化工工艺学考试复习题目.doc

安徽理工大学化工学院
1、 煤化工：以煤为原料，经化学加工实现煤炭高效、洁净、综合利用的工业。
2、 现代煤化工技术：以煤气化为龙头，以一碳化学为基础，合成、制取主要以替代石油化工产品和燃料油的化工产业技术。
3、 简述目前我国流行的工业化气流床气化技术：①德士古②GSP③Shell法④Prenflo法⑤Texaco煤气化法⑥多喷嘴对置式。
4、 我国具有自主知识产权的气流床煤气化技术有哪些：①多喷嘴对置式水煤浆气化技术②灰熔聚流化床气化技术③多元料浆新型气化技术④粉煤加压气化技术⑤两段式干煤粉加压气化技术⑥非熔渣-熔渣分级氧化气化技术。
5、 解释：⑴重整：将轻质原料油经过热或催化剂的作用,使油料中的烃类重新调整结构,生成大量芳烃的工艺过程。①热重整：不用催化剂,用轻度热裂化方法来调整重整原料油中烃类的结构。②催化重整：将轻质原料油经过催化剂的作用，使油料中的烃类重新调整结构，生成大量芳烃的工艺过程。⑵芳烃抽提：将抽提剂加入重整油料中，经搅拌、静置使油料分离富含芳烃相与非芳烃（还含有少量的芳烃和抽提剂）的相。
6、 催化裂化和加氢裂化的特点：⑴催化裂化：①催化裂化可在较低压力下进行②产物以C3，C4和中等大小的分子居多，异构化、芳构化反应得到加强，裂化汽油的辛烷值提高。氢转移反应更易进行，使得裂化产物中容易聚合的二烯烃类大为减少，汽油安定性较好。③产物主要是气体和液体，液体以裂化汽油和柴油居多,分出汽油和柴油的重质油馏分，可以仍回催化裂化装置作原料用，也可以用作加氢裂化原料油。⑵加氢裂化：①生产灵活性大②产品收率高，质量好③没有焦炭沉积，所以不需要再生催化剂，因而可使用固定床反应器；总的过程是放热的，所以反应器中需冷却，而不是加热。
7、 石油与煤炭的区别：①成因：石油是由低级动植物在地压和细菌的作用下，经过复杂的化学变化和生物化学变化而形成；煤是由成煤植物在经历地壳运动发生一系列复杂的化学与物理变化而形成。②开采：石油的开采方式一般为钻井开采；煤的开采方式一般有矿井开采和露天开采。③性质：石油是一种粘稠的、深褐色（有时有点绿色）的液体；煤为褐色或黑褐色的块状固体。④组成：石油主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物；煤由复杂的高分子有机物和无机质组成。⑤加工应用：石油可以采用简单的物理和化学加工方法；煤必须经过深度加工。
8、 天然气化学加工的途径：①经转化先制成合成气(CO+H2)，或含氢很高的合成氨原料气，然后进一步合成甲醇、氨、高级醇和碳基化产品②在高温下进行的天然气热裂解，主要生产乙炔和炭黑③天然气经过氯化、硫化、硝化、氨化、氧化可制得甲烷的各种衍生物④湿性天然气中的乙烷、丙烷、丁烷和天然气凝析液等，经蒸汽裂解或热裂解可生产乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脱氢或氧化可生产丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、顺丁烯二酸酐等。
9、 二氧化硫催化氧化的反应机理：催化氧化机理分四个阶段进行：①钒催化剂上存在着活性中心，氧分子吸附在它上面后，O＝O键遭到破坏甚至断裂，使氧分子变为活泼的氧原子(或称原子氧)，它比氧分子更易与SO2反应。②SO2吸附在钒催化剂的活性中心上，SO2中的S原子受活性中心的影响被极化，因此很容易与原子氧结合在一起，在催化剂表面形成络合状态的中间物种。③这一络合状态的中间物种，性质相当不稳定，经过内部的电子重排，生成了性质相对稳定的吸附态物种。④吸附态物种在催化剂表面解吸而进入气相。
10、             叙述硫铁矿制硫酸工艺流程：硫铁矿→沸腾炉→废热锅炉→旋风除尘器和电除尘器→洗涤塔→电除雾器→干吸塔→四段转换器（SO3转化率99.5%）→换热器→吸收塔→（98.5%浓硫酸）。
11、             氢的工业来源有哪些：①水电解制氢②副产氢气的回收③由煤制氢④由气态烃和轻油转化制氢。
