化工工艺学
化工工艺学
化工工艺学基本部分作业
一、绪论
1、简述化学工程学和化学工艺学的研究范畴？
答：化工工程学：以物理、化学、数学、工程经济学等学科为基础的一门工程学科，研究化学工业中具有共同特点的物理和化学变化过程的工程规律、过程机理、相关设备等。化学工程学是研究化学工业以及其它过程工业生产中的物理过程和化学过程的共同规律。其重要任务之一是研究各种工程因素对所进行的物理过程及化学过程的影响，特别是工程规模放大时的影响。
化学工艺学：研究各种物质的化学加工过程的科学，在物理、化学基本原理指导下，研究化学加工过程的方法原理、操作条件、流程组织、设备、环境影响等。化学工业的各个部门，各部门的各个分支都有其相对独立的工艺学。
2、罗列化学工业五大门类并例举典型产品？
答：（1）基础无机化工：三酸两碱，合成氨，化肥（包括合氮肥、磷肥、钾肥），亦即大宗无机化工；
（2）基础有机化工：生产有机小分子的工业部门，包括：乙烯、丙烯、丁二烯、氯乙烯等不饱和链烃或取代链烃，以及酯、醛、醇、酮、醚、酸等含氧衍生物以及苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等烃；
（3）高分子化工：包括塑料、合成橡胶、合成纤维三个分支；
（4）生物化工：泛指利用生物质为原料，或以生化反应方式生产，或产品具备特定的生化性能的工业部门，包括：医药、农药、食品、食品助剂（调味）等，可见，生物化工只是化学工业的一个小小分支，化工专业广度由此可见一斑。
（5）精细化工：精细化工是一个与其他分支交叉最多，最难定义的门类，特殊用途的无机有机小分子，所有的制药、食品添加剂等均属于精细化工。
日化用品：如洗发水、洗衣粉、香皂、肥皂、洗洁精、牙膏、化妆品。
染料及中间体，药品及中间体，涂料（油漆和水性涂料）。
颜料：钛白、铁红、铅铬黄等无机颜料，铁红、氧化铬等磁性颜料，以及大量的有机颜料。又是还包括碳酸钙、二氢磷酸钙、氧化铝、二氧化硅粉体等填料。
催化剂：硫酸系列催化剂、合成氨催化剂、各种有机化工及精细化工用催化剂。
3、化工工艺多样性主要体现在那些方面，举例说明化学工业原料、工艺、产品的多样化。
答：可以从不同原料经不同工艺得到同一产品、同一原料可以经不同工艺加工成不同产品、同一原料可以利用不同工艺生产同一产品。（所举例子不限，合理即可）
例如：（1）以乙烯为原料制得不同产品（同一原料可以经不同工艺加工成不同产品、同一原料可以利用不同工艺生产同一产品）
①乙烯高压法制低密度聚乙烯
100~300MPa、200~300C ，
O或过氧化物引发，管式、釜式反应器均可，单程转化
2
率20%~30%，产品密度0.91~0.923
g，用于制薄膜、饮料瓶等。
/cm
②乙烯流化床聚合
2MPa、85~100C ，铬系或钛系催化剂催化，此法可生产低密度，高密度
（0.96~0.973/cm g ）产品，投资低（高压法的30%）、操作费低（高压法的1/6）。 ③ 乙烯部分氧化制环氧乙烯、环氧乙烷水合乙二醇（合成无菌活性剂等）。 ④ 乙烯制苯乙烯 ⑤ 乙烯制氯乙烯
32O Al -γ氧化铜催化、
200~230C
、0.2~1MPa 、242;;O HCl H C =1.05；2.0；0.75~0.85（物质的量）流化床反应器中完成氯氧化反应
（O H Cl H C O HCl H C 2242242212+→++)。所得二氯乙烷在管式裂解炉中，于500~550C
、0.6~1.5MPa 下脱HCl 得氯乙烯()HCl Cl H C Cl H C +→32242。
（2）以钛铁矿为原料生产不同产品（从不同原料经不同工艺得到同一产品、同一原料
可以经不同工艺加工成不同产品、同一原料可以利用不同工艺生产同一产品）。 ① 硫酸法钛白 ② 酸溶渣制钛白
③ 氯化渣或人造金红石→氯化钛白 ④ 氯化渣或人造金红石→海绵钛
考虑到天然金红石和人造金红石及氯化渣的可替代性，钛原料→钛白粉或海绵钛体现了三种工艺多样性特征，甚至还多了"不同原料可经同一工艺得到同一产品"这一特点。 （3）乙炔的生产方法（从不同原料经不同工艺得到同一产品） ① 电石法：生石灰与焦炭在2000~2200C
下冶炼（电炉冶炼），得电石
()CO CaC
C CaO
+→+2
3,电石与水反应得乙炔，该工艺原料为生石灰、焦炭、水、产物
为乙炔和基本无用的电石乳（含大量杂质的耗石灰乳）。
② 甲烷氧化法：天然气与氧预混和后，于1500燃烧数毫秒，出口气乙炔含量约8%，此法成本比电石法低一半多。
（4）石脑油制甲醇（同一原料可以利用不同工艺生产同一产品）
① 高压工艺：30MPa 以上，32O Cr ZnO -复合氧化物为催化剂，330~400C
，空速20000~400003
3/m m 催化剂h ，所的出口气甲醇摩尔分数为0.05。
② 5~10MPa 、约270C
、CuO O Cr ZnO --32复合氧化物为催化剂、空速
100003
3/m m 催化剂h ，出口气甲醇含量0.025，与高压法相比，产品杂质少、操作能耗低。
（5）CO 合成甲酸（同一原料可以利用不同工艺生产同一产品）
① 甲酸钠路线
180C
、2MP 下，用烧碱吸收CO 得甲酸钠()HCOONa
CO NaOH →+，然后在40C
下与硫酸发生复分解反应得甲酸()HCOOH
SO Na SO H HCOONa
224242+→+，烧
碱和硫酸经此工艺后成为基本无用的硫酸钠。
② 甲酸甲酯路线
180 C
，2MPa ，甲醇钠()ONa CH 3催化。用甲醇吸收CO 得甲酸甲酯
()3
3HCOOCH
CO OH
CH →+,然后让甲酸甲酯在0.5~1.8MPa 下水解得甲酸和甲醇
()HCOOH
OH CH O H HCOOCH
+→+323
，甲醇分离出来后循环使用，仅有少量
工艺损耗。
4、简述化工污染控制层次并举例说明？
答：污染控制分以下几个层次：
（1）经过治理，达标排放。如工艺尾气、提钒废水、钛白废水废酸等。 （2）以某种工艺进行综合利用。如高炉渣一类工业固体废弃物。
（3）付出一定代价，实现闭路循环，这是更高层次的综合利用，相对而言，不大容易产生二次污染。如洗煤水循环、铸造水循环、焦化水循环。 （4）改进工艺，避免产生污染。如钒钛磁铁矿的新流程。
5、简述我国化工业现状？
答：（1）门类基本齐全，部分产品产能居世界前列。 （2）市场规模大，部分产品仍依赖进口。 （3）引进及自主创新促进技术进步。
6、简述21世纪化学工业的发展趋势及我国化工业的发展要点？
答：（1）密集的研发投入和产业化投入 （2）环保要求提高
（3）与材料、生物等行业齐头并进 （4）我国化学工业发展要点
化肥——发展高浓度化肥。包括DAP （磷酸氢二铵）。NPK （氮磷钾多元复合）复合肥等，一批中型化肥企业向西靠近，在有天然气或硫、磷资源的地方建设大型化肥装置。
乙烯——国家将以乙烯为代表的石油化工定为国民经济基础产业之一而大力发展。提高产能和自足率，对现有乙烯装置将通过扩产使之优化产品结构，使乙烯达到合理的规模以提高竞争能力，对乙烯原料也将进一步优化以提高收率降低成本。
合成材料——提高高性能树脂的比例。提高通用树脂中高附加值、高档次专用树脂比例，大力发展环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、聚甲醛树脂等短缺产品。
有机原料——淘汰陈旧落后的老工艺。如磺化碱熔法苯酚及发酵法溶剂（丙酮、丁醇等），促进有机原料向石油化工技术路线转移的同时，也重视现代煤化工技术时有机化工业得贡献，如采用水煤浆气化制合成气大规模生产甲醇、甲醇低压羰基化生产醋酸。生物工程法利用可再生资源大规模生产酒精，1,3-丙二醇等得到重视。
精细化工——加快精细化工产品发展，提高化工的精细化率。
资源概况
1、化学工业的原料来源范围？矿产资源主要包括什么？
答：化工业原料包括无机非金属矿、金属矿、煤、石油、天然气、生物原料、空气和水、海洋资源（主要指海水、海底石油、锰结核等）
除了生物质原料、空气和水，其余均属矿产资源。
2、化学矿有哪些类型，列举并简述5种化学矿的资源、利用情况？
答：化学矿主要指无机非金属矿，中国化学矿资源丰富。建国以来，通过大量地质勘探，已探明储量的有20多个矿种，即：硫铁矿、自然硫、硫化氢气藏、磷矿、钾盐、钾长石、明矾石、蛇纹石、化工用石灰岩、硼矿、芒硝、天然碱、石膏、钠硝石、镁盐、沸石岩、重晶石、碘、砷、硅藻土、天青石等。
（1）萤石，中国是世界上萤石矿最丰富的国家之一。总保有储量2CaF ，1.08亿吨，居南非、墨西哥之后，处世界第3位，已探明储量的矿区有230处，分布于全国25个省（区）。以湖南萤石最多，占全国总储量38.5%，内蒙古、浙江次之，分别占16.7%和16.6%。
冶金工业总，萤石主要用于炼铜、炼铁、铸造，铜铁冶炼占这一领域冶金级萤石用量的90%左右，全世界平均单耗3.1kg/吨钢。
氟化学工业中萤石主要用于无机氟化学和有机氟化学工业。在无机氟化学工业中萤石用于生产无水氢氟酸、制备氟化盐、供电解铝工业用（电解体系2CaF 含量3%~5%）。目前，我国这一领域消费酸级萤石精矿约6~7万吨。而全世界到2000年用于电解铝工业的酸级萤石精矿将达到98.6万吨。在有机氟化学工业中萤石主要用于生产氢氟酸，然后用氢氟酸生产氟高分子材料，氟碳化合物和有机氟精细化工产品，在这一领域中，一方面受“蒙特利尔协定”影响，世界环境保护组织要求世界各国减少和限制氟碳化合物的生产，这无疑将会使这一领域对萤石需求量的减少。另一方面，有机氟工业是一门新兴的化学工业，其产品多达几千种，用途广，性能特殊，目前无可替代，不能不继续使用萤石，如制冷剂。氟材料、氟医药、氟农药等工业目前正在兴起。2000年全世界有机氟化学工业中萤石消费达到100万吨。
