石油化工工艺学复习资料.pdf

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1、1 第一章 1.压力对气体的体积受压力影响较大，其规律为：分子数增加的反应，降低压力 可以提高平衡产率；分子数减少的反应，提高压力可以提高平衡产率 2.负载催化剂 一般都由活性组分、助催化剂与载体等三部分组成 3.催化剂在一定条件下，只对其中一个反应方向起加速作用。这种性能称为催化 剂的选择性 4.催化剂中毒：催化剂在使用过程中活性与选择性，可能由于外来微量物质(如硫 化物)的存在而下降，这种现象叫做催化剂中毒。催化剂中毒可分为可逆中毒和 不可逆中毒两类。5.催化剂再生：指催化剂在生产运行中，暂时中毒而失去大部分活性时，可采用 蒸汽或空气处理、酸碱液处理等方法使催化剂恢复或接近原来的活性。第二

2、章 1.甲烷水蒸汽转化反应平衡的主要因素有哪些？A 温度 B 水碳比的影响 C 压力的影响 D 空间速度 2天然气中的主要成分甲烷与氯气在 仃 00-2000C的高温下以极短的反应时间(10-80mS 进行反应，生成乙烯和乙炔 3.甲醛的还原性很强，很容易被氧气等试剂氧化为甲酸，也可以被还原为甲醇。自身聚合生成三聚甲醛和多聚甲醛。醇氧化生产甲醛工艺流程 1-过滤器；2-甲醇蒸发器；3-反应器；4、5-吸收塔；6-泵；7-换热器 4.天然气制合成油(GTL)：将合成气经过催化剂作用转化为液态烃，简称费托(F-T)合成。第三章 1.合成气是指一氧化碳和氢气的混合气 2.合成气的生产方法主要有哪几种

3、？1).以煤为原料生产合成气，主要有间歇法和连续法 2 2).以天然气为原料生产合成气，主要有转化法和部分氧化法 3).以重油或渣油为原料生产合成气，主要的方法为部分氧化法 3.影响甲烷水蒸气转化反应平衡的主要因素有：A 温度 B 水碳比 C 压力 D 空间速度 4.天然气生产乙炔工艺 甲烷在高温下的热裂解生成乙炔的反应式强吸热过程，其裂解反应复杂主要反应 有：氧化反应 热裂解反应：水煤气反应：乙炔分解：5.天然气制乙炔的工艺中，影响乙炔收率的主要因素有：1).原料气中氧含量 2).原料气中均匀混合与适当的高流速 3).稳定的燃烧火焰 4).适宜的反应时间和足够的反应温度 5).良好的淬冷装置

4、 6.天然气部分氧化法制乙炔是目前生产乙炔的主要方法，部分氧化发的代表性工 艺又可分为 BASF 工艺和 SBA 工艺。BASF 法的核心是在同一空间、同一时间 使一部分烃和氧燃烧，放出热量，造成高温环境，另一部分烃在这高温环境中发 生裂解反应生成乙炔。7.裂解气的净化过程包括：裂解气的压缩、酸性气体的脱除、脱炔、脱一氧化碳、脱除水分等。8.合成甲醇的影响因素：1)反应温度 2)压力 3)水碳比 4)空速 5)二氧化碳 添加量 9.甲醇的生产方法分为高压法、低压法和中压法。10.ICI 低压法合成甲醇得基本工艺过程为：1 天然气脱硫 2.蒸汽转化 3.补碳及合 成气压缩 4.甲醇合成 5.甲醇

5、精制 11.甲醛的生产原理：甲醇催化氧化生产甲醛是在空气量不足的条件下，进行氧 化还原反应，并通过银催化进行选择性催化而实现的。12.生产甲醛的影响因素：1）.反应温度 2）.原料气的组成 3）.原料气的纯度 3 13.甲醛的生产工艺主要有两种，即甲醇氧化法和天然气氧化法。14.目前工业上以天然气为原料生产氢氰酸的方法主要有：1 烃类的氨氧化法，以 甲烷-氨-空气作为原料。2.烃与氨的脱氢法，即以甲烷-氨为原料的方法。第四章 1.正构烷烃的裂解反应主要有脱氢反应和断链反应。2.在热裂解过程中，烯烃可能发生的主要反应有：断链、脱氢、歧化、双烯加成 芳构化等反应。3.环烷烃裂解有哪些规律：1）.侧

