化學(xué)工藝學(xué)15章部分課后習(xí)題詳解3837

.第二章2-1為什么說(shuō)石油、天然氣和煤是現(xiàn)代阿化學(xué)工業(yè)的重要原料資源？它們的綜合利用路子有哪些？答：石油化工自20世紀(jì)50年代開(kāi)始蓬勃發(fā)展到此刻，基本有機(jī)化工、高分子化工、優(yōu)良化工及氮肥工業(yè)等產(chǎn)品大概有90%本源于石油和天然氣。90%左右的有機(jī)化工產(chǎn)品上游原料可概括為三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然氣、煤制取。2-2生物質(zhì)和再生資源的利用遠(yuǎn)景如何？答：生物質(zhì)和再生能源的市場(chǎng)在短期內(nèi)不能夠能取代，傳統(tǒng)能源的市場(chǎng)，可是在國(guó)家和國(guó)際政策的指引下，在技術(shù)上的不斷打破中，能夠發(fā)現(xiàn)新能源在開(kāi)始慢慢進(jìn)入試用階段，在石油等傳統(tǒng)資源日益緊張的前提下，開(kāi)發(fā)新能源也是勢(shì)不能夠擋的，那么在我國(guó)生物質(zhì)作現(xiàn)階段主要仍是燃燒利用，可是越來(lái)越的的研究開(kāi)始往更深層次的利用上轉(zhuǎn)變，估計(jì)在未來(lái)的一段時(shí)間生物質(zhì)能源會(huì)開(kāi)始慢慢走入人們的視線2-3何謂化工生產(chǎn)的工藝流程？舉例說(shuō)明工藝流程是如何組織的。答：將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱為化工生產(chǎn)工藝流程?；どa(chǎn)工藝流程的組織可運(yùn)用推論剖析、功能剖析、形態(tài)剖析等方法論來(lái)進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)。如“洋蔥”模型。2-4何謂循環(huán)式工藝流程？它有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：循環(huán)流程是指未反應(yīng)的反應(yīng)物從產(chǎn)物中分別出來(lái)，再返回反應(yīng)器。循環(huán)流程的主要優(yōu)點(diǎn)是能明顯地提高原料利用率，減少系統(tǒng)排放量，降低了原料耗資，也減少了對(duì)環(huán)境的污染。其缺點(diǎn)是動(dòng)力耗資大，惰性物料影響反應(yīng)速率及產(chǎn)品收率。2-5何謂轉(zhuǎn)變率？何謂選擇性？何謂收率？對(duì)于多反應(yīng)系統(tǒng)，為什么要同時(shí)考慮轉(zhuǎn)變率和選擇性兩個(gè)指標(biāo)？答：轉(zhuǎn)變率指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)變的數(shù)量占該反應(yīng)物初步量的分率或百分率，用X表示；選擇性是指系統(tǒng)中轉(zhuǎn)變成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加全部反應(yīng)而轉(zhuǎn)變的該反應(yīng)物總量之比，用S表示；收率。；原因：對(duì)于復(fù)雜反應(yīng)系統(tǒng)，同時(shí)存在著生成目的產(chǎn)物的主反應(yīng)和生產(chǎn)副產(chǎn)物的好多副反應(yīng)只用轉(zhuǎn)變率來(lái)衡量是不夠的。由于，盡管有的反應(yīng)系統(tǒng)原料轉(zhuǎn)變率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著愈多原料浪費(fèi)，所以需要用選擇性這個(gè)指標(biāo)來(lái)議論反應(yīng)過(guò)程的效率，所以需要同時(shí)考慮這兩個(gè)指標(biāo)。在化工生產(chǎn)中平時(shí)使轉(zhuǎn)變率提高的反應(yīng)條件經(jīng)常會(huì)使選擇性降低，所以不能夠夠單純追求高轉(zhuǎn)變率或高選擇性，而要兼顧兩者，使目的產(chǎn)物的收率最高。2-6催化劑有哪些基本特點(diǎn)？它在化工生產(chǎn)中起到什么作用？在生產(chǎn)中如何正確使用催化劑？答：催化劑有三個(gè)基本特點(diǎn)：1；催化劑是參加反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時(shí)催化劑自己未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。2；催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，但不能夠夠改變平衡。