化学工艺学复习思考题2013

1 化学工艺学复习思考题（2013年）

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

烃类热裂解不需要催化剂

5． 煤的加工路线有哪三种？ 可分别制备哪类产品？

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（或烃类热裂解反应为什么不允许在负压下操作？）由于裂解是在高温下操作的，不宜与用抽真空减压的方法降低烃分压，这是因为高温密封困难，一旦空气漏入负压操作的裂解系统，与烃气体形成爆炸混合物就有爆炸的危险，而且减压操作对以后分离工序的压缩操作也不利，要增加能量消耗。试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？

6． 裂解原料，裂解温度和停留时间、烃分压、裂解深度（衡算标准） 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 2 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么？ H28-32 ，（对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。）

10. 裂解气分离流程各有不同，其共同点是什么？试绘出顺序分离流程、前脱乙烷后加氢流程，前脱丙烷后加氢流程简图，指出各流程特点，适用范围和优缺点。 书100-102

11. 甲烷塔操作压力的不同，对甲烷塔的操作参数（温度、回流比。。。）塔设计（理论板数、材质。。。），即未来的操作费用和投资有什么影响？书103-105

12. 对于已有的甲烷塔，H2/CH4比对乙烯回收率有何影响？采用前冷工艺对甲烷塔分离有何好处？ H41

第四章

1． 名词解释： 三苯（苯、甲苯、二甲苯简称BTX）、三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）

2． 简述芳烃的主要来源及主要生产过程。 书114-120

3． 了解溶剂萃取原理与萃取精馏原理，熟悉适用范围。 H5，P121

4． 叙述主要的芳烃转化反应？其常用催化剂有哪几种？各有何特点？ H7-9， H11-14

5． 简述苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程？并说明各自的特点？建立C8芳烃的分离方案。简述中国由石油生产苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程？建立C8芳烃的分离方案，目标得到纯度达98%以上的邻、间、对二甲苯及乙苯。书144-149

6． 如何理解芳烃生产、转化与分离过程之间的关系，试组织两种（从石油中催化重整生产芳烃及裂解汽油生产芳烃）不同的芳烃生产方案。

第五章

1.有哪些原料可以生产合成气？合成气的组成及生产方法？ 合成氨（催化剂为Fe3O4）

2.合成气可用来制造什么化工产品？

3.以天然气为原料生产合成气的过程有哪些主要反应？从热力学角度考虑，对反应条件有哪些要求？从动力学角度考虑又有哪些要求？

4.如何根据化学热力学、化学动力学原理和工程实际来优化天然气—水蒸气转化制合成气的工艺条件？

5.天然气—水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些脱硫方法较好？

6.为什么天然气—水蒸气转化过程需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些型式？

7.由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法（固定床间歇式、固定床连续式、流化床气化、气流床连续式）相比较各有什么优点？

8.一氧化碳变换的反应是什么？影响该反应的平衡和速度因素有哪些？如何影响？为什么该反应存在最佳反应温度？最佳反应温度与哪些常数有关？从热力学和动力学分析获得更多氢气有利的工艺条件。