6、链烷烃比烃环已于断裂，长侧链的断裂反应一般是从中部开始，而离环近 的碳键不易断裂；带侧链环烷烃比无侧链环烷烃裂解所得烯烃收率高。2）.环烷烃脱氢生成芳烃的反应优于开环生成烯烃的反应。3）.五碳环烷烃比六碳环烷烃更难于裂解。4）环烷烃比链烷烃更易生成焦油，产生结焦。4.各族烃的裂解难易程度顺序：正烷烃 异烷烃环烷烃（六碳环五碳环）芳烃 5.生碳过程：有机物在惰性介质中，经高温裂解，释放出氢或者其他小分子化合 物生成碳。但这个碳不是独个的碳原子，而是好几百个碳原子稠合形成的碳。6.大部分烃类裂解过程包括链引发反应、链增长反应和链终止反应。7.热裂解过程：石油烃类在高温和无催化剂存在的条件下发生分子

7、分解反应而生 成小分子烯烃或（和）炔烃的过程。8.环烷烃裂解生成较多的丁二烯，芳烃收率较高，而乙烯收率较低。9碳的析出有两种可能：一种可能是在气相中析出，一般约需 9001000C 以上 温度，它经过两步：一是碳核的形成（核晶过程），二是碳核增长为碳粒。另一 种可能是在管壁表面上沉积为固体碳层 10.随着裂解反应的进行，不断分解出气态烃和氢，液态产物的氢含量逐渐下降，相对分子逐渐增大，以致结焦。11.工业上以水蒸气作为裂解反应稀释剂 水蒸气的热容大，具有稳定炉管温度、保护炉管的作用；4 价廉易得，易从裂解产物中分离；化学性质稳定，一般与烃类不发生反应；可与二次反应生成的碳反应，具有清除炉管沉积

8、碳的作用；使金属表面形成氧化物膜，减轻金属铁、镍对烃分解生碳的催化作用；可抑制原料含有的硫对裂解炉管的腐蚀。12裂解炉出口的高温裂解气经急冷换热器冷却，温度降到 200-300 C，进 步冷却至常温，在冷却过程中分馏出重组分（如燃料油、裂解汽油、水）叫预 分馏 13.裂解气的净化分为：酸性气体的脱除 水的脱除 炔烃的脱除 脱除裂解气中的氢和甲烷，是裂解气分离装置中投资最大、能耗最多的环节 14.一次反应：原料烃在裂解过程中首先发生的裂解反应。希望发生。15.二次反应：一次产物继续发生的后续反应。不希望发生。第五章 1.高压法生产工艺流程 2.低压法生产工艺流程工艺流程主要包括：聚合、高聚物的分

9、离、净化与干燥、溶剂回收等。3.环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯的第二位重要化工产品 4.新工艺制取乙二醇简介:环氧乙烷催化水合法 碳酸乙烯酯法 乙二醇和碳酸二甲酯联产法 以合成气为原料的直接或间接合成乙二醇 5乙醛的合成的方法：1.)乙炔水合法 2.)从乙醇制乙醛 5 3.)C3/C4烷烃氧化制乙醛 4.)乙烯直接氧化法 6乙烯直接氧化法生产环氧乙烷反应原理：7乙烯氧气氧化法生产环氧乙烷工艺流程：1原料混合器；2反应器；3循环压缩机；4环氧乙烷吸收塔；5二氧化 碳吸收塔；6碳酸钾再生塔；7环氧乙烷解吸塔；8环氧乙烷再吸收塔；9 乙二醇原料解吸塔；10环氧乙烷精制塔&提高裂解温度有利于生

10、成乙烯的反应 9裂解汽油可加氢为高辛烷值汽油成分，也可抽提芳烃等 10.360 C以上的裂解重质燃料油，相当于常压重油馏分。可作燃料，可生产炭 黑。11石油中的非烃类化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物，它们对石油的质 量鉴定和炼制加工有着重要影响。12组成原油的物质成分主要有：油质，胶质，沥青质和碳质 13按胶质-沥青质的含量分类原油可分为少胶原油，胶质原油、多胶原油 14天然气的组成比较简单，分为烃类和非烃类 15在常温常压下甲烷，乙烷，丙烷及异丁烷呈气态，正丁烷呈液态 16石油炼制装置主要有常减压蒸馏、催化裂化、焦化、催化重整以及后续的其 他和芳烃分离等单元操作。17石油预处理的主要目的

