化学工艺学
第一部分
1 为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？
答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有90%来源于石油和天然气。90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。
2 生物质和再生资源的利用前景如何？
答：生物质和再生能源的发展既能解决能源的发展和解决能源的替代问题，又为农业、自然资源提供了新的发展空间，使其产业化、现代化、变无用为有用，清洁环保，增加其价值。农、林、牧、副、渔业的产品及其废物等生物质可通过化学或生物化学方法转变为基础化学品或中间产品等；工农业和生活废料在原则上都可以回收处理、加工成有用的产品，这些再生资源的利用不仅可以节约自然资源，而且是治理污染、保护环境的有效措施之一。
3 除课文已叙述的外，试举两个以农副产品为原料生产化工产品的例子，简单地描述一下它们的生产过程。
答：①将家畜粪便集中，置于沼气池中，发酵，产出沼气。通过对沼气的分离，得到纯净的甲烷。②将茉莉花以低温萃取的方式提取精油，作为化妆品的香料原料，进行加工。
4 何谓转化率？何谓选择性？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：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X表示；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S表示；收率。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。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转化为副产物，目的产物很少，意味着愈多原料浪费，所以需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率，因此需要同时考虑这两个指标。在化工生产中通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。
5 二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，为什么要在不同温度条件下分段进行？答：在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反应中，反应热力学和反应动力学之间存在矛盾，即为达到高转化率，希望反应在较低温度下进行。为加快反应速率，希望反应在较高温度下进行，在实际生产中，为兼顾资源利用、环境保护及企业
初始浓度高，传质推动力大的优势。生产能力，常将反应分段进行。首先利用SO
2
在较低温度下快速将反应转化率提升至70%-75%，然后快速升温至较高反应温度，在此利用反应动力学优势，快速将反应转化率提升至85%-90%。进入第三阶段后，反应又在较低温度下进行，利用反应热力学优势，将转化率再次提升至97%-98%。由于提升幅度不大，花费的时间也不会很多。这种反应顺序的安排，
既照顾了反应转化率，又兼顾了反应速率。但若追求高转化率（如达到99.5%），反应需在更低的温度下进行，花费时间长，将严重影响到企业的生产能力，此时需采用本教科书上介绍的“二转二吸”工艺才行。
6 焙烧和煅烧有哪些相同和不同之处？试写出焙烧和煅烧化学反应式各一条。答：焙烧是将化学矿石在空气、氢气、氮气、一氧化碳、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，二氧化碳或二氧化硫等挥发性物质的过程。
两者不同之处：焙烧是原料与空气、氯气等气体及添加剂发生化学反应，煅烧是物料发生分解反应，失去结晶水或挥发组分。
两者相同之处：均是低于炉料的熔点的高温下进行。
焙烧工业应用实例：硫铁矿焙烧制备二氧化硫。
4FeS
2+11O
2
→2Fe
2
O
3
+8SO
2
↑ 3FeS
2
+8O
2
→Fe
3
O
4
+6SO
2
↑
煅烧的工业应用实例：石灰石煅烧制备生石灰。
CaCO
3→CaO+CO
2
↑
7在湿法磷酸生产中，可采用哪些措施来提高磷的总收率？在诸多生产方法中，你认为哪种比较好？
答：在湿法磷酸生产中，提高磷收率的措施有：在磷矿浸取工序要尽可能提高磷
矿分解率，尽可能减少由于磷矿粉被包裹或同晶取代造成的P
2O
5
损失。在分离工
序要求CaSO
4结晶粗大、均匀、稳定，过滤强度和洗涤效率高，减少P
2
O
5
损失。
要选取合适的浸取条件，包括：①液相SO
3浓度；②反应温度；③料浆中P
2
O
5
浓
度；④料浆中固含量；⑤料浆返回量；⑥物料在反应槽中停留时间；⑦搅拌强度。
8 合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务。
答： 1）原料气制备即制备含有氢、氮的原料气。用煤、原油、或天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。（将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。一般焦炭、无烟煤等固体燃料通常采用气化的方法制取合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气。
2)净化因为无论用何种方法造气，原料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质，必须采取适当的方法除去这些杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
（1）脱硫过程无论以焦炭还是天然气为原料获得的原料气中，都含有一氧化碳、二氧化碳、硫化物等不利于合成反应的成分，需要在进入合成塔之前除去。其中硫化物对蒸气转化都是有害的，故在原料气进入界区后，首先进行脱硫。氧化锌脱硫就是H2S气体在固体ZnO上进行反应，生成H2O进入气相，ZnS则沉积在ZnO 固体表面上。脱无机硫温度约200℃。
（2）一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下： CO+H2O→H2+CO2 ,ΔH=-41.2kJ/mol 由于CO 变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残
余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温
变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又
是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
（3）脱碳过程粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和
CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的
要求。一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。
一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，
碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗苯菲尔法，活化MDEA
法，MEA法等。
（4）气体精制过程 (少量一氧化碳的脱除) 经CO变换和CO2脱除后的原料气中
尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2
总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须
进行原料气的最终净化，即精制过程。目前在工业生产中，最终净化方法分为深
冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(-190℃左右)
条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得
只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温
甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和
H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于
0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，
但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：CO+3H2→CH4+H2O，ΔH=-206.2kJ/mol CO2+4H2→CH4+2H2O,Δ H =-165.1kJ/mol 3）压缩和合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合
成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨
合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不
高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：
N2+3H2→2NH3(g) ,ΔH=-92.4kJ/mol
9合成气的制取方法有哪些。
答：现在工业上采取天然气、炼厂气、石脑油、重油、焦炭和煤作为生产合成氨
的原料。根据不同的原料，有不同的制气方法，气态和液态烃类主要采用蒸汽转
化和部分氧化法，固体燃料则主要采用间歇气化法。
10 烃类蒸汽转化的主要反应。
答：在蒸汽转化过程中，烃类主要进行如下反应：
C n H
2n+2
+
2
1
-
n
H
2
O→
4
1
3+
n
CH
4
+
4
1
-
n
CO
2
C n H
2n
+
2
n
H
2
O→
4
3n
CH
4
+
4
n
CO
甲烷蒸汽转化反应为：CH
4+H
2
O?CO+3H
2
ΔHθ=206kJ/mol
CO+H
2O?CO
2
+H
2
ΔHθ=-41.2kJ/mol
11了解一段转化炉的炉型。
答：一段转化炉的结构形式为双排管、双面辐射型侧烧转化炉，转化炉管上部挂靠在炉顶挂耳梁上，上、下由猪尾管连接到集合管上，炉管规格为φ152mm×15mm，长度11m，离心铸造管的外表面没有经过机械加工。
12常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。（ADA）法
答：ADA法（改良蒽醌二磺酸法）的脱硫过程属于化学吸收法。在ADA法脱硫中，用碳酸钠稀溶液作脱硫剂，用2,6-或2,7-蒽醌二磺酸钠作催化剂。此外还加有偏钒酸钠、酒石酸钾钠以及少量二氯化铁和乙二胺四乙酸(EDTA)。ADA法主要用于脱除无机硫，出口总硫小于20ppm。
主要流程如下：
