化工工艺问答.doc

1. 合成氨生产工艺中的CO变化反应有什么作用？
答：CO变换反应既是原料气制造并预热的过程，又是气体净化的过程。
将CO与H2O反应，变换出合成氨需要的组分H2；
CO变换过程是强放热过程,可以利用回收的反应热预热合成氨原料；
CO变换为CO2，为后续脱碳过程创造条件。
2. 根据下列流程图简述重质油催化裂化过程中催化剂的回收-再生-循环过程
本流程采用流化床催化裂化装置，分为三个部分：反应系统—再生系统—分馏系统。
催化裂化基本反应：
（一） 烷烃（以分解反应为主）；
（二） 烯烃（分解反应，异构化反应——骨架异构/双键位移异构/几何结构、氢转移反应、芳构化反应——脱氢）
（三） 环烷烃（分解，氢转移、异构化）
（四） 芳香烃（烷基侧链断裂，脱氢，焦化）

【反应系统】催化剂在反应器呈流化状态，原料油与回炼油混合，进入加热炉加热后雾化喷入反应器，催化作用下进行裂解反应，少量小粒径催化剂随产物经旋风分离器分离，气体上升，催化剂下降继续参与催化反应。
【分馏系统】催化裂化气体产物（热油气）进入精馏塔精馏并多段采出。
【催化剂再生系统】积满焦炭失活的催化剂下沉通过输送管送往再生器，在此通入空气烧焦，催化剂粒子变小，活性恢复并被加热到一定温度，再返回反应器重新使用。

3. 重质油催化裂化使用固体酸类型沸石分子筛催化剂，
重质油加氢裂化使用双功能催化剂（沸石分子筛负载的具加氢活性的金属组分)催化剂，合成氨反应采用铁触媒催化剂，CO加氢合成甲醇采用锌-铬系、铜-锌系（或铝）催化剂，
苯加氢采用贵金属（铂钯）非贵金属（镍钼钨）催化剂。
4. 什么是固定床反应器的热点？
对于强放热反应，轴向和径向都存在温差。轴向温度分布均出现一个峰值，称为热点。热点温度和位置与反应条件传热状况及催化剂等因素有关。随着催化剂老化，热点温度下降，位置向反应器出口方向移动，此现象可作为判断催化剂失活的依据之一。热点温度过高，会促进深度氧化，继而放热量增大，导致局部温度过高，甚至出现飞温，引起催化剂烧结。
5. 什么是绝热可逆反应的最佳温度曲线？
对于可逆放热放热反应，会有最佳温度曲线；对于不同的原料组成，所需要的最佳温度是不同的，通过最佳温度曲线可以较直观地看出不同的条件下达到最大转化率的合理温度
6. 某些反应在低反应原料分压下进行更有利，工业上常采取哪些方法实现低分压操作？
增大反应体积，减压（抽真空），充入惰性气体或水蒸气
7. 为什么高温高压加氢反应不能采用普通碳钢制造反应器？防止氢腐蚀、CO腐蚀
8.工业上生产乙烯和丙烯的单元反应是：裂解反应、裂解产物的急冷、裂解产物的冷凝回流
9. 芳烃的主要生产方法有哪些？ 煤的干馏、石油催化重整
10. 工业上生产合成气的单元反应有哪些？ 煤的气化—气体脱硫（CO+H2）
11. 工业上生产H2的单元反应有哪些？煤的气化—气体脱硫—CO变换—CO2脱除
甲烷水蒸气转化—脱硫—一段转化CO变换—CO2脱除
12. 例举生产基本有机化工产品的3种单元反应:烃类裂解、氧化、加氢和脱氢、烷基化、羰基化、氯化
13. 基础化工原料和一般化工原料合称基本化工产品，可以进一步生产精细化工产品和
大分子高分子化合物 。
14.什么是原油的一次加工、二次加工和三次加工？
·一次加工（物理过程）：原油的常减压蒸馏，以实现原油馏分的切割。
·二次加工：以常减压蒸馏产品为原料再进行加工，以增加炼油厂轻油收率或提高产品的质量、增加油品品种的过程。如：热裂化、催化裂化、延迟焦化、催化重整、加氢裂化等。
·三次加工：将二次加工产生的各种气体进一步加工，以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品的过程，包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异构化等

