气氧化法只需 要一台反应器, 不需要上述系统, 仅多了一套脱碳
系统, 不包括空气分离 装置时,氧气氧化法的建厂费用和固定资产投资比空气氧化法省。 ( 2) 氧气氧化法的催化剂不会受空气污染,且氧化反应温度低,因此催化剂 的寿命长。 ( 3) 氧气氧化法可采用浓度较高的乙烯, 反应器的生产能力比空气氧化法高。 ( 4) 氧气氧化法的乙烯消耗定额和电力消耗比空气氧化法低。 9. 丁二烯的生产方法有哪些? 答:丁二烯的工业生产方法包括:
(1) 从烃类热裂解制乙烯副产的 C4 馏分得到。 ( 2) 乙醇和成丁二烯。 ( 3) 由正丁烷和正丁烯脱氢得到。 ( 4) 正丁烯氧化脱氢制丁二烯。 10. 在丁二烯的生产过程中,加入水蒸气具有哪些作用? 答:水蒸汽的作用包括:
( 1) 加入水蒸汽可以提高反应的选择性。 ( 2) 加入水蒸汽可以提高反应速率。 ( 3) 加入水蒸汽可以控制反应温度。 ( 4) 加入水蒸汽可以利用水煤气反应达到清焦的作用。 ( 5) 加入水蒸汽可以降低爆炸极限,达到防止爆炸的目的。 11. 说明氨合成催化剂的组成及其作用。
答:氨合成催化剂的组成包括a— Fe, AI2O3, K2O, CaO, MgO , SiO2等。 (1) 氨氧化催化剂的活性组分是a— Fe,未还原时为FeO +Fe2O3,其中FeO 占24〜38%,Fe2+/Fe3+=0.5,—般在0.47〜0.57之间,可视为 Fe3O4,具有 尖晶石结
构。 4
(2) Al 2O3的作用:Al 2O3与Fe3O4作用可形成FeA“O4,具有尖晶石结构,当 催化剂还原后,FesO4被还原为a — Fe,而未被还原的 AI2O3仍保持着尖 晶石结构, 起到骨架作用, 从而防止铁细晶的长大, 使催化剂的比表面积 增加,活性增加。因此,Al 2O3
为结构型助催化剂,氧化镁的作用与 Al 2O3 的作用相似,也是结构型助催化剂。 (3) K2O的作用:氧化钾是电子型助催化剂,在 Fe— Al2O3催化剂中添加氧 化钾后,可以使金属的电子逸出功下降,有助于氮的活性吸附。 (4) CaO的作用:CaO的作用与 心0相似,也是电子型助催化剂,同时,氧 化钙能降低固熔体的熔点和粘度, 有利于三氧化二铝和四氧化三铁固熔体 的形成,提高催化剂的热稳定性。 ( 5) Si2O 的作用:二氧化硅是磁铁矿中的杂质,具有中和 K2O 和 CaO 的作 用,此外, Si2O 还具有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能。 12. 天然气蒸汽转化反应是体积增大的可逆反应, 加压对化学平衡不利, 为什么 还要加压
操作? 答:从烃类蒸汽转化反应的平衡考虑,反应宜在低压下进行,但从 20世纪 50 年代开始,逐渐将压力提高到 3.5~4.0MPa 下操作,现在的最高压力可达 5MPa。 其原因如下: ( 1) 可以节省压缩功耗。 烃类蒸汽转化为体积增大的反应,而气体的压缩功与被压缩气体的体积成 正比,所以压缩含烃原料和二段转化所需的空气的功耗要比压缩转化气节省。 同时由于氨是在高压下合成的,氢氮混和气压缩的功耗与压缩前后压力比的对 数成正比,这就是说,合成压缩机的吸入压力越高,压缩功耗越低。尽管转化 反应压力提高后,原料气压缩和二段转化所用的空气压缩机的功耗要增加,但 单位产品氨的总功耗还是减少的。 ( 2) 可以提高过量蒸汽余热的利用价值。 由于转化是在过量水蒸气条件下进行的, 经一氧化碳变换冷却后, 可以回收 原料气中大5