（1）脱硫塔中的反应：稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物
Na
2CO
3
+H
2
S→NaHS+NaHCO
3
硫氢化物与偏钒酸钠反应转化生产元素硫
2NaHS+4NaVO
3+H
2
O→Na
2
V
4
O
9
+4NaOH+2S
氧化态ADA反复氧化焦性偏钒酸钠
Na
2V
4
O
9
+2ADA（氧化态）+2NaOH+H
2
O→4NaVO
3
+2ADA（还原
态）
（2）再生塔中的反应：还原态ADA被空气中的氧氧化，恢复氧化态
2ADA（还原态）+O
2→2ADA（氧化态）+2H
2
O
13 少量CO、CO2、O2的脱除方法。
答：铜氨液吸收法，甲烷化法，液氨洗涤法。
14 有哪些原料可生产合成气？合成气的生产方法有哪些？近年来出现哪些生产合成气的新方法？它们与原有生产方法相比有什么优点？
答：原料：煤、天然气、石油馏分、农林废料、城市垃圾等。
合成气的生产方法：1.以天然气为原料的生产方法：主要有转化法和部分氧化法。2.以重油或渣油为原料的生产方法：主要采用部分氧化法3.以煤为原料的生产方法：有间歇式和连续式两种操作方式。
以上几种方法的比较：1.以天然气为原料制合成气的成本最低；2.重质油与煤炭制造合成气的成本差不多，重油和渣油制合成气可以使石油资源得到充分的综合利用；3.轻质油价格很贵，用它来制造合成气的成本较高，而它很容易经其他方法加工成液体燃料和化工原料，不必走合成气路线。其他含碳原料(包括各种含碳废料)制合成气在工业上尚未形成大规模生产，随着再生资源的开发、二次原料的广泛利用，今后会迅速发展起来的。
生产合成气的新方法：近年来，部分氧化法的工艺因其热效率较高。H2/CO 比值易于调节，故逐渐收到重视和应用，但需要有廉价的氧源，才能有满意的经济性。最近开展了二氧化碳转化法的研究，有些公司和研究者已进行了中间规模和工业化的扩大试验。
15 合成气可用来制造什么化工产品？为什么近年来合成气的生产和应用受到重视？
答：合成气可用来合成氨，合成甲醇，合成醋酸，合成烯烃的氢甲酰化产品，合成天然气、汽油和柴油。
某些情况下合成气被用作燃料，用于发电。合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。早在1913年已开始从合成气生产氨，现在氨已成为最大吨位的化工产品。从合成气生产的甲醇，也是一个重要的大吨位有机化工产品。70年代石油涨价以后，又提出了碳一化学的概念。对合成气应用的研究，引起了各国极大的重视。
16 以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？
答：甲烷蒸汽转化反应CH
4＋H
2
O→CO＋3H2
CO变换反应CO＋H
2O→CO
2
＋H
2
析碳反应CH
4→C＋2H
2
17 由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？
答：生产方法有固定床间歇式气化法、固定床连续式气化法、流化床连续式气化法、气流床连续式气化法。
固定床间歇式气化法优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低。固定床连续式气化法优点：①可控制和调节炉中温度；②因无N
2
存在，不需放空，故可连续制气，生产强度较高，而且煤气质量也稳定。流化床连续式气化法特点：提高了单炉的生产能力，适应了采煤技术的发展，直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等高灰分煤。气流床连续式气化法优点：一种在常压、高温下以水蒸气和氧气与粉煤反应的气化法，生产强度非常大。
18 煤的热分解过程条件的变化对煤的干馏和气化有什么影响？
答：温度：随最终温度的升高，煤干馏时，焦炭和焦油产率下降，煤气产率增加而煤气热值降低，焦油芳烃与沥青含量增加，酚类和脂肪烃含量降低，煤气中氢气成分增加而多碳烃类减少。气化时，煤焦的气化速率增加，气化过程由化学控制向扩散控制过渡，高温气化的煤气中焦油和烃类物质很少，接近平衡组成。
升温速率：随加热速率的增加，煤干馏时热解的液体量增加、胶质体温度范围扩大，煤膨胀度增加，焦炭裂纹增加，块度下降。快速升温有利于挥发分析出，半焦气孔率增加，可促进气化过程。
压力：在压力下进行热解时，煤的粘结性得到改善，此时裂解产生的液体产物数量以及液体产物的停留时间随压力增加而增加，从而有利于固相的湿润作用的缘故。压力增加同样加速气化反应速率。但煤干馏时，压力增加干馏煤气产率下降。
气氛：在氢气氛中进行热裂解和在惰性气氛中显著不同，在加氢气氛中裂解仅需要几秒钟就能生成更多的挥发产物，加氢热解后甲烷和轻质油产率明显增加，而干馏残炭产率明显下降。同样煤在二氧化碳气氛和水蒸气气氛下的气化速率也是不同的，一般煤焦与水蒸气的气化速率大于煤焦与二氧化碳的气化速率。
19 常压固定床煤气炉操作循环，炉内煤气化主要区域。
答：主要反应在气化区中进行。当气化剂为空气时，该区分为还原区和氧化区。区域：干燥区、干馏区、气化区（还原区、氧化区）、灰渣区。操作循环：吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净。
20 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？
答：
预先脱硫是为了避免蒸汽转化催化剂中毒。脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。
21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？
答：从热力学角度看，高温下甲烷浓度低，从动力学看，高温使反应速率加快，所以出口残余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响，更要提高温度来补偿。甲
烷与水蒸气反应生成CO和H
2是吸热的可逆反应，高温对平衡有利，即H
2
及CO
的平衡产率高，CH
4
平衡含量低。高温对一氧化碳变换反应的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而且高温也会抑制一氧化碳岐化和还原析碳的副反应。但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于700℃时，甲烷均相裂解速率很快，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。
一段转化采用管间供热；二段转化则是温度在800℃左右的一段转化气绝热进入二段炉，同时补入氧气，氧与转化气中甲烷燃烧放热进行供热。
一段转化炉的炉型主要有两大类，一类是以美国凯洛格公司为代表所采用的顶烧炉，另一类是以丹麦托普索公司为代表所采用的侧烧炉。
22 一氧化碳变换的反应是什么？影响该反应的平衡和速度的因素有哪些？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参数有关？
答：CO变换反应CO＋H
2O→CO
2
＋H
2
影响平衡因素有温度、水碳比、原料气中CO
2
含量等。影响速度因素有压力
压力在3.0MPa以下，反应速率与压力的平方根成正比，压力再高，影响就不明显了、温度（CO的变换反应为可逆放热反应，所以存在最佳反应温度Top）、水
蒸气（水蒸气的用量决定了H
2
O/CO比值，在水碳比低于4时，提高水碳比，可使反应速率增长较快，但水碳比大于4后，反应速率的增长不明显，故一般选用
H
2
O/CO比为4左右）。因该反应为可逆放热反应，所以存在最佳反应温度Top，Top与气体原始组成、转化率及催化剂有关。
23 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？有哪几种形式的反应器？
答：在工程实际中，降温措施不可能完全符合最佳温度曲线，因此采用分段冷却，段数越多操作温度越接近最佳温度曲线。具体段数由水煤气中CO含量、所要达到的转化率、催化剂活性温度范围等因素决定。变换反应器的类型有中间间接冷
却式多段绝热反应器、原料气冷激式多段绝热反应器、水蒸气或冷凝水冷激式多段绝热反应器等。
24 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？
答：一氧化碳变换催化剂有三大类，①铁铬系变换催化剂，反应前还原成Fe3O4才有活性，适用温度为300～530℃，为中温或高温变换催化剂；②铜基变换催化剂，反应前要还原成具有活性的小铜晶粒，适用温度为180～260℃，为低温变换催化剂；③钴钼系耐硫催化剂，反应前将钴、钼氧化物转变为硫化物才有活性，适用温度为160～500℃，为宽温变换催化剂。
25 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？
答：1、渣油制合成气过程包括部分氧化法和蓄热炉深度裂解法两种类型。 2、渣油气化的主要设备是气化炉。部分氧化法气化炉型式为受限射流反应器，外形为圆形钢桶，内部结构有两类：与急冷流程配套的气化炉内部主要构件有喷嘴、气化室和冷激室；与废热锅炉流程配套的气化炉则只有喷嘴和气化室。喷嘴是气化炉的核心，它有两种功能：一是雾化作用；二是形成合适的流场，加速热、质传递。喷嘴为套管式结构。气化室为一空桶，使出口端流体接近平推流状况，以减少停留时间短，物料所占的百分率。
26 氨合成反应的平衡常数K
随温度和压力是如何变化的？
f
答:温度越高Kf越低；而P增大，Kf增加不大。但在一定的压力范围内和确定的温度下，为平衡常数Kf随P不显著；而在相同的P下，Kf随T变化显著。
27 影响氨平衡浓度的因素有哪些？
答：总压、平衡常数、Kp 氢氨比r、惰性气体含量
28 温度和压力对氨合成反应速率的影响。
答：提高压力，降低温度，则反应速率增加。
29 惰性气体对氨合成反应的平衡氨浓度及反应速率的影响。
答：加入惰性气体使得平衡常数减少，由于惰性气体分压作用，反应速率降低。
30 氨合成催化剂活性组分与助剂的作用。
31 在氨合成工艺流程中，排放气为什么在循环压缩机前，而氨冷则在循环压缩机之后？
答：①为了降低惰性气体的含量，在氨冷后排放出少量循环气②将循环气中的液氨分离
32影响尿素合成的因素有哪些？
答：反应温度、氨碳比、水碳比、反应压力、二氧化碳纯度、停留时间。
第二部分
1 了解原油经常减压蒸馏后制取化工原料的主要途径。
答：⑴催化重整在含铂催化剂作用下加热石脑油。在催化重整的过程中，主要发生环烷烃脱氢、烷烃脱氢环化生成芳烃的反应，此外还有烷烃的异构化和加氢裂化等反应。
⑵催化裂化在催化剂作用下，加热重质馏分油，使大分子烃类化合物裂化而转化成高质量的汽油，并副产柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品的加工过程。
⑶催化加氢裂化催化加氢裂化是指在催化剂及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油（或重整原料）和气体等产品的加工过程。
⑷烃类热裂解烃类热裂解不用催化剂，将烃类加热到750~900℃使其发生热裂解，反应相当复杂，主要是高碳烷烃裂解生成低碳烯烃和二烯烃，同时伴有脱氢、芳构化和结焦等许多反应。
2 影响催化裂化反应的主要操作参数有哪些?