11、是脱去原油中的水和盐。18.蒸馏时将液体混合物加热后，其中的轻组分汽化，并将其导出进行冷凝，达 到分离轻重组分的目的。19.蒸馏有多种方式可归纳为闪蒸，简单蒸馏和精馏三种。20.催化裂化是将不能用作轻质燃料的常减压馏分油，加工成辛烷值较高的汽油 等轻质燃料。裂化过程有热裂化和催化裂化两种。21.直链烷烃在催化裂化条件下，主要发生的化学变化有：6 A 碳链的断裂和脱氢反应 B 异构化反应 C 环烷化和芳构化反应 D 叠合、脱氢 缩合反应 22.工业上采用的催化裂化装置主要有以硅铝酸为催化剂的流化床催化裂化 FFC 和以高活性稀土 Y 分子筛为催化剂的提升管催化裂化两种。23.催化重整：是使原油常

12、压蒸馏所得的轻汽油馏分经过化学加工转变成富含芳 烃的高辛烷值汽油的过程 24.催化重整过程中所发生的化学反应有：A 环烷烃脱氢芳构化 B 环烷烃异构化脱氢形成芳烃 C 烷烃脱氢芳构化 D 正构 烷烃的异构化和加氢裂化 25.催化重整的工艺流程主要有三个组成部分：预处理，催化重整，萃取和精馏 26.加氢裂化所用的催化剂有贵金属和非贵金属两种，常用的载体为固体酸。27.天然气净化处理的目的是脱除天然气中的固体杂质、水分、硫化物和二氧化 碳等有害组分，使之符合管输和商品气的要求。28.常见的天然气净化厂设有分离过滤单元、脱硫装置、硫磺回收装置、尾气处 理装置、脱水装置和配套系统。29.常用的天然气脱

13、水方法有 A 吸收法 B 吸附法 C 低温分离法 30.天然气脱除硫化氢和二氧化碳分干法和湿法 31.改良克劳斯工艺中主要包括两端反应：热反应段和催化反应段，改良的克劳 斯法主要有 3 种基本工艺流程：直流法，分流法和硫循环法。32.天然气凝液(NGL)回收工艺主要有以下三种。1.吸附法 2.油吸收法 3.冷凝分离 33.冷凝分离法有浅冷（-20C）和深冷（-100C）34.聚乙烯是由乙烯单体经自由基聚合或配位聚合而得到的高分子化合物，简称 PE 35.乙烯氧化生产环氧乙烷过程的关键在于催化剂。36.飞温：当反应选择性下降后，反应放热显著增加，催化剂床层温度飞速上升。37.加压对乙烯氧化生产环

14、氧乙烷有什么作用？加压对氧化反应的选择性无显著影7 响，但可提高反应器的生产能力，同时有利于 环氧乙烷的回收，工业上大多采用加压操作从而提高乙烯和氧的分压，加快反应 速率。38.乙烯直接水合法制取乙醇：乙烯和水蒸气在较高的温度和压力下直接水合为醇，其主反应为：主要副反应是生成的乙醇分子内脱水生成乙醚，另外还有乙烯原料中的杂质乙炔 与水作用形成乙醛，乙烯聚合成聚合物等：39.乙烯气相水合制乙醇的流程主要由两大部分组成，合成部分和粗乙醇的精制 部分。40.乙醛的沸点较低，极易挥发，因此在运输过程，先使乙醛聚合为沸点较高的 三聚乙醛，到目的地之后再解聚为乙醛。41.环氧乙烷水合法制乙二醇 主要副反应

15、：乙二醇与环氧乙烷反应生成一缩、二缩和多缩乙二醇。42.环氧乙烷加压水合制乙二醇工艺流程：1混合器；2水合反应器；3一效蒸发器；4 二效蒸发器；5 脱水塔；6 乙二醇精馏塔；7一缩乙二醇精馏塔 43.乙烯气相水合制乙醇工艺流程图：1压缩机；2加热炉；3反应器；4高压分离器；5气体洗涤塔；6低压 分离器；7提馏塔；8 加氢塔；9，14分离器；10中间贮槽；11 轻馏分 分馏塔；12脱醚塔；13精馏塔；15贮槽 8 44乙醛氧化制取乙酸反应原理：45.外冷却型氧化塔乙醛氧化制乙酸工艺流程 6低沸塔；7高沸塔 8乙醛塔；9乙酸甲酯塔；10甲酸塔；11回收乙 酸蒸发器 46乙烯气相法制取醋酸乙烯反应原

