化工工艺学简答题.doc

1在工厂实际生产中，影响反应平衡和速率、关系到生产过程效率的重要因素有哪些？答：温度、压力、反应时间、原料纯度及配比和惰性介质浓度。2工业使用的催化剂有哪些性能指标？催化剂的基本特征是什么？答：活性、选择性和寿命；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 催化剂只能缩短到达化学平衡的时间（即加速作用），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。3化工过程中经常用流程图来描述所生产的化工工程，工艺流程图中包括哪些内容？答：带控制点的工艺流程图包括全部工艺设备、物料管路、阀件、主要管路、辅助管路和管径，以及工艺和自控仪表的图例、符号等。4、烃类热裂解过程中存在许多二次反应，请问：什么是二次反应？为什么要抑制二次反应？答：一次反应：原料烃在裂解过程中首先发生的原料烃的裂解反应。 二次反应：一次反应产物继续发生的后继反应。二次反应的发生，不仅多消耗了原料，降低了主产物的产率，而且结焦生炭会恶化传热，堵塞设备，对裂解操作和稳定生产都带来极不利的影响，应设法抑制其进行。5、什么叫停留时间，停留时间对裂解产物分布有何影响？答：物料从反应开始到达某一转化率时在反应器内经历的时间叫停留时间。由于存在二次反应，故每一种原料在某一特定温度下裂解时，都有一个得到最大乙烯收率的适宜停留时间。6、烃类热裂解反应为什么要加入稀释剂？工业上常采用什么作为稀释剂？为什么？答：添加稀释剂可降低烃分压，这样设备仍可在常压或正压操作，而烃分压则可降低。采用水蒸气做稀释剂。裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷和困难；水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平稳时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热；抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀；脱除积炭，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。7、裂解气的精馏分离系统中，何种情况下采用中间冷凝器和中间再沸器？中间冷凝器和中间再沸器分别设在什么地方？并分析其利弊。答：对于顶温低于环境温度，而且顶底温差较大的精馏塔，在精馏段设置中间冷凝器，在提馏段设置中间再沸器，中间冷凝塔优点：节省能耗塔顶可省去外来冷剂制冷的冷凝器降低乙烯的损失； 缺点：若中间冷凝器负荷大时会导致板数增加，投资经费增加中间再沸器优点：节省能量有助于回收冷量缺点：一般塔板数会大于不设中间再沸器的板数8、裂解气在进行深冷分离之前为什么需要进行净化处理？净化主要为了除去哪些杂质？用什么方法除掉这些杂质？答：裂解气中含H2S,CO2,H2O,C2H2,CO等气体杂质，这些杂质的含量虽不大，但对深冷分离过程是有害的，而且这些杂质不脱除，会使产品达不到规定的标准，为达到产品所要求的规格，必须脱除这些杂质，对裂解气进行净化。采用碱洗法和乙醇胺法除掉酸性气体；吸附法进行干燥；溶剂吸收法和催化加氢法脱炔。9、分别从热力学和动力学角度阐述工业生产中氨合成反应的特点。答：氨合成反应的特点为：放热、可逆、体积缩小、有催化剂。 从平衡观点看,氨合成是放热反应，低温有利于NH3 的生成,但在没有催化剂 的室温条件下，氢氮气不能生成氨，因此氨合成反应需要催化剂，当温度较低时 催化剂的活性不能很好地发挥,不利于NH3 的生成,所以反应有一个最适宜温度， 生产中应及时移走反应热.氨合成反应是体积缩小的反应，提高压力有利于反应 向正方向进行，压力愈高平衡时的NH3 含量就愈高.另外，气体成分对氨的合成 也有影响，惰性气含量高会降低有效气体成分的分压，不利于氨的合成；该反应 为可逆反应。10、什么是空速？合成氨时，为什么要采用合适的空速？空速过大过小会导致什么结果？答：空速：单位时间通过单位体积的催化剂的标准气体体积量。空速直接影响合成系统的生产能力，空速太小，生产能力低，不能完成任务；空速过高，减少了气体在催化床层的停留时间。合成率降低，循环气量要增大，能耗增加，同时气体中氨含量下降，增加了分离产物的困难。过大的空速对催化剂床层稳定操作不利，导致温度下降，影响正常生产。11、写出乙苯脱氢制苯乙烯的化学反应式，分析生产过程中温度、空速和催化剂颗粒度对反应选择性的影响。答：c8h10 c8h8+h2温度升高有利于乙苯的裂解和加氢裂解，随着温度的升高，乙苯的转化率增加，而苯乙烯的选择性下降。而温度降低时，副反应减少，有利于苯乙烯选择性的提高。空速低，接触时间增加，副反应加剧，选择性下降。选择性随催化剂颗粒度的增加而降低。12、乙烯氧化生产环氧乙烷时为什么要加入抑制剂？答：抑制剂的作用是使催化剂表面部分可逆中毒，使活性适当降低，减少深度氧化，提高选择性。13、丙烯腈生产过程中的废水主要来自哪里？简要回答含腈废水是怎样进行处理的。答：废水主要来自反应生成水和工艺过程用水。对于量少而HCN和有机腈化物含量高的废水，添加辅助燃料后直接焚烧处理；对于量大而腈化物含量较低额废水，可采用生化法处理。14、什么是爆炸极限？为什么苯酐能在爆炸极限内生成？应采取哪些安全措施？答：选择性氧化过程中，烃类及其衍生物的气体或蒸汽与空气或氧化物形成混合物，在一定的浓度范围内，由于引火源如明火、高温或静电火花等因素的作用，该混合物会自动迅速发生支链型连锁反应，导致极短时间内体系温度和压力急剧上升，火焰迅速传播，最终发生爆炸。该浓度范围称为爆炸极限。压力的改变对爆炸下限的影响较小，但对上限有明显影响。压力增加，爆炸上限明显提高，反之，则下降。当压力降至某一值时，上下限重合，此时的压力为爆炸的临界压力，低于临界压力，体系不会爆炸。安全措施：为了安全起见，在确定进料和配比时，大部分工业氧化还原反应还是在爆炸极限以外。还可以加入惰性气体作致稳剂。15、工业上用甲醇为原料生产醋酸有BASF高压法和Monsnato低压法，这两种方法合成醋酸的化学原理和反应过程是否相同？催化剂是什么？低压法在技术经济上的优越性很大，但其不利条件是什么？答：化学原理基本相同，反应过程大同小异。高压法采用钴碘作为催化剂，低压法采用铑、碘作为催化剂。低压法的不利条件是铑的资源稀缺，价格极昂贵。16、试分析在乙烯氯化过程中，如何控制多氯副产物？加压对提高1,2-二氯乙烷选择性是否有利？答：主反应为加成反应，而副反应是取代反应，所以可以通过阻止Cl 的产生，以抑制取代反应，促进Cl+的形成，以促进加成反应。加压会使反应选择性下降。