答：⑴催化剂的活性⑵剂油比和空速⑶反应压力和反应温度
⑷进料物理性质、残炭、金属元素含量、非金属元素含量，进料温度等
⑸反应器雾化效果⑹喷嘴雾化效果
3 催化重整化学反应主要由哪些?
答：①环烷烃脱氢②烷烃脱氢环化③异构化④加氢裂化
4 分析催化重整反应的热力学和动力学特性。
答：见书P132
5 比较并讨论催化重整过程第一台与最后一台反应器的差别（反应速率、组成变化、温降等）。
答：在催化重整最后一台反应器中进行的反应，通常是反应速度最慢的加氢裂化反应和烷烃脱氢环化反应，所以反应速率与第一台慢很多。这两个反应前者是强放热反应，后者是强吸热反应。两类反应同时进行，使得反应器的床层温降很小。
6 根据热力学反应标准自由焓△GT☉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。
答：由表3-3 各种键能比较的数据可看出：①同碳数的烷烃C-H键能大于C-C 键能，断链比脱氢容易；②烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;③异构烷烃的键能小于正构烷烃，异构烷烃更容易发生脱氢或断链。
由表3-4数值，可看出：①烷烃裂解是强吸热反应，脱氢反应比断链反应吸热值更高；断链反应的标准自由焓有较大的负值，是不可逆过程，脱氢反应的标准自由焓是正值或为绝对值较小的负值，是可逆过程，受化学平衡的限制；②乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应，生成乙烯；甲烷在一般裂解温度下不发生变化。
7 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？
答：烷烃热裂解的规律：烷烃热裂解的一次反应主要有：①脱氢反应：RCH
2-CH
3
?CH＝CH2+H2②断链反应：RCH2-CH2-R′?RCH＝CH2+R′H不同烷烃脱氢和断链的难易，可以从分子结构中键能数值的大小来判断。a 同碳数的烷烃，断链比脱氢容易；b烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;；c脱氢难易与烷烃的分子结构有关，叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢最难；
环烷烃裂解的规律：a侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。
b环烷烃脱氢比开环反应容易，生成芳烃可能性大。
c长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂，至烃环不带侧链为止；五元环比六元环较难开环。
d环烷烃裂解反应难易程度：侧链环烷烃＞烃环，脱氢＞开环。原料中环烷烃含量增加，则乙烯收率下降，丙烯、丁二烯、芳烃收率增加。
芳烃热裂解的规律：a芳烃的脱氢缩合反应，生成稠环芳烃甚至结焦；
b烷基芳烃的侧链发生断裂或脱氢反应，生成苯、甲苯和二甲苯；
c芳香烃不宜作为裂解原料，因为不能提高乙烯收率，反而易结焦缩短运转周期；
d各族烃的裂解难易程度：正构烷烃＞异构烷烃＞环烷烃(六元环＞五元环)＞芳烃。
造成裂解过程结焦生碳的主要反应：①烯烃经过炔烃中间阶段而生碳
CH
2=CH
2
CH
2
=CH·CH≡CH CH≡ C··C≡
C·C
n
②经过芳烃中间阶段而结焦萘二联萘三联萘
焦。
8 在烃类裂解过程,为提高乙烯收率，如何实现高温、短停留时间和低烃分压？答：根据原料、乙烯收率要求，并考虑联、副产物回收、原料循环、裂解炉设备及操作压力等情况，裂解温度为800-900℃，停留时间取0.3~1s。在裂解原料中加惰性稀释剂，如氮气或水蒸气，以降低系统内低烃分压。
9 在原料确定的情况下，从裂解过程的热力学和动力学出发，为了获取最佳裂解效果，应选择什么样的工艺参数（停留时间、温度、压力┅┅），为什么？答：应选择的工艺参数有裂解温度、停留时间、烃分压、稀释剂及裂解深度。应选择高温短停留时间和较低烃分压。
10 提高裂解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？
答：裂解反应的技术关键之一是采用高温-短停留时间的工艺技术。提高裂解温度，必须提高炉管管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。因此，研制新型的耐热合金钢是提高反应温度的技术关键。
当炉管材质确定后，可采用缩短管长（实际上是减少管程数）来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。或者改进辐射盘管的结构，采用单排分
支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管，这些改进措施，采用了缩小管径以增加比表面积来提高传热面积，使壁温下降，提高了盘管的平均传热强度，由此达到高温-短停留时间的操作条件。
11试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？评价裂解过程优劣的目标函数（指标）是什么？
答：①裂解条件(如温度、压力、烃分压)；②裂解炉的型式和结构；③原料特性
12 Lummus公司的ＳＲＴ型裂解炉由Ｉ型发展到ＶＩ型，它的主要改进是什么？采取的措施是什么？遵循的原则是什么？你大胆的设想下一步将怎么改？
答：（1）炉型：烧嘴
侧壁无焰烧嘴侧壁烧嘴与底部烧嘴联合
（2）盘管结构：炉管的排列、结构、管径、材质
多程双程减少结焦部位，延长操作周期
光管带内翅片降低管内热阻，延长清焦周期
等径分支增大比表面积，传热强度量增加
同径变径缓解管内压力的增加
HK-40HP-4 提高热强度
采取的措施是：1.改进辐射盘管金属材质；2.改进辐射盘管的结构。
遵循的原则是：裂解炉设计开发的根本思路是提高工程选择性和设备的生产能力，根据烃类热裂解的热力学和动力学分析，提高反应温度、缩短停留时间和降低烃分压是提高过程选择性的主要途径。
13 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？若设计一个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评价一个急冷换热器的优劣？
答：裂解气出口的急冷操作目的：从裂解管出来的裂解气含有烯烃和大量的水蒸气，温度为727—927℃，烯烃反应性强．若任它们在高温下长时间停留，会继续发生二次反应，引起结焦和烯烃的损失，因此必须使裂解气急冷以终止反应。急冷的方法有两种，一种是直接急冷，一种是间接急冷。我认为间接急冷好，因为直接急冷是用急冷剂与裂解气直接接触，急冷剂用油或水，急冷下来的油、水密度相差不大，分离苦难，污水量大，不能回收高品位的热量。采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸气作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙稀的压缩机，汽轮机及高压水阀等机械，同时终止二次反应。设计一个间接急冷换热器其关键指标是：为减少结焦倾向，应控制两个指标。一是停留时间，一般控制在0.04s以内；二是裂解气出口温度，要求高于裂解气的露点。急冷换热器是裂解装置中五大关键设备之一，是间接急冷的关键设备。急冷换热器的结构，必须满足裂解气急冷的特殊条件：①温度高；②降温快，热强度高，内外温差高。
14裂解气进行预分离的目的和任务是什么？裂解气中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？
答：目的和任务：①经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。②裂解气经预分馏处理，尽可
能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷。③在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。④在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。
需严格控制的杂质有H2S，CO2，H2O，C2H2，CO等气体。这些杂质量不大，但对深冷分离过程是有害的，而且会使产品达不到规定的标准。酸性气体的脱除有碱洗法和醇胺法。脱水用吸附干燥法。炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸收法15裂解气中的酸性气体含量过多时，对分离及后续过程有哪些不利影响？如何脱除酸性气体？