16、理:47乙烯气相合成醋酸乙烯的工艺流程：1醋酸蒸发器；2氧气混合器；3反应器；4冷却系统；5吸收塔；6初 馏塔；7脱气槽；8汽提塔；9脱水塔；10水洗塔；11二氧化碳吸收塔；12解吸塔；13脱轻馏分塔；14脱重馏分塔 48平衡氧氯化法生产氯乙烯的总反应式：49乙烯氧氯化反应工艺流程：1氢化器；2汽水分离器；3流化床反应器；4催化剂贮槽；5空气压缩 机 第六章 1各种过渡金属羰基络合物催化剂，对 氢甲酰化反应均有催化作用，工业上采用 的有：羰基钻和羰基铑催化剂 2羰基钻催化剂的主要优点：羰基钻催化剂的成本低；羰基钻催化剂的主要缺点 热稳定性差 乙酸 10 1氧化塔;发器；尾气 甲酸 8 9 2

17、乙酸 甲酯 回收 乙醛 2氧化液循环泵；3氧化液冷却器；4氧化液中间贮槽；5蒸 11 副产 回收 乙酸 9 3为了提高羰基钻催化剂的热稳定性和选择性，进行了许多的研究改进工作，一 种改进方法是改变配位基，另一种是改变中心原子。4.膦羰基钻催化剂的优缺点(1)催化剂的热稳定性增加，活性降低；(2)对直链产物的选择性增高；加氢活性比较高；(4)副产物少；(5)对于不同原料烯烃的氢甲酰化反应的适应性比差。5.影响烯烃氢甲酰化反应的因素主要有三个：(1)温度；(2)C0 分压、出分压和总压；溶剂。6.氢甲酰化反应常常要用溶剂，溶剂的主要作用是：(1)溶解催化剂；(2)当原料是气态烃时，使用溶剂能使反应

18、在液相中进行，对气-液间传质有利；(3)作为稀释剂可以带走反应热。7.丁醇为无色透明的油状液体，有微臭，可以与水形成共沸物，沸点 117.7C,主要用途是作为树脂、油漆和粘接剂的溶剂和增塑剂的原料(如邻苯二甲酸二甲 酯)，此外还可用作选矿用的消泡剂、洗涤剂、脱水剂和合成香料的原料 2-乙基己醇简称辛醇，是无色透明的油状液体，有特臭，与水形成共沸物，沸点 185C，主要用于制备增塑剂，也是许多合成树脂和天然树脂的溶剂。其它还可 作油漆原料的分散剂、润滑油的添加剂、消毒剂和杀虫剂的减缓蒸发剂、以及在 印染等工业中作消泡剂。8以丙烯原料，用氢甲酰化法生产辛醇，主要包括下列三个反应过程：1).在金属羰

19、基络合物催化剂存在下，丙烯氢甲酰化法合成丁醛：CH3CH=CH2+CO+H2-CH3CH2CH2CHO 10 2).丁醛在碱催化剂存在下，缩合为辛烯醛：3).辛烯醛加氢合成 2-乙基己醇(辛醇):9.氢甲酰化法生产(丁)辛醇工艺中，主要副产物是异丁醛。10.低压氢甲酰化法的主要优点如下：(1)由于低压法反应条件缓和，不需要特殊高压设备，也不需要特殊材质，耗电 少，操作容易控制，工作人员少，操作和维修费用少。副反应少，正/异醛比率高达 1215:1，高沸点产物少，而且没有醇生成，产 品收率咼，原料消耗少。催化剂容易分离，利用率高，损失少，虽然铑比较昂贵，但仍能在工业上大 规模使用。(4)污染排放

20、物非常少，接近无公害工艺。11.低压法的主要不足是：作为催化剂的铑资源稀少，价格十分昂贵。此外，配 位体三苯基膦有毒性，对人体有一定的危害性，使用时要注意安全。第七章 1.氧化反应的特征 反应放热量大：强放热反应，随着氧化深度的加大，反应热变大，完全氧化的热 效应是不完全氧化热效应的 810 倍。氧化过程中移热以保持反应体系恒温对 催化剂和反应的选择性、反应器热稳定性关系重大。气-固相氧化反应温度较 气-液相氧化反应温度高。反应不可逆：G0vv-100,为热力学不可逆反应，不受化学平衡限制，单程转 化率可达到 100%，但选择性较低。为避免深度氧化而降低选择性，转化率一般 为 85%90%。氧