12、              叙述生产浓硝酸的过程：直接法由氮和空气经氧化直接合成浓硝酸，反应经历以下五个步骤：①制一氧化氮：氨和空气通过铂网催化剂，在高温下被氧化成一氧化氮并急冷至40~50℃，使生成的水蒸气经冷凝而除去。②制二氧化氮：一氧化氮和空气中的氧反应，生成NO2后，残余的未被氧化的NO和ω(HNO3)＞98％的浓硝酸再反应，被完全氧化成二氧化氮。③分出二氧化氮：在低温下用浓硝酸[ω(HNO3)＞98％]吸收二氧化氮成为发烟硝酸，不能被吸收的惰性气体(N2等)排出系统另行处理。④制纯NO2 并冷凝聚合为液态四氧化二氮：加热发烟硝酸，它热分解放出二氧化氮，然后把这纯的NO2冷凝成为液态四氧化二氮。⑤高压釜反应制浓硝酸：将液态四氧化二氮与稀硝酸混合(要求稀硝酸中水分与液态N2O4成一定比例)送入高压釜，在5.0MPa压力下通入氧气，四氧化二氮与水(来自稀硝酸)和氧反应直接生成ω(HNO3)＝98％的浓硝酸。
13、              ㈠解释：⑴氢化：氢气与化合物之间进行的化学反应，细分为加氢和氢解：①加氢：氢分子进入化合物内，使化合物还原，或提高不饱和有机化合物的饱和度。②氢解：在加氢的同时有机化合物分子发生分解，此时氢分子一部分进入生成物大分子中，另一部分进入裂解所得的小分子中。⑵脱氢：从化合物中除去氢原子的过程：①加热脱氢：在加热而不使用催化剂的情况下进行。②催化脱氢：在加热又使用催化剂的情况下进行。㈡加氢和脱氢的催化剂有哪几类：⑴氢化催化剂：①金属催化剂②合金催化剂③金属硫化物和金属氧化物催化剂④均相配位催化剂。⑵脱氢催化剂：①金属②金属氧化物③金属盐类。㈢防止催化剂表面结焦采取哪些方法：①加助催化剂K2O, K2CO3或MgO等。②采用降低原料气压力或添加水蒸气稀释反应物的办法。③降低产物在催化剂表面的停留时间。
14、              氨合成和氨接触氧化的工艺条件有哪些控制指标：⑴氨合成：①压力②温度③空速④气体组成。⑵氨接触氧化：①压力②温度③接触时间④混合气组成。
15、              乙苯脱氢的催化剂及工艺条件的控制有哪些：⑴催化剂：使用铁系催化剂,主要组成是Fe-K-Cr, Fe-K-Cr-Mg (Ca)或Fe-K-Ce-Mo2O3。⑵工艺条件：①反应温度②操作压力③水蒸气和苯的用量比④乙苯液空速。
16、              什么是焙烧及其分类：⑴焙烧：将矿石、精矿在空气、氯气、氢气、甲烷、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、还原或其它化学变化的单元过程。⑵分类：①氧化焙烧②硫酸化焙烧③挥发焙烧④氯化焙烧⑤还原焙烧⑥氧化钠化焙烧。
17、              叙述氯化焙烧方法制钛白粉的工艺过程：①氯化焙烧：先用空气使干燥的金红石矿粉在沸腾炉流态化，并加热至650℃左右，然后加入焦炭粉，待温度升至900 ℃，用氯气替代空气入炉。②氧化：液态TiCl4与成核剂AlCl3一同蒸气化，并预热至90—100 ℃ ，与同温度氧气同时喷入氧化炉，反应产物经冷却，用袋滤器收集。③表面处理：使用无机或有机表面处理剂进行处理，无机表面处理剂中铅、硅包膜可提高钛白粉的耐候性与在不同介质中的分散性能；有机表面处理剂有乙醇胺、丙二醇等，可提高钛白粉在不同介质中的润湿性能。如下：天然金红石矿①→四氯化钛②→钛白粉③→成品
18、              叙述钙镁磷肥的生产工艺流程：用磷矿与硅酸镁矿物配制的原料，在电炉、高炉或平炉中于1350一1500℃熔融，熔体用水骤冷，形成粒度小于2mm的玻璃质物料，经干燥磨细后成为产品。
19、              湿法生产磷酸的分类根据和类型：以硫酸钙出现的形态来命名，类型：①二水物法(DH)制湿法磷酸②半水—二水物法(HH/DH)制湿法③二水—半水物(DH/HH)法制湿法磷酸④半水物法(HH)湿法磷酸，二水物法是应用最广泛的方法。
