有机化工生产技术复习题Word格式.docx

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项目二　烃类热裂解反应

1.乙烯的生产能力是衡量一个国家和地区石油化工生产水平的标志。

2.制取乙烯的同时联产　　氢气、　甲烷　　、　丙烯　　、　乙烷　等产品。

3.裂解原料的性质及评价指标有　族组成（PONA值）、　氢含量及碳氢比　和　关联指数（BMCI值）。

4.PONA值指　各组烃的质量百分含量，适用于表征　轻质馏分油；

其中P、O、N、A分别指　链烷烃　、　烯烃、　环烷烃　　、　芳香烃　。

5.一次反应是指由原料烃类热裂解生成乙烯、丙烯的反应；

二次反应是指由一次反应生产的乙烯、丙烯进一步反应生成各种产物，甚至最后生成焦或碳；

__二次方应__是不希望发生的。

6.不同的裂解原料具有不同最适宜的裂解温度，较轻的裂解原料，裂解温度较高，较重的裂解原料，裂解温度稍低。

7.深冷分离由　压缩和制冷系统　　、　气体净化系统　、　精馏分离系统　三大系统组成。

8.停留时间是指裂解原料由进入裂解辐射管到离开裂解辐射管所经历的时间。

影响停留时间的因素有__裂解温度__、____原料组成_________和。

9.不同的裂解温度，所对应的乙烯峰值收率不同，温度越高，乙烯的峰值收率　越高　　　，相对应的最适宜的停留时间　越短。

10.工业上常用在裂解原料气中添加稀释剂来　降低烃分压，常用的稀释剂为水蒸气（氢气）。

11.从结构上看，管式炉一般包括　炉体　　、　炉管　　和　　　燃烧器　　三大部分。

12.急冷的目的有两个：

减少二次方应发生和　回收高品位热能　　；

急冷方式是先　间接急冷　　，后　直接急冷　。

13.工业上清焦方法主要有：

　停炉清焦、不停炉清焦　和　水力或机械清焦。

14.裂解气组成中少量杂质有　　二氧化碳　、　一氧化碳　、　　水　和　硫化物等。

15.酸性气体主要指　二氧化碳　和　硫化氢　　。

脱除酸性气体的方法是　碱洗法　　　　。

16.深冷分离时，水蒸气的危害有　低温下水能冻结成冰　和　与轻质烃类形成白色结晶水合物。

脱水方法通常是　　　吸附脱水　　　　　　。

17.分子筛具有吸附选择性的原因有：

　分子筛是一种离子型极性吸附剂，它对极性分子有极大亲和性　和　分子筛的大小比较均匀，只能吸附小于其孔径的分子　　。

18.脱除CO时常用的方法是　　　　，其方程是为　　　　。

19.石油烃热裂解的操作条件为　　　高温　、　短停留时间　、　低烃分压　，同时将裂解炉出口的高温裂解气加以　急冷　以使反应基本终止。

20.根据各精馏塔在分离过程中的位置和顺序，将深冷分离流程概括为三大代表性流程，即　顺序分离流程、　前脱乙烷流程、　前脱丙烷　流程。

21.____________塔是深冷分离中温度最低的塔能量消耗也最大的塔；

____________塔是是分离系统中塔板数最多回流比最大的塔。

22.裂解装置五大关键设备分别为　裂解炉、　三机、　急冷换热器、冷箱和乙烯球罐等。

二、判断题

1.由于烯烃带有双键，结构比较不稳定，自然界中也有大量烯烃，所以用烯烃来直接生产乙烯也是合理，经济的方法。

（）

2.乙醇胺法能循环利用，且吸收酸性气体彻底，因此比碱洗法优越。

3.乙烯精馏塔是出成品的塔，作用相当关键，所以塔板数最多。

4.环烷烃的脱氢反应生成的是芳烃，芳烃缩合最后生成焦炭，所以不能生成低级烯烃，即不属于一次反应。

5.石油烃热裂解中不采用抽真空降总压是因为经济上不合理。

6.急冷的目的是将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，以终止其二次反应。

7.烃类热裂解中碱洗塔共分为四段，最上段加入为水，NaOH的浓度由上到下依次增加。

8.归纳各族烃类的热裂解反应的大致规律得出：

高含量的烷烃，低含量的芳烃和烯烃是理想的裂解原料。

9.对于丙烯精馏来说，当采用高压操作时，由于操作温度提高，冷凝器可以用冷却水作制冷剂，故不需用热泵。

10.前加氢方法脱炔烃，其流程简单，能量消耗低，可以大量采用。

11.裂解气经压缩后，会使压力升高，气体温度下降。

12.冷冻循环制冷的原理是利用制冷剂自液态汽化时，要从物料或中间物料吸收热量因而使物料温度降低的过程。

三、简答题

1.裂解过程中为何加入水蒸气？

水蒸气作为稀释剂的有哪些优点？

高温、低烃分压有利于烃裂解。

高温操作不宜采用抽真空减压的方法降低烃分压，因为高温不宜密封，而密封不严，一旦空气漏人真空操作的裂解系统，就有与烃气体混合爆炸的危险，而且真空操作对后续分离工序的操作也不利，工业上一般采用降低反应系统的压降和向原料烃中添加适量的稀释剂（水）以降低烃分压的措施。