建材行业中，萤石主要用于水泥、玻璃、铸石和陶瓷工业中，消耗也相当大，我国年消费两20~30万吨。
（2）硫矿：中国硫矿资源相当丰富，主要为硫铁矿，其次为其他矿产中的伴生硫铁矿和自然硫，总保有储量折合硫14.93亿吨，居世界第2位。硫铁矿中含硫大于35%的富矿很少，仅占3.6%。除上海市和香港特别行政区外，皆有硫矿分布，已探明储量的矿区760多处，硫铁矿四川省（宜宾、泸州地区）为最丰富，伴生硫储量江西（德兴铜矿和水平铜矿等）第一。自然流主要产于山东（泰安地区），广东云浮硫铁矿、内蒙古炭窑口、安徽新桥、山西阳泉、甘肃白银厂等矿区均为重要的硫铁矿区。
硫矿主要用于生产硫酸，包括直接制酸和含2SO 的冶金尾气制酸（用于烟气提高品位以确保经济性）。
（3）硼矿，中国硼矿资源比较丰富。全国14个省（区）有硼矿产出。探明储量的矿区有63处，总保有储量32O B 4670万吨，居世界第5位。就省（区）而言，以辽宁硼矿最多，储量占全国的57%；其次为青海，占24.7%。
硼砂用作釉料、冶金辅料，较为尖端的用途是生产氮化硼、磺化硼、硼纤维等材料。 （4）磷矿，中国磷矿资源比较丰富。全国26个省（区）有磷矿产出。探明储量的矿区有412处，总保有储量矿石152亿吨，居世界第2位，从分布看，以湖北云南为多，分别占22%和21%；贵州、湖南次之。以上4省合计占全国储量的71%。我国重要磷矿床有云南昆明磷矿、贵州开阳磷矿、湖北王集磷矿、湖南浏阳磷矿、四川全河磷矿、江苏锦屏磷矿等。磷
矿矿床类型以沉积磷块岩型为主，储量约占80%；内主磷灰石矿床，沉积变质型磷矿床次之；鸟粪型磷矿探明储量极少。
磷矿主要用于生产磷肥、磷酸、黄磷等，进而生产其它含磷物质。
（5）石墨，中国石墨矿资源相当丰富。全国20个省（区）有石墨矿产出，保有储量的矿区有91处，总保有储量矿物1.73亿吨，居世界第一位。从地区分布看，以黑龙江省为最多，储量占全国的64.2%，四川和山东石墨矿也较丰富，六型石墨矿床包括黑龙江柳毛，内蒙古黄土窑、山东南墅、四川攀枝花等。
（6）硅藻土，可用油漆、油墨、化妆品等做增稠剂及使用于石油钻井液配剂以及精密铸造涂料、玻璃纤维加工等。
3、简述我国金属矿产资源特点？
答：（1）大宗矿产数量相对不足，用量小的稀有、稀土金属矿产资源丰富。
（2）金属矿产富矿少，贫矿多。
（3）综合矿多，单一矿少。
（4）大、中型矿床占有储量比例大，并有一批世界级的超大型金属矿床。
4、简述煤的分类及特征？
答：按照成煤植物和形成条件分：
腐植煤——高等植物形成的煤，形成于沼泽环境。
残植煤——由角质、树皮、袍子、树脂等稳定成分形成的成为残植煤，形成于沼泽环境。腐泥煤——湖沼中的浮游生物腐败分解而成。石煤是因地质活动而石化了的腐泥煤，热值较低，有的甚至不能燃烧升温，其可利用性较差，但有些石煤中含有一定量的有价元素。
根据煤化程度的不同，对腐植煤进行二次分类：
①泥炭——又称草炭，是棕褐色或黑褐色的不均匀物质，含水量高，含有大量未分解的植物根、叶的残体，有时用肉眼就可以看出，因此泥炭中的木质素和碳水化合物的含量较高。含碳量不超50%（注：均指总碳而非固定碳）。此外，泥炭中还含有一定量的腐殖酸和可被某些有机溶剂抽出的酸性沥青等。在有的标准里泥炭不算煤。
②褐煤——它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。大多呈褐色或暗褐色，因而得名。无光泽，随煤化程度的加深，褐煤颜色变深变暗，相对密度增加，紧密程度增加，水分减少。含碳60%~70%，热值23~27MJ/kg（5500~6500kcal）。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料、也可用来提取褐煤蜡，腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田，果园的有机肥料。褐煤用于直接还原炼铁和钛精矿预还原都表现出良好的反应活性。
③烟煤——灰黑色至黑色，燃烧时火焰长而多烟，含碳量为75%~90%，热值为
27.2~37.2MJ/kg（相当于6500~8900MJ/kg）。在工业生产上，为更合理地利用煤炭资源，根据煤化程度结合煤的挥发分和粘结性，又将烟煤细分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等，其中大部分为炼焦或造气的优质原料，由于资源问题，应该尽量将烟煤用于炼焦等对煤品有严格要求的工艺，而不应用于造气或常规燃烧一类有替代品的用途。
④无烟煤——俗称白煤或红煤，呈灰黑色，带有金属光泽，是腐植煤类中最年老的一种煤。挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强、干馏不结焦，含碳量一般在90%以上，热值为32.76~36.1MJ/kg（8000~8500kcal）。通常作民用和动力燃料、质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧炼铁矿石的燃料，以及制渣电石、电极和炭素材料等，比无烟煤年龄更大的就是石墨。
5、简述石油的组成和分类？
答：通常，石油是暗黄到黑色液体，相对密度0.75~1，热值43.5~46MJ/kg，是多种烷烃、
环烷烃、芳烃的混合物（石油中决不可能显著的含有烯烃、炔烃之类在高压下不稳定的物质），含C85%~87%，H11%~14.
国际石油市场计价分类：API 指数越小越粘稠（要扣点）；S 含量以0.5%~2%为限分为低硫和含硫，高硫三个品级，交易时也要按实际S 含量扣点。
工业分类法，按化学成分分为石蜡基、环烷基两个典型类，加上石蜡一中间、中间、中间一环烷三个过渡类。石蜡基原油特点：烷烃含量50%以上、密度较小、含蜡量高、凝固点高、含S 、N 、胶质少。环烷基原油特点：环烷烃和芳烃含量高、密度大、凝固点低、含S 、胶质、沥青较多。
工艺开发知识
1、列举描述工艺过程的指标，并简述含义。
答：转化率—发生反应的某原料量/反应前该原料总量； 收率—转化为目标产品的某原料量/反应前该原料总量； 选择率—转化为目标产品的某原料量/发生反应的该原料量；
单耗—生产单位量（通常为1t ）的产品消耗的某项原料或能源的量；
开工率—其一为设计的每年开工时间，通常为300-330天；其二为实际开工时间占设计开工时间的比例；
产能—按照设计的开工时间组织生产所能达到的生产能力； 产量—实际生产量；
原子利用率—（预期产物的分子量/反应物质的分子量总和）x100% 能耗因子—表征化工生产过程的能量总量和化石能源、可再生能源的消耗，也有以能量等级评定的。
碳排量—指生产单位量的产品或实现单位量的产值所排放的温室效应气体的量。
2、工艺过程是怎样开发的？简述你对各环节的认识
其中，化学实验或称探索实验可由化学、材料等专业的研究人员完成，也可由化工专业的研究人员完成，其余工作全部属于化工专业的任务，基础设计和工程设计通常由具有一定资质的设计单位完成，主持设计的通常也是化工专业的资深专家。
小试、冷模试验、中间试验，概念设计等几个环节常常要相互应证，工作中也有部分交叉。
3、举例说明单元工艺开发三要素。
答：一个完整的工艺过程是由很多的单元构成的，只有在其间传递的物料是相互影响因素。
工 程 研 究 概念设计 各级经济评价 基础设计 工 程 设 计 过 程 研 究
小试验 大型冷模试验 中间试验化学试验
一个科学的工艺开发过程中，中试前的概念设计阶段就必须考虑将工艺单元化，否则很容易出现实验目的不明、结论无用等现象，单元工艺开发的一般性方法如下：
（1）工艺目的分析
主要是明确某单元工艺是将什么物料（进口物料）通过什么方法（加工手段和设备）转化为什么（目标物料）。
这里不限于化学加工单元，诸如化工原理所学单元操作及设备选型等也属于工艺开发中要细化的内容。例如：
① 泵送：将低压的流体通过泵加压变成高压流体； ② 流固分离：将悬浊液通过沉降或过滤变成含少量固体的较纯净流体和含少量液体的滤饼（液固分离）或收尘料（气固分离）。
（2）辅剂选择
在明确了加工手段之后，就要选择合适的辅助条件，例如：氧化反应选择什么氧化剂，换热过程选择什么样的换热物料或公用工程。
（3）设备选型和操作参数选择
根据加工目的和辅剂条件，确定合理的设备和操作参数。
确定了单元工艺之后，就要将其组合成为流程，在确定单元工艺时，通常是按照局部优化思路进行的，组合后应进行工艺分析，从投资、操作费、运行可靠性等对流程进行全局优化。
4、通过计算说明操作压力及惰性组分对不同化学计量数的气相反应的影响。
答：对于气相反应dD cC bB aA +?+，将A 、B 、C 、D 均视为理想气体，则平衡常数为： b B
a
A d
D c
C p
P
P P P K
??=
设平衡时各组分物质的量为A n 、B n 、C n 、D n ，惰性组分为I n ，系统总压为P ，记c+d-a-b=n ?,
有：n
I D C B A b B a
A d
D c C p
n n n n n P
n n n n K
????
?