20、              浸取剂选择的条件及影响浸取效果的因素：⑴选择的条件：①浸取剂对溶质应具有选择性，以减少浸取液精制费用②对溶质的饱和溶解度大，可得到高浓度浸取液，再生时能量小③考虑浸取剂的物性，沸点是浸取温度的上限，因此沸点应低些④浸取剂的价格、毒性、燃烧性、爆炸性、腐蚀性等。⑵影响浸取效果的因素：①温度：温度↑，浸取速度↑杂质量↑，适合的浸取温度。②浸取剂浓度：浸取剂浓度↑，浸取速度↑、杂质量↑，适合的浸取剂浓度。③粒度：粒度↓，浸取速度↑、粉碎成本，适合的粒度。④搅拌：搅拌↑，浸取速度↑，充分搅拌⑤孔隙率。
21、              湿法生产磷酸的工艺条件：①液相SO3浓度：液相SO3浓度对磷矿的浸取分解、硫酸钙晶核形成、晶体成长与结晶形态，以及HPO42-的晶格取代有影响。在二水物制湿法磷酸时，SO3控制在0.015～0.025g/ml。矿种不同，液相SO3浓度范围也有一定差异。②反应温度：提高反应温度，可提高反应速率，提高分解率，降低液相粘度，同时又降低了硫酸钙在溶液中的过饱和度，有利于形成粗大的晶体和提高过滤强度。但温度过高，会生成不稳定的无水物，使过滤困难。而且温度升高，杂质溶解度也相应增大，影响产品质量。二水物流程反应温度控制在65～80℃，半水物流程控制在95～105℃。③料浆中P2O5浓度：反应料浆中P2O5浓度稳定，可以保证硫酸钙溶解度不大和过饱和度稳定。④料浆中固含量：固含量过高，料浆粘度高，对料浆分解与晶体长大不利。二水物流程液固比为(2.5～3)：1，半水物流程为(3.5～4)：1。若磷矿中镁、铁、铝杂质高，液固比应适当高一些。⑤回浆：返回料浆可提供晶种，防止局部游离硫酸浓度过高，并可降低过饱和度和减少新生晶核，以获得粗大、均匀的硫酸钙晶体。实际生产中，回浆量为加入物料量的100～150倍左右。⑥反应时间：由于硫酸分解磷矿的反应速率较快，反应时间取决于硫酸钙晶体的成长时间，一般控制在4小时左右。⑦料浆搅拌：有效的搅拌措施有利于颗粒表面更新和消除局部区域游离硫酸浓度过高，还可防止包裹现象和消除泡沫。搅拌强度不应过高，以免晶体破碎。
22、              工业上复分解法生产硝酸钾的原理及工艺流程：⑴原理：依据硝酸钾的溶解度随温度急剧变化的性质，利用KCl和NaNO3复分解来制造硝酸钾。⑵工艺流程：氮氧化物尾气Na2CO3溶液吸收→NaNO2—NaNO3HNO3→NaNO过滤蒸发→ρ（NaNO3)=600~700g/L进反应器同时加KCL粉末→反应4小时过滤、洗涤、结晶→硝酸钾粗制品
23、              烃类热裂解的一般规律：①直链烷烃裂解易得乙烯、丙烯等低级烯烃，相对分子质量越小，烯烃总收率越高。②异构烷烃裂解时烯烃收率比同碳原子数的直链烷烃低，随着相对分子量增大，这种差别减小。③环烷烃热裂解易得芳烃，含环烷烃较多的裂解原料，裂解产物中丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯收率则较低。④芳烃不易裂解为烯烃，主要发生侧链断裂脱氢和脱氢缩合反应。⑤烯烃热裂解易得低级烯烃，少量脱氢生成二烯烃，后者能进一步反应生成芳烃和焦。⑥在高温下，烷烃和烯烃还会发生分解反应生成少量的碳。
24、              裂解气的分离方法有哪几种，并叙述其特点：①深冷分离法：产品收率高、质量好，是目前生产聚合级烯烃的主要方法，但其能耗较大、流程复杂。②吸收（精馏）法：优点是冷冻温度比深冷法高、能耗低、工艺流程简单、设备投资省。缺点是产品收率低(特别是乙烯)、纯度不高，达不到聚合级要求，只能用作一般有机合成原料。③吸附分离法：采用活性炭等吸附剂，在低温和高压条件下，将C2以上烃类吸附下来，然后在高温和低压下逐个将烃类解吸出来。④络合物分离法：这种方法已建有2x104t／a的工业生产装置，缺点是得到的是混合烯烃，要将混合烯烃分离，仍需采用低温工艺，技术经济指标亦差，故该法没能得到推广。