答：1、对裂解气分离装置：干冰堵塞管道，催化剂中毒
2、对下游加工装置：产品达不到规定，聚合等过程催化剂中毒
脱除酸性气体方法：1、碱洗法：NaOH为吸收剂化学吸收2、乙醇胺法：MEA、DEA为吸收剂化学物理吸收结合。
16 裂解气分离流程各有不同，其共同点是什么？指出该流程特点、适用范围和优缺点。
答：①在分离顺序上遵循先易后难的原则，先将不同碳原子数的烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃；②将生产乙烯的乙烯精馏塔和生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最后，可确保这两个主要产品纯度，同时也减少分离损失，提高烯烃收率。图见厚书P101
17 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？
答：塔顶温度随塔压降降低而降低。如要求进一步提高乙烯回收率，则相同塔压下所需塔顶温度尚需相应下降。因此，从避免采用过低制冷温度考虑，应采用较高操作压力。虽然降低操作压力需要降低塔顶回流温度，在相同塔板数之下，所需回流比降低。降低脱甲烷塔操作压力可以达到节能的目的，目前大型装置逐渐采用低压法，但是由于操作温度较低，材质要求高，增加了甲烷制冷系统，投资可能增大，且操作复杂。
18 对于一已有的甲烷塔，H
2/CH
4
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？
答：相同压力相同温度下，乙烯在塔顶尾气中的含量，随H
2/CH
4
比增加而增加，
即乙烯的损失率加大，降低了乙烯的回收率。前冷是将塔顶馏分的冷量将裂解气
预冷，通过分凝将裂解其中的大部分氢和部分甲烷分离，使H
2/CH
4
比下降，提高
了乙烯的回收率，减少了甲烷塔的进料量，节约能耗。
19 根据所学知识，试设计一个简单的流程表达烃类热裂解从原料到产品所经历的主要工序及彼此的关系。
答：相同压力相同温度下，乙烯在塔顶尾气中的含量，随H
2/CH
4
比增加而增加，
即乙烯的损失率加大，降低了乙烯的回收率。前冷是将塔顶馏分的冷量将裂解气
预冷，通过分凝将裂解其中的大部分氢和部分甲烷分离，使H
2/CH
4
比下降，提高
了乙烯的回收率，减少了甲烷塔的进料量，节约能耗。
20 近年来乙烯工业的主要发展方向和研究开发的热点是什么？
答：1、乙烯建设规模向大型化发展
2、生产技术开发：低投资乙烯技术，膜分离技术、催化加氢精馏技术、抑制裂解炉结焦技术、重油渣油催化裂解制乙烯技术、CO
2
制乙烯技术、甲烷氧化偶联制乙烯技术。
3、乙烯装置新技术：裂解炉方面、压缩和制冷方面、其他方面。
21 简述芳烃的主要来源及主要生产过程。
答：来源：芳烃最初主要来源于煤焦化工业，由于有机合成工业的迅速发展，煤焦化工业生产的芳烃在数量上、质量上都不能满足需要，逐渐发展成为以石油为原料生产石油芳烃。石油芳烃成为芳烃的主要来源。
主要生产过程：主要以石脑油和裂解汽油为原料生产芳烃。主要通过催化重整、裂解汽油、轻烃芳构化和重芳烃的轻质化来生产芳烃。
22 芳烃的主要产品有哪些？各有何用途？
（1）主要产品：三苯：苯、甲苯和二甲苯简称BTX 混合二甲苯：乙苯和三个二甲苯异构体组成的混合物 (统称C8芳烃) 异丙苯、十二烷基苯和萘
（2）用途: ⑴苯：生产聚苯乙烯、丁苯橡胶、ABS树脂，聚碳酸酯、环氧树脂，酚醛树脂、苯胺、壬基酚等⑵甲苯：生产染料中间体、炸药，苯、二甲苯，染料中间体、医药、增塑剂⑶二甲苯：生产聚酯树脂、涤纶，萘，烷基萘等
23 试论芳烃转化的必要性与意义，主要的芳烃转化反应有哪些？
答：开发芳烃的转化是为了依据市场的供求调节和平衡各种芳烃的产量，解决供需不平衡的矛盾。
主要的芳烃转化反应如下：
A.异构化反应：间二甲苯转化对二甲苯和邻二甲苯。
B.歧化反应：甲苯歧化为苯和二甲苯。
C.烷基化反应：苯与乙烯通过烷基化转化为乙苯。
24 掌握乙烯环氧化制环氧乙烷的原理、催化体系和反应主流程。
答：原理：原子态吸附氧是乙烯银催化氧化的关键氧种。
原子态吸附氧与底层氧共同作用生成环氧乙烷或二氧化碳，
分子氧的作用是间接的。O
2
+4Ag(相邻)→2O2-吸附态+4Ag+
6Ag++6O2-（吸附态）+C
2H
4
O→2CO
2
+Ag+H
2
O
O
2
+4Ag（不相邻）→2O2-（吸附态）+4Ag+
另一种机理：乙烯与被吸附的氧原子之间的距离不同，反应生成的产物也不同。被吸附氧原子距离较远时发生亲电性弱吸附，生成环氧乙烷；距离较近时为亲核性强吸附，生成二氧化碳和水。催化体系：乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工业催化剂为银催化剂，它由活性成分银、载体和助催化剂组成。载体功能是提高活性组分银的分散度，防止银的微小晶粒在高温下烧结，工业选用比表面积小，无孔隙或粗孔隙型惰性物质。比表面积和形状对催化剂性能有影响。助催化剂的作用是提高反应速率和选择性，降低反应温度。活性成分银的含量对催化剂的活性和选择性有关。催化剂的制备有两种方法，早期采用粘接法或称涂覆法，现在
采用浸渍法。粘接法用粘接剂将活性组分、助催化剂和载体粘接在一起；浸渍法一般采用水或有机溶剂溶解有机银作银浸渍液。反应主流程：包括反应部分和环氧乙烷回收、精制两大部分。反应部分反应器流出的环氧乙烷用冷却装置冷却后用水吸收，尾气循环使用。回收精制部分的环氧乙烷水溶液中含有甲醛、乙醛等杂质，根据环氧乙烷的用途不同提浓和精制方法不同。
25 乙烯环氧化反应中致稳气的作用是什么？
答：减少混合气的爆炸极限，增加体系的安全性，具有较高的比热荣，有效的移除部分反应热，增加体系的稳定性。
26 为何采用高选择性的催化剂和控制温度为何是使环氧乙烷成功地生产的关键因素。
答：环氧乙烷是一个强放热反应，为减少深度氧化的副反应，提高选择性，催化剂的选择非常重要。工业催化剂中银的质量含量一般为15%左右，呈薄层分布在载体上。为提高选择性，抑制乙烷完全氧化反应，通常在进料中加入1~3μg/g 的1,2-二氯乙烷。在反应过程中，1,2-二氯乙烷发生热分解反应生成乙烯及氯，氯被吸附在银表面，影响氧在银表面的化学吸附，阻止乙烯的完全氧化。
工业生产中，有效地移出大量反应热是十分重要的，因为副反应产生的热量为主反应的十多倍，而且完全氧化反应比生成环氧乙烷的活化能高，因此随着温度的升高，完全氧化的反应速度显著增加，选择性下降。所以，反应有一种显著失去控制的可能。温度升高，导致副反应速度增加，致使释放的热大大增加，这又引起温度进一步上升，如此恶性循环，造成反应器内发生“飞温”事故。为此在设计乙烯氧化装置时，要求非常仔细地注意温度的控制。
27 工业上氯乙烯的生产方法有哪几种？
答：1、乙烯法；2、乙炔法；3、乙烯乙炔法；4、氧氯化法；5、乙烷法
28 什么叫氧氯化，它与氯化加氢的取代反应有什么不同？
答：氧氯化是以氯化氢为主要氯化剂，在氧存在下进行的氯化反应。它与氯化加氢取代反应的主要区别在于有无氧的存在。
29 什么叫平衡氧氯化，其原理是什么？
答：平衡氧氯化是将氧氯化法和乙烯直接氯化过程结合在一起，两个过程所生成的二氯乙烷一并进行裂解得到氯乙烯，则可平衡氯化氢，这种方法称为平衡氧氯化法
30 试分析氧氯化反应的影响因素。
答：①原料纯度：应减少抑制②反应压力：反应是体积增大反应，但从热力学角度考虑，提高压力对反应不利，目前有低压法、中压法和高压法三种③反应温度：吸热反应，高温利于平衡但副反应也加快，应控制在 500-550℃④停留时间：
停留时间增加可使反应转化率提高，但收率降低，易结焦，故生产上用较短停留时间，一般为10s左右。
第三部分
1 乙苯脱氢制苯乙烯生产过程中温度和空速对选择性的影响。
答：乙苯脱氢反应是可逆吸热反应，温度升高有利于平衡转化率提高，也有利于反应速率的提高。而温度升高也有利乙苯的裂解和加氢裂解，结果是随着温度的升高，乙苯的转化率增加，二苯乙烯的选择性下降。
乙苯脱氢反应是个复杂反应，空速低，接触时间增加，副反应加剧，选择性显著下降，故需采用较高的空速，以提高选择性，虽然转化率不是很高，末反应的原料气可以循环使用，必然造成能耗增加，因此需要综合考虑，选择最佳空速。
2 苯乙烯生产中，外热式工艺与绝热式工艺有什么不同？
答：
3影响乙苯脱氢制苯乙烯平衡转化率的因素有哪些？如何影响？
答：1、温度：乙苯脱氢是可逆吸热反应，温度升高有益于平衡转化率的提高，也有利于反应速率的提高
2、压力：对于反应速度而言，增加压力则反应速率会加快，但对脱氢的平衡不利。
3、空速：乙苯脱氢反应是个复杂反应，空速低，接触时间增加
4 分析比较合成苯酚的7种方法。
5 异丙苯法生产苯酚的工艺流程分为哪几部分？