这样，不仅设备可在常压或正压下操作，而且还可降低烃分压。

优点如下：

（1）易于从裂解气中分离；

（2）水蒸气热容大，使系统有较大“热惯性”，可以稳定裂解温度，保护炉管；

（3）可脱除炉管的部分结焦，延长运转周期；

（4）减轻了炉管中铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用；

（5）可以抑制原料中的硫对合金钢管的腐蚀。

2.裂解气中含水的危害是什么？

分子筛脱水原理。

水分进入173K以下的裂解气深冷分离系统，在此低温下水能冻结成冰，并能与轻质烃类形成白色结晶水合物，与冰雪相似。

冰和水合物冻结在管壁上，轻则增大动力消耗，重则使设备、管道堵塞，影响正常生产。

分子筛是一种离子型极性吸附剂，它对于极性分子特别是水分子有极大的亲和力，易于吸附。

H2、CH4是非极性分子，所以虽能通过分子筛的孔口进入空穴但也不易吸附。

含水分的裂解气通过分子筛床层时，可选择性地对水分子进行吸附，裂解气中H2等分子虽然比水分子小，也能进入空穴，但不易吸附，仍可以从分子筛孔口逸出

3.减缓结焦的措施有哪些？

（1）优化原料

（2）确定合适的裂解条件

（3）规范裂解炉操作

（4）添加结焦抑制剂

（5）炉管表面处理

4.什么是深冷分离？

什么是冷箱？

深冷分离：

需要在173K以下的冷冻系统下，利用混合气中各种烃相对挥发度的不同，用精馏法将各种烃分离。

冷箱：

在脱甲烷塔系统中有些冷凝器、换热器和气液分离罐的温度甚低，为了防止冷量散失，减少与环境接触的表面积，将这些低温设备集中装箱，称之为冷箱。

5.裂解气为什么要进行压缩？

压缩为何要分为多段？

⏹裂解气中的低级烃类在常温常压下都是气体，它们的沸点都很低。

如果在常压下将各组分冷凝分离，需要很低的温度，这不仅需要消耗大量的冷量，而且所用设备需要耗用很多耐低温钢材，造成经济上不合理性。

工业生产中根据物质的沸点随压力增大而升高的规律，采用对裂解气体进行压缩，使各组分沸点升高，从而实现组分的分离。

⏹压缩使裂解气在压力提高的同时，温度也上升。

当温度过高时，重组分中的二烯烃将发生聚合反应，生成的聚合物或焦油沉积在压缩机的扩压器内，严重地危及生产的正常进行；

而且二烯烃的聚合速度与温度有关，温度愈高，聚合速度愈快。

为了避免聚合现象的发生，必须严格控制压缩后的气体温度不能高于373K。

为此，工业上一般采用多段压缩技术，

