合肥学院化工工艺学试卷.doc

合肥学院2013至2014学年第一学期
化工工艺学课程考试(A)卷
一、 填空题：
1. 化学工艺学是研究化工原料加工成化工产品的化学生产过程的一门科学。
2. 借助化学反应使原料组成或结构发生变化，从而制得化工产品的工业我们通常称它为化学工业。
3. 环氧乙烷是仅次于聚乙烯而占第二位的重要有机化工产品。目前环氧乙烷的生产方法有氯醇法和直接氧化法。
4. 国际石油市场常用的计价标准是按比重指数API（°API）和含硫分类的。
5. 海洋资源将是21世纪人类获取化工产品的重要来源；而水也是化工生产不可缺少的重要原料。
6. 天然气中甲烷体积含量在90%以上时，称之为干气。
7. 超共沸酸精馏法被认为是制造浓硝酸的一种好方法，不会造成环境污染。
8. 现代硫铁矿的焙烧都采用氧化焙烧技术。
9. 煤在隔绝空气下加热时，煤中有机质随温度的提高而发生一系列变化，形成气态的煤气，液态的焦油和固态的半焦或焦炭等产物。
10. 煤的分子结构随煤化程度的加深而越来越复杂。但是都以芳核结构为主，因此以它为原料来制取芳烃、稠环和杂环类化合物（如苯类、酚类等）要比石油方便。
11. 在精细化学品制备中，烷基苯经磺化制得的烷基苯磺酸钠是一种最重要的合成洗涤剂，而双重固氮反应是工业永固黄2G制备不可缺少的生产步骤。
12. 根据聚合物的结构形态，高分子化合物可分为：线型聚合物和体型聚合物。
二、 单项选择题：
1.下列物质属于基础化工原料的是 C 。
A．乙醇和丙酮 B.硫酸和乙酸乙酯 C.硫酸和乙烯 D.乙炔和乙醛
2.工业上也常按原油的化学组成来分类，可分为： D 、中间基原油和环烷基原油3类。
A．低硫原油 B.含硫原油 C.轻质原油 D.石蜡基原油
3.典型无机化工反应单元工艺包括 A 。
A.焙烧和煅烧 B.焙烧和粉碎 C.浸取和萃取 D.分解和复分解
4.在氨的合成中，排放气中氢的回收方法有中空纤维膜分离、变压吸附和 B 三种。