25、             叙述乙烯制氯乙烯的工业方法：①乙烯法：乙烯和氯气在40-50℃下直接进行加成反应，生成1，2—二氯乙烷(EDC)，1，2—二氯乙烷再在500一550℃经热裂解或在1.0MPa，140-145℃下经碱分解制得氯乙烯(VC)。②联合法：这是上述乙烯法的改良，目的是用乙炔来消耗掉乙烯法副产的氯化氢，解决了副产氯化氢的利用向题，但需要3个反应器(2个氯化反应器，1个热裂解反应器)。③ 氧氯化法：这是一个仅用乙烯做原料，又能将副产氯化氢消耗掉的好方法。
26、             乙烯氧氯化法制氯乙烯的工艺条件的选择：①反应温度：反应温度不是越高越好，而是有一个适宜范围，就选择性而言，也有一个适宜范围。因此，在满足反应活性和选择性的前提下，反应温度应当愈低愈好。②反应压力：高压对氧氯化法的反应速率和选择性有不利影响，但在实际的操作温度下，在1.0MPa以下，压力对反应速率和选择性几乎没有什么影响。因此，选用常压或低压操作均可。考虑到加压可提高设备利用率及对后续的吸收和分离操作有利，工业上一般都采用在低压下操作。③配料比：乙烯、氯化氢和空气之比必须保证使乙烯过量3%-5%。氧也应稍微过量以保证催化剂氧化还原过程的正常进行。但氯化氢不能过量，因为过量的氯化氢会吸附在催化剂表面使催化剂颗粒胀大，视密度减小。乙烯不能过量太多，否则会使乙烯深度氧化反应加剧，尾气中CO和CO2增多，反应选择性下降；氧过量太多，也会促使乙烯深度氧化反应的加剧。在原料配比中还要求原料气的组成在爆炸极限范围外，以保证安全生产。④原料气纯度：采用的空气只需经过滤、洗涤和干燥，除去少量固体杂质SO2，H2S及水分后即能应用；氯化氢气体与氢气混合后先在一个加氢反应器中脱炔，然后才能进入氧氯化反应器；原料乙烯中的乙炔、丙烯和C4烯烃的含量必须严格控制。一般要求原料乙烯中乙烯含量在w(乙烯)＝99.95%以上。⑤停留时间：实验表明，停留时间达10s时，氯化氢的转化率才能接近100%，但停留时间过长，转化率会稍微下降，设备生产能力会下降，副反应也会加剧，反应选择性下降。
27、             氧氯化法制氯乙烯的操作条件：①反应温度：在满足反应活性和选择性的前提下，反应温度愈低愈好。②反应压力：工业上一般都采用在低压下操作。③配料比：工业上采用的配比为：n(乙烯)：n(氯化氢)：n(氧)＝1：2：0.5。④原料气纯度：一般要求原料乙烯中乙烯含量在w(乙烯)＝99.95%以上。⑤停留时间：停留时间达10s，不应过长。
28、             简述乙苯的生产方法及各自的操作条件有哪些：①传统AlCl3液相法：温度为95-130℃，压力为常压~0.15MPa，苯／乙烯(摩尔比)2.9-3.3。②均相AlCl3液相法：温度140-200℃，压力0.7-0.9MPa，苯／乙烯(摩尔比)为1.3。③分子筛气相法：烷基化反应：温度为400℃左右，压力为1.2~1.6MPa，苯／乙烯重量比为18.5；烷基转移反应：温度441-445℃，压力0.6-0.7MPa，苯／多乙基苯(摩尔比)11.52：1。④Y型分子筛液相法：烷基化反应：反应温度255-270℃，压力3.7-4.4MPa，苯／乙烯(重量比)为19.5;烷基转移反应：反应温度220-275℃，压力3.7MPa，苯／多乙基苯(摩尔比)为7：1。
29、             解释：⑴烷基化：利用取代反应或加成反应，在有机化合物分子中的氮、氧、碳、金属或非金属硅、硫等原子上引入烷基R—或芳烃基的反应。⑵烷基化剂：能为有机化合物的烷基化提供烷基R—或芳烃基的物质⑶烷基转移：烷基转移是指苯与二乙苯反应生成两个乙苯的过程。
30、             解释：羰基合成：泛指凡是把一氧化碳嵌入化合物中的反应。
31、             甲醇低压羰基化制醋酸的工艺包括哪些流程：包括反应、精制、轻组分回收、催化剂制备和再生等工序。
32、             炼焦配煤的质量要求：①水分：w(水)=10%~11%②细度：常规炼焦72%~80%；配型煤炼焦余约85%；捣固炼焦90%以上③灰分：w(灰分)<10%④硫分：w(硫分)<1%⑤配煤的煤化度：Rmax=1.2%~1.3%或Vdaf=26%~28%⑥配煤的粘结指标：⑦配煤的膨胀压力。