3；催化劑擁有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)。起到的作用：催化劑能夠提高正逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間：催化劑能夠使反應(yīng)向需要的方向進(jìn)行。在生產(chǎn)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1；在生產(chǎn)過(guò)程中要考慮催化劑的活性，即活Word文檔.性越高則原料的的轉(zhuǎn)變率、選擇性越高，生產(chǎn)單位量的目的產(chǎn)物的原料耗資定額越低。若反應(yīng)原料昂貴或產(chǎn)物難以分別，宜采用選擇性高的催化劑；若原料廉價(jià)或產(chǎn)物易分別，則采用活性較高的催化劑；壽命（化學(xué)牢固性、熱牢固性、耐毒性和力學(xué)性能牢固性）在實(shí)質(zhì)生產(chǎn)中催化劑可能會(huì)衰落，以致產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量均不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)，應(yīng)該更換催化劑。2；不一樣樣種類的催化劑要用不一樣樣的活化方法每種活化方法都有各自的活化條件和操作要求，應(yīng)該依照操作規(guī)程進(jìn)行活化。3；在化工生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)催化劑的失活和再生，對(duì)此在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制操作條件，采用結(jié)構(gòu)合理的反應(yīng)器，使反應(yīng)器溫度在催化劑最正確適用范圍內(nèi)合理的分布，反應(yīng)器中的毒物雜質(zhì)應(yīng)開(kāi)初加以脫除。在有碳反應(yīng)的系統(tǒng)中，宜采用有利于防范析碳的反應(yīng)并采用抗積碳性能高的催化劑。2-10假設(shè)某天然氣全部是甲烷，將其燃燒來(lái)加熱一個(gè)管式爐，燃燒后煙道氣的摩爾分?jǐn)?shù)組成（干基）為86.4%N2、4.2%O、9.4%CO2。試計(jì)算天然氣與空氣的摩爾比，并列出物料出入平衡表。解：設(shè)煙道氣（干基）的量為100mol。反應(yīng)式：CH4+2O2CO2+2H2O分子量：16324418反應(yīng)轉(zhuǎn)變的量：9.42×9.49.42×9.4則產(chǎn)物的量為：N2：86.4mol×28＝2419.2gO2：4.2mol×32＝134.4gCO2：9.4mol×44＝413.6gH2O：2×9.4mol×18＝338.4g原料的量為：N2：86.4mol×28＝2419.2gO2：（4.2+2×9.4）mol×32＝736gCH4：9.4mol×16＝150.4gCH4/空氣（摩爾比）＝9.4/（86.4+23）×100％＝8.6%列物料衡算表得組分輸入輸出molmol%gWt％molmol%gWt％N286.472.72419.273.286.472.72419.273.2O22319.473622.34.23.5134.44.1H2O18.815.8338.410.2CH49.47.9150.44.5CO29.47.9413.612.5∑118.8100.03305.6100.0118.899.93305.6100.02-13一氧化碳與水蒸氣發(fā)生的變換反應(yīng)為CO＋H2OCO2＋H2，若初始混雜原料的摩爾比為H2O／CO2／1，反應(yīng)在500℃進(jìn)行，此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝P(CO2)·P(H2)／P(H2O)·P(CO)＝4.88，求反應(yīng)后混雜物的平衡組成和CO的平衡轉(zhuǎn)變率。解：設(shè)初始原料中nCO＝1mol，則nH2O＝2mol，達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)變了mmol。由CO＋H2OCO2＋H2轉(zhuǎn)變量mmmm平衡時(shí)nCO＝1－mnH2O=2－m生成nCO2＝nH2＝m產(chǎn)物總量n＝∑ni＝3PiyiP，平衡時(shí)yCO1(1m)yH2O1(2m)yCO2＝y(tǒng)H2＝m/333Word文檔.yCO2P.yH2.Pm得m＝0.865Xco＝0.865/1＝86.5%由4.88＝＝y(tǒng)COP.yH2O.P(1m)(2m)平衡組成:yCO＝0.045yH2O＝0.378yCO2＝y(tǒng)H2＝0.2882-15將純乙烷進(jìn)行裂解制取乙烯，已知乙烷的單程轉(zhuǎn)變率為60%，若每100Kg進(jìn)裂解器的乙烷可獲得46.4Kg乙烯，裂解氣經(jīng)分別后，未反應(yīng)的乙烷大多數(shù)循環(huán)回裂解器（設(shè)循環(huán)氣可是乙烷）在產(chǎn)物中除乙烯及其他氣體外，尚含有4Kg乙烷。