资源预览内容
第1页 / 共52页
第2页 / 共52页
第3页 / 共52页
第4页 / 共52页
第5页 / 共52页
第6页 / 共52页
第7页 / 共52页
第8页 / 共52页
第9页 / 共52页
第10页 / 共52页
亲,该文档总共52页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
一、简答题1. 化学工业按生产的产品分类可分为那几大类? 答:化学工业按产品分类可分为如下几大类:(1) 无机化学工业。(2) 有机化学工业(3) 精细化学品工业(4) 高分子化学工业(5) 生物化工工业。2. 化学工业的主要资源包括那些?答:化学工业的主要资源包括:无机化学矿,石油,煤,天然气,生物质,再生资源,空气和水等。3. 烃类热裂解产物中的有害物质有哪些?存在哪些危害?如何脱除?答:烃类热裂解产物中的有害物质包括:硫化氢等硫化物,二氧化碳,炔烃和水。硫化氢的危害:硫化氢会腐蚀设备和管道,使干燥的分子筛的寿命缩短,使脱炔用的加氢催化 剂中毒并使烯烃聚合催化剂中毒。二氧化碳的危害:在深冷分离裂解气时,二氧化碳会结成干冰, 堵塞管道及设备,影响正常生 产;对于烯烃聚合来说,是烯烃聚合过程的惰性组分,在烯烃循环时造成积累,使烯烃的分压下降, 从而影响聚合反应速度和聚合物的分子量。炔烃的危害:炔烃使乙烯和丙烯聚合的催化剂中毒。水的危害:在深冷分离时,温度可达-100C,水在此时会结冰,并与甲烷,乙烷等形成结晶化 合物(CH4 6HO, C2H6 7H0, C4H10 7H2O,这些结晶会堵塞管道和设备。脱除方法:硫化氢和二氧化碳用氢氧化钠碱液吸收来脱除;炔烃采用选择性加氢法来脱除。水 米用分子筛干燥法脱除。4. 简述芳烃的主要来源。 答:芳烃的主要来源有:(1) 从煤焦化副产煤气所得粗苯和煤焦油中提取;(2) 从催化重整汽油中提取;(3) 从烃类热裂解制乙烯所得裂解汽油中提取;(4) 轻烃芳构化和重芳烃轻质化制芳烃。5. 举例说明芳烃转化催化剂有哪些? 答:芳烃转化所用催化剂包括:(1) 酸性卤化物,如:AICI3、AIBr3、BF3等路易斯酸。(2) 浸渍在载体上的质子酸,如:载于硅藻土或硅胶等载体上的硫酸、磷酸及氢氟酸等。(3) 浸渍在载体上的路易斯酸,如载于丫 -Al 2O3上的AICI3、AIBr3、BF3、FeCb、ZnCI2、TQI4等。(4) 混合氧化物催化剂,如SiO2-AI 2O3等。(5) 贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂,如Pt/ SQ2-AI2O3等。(6) 分子筛催化剂,如经过改性的 Y型分子筛、丝光沸石和ZSM系列分子筛等。6. 工业上生产合成气的方法有哪些?其中哪种方法投资和成本最低? 答:工业上生产合成气的方法有:(1) 以煤为原料的煤气化法。(2) 以天然气为原料的天然气蒸汽转化法。(3) 以重油或渣油为原料的部分氧化法。 其中以天然气蒸汽转化法的投资和成本最低。7. 合成气主要工业化用途有哪些? 合成气的主要工业化用途包括:(1) 合成氨;(2) 合成甲醇;(3) 合成醋酸;(4) 烯烃的羰基合成;(5) 合成天然气、汽油和柴油。8. 在乙烯直接氧化制环氧乙烷过程中,与空气氧化法相比较,氧气氧化法有哪些优点? 答:与空气氧化法相比,用氧气氧化乙烯制环氧乙烷具有如下优点:(1) 空气氧化法反应部分的工艺流程较为复杂, 需要空气净化系统、排放气氧化和吸收系统及催 化燃烧系统,23台氧化反应器。而氧气氧化法只需要一台反应器,不需要上述系统,仅多 了一套脱碳系统,不包括空气分离装置时,氧气氧化法的建厂费用和固定资产投资比空气氧 化法省。(2) 氧气氧化法的催化剂不会受空气污染,且氧化反应温度低,因此催化剂的寿命长。(3) 氧气氧化法可采用浓度较高的乙烯,反应器的生产能力比空气氧化法高。(4) 氧气氧化法的乙烯消耗定额和电力消耗比空气氧化法低。9. 