??++++??=
为了达到化学反应的目的——获得更多的产品，可根据反应的特点采取相应措施，以回避热
力学劣势，例如：当n ?>0时，降低系统总压，增加惰性组分含量可提高平衡转化率，反之亦然。
5、如何通过控制温度、压力、惰性组分、原料配比，使得目标反应具有更大的热力学优势？
答：（1）温度：放热反应在较低温度下进行，吸热反应在高温下进行。
（2）压力和惰性组分：对于产物气体化学计量数大于反应物的多相反应及分子数增大的气相反应，采用较低压力或加入易于分离的气相惰性组分；对于产物气体化学计量数小于反应物的多相反应及分子数减少的气相反应，采用较高压力，减少体系惰性组分。
（3）进料组成：化学平衡关系表明，要增加关键组分的转化率，要提高非关键组分的比例，在反应物之一为水、2O （空气中的）等廉价原料，或者某种原料在反应体系中易于低成本分离回收即可采用这种操作方式。
6、进行新工艺开发时，对于反应A ?B ，查得两个平衡常数文献值为100、125；对于反应C ?D ，查得两个平衡常数文献值为1、1.05，如果对热力学数据的精度要求为1%，通过计算说明，哪个反应的平衡数据尚需进一步证实？
答：对于所给反应A ?B ，其平衡常数A
B C C K =
，平衡转化率1
+=
+=
K K C C C X B
A B e
将K=100代入得，e X =99.01%，将K=125代入得，e X =99.21%。绝对偏差和相对偏差均约0.2%。
对于C ?D ，将K=1代入得，e X =50%，将K=1.05代入得e X =51.2%，绝对偏差1.2%，相对偏差约2.4%。故第二组数据需进一步核实。
7、举例说明如何克服工艺中的热力学障碍？
答：对于kJ G m r 40>?θ
的反应，计算表明，平衡转化率太低，没有实用价值，可以采用以下办法克服气热力学障碍：
（1）反应耦合——通过拼加一个0<
m r G 的反应，使目标反应顺利进行。 例如：
以C 为目标产物的目标反应——A+B ?C+D kJ G m r 40>?θ
向系统中添加E ，与D 发生反应，生成F 。 E+D ?F 0<
m r G
总反应： A+B+E ?C+F 0
m r G 工程上有很多这样的实例： a 、富钛料的氯化；
富钛料是2TiO 含量在88%以上（一般90%~94%，金红石型）的复合氧化物，氯化的目的是获得4TiCl ，进而制得海绵钛或钛白粉， 目标反应： ()()()()g O g TiCl
g Cl s TiO 24
222+?+
在温度T 下 ()K K T G m r 2000400058.03.184--=?θ
即便将反应温度提高到2000K 以上（反应器耐火材料无法在高温氯气环境下工作哦），
θ
m r G ?仍有较大的正值，在氯化钛白、海绵钛等工艺中，将富钛料与石油焦混和氯化，发生如下反
应：
()()()()()g CO g TiCl s C g Cl s TiO 2224
2+?++
T G m r 226.048--=?θ
同时伴随以下反应：
()()()()()g CO g TiCl
g CO g Cl s TiO 242222+?++
T G m r 125.01.389+-=?θ
可见，拼加了2C+O ?2CO 和2222CO O CO ?+以后，富钛料的氯化得以顺利进行。
b 、甲烷制乙炔 目标反应：2224
32H H C CH
+?
θ
m f H ? -74.85 226.7 0 θ
m f S ? 186.3 200.8 130.59 θ
m f G ? -50.84 209.2 0
()mol kj G m r /88.31084.5022.209=-?-=?θ
()T
T G T r 22.04.376)3.18628.20059.1303(10
85.7427.2263
-=?-+???---=?-θ
（理论上要4211K 才等于0）
强放热反应，实际实施工艺时，将天然气与不足量氧预混和，于1500C 反应数毫秒，出口气乙炔含量约8%。 c 、氧化铁的固相还原
铁氧化物的固相还原是一个晶格脱氧过程，以生成金属铁的反应为例：
25.0O Fe FeO +? mol KJ G K r /1991000=?θ
拼加C 氧化反应CO O C ?+25.0 mol KJ G K r /6.2001000-=?θ
总反应CO Fe C FeO +?+ mol KJ G K r /6.11000-=?θ
目前的研究热点——非高炉炼铁技术，就是依据上述原理。
（2）分步反应——特点是反应分步，使每步反应都在较好的热力学态势下进行，绕过热力学障碍。
例如：天然气制甲醇为例， 目标反应：OH CH O H CO CH
3224
423?++
θ
m f H ? -74.85 -393.5 -248.1 -239 θ
m f S ? 186.3 213.7 188.72 127.2 θ
m f G ? -50.84 -394.4 -228.6 -166.8
()()()mol KJ G m r /8.3366.22824.39484.50348.166=-?----?-?-=?θ
()()()()T
T G T r 641.01.233)72.18827.2133.18632.1274(10
1.24825.39385.74339.243
+=?--
?-???--?----?--?=?-θ
由于热力学基本规律可知，这个反应在任何程度下都不会发生，工程上采用迂回策略，改变反应路线。
第一步：++?++322
4
8423H CO O H CO
CH
θ
m f H ? -74.85 -393.5 -248.1 -110.5 0 θ
m f S ? 186.3 213.7 188.72 197.9 130.6 θ
m f G ? -50.84 -394.4 -228.6 -137.3 0
()()()8.5056.22824.39484.50343.137=-?----?-?-=?θ
m r G
()()()()T
T G T r 686.015.634)3.18637.21372.18829.19746.1308(10
1.24825.39385.7435.11043
-=?--?-?+
???--?----?--?=?-θ
工业反应在800C
下进行，mol KJ G K r /93.1011073-=?θ
第二步：OH CH H CO 322?+
θ
m f H ? -110.5 0 -239 θ
m f S ? 197.9 130.6 127.2 θ
m f G ? -137.3 0 -166.8 5.29)3.137(8.166-=---=?θ
m r G
()T T G T r 332.05.128)6.13029.1972.127(10
5.1102393
+-=?--??----=?-θ
工业反应在较低温度下进行
（3）Solvay 群——通过引入不消耗的循环物料参加子反应，回避热力学障碍。 例如：Solvay 制碱工艺： ()()423
去CO CaO CaCO
+→ 1000C
（1）
()22OH Ca O H CaO →+ 100C
(2)
()O H NH
CaCl
Cl NH OH Ca 23
2
42
222++→+ 120C
(3)
34223
2222HCO NH CO O H NH
→++ 60C
(4)
Cl NH NaHCO
NaCl HCO NH 43
3
42222+→+ 60C
(5)
()()()4)1(222323
去去CO O H CO Na NaHCO
++→ 200C (6)
从1-6可以看出，利用3NH 在体系内循环，可以实现以下反应：
2323
2CaCl CO Na NaCl CaCO
+→+ mol KJ G m r /3.40=?θ
8、简述催化剂的作用及基本特征。
答：催化剂的作用：
（1）提高反应速率和选择性
可以使某些化学反应具有实用价值，实现工业化、规模化。
322SO O SO →+ 无52O V 催化剂时，即使加热也几乎不生成3SO 。1838年，实现了工业规模合成3SO ，化学工业进入第一个飞速发展时期。
322NH H N →+ 若没有铁催化剂，在反应温度为400C 时，其反应速度极慢，几乎不能觉接出来，而当有铁催化剂的存在时，就实现工业生产合成氨。1913年，实现了工业规模合成氨，Pt 将氨氧化来制造硝酸，用以生产肥料和炸药。
提高速率意味着提高效率，提高选择性则可减少污染，减少分离工序的负担。 （2）改进操作条件
可以降低能耗，提高效率。例如高效催化剂的开发使得合成氨的操作压力从70~100MPa(高压法)向30MPa （中压法），再向10MPa （低压法）发展。 （3）有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术
1923年，实现了以煤为原料，通过合成气()2H CO +合成烃类，即所谓费托（F —T ）合成，合成气在Cu 系催化剂作用下制得了甲醇。 （4）催化剂在能源开发和消除污染中发挥重要作用
典型的例子除了上述费托合成生产汽车燃料用甲醇外，还有汽车尾气的净化，有机污染物得光催化分解等。 催化剂的基本特征：
（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（动力学效应），但不能改变平衡（热力学效应），其动力学效应对正、逆反应都是一致的。
（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。（不过，催化剂的选择性也具有一定的通性，例如，加氢催化剂通常就是脱氢催化剂。）
反应单元部分作业 通用反应单元
1、氧化反应可以分为哪些类型，简述其热力学、动力学特性，常用的氧化剂有哪些？列举常见的以氧化为核心反应的工艺。
答：氧化反应的类型：
① 按反应类型分：化合反应，脱氧反应，脱氢加氧反应。