答：①异丙苯的氧化反应;异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯（CHP）②过氧化氢异丙苯的分解;过氧化氢异丙苯分解为苯酚和丙酮
6 比较苯与丙烯烷基化制异丙苯气相法和液相法的工艺特点和优缺点。
答：①液相法：用溶解在二异丙苯中的三氯化铝作催化剂，使苯与丙烯在
90-95℃、常压下进行烷基化反应制得异丙苯。产率高，约70%-80%，生产技术成熟。②气相法：
在200-250℃及3-4MPa，用H3PO4载在硅藻土或浮石载体上作催化剂进行烷基化反应。以苯计的产率可达论值的96%-97%。气相法相较液相法，对反应介质的腐蚀性大大减小，从而减少了设备投资费用，其水电消耗量也减少了1/3，另外副产物生产量少，异丙苯产率大，纯度高，生产成本低。
7 异丙苯氧化制过氧化氢异丙苯时，为何要加碳酸钠？
答：异丙苯氧化受pH值影响很大，pH值过高、过低均会促进CHP的分解，所以一般用碳酸钠水溶液调节pH在5-7之间。
8 异丙苯法制苯酚、丙酮时，异丙苯氧化液中CHP的浓度仅控制在25%--30%，然后浓缩到80%再去酸解，为什么不直接控制异丙苯氧化液中CHP的浓度为80%？答：因为在将CHP送去分解以前，需要稀氧化液导入膜式蒸发器（或汽提塔），在真空度为0.1MPa及不超过95℃的温度下，蒸出未反应的异丙苯。
9“清洁生产”的定义
.答：清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。
10环境友好产品
答：环境友好产品，是指在产品的整个生命周期内对环境友好的产品，也称为环境无害化产品或低公害产品。它包括低毒涂料、节水、节能设备、生态纺织服装、无污染建筑装饰材料、可降解塑料包装材料、低排放污染物的汽车、摩托车、绿色食品、有机食品等。
11何谓原子经济反应？
答：绿色化学的“原子经济性”是指在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中的化学反应。
12清洁生产包含哪两个方面？
答：清洁生产的定义包含了两个全过程控制：生产全过程和产品整个生命周期全过程。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒有害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性。对产品而言，清洁生产旨在减少产品整个生命周期过程中从原料的提取到产品的最终处置对人类和环境的影响。
13在化工生产中，为减少产生的废物量，可采用哪些措施？
1.防止污染优于污染治理：防止废物的产生而不是产生后再来处理；
2.提高原子经济性：合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中；
3. 尽量减少化学合成中的有毒原料、产物：只要可能，反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小；
4.设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小；
5.使用无毒无害的溶剂和助剂：尽量不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），如果一定要用，也应使用无毒物质；
6.合理使用和节省能源，合成过程应在环境温度和压力下进行：能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所接受；
7.原料应该可再生而非耗尽：只要技术上和经济上可行，使用的原材料应是能再生的；
8.减少不必要的衍生化步骤：应尽量避免不必要的衍生过程（如基团的保护，
物理与化学过程的临时性修改等）
9.采用高选择性催化剂：尽量使用选择性高的催化剂，而不是提高反应物的
配料比;
10.产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物：设计化学产品时，应
考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产品;
11. 应进一步发展分析技术对污染物实行在线监测和控制：分析方法也需要进一步研究开发，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质的形成;
12.减少使用易燃易爆物质，降低事故隐患：化学过程中使用的物质或物质的
形态，应考虑尽量减少实验事故的潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。
14清洁生产技术涉及哪些方面并举例说明之。
答：原料绿色化：使用生物质及农业肥料作化工原料。
过程绿色化：使用绿色催化剂、两相催化技术、绿色化溶剂、反应集成技术。
产品绿色化：略。
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
化学工艺学课后习题及答案
第2章化学工艺基础 2-3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？ 答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有2个例子。 2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 答：循环流程的特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。 循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。 循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。 2-5何谓转化率？何谓选择性？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：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百分率。 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。 在复杂反应体系中，选择性表达了主、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。 有副反应的体系，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 2-6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：三个基本特征： 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，但不能改变平衡。 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。 在化工生产中的作用主要体现在以下几方面： ⑴提高反应速率和选择性。⑵改进操作条件。⑶催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术。⑷催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。 在生产中必须正确操作和控制反应参数，防止损害催化剂。 催化剂使用时，必须在反应前对其进行活化，使其转化成具有活性的状态，应该严格按照操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。 应严格控制操作条件：①采用结构合理的反应器，使反应温度在催化剂最佳使用温度范围内合理地分布，防止超温；②反应原料中的毒物杂质应该预先加以脱除，使毒物含量低于催化剂耐受值以下；③在有析碳反应的体系中，应采用有利于防止析碳的反应条件，并选用抗积碳性能高的催化剂。 在运输和贮藏中应防止催化剂受污染和破坏；固体催化剂在装填时要防止污染和破裂，装填要均匀，避免“架桥”现象，以防止反应工况恶化；许多催化剂使用后，在停工卸出之前，需要进行钝化处理，以免烧坏催化剂和设备。 2-10假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成（干基）为86.4%N2、4.2%O2、9.4%CO2。试计算天然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。 解：设烟道气（干基）的量为100mol。 反应式：CH4 + 2O2 CO2+ 2H2O 分子量：16 32 44 18
化学工艺学1~5章部分课后习题详解..