求生成乙烯的選擇性、乙烷的全程轉(zhuǎn)變率、乙烯的單程收率、乙烯全程收率和全程質(zhì)量收率。解：進(jìn)反應(yīng)器的乙烷量=100/30=3.333kmol產(chǎn)物中乙烷量=4/30=0.133kmol，生成乙烯46.4所轉(zhuǎn)變的乙烷量=46.4/28=1.657kmol轉(zhuǎn)變的乙烷量=60%×3.333=2.000kmol，未轉(zhuǎn)變的乙烷量=3.333-2.000=1.333kmol設(shè)未反應(yīng)的乙烷除了有0.133kmol隨產(chǎn)物乙烯帶走外，其他全部返回到反應(yīng)器中，即1.333-0.133=1.2kmol則新鮮乙烷量=3.333-1.2=2.133kmol，乙烯選擇性=1.657/2.0=82.9%乙烷的全程轉(zhuǎn)變率=2.0/2.133=93.8%，乙烯的單程收=1.657/3.333=49.7%乙烯全程收率=1.657/2.133=77.7%，乙烯全程質(zhì)量收率=46.4/（30×2.133）=72.5%補(bǔ)4.無(wú)機(jī)化學(xué)礦產(chǎn)量最大的兩個(gè)產(chǎn)品分別是什么？如何加工利用？（P12-13）答：磷礦和硫鐵礦。磷礦的加工利用方法有酸法和熱法，主若是生產(chǎn)磷肥。硫鐵礦用于制硫酸。補(bǔ)5.石油的蒸餾與一般的精餾比較，有哪些特點(diǎn)？答：石油蒸餾的特點(diǎn)有⑴依照必定的沸點(diǎn)范圍收集餾出物，不是分別出純組分⑵從塔的不一樣樣高度出料⑶原油的加熱在塔外加熱爐中進(jìn)行（主若是防范長(zhǎng)時(shí)間加熱分解）。補(bǔ)6.簡(jiǎn)述化工生產(chǎn)過(guò)程的三大步驟。（P24）答：⑴原料預(yù)辦理主要目的是使初始原料達(dá)到反應(yīng)所需要的狀態(tài)和規(guī)格。⑵化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過(guò)該步驟完成由原想到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變，是化工生產(chǎn)過(guò)程的核心。⑶產(chǎn)品的分別和精制目的是獲取切合規(guī)格的產(chǎn)品，并回收、利用副產(chǎn)物。補(bǔ)8.何謂生產(chǎn)能力？何謂生產(chǎn)強(qiáng)度？（P27）答：生產(chǎn)能力是指一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)辦理的原料量。生產(chǎn)強(qiáng)度為設(shè)備單位特點(diǎn)幾何量的生產(chǎn)能力，即設(shè)備的單位體積的生產(chǎn)能力，或單位面積的生產(chǎn)能力。補(bǔ)9.對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，凈反應(yīng)速率隨溫度變化的規(guī)律如何？（P31）答：對(duì)可逆放熱反應(yīng)，凈速率隨溫度變化有三種可能性，即錯(cuò)誤!未找到引用源。，當(dāng)溫度較低時(shí)，凈反應(yīng)速率隨溫度的高升而增高；當(dāng)溫度高出某一值后，凈反應(yīng)速率開(kāi)始隨著溫度的高升而下降。所以存在最正確反應(yīng)溫度Top。第三章Word文檔.3-1依照力學(xué)反準(zhǔn)自由和化學(xué)如何判斷不一樣樣的裂解反易程度、可能生的裂解位置及裂解物；解、及芳裂解反律。造成裂解程焦生碳的主要反是哪些？答：由表3-3各種能比的數(shù)據(jù)可看出：1；同碳數(shù)的C-H能大于C-C能，斷比脫簡(jiǎn)單；2；的相定性隨碳的增而降低;3；異構(gòu)的能小于正構(gòu)，異構(gòu)更簡(jiǎn)單生脫或斷。由表3-4數(shù)，可看出：1；裂解是吸反，脫反比斷反吸更高；斷反的準(zhǔn)自由有大的，是不能夠逆程，脫反的準(zhǔn)自由是正或小的，是可逆程，受化學(xué)平衡的限制；2；乙不生斷反，只生脫反，生成乙；甲在一般裂解溫度下不生化。裂解的律：裂解的一次反主要有：①脫反：RCH2-CH3?CH＝CH2+H2②斷反：RCH2-CH2-R′?RCH＝CH2+R′H不一樣樣脫和斷的易，能夠從分子構(gòu)中能數(shù)的大小來(lái)判斷。同碳數(shù)的，斷比脫簡(jiǎn)單；的相定性隨碳的增而降低;脫易與的分子構(gòu)有關(guān)，叔最易脫去，仲次之，伯最；裂解的律：基比易裂解，乙收率高。脫比開(kāi)反簡(jiǎn)單，生成芳可能性大。