② 按反应物相态分：汽液相氧化反应，汽固氧化反应，气相氧化反应。 （1）热力学特性：绝大部分氧化反应都有显著的热效应。深度氧化的趋势明显。 （2）动力学特点：
① 大部分有机物参与的反应都具有机理复杂、副产物多的特点。 ② 绝大部分氧化反应都具有连串、平行的复合反应特性。
③ 通常不可逆，加之强放热，具有显著的正反馈特性。 （3）常用氧化剂：
① 氧气、空气；
② 氧化物：各种非金属和过渡金属的高价氧化物；
③ 过氧化物：2222O Na O H ，等 ④ 过氧酸及盐 ⑤ 含氧酸及盐
（4）典型的以氧化为核心单元的工艺有：
① 硫酸：以硫铁矿、硫磺、有色金属矿、S H 2等为原料制备2SO ，2SO 转化为3
SO 两个环节都是氧化反应。
② 硝酸：3NH 催化氧化制NO ,NO 制2NO 。 ③ 乙烯制环氧乙烷 ④ 丙烯氨氧化制丙烯晴
⑤ 钒渣制钒化合物：焙烧工序发生氧化——钠化 ⑥
绿矾制氧化铁系颜料：氢氧化亚铁浆料鼓泡氧化。
2、简述氢化及脱氢反应的热力学、动力学特性，列举常见的以氢化或脱氢为核心反应的工艺。
答：氢化反应的特性：（1）氢化反应是分子数减少的反应，因此，加压有利于提高反应速率和平衡转化率；
（2）反应的,0,0
（3）催化剂类型多，单金属催化剂、合金催化剂、金属氧化剂、硫化物、均相配位催化剂（金属的配位化合物）；
（4）从反应相态上分析，有气态反应物和产物+固态催化剂。气态()2H 及液态（被加氢的物质）反应物+液态产物+固态催化剂，气态()2H 及液态（被加氢的物质）反应物+液态产物+液态催化剂（溶解在液相反应体系中）三类。 脱氢是氢化的你反应，其反应特性：
（1）脱氢反应是分子数增加的反应，因此，低压有利于提高平衡转化率；
（2）反应的,0,0>?>H S 由S T H G ?-?=?知，吸热越少、温度越高，热力学优势越显著；
（3）催化剂类型多，单金属催化剂、合金催化剂、金属氧化剂、硫化物、均相配位催化剂（金属的配位化合物）；
（4）从反应相态上分析，有气态反应物和产物+固态催化剂、液态反应物+气态()2H 及液态（脱氢后）产物+固态催化剂，液态反应物+气态()2H 及液态产物+液态催化剂（溶解在液相反应体系中）三类。 典型工艺：（1）合成氨；（2）苯加氢制环己烷；（3）乙苯脱氢制苯乙烯；（4）正丁烯脱氢制丁二烯；（5）原油加氢脱硫；（6）不饱和油脂加氢饱和。
3、解释电流效率、电压效率、电能效率。为什么电解过程中电能效率始终低于100%，电解过程中如何提高电能效率？列举常见的以电解为核心反应的工艺。
答：
（1）电流效率
%100?=
理论产量
实际产量电流效率
（2）电压效率
电解槽的电压由理论分解电压、超电压、电阻压降三部分组成。
%100?=
电解槽的实际槽电压
理论分解电压电压效率
理论分解电压，即电解反应物和产物所构成的电池的可逆电动势（是条件电势而不是标准电势）。
（3）电能效率
电解法制备产品过程中消耗电能的多少，是极为重要的经济指标，在实验室或工业生产中进行电解反应时，实际消耗的电能往往超过理论计算值。这是因为在电解过程中会产生浓度极差和电化学极化，从而出现了浓差超电势和活化超电势，同时还可能出现一些副反应以及溶液产生的内阻等，这些都需要额外消耗一些电能。
理论上所需的电能与实际消耗的电能之比称为电能效率，即：
电压效率电流效率实际消耗的能量
理论上所需的能量电能效率
?=?=
%100
由于存在漏电、副反应放电等现象，目标反应所消耗的电量总是小于通过电解池的电量，因此，电流效率总是小于100%。
电解电压=理论分解电压+超电压+线路压降，由于极化等原因存在，超电压总是大于0，接线电阻使得线路压降也总是大于0，故电解电压始终大于理论分解电压，电压效率小于100%。因此，电能效率总是小于100%。
要提高电能效率，就要设法提高电压效率和电流效率，减少过电压和接线电阻，减少副反应及漏电现象。
工艺实例：
无机化工反应单元：
1、写出你对焙烧、煅烧、烧结的定义，根据添加或工艺目的不同，焙烧可以分为哪些类型，举例各种焙烧及煅烧、烧结的工艺实例。
答：焙烧， 即把物料（如矿石）和添加剂共同加而不使焙化，以改变其化学组成或物理性质的热加工过程。根据添加剂或工艺目的不同，分为以下类型：
① 氧化焙烧
粉碎后的固体原料在氧气中焙烧，使其中的有用成分转变成氧化物，同时除去易挥发的砷、锑、硒、磷等杂质。在硫酸工业中，硫铁矿焙烧制备二氧化碳是典型的氧化焙烧。冶金工业中氧化焙烧应用广泛，例如，硫铁矿、硫化矿经氧化焙烧得氧化铜、氧化锌，同时得到二氧化碳。
② 还原焙烧（磁化焙烧）
在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理，常用的还原剂是碳。在制取高纯度产品时，可用氢气、一氧化碳或甲烷作为焙烧还原剂。例如，贫氧化镍矿在加热下用水煤气还原，可使其中的三氧化二铁大部分还原为四氧化三铁，少量还原为氧化亚铁和金属铁；镍、钴的氧化物则还原为金属镍和钴。因为该过程中的三氧化二铁具有弱磁性，四氧化三铁具有强磁性，利用这种鉴别可以进行磁选，故此过程又称为磁化焙烧。
③ 氯化焙烧
在矿物或盐类中添加氯化剂进行高温处理，使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氧化物，从而同其他组分分离。氯化剂可用氯气或氯化物（如氯化钠、氯化钙等）。例如，金红石在流化床中加氯气焙烧，生成四氯化钛，经进一步加工可得二氧化钛。又如在铝土矿化学加工中，加炭（高质煤）粉成型后氯化焙烧可制得三氯化铝。若在加氯化剂的同时加入炭粒，使矿物中难选的有价值金属矿物经氯化焙烧后，在炭粒上转变为金属，并附着在炭粒上，随后用选矿方法富集，制成精矿，其品位和回收率均可以提高，称为氯化高析焙烧。
④ 硫酸化焙烧
以二氧化硫为反应剂的焙烧过程。通常用于硫化物矿的焙烧，使金属硫化物氧化为易溶于水的硫酸盐。若以Me 表示金属，硫酸化焙烧主要包括下列过程： 222232SO MeO O MeS +→+ 32M e S O SO MeO →+ 4
23M e S O O M e S O →+ 例如：闪锌矿焙烧、硫化铜焙烧、硫钴精矿焙烧等。
⑤ 碱性焙烧
以纯碱、烧碱或石灰石等碱性物质为反应剂，对固体原料进行高温处理的一种碱解过程。例如：软锰矿与苛性钾焙烧制取锰酸钾，铬铁矿与苛性钾焙烧制取铬酸钾。
⑥ 钠化焙烧
在固体物料中加入适量的氯化钠、硫酸钠等钠化剂，焙烧后产物为易溶于水的钠盐。例如：湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除铁后，加钠化剂在回转窑中焙烧，渣中的三价钒氧化成五价钒，并变成钠盐。
影响固体物料焙烧的转化率与反应速度的主要因素是焙烧温度、固体物料的粒度、固体颗粒外表面性质、物料配比以及气相中各反应组分的分压等。
煅烧，不加添加剂的焙烧，按用途可分为：（1）分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时制得二氧化碳气体；（2）活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分解，连例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔，易于进一步加工生产氧化铝；（3）脱除杂质， 如脱硫、脱除有机物和吸附水等；（4）晶型转化，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改善其使用性质。
烧结，粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。烧结有配加添加剂，也有不用添加剂的。
2、什么叫浸取？浸取有哪些类型，如何选择浸取剂？罗列工艺实例。
答：用适当的溶剂处理固体物料（如矿石、精矿或焙砂等），选择性地溶解其中一种或几种有价金属，使之与固体物料中不溶解的组分分离的过程。
按机理分，浸取可分为物理浸取、化学浸取和细菌浸取。物理浸取是单纯的溶质溶解过程，所用的溶剂有水、醇或其他有机溶剂。化学浸取用于处理矿物，常用酸、碱及一些盐类的水溶液，通过化学反应，将某些组分溶出。细菌浸取用于处理某些硫化金属矿，靠硫细菌的氧化作用，将难溶的硫化物转变为易溶的硫酸盐而转入浸出液中。
按所用浸取剂可将物理浸取和化学浸取分为酸浸（常用盐酸、硫酸）、碱浸（常用纯碱、烧碱）、水浸、碳酸化浸取（向浸取系统中通入2CO ，可在一定程度上沉淀+
2Ca
之类的离
子）、氨浸（有时利用碱性、有时利用结合能力，有时同时利用）。络合物浸取（例如KCN 浸取金矿，主要是利用-
CN
的结合能力），盐浸（有的主要着眼于盐效应增溶作用，有些同
时利用阴离子的络合效应）、有机溶剂浸取（常用乙醇、丙酮、乙二胺）。
浸取剂的选择主要考虑被处理原料的特性、浸取得效果和经济因素等，既要达到浸取率高和选择性好，又要使用方便、经济和能再生循环使用。例如，含酸性脉石为主的铀矿石应采用酸浸，含碱性脉石为主的铜矿则直采用氨浸。中国株洲冶炼厂和沈阳冶炼厂的湿法炼锌车间，采用锌电解的废液作为锌精矿焙砂的浸取液。
（1）钒渣熟料浸取——用水溶解不同原子比的钒酸钠和杂志钠盐（硅酸钠、磷酸钠等）等焙烧产物。
（2）钛矿或钛渣酸解产物浸取——用稀酸浸取硫酸氧钛、硫酸铁等酸解产物。
（3）锌焙砂浸取——稀硫酸浸取焙砂中的ZnO 或4
ZnSO
等焙烧产物。
（4）铜矿的酸浸——用稀硫酸溶解氧化型铜矿中的金属氧化物。
（5）硼矿化学加工（酸浸）——3390
42BO H SO H ?→?
+硼矿 （6）萤石制氟化氢（酸浸）——4250
2004222CaSO HF SO H CaF +???→?+- （7）2
BaCl
生产（酸浸）——
()()2
4
BaCl
HCl ag BaS BaS BaSO
→+??→?→
热水
重晶石
（8）硼砂生产（碳酸化浸出）——
()37422323222MgCO O B Na CO CO Na O B MgO +→++?