第二章 2-1为什么说石油、天然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？ 答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有90%来源于石油和天然气。90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。 2-2生物质和再生资源的利用前景如何？ 答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线2-3何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。 答：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。化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。如“洋葱”模型。 2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 答：循环流程是指未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。其缺点是动力消耗大，惰性物料影响反应速率及产品收率。 2-5何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？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：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X表示； 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S表 示； ；收率。 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。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转化为副产物，目的产物很少，意味着愈多原料浪费，所以需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率，因此需要同时考虑这两个指标。在化工生产中通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 2-6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：催化剂有三个基本特征： 1；催化剂是参与反应的，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，但不能改变平衡。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。起到的作用：催化剂能够提高正逆反应速率，缩短反应时间：催化剂可以使反应向需要的方向进行。在生产中应注意以下几点： 1；在生产过程中要考虑催化剂的活性，即活
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
化学工艺学课后习题及答案
化学工艺学课后习题及答案 可能用到的相对原子质量: Na-23 Al-27 Si-27 O-16 C-12 H-1 Cl-35.5 第一部分选择题（共20分） 第1题—第10题，每小题只有一个选项符合题意。每小题1分，共10分。 1．物质在不断的运动变化，属于物理变化的是 A．冰雪消融B．大米酿酒C．木柴燃烧D．铁钉生锈 2．下列物质的用途中，利用其物理性质的是 A．氧气用于切割金属B．干冰用于人工降雨 C．铁粉用作食品双吸剂D．小苏打用于治疗胃酸过多 3．下列生活用品是用金属材料制作而成的是 A．陶瓷杯B．不锈钢碗C．塑料盆D．玻璃茶壶 4．下图是初中化学常见的几个实验操作，其中错误的是 A．除去H2中的CO2 B．稀释浓硫酸C．点燃酒精灯D．检查装置的气密性5．下列有关实验现象的描述，正确的是 A．木炭在氧气中燃烧产生大量白烟B．蛋白质遇浓硝酸变黄 C．铁丝在空气中剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体 D．打开装有浓硫酸的试剂瓶盖，一会儿瓶口会产生白雾 6．近期中央电视台播出的《舌尖上的中国》很受观众欢迎，该节目主要介绍中国的美食及其制作方法。“饮食健康”是人们普遍的生活追求，下列说法正确的是 A．用甲醛浸泡海产品B．在果汁中加入“塑化剂”使其口感更好C．在煲好的鸡汤中放入适当的加碘食盐D．用聚氯乙烯做食物保鲜膜 7．根据你的生活经验和所学的化学知识，判断下列做法（或说法）不正确的是 A．油锅着火时，迅速盖上锅盖B．用钢丝球洗刷铝制炊具 C．铵态氮肥不能与草木灰混合施用D．使用可降解塑料，可减少“白色污染”8．2013年1月16日央视《焦点访谈》的题目为“PM2.5 你了解吗”，PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，是形成灰霾天气的最大元凶。下列做法对PM2.5的治理不能起到积极作用的是 A．建筑工地经常洒水降尘B．露天焚烧伪劣产品 C．香烟烟雾颗粒的直径大多在0.1至1.0微米，提倡不吸或少吸烟 D．加强工业废气和汽车尾气的净化处理 9．小华到水族馆参观时了解到：一些观赏鱼是从其他地方空运来的，而且必须密封。为了解决鱼的吸氧问题，可在水中加入一种叫做过氧化钙（化学式：CaO2）的制氧剂，它与水反应后的生成物可能是 A．CaO和O2 B．CaCO3和H2 C．Ca(OH)2和O2 D．CaCl2和O2 10．右图为甲乙两物质的溶解度曲线，下列说法正确的是 A．甲的溶解度大于乙的溶解度 B．t1℃时，甲、乙两物质饱和溶液中溶质的质量分数均为15% C．要使接近饱和的乙溶液转化为饱和溶液，可以采用蒸发溶剂的方法 D．t2℃时，将50克甲物质放入100克水中，得到溶液的质量为150克 第11题—第15题，每小题有一个或两个选项符合题意。若正确答案包括两个选项，只选一个且正确得1分；多选、错选得0分；每小题2分，共10分。 11．“黄金有价、玉无价”，某一种玉石的主要成份是NaAlSi2O6，关于NaAlSi2O6的说法正确的是
化学工艺学习题及解答
习题及解答 第二章化工资源及初步加工 2-1、煤、石油和天然气在开采、运输、加工和应用诸方面有哪些不同？ 答：（1）开采：一个煤矿往往有多层煤层。每煤层的厚度也不同，为此需建造长长的坑道，铺上铁轨，才能从各层将煤运出。为运送物资和人员，还需要建造竖井，装上升降机。石油和天然气，用钻机钻道并建立油井（或气井）后，借用自身的压力（开采后期需抽汲），石油及天燃气即可大量从地下喷出，因此开采比煤方便得多。 （2）运输：煤用铁路或轮船运输，运力受限制，石油和天然气一般采用管道输送，初期投资似乎较大，但从长期看还是划算的，管道输送成本低、方便，也不受运力限制。 （3）加工：煤是高分子量缩聚物，一般用热化学方法处理，将煤裂解，可得到气体、液体和固体产物，由于成分复杂，从中制取纯物质难度较大。石油和天然气是由许多小分子量有机物组成的混合物，一般采用物理方法将混合物分离和提纯。为增加某一组分（或馏分）的产量，也常采用化学方法（如化学合成或化学热裂解）。因此，由石油和天然气加工制得的化工产品，比煤多得多，生产成本也比煤低。 （4）应用：煤主要用作一次性能源。随着石油资源日益枯竭，由煤合成液体燃料已引起世界各国的重视，并得到迅速发展，继而带动煤化工工业的发展。煤化工产品的品种、品质和数量不断增加。人们指望在不久的将来，由煤化工和天然气逐步取代石油化工，成为获取化工产品的主要途径。石油大量用作发动机燃料，由石油为原料形成的石油化工目前仍为世界各发达国家的支柱产业。大多数的化工产品都由石化行业生产出来。但随着石油资源的枯竭，石油化工将逐步缩，并被煤化工和天然气化工取代。天然气目前大量用作民用燃料。但以天然气为原料的C1化学工业发展迅速，天然气资源丰富，开采和运输方便，以它为原料合成发动机液体燃料，投资和生产本也比较低廉。今后，天然气化工和煤化工一样，将逐步取代石化工，成为化学工业的主要产业。 2-2、试叙述煤化程度与煤的性质及应用的关系。 答：在泥炭化阶段，经好养细菌和厌氧细菌分解，植物开始腐败，植物中的蛋白质开始消失，木质素、纤维素等大为减少，产生大量腐蚀酸。但植物残体清晰可见，水分含量很高，这一阶段得到的泥炭，大量用作民用燃料，工业价值甚小。 在煤化阶段，形成的泥炭在地热、地压的长期作用下，开始进一步演变，首先有无定形的物质转换为岩石状的褐煤，腐植酸大为减少，并发生脱水，增石炭作用（由缩合和叠合作用得到）氢和氧含量降低，褐煤水含量仍高，发热量亦不高，由于缩合和叠合作用处于初级阶段，用作民用燃料、煤气化原料尚可，用作炼焦原料则不宜。在地压和地热的继续作用下，褐煤中的有机质进一步反应，逐步形成凝胶化组份、丝炭组分和稳定组份。由于成煤原料（植物）和成煤条件的差异，形成的上述组分的含量各不相同，所得的烟煤品质也不同。
化学工艺学
化学工艺学 第一章 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。 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，（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。 2、石油的主要组成是什么 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。 第二章 1.化工生产过程包括哪些 答：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。 2、化工生产过程的定义及工艺流程图是什么 答：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。工艺流程多采用图示方法来表达，称为工艺流程图。 5、进行工艺流程设计常用的三种方法是什么
化学工艺学考试试卷2答案
阅卷须知：阅卷用红色墨水笔书写，得分用阿拉伯数字写在每小题题号前，用正分表示，不得分则在题号前写0；大题得分登录在对应题号前的得分栏内；统一命题的课程应 集体阅卷，流水作业；阅卷后要进行复核，发现漏评、漏记或总分统计错误应及时更正； 对评定分数或统分记录进行修改时，修改人必须签名。 题号一二三四总分得分 阅卷人 复核人 一、填空题（每空2分，共21分） 1、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。 2、化学工艺学是以过程为研究目的，是将化学工程学的先进技术运用到具体生产过 程中，以化工产品为目标的过程技术。 3、由反应方程式CH 4+H 2 O=CO+3H 2 表示的反应，常被称为天然气蒸汽转化 反应。 4、由煤制合成气生产方法有：固定床间歇式气化法、固定床连续式气化法、流化床 连续式气化法、气流床连续式气化法。 5、具有自由基链式反应特征，能自动加速的氧化反应。使用催化剂加速链的引发， 称为催化自氧化。 6、烯烃甲酰化是指在双键两端的C原子上分别加上一个氢和一个甲酰基制备多一个碳原子的醛或醇。 7、工业上氯乙烯的生产方法有乙炔法、联合法和烯炔法、平衡氧氯化法。 得分