6.比较前加氢与后加氢的优缺点。

前加氢是在脱甲烷塔前（裂解气中氢气还没有被分离出来），利用裂解气中的氢对炔烃进行选择性加氢，以脱除炔烃。

⏹优点：

氢气可以自给，这不仅省去了氢气的提纯和净化过程，而且不用考虑由于加氢带入甲烷的脱除和加氢后的进一步干燥，从而既简化了分离流程，又节约冷量、降低操作费用

⏹缺点：

参加反应的组分太复杂，目前还没有理想的加氢催化剂，所以限制了前加氢工艺的工业化应用。

后加氢是在脱甲烷塔分离后进行加氢脱炔。

缺点：

分离流程较复杂，同时冷量的消耗及操作费用较高，

优点：

可以严格地控制氢气加入量，获得较理想的反应条件，并可提高乙烯的收率和装置运转的稳定性。

7.复叠制冷原理及制冷图绘制。

复迭式制冷一般使用俩个制冷系统，在高温系统里使用沸点温度高的制冷剂，在低温系统里使用沸点温度低的制冷剂，高温系统中制冷剂的蒸发是为了吸收低温系统中制冷剂冷凝放出的热量，只有低温系统中制冷剂蒸发向被冷却对象吸热，这种系统叫做复迭式制冷系统，它既能获得较低的蒸发温度和适宜的蒸发压力，又可以向环境放热。

例如乙烯—丙烯复迭制冷循环

项目三　丁二烯的生产

1.从碳四馏分中抽提分离丁二烯，根据溶剂的不同，常用的生产方法可分为_乙腈法_、_　二甲基甲酰胺法，N-甲基吡咯烷酮法　和　糠醛法　。

2.溶剂恒定浓度是指_在塔内从加料板至灵敏板溶剂的浓度基本维持在一个恒定的浓度__________；

3.当溶剂比一定时，增加回流比会__降低______塔板上的溶剂浓度，使产品质量_下降_______。

4.萃取精馏一般采用___气体____进料方式。

5.萃取精馏一般以__________恒定浓度____和_　_____溶剂入塔温度__　作为主要的被调参数。

1、丁烯氧化生产丁二烯，动力学方程看，压力增加有利于提高丁烯分压，加大主副反应速度的速度比（）

2、丁二烯生产中为避免液体进料稀释萃取剂，一般萃取精馏采用气体进料。

（对）

3、丁烷、丁烯水洗塔和丁二烯水洗塔中，均用水作洗涤剂和冷却剂（）

三、简答题简述萃取精馏的基本原理？

萃取精馏操作时的影响因素有哪些？

P209

萃取精馏是向被分离混合物中加入第三组分——溶剂，该溶剂对被分离的混合物中的某一组分有较大的溶解能力，而对其它组分的溶解能力较小，增大了被分离组分之间的沸点差，改变了各组分间的相对挥发度，其结果使易溶的组分随溶剂一起由塔釜排出，然后将溶解的组分与溶剂再进行普通精馏，即可得到高纯度的单一组分；