的斷，第一在的中央斷裂，至不僅；五元比六元開(kāi)。裂解反易程度：＞，脫＞開(kāi)。原料中含量增加，乙收率下降，丙、丁二、芳收率增加。芳香裂解的律：芳的脫合反，生成稠芳甚至焦；基芳的生斷裂或脫反，生成苯、甲苯和二甲苯；芳香不宜作裂解原料，因不能夠夠提高乙收率，反而易焦短運(yùn)周期；各族的裂解易程度：正構(gòu)＞異構(gòu)＞(六元＞五元)＞芳。造成裂解程焦生碳的主要反：1；炔中段而生碳—H—H—H—H·C≡C·CnCH2=CH2CH2=CH·CH≡CHCH≡C·2；芳中段而焦—H—H—H二三焦。3-3在原料確定的情況下，從裂解程的力學(xué)和力學(xué)出，了取最正確裂解奏效，什么的工參數(shù)（停留、溫度、力??），什么？（P72-75）答：的工參數(shù)有裂解溫度、停留、分、稀及裂解深度。高溫短停留和低分。3-4提高反溫度的技關(guān)在何？解決什么才能最大限度提高裂解溫度？答：裂解反的技關(guān)之一是采用高溫-短停留的工技。提高裂解溫度，必提高爐管管壁溫Word文檔.度，而此溫度碰到爐管材質(zhì)的限制。所以，研制新式的耐熱合金鋼是提高反應(yīng)溫度的技術(shù)要點(diǎn)。當(dāng)爐管材質(zhì)確定后，可采用縮短管長(zhǎng)（實(shí)際上是減少管程數(shù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)短停留時(shí)間操作，才能最大限度提高裂解溫度。也許改良輻射盤管的結(jié)構(gòu)，采用單排分支變徑管、混排分支變徑管、不分支變徑管、單程等徑管等不一樣樣結(jié)構(gòu)的輻射盤管，這些改良措施，采用了減小管徑以增加比表面積來(lái)提高傳熱面積，使壁溫下降，提高了盤管的平均傳熱強(qiáng)度，由此達(dá)到高溫-短停留時(shí)間的操作條件。3-5為了降低烴分壓，平時(shí)加入稀釋劑，試剖析稀釋劑加入量確定的原則是什么？（P75）答：①裂解反應(yīng)后經(jīng)過(guò)急冷即可實(shí)現(xiàn)稀釋劑與裂解氣的分別，不會(huì)增加裂解氣的分別負(fù)荷和困難。②水蒸氣熱容量大，使系統(tǒng)有較大熱慣性，當(dāng)操作供熱不平衡時(shí)，能夠起到牢固溫度的作用，保護(hù)爐管防范過(guò)熱。③控制裂解原料所含硫?qū)︽囥t合金爐管的腐化。④脫除積碳，爐管的鐵和鎳能催化烴類氣體的生碳反應(yīng)。3-6試議論影響熱裂解的主要因素有哪些？答：1；裂解條件(如溫度、壓力、烴分壓)；2；裂解爐的型式和結(jié)構(gòu)；3；原料特點(diǎn)。3-8裂解氣出口的急冷操作目的是什么？可采用的方法有幾種，你認(rèn)為哪一種好，為什么？若設(shè)計(jì)一個(gè)間接急冷換熱器其要點(diǎn)指標(biāo)是什么？如何議論一個(gè)急冷換熱器的利害？答：裂解氣出口的急冷操作目的：從裂解管出來(lái)的裂解氣含有烯烴和大量的水蒸氣，溫度為727—℃，烯烴反應(yīng)性強(qiáng)．若任它們?cè)诟邷叵麻L(zhǎng)時(shí)間停留，會(huì)連續(xù)發(fā)生二次反應(yīng)，引起結(jié)焦和烯烴的損失，所以必定使裂解氣急冷以停止反應(yīng)。急冷的方法有兩種，一種是直接急冷，一種是間接急冷。我認(rèn)為間接急冷好，由于直接急冷是用急冷劑與裂解氣直接接觸，急冷劑用油或水，急冷下來(lái)的油、水密度相差不大，分別劫難，污水量大，不能夠夠回收高品位的熱量。采用間接急冷的目的是回收高品位的熱量，產(chǎn)生高壓水蒸氣作動(dòng)力能源以驅(qū)動(dòng)裂解氣、乙烯、丙稀的壓縮機(jī)，汽輪機(jī)及高壓水閥等機(jī)械，同時(shí)停止二次反應(yīng)。設(shè)計(jì)一個(gè)間接急冷換熱器其要點(diǎn)指標(biāo)是：為減少結(jié)焦傾向，應(yīng)控制兩個(gè)指標(biāo)．一是停留時(shí)間，一般控制在0.04s以內(nèi)；二是裂解氣出口溫度，要求高于裂解氣的露點(diǎn)。急冷換熱器是裂解裝置中五大概點(diǎn)設(shè)備之一，是間接急冷的要點(diǎn)設(shè)備。急冷換熱器的結(jié)構(gòu)，必定滿足裂解氣急冷的特別條件：①溫度高;②降溫快，熱強(qiáng)度高，內(nèi)外溫差高。3-9裂解氣進(jìn)行預(yù)分其他目的和任務(wù)是什么？裂解氣中要嚴(yán)格控制的雜質(zhì)有哪些？這些雜質(zhì)存在的害處？用什么方法除掉這些雜質(zhì)，這些辦理方法的原理是什么？（P85，87-92）答：目的和任務(wù)：①經(jīng)預(yù)分餾辦理，盡可能降低裂解氣的溫度，從而保證裂解氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并降低裂解氣壓縮機(jī)的功耗。