8、影响加氢反应的因素有温度、压力和反应物中H 的用量。二、名词解释（每小题4分，共20分） 1、转化率 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X 表示错误!未找到引用源。； 2、族组成 PONA 值，适用于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油的化学特性 3、C 1化工 凡包含一个碳原子的化合物参与反应的化学称为C 1化学，涉及C 1化学反应的工艺过程和技术称为C 1化工。 4、催化加氢 指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与氢气加成。 5、选择性氧化 烃类及其衍生物中少量H 原子或C 与氧化剂发生作用，而其他H 和C 不与氧化剂反应的过程。 三、简答题（每小题5分，共35分）1、裂解气进行预分离的目的和任务是什么？ 目的和任务：①经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。（1分）②裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷。 （1分）③在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水 排放量。（2分）④在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。 （1分）2、简述芳烃馏分的分离方法 沸点接近形成共沸物，蒸馏法、溶剂萃取法。（3分） 从宽馏分中分离苯、甲苯、二甲苯用萃取蒸馏法（2分） 3、天然气-水蒸气转化法制合成气过程为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些方法较好？ 预先脱硫是为了避免蒸汽转化催化剂中毒。（2分）脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理 -化学吸收法和湿式氧化法。（3分） 4、非均相催化氧化的特点是什么？ 反应温度较高，有利于能量的回收和节能（ 1分）得分得分
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。
化学工艺学课后习题答案
第2章化学工艺基础 2-1 为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？ 答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有 90%来源于石油和天然气。90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。 2-2生物质和再生资源的利用前景如何？ 答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线 2-3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？ 答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有2个例子。 2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 答：循环流程的特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。 循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。 循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。 2-5何谓转化率？何谓选择性？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：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百分率。 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。 在复杂反应体系中，选择性表达了主、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。 有副反应的体系，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 2-6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：三个基本特征： 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，但不能改变平衡。 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。 在化工生产中的作用主要体现在以下几方面： ⑴提高反应速率和选择性。⑵改进操作条件。⑶催化剂有助于开发新的反应过程，发
化工工艺学试卷A_及_答案
《化工工艺学》试卷A 参考答案与评分标准 一、解释名词（每题1.5分，共15分） 1、精细化工产值率：可以用下面的比率表示化工产品的精细化率： ×100精细化工产品的总产值精细化工产值率（精细化率）＝％化工产品的总产值 2、附加价值 附加价值是指在产品的产值中扣除原材料、税金、设备和厂房的折旧费后，剩余部分的价值。它包括利润、人工劳动、动力消耗以及技术开发等费用，所以称为附加价值。 3、食品抗氧化剂 能够阻止或延缓食品氧化，以提高食品稳定性和延长贮存期的食品添加剂称为食品抗氧化剂。 3、Fox 公式 12121=++??????+=∑n i g g g gn gi W W W W T T T T T 4、高固体分涂料 高固体分涂料就是要求固体分含量在60％～80％或更高，有机溶剂的使用量大大低于传统溶剂型涂料，符合环保法规要求的涂料 5、光致变色高分子材料 是含有光色基团的聚合物受一定波长的光照射时发生颜色变化，而在另一波长的光或热的作用下又恢复到原来的颜色的材料。 6、光导纤维 是一种能够传导光波和各种光信号的纤维。 7、增塑剂 是一种加入到材料中能改进其加工性能（挤出、模塑、热成型性）及物理和机械性能（弹性、伸长率等）的物质。 8、分散染料 是一类分子比较小，结构上不带水溶性基团的染料。 9、造纸化学品 一般是指在制浆、抄纸这一整个纸及纸板的加工制造过程中所使用的所有化学品。 10、油田化学品 亦称油田化学剂，系指解决油田钻井、完井、采油、注水、提高采收率及集输等过程中所使用的助剂。 （每题1.5分，答对基本概念或内容即可） 二、举例说明精细化工与新能源技术的关系。（8分） 精细化工与能源技术的关系十分密切。精细化工与新能源技术相互促进、相互发展。例如太阳能电池材料是新能源材料研究的热点，IBM 公司研制的多层复合太阳能电池其光电转换效率可达40％。氢能是人类未来的理想能源，资源丰富、干净、无污染，应用范围广。而光解水所用的高效催化剂和各种储氢材料，固体氧化物燃料电池(SOFC)所用的固体
化学工艺学课后标准答案
化学工艺学课后答案 【篇一：化学工艺学复习题及答案】 、氧化还原、加氢- 醇、酸、脂和芳烃等 :①经转化先制成合成气，或含氢很高的合成氨原料气，然后进 分氧化制乙炔；③直接制造化 工产品,如制造炭黑、氢氰酸、各。 ｃ３、c４和中等大小的分子居多②异构化、芳构化、环烷化，使裂解产物中异，使催化汽油中容易聚合的二烯烃类大为减少④聚合、缩合反应 . -气化-液化;热解－气化－发电;气化-合成－燃料；液化-燃料－气化;液化-加氢气化 、丁二烯和 r-ch2－ｃh3←→r-ch=ch2＋h2；断链反应：ｒ－cｈ２-cｈ2-ｒ’→r－ch２＝ch2+r’ h c-h键能大于c-c键能，固断链比脱氢容易②烷烃的相对稳定性随碳 ｃ-h键或ｃ-c键,较直链的键能小⑤低分子烷烃的c－c键在 c4以上烯烃、单环芳烃 h缩合反应。芳烃的一次反应中，芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳
成单烯烃的反应；芳烃:无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有 烷基的芳烃，主要是烷基发生断和脱氢反应，芳环不开裂，可脱氢 缩合为多环芳烃, 芳烃直至转化为焦。烯烃加氢转化为烷烃，脱氢变为二烯烃或炔烃；芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳烃进一步转化为焦;烷烃会进一步裂解 成低级烷烃, ——pona值；适于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油；烷烃(par ａfｆin)烯烃(olefin)环烷烃(nａphｔhenｅ)；芳烃(ａrｏmatics) ； 72.3、1６.３、11,大庆石脑油则为53、 43、4 25左右, ：75０-900℃,原料分子量越小,所需裂解温度越高，乙烷 生成,所得裂解汽油的收率相对较低,使炔烃收率明显增加.③压力对裂 解反应的影响，从化学平衡角度分析（压力只对脱氢反应有影响） 对一次反应: , 结论:低压有利于乙烯的生产. １8题。 -10１℃（高压法),使乙炔以上烷烃和烯烃冷凝为液体,与甲烷和氢气 分开，ｃ4 馏分分开，从而得到聚合级高纯乙烯和聚合级高纯丙烯。 （lｕmmus)按ｃ1、 c３加氢→丙烯塔→脱丁烷。②前脱乙烷流程（lｉｎｄe法）;压缩→脱乙烷→加氢→脱甲烷→乙烯塔→脱丙烷→丙烯塔→脱丁烷③前脱
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
化学工艺学潘鸿章版课后习题答案
第一章流体流动过程与输送机械习题 1.A地某化工厂的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为610 mmHg，设备移至异地B操作时，若要求塔内维持相同的操作压强，真空表读数有何变化？（ A 地平均大气压强为640 mmHg ，B地平均大气压强为760 mmHg） 解.A地. P真A P A P绝640-P绝610 P色30mmHg B 地. P真B P B P绝760-30 730mmHg 2.在稳态流动系统中，水连续的由粗到细流经一个变径管路，粗管内径是细管的两倍，求细管内水的流速是粗管内的几倍。 解：稳态流动 q vi q v2 Aw V2A2 也dt 22 4 V2 d i212 4. 如图所示，一高位水池内径D为1.5 m （有效），池底连? 144mm x 4mm的 排水管，管路长330 m、总损失压头为6m求管路出水口的体积流量。 解：取出口管中心线为基准面，取高位水池1-1截面，管路出口处2-2截面。