丁二烯的生产方法有哪些? 答:丁二烯的工业生产方法包括:(1 )从烃类热裂解制乙烯副产的C4馏分得到。(2) 乙醇和成丁二烯。(3) 由正丁烷和正丁烯脱氢得到。(4) 正丁烯氧化脱氢制丁二烯。10. 在丁二烯的生产过程中,加入水蒸气具有哪些作用? 答:水蒸汽的作用包括:(1) 加入水蒸汽可以提高反应的选择性。(2) 加入水蒸汽可以提高反应速率。(3) 加入水蒸汽可以控制反应温度。(4) 加入水蒸汽可以利用水煤气反应达到清焦的作用。(5) 加入水蒸汽可以降低爆炸极限,达到防止爆炸的目的。11. 说明氨合成催化剂的组成及其作用。答:氨合成催化剂的组成包括 a Fe, AI2O3, K2O, CaO, MgO, Si02等。(1) 氨氧化催化剂的活性组分是a Fe,未还原时为 FeO +Fe2O3,其中FeO占2438%, Fe2+/Fe3+=0.5, 般在0.470.57之间,可视为FaO4,具有尖晶石结构。(2) Al2O3的作用:Al2O3与Fe3O4作用可形成FeAl2O4,具有尖晶石结构,当催化剂还原后,Fe3O4 被还原为a Fe,而未被还原的AI2O3仍保持着尖晶石结构,起到骨架作用,从而防止铁细晶的长大,使催化剂的比表面积增加,活性增加。因此,AI2O3为结构型助催化剂,氧化镁的作用与AI2O3的作用相似,也是结构型助催化剂。(3) K2O的作用:氧化钾是电子型助催化剂,在 Fe AI2O3催化剂中添加氧化钾后,可以使金属 的电子逸出功下降,有助于氮的活性吸附。(4) CaO的作用:CaO的作用与K2O相似,也是电子型助催化剂,同时,氧化钙能降低固熔体 的熔点和粘度,有利于三氧化二铝和四氧化三铁固熔体的形成,提高催化剂的热稳定性。(5) Si2O的作用:二氧化硅是磁铁矿中的杂质,具有中和 K2O和CaO的作用,此外,Si2O还具 有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能。12. 天然气蒸汽转化反应是体积增大的可逆反应,加压对化学平衡不利,为什么还要加压操作?答:从烃类蒸汽转化反应的平衡考虑, 反应宜在低压下进行,但从20世纪50年代开始,逐渐将压 力提高到3.54.0MPa下操作,现在的最高压力可达 5MPa。其原因如下:(1) 可以节省压缩功耗。烃类蒸汽转化为体积增大的反应,而气体的压缩功与被压缩气体的体积成正比,所以压缩含烃 原料和二段转化所需的空气的功耗要比压缩转化气节省。 同时由于氨是在高压下合成的,氢氮混和 气压缩的功耗与压缩前后压力比的对数成正比, 这就是说,合成压缩机的吸入压力越高,压缩功耗 越低。尽管转化反应压力提高后,原料气压缩和二段转化所用的空气压缩机的功耗要增加, 但单位 产品氨的总功耗还是减少的。(2)可以提高过量蒸汽余热的利用价值。由于转化是在过量水蒸气条件下进行的,经一氧化碳变换冷却后,可以回收原料气中大量余热。 其中水蒸气的冷凝热占有相当大的比重, 这部分热量与水蒸气的分压有直接关系, 压力越高,水蒸 汽的分压也越高,因此其冷凝温度(即露点)越高,在同一汽气比条件下,低变炉出口气体的露点 随压力的升高而增加,蒸汽冷凝液利用价值也就越高,温度相同,压力越高,热效率越高,即回收 的热量越多。(3)可以减少原料气制备与净化系统的设备投资。转化压力提高,变换、净化以至到氢氮混和气压缩机前的全部设备的操作压力都随着提高,对 于同样的生产规模,在一定程度上, 可以减少设备投资,而且在加压条件下操作, 可提高转化和变 换的反应速率,可以减少催化剂用量。13. 在烃类热裂解的过程中,加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点?答:在烃类热裂解的过程中,加入水蒸汽作为稀释剂具有如下优点:(1)水蒸汽的热容较大,能对炉管温度起稳定作用,因而保护了炉管。(2)水蒸汽价廉易得,且容易与裂解产物分离。(3)水蒸汽可以抑制原料中的硫化物对合金钢裂解炉管的腐蚀。