A．浅冷分离 B.深冷分离 C.气体吸附 D.大分子吸附
5.我国目前用食盐水电解制造氯气和烧碱有三种方法：隔膜法、汞阴极法和
D 。
A．电解法 B.复分解法 C.氧化还原法 D.离子交换膜法
6.氧化反应的工艺控制不当易造成 D 氧化。
A．过量 B.过度 C.适度 D.深度
7.煤的干馏在工业生产中很重要，中国一些城市目前使用700—900℃的煤中温干馏过程来生产城市 C 。
A．暖气 B.天然气 C.煤气 D.可燃气
8.精细化工是以有机合成理论为基础，以 B 为依托的理工密切结合的过程，同时高科技的分析方法也是必不可少的技术支撑。
A．化学反应 B.化工过程 C.基础化工原料 D.新材料
9.精细化学品与专用化学品的主要区别在于 B 。
A．合成工艺 B.功能性 C.生产量 D.销售额
10.有机玻璃是下列 A 引发剂引发下，通过自由基聚合反应机理聚合制得。
A．偶氮二异丁腈 B.硫酸和盐酸 C.醋酸 D.异丁腈
三、 简答题
1. 矿产资源主要包括什么？简述我国化学矿的资源特点。
答：矿产资源包括：化学矿煤、石油、天然气
特点：①资源丰富，但是分布不均匀。
②高品位矿储量较少，需要从国外进口。
③选矿比较困难，利用较为复杂。
2. 焙烧、煅烧和烧结有什么相同和不同点？
答：相同点：①都是一种矿物固相加工单元工艺。
②都是在低于熔点的高温下进行的反应过程。
不同点：①焙烧是矿石、精矿在低于熔点的高温下与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反应，改变其化学组成与物理性质。
②煅烧是将固体物料在低于熔点的高温下加热分解，除去二氧化碳、水分或二氧化硫等易挥发性物质的过程。
③烧结是固相化学矿物配加其他氧化剂或还原剂并添加助熔剂，在高于炉料熔点下发生化学反应的过程。
3. 烃类热裂解时常将裂解原料和水蒸气混合，简述混入水蒸气的好处。
答：烃类热裂解不允许在负压下操作，因易吸入空气酿成爆炸等意外事故。为此常将裂解原料与水蒸气混合，使混合气总压大于大气压，而原料的蒸汽分压则可进一步降低，混入水蒸气还有以下好处：
① 水蒸气可以事先预热到较高的温度，作为载热体将热量传递给原料烃，避免原料烃因预热温度过高易在预热管中结焦的缺点。
② 混入水蒸气有助于防止碳在炉管中沉积。
4. 简述煤的气化过程。
答：煤的气化过程是一个热化学过程。它是以煤或煤焦（半焦）为原料，以氧气、氢气或水蒸气做气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或焦油中的可燃部分转化为气体的过程。气化时所得的气体称为煤气，其有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
5. 简述精细化工的特点。
答：①精细化工品种日益繁多。
②商品化技术水品日益提高。
③产品的质量水品不断提高。
④精细化工生产装置多为小型设备。
⑤产量少，生产周期短，大多数的精细化学品为间歇式生产。
四、 工艺论述题：
1. 我国化工原料过去主要使用的是煤，现在正逐步转为石油和天然气，请分析其原因。
答：①石油和天然气开采、运输和加工方便，因而廉价易得。
②石油和天然气是由低相对分子质量有机化合物组成的混合物，可采用简单的物理（蒸馏、萃取）和化学催化、催化重整等）方法，将它们彼此分离或改变它们的结构，从而制得大量的有机化工产品。
③煤是一种巨大的高相对分子质量化合物，必须经过深度加工（例如焦化、气化、液化等）才能打破它们的分子键获得组成及其复杂的低分子质量化合物，想进一步得到纯品是很困难的。
④采用从前的乙炔路线生产化工产品，生产成本比以石油和天然气为原料制得的产品要高得多，缺乏商业竞争。因此煤工业的发展不快。
⑤煤液化技术是化工领域新的研究方向。
2. 论述煤受热变化的过程及其特点。
答：①第一阶段（室温~300℃）
外形没有变化，脱水、脱气，t＜200℃脱水，t→200℃脱气（）， 脱羧基反应，t→300℃开始热裂解。
②第二阶段（300℃~600℃）
以解聚和分解反应为主，煤黏结成半焦，析出焦油、产生煤气，t→300℃开始软化，有煤气和焦油析出，450℃左右析出焦油量最大，450℃~600℃气体析出量最多，主要为热解水、CO、等。
③第三阶段（600~1000℃）
半焦变成焦炭阶段，以缩聚反应为主，挥发组分主要是煤气、。t＞700℃煤气主要是氢气，从半焦到焦炭，析出大量的煤气，使半焦挥发组分降低，焦炭的密度增加，体积收缩，形成碎块。
若最终加热温度提高到1500℃以上，则为石墨化阶段，用于生产石墨碳素材料。
3. 大型合成氨厂的生产常采用中间冷激式反应器，将催化剂分成数段，段与段之间用冷原料气和反应气混合以降低反应气温度，如图所示，试简述其工艺步骤及过程特点。

答：开始时进料温度为A，进入反应器后，让温度超出最优温度曲线至B，再通过冷原料气降温至C点后，进入下一段催化剂床层，温度逐渐升高，反应速率加快，转化率x变大，达到D点，此时由于温度过高，已偏离最优温度线，不在最佳状态下操作，此时又要进行二次冷激。
根据以上叙述：采用多段冷激，并控制加入的冷原料的量就能将操作温度控制在最佳温度附近，使反应在最佳状态下进行。
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