（9）泡化碱生产（碱浸）——O H SiO Na NaOH SiO 2322+→+
（10）NaF 制备（水浸）——萤石经800~900C 钠化焙烧、O H 2浸取、结晶、干燥成品。23
3222CO CaSiO
NaF SiO CO Na CaF ++→++
（11）硫酸分解磷矿工艺
3、工业结晶过程中如何控制条件获得不同粒度的晶体？
答： （1）控制适当的过饱和度，晶种，搅拌条件，降温速度等。
（2）降温过快或过饱和度大，结晶快，晶粒小；过饱和度小，晶粒大。
（3）品种量大，晶粒细；晶种量适当，晶粒粗；品种量过小，易导致结晶效果恶化。 （4）搅拌剪切力大，晶粒细，适当搅拌即可。 （5）适当陈化，晶粒较为饱满完整。
4、硫酸分解磷矿（氟磷灰石）生产磷酸的化学反应？产物中三种可能的硫酸钙
晶型是什么？
答：硫酸浸取分解磷矿是液固反应过程，反映式为:
O nH CaSO HF PO H O H SO H PO F C 24432423
4553115(a ++→++）
反应过程中为避免磷矿颗粒表面被硫酸钙包裹，延缓或阻碍反应的进行，实际上是用循环磷酸来分解磷矿，即用磷酸与硫酸的混酸来分解磷矿。
反应分两步进行，第一步是磷矿与磷酸生成磷酸一钙；第二是磷酸一钙再与硫酸反应生成磷酸与磷酸钙。
O
nH SO C PO H O nH SO H PO F C HF
PO H C PO H PO F C 244324234534243345a 5105)(a 5)a 5)(a +→+++→+（
在湿法磷酸生产过程中，根据液相中磷酸与硫酸的浓度。系统的温度不同，有三种硫酸钙的水合物结晶与溶液处于平衡状态，他们是二水物O H SO C 24.2a （二水石膏）、半水物05.0-24
H CaSO
-α(α半水石膏)和无水物4a SO C Ⅱ（硬石膏Ⅱ）。
5、磷酸分解磷矿生产磷酸有几种生产方法?各有什么特点？ 答：（1）二水物法（DH)
典型的二水物法工艺流程有雅可不斯—道尔科Ⅱ流程和罗纳—布朗流程。二水物的工艺条件为：成品磷酸W （P2O5）=28~30％，液相游离P （SO3）=0.25~0.35g/ml ，反应温度75~85℃，停留时间4~5小时，料浆液固重量比2.0~3.0，P2O5得率93~95％。 6、硫酸分解磷矿生产磷酸生产工艺主要由哪几部分组成？ 答：（1）磷矿的磨碎
采用干磨或湿磨方法将磷矿研磨至所需细度。研磨矿粉的细度原则上应与其特性与所选用的生产工艺流程相匹配。在磨机选择上，大型生产装置选用球磨与棒磨，它们既可用于干磨也可用于湿磨，中小型装置选用弹性较大的环辊式或辊式干湿磨机。
（2）磷矿的浸取
在激烈搅拌和料浆高速循环的条件下进行硫酸分解磷矿的反应。反应系统的目的在于获得尽可能高的磷矿分解率和制得性能稳定、颗粒均匀粗大的硫酸钙结晶。对于二水物生产工艺，反应系统可以采用多槽串联，也可采用单槽或多格单槽。对于半水物和再结晶的生产工艺，必须采用多槽反应系统。 （3）料浆的冷却
磷矿的分解属放热过程，为使反应在适宜温度下进行，必须对料浆进行冷却。消除反应热的方法有两种：鼓风冷却和真空闪蒸冷却。两种方法的电耗接近，但两者相比，鼓风冷却的效果受周围环境的温度和湿度影响大，同时含氟尾气量大，对环境的污染也大。真空冷却不受周围环境稳定与湿度影响，无需对排放物处理，对环境污染少，因此应用日益普及，该法缺点是设备与管线易结垢，需定期清理。
（4）料浆的过滤
反应系统所制得的料浆中，固相以硫酸钙结晶为主，此外还有酸不溶物，未反应的磷矿以及从液相中国重新析出的氟硅酸盐等固体杂质。普遍采用具有逆流洗涤的真空过滤机分离磷酸和固相物。过滤系统所追求的目标是：获得尽可能洁净的滤酸，达到尽可能高的P2O5回收率，尽可能避免滤酸损失，装置的可靠性与运转率高。过滤机是整个湿法磷酸生产装置中机械结构最复杂，价格上最昂贵的装备，约占二水物法装置投资的一半左右。有三种类型的真空过滤机可供选择：橡胶带式真空过滤机、盘式真空过滤机和转台式真空过滤机。 （5）回磷酸系统
将洗涤液与部分滤液配制回磷酸，返回反应系统，以维持反应料浆所需的液固比。 （6）湿法磷酸的浓缩
二水物法湿法磷酸的浓度为28~30%P 2O 5，半水物法或半水—二水物法磷酸浓度较高，
但作为商品磷酸进行长期运输时需浓缩至52~52%P2O5。大中型湿法磷酸生产企业中一半均自配硫酸生产装置，可综合利用硫酸的副产蒸汽发电后的低位能背压气作热源，采用真空蒸发浓缩磷酸。结垢问题是湿法磷酸浓缩过程能否长期、稳定运行的关键所在，在有游离硫酸存在的条件下，结垢的主要组成是硫酸钙、氟硅酸钾、磷酸铁等。生产过程中要采用有效措施延缓与阻止结垢。
（7）含氟气体的吸收
生产过程中所逸出的氟化物应进行吸收，使之符合环保规定。
（8）再结晶系统
对半水物—二水物流程或二水物—半水物流程，需将硫酸钙的结晶进行转化，回收的P2O5返回反应系统，滤饼作副产物使用。
有机化工反应单元：
精细化工反应单元：
1、精细化工产品有哪些特点？列举10种常见精细化工产品。
答：精细化学品特点：技术密集度高；品种多；批量小；具有特定的功能；大量采用复配技术；附加价值和经济效益高；间歇生产；综合生产流程和多用途、多功能生产设备。
精细化工产品的特点是品种多、产量小、附加值较高等，但不能以此作为其定义。在此仅列举数个精细化工领域，仍不能避免有的领域之间的交叉重叠。
日化用品，如：洗发水、洗衣粉、香皂、肥皂、洗洁精、牙膏、干洗剂、衣物柔顺剂、化妆品等。
染料及中间体，药品及中间体，涂料（油漆和水性涂料）。
颜料：钛白、铁红、铅铬黄等无机颜料；铁红、氧化铬等磁性颜料，以及大量的有机颜料。有时包括碳酸钙、二氢磷酸钙、氧化铝、二氧化硅粉体等填料。
催化剂：硫酸系列催化剂、合成氨催化剂、各种有机化工及精细化工用催化剂。
高分子化工反应单元：
1、简述高分子化合物的含义、类型，每种类型各举3~5例。
答：高分子化合物通常是指分子量高达104`~106的化合物，简称高分子。
高分子化合物可分为天然高分子和合成高分子。棉花、丝麻、皮革、羊毛、木材、植物纤维素、蛋白质为天然高分子；塑料、合成纤维、合成橡胶、油漆、涂料等是合成高分子。以合成高分子为基础制成的材料统称为高分子材料。其中以塑料、合成纤维、合成橡胶的产量最大，因此有三大合成材料之称。
2、结构单元、重复单元、聚合度的意义？
答：组成大分子链的那些最简单的基本基本结构称作结构单元。因是在大分子链中重复出现的，也称为重复结构单元，简称重复单元；重复单元数或链节数又称聚合度，记作DP，也有以结构单元数作为聚合度的，以Xn表示。例如聚氯乙烯、聚乙烯是由许多氯乙烯、乙烯为结构单元重复连接而成。由能够形成结构单元的分子所组成的化合物称作单体，也就是聚合物的原料。聚氯乙烯、聚乙烯的结构单元与氯乙烯、乙烯单体相比较，除了电子结构改变以外，原子种类和个数完全相同，这种单元又称单体单元。N代表重复单元数，也就是聚合度。聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
3、简述高分子材料制备的三个主要过程？
答：高分子材料的制备主要包括基本有机合成、高分子合成、高分子成型加工三个过程。
石油、天然气、煤炭是制造聚合物材料的最基本原料，需要经过石油开采、石油炼制，经基本有机合成得到制备聚合物的主要原料—单体。基本有机合成工业不仅为聚合物合成提供单体，而且提供溶剂、塑料添加剂以及橡胶配合剂等辅助原料。
高分子合成将单体经过聚合反应合成聚合物。
高分子材料成型加工是以聚合物为原料，经过适当方法加工，成型为高分子材料制品。
化工工艺学考点
1. 化工原料产品的特点：多样性、复杂性、工艺可变性、抗风险能力差
2. 化学工业五大门类及典型产品：①基础无机化工：三酚两碱合成氨②基础有机：三烯三苯小分子有机
物③高分子化工：塑料、橡胶、化学纤维④生物化工：医用、农用抗生素⑤精细化工：日化、化妆品、油漆中间体
3. 列举说明化学工业原料、工艺产品的多样性：①不同原料经不同工艺加工成相同产品例如：②同一原
料经不同工艺加工成不同产品③同一原料经不同工艺加工成同一产品
4. 我国金属矿产资源的特点：①大宗矿产数量不足，小的稀有矿产资源丰富②富矿少贫矿多③综合矿多
单一矿少④大宗型矿层占储存比例较大，有一批世界级的超大矿储存
5. 煤炭的分类及特性：①按成煤植物和成煤条件分：腐植煤、残植煤、腐泥煤②按煤化程度分：泥煤、
褐煤、烟煤、无烟煤（P 14）
6. 石油分类及中央的物化指标：（1）分类：工业分类法：石蜡基型、环烷基型、石蜡—中间型、中间型、
中间—环烷基型 估计市场分：低硫、含硫、高硫三个品级。（2）指标：①API ②S 含量③化原成分④密度盐分水分⑤馏分流程
7. 氧化剂：氧或空气、氧化物、过氧化物、过氧酸、含氧盐、含氮化合物、卤化物、其他氧化剂 8. 平衡常数：
9. 热力学障碍的处理：①耦合反应（拼一个△G 远小于0的反应，例富钛料氯化，甲烷制乙炔）②分布
反应（使得每步反应都在较好的热力学优势下进行，绕过热力学障碍，例天然气制甲醇）③solvay 群（通过引入不消耗循环物料参加反应回避热力学障碍，例solvay 制减工艺）
10. 催化剂：（1）作用：提高化学反应的效率和选择率、改进操作条件、有利于研发新的工艺过程、新技
术、用于能源开发和污染控制（2）特征：本身不发生性质的变化、只能缩短达到化学平衡的时间不改变平衡，动力学效应对正逆反应都一样、有明显的选择性（3）分类：按体系分：均相、非均相催化剂按类别分： 按机理分：氯化还原、酸碱催化剂 按物态分：金属氧化物、络合物、生物催化剂等 11. 超电位影响：电极材料、表面状态、溶液组成、温度 12. 电压降：槽子电压降、连线电压降、线电阻 13. 降
超理槽E E E E ++=
=E η%100/r *槽E E
η=
（产品）实际电能消耗
生产（产品）理论电能消耗生产t t 11=E η*I η
14. 高分子合成过程
15. 硫铁矿、硫磺制硫酸工艺流程 16. 焦炭或天然气合成氨工艺流程 17. 氯碱工艺（方程式、计算） 18. 乙烯法制聚氯乙烯的工艺流程
化工工艺学课程简介13页
化工工艺学课程简介 《化工工艺学》是化工及相关专业一门重要技术基础课。《化工工艺学》课程适应高等教育发展需要，以培养高等工程技术应用性人才为目标，以化工工艺为主线，突出“宽、精、新、用”思想，即强调口径宽阔、简明精练、新技术新工艺、应用型实用化，使课程体系更加科学化，教学内容更加合理化，便于学生熟悉和掌握生产第一线生产技术岗位所必需的基本理论和专业知识。有机化工、无机化工、精细化工、高分子化工、煤化工、石油加工、生物化工等各方面理论和知识有机统一，形成完整的大化工系统知识体系，体现一定的科学性、先进性、完整性、充实性，奠定现代化工工艺技术基础，满足企业生产第一线必需的基本理论和专业知识。 个人简介 李景崮，男，1949年7月生，中共党员，副教授，1982年毕业于山东师范大学化学系，82年起在临沂师范学院化学系工作至今，一直致力于从事化学教育和教学研究，主讲课程有：《化工基础》、《化工原理》、《绿色化学与化学工业》、《化工工艺学》。研究方向：化学工程及化学工艺。近年来撰写论文20余篇，并从事了化工生产的科技实践。 《化工工艺学》课程教学大纲 （Chemical Technology） 课程编号： 学时数：32 学分数：2