②裂解氣經(jīng)預(yù)分餾辦理，盡可能分餾出裂解氣的重組分，減少進(jìn)入壓縮分別系統(tǒng)的負(fù)荷。③在裂解氣的預(yù)分餾過(guò)程中將裂解氣中的稀釋蒸汽以冷凝水的形式分別回收，用以再發(fā)生稀釋蒸汽，從而大大減少污水排放量。④在裂解氣的預(yù)分餾過(guò)程中連續(xù)回收裂解氣低能位熱量。需嚴(yán)格控制的雜質(zhì)有H2S，CO2，H2O，C2H2，CO等氣體。這些雜質(zhì)量不大，但對(duì)深冷分別過(guò)程是有害的，而且會(huì)使產(chǎn)品達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。酸性氣體的脫除有堿洗法和醇胺法。脫水用吸附干燥法。炔烴脫除有催化加氫法和溶劑吸取法。3-10壓縮氣的壓縮為什么采用多級(jí)壓縮，確定段數(shù)的依照是什么？（P95-96）答：壓縮氣壓縮基本上是一個(gè)絕熱過(guò)程，氣體壓力高升后，溫度也上升。為了節(jié)約壓縮功耗、降低出口溫度、減少分別凈化負(fù)荷，氣體壓縮采用多級(jí)壓縮。3-12裂解氣分別流程各有不一樣樣，其共同點(diǎn)是什么？答：①在分別序次上依照先易后難的原則，先將不一樣樣碳原子數(shù)的烴分開(kāi)，再分同一碳原子數(shù)的烯烴和烷Word文檔.烴；②將生產(chǎn)乙烯的乙烯精餾塔和生產(chǎn)丙烯的丙烯精餾塔置于流程最后，可保證這兩個(gè)主要產(chǎn)品純度，同時(shí)也減少分別損失，提高烯烴收率。3-14對(duì)于一已有的甲烷塔，H2/CH4對(duì)乙烯回收率有何影響？采用前冷工藝對(duì)甲烷塔分別有何好處？答：相同壓力相同溫度下，乙烯在塔頂尾氣中的含量，隨H2/CH4比增加而增加，即乙烯的損失率加大，降低了乙烯的回收率。前冷是將塔頂餾分的冷量將裂解氣預(yù)冷，經(jīng)過(guò)分凝將裂解其中的大多數(shù)氫和部分甲烷分別，使H2/CH4比下降，提高了乙烯的回收率，減少了甲烷塔的進(jìn)料量，節(jié)約能耗。3-15何謂非絕熱精餾？何種情況下采用中間冷凝器或中間再沸器？剖析其利害？答：非絕熱精餾——在塔中間對(duì)塔內(nèi)物料進(jìn)行冷卻和加熱的過(guò)程。使用條件：對(duì)于頂溫低于環(huán)境溫度、底溫高于環(huán)境溫度，且頂?shù)诇夭钶^大的精餾塔。利：可降低分別過(guò)程的有效能損失，達(dá)到節(jié)約能量的目的。對(duì)中間再沸器而言，還可減小提餾段塔徑。弊：由于中間冷凝器和中間再沸器的設(shè)置，在降低塔頂冷凝器和塔釜再沸器負(fù)荷的同時(shí)，會(huì)以致精餾段回流和提餾段上升蒸氣的減少，故為了達(dá)到分別要求，就相應(yīng)增加塔板數(shù)，從而增加設(shè)備投資。3-16依照本章所學(xué)知識(shí)，試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的流程表述烴類熱裂解從原想到產(chǎn)品所經(jīng)歷的主要工序及彼此的關(guān)系。答：原料→熱裂解→預(yù)分別（→裂解汽油→芳烴）→裂解氣→凈化（脫酸、脫水、脫炔）→深冷（壓縮系統(tǒng)）→分別（精餾系統(tǒng)）補(bǔ)10.正構(gòu)烷烴熱裂解過(guò)程的主要反應(yīng)通式？（P54-55）：錯(cuò)誤!未找到引用源。補(bǔ)11.在烴類熱裂解過(guò)程中，何謂一次反應(yīng)？何謂二次反應(yīng)？（P64）答：一次反應(yīng)是指原料烴在裂解過(guò)程中第一發(fā)生的原料烴的裂解反應(yīng)，二次反應(yīng)則是指一次反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)發(fā)生的后繼反應(yīng)。補(bǔ)12.試分別簡(jiǎn)述直餾汽油、重整汽油、催化裂化汽油和裂解汽油的生產(chǎn)過(guò)程。答：直餾汽油是以原油為原料經(jīng)常壓蒸餾獲取沸程為175℃～275℃的C9～C16烴類。重整汽油是以直餾汽油為原料經(jīng)催化重整制得的芳烴或異構(gòu)烷烴等高辛烷值汽油。催化裂化汽油是以重質(zhì)油為原料在450～530℃，0.1～0.3MPa下經(jīng)催化裂化獲取的汽油。裂解汽油是以各種烴類為原料的裂解產(chǎn)物C5～C9汽Word文檔.油。第四章4-1簡(jiǎn)述芳烴的主要本源及主要生產(chǎn)過(guò)程。（P114-119）答：芳烴的主要本源為焦化芳烴和石油芳烴。焦化芳烴生產(chǎn)過(guò)程為在高溫作用下，煤在焦?fàn)t炭室內(nèi)進(jìn)行干餾獲取粗苯，粗苯再經(jīng)分別精制獲取苯、甲苯和二甲苯等芳烴。石油芳烴是以石腦油和裂解汽油為原料經(jīng)反應(yīng)、分別和轉(zhuǎn)變生產(chǎn)苯、甲苯和二甲苯等芳烴的過(guò)程。