16． 煤的初步加工方式包括：
煤的干馏 、 煤的气化 、 煤的液化 、煤制电石。
17. 什么是碳一化工？
C1化工：以一个碳原子（C1）的化合物原料合成化工产品的化学和工艺
18. 例举2种碳一化工产品:合成气、甲醇
19. 化学反应总是伴随着热效应，或者吸热或者放热，工业上采用不同方式为反应体系提供热量或者从反应体系中移走热量，简述下列单元反应的供热或者取热方式。
（1）在煤的自热式气化过程中，反应需要的热量用什么方法提供？
自热式供热，燃烧部分气化用煤来供热（煤与空气反应放出的热量提供）
（2）烃类热裂解采用什么方式供给热量？
管式炉中辐射致使燃料燃烧
（3）乙苯脱氢需要的热量用什么方式提供？
原料过热（高温）水蒸气带入的热量提供
（4）乙烯环氧化制环氧乙烷的反应热用什么方式移走？
反应放出的热量用于产生蒸气（沸腾给热）
（5）CO加氢合成甲醇的反应热用什么方式移走？
外界换热器中间多段式绝热反应器，用原料气混合以降低温度
（6）总结工业上回收反应热的方式。
温度低时，用于预热物料；温度高时，用于产生蒸气
20.化工工艺（概念）由原料到化工产品的转化工艺。
21.化工工艺学（概念）根据技术上先进、经济上合理的原则，研究如何把原料经过化学和物理处理，制成有使用价值的生产资料和生活资料的方法和过程的一门科学。
22.化工工艺学的研究对象：产品生产的技术、过程、方法。
研究内容：
（1）工艺流程 （2）操作控制条件和技术管理控制
质量保证体系：ISO质量管理体系、GMP药品生产质量管理规范
（3）安全和环保措施

23. 画出生产合成氨或者乙烯的一种工艺流程简图（方框图）。
合成氨

以天然气为原料生成合成氨的总流程

24. 天然化工原料主要有： 煤、石油 、天然气 、化学矿物和生物质五类。
25. 例举3种基础无机化工原料： H2SO4、HNO3、HCl、NaOH、Na2CO3、合成氨、工业气体
26.例举3种基础有机化工原料：乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯、萘、
27. 例举3种一般有机化工原料：醇、醛、酮、酯、有机酸及其盐
28.化学工业（概念）泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业，是通过化工生产技术，利用化学反应改变物质结构、成分、形态等生产化学产品的工业部门。

29. 固定床和流化床反应器各有什么优点和缺点？
名称
固定床列管式反应器
流化床反应器
示意图
1气体从上到下；2内部通载热体及时移热；3管内装催化剂，高度低于流水分离出口管
1先把催化剂流化；2从下通原料气；3中间为反应段，有传热器；4上部床径扩大，气流减慢，有利于催化剂沉降；5通常上部加旋风分离器回收催化剂
实例
乙烯环氧化制环氧乙烷
丙烯氨氧化制丙烯腈
优点
1催化剂磨损小，流体推动力大，催化剂生产能力高；
1颗粒与气体的传热、传质效率高，温度容易控制；2反应器所需合金钢材量少；3催化剂装卸方便；4反应气和空气分开进入反应器，比较安全5可以连续加入或取出固体物料。
缺点
1传热效果较差,需要比流化床约大10倍的换热面积；2轴向温差大,热稳定性差,反应温度不易控制；3制造所需钢材材料大；4催化剂装卸不方便；5原料气进入反应器前须充分混合配比须严格控制
1催化剂磨损大，消耗多，需要高强度的催化剂和高效的旋风分离器2流化床内气体容易返混，反应推动力小影响反应速率

30. 绝热式和换热式反应器适用于什么反应？
反应器
绝热式反应器
换热式反应器
适用反应
可逆放热反应（放热不大的反应）
强放热反应

31.煤气化过程的供热方法（重点）
自热式供热：燃烧部分气化的煤来供热；外热式供热（间接供热）；
气化反应释放热供热，例如利用加氢反应供热
32.组成化工工艺流程的工序（重点）
①原料工序：原料的储存、净化、干燥以及配制
②催化剂工序：催化剂和助剂的制备、溶解、储存、配制
③反应工序
④后处理工序将产物按照成品质量要求的规格、形状进行必要的加工制作，以及存储和包装出厂。
⑤辅助过程：能量回收（废热锅炉）、稳定生产（中间储槽、缓冲罐）、三废治理（废气焚烧）以及产品储运（原料和成品罐区）
⑥分离工序
⑦回收过程