未被萃取下来的组分由塔顶逸出，以达到分离的目的

1、溶剂的恒定浓度2、溶剂的温度3、溶剂含水量4、回流比和进料热状态

项目四甲醇的生产

1.写出三相流化床反应器合成甲醇中三相各代表物料名称合成气、、。

2.生产甲醇的主反应为_P52_________________________和____P52______________________。

3.副反应的危害有：

________消耗原料___、_____影响产物质量__________和________影响催化剂寿命__。

4.可逆放热反应的最佳温度（最适宜）温度是指__________反应速率达到最大值所对应的温度_______。

5.催化剂使用初期，活性较强，反应温度可以维持_低____些；

中后期反应温度要维持___适宜__些。

6.压力高、空速大时，反应温度要维持__高___一些。

7.甲醇合成塔，应控制热点温度在催化剂层的_上____部，随着催化剂使用时间的增长，催化剂活性逐渐减退，热点温度会逐渐____下移_。

8.CO2生成甲醇热效应__较小___，且比热容比CO_高____，所以原料中有一定CO2时，可以降低反应的峰值温度。

9.CO变换反应方程式：

_____________________________，其作用为_____________________________。

10.空速高，甲醇纯度__下降___，生产能力__增强_____。

11.目标是高产时，应维持_____惰气含量；

目标是低耗时，宜维持_____惰气含量。

12.合成气合成甲醇的生产过程包括以下五个工序：

制气、净化、压缩、　合成　　、　精制　　。

1.分析空速增大对甲醇合成的影响？

⏹增加空速在一定程度上意味着增加甲醇产量。

另外，增加空速有利于反应热的移出，防止催化剂过热。

空速太高，转化率降低，导致循环气量增加，从而增加能量消耗。

‚空速过高会增加分离设备和换热设备负荷，引起甲醇分离效果降低，甚至由于带出热量太多，造成合成塔内的触媒温度难以控制正常。

2、甲醇合成塔对材质要求有哪些，并在此要求下选择合适材质？

⏹有抗氢蚀和抗一氧化碳腐蚀的能力。

为防止反应器被腐蚀，保护反应器机械强度，一般采用在反应器内壁衬铜，铜中还含有1.5%～2%锰，但衬铜的缺点是在加压膨胀时会产生裂缝。

当一氧化碳分压超过3.0Mpa时，必须采用耐腐蚀的特种不锈钢（如lCrl8Nil8Ti）加工制造。

3、详细描述冷激式绝热反应器反应气体进出过程，并绘制反应器温度分布图

反应气体由上部进入反应器，冷激气在段间经喷嘴喷入，喷嘴分布于反应器的整个截面上，以便冷激气与反应气混合均匀。

混合后的温度正好是反应温度低限，混合气进入下一段床层进行反应。

段中进行的反应为绝热反应，释放的反应热使反应气体温度升高，但未超过反应温度高限，于下一段间再与冷激气混合降温后进入下一段床层进行反应。

4、绘制低压法制甲醇的双塔精制流程图，并指出各个部位物料名称及塔的简要特点？

P60

项目五环氧乙烷的生产

1.环氧乙烷的英文缩写　EO　　，合成主反应是　P144　　　　，生产环氧乙烷用的催化剂的活性成分是　　银　　　。

2.催化剂的“飞温”现象是指　　　　　。

3.原料气中乙烯与氧的配比首先取决于　爆炸极限浓度制约　　　　。

4.生产环氧乙烷时加入致稳剂的主要作用不仅是可缩小原料混合气的爆炸浓度范围，而且是具有的比热容，以移走部分反应热。

5.乙烯氧化生成环氧乙烷中，使用适量抑制剂的作用主要是　抑制乙烯深度氧化　　，抑制剂主要是有机卤化物　　。

6.银催化剂的制备方法有两种，早期采用粘接法或涂覆法，现在采用浸渍法。

7.生产环氧乙烷装置中加入甲烷的主要作用不仅是可缩小原料混合气的爆炸浓度范围，而且是应具有较高的比热容，以移走部分反应热。

项目六丙烯腈的生产

1.丙烯腈是三大合成材料（　　合成纤维　、合成橡胶和塑料）的重要单体。

目前主要用它生产聚丙烯腈纤维，商品名　腈纶　　。

2.丙烯生产丙烯腈的原料有　　丙烯、氨和氧；

产量最大副产物是　二氧化碳　。

3.丙烯氨氧化生产丙烯腈时，丙烷对反应没有（有、没有）影响，乙烯烷对反应没有（有、没有）影响，丁烯烷对反应有（有、没有）影响。

4.丙烯和空气的配比，除满足氨氧化反应外，还应考虑　催化剂活性　、反应速率，为此，要求反应尾气中剩余氧气0.1%～0.5%。

5.丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺流程主要分　　反应部分　、回收部和精制部分三个部分。