2、芳烴主要產(chǎn)品及其用途有哪些？芳烴主要產(chǎn)品：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯、十二烷基苯和萘。用途：合成樹(shù)脂、合成纖維、合成橡膠、合成沖洗劑、增塑劑、染劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、香料、專用化學(xué)品等工業(yè)。（苯：合成苯乙烯、環(huán)己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等。甲苯：溶劑，合成異氰酸酯、甲酚。對(duì)二甲苯：對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィc乙二醇反應(yīng)生成的聚酯用于生產(chǎn)纖維、膠片和樹(shù)脂，是最重要的合成纖維和塑料之一。鄰二甲苯：鄰苯二甲酸酐，增塑劑，如鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）等。間二甲苯：間苯二甲酸。乙苯：苯乙烯。異丙苯：苯酚/丙酮。萘：染料、鞣料、潤(rùn)滑劑、殺蟲劑、防蛀劑）4-3試論芳烴轉(zhuǎn)變的必要性與意義，主要的芳烴轉(zhuǎn)變反應(yīng)有哪些？（P123-124）答：開(kāi)發(fā)芳烴的轉(zhuǎn)變是為了依照市場(chǎng)的供求調(diào)治和平衡各種芳烴的產(chǎn)量，解決供需不平衡的矛盾。主要的芳烴轉(zhuǎn)變反應(yīng)以下a.異構(gòu)化反應(yīng)：間二甲苯轉(zhuǎn)變成對(duì)二甲苯及鄰二甲苯。b.歧化反應(yīng)：甲苯歧化為二甲苯。c.烷基化反應(yīng)：苯與乙烯經(jīng)過(guò)烷基化轉(zhuǎn)變成乙苯。5、簡(jiǎn)述苯、甲苯和各種二甲苯單體的主要生產(chǎn)過(guò)程，并說(shuō)明各自的特點(diǎn)。簡(jiǎn)述苯、甲苯和各種二甲苯單體的主要生產(chǎn)過(guò)程，并說(shuō)明各自的特點(diǎn)。苯、甲苯和各種二甲苯單體可以從由煤焦油、石油芳烴（主要本源于石腦油重整生成油及烴裂解生產(chǎn)乙烯副產(chǎn)的裂解汽油）中經(jīng)過(guò)精制、芳烴抽提、精餾及經(jīng)過(guò)吸附、結(jié)晶等過(guò)程分別提煉而得。除此之外，還可以夠夠經(jīng)過(guò)以下各工藝來(lái)補(bǔ)充生產(chǎn)。1）苯單體的其他主要生產(chǎn)過(guò)程脫烷基化：甲苯脫甲基制苯。甲苯的歧化反應(yīng):經(jīng)過(guò)甲苯歧化反應(yīng)可使用途較少并有節(jié)余的甲苯轉(zhuǎn)變成苯和二甲苯兩種重要的芳烴原料。2）各種二甲苯單體的其他主要生產(chǎn)過(guò)程。甲苯的歧化反應(yīng)。經(jīng)過(guò)甲苯歧化反應(yīng)可使用途較少并有節(jié)余的甲苯轉(zhuǎn)變成苯和二甲苯兩種重要的芳烴原料。C8芳烴的異構(gòu)化：C8芳烴的異構(gòu)化是以不含或少含對(duì)二甲苯的C8芳烴為原料，經(jīng)過(guò)催化劑的作用，轉(zhuǎn)變成濃度湊近平衡濃度的C8芳烴，從而達(dá)到增產(chǎn)對(duì)二甲苯的目的。5-2合成氣的用途：1）合成氨；甲醇；乙烯；乙醛；乙二醇；丙酸；甲基丙烯酸；醋酸乙烯；醋酸；醋酐。還有托過(guò)費(fèi)—托合成制合成油（烴）；2）近年來(lái)有機(jī)金屬絡(luò)合物催化劑系統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)已獲取長(zhǎng)足的進(jìn)步，利用CO為原料的液相催化羰基化工藝在工業(yè)上被大量應(yīng)用，致令人們對(duì)開(kāi)發(fā)合成氣制備新工藝的興趣越來(lái)越大。第五章5-1有哪些原料可生產(chǎn)合成氣？合成氣的生產(chǎn)方法有哪些？近來(lái)幾年來(lái)出現(xiàn)哪些生產(chǎn)合成氣的新方法？它們與原有生產(chǎn)方法比較有什么優(yōu)點(diǎn)？答：原料：煤、天然氣、石油餾分、農(nóng)林廢料、城市垃圾等。合成氣的生產(chǎn)方法：1.以天然氣為原料的生產(chǎn)方法：主要有轉(zhuǎn)變法和部分氧化法。2.以重油或渣油為原料的生產(chǎn)方法：主要采用部分氧化法3.以煤為原料的生產(chǎn)方法：有間歇式和連續(xù)式兩種操作方式。以上幾種方法的比較：1.以天然氣為原料制合成氣的成本最低；2.重質(zhì)油與煤炭制造合成氣的成本差不多，重油和渣油制合成氣能夠使石油資源獲取充分的綜合利用；3.輕質(zhì)油價(jià)格很貴，用它來(lái)制造合成氣的成本較高，而它很簡(jiǎn)單經(jīng)其他方法加工成液體燃料和化工原料，不用走合成氣路線。