33.已知乙苯气相脱氢制苯乙烯反应为吸热反应，副反应活化能大于主反应活化能，试根据热力学和动力学知识对反应条件进行定性分析。
从热力学角度来看，高温有利还是低温有利？为什么？
从动力学来看，高温有利还是低温有利？为什么？
从反应选择性来看，高温有利还是低温有利？为什么？
写出反应反应方程式，从热力学角度分析高压有利还是低压有利？为什么？
从动力学角度分析高压有利还是低压有利？为什么？
主反应

分析角度
温度
高压
从热力学角度来看
乙苯气相脱氢制苯乙烯为吸热反应，高温有利于主反应平衡右移
反应分子增加，低压有利于平衡右移，增加反应转化率
从动力学来看
高温有利于提高反应速率
提高压力，可以促进正反应和逆反应的速度
从反应选择性来看
副反应活化能大于主反应，高温对副反应的平衡更有利，故体系温度不宜太高

34.自热式气化法的工艺条件（重点）
条件
实际选择
从热力学角度来看
从动力学角度来看
T

高温不利于CH4的生成;当温度高于900℃，CH4和CO2的平衡浓度接近0
高温对煤的气化有利，有利于提高反应速率
P
加压有利于减小反应体积，节省设备材料
分子增加的反应，降低压力有利于提高CO和H2的平衡浓度，使平衡右移，增加反应转化率
提高压力，促进正反应和逆反应的速度
H2O:O2
视煤气化的方式而定
——
O2作用是与煤燃烧放热供给煤的气化反应，H2O:O2对温度有影响
35.反应器选型（重点）
反应器
结构特点
适用反应
（a）管式反应器
长径比很大的圆形空管
均相反应
（b）釜式反应器
高度一般与其直径相当或约2~3倍。釜内有搅拌装置和挡板，配有换热装置
液相反应、气液相反应、液液反应、液固反应、气液固反应

（c）板式塔
（d）填料塔
e）鼓泡塔
（f）喷雾塔
高度是直径的数倍或者十余倍。内部有增加两相接触的构件（筛板或者填料）。也有内部不设构件的鼓泡塔和喷雾塔
两相流体反应，主要是气液相反应

（g）固定床反应器
反应器内填充有固定的固体颗粒（催化剂或者固体反应物）
多相催化反应、气固或者液固非催化反应
（h）流化床反应器
颗粒处于运动状态。固体被流体带出，分离后循环使用——循环流化床；固体在反应器内呈沸腾状——沸腾床
气固、液固、气液固催化或者非催化反应，特别是强放热反应或对温度很敏感的过程
36.氨的合成【工艺条件】
压力：从平衡和反应速度上讲，加压都是有利的。加压可以提高设备的生产能力，简化氨的分离流程；但对设备的材质提出了更高的要求，操作安全性差；
温度：反应初期因催化剂活性好，温度可以控制低一些，随着时间增长活性下降，温度可以控制高一些；
气体组成：反应中惰性气体会累积起来，须少量排放合成气（驰放气）或配气处理。
37.天然气制合成气（水煤气）
【基本化学反应】

38.CO变换
【CO变换的基本化学反应】
主反应的热力学研究：
升高温度，平衡常数减小；
低温和高水碳比有利于平衡向右移动；
压力对平衡无影响

39. 【加氢反应的特点】：放热反应，随着温度升高，平衡常数减小；加压和低温对加氢反应有利。
【氢蚀】高温高压下，H2能侵入钢的晶格中，与钢中碳原子化合生成CH4并扩散逸去，在晶格中留下气孔，使晶格结构发生变形，钢材脆化，这种现象叫做氢蚀。因此在高温高压下，不能使用普通碳钢，必须使用合金钢。

40. 气相加氢反应可采用固定床或者流化床反应器，反应热通过器外冷却或者反应器内设置冷却构件移走，也可以采用冷激。
液相加氢可采用鼓泡床、移动床反应器。