6.流程中，除去剩余NH3的方法是　　硫酸中合法　，该过程也是反应物料的冷却过程，故该塔的两个名称分别为氨中和塔和急冷塔。

7.流程中，反应部分的两个主要设备是　　流化床反应器　和急冷塔（中和塔），回收部分的三个主要设备分别是　　吸收塔　、萃取塔、乙腈解吸塔。

1、丙烯腈和乙腈的相对挥发度相差较大，用一般精馏方法即可分离（错）

2、乙腈解吸塔排出的大量含氰废水送污水处理装置（错）

3、丙烯腈精制塔塔顶蒸出的是丙烯腈和水的共沸物经冷却分层后的油层丙烯腈即为成品（产品）（错）

简答题

1．丙烯氨氧化生产丙烯腈时加入水蒸气的作用有哪些？

P

（1）促使产物从催化剂表面解吸出来，从而避免丙烯腈的深度氧化。

（2）原料混合气中丙烯与空气的比例正好处于爆炸范围内，加入水蒸气保证生产安全

（3）水的比热容较大，可以做稀释剂。

带走大量放映生成热，使反应温度易于控制

（4）对催化剂表面的积碳有清除作用

（5）有利于氨的吸附，防止氨的氧化分解

（6）水蒸气可以加快催化剂的在氧化速度，有利于稳定催化剂活性。

2、试画出丙烯腈反应部分工艺流程图，并写出热能利用特点。

P183

项目七苯乙烯的生产

1.苯烷基化生产乙苯的反应方程式为　　　，催化剂为　氯化铝。

2.乙苯脱氢是　可逆吸热　　反应，所以升温对反应　有利　　　。

乙苯脱氢反应是体积　增加　　的反应，　　减压　压力对反应有利。

3.乙苯脱氢生产苯乙烯的液体产物中主要有苯、甲苯、苯乙烯、乙苯和焦油。

4.乙苯生产中加入氯乙烷作用是为反应提供助催化剂方程式为　P223　　。

二、简答题

1.写出乙苯脱氢生产苯乙烯的主、副反应方程式。

P230

主反应：

2.乙苯脱氢生产苯乙烯时为什么要加入水蒸汽？

232

1可以降低乙苯的分压，改善化学平衡，提高平衡转化率；

2与催化剂表面沉积的焦炭反应，使之气化，起到清除焦炭的作用；

3水蒸气的热容量大，可以提供吸热反应所需的热量，使温度稳定控制；

4主催化剂氧化铁在氢气中，会被还原成低价氧化态，甚至被还原成金属铁，而金属铁对深度分解反应具有催化作用，通入水蒸气可以阻碍氧化铁被过度还原，以获得较高的选择性。

3.苯乙烯分离与精制过程中需要解决的问题有哪两点？

如何解决？

画出苯乙烯分离与精制的工艺流程图。

P234

一、苯乙烯和乙苯沸点相差只有9℃。

二、苯乙烯易自聚，自聚速度随温度升高而增大；

塔釜温度<

90℃。

乙苯蒸出塔

苯回收塔

苯、甲苯分离塔

苯乙烯粗馏塔

苯乙烯精馏塔

苯乙烯、乙苯

项目八甲醛的生产

1、银法生产甲醛的两种催化剂为　采用载于浮石上的银、无载体的电解银。

2、甲醇氧化制甲醛的反应，若单独以氧化钼作催化剂，反应选择性好，但活性、低；

单独用铁氧化物作催化剂，活性高，但选择性太差

1、当温度超过913K时，甲醛收率明显下降原因？

。

P66

　①在高温条件下，电解银催化剂开始发生熔结，导致晶粒变大、变粗，使活性表面减少、催化剂活性下降，因而反应收率下降。

　②甲醛的热分解反应为：