乙 2 V1 P1 h e Z2 2 V2 P2 h h f 2g g 2 2g g 6.2 0 0 0 0 V2 0 6 v 2 1.98m/s 2g 3 2 3 3 q v v2A2 1.98 — (144 8) 10 30.0287m3/s 103.32m3/h 4 5. 如图所示，有一连续稳态流动管路系统，粗管截面积为细管截面积的5倍，在管路系统中去1、2、3、4、5五个截面（如图所示），1点截面处的平均流速为 1 m?s1，表压强为120KPa，泵的压头为8m,输送的液体密度为1000 kg?m 3，试计算： （1）若不考虑管路阻力损失，求各点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。（2）若整个管路阻力所产生的压强降为2m液柱，求5点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。 解：以地面为基准面（或以泵中心线为基准面都可以） （1 ）由1-1截面可知 2 v1p1 1 （120 100） Z1- L 1 1 0.05 22 23.05m
化学工艺学知识点总结
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
化学工艺学课后习题与答案
第2 章化学工艺基础 2-3 何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有 2 个例子。 2-4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程的特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。 循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。 循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。 2-5 何谓转化率？何谓选择性？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：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百分率。 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。 在复杂反应体系中，选择性表达了主、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。 有副反应的体系，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 2-6 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：三个基本特征： 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，但不能改变平衡。 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。 在化工生产中的作用主要体现在以下几方面： ⑴提高反应速率和选择性。⑵改进操作条件。⑶催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术。⑷催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。 在生产中必须正确操作和控制反应参数，防止损害催化剂。 催化剂使用时，必须在反应前对其进行活化，使其转化成具有活性的状态，应该严格按照操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。 应严格控制操作条件：①采用结构合理的反应器，使反应温度在催化剂最佳使用温度范围内合理地分布，防止超温；②反应原料中的毒物杂质应该预先加以脱除，使毒物含量低于催化剂耐受值以下；③在有析碳反应的体系中，应采用有利于防止析碳的反应条件，并选用抗积碳性能高的催化剂。 在运输和贮藏中应防止催化剂受污染和破坏；固体催化剂在装填时要防止污染和破裂，装填要均匀，避免“架桥”现象，以防止反应工况恶化；许多催化剂使用后，在停工卸出之前，需要进行钝化处理，以免烧坏催化剂和设备。 2-10 假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成（干基）为86.4%N 2、4.2%O 2、9.4%CO 2。试计算天然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。解：设烟道气（干基）的量为100mol 。 反应式：CH 4 + 2O 2 CO2 + 2H 2O
化学工艺学复习试题和答案
1、基本有机化学工业的任务是什么？ 指生产有机小分子化合物的工业部门。进行的主要反应有裂解、氧化还原、加氢-脱氢、水解-水合和羰基化等。产品有低级烯烃、醇、酸、脂和芳烃等 2、天然气中的甲烷化工利用主要有哪三条途径？ ●经转化先制成合成气，或含氢很高的合成氨原料气，然后进一步合成甲醇、氨、高级醇和羰基化学 品； ●经部分氧化制乙炔； ●直接制造化工产品，如制造炭黑、氢氰酸、各种氯甲烷、硝基甲烷、甲醇和甲醛。 3、催化裂化条件下，主要发生的化学反应？ ●烷烃的的裂解，产物以C3、C4和中等大小的分子居多 ●异构化、芳构化、环烷化，使裂解产物中异构烷烃、环烷烃和芳香烃的含量增多； ●氢转移反应（即烯烃还原成饱和烃），使催化汽油中容易聚合的二烯烃类大为减少 ●聚合、缩合反应 4、催化重整过程所发生的化学反应主要有那几类？ 六环环烷烃的脱氢；五元环烷烃异构化再脱氢；烷烃环化再脱氢；烷烃异构化；加氢裂化 5、加氢裂化过程发生的主要反应有哪些？ 加氢裂化是催化裂化技术的改进，在临氢条件下进行催化裂化，可抑制催化裂化时的发生的脱氢缩合反应，避免焦炭的生成。主要反应有加氢精制、加氢裂化。加氢精制，以除去原料中的硫、氮、氧等杂质，和二烯烃，以改善加氢裂化所得的油料的质量；加氢裂化，在裂化活性较高的催化剂上进行裂化反应和异构化反应，最大限度的生产汽油和中间馏分油 6、基本有机化学工业中有关煤的化学加工方法有哪些？ 焦化-气化-液化；热解-气化-发电；气化-合成-燃料；液化-燃料-气化；液化-加氢气化 7、什么叫烃类热裂解法？ 烃类热裂解：轻质烃类在高温（850°C）下受热分解生成分子量较小的烃类以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等基本有机化工产品的化学过程。 8、烷烃热裂解的一次反应主要有哪些？ 脱氢反应：R-CH2-CH3 R-CH=CH2+H2 断链反应：R-CH2-CH2-R’R-CH2=CH2+R’H 9简述在烷烃热裂解中，烷烃脱氢和断链难易的规律？ ●同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，固断链比脱氢容易 ●烷烃的相对稳定性随碳链的增加而降低 ●脱氢难易与烷烃的分子结构有关，叔氢最易脱去，仲氢次之 ●带支链的C-H键或C-C键，较直链的键能小 ●低分子烷烃的C-C键在分子两端断裂比在分子链中央断裂容易，较大分子量的烷烃反之。 10、环烷烃热裂解的规律是什么？ 环烷烃热裂解易得芳烃，含环烷烃较多的原料，裂解产物中丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯较低，单环烷烃生成乙烯、丁二烯、单环芳烃 多环烷烃生成C4以上烯烃、单环芳烃 11、芳烃热裂解的反应类型？ 芳烃不易裂解为烯烃，主要发生侧链断链脱Ｈ及脱H缩合反应。芳烃的一次反应中，芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳烃，再转化为焦炭。固有：脱Ｈ缩合、断侧链反应，脱氢反应、开环脱氢。 12、简述各类烃类热裂解的规律？ 烷烃：正构烷烃最利于乙烯、丙烯的生成，且烯烃的分子量越小，总产率越高。异构烷烃的烯烃总产率低于同碳原子数的正构烷烃； 烯烃：大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯；烯烃能脱氢生成炔烃、二烯烃，进而生成芳烃； 环烷烃：环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应； 芳烃：无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断和脱氢反应，芳环不开裂，可脱氢缩合为多环
化学工艺学考试试卷2答案.doc
一、填空题（每空2分，共21分） 阅卷须知：阅卷用红色墨水笔书写，得分用阿拉伯数字写在每小题题号前，用正分表 示，不得分则在题号前写0;大题得分登录在对应题号前的得分栏内；统一命题的课程应 集体阅卷，流水作业；阅卷后要进行复核，发现漏评、漏记或总分统计错误应及时更正; 对评定分数或统分记录进行修改时，修改人必须签名。 1、 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。 2、 化学工艺学是以过程为研究目的，是将化学工程学的先进技术运用到具体生产过 程 中，以化工产品为口标的过程技术。 3、 由反应方程式CH+HO=CO+3H o 表示的反应，常被称为 天然气蒸汽转化 反应。 4、 由煤制合成气生产方法有：固定床间歇式气化法、固定床连续式气化法、流化床 连 续式气化法、气流床连续式气化法。 5、 具有自由基链式反应特征，能自动加速的氧化反应。使用催化剂加速链的引发, 称 为称化自氧化。 6、 烯炷甲酰化是指在双键两端的C 原子上分别加上一个 —和一个甲酰基 制备 多一 个碳原子的醛或醇。 7、工业上氯乙烯的生产方法有乙焕法、联合法和烯焕法、平衡氧氯化法。
8、影响加氢反应的因素有温度、压力和反应物甲H的用量 二、名词解释（每小题4分，共20分） 得分 -------- --------- 1、转化率 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X 表示错误！未找到引用源。； 2、族组成 PONA值，适用于表征石脑油、轻柴油等轻质馅分油的化学特性 3、0化工 凡包含一个碳原子的化合物参与反应的化学称为G化学，涉及G化学反应的工艺过程和技术称为G化工。 4、催化加氢 指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与氢气加成。 5、选择性氧化 炷类及其衍生物中少量H原了或C与氧化剂发生作用，而其他H和C不与氧化剂反应的过程。 三、简答题（每小题5分，共35分） 得分 1、裂解气进行预分离的口的和任务是什么？ 目的和任务：①经预分馅处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。（1分）②裂解气经预分偏处理，尽可能分馅出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷。（1分）③在裂解气的预分馅过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。（2分）④在裂解气的预分馅过程中继续回收裂解气低能位热量。（1分） 2、简述芳炷馅分的分离方法 沸点接近形成共沸物，蒸馅法、溶剂萃取法。（3分） 从宽馅分中分离苯、甲苯、二甲苯用萃取蒸馅法（2分） 3、天然气■水蒸气转化法制合成气过程为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些方法较好？ 预先脱硫是为了避免蒸汽转化催化剂中毒。（2分）脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理■化学吸收法和湿式氧化法。（3分） 4、非均相催化氧化的特点是什么?