9.为什么一氧化碳变换过程要分段进行，要用多段反应器？段数的选定依据是什么？有哪些形式的反应器？

10.一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？

11.由渣油制合成气过程包括哪几个步骤？渣油气化的主要设备是什么，有何结构特点？

12.在合成气制造过程中，为什么要有脱碳（CO2）步骤？通常有哪些脱碳方法，各适用于什么场合？

13.工业上气体脱硫有哪些方法，各适用于什么场合？简述合成氨原料气净化阶段湿法脱硫和干法脱硫两种方法各自的特点。

湿法脱硫：吸收速度或化学反应速度快，硫容量大，适合于高硫含量的原料气，脱硫液再生方便，可循环使用，还可回收硫黄，但脱硫精度不高。

干法脱硫：使用固体脱硫剂，脱硫精高，可将硫化物脱至0.1~0.5cm3/m3，但脱硫设备机组庞大，更换脱硫剂工作笨重，再生能耗大，仅适用于脱除低硫或微量硫。

3 第六章

1． 概念：催化加氢 催化脱氢 水煤气 半水煤气

2． 掌握催化加氢反应的一般规律及影响反应速率的因素 H9-11，H13

3． 加氢反应和脱氢反应对催化剂有什么要求？ 书191-192

4． 从热力学分析是否能由乙苯脱氢制苯乙烯？H17-18

5． 试分析乙苯脱氢制苯乙烯生产过程中，影响选择性的因素。书213-214

6． 试分析比较合成气的三种精制方法。H46-49

7． 氨合成反应的平衡常数Kf随温度和压力是如何变化的？ H51

8． 影响氨平衡浓度的因素有哪些？H52-53 51-52

9． 温度和压力对氨合成反应的平衡氨浓度及反应速度的影响。书196 H56

10.惰性气体对氨合成反应速率的平衡浓度及反应速率的影响。H56

11.合成氨的生产包括哪三个步骤？氨合成工艺流程的特点。 H59-60

12. 氨合成催化剂活性组分与助剂的作用。H58

13. 合成氨与合成甲醇有哪些相似地方？

14. 根据热力学分析，合成甲醇应在低温t<100℃,Kf值大）和高压下（>30Mpa,推动力大）更为有利，工业上为什么不采用此工艺条件？

第七章（小字可做增补）

1.氧化剂有哪些类型及氧化反应特点。

2.分析催化自氧化反应的特点并给出在化工应用中的实例。

3.了解络合催化氧化原理及其在Wacker反应中的应用。

4.间接氧化法生产环氧丙烷的原理和使用的催化剂是什么？

5.间接氧化法生产环氧丙烷过程中主反应器是什么类型？为什么这样选择？

6.比较分析非均相催化氧化和均相催化氧化的特点。

7.了解重要的非均相催化氧化类型并举出实例。

8.非均相催化氧化反应机理有几种？各自描述的特点是什么？

9.典型气—固相催化氧化常见的反应器类型有哪几种？如何控制固定床反应器的热点度。

（固定床反应器特别适用于有串联式深度氧化副反应的反应过程，可抑制串联副反应的发生，流化床反应器比较适合用于深度氧化产物主要来自平行副反应，且主、副反应的活化能相差甚大的场合。）

10.掌握乙烯环氧化制环氧乙烷的原理、反应机理、催化体系和反应主流程。

11.乙烯环氧化反应工艺条件选择的依据是什么？

12.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？

用氧气氧化乙烯制环氧乙烷具有如下优点：

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。

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。

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。氧气氧化法的乙烯消耗定额和电力消耗比空气氧化法低

13.致稳气的作用是什么？

14.掌握丙烯氨氧化制丙烯腈的原理、催化体系和反应主流程。为何设置极冷？爆炸极限？

15.通过丙烯氨氧化Bi—Mo—Fe多元氧化物催化剂，了解各组分的相互作用。 4 16.丙烯氨氧化制丙烯腈工艺参数选择的依据是什么？

17.了解共沸精馏的原理及其在丙烯腈精制过程中的应用。

18.了解苯酐生产的基本原理和催化体系的构成及工艺技术走向

19.试从原子经济性的角度论述苯酐生产原料的取舍。

20.为什么苯酐能在爆炸限内生产？应采取哪些安全措施？

21.何谓爆炸极限？其主要影响因素有哪些？举出防止爆炸的工艺措施。

第八章

1． 氯代烃生产过程所涉及的化学反应有哪几种类型，它们的规律是什么？比较加成氯化与取代氯化异同点？

2． 工业上氯乙烯的生产方法有哪几种，各有什么优势和缺点。

3． 什么是平衡氧氯化法，其原理是什么？ （△）

4． 试分析氧氯化的反应机理及影响因素。

5． 试分析在乙烯氯化过程中，如何控制多氯副产物以及加压对提高EDC选择性是否有利。

6． 根据乙烯氧氯化的环氧乙烷机理，推导乙烯氧氯化的Langmuir-Hinshelwood型反应动力学方程表达式。