　　该反应的反应速率随反应温度的升高而加剧，因而在高温下反应选择性下降。

2、在过热器中为什么要加入水蒸汽？

反应

（1）、（3）放出的热量大于脱氢所需的热量、反应气体升温和反应器向周围环境的散去热量,因此应加入水蒸气。

水蒸气作用：

生产上在原料混合气中加入部分水蒸气，以便将多余的热量从反应系统中移出，以稳定反应温度、避免催化剂过热、清除催化剂表面积碳、控制甲醛氧化反应速率和深度，使反应能正常进行下去

3、说明银法生产甲醛中设备材质的特点，为什么选用？

由于羰基铁能促进甲醛分解，因此甲醛设备和管道避免用铁制件（蒸发器不锈钢或铜、氧化器用紫铜，反应以后设备及管道用铝制件）

项目九乙醛氧化制醋酸

1、自由基链反应理论三个过程　链引发、链增长、链转移。

2、乙醛氧化塔按照移除热量的方式不同有两种形式，即内冷却型和外冷却型。

应有利。

3、当反应温度低于40℃，过氧醋酸则不能及时分解，会引起集聚而发生爆炸。

1、选择锰催化剂的原因？

P126

采用醋酸锰为催化剂，不仅能使乙醛氧化为过氧醋酸的反应加速进行，而且能保证过氧醋酸生成与分解速度基本相同，其醋酸收率也远远高于其他金属的催化剂。

二价锰离子呈粉红色，随着离子价的升高颜色逐步加深，由粉红色变成红紫、棕色、绿色直至黑色。

在操作中往往根据反应液的颜色来判断锰离子的变价情况。

2、试画出内冷型全混型鼓泡床塔，并分析鼓泡床塔各部分作用？

P128

⏹塔身分为多节，各节设有冷却盘管或直管传热装置，内通冷却水移走反应热以控制反应温度。

氧气分数段通人，各段设有氧气分配管，氧气由分配管上小孔吹人塔中（也有采用泡罩或喷射装置的），通过花板达到氧气均匀分布。

⏹在氧化塔上部留有一定的气相空间，目的是使废气在此缓冲减速，减少醋酸和乙醛的夹带量。

塔的顶部设有面积适当的防爆口，并有氮气通人塔中稀释降低气相中乙醛及氧气浓度，以保证氧化过程的安全操作。

项目十醋酸乙烯脂

1、写出吸收二氧化碳的方程式程　　K2CO3+CO2+H2O2KHCO3。

2、乙烯氧化生产醋酸乙烯的催化剂钯-金/二氧化硅，金防止活性成分凝聚，醋酸钾能抑制二氧化碳生成

3、工艺流程分为两部分：

醋酸乙烯酯的合成和醋酸乙烯酯的精制与醋酸的回收。

1、乙炔法生产醋酸乙烯酯中反应速率与乙炔的分压及催化剂醋酸锌的浓度成正比，而与醋酸的分压无关

2、乙炔法生产醋酸乙烯酯中催化剂醋酸锌吸附量越高，醋酸转化率越高。

1、醋酸和氧气的配比对反应影响。

P135

在一定范围内，当醋酸与氧气的摩尔比增加时，醋酸乙烯的空时收率增加，但醋酸转化率却明显下降，而醋酸转化率的降低会导致醋酸分离回收负荷增加

2、气固相反应的步骤P161（类似）

1）外扩散反应组分由物流主体向催化剂外表面扩散

2）内扩散反应组分由催化剂外表面向催化剂内表面扩散

3）吸附反应组分在催化剂活性中心上吸附

4）表面化学反应在催化剂表面进行化学反应

5）脱附反应组分在催化剂活性中心上脱附

6）内扩散反应产物由催化剂内表面向催化剂外表面扩散

7）外扩散反应产物由催化剂外表面向物流主体扩散

项目十一乙醛生产

1、乙烯的氧化