适用专业：应用化学、化学工程与工艺 1、课程的性质、目的和任务 本课程是化学工程与工艺专业本科生学习的专业课。本课程从化工生产的 工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，阐明化工工艺的基本概念和基本理论，介绍典型产品的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。通过本课程学习，培养学生应用已学过的基础理论解决实际工程问题的能力，使学生了解当今化学工业概貌极其发展方向；掌握化工过程的基本原理，典型工艺过程的方法、原理、流程及工艺条件；了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。以便学生在以后的生产与开发研究工作中开拓思路、触类旁通、灵活应用，不断开发应用新技术、新工艺、新产品和新设备，降低生产过程中的原料与能源消耗，提高经济效益，更好地满足社会需要。 2、课程教学的基本要求 重点放在分析和讨论生产工艺中反应、分离部分的工艺原理、影响因素、 确定工艺条件的依据、反应设备的结构特点、流程的组织等。同时，对工艺路线、流程的经济技术指标、能量回收利用、副产物的回收利用以及废物处理作一定的论述。通过加强基础、面向实际、引导思维、启发创新，使学生掌握广博的化学工艺知识，培养理论联系实际的能力，为其将来从事化工过程的开发、设计、建设和科学管理打下牢固的化学工艺基础。3、课程的教学内容、重点和难点
化学工艺学试卷A
**学院2011-2012 学年度第2 学期 《化学工艺学》( 本科)期末试卷(A)(时间120分钟) 试卷编号: 院(系) 班姓名学号得分 一、判断题（对的画“√”，错的画“×”）（每小题1分，共10分） 1．对烃类的裂解过程，要求高温，高压，低停留时间（） 2．通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量。（√） 3、设备或装置在任何条件下可以达到的最大生产能力，称为设计能力。（×） 4、对于采用循环式流程的过程来说，单程转化率即是全程转化率（×） 5、馏分油的关联指数是表示芳烃的含量。（√） 6、合成气是指二氧化碳和氢气的混合气。（×） 7、关联指数越大，则油品的芳烃含量越高。（√） 8、催化剂的作用是它能与反应物生成不稳定中间化合物，改变了反应途径，活化能得以降低。（√） 9、催化剂能缩短达到化学平衡的时间，故能改变化学平衡。（×） 10、羰基铑催化剂的主要缺点是异构化活性很高。（√） 二、填空题（每空1分，共10分） 1、磷肥的生产方法有酸法和热法两大类。 2、石油中的非烃化合物主要有硫化物、氮化物、含氧化合物和金属有机化物。P14 3、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。P24 4、催化剂按催化反应体系的物相均一性可分为均相催化剂和非均相催化剂。 5、乙烯产量常作为衡量一个国家基本化学工业发展水平的标志。 6、工程中常以C5和C5以上液相产品氢含量不低于8%作为裂解深度的限度。 7、由于受炉管耐热程度的限制，管式裂解炉出口温度一般均限制在950℃以下。 8、乙烯生产中常采用脱除乙炔的方法有溶剂吸收法和催化加氢法。 9、裂解气深冷分离中，脱甲烷塔和乙烯精馏塔是两个关键的精馏塔。10、芳烃中的三苯和烯烃中的三烯是化学工业的基础原料，其中三苯是指苯、甲苯和二甲苯。 10、芳烃中的三苯和烯烃中的三烯是化学工业的基础原料，其中三烯是指乙烯、丙烯和丁二烯。 11、工业上分离对二甲苯的主要方法有：深冷结晶分离法、_ 络合分离法_和模拟移动床吸附分离法。 12、按脱硫剂的状态来分，脱硫方法有__ ___和__ __两大类。 13、烃类选择性氧化可分为：碳链不发生断裂的氧化反应、碳链发生断裂的氧化反应和氧化缩合反应三种。 14、氧化反应是一大类重要的化学反应，其特征为：反应放热量大、反应不可逆、氧化途径复杂多样、过程易燃易爆。 15、羰基合成的初级产品为醛 16、高压法甲醇羰化反应合成醋酸采用的催化剂为钴碘催化剂、低压法采用铑碘催化剂。 17、目前对乙烯氧氯化的反应机理主要有两种不同看法。一种认为是氧化-还原机理；另一种认为是环氧乙烷机理。 1、裂解炉在裂解过程中，由于有二次反应的存在，炉管会结焦，为了保持设备的正常运行，必须定期给裂解炉管清焦，清焦分清焦和清焦或蒸汽-空气清焦。 2、工业催化剂的使用性能指标为：、、寿命和其它廉价易得、无毒、易分离等。 3、裂解气中酸性气体脱除的方法有碱洗法和两种。 4、裂解气深冷分离中，和乙烯精馏塔是两个关键的精馏塔。 5、工业上分离对二甲苯的主要方法有：、_ _和模拟移动床吸附分离法。 6、按脱硫剂的状态来分，脱硫方法有__ ___和__ __两大类。 三、选择题（每小题1分，共10分） 1、下列哪个过程属于对石油的一次加工： A．烃类热裂解；B. 催化重整；C. 催化裂化；D.常压蒸馏和减压蒸馏 2、各族烃类的裂解反应难易顺序为：p61 A. 正烷烃>异烷烃>环烷烃>芳烃 B. 正烷烃<异烷烃<环烷烃<芳烃 ---------------------------------------- 装-------------------------------------- 订------------------------------------- 线----------------------------------------------------
金属乙二醇盐合成工艺的研究
金属乙二醇盐合成工艺的研究 沈国良1,2, 张晓辰1, 李银苹1, 刘红宇1, 宁桂玲2 (1.沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;2.大连理工大学化工学院,辽宁大连116012) 摘 要:介绍了乙二醇盐催化剂的合成研究进展,详细介绍和评述了金属法、碱法、Nelles 法、醇交换法等制取乙二醇钠、乙二醇钾、乙二醇锑、乙二醇钛、乙二醇铝等二元醇盐催化剂的工艺技术,乙 二醇盐有着广阔的应用前景。 关键词:二元醇盐;乙二醇盐;金属醇盐;合成中图分类号:TQ 223.16 文献标志码:A 文章编号:0367-6358(2011)01-0049-04 S tudy on Sy nthesis T echnology of Ethy lene G lycol A lkoxides SH EN Guo -liang 1,2 , ZH ANG Xiao -chen 1, LI Yin -ping 1, LIU H ong -yu 1, N ING Gui -ling 2 (S chool o f P etrochemical E ngineer in g ,Shenyang Univer sity o f Technolog y ,Liaonin g Liaoy ang 111003,China ; S choo l o f Chemical E ng ineer in g ,Dalian Univer sity o f Technolog y ,Liaoning Da lian 116012,Ch ina ) Abstract :The development on study of ethy lene glycol alkoxides cataly st w as review ed .The sy nthesis techno logy of e thylene gly col so dium ,e thylene gly col po tassium ,ethylene gly co l antim ony ,e thylene g ly co l titanium and e thylene gly col aluminum cataly sts by m etal metho d ,alkaline method ,Nelles method and alcohol ex chang e method w as introduced .The e thylene gly co l alkoxides will find bro ad application in industry . Key words :dihy dro xy alcohol alko xides ;ethy lene g lycol alko xides ;metal alkoxides ;sy nthesis 收稿日期:2010-08-16 基金项目:辽宁省教育厅科技计划项目[2005303] 作者简介:沈国良(1960～),男,辽宁大连人,教授,从事化学工艺学科研究工作。E -mail :sg l6666@https://www.wendangku.net/doc/014715191.html, 金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的广义金属有机化合物的一部分[1]。随着醇盐溶胶-凝胶法(S ol -Gel )的迅猛发展,极大地促进了金属醇盐化学的研究[2],并为开发醇盐新用途和制备新材料奠定了基础[3]。目前,开展醇盐合成、性能、应用的研究已成为研究的热点之一,既有较大的理论意义,又有重要的实用价值。 但到目前,所合成的金属醇盐大都为单金属、多金属的一元醇盐 [4] 。金属的一元醇盐是酯化反应、 酯(醇)交换反应、缩聚反应等重要反应的高效催化 剂,也可用作有机合成试剂、干燥剂,是近年来制备超细(纳米)氧化物的主要原料。但是,金属的一元醇盐非常容易水解,就连采用溶胶—凝胶法水解制 备超细(纳米)粉体时还需加入大量螯合剂以减缓水解程度 [5] ,以便于控制粒度和形貌,严重影响着金属 钛醇盐的应用。 在研究金属一元醇盐水解性能时,为控制金属一元醇盐水解速率,一种有效而普遍使用的方法是使用螯合剂,螯合剂能与高活性的金属醇盐反应形成螯合物,能够降低水解速率。可用作螯合剂的物质有二元醇、有机酸、β-二酮等,其中采用二元醇作 螯合剂时,反应通式如下: M (OR )n +x HO -G -O H ※(RO )n -2x M (OG O )x +2x RO H 金属二元醇化合物能产生高的分子缔合,通常比原醇盐难水解[6]。根据这一原理,后来人们制备 · 49·第1期化 学 世 界
化工工艺学题库
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《化工工艺学》题库 1.什么叫烃类的热裂解 裂解（splitting）是将烃类原料（气或油品）在隔绝空气和高温作用下，使烃类分子发生断链或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃和烷烃及炔烃 热裂解不加催化剂及添加剂裂解的分类 2. 目前世界上主要乙烯生产国的产量是多少 3. 什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应 一次反应：即由原料烃类经热裂解生成乙烯、丙烯的主反应。 二次反应：即一次反应生成的乙烯、丙烯进一步反应生成多种产物，甚至最后生成焦和碳 一次反应和二次反应的共同点：是随着反应的进行，气体产物的氢含量增加，液体产物的氢含量降低。 各族烃进行一次反应的容易程度顺序: P (链烷)＞N（环烷）＞A（芳环） 各族烃进行二次反应的容易程度顺序： P(链烷)＜N(环烷)＜A(芳环） 4. 什么叫键能 5. 简述一次裂解反应的规律性。 可见规律： ⑴热效应很大的吸热反应，断链易于脱氢； ⑵ 断两端易于断中间； ⑶ M↑ ，断中间↑，断两端↓ ； ⑷ 生成大烯烃易于生成小烯烃； ⑸裂解产物中甲烷含量总是高于氢。 6. 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 7. 什么叫焦，什么叫碳结焦与生碳的区别有哪些