(4)水蒸汽可以与裂解管中的焦炭发生水煤气反应而清焦。(5) 水蒸汽对金属表面起一定的氧化作用,使金属表面的铁镍形成氧化膜,从而减轻了铁、镍对 烃类气体分解生炭的催化作用。14. 裂解气的压缩为什么采用多级压缩?确定压缩段数的依据是什么?答:;裂解气的采用多级压缩的优点:(1) 节约压缩功耗,压缩机压缩气体的过程接近绝热压缩, 功耗大于等温压缩,如果把压缩分为 若干段进行,段间冷却移热,则可节省部分压缩功,段数越多,越接近等温压缩。(2)裂解气中的二烯烃易发生聚合反应, 生成的聚合物沉积在压缩机内,严重危及操作的正常进 行。而二烯烃的聚合速度与温度有关,温度越高,聚合速度越快,为了避免聚合现象的发生, 必须控制每段压缩后气体温度不高于 100C。(3)减少分离净化负荷,裂解气经过压缩后段间冷凝,可除去大部分的水,减少干燥器的体积和 干燥剂的用量,延长干燥器的再生周期;同时还可以从裂解气中分凝出部分 C3及C3以上的 重组分,减少进入深冷系统的负荷,从而节约了冷量。根据每段压缩后气体温度不高于100C,避免二烯烃在压缩机内发生聚合反应,压缩机的压缩 比为2左右,并依据气体的最初进口压力和最终出口压力来确定压缩机的段数。15. 说明在裂解气的分离过程中,设置冷箱的作用及其特点。答:在烃类热裂解的裂解气分离的过程中,设置冷箱的作用提高乙烯的回收率。冷箱的特点:(1) 用冷箱分出氢气(91.48%),使脱甲烷塔的CH4/H2增加,从而使乙烯的回收率增加。(2)冷箱分出的富氢可作为炔烃加氢的原料。(3)冷箱采用逐级冷凝,分股进料,从而减轻脱甲烷塔的负荷。(4)流程通过节流阀A、B、C的节流制冷作为低温冷量的来源。 冷箱适用于生产规模大,自动化水平高,原料气组成稳定的流程。16. 工业上氢气的来源有哪些?答:工业上氢气的来源包括:(1)水电解制氢。(2) 焦炉煤气、油品铂重整和烃类热裂解等副产氢气,经过变压吸附可制得纯氢。(3) 煤气化制氢,工业煤经过水煤气反应或半水煤气反应可制得氢气。(4) 气态烃或轻油(石脑油)经水蒸汽转化反应可制氢。二、写出下列过程的主要化学反应,催化剂,反应压力和反应温度。1. 二氧化硫接触氧化制三氧化硫。(1) 化学反应:S02 + 1/202SO3(2) 催化剂:活性组分:V05。载体:硅胶、硅藻土及其混合物。助催化剂:K2O、K2SO4、Ti02、MoO3 等。(3) 反应压力:常压。(4) 反应温度:400600C2. 双加压法氨接触氧化制一氧化氮。(1) 化学反应:4NH3 + 5O24 NO + 6H2O(2) 催化剂:Pt网。(3) 反应压力:0.250.5MPa。(4) 反应温度:850860C3. 氧气氧化法乙烯环氧化制环氧乙烷。(1) 化学反应:C2H4 + 1/2O2C2H4O(2) 催化剂:活性组分:Ag。载体:碳化硅,aAI2O3和含有少量SiO2的 a AI2O3,助催化剂:碳酸钾、碳酸钡和稀土元素化合物。(3) 反应压力:1.03.0 MPa。(4) 反应温度:204270C4. 丙烯氨氧化制丙烯腈。(1) 化学反应:CH2=CHCH3 + NH3 + 3/2O2 CH2=CHCN + 3H2O(2) 催化剂:钼酸铋系:P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/Si 2O;锑系:Sb-Fe-Q(3) 反应压力:常压。(4) 反应温度:最佳温度:440C。5. 氢氮气合成氨(1) 化学反应:N2 + 3H2 2NH3(2) 催化剂:a Fe-Al2O3-MgO-K2O-CaO-SiO2(3) 反应压力:15MPa。(4) 反应温度:390520C。6. 一氧化碳、氢气合成甲醇(1) 化学反应:CO + 2H2 2CH3OH(2) 催化剂:CuO-ZnO-Al2O3。(3) 反应压力:510MPa。
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号