Word文檔.其他含碳原料(包括各種含碳廢料)制合成氣在工業(yè)上還沒(méi)有形成大規(guī)模生產(chǎn)，跟重視生資源的開(kāi)發(fā)、二次原料的廣泛利用，今后會(huì)迅速發(fā)展起來(lái)的。生產(chǎn)合成氣的新方法：近來(lái)幾年來(lái)，部分氧化法的工藝因其熱效率較高。H2/CO比值易于調(diào)治，故逐漸收到重視和應(yīng)用，但需要有廉價(jià)的氧源，才能有滿意的經(jīng)濟(jì)性。近來(lái)張開(kāi)了二氧化碳轉(zhuǎn)變法的研究，有些公司和研究者已進(jìn)行了中間規(guī)模和工業(yè)化的擴(kuò)大試驗(yàn)。5-3以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣的過(guò)程有哪些主要反應(yīng)？從熱力學(xué)角度考慮，對(duì)反應(yīng)條件有哪些要求？從動(dòng)力學(xué)角度考慮又有哪些要求？（P161，165-168）答：甲烷蒸汽轉(zhuǎn)變反應(yīng)CH4＋H2OCO＋3H2CO變換反應(yīng)CO＋H2OCO2＋H2析碳反應(yīng)CH4C＋2H2熱力學(xué)：溫度800℃以上，水碳比3.5以上，壓力2MPa左右。動(dòng)力學(xué)：溫度（高溫使反應(yīng)速率加快，所以出口節(jié)余甲烷含量低。因加壓對(duì)平衡的不利影響，更要提高溫度來(lái)填充）、壓力（在反應(yīng)初期，增加系統(tǒng)壓力，相當(dāng)于增加了反應(yīng)物分壓，反應(yīng)速率加快；但到反應(yīng)后期，反應(yīng)湊近平衡，反應(yīng)物濃度很低，而產(chǎn)物濃度高，加壓反而會(huì)降低反應(yīng)速率，所以從化學(xué)角度看，壓力不宜過(guò)高）、組分。5-5天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)變法制合成氣過(guò)程有哪些步驟？為什么天然氣要開(kāi)初脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)變？用哪些方法較好？（P169，181-182）答：開(kāi)初脫硫是為了防范蒸汽轉(zhuǎn)變催化劑中毒。脫硫方法有干法和濕法。干法分為吸附法和催化轉(zhuǎn)變法。濕法分為化學(xué)吸取法、物理吸取法、物理-化學(xué)吸取法和濕式氧化法。5.6為什么天然氣—水蒸氣轉(zhuǎn)變過(guò)程中需要供熱？供熱形式是什么？一段轉(zhuǎn)變爐有哪些型式？答：從熱力學(xué)角度看，高溫下甲烷濃度低，從動(dòng)力學(xué)看，高溫使反應(yīng)速率加快，所以出口節(jié)余甲烷含量低。因加壓對(duì)平衡的不利影響，更要提高溫度來(lái)補(bǔ)償。甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2是吸熱的可逆反應(yīng)，高溫對(duì)平衡有利，即H2及CO的平衡產(chǎn)率高，CH4平衡含量低。高溫對(duì)一氧化碳變換反應(yīng)的平衡不利，能夠少生成二氧化碳，而且高溫也會(huì)控制一氧化碳岐化和還原析碳的副反應(yīng)?？墒?，溫度過(guò)高，會(huì)有利于甲烷裂解，當(dāng)高于700℃時(shí)，甲烷均相裂解速率很快，會(huì)大量析出碳，并聚集在催化劑和器壁上。一段轉(zhuǎn)變采用管間供熱；二段轉(zhuǎn)變則是溫度在800℃左右的一段轉(zhuǎn)變氣絕熱進(jìn)入二段爐，同時(shí)補(bǔ)入氧氣，氧與轉(zhuǎn)變氣中甲烷燃燒放熱進(jìn)行供熱。一段轉(zhuǎn)變爐的爐型主要有兩大類，一類是以美國(guó)凱洛格公司為代表所采用的頂燒爐，另一類是以丹麥托普索公司為代表所采用的側(cè)燒爐。開(kāi)初脫硫是為了防范蒸汽轉(zhuǎn)變催化劑中毒。脫硫方法有干法和濕法。干法分為吸附法和催化轉(zhuǎn)變法。濕法分為化學(xué)吸取法、物理吸取法、物理-化學(xué)吸取法和濕式氧化法。5-7為什么說(shuō)一段轉(zhuǎn)變管屬于變溫反應(yīng)器？為什么天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)變要用變溫反應(yīng)器？答：一段轉(zhuǎn)變爐溫度沿爐管軸向分布是：在入口端甲烷的含量最高，應(yīng)重視降低裂解的速率，故溫度Word文檔.應(yīng)低些，一般不高出500℃，因有催化劑，轉(zhuǎn)變反應(yīng)的速率不會(huì)太低，析出的少量碳也及時(shí)氣化，不會(huì)積碳。