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一：什么是化学工艺学？现代化学工业的特点和发展方向？一：什么是化学工艺学？现代化学工业的特点和发展方向？1.化学工艺化学工艺是在化学、物理和其他学科成就的基础上，研究综合利用各种原料生产化工产品的原理、方法、流程和设备的一门学科。目的是创立技术先进、经济合理、生产安全、环境无害的生产过程。2.现代工业化的特点（现代工业化的特点（6 点）点）：原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；向大型化、综合化、精细化发展；多学科合作，技术密集型生产；重视能量合理利用，积极采用节能工艺和方法；资金密集，投资回收速度快，利润高；安全与环境保护问题日益突出。3.发展方向（发展方向（5 点）点）：面向市场竞争激烈的形势，积极开发高新技术，缩短新技术，新工艺工业化的周期，加快产品更新和升级的速度；最充分、最彻底的利用原料；大力发展绿色化工；化工过程中要高效、节能、智能化；实施废物再生利用工程。二石油的组成包括哪些？馏分油的化学加工方法？二石油的组成包括哪些？馏分油的化学加工方法？1.石油中的化合物可以分为石油中的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。烃类化合物又分为链式饱和烃、环烷烃、芳香烃。非烃化合物分为硫化物、氨化物、含氧化合物、金属有机化合物。2.馏分油的化学加工方法有（馏分油的化学加工方法有（4 个）个）：催化重整。加热石脑油得到高辛烷值汽油；催化裂化。加热重质油、大分子烃得到汽油柴油；催化加氢裂化。加热重质油得到煤油柴油。烃类热裂解。制三稀三苯。三天然气的主要成分？天然气主要有哪些用途？三天然气的主要成分？天然气主要有哪些用途？1.天然气的主要成分天然气的主要成分为甲烷。（其中甲烷含量高于 90%天然气称为干气，C2C4 烷烃含量在15%20%或以上的天然气称为湿气。）2.天然气的用途（天然气的用途（6 点）点）：天然气制氢气和合成氨；天然气经合成气路线的催化转化制燃料和化工产品；天然气直接催化转化成化工产品；天然气热裂解制化工产品；甲烷的氯化、硝化、氨氧化和硫化制化工产品；湿天然气可深冷分离出来 C2C4 烷烃制取乙烯、丙烯。三煤化工的加工路线有哪些？三煤化工的加工路线有哪些？煤干馏（隔绝空气的条件下加热煤，分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气。煤的高温干镏（炼焦）9001000 度，煤的低温干馏 500600 度。）；煤气化（在高温条件下（9001500 度）使煤、焦炭、半焦等固体燃料与气化剂反应。煤气化的产物为 H2，CO 它们是合成气、合成氨、合成甲醇的原料。煤气化是今后发展煤化工的主要途径。）；煤液化（煤经化学加工转化为液体燃料（汽油、煤油、柴油）的过程。分为直接液化（加氢液化）和间接液化。四化工生产过程三大步骤？四化工生产过程三大步骤？原料预处理；化学反应；产品的分离与精制。五化工生产过程的三种组织方法及其内容？五化工生产过程的三种组织方法及其内容？推论分析法（从目标出发寻找此目标的前提，用洋葱模型表示，化工过程设计以反应器为核心开始）；功能分析法（缜密的研究每个单元的基本功能和基本属性，然后组成几个可以比较的方案以供选择）；形态分析法（对每种可供选择的方案进行精确的分析和评价，择优汰劣选择最优方案）。六催化剂基本特性？六催化剂基本特性？催化剂是参与反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化；催化剂只能缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡；催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。七催化剂的使用性能？活性七催化剂的使用性能？活性（指在给定温度和压力，反应物流量下，催化剂使原料转化的能力，工业催化剂应具有足够的活性);选择性选择性（指反应消耗的原料中有多少转化为目的产物，同样，工业上的催化剂选择性应较高，如果活性、选择性难以两全时，原料昂贵产物分离难选选择性高的催化剂，反之选活性高的催化剂）。寿命寿命（指使用期限的长短，寿命受以下性能影响：化学稳定性、热稳定性、力学性能稳定性、耐毒性）。八化工过程的主要效率指标八化工过程的主要效率指标：生产能力、生产强度、有效生产周期生产能力、生产强度、有效生产周期（开工因子=全年开工生产天数365）；合成效率合成效率（1.