量余热。其中水蒸气的冷凝热占有相当大的比重,这部分热量与水 蒸气的分压有直接关系, 压力越高, 水蒸汽的分压也越高, 因此其冷凝温度 (即 露点)越高,在同一汽气比条件下,低变炉出口气体的露点随压力的升高而增 加,蒸汽冷凝液利用价值也就越高,温度相同,压力越高,热效率越高,即回 收的热量越多。
( 3) 可以减少原料气制备与净化系统的设备投资。 转化压力提高, 变换、净化以至到氢氮混和气压缩机前的全部设备的操作压 力都随着提高,对于同样的生产规模,在一定程度上,可以减少设备投资,而 且在加压条件下操作,可提高转化和变换的反应速率,可以减少催化剂用量。
13. 在烃类热裂解的过程中,加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点? 答:在烃类热裂解的过
程中,加入水蒸汽作为稀释剂具有如下优点: ( 1) 水蒸汽的热容较大,能对炉管温度起稳定作用,因而保护了炉管。 ( 2) 水蒸汽价廉易得,且容易与裂解产物分离。 ( 3) 水蒸汽可以抑制原料中的硫化物对合金钢裂解炉管的腐蚀。 ( 4) 水蒸汽可以与裂解管中的焦炭发生水煤气反应而清焦。 ( 5) 水蒸汽对金属表面起一定的氧化作用,使金属表面的铁镍形成氧化膜, 从而减轻了铁、镍对烃类气体分解生炭的催化作用。 14. 裂解气的压缩为什么采用多级压缩?确定压缩段数的依据是什么? 答:;裂解气的采用
多级压缩的优点: ( 1) 节约压缩功耗,压缩机压缩气体的过程接近绝热压缩,功耗大于等温压 缩,如果把压缩分为若干段进行,段间冷却移热,则可节省部分压缩功, 段数越多,越接近等温压缩。 ( 2) 裂解气中的二烯烃易发生聚合反应,生成的聚合物沉积在压缩机内,严 重危及操作的6
正常进行。 而二烯烃的聚合速度与温度有关, 温度越高, 聚 合速度越快, 为了避免聚合现象的发生, 必须控制每段压缩后气体温度不 高于100C。 (3) 减少分离净化负荷,裂解气经过压缩后段间冷凝,可除去大部分的水, 减少干燥器的体积和干燥剂的用量, 延长干燥器的再生周期;同时还可以 从裂解气中分凝出部分 C3
及C3以上的重组分,减少进入深冷系统的负荷, 从而节约了冷量。 根据每段压缩后气体温度不高于 100 c,避免二烯烃在压缩机内发生聚合 反应,压缩机的压缩比为 2左右,并依据气体的最初进口压力和最终出口压力 来确定压缩机的段数。 15. 说明在裂解气的分离过程中,设置冷箱的作用及其特点。 答:在烃类热裂解的裂解气分
离的过程中, 设置冷箱的作用提高乙烯的回收率。 冷箱的特点: (1) 用冷箱分出氢气(91.48%),使脱甲烷塔的CH4/H2增加,从而使乙烯的 回收率增加。 (2) 冷箱分出的富氢可作为炔烃加氢的原料。 (3) 冷箱采用逐级冷凝,分股进料,从而减轻脱甲烷塔的负荷。 (4) 流程通过节流阀 A、B、C 的节流制冷作为低温冷量的来源。 冷箱适用于生产规模大,自动化水平高,原料气组成稳定的流程。 16. 工业上氢气的来源有哪些?
答:工业上氢气的来源包括: (1) 水电解制氢。
(2) 焦炉煤气、油品铂重整和烃类热裂解等副产氢气,经过变压吸附可制得 纯氢。
(3) 煤气化制氢,工业煤经过水煤气反应或半水煤气反应可制得氢气。
(4) 气态烃或轻油(石脑油)经水蒸汽转化反应可制氢。