裂解过程中，生成的乙烯在900~1000℃或更高的温度下，主要经过乙炔阶段而生碳，即烯烃经过炔烃中间阶段而生碳。 裂解反应所生成的乙烯，在500℃以上的温度下，经过生成芳烃的中间阶段而结焦。焦中，碳含量高于95%，且含有一定量的H2。 8. 试述烃类热裂解的反应机理。 9. 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。 10.烃类裂解有什么特点 11.11. 裂解供热方式有哪两种 12.12. 什么叫族组成，PONA的含义是什么什么叫芳烃指数什么叫特性因素 P—烷烃；O—烯烃；N—环烷烃；A—芳香烃 特性因素特性因素是用作反映石脑油、轻柴油等油品的化学组成特性的一种因素，用K表示。原料烃的K值愈大,乙烯的收率愈高。烷烃的K 值大，芳烃的K值小。 13. 裂解炉温度对烃的转化率有何影响，为什么说提高裂解温度更有利于一次反应和二次反应的竞争 裂解反应是强烈的吸热反应，温度越高，越有利于反应的进行。 14. 什么叫停留时间，停留时间与裂解产物分布有何影响 15. 应用化学平衡常数表达式推导低烃分压有利于裂解反应进行的结论。 16. 为什么要采用加入稀释剂的方法来实现减压的目的在裂解反应中，工业上采用水蒸汽作为稀释剂的优点是什么 17. 什么叫KSF,为什么要用正戊烷作为衡量石脑油裂解深度的当量组分。
化工工艺学 第三章 机械分离
第三章机械分离 本章学习指导 1．本章学习目的 通过本章学习能够利用流体力学原理实现非均相物系分离（包括沉降分离和过滤分离），掌握过程的基本原理、过程和设备的计算及分离设备的选型。 建立固体流态化的基本概念。 2．本章重点掌握的内容 （1）沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算和旋风分离器的选型。 （2）过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。 （3）用数学模型法规划实验的研究方法。 本章应掌握的内容 （1）颗粒及颗粒床层特性 （2）悬浮液的沉降分离设备 本章一般了解的内容 （1）离心机的类型与应用场合 （2）固体流态化现象（包括气力输送） 3．本章学习中应注意的问题 本章从理论上讨论颗粒与流体间相对运动问题，其中包括颗粒相对于流体的运动（沉降和流态化）、流体通过颗粒床层的流动（过滤），并借此实现非均相物系分离、固体流态化技术及固体颗粒的气力输送等工业过程。学习过程中要能够将流体力学的基本原理用于处理绕流和流体通过颗粒床层流动等复杂工程问题，即注意学习对复杂的工程问题进行简化处理的思路和方法。 4．本章教学的学时数分配 知识点3-1 授课学时数1 自学学时数2 知识点3-2 授课学时数3 自学学时数6 知识点3-3 授课学时数3 自学学时数6 知识点3-4 授课学时数1 自学学时数2 参考书籍 （1）柴诚敬，张国亮.化工流体流动与传热.北京:化学工业出版社,2000 （2）陈维枢主编.传递过程与单元操作.上册.浙江:浙江大学出版社,1993 （3）陈敏恒等,化工原理(上册).北京:化学工业出版社,1999 （4）机械工程手册编辑委员会.机械工程手册(第二版),通用设备卷.北京:机械工业出版社,1997 （5）大连理工大学化工原理教研室.化工原理,上册.辽宁:大连理工大学出版社,1993 （6）时钧等.化学工程手册,上卷.2版.北京:化学工业出版社,1996 （7）McCabe W. L. and Smith. J. C. Unit Operations of Chemical Engineering. 5th. ed. New York: McGraw Hill,1993 （8）Foust A. S. and Wenzel. L.
( 化工工艺学综述)由煤制合成气综述
由 煤 制 合 成 气 综 述 学院：化学化工学院班级：200 级化贸班姓名： 学号：09130
前言 传统的煤炭开发和利用对我国经济和环境产生了严重的影响，制约着国民经济的可持续发展。为了保证国民经济的可持续发展，必须提高煤炭的利用率，减少燃煤对大气的污染。发展洁净煤技术。 洁净煤技术（CCT——Clean Coal Technology）一词源于80年代的美国，是关于减少污染和提高效率的煤炭洗选加工及燃烧转化，烟气净化等一系列新技术的总称。1985年美国和加拿大曾就解决跨国界的酸雨问题进行谈判，关于1986年开始实施洁净煤技术计划（CCTP），其基本做法是把具有潜力的先进技术通过示范进入市场，所优选出的示范项目要有足够的普遍性和商业应用前景。现在已完成五轮计划项目，主要优选项目有：先进的选煤技术、先进的燃烧器、流化床燃烧、煤气联合循环发电、煤炭气化、煤油共炼、烟道气净化工艺及炼焦厂、水泥厂污染控制技术。该计划的实施将有助于扩大美国的煤炭生产和利用，减少石油进口、增强美国在高技术领域的国际竞争力。从长远看，也将对世界能源供应格局，煤炭工业的前景及改善环境产生重大影响。 由煤制合成气综述 摘要:论述了煤转化技术、煤气化工艺的技术特点、发展现状和工业应用;对比和分析了固定床、流化床和气流床气化炉的气化特点和工程应用概况;提出了目前国内可采用优先发展工业化成熟的Texaco气化技术和自主开发的对置式多喷嘴气化技术,适时发展具有广阔发展潜力的干煤粉气化技 术的参考性意见。 关键词：化工行业；煤制气；洁净煤技术 Abstract: Author has discussed the features, presently developing situation and industrial application of the coal conversion technology and coal gasification technology; has compared and analyzed gasification features and engineering application situation for gasifies of fixed bed, fluidized bed and gas flow bed technologies; has presented that it can be adopted in China at present to develop preferentially the ripped Texaco gasification and self-developed gasification technology with multi-burners oppositely arranged, has proposed to develop at the right moment the pulverized dry coal gasification technology which has wide development potential. Keyword: chemical industry; coal gasification; clean coal technology 煤制合成气，是指以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸汽等为气化剂，在高温条件下，通过化学反应把煤或焦炭中的可燃部分转化为气体的过程。生产的气体作为生产工业燃料气、民用煤气和化工原料气。它是洁净、高效利用煤炭的最主要途径之一，是许多能源高新技术的关键技术和重要环节。如燃料电池、煤气联合循环发电技术等，煤制气应用领域非常广发。如图1-1示意图。
化学工艺学试题答案
《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
化学工艺学 第二版 (米镇涛 著) 课后习题答案
※<习题一> 课后习题： 1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？ 答：化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中，以化工产品为目标的过程技术。化学工程学主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，他的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别释放大中的效应。化学工艺学与化学工程学都是化学工业的基础科学。化学工艺与化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题；此外，解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。 2现代化学工业的特点？ 答：特点是：（1）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；（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）重视能量的合理利用，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。 补充习题： 1现代化学工业的特点是什么？ 2化学工艺学的研究范畴是什么 3简述石油化工原料乙烯的用途？ 4利用合成气可以合成哪些产品？ 5※<习题二> 课后习题： 1.生产磷肥的方法是哪两类？ 答：生产磷肥的两种方法是： （1）酸法它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主反应式为 （2）热法利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。 1.石油的主要组成是什么？常、减压蒸馏有哪几类？ 答：石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。烃类即碳氢化合物，在石油中占绝大部分。非烃类指含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。常、减压蒸馏有三类：（1）燃料型（2）燃料—润滑油型（3）燃料—化工型 4.石油的一次加工、二次加工介绍 答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。
化工工艺习题
第一章合成氨原料气的制备 1.何为固体燃料气化？ 2.煤气的成分由哪些因素决定？（影响煤气组成的因素有哪些？） 3.常用的工业煤气有哪些？制合成氨所用的煤气是什么/ 4.何为独立反应数？如何计算/ 5.以煤和水蒸气反应，欲制得含CO和H2较高的水煤气，应在什么 条件下进行反应？欲制得CH4含量高的高热值煤气，应在什么条件下进行反应？ 6.以空气和水蒸气为汽化剂，对煤进行热加工，在自热平衡条件下 获得的煤气是什么煤气？ 7.什么是半水煤气？ 8.固体燃料间歇气化的原因是什么？ 9.如何进行煤气化过程的连续生产？ 10.间歇制半水煤气的工作循环包括哪几个阶段？用于制气的阶段有 哪些？各阶段的作用是什么？ 11.间歇制水煤气的工作循环包括哪几个阶段？ 12.间歇制低氮煤气的工作循环包括哪几个阶段？ 13.间歇制半水煤气中，炉内温度过高会造成什么影响？ 14.分析间歇制半水煤气中的能耗问题。 15.气化炉的操作温度即炉温指的是何处的温度？ 16.间歇制半水煤气各阶段时间分配的原则是什么？ 17.间歇制半水煤气中，调节气体组成常用的方法有哪些？ 18.燃烧室的作用是什么？ 19.富氧空气—水蒸气连续气化过程中，用调节什么的方法，保持燃 料层在允许温度范围内维持系统的自热平衡？ 20.富氧空气—水蒸气连续气化制半水煤气时，主要操作指标有哪 些？ 21.天然气蒸汽转化反应过程的主副反应主要有哪些？ 22.何为烃类蒸气转化？ 23.生产合成氨最经济的原料气生产方法是什么？ 24.影响天然气蒸汽转化反应平衡的因素有哪些？有何影响？ 25.提高温度，降低压力，提高水碳比，均有利于降低烃类蒸气转化 的转化气中的哪种组分含量。 ①H2②CO ③CH4④CO2 26.烃类蒸气转化过程为何分两段进行？二段转化的目的是什么？ 27.在天然气蒸气转化系统中，将水碳比从3.5~4降至2.5，试分析一 段转化炉可能出现的问题和解决的方法。 28.试分析烃类蒸气转化过程中加压的原因和确定操作温度的依据。