原子经济性原子经济性 AE=PiMiFjMj100%;Pi 为目的产物中各类原子数，Fj 为反应原料中各类原子数，M 为相应各类原子的相对质量。2.环境因子环境因子：E=废物质量目标产物质量)；转化率转化率（X=某一反应物的转化量该反应物的起始量）单程转化率单程转化率（XA=组分 A 在反应器中转化量（新鲜原料中 A 的量循环物料组分中 A 的量）全程转化率全程转化率(XA,tot=组分 A 在反应器中的转化量新鲜原料中组分 A 的量）选择性选择性（S=转化为目的产物的某反应物的量该反应物的转化总量=实际所得的目的产物按某反应物的转化总量计算应得到的目的产物的理论量）收率收率（Y=转化为目的产物的某反应物的量该反应物的起始量=SX）质量收率质量收率(Ym=目的产物的质量某原料的起始质量）九、掌握物料衡算的步骤及应用？（七步）能量衡算的注意点及应用？（四点）物料衡算：九、掌握物料衡算的步骤及应用？（七步）能量衡算的注意点及应用？（四点）物料衡算：能量衡算：能量衡算：（1）绘出流程方框图 （1）确定衡算对象（2）写出化学反应方程并配平 （2）选定物料衡算基准（3）选定衡算基准 （3）确定温度基准（4）收集或计算必要的各种数据 （4）注意物质相态（5）设未知数，列方程组，联立求解。（6）计算和核对（7）报告设计结果 十物料衡算的方法及应用？十物料衡算的方法及应用？直接求算、原子平衡、利用联系物十一什么叫羰基合成及其发展历程？（十一什么叫羰基合成及其发展历程？（265）羰基化技术的发展趋势？（）羰基化技术的发展趋势？（290-291）羰基合成：羰基合成：烯烃与合成气（CO/H2）或一定配比的一氧化碳及氢气在过渡金属配位化合物的催化作用下发生加成反应，生成比原料烯烃多一个碳原子的醛。发展历程发展历程：二战期间德国建设的第一座羰基合成厂费托合成的 C11C18烯烃为原料生产洗涤剂用醇。1948 年美国 Esso 公司基于鲁尔技术建成一座以庚烯为原料，年产 2600t 异辛醇的羰基合成装置，顺利投产，由此开始了羰基合成工业。20 世纪 5060 年代，用羰基合成法生产醇，尤其是以丙烯为原料生产丁醇和辛醇被认为最经济的方法。20 世纪 70年代中期，由传统的高压法改为以铑为催化剂的低压法。发展趋势发展趋势：a 均相固相化催化剂的研究 b 非铑催化剂的研究 c 羰基合成生产 1,4-丁二醇 d羰基合成在精细化工的应用12、羰基化合成的种类及其特点？（、羰基化合成的种类及其特点？（265-266）（1）烯烃的氢甲酰化：制备多一个碳原子的饱和醛或醇（2）烯烃衍生物的氢甲酰化：（双键进行羰基合成反应，官能团不参与反应。）例：丙烯腈的羰基合成：NC-CH=CH2 +CO +H2 NC-CH2-CH2-CHO反应生成的腈基醛经进一步加工用来生成 dl-谷氨酸。（3）不饱和化合物的氢羧基化：可制得多一个碳原子的饱和酸和不饱和酸（4）不饱和化合物的氢酯化反应：（5）不对称合成：理想情况下生成单一对映体的醛14、烯烃氢甲酰化的反应过程、催化剂及影响因素？（、烯烃氢甲酰化的反应过程、催化剂及影响因素？（276-282）主反应：CH2=CHCH3 +CO +H2 CH3CH2CH2CHO副反应：a.异构醛（有支链）b.加氢生成丙烷（ab 为平行反应）c 醛加氢生成醇（连串反应）热力学：放热反应，热效应较大;平衡常数大，热力学有利，动力学控制；副反应比主反应热力学有利，选择催化剂和工艺条件促进主反应。催化剂：羰基钴羰基钴：T 升高 CO 的分压 P 越高，催化剂浓度增加 CO 的分压 P 也增高。缺点缺点：正异构醛比例低，催化剂热稳定性差。膦羰基钴：膦羰基钴：（配位基 PR3）特点特点：a 稳定性增加活性降低 b 直链产物选择性增加 c 加氢活性较高 d 副产物少 e 适应性差膦羰基铑：优点：膦羰基铑：优点：a 选择性好，活性高，异构化性能高 b 催化剂稳定，可在较低压力下操作。烯烃结构对反应速度的影响：烯烃结构对反应速度的影响：a 双键位置与反应速度密切相关，直链-烯烃反应最快。B直链降低反应温度烯烃结构对产物的影响烯烃结构对产物的影响：a 环戊烯环壬烯反应无异构醛生成 b 双键位置对正异比例无影响 c带支链醛基加到-碳原子。影响因素：温度温度：温度越高，反应速率越高，正异比例下降，重组分和醇生成量增加。温度不宜过高，钴：140180 铑 100110压力压力：CO 压力升高，速率下降，总压不变，钴：CO 压力升高，正异比例升高，铑：CO 压力升高，正异比例降低，H2 压力升高，反应速率升高，正异比例升高。溶剂溶剂：溶解催化剂；原料是气态烃时，可以使反应在液相中进行；移走反应热。丁、辛醇用途丁、辛醇用途：树脂、油漆、增塑剂的原料。