在離入口端1/3處，溫度應(yīng)嚴(yán)格控制不高出650℃，此時(shí)氫氣已增加，同時(shí)水碳比相對(duì)增大，可控制裂解，溫度又高，消碳速率大增，所以不能夠能積碳，今后溫度連續(xù)高升，直到出口處達(dá)到800℃左右，以保證低的甲烷節(jié)余量。所以，一段轉(zhuǎn)變爐是變溫反應(yīng)器。天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)變過(guò)程分為兩段進(jìn)行：第一段轉(zhuǎn)變?cè)诙喙茏儨胤磻?yīng)器中進(jìn)行，管間供熱，反應(yīng)器稱為一段轉(zhuǎn)變爐，最高溫度(出口處)控制在800℃左右，出口節(jié)余甲烷10％(干基)左右。第二段轉(zhuǎn)變反應(yīng)器為大直徑的鋼制圓筒，內(nèi)襯耐火資料，可耐1000℃以上高溫。5-9由煤制合成氣有哪些生產(chǎn)方法？這些方法比較較各有什么優(yōu)點(diǎn)？較先進(jìn)的方法是什么？P156-159）答：生產(chǎn)方法有固定床間歇式氣化法、固定床連續(xù)式氣化法、流化床連續(xù)式氣化法、氣流床連續(xù)式氣化法。固定床間歇式氣化法優(yōu)點(diǎn)：只用空氣而不用純氧，成本和投資開(kāi)支低。固定床連續(xù)式氣化法優(yōu)點(diǎn)：①可控制和調(diào)治爐中溫度；②因無(wú)N2存在，不需放空，故可連續(xù)制氣，生產(chǎn)強(qiáng)度較高，而且煤氣質(zhì)量也牢固。流化床連續(xù)式氣化法特點(diǎn)：提高了單爐的生產(chǎn)能力，適應(yīng)了采煤技術(shù)的發(fā)展，直接使用小顆粒碎煤為原料，并可利用褐煤等高灰分煤。氣流床連續(xù)式氣化法優(yōu)點(diǎn)：一種在常壓、高溫下以水蒸氣和氧氣與粉煤反應(yīng)的氣化法，生產(chǎn)強(qiáng)度特別大。5-10一氧化碳變換的反應(yīng)是什么？影響該反應(yīng)的平衡和速度的因素有哪些？如何影響？為什么該反應(yīng)存在最正確反應(yīng)溫度？最正確反應(yīng)溫度與哪些參數(shù)有關(guān)？（P175-177）答：CO變換反應(yīng)CO＋H2OCO2＋H2影響平衡因素有溫度、水碳比、原料氣中CO2含量等。影響速度因素有壓力（加壓能夠提高反應(yīng)物分壓，在3.0MPa以下，反應(yīng)速率與壓力的平方根成正比，壓力再高，影響就不明顯了）、溫度（CO的變換反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)，所以存在最正確反應(yīng)溫度Top）、水蒸氣（水蒸氣的用量決定了H2O/CO比值，在水碳比低于4時(shí)，提高水碳比，可使反應(yīng)速率增加較快，但水碳比大于4后，反應(yīng)速率的增加不明顯，故一般采用H2O/CO比為4左右）。因該反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)，所以存在最正確反應(yīng)溫度Top，Top與氣體原始組成、轉(zhuǎn)變率及催化劑有關(guān)。5-11為什么一氧化碳變換過(guò)程要分段進(jìn)行，要用多段反應(yīng)器？段數(shù)的選定依照是什么？有哪些形式的反應(yīng)器？（P178-179）答：在工程實(shí)質(zhì)中，降溫措施不能夠能圓滿切合最正確溫度曲線，所以采用分段冷卻，段數(shù)越多操作溫度越湊近最正確溫度曲線。詳盡段數(shù)由水煤氣中CO含量、所要達(dá)到的轉(zhuǎn)變率、催化劑活性溫度范圍等因素決定。變換反應(yīng)器的種類有中間間接冷卻式多段絕熱反應(yīng)器、原料氣冷激式多段絕熱反應(yīng)器、水蒸氣或冷凝水冷激式多段絕熱反應(yīng)器等。5-12一氧化碳變換催化劑有哪些種類？各適用于什么場(chǎng)合？使用中注意哪些事項(xiàng)？（P176）答：一氧化碳變換催化劑有三大類，①鐵鉻系變換催化劑，反應(yīng)前還原成Fe3O4才有活性，適用溫度為300～530℃，為中溫或高溫變換催化劑；②銅基變換催化劑，反應(yīng)前要還原成擁有活性的小銅晶粒，適用溫度為180～260℃，為低溫變換催化劑；③鈷鉬系耐硫催化劑，反應(yīng)前將鈷、鉬氧化物轉(zhuǎn)變成硫化物才有活性，適用溫度為160～500℃，為寬溫變換催化劑。Word文檔.13、寫出渣油制合成氣的加工步驟渣油制合成氣的加工步驟：渣油＋水蒸氣＋氧→水煤氣→變換氣→合成氣33工業(yè)氣體的脫硫方法有：1）干法脫硫：吸附法；催化轉(zhuǎn)變法（加氫催化轉(zhuǎn)變）。（2）濕法脫硫：化學(xué)吸取法；物理吸取法；物理-化學(xué)吸取法；濕式氧化法。5-14在合成氣制造過(guò)程中，為什么要有脫碳（CO2）步驟？平時(shí)有哪些脫碳方法，各適用于什么場(chǎng)合？P183-185）答：在將氣、液、固原料