化学工艺学试卷及答案剖析
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
化学工艺学试题
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
化学工艺学 第九章-2电解食盐水溶液制烧碱
第九章电化学反应过程和氯化过程 9.2电解食盐水溶液制烧碱 一、基本概念 1.法拉第电解定律 法拉第在1834年提出的电解定律可表示为：在电解中，96500C(即1法拉第)的电量产生1克当量物质的化学变化。 G= (M/nF)*It＝K*Q M：物质的相对原子量，n：物质的原子价（电极反应中的电子数） Q=It F=96500C=26.8Ah 电化当量：为1Ah电量析出的物质克数。K= M/nF 例如：电解食盐水的反应 整个阴极反应 总反应： 在阳极极上析出C12的电化当量为： 在阴极生成的烧碱的电化当量： K＝40/26.8=1.4925(g/Ah) 2.分解电压、过电压和电压效率 a分解电压：对于化学反应： 此反应的逆反应需要的电压即为理论分解电压。化学反应达到平衡时，理论分解电压为：
还可以通过阴极、阳极半反应的能斯特方程计算。Er ＝φ（阳极）－φ（阴极），φ表示半反应的平衡电位，E 表示实际电位，Er 表示理论分解电位。 如，298.15K ，阳极液中NaCl 265kg/m 3,阴极液中NaOH 100 kg/m 3时， φ（Cl ）＝1.332V φ（H ）＝-0.840V Er ＝φ（阳极）－φ（阴极）＝1.332+0.840＝2.172V b 过电压 实际反应的电极电位与理论分解电压的差称为该电极的过电压。 影响过电压的因素：电极材料、电极表面状态、电流密度、温度、电解时间、电解质的性质和浓度以及电解质中的杂质等。 气体电极过程，产生的过电压相当大，而析出金属则除Fe 、Co 和Ni 外，产生的过电压一般均很小。电极表面粗糙，电解的电流密度降低以及电解液的温度升高，可以降低电解时的过电压。其中，电极材料对过电压的影响最大。 如：石墨阳极上析出氯气、析出氧气的实际电位（1000A/cm 2, NaCl 265kg/m 3） E （Cl ）＝φ（Cl ）+E o （Cl ）＝1.332+0.25＝1.582V E （O ）＝φ（O ）+ E o （O ）＝0.814+1.09＝1.904V c 槽电压和电压效率 电解槽两极上所加的电压称为槽电压，即实际分解电压， E （实）＝Er ＋Eo ＋△E （降） △E （降）：电流通过电解液、电极、导线、接点等的电压降 电压效率（ηE ） 3. 电流效率、电流密度和电能效率 电流效率I η：在实际生产过程中，由于有一部分电流耗于电极上产生的副反应和漏电现象，电流不能100％被利用，所以不能按前述的法拉第电解定律来精确计算所需的电量。工业上常用同一电量所得实际产量与理论计算所得量之比来表示电流利用效率ηI 。 电流密度。电极面上单位面积通过的电流强度，单位为A/m2。在实际生产中，为了控制分解电压，需采用合理的电流密度。 电能效率η：为电压效率与电流效率的乘积， E I ηηη=
化工工艺学题库
《化工工艺学》题库 1.什么叫烃类的热裂解? 裂解（splitting）是将烃类原料（气或油品）在隔绝空气和高温作用下，使烃类分子发生断链或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃和烷烃及炔烃 热裂解不加催化剂及添加剂裂解的分类 2. 目前世界上主要乙烯生产国的产量是多少？ 3. 什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？ 一次反应：即由原料烃类经热裂解生成乙烯、丙烯的主反应。 二次反应：即一次反应生成的乙烯、丙烯进一步反应生成多种产物，甚至最后生成焦和碳一次反应和二次反应的共同点：是随着反应的进行，气体产物的氢含量增加，液体产物的氢含量降低。 各族烃进行一次反应的容易程度顺序: P (链烷)＞N（环烷）＞A（芳环） 各族烃进行二次反应的容易程度顺序： P(链烷)＜N(环烷)＜A(芳环） 4. 什么叫键能？ 5. 简述一次裂解反应的规律性。 可见规律： ⑴热效应很大的吸热反应，断链易于脱氢； ⑵断两端易于断中间； ⑶ M↑ ，断中间↑，断两端↓ ； ⑷生成大烯烃易于生成小烯烃； ⑸裂解产物中甲烷含量总是高于氢。 6. 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？ 7. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？ 裂解过程中，生成的乙烯在900~1000℃或更高的温度下，主要经过乙炔阶段而生碳，即烯烃经过炔烃中间阶段而生碳。 裂解反应所生成的乙烯，在500℃以上的温度下，经过生成芳烃的中间阶段而结焦。焦中，碳含量高于95%，且含有一定量的H2。 8. 试述烃类热裂解的反应机理。 9. 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。 10.烃类裂解有什么特点？ 11. 裂解供热方式有哪两种？ 12. 什么叫族组成，PONA的含义是什么？什么叫芳烃指数？什么叫特性因素？
2019化工工艺学知识点
精心整理 第二章粗原料气制取 一、固体燃料气化法 名词解释：煤气化：使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为燃料 用煤气或合成用煤气。 加氮空气；水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含 量，用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气 标准煤：含碳量为84%的煤（每千克标准煤的热值为7000千卡） 1 外热法: 2 而升高 3 空气和水蒸气 空气煤气（N2、CO）、水煤气（ 4 干燥区: 气化区: 5．固定床气化炉燃料最下层是什麽区？其有何作用？ 灰渣区可预热从底部进入的气化剂并保持不因过热而变形 6．间歇式制半水煤气的工作循环是什么？为什么？循环时间如何分配？ 工业上将自上一次开始送入空气至下一次再送入空气为止，称为一个循环。每个循环有五个阶段，吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净7．什麽是加氮空气？其作用为何？使用中应注意什麽事项？ 水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含量。 用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气 使炉温下降慢调节合成氨气体成分，严格控制氮含量，以免引起事故
精心整理 8．德士古炉废热如何回收？ 直接激冷法、间接冷却法、间接冷却和直接淬冷 9．画出间歇式煤气化、德士古炉及谢尔废热锅炉连续气化工艺制备合成氨流程，为什么后两者流程有差别？ Ｐ７０Ｐ７２ 二、一氧化碳变换 1、名词解释：高温变换：CO在320～350℃变换，使CO含量低于3%。使用Fe-Cr 催化剂，使大 部分CO转化为CO2H2O 低温变换：CO在230~280℃变换，使CO含量低于0.3%,使用Cu-Zn 催化剂 耐硫变换：宽温变换在 2、 以Fe2O3 3、 小的铜结晶- 温度下催化CO 稳定剂 4 5．为什麽要严格控制还原条件，氢气含量按程序逐步提高？ 6 为了尽可能接近最佳温度线进行反应，可采用分段冷却。段数越多，越接近最佳反应温度线 7．为什么低温变换温度要高于露点温度？有什么危害？ 当气体降温进入低变系统时，就有可能达到该条件下的露点温度而析出液滴。液滴凝聚于催化剂的表面，造成催化剂的破裂粉碎引起床层阻力增加，以及生成铜氨络合物而使催化剂活性减低。所以低变催化剂的操作温度不但受本身活性温度的限制，而且还必须高于气体的露点温度 8．以煤为原料制气，为什么高温变换要分段进行？而低温变换不必分段进行？ 以煤气化制得的合成氨原料气，CO含量较高，需采用多段中温变换。用铜氨液最终清除CO，该法允许变换气CO含量较高，故不设低温变换。低温变换过程温升很小，催化剂不必分段
化工工艺学课程设计
课程设计 专业名称 班级 学生姓名 学号 课题名称化工工艺学课程设计指导教师
目录 1 课程设计任务书 2 概述 (6) 2.1乙醇的性质及质量标准 (6) 2.1.1物理性质 (6) 2.1.2化学性质 (6) 2.1.3生化性 (6) 2.1.4质量标准 (6) 2.2乙醇生产的意义及发展史 (7) 2.2.1乙醇生产的意义 (7) 2.2.2乙醇生产的发展 (7) 2.3乙醇的应用领域 (8) 2.4主要生产工艺 (8) 2.5 乙醇发酵常用的微生物 (10) 3 乙醇发酵工艺 3.1 乙醇发酵分类 (10) 3.2 操作要点 (12) 3.3 结果 (12) 4 参考文献 5 感谢
1 “精细化工工艺学”课程设计任务书 1.1课程设计的目的： 精细化工是化学或化工专业的一门专业课，是继无机化学、有机化学、化工原理等专业基础课之后，把基础知识用于具体化工生产的一个专业体现。而精细化工课程设计是继前面专业课之后的一个总结性教学环节，是化工类人才培养中进行的一次实践，它犹如学生搞毕业设计那样的一次“预演习”，无疑对学生毕业前进行毕业设计将有很大的帮助，而对于一些毕业前只搞毕业论文不搞毕业设计的学生，是使他们得到工程师训练的不可缺少的一环。 1.2课程设计的要求： 以表面活性剂、涂料、香料、化妆品、抗静电剂、热稳定剂、纳米材料以及新型功能材料等精细化工研究领域为基本方向，相应的组别选择相应的方向中具体的精细化学品作为设计目标，进行合成设计。 设计题目举例：
1.3 设计内容 课程设计的基本要求就是要对所选择的设计目标做出文献综述及实验方案的设计，具体要求为： 1、查阅至少四篇相关文献，写出文献综述，并设计相应的设计方案； 2、设计方案要求画出具体的设计工艺及参数，要求工艺及方案合理可行； 3、课程设计期间遵守有关规章制度； 1.4 设计数据基础 可查相关教材或工具手册 1.5 工作计划 1、领取设计任务书，查阅相关资料（3天）； 2、确定设计方案，进行相关的工艺设计（5天）； 3、校核验算，获取最终的设计结果（2天）； 4、编写课程设计说明书（论文），绘制工艺流程图（3天）。 1.6设计成果要求 1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书（论文）电子稿及
化学工艺学试卷及答案
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