合成路线合成路线：以丙烯为原料的氢甲酰化法，原料价格便宜，合成路线短，为主要方法。CH3CH=CH2+CO+H2 CH3CH2CH2CHO 催化剂催化剂：高压：羰基钴 低压：膦羰基钴。丙烯低压氢甲酰化法合成正丁醛：温度：丙烯低压氢甲酰化法合成正丁醛：温度：T 越高，反应速率生产丁醛越高，副产物的反应速率也越高，催化剂失活速度也越快。温度最好在温度最好在 100110 压力为压力为 1.8MPa 原料配比上原料配比上讲：讲：H2原料浓度升高，丙烯升高，丙烷升高，原料损失也升高所以控制 H2 和丙烯的量。所用催化剂催化剂：铑膦配位化合物。工艺流程工艺流程：异丁醛塔 异丁醛合成气 净化 反应 气分离器 汽提塔 丙烯 净化 放空 回收丙烯 正丁醛塔 正丁醛反应器反应器：不锈钢釜式反应器、搅拌器、冷却装置、气体分布器。低压法的优点优点：a 反应条件温和 b 副反应少、原料消耗少 c 催化剂易分离回收 d 污染少缺点缺点：铑资源太少，配位体三苯基膦有毒。15、当代环境的十大问题？（、当代环境的十大问题？（410）绿色化学的原则？（）绿色化学的原则？（414）绿色化学工艺的途径和手段？）绿色化学工艺的途径和手段？十大问题十大问题：（1）大气污染；（2）臭氧层破坏；（3）全球变暖；（4）海洋污染；（5）淡水资源紧张和污染；（6）生物多样性减少；（7）环境公害；（8）有毒化学品和危险废物；（9）土地退化和沙漠化（10）森林锐减。原则：（原则：（a）、防止废物产生，而不是废物产生后再处理 （b）、合理地设计化学反应和过程，尽可能提高反应的原子经济性；（c）、尽可能少使用、不生成对人类健康和环境有毒有害的物质；（d）、设计高功能低毒害的化学品；（e）、尽可能不使用溶剂和助剂，必须使用时则采用安全的溶剂和助剂；（f）、采用低能耗的合成路线；（g）、采用可再生的物质为原材料；（h）、尽可能避免不必要的衍生物反应（如屏蔽基，保护/脱保护）；（i）、采用性能优良的催化剂;（j）、设计可降解为无害物质的化学品；（k）、开发在线分析监测和控制有毒有害物质方法；（l）、采用性能安全的化学物质以尽可能减少化学事故的发生。绿色化学的途径和手段绿色化学的途径和手段：原料绿色化，过程绿色化。16 化学反应类型及原子经济型？（化学反应类型及原子经济型？（411-412）重排反应、加成反应重排反应、加成反应具有 100%的原子经济性；取代反应、消除反应取代反应、消除反应原子经济性不高；氧化反应的原子经济性与所采用的氧化剂有关。原子利用率=目的产物的量除以各反应的量之和乘以 100%。原子经济性数学表达式：原子经济性数学表达式：AE=Pi*Mi *100%Fj*Mj （P 为目的产物的分子中为目的产物的分子中 i 的原子数目的原子数目 F 是是原料分子中原料分子中 j 原子的数目原子的数目 M 为各原子的相对原子质量）为各原子的相对原子质量）17 水水/有机两相催化体系（不适合水敏感性反应物）有机两相催化体系（不适合水敏感性反应物）水水/有机两相催化是指有机两相催化是指在水和有机两相体系中以不溶于有机相的水溶性过渡金属配位化合物为催化剂，发生在水相或两相界面的反应。特点特点：反应结束后产物和催化剂分别处于有机相和水相中，通过简单的相分离就可将催化剂与产物分开；以水为反应介质减少了有机溶剂的使用。1、过氧化氢和环氧丙烷的绿色生产工艺？（425-433）反应条件：反应条件：温度 1030压力 4050MPa （原因）（原因）温度高了过氧化氢易分解，而氢气在此压力条件下含量多反应速率大。载体：-Al2O3、SiO2、活性炭、ZrO2催化剂：Pd 或 Pd-Pt2.环氧丙烷（环氧丙烷（PO）有氯醇法；共氧化法）有氯醇法；共氧化法TS-1 催化过氧化氢氧化丙烯反应：催化剂：TS-1 分子筛（具有变价特征；疏水性）质子性溶剂：甲醇、异丙醇、仲丁醇 非质子性溶剂（不含有质子给予体基团）：乙腈、丙酮、四氢呋喃。温度和压力：温度升高丙烯转化率升高温度和压力：温度升高丙烯转化率升高 PO 选择性下降最佳反应温度为选择性下降最佳反应温度为 40.生产工艺和反映器：a 釜式反应器（间歇或连续操作）不适合大宗化工产品的生产，b 固定床反应器（反应热的移出，反应温度是其操作关键）具有投资少、操作简单、生产能力大 c环流反应器（新型多相反应器结构简单操作稳定传质传热效率高易于大型化生产）过氧化氢氧化丙烯生产环氧丙烷包括：环氧化反应单元、产物精制单元、溶剂回收单元。过氧化氢氧化丙烯生产环氧丙烷包括：环氧化反应单元、产物精制单元、溶剂回收单元。过氧化氢合成方法：蒽醌法、仲醇法、过氧化氢合成方法：蒽醌法、仲醇法、H2 与与 O2 直接合成法。直接合成法。