21、化途径多样：烃均可发生氧化反应，且氧化反应为串联、平行组成的复杂网络。反应条件不同、途径不同、氧化产物不同。中间产物较原料更易发生深度氧化反 应。2.液相催化氧化反应特点 1)反应物与催化剂同相，活性中心性质及分布均匀，过渡金属催化剂活性高，11 选择性好；2)反应条件较平稳，易控制；3)反应设备简单，生产强度大、设备较小；4)反应温度不高，反应热利用率较低；5)需用特殊材料以防腐蚀性反应体系；6)催化剂为贵金属，须分离回收。3.在链传递阶段，作为载体的是由作用物生成的自由基。4.链传递过程是自由基分子反应，活性能小，受传质过程和化学反应的控制。5.以自由基为载链体的自氧化反应速度取决于链的传

22、递速度，稳态时自由基的 产生速度与消失速度平衡，若体系中自由基浓度降低则反应速度急剧降低。6.空速增大，有利于气液相反应，但过高空速会使气体在反应器中停留时间缩短，氧气利用率降低，尾气中氧含量过高，安全性、经济性变差，受尾气中氧含量约 束。7.乙醛是一种重要的中间体，主要用来生产醋酸、醋酐、醋酸酯类、醋酸乙烯、丁醇和 2乙基己醇。8.9.HAC 作为重要的有机化工原料，用途广泛，其合成方法有三种：1).乙醛的氧化法 2).丁烷或轻油液相氧化法 3).甲醇羰基合成法 10.11.12.环氧丙烷生产工艺 氧醇法：13.14.非均相催化反应氧化的反应特点：1)非均相催化氧化反应速度和选择性影响因素如

23、内、外扩散等作用较强，与流 12 体流动、2)催化剂宏观结构、外界条件关系密切；3)非均相催化氧化反应传热状况较差，床层轴向、径向存在较大温差，从而影 响反应正常 4)进行；5)反应温度高(150C)，有利于能量的回收和利用；6)反应物空速高，停留时间短，生产能力大，有利于大规模连续化生产；7)生产安全，防爆。第八章 1.芳烃的来源 1).煤高温干馏(焦化)副产粗苯和煤焦油 2).烃类热裂解副产 裂解汽油 3).催化重整生产重整生成油 2.焦化芳烃生产 3.石油芳烃生产：4.裂解汽油中含烯烃、双烯烃、氧、氢、硫等杂质，需经预处理或加氢精制，方 可作为芳烃抽提原料 5.脱烷基方法：1)烷基芳烃的

24、催化脱烷基 2)烷基芳烃的催化氧化脱烷基 3)烷基芳烃的加氢脱烷基 4)烷基芳烃的水蒸汽脱烷基法 6.7.8.芳烃烷基化的催化剂有哪几种和各自的特点。1)酸性卤化物的络合物 AIBr3AICl3FeCbBF3ZnCI2活性高，腐蚀性，可促进烷基转移反应，100 c 13 2)磷酸硅藻土 活性低，反应温度、压力较高，不易发生多烷基苯的烷基 转移反应，苯大大过量。3)BF3/YAI2O3活性较好，腐蚀性及毒性 4)ZSM-5 分子筛催化剂 活性、选择性好 9.乙苯生产工艺 1).液相烷基化法 2)气相烷基化法 10.异丙苯生产工艺 11.C8 芳烃的异构化的化学过程 主反应：二甲苯异构体之间的相互

25、转化、乙苯与二甲苯之间的转化 副反应：歧化反应和芳烃加氢反应 12.已工业化的双金属和多金属催化剂主要有三大系列：铂铼系列；铂铱系 列；铂-W族金属系列。13.重整催化剂上的积炭主要是缩合芳烃，积炭的速度与原料的性质和操作条件 有关：1).原料终馏点过高，不饱和烃含量高时，积炭速度快；2).反应条件苛 刻，如高温、低压、低空速、低氢油比等也会使积炭加快 14.在能够引起催化剂失活的永久性毒物中，砷的影响最大，当催化剂上含砷 200ppm 时，催化剂的活性就完全丧失。15.重整催化剂的再生过程包括烧焦、氯化更新和干燥三个程序。16.催化重整的原料的预处理包括原料的预分馏、预脱砷、预加氢三部分。1

26、7.重整催化剂由活性组分、助催化剂和酸性载体组成 第九章 1.生产规模包括主产品和各种副产品的年产量。一个装置生产规模的大小，一方 面要考虑原材料资源情况、国家计划安排以及市场容量，同时还要考虑单位产品 成本和能耗多少、企业经营管理水平等。2.车间管理主要包括生产过程的组织与管理、产品质量管理、成本、物耗与能 耗14 计算和管理 及技术革新、技术改造等工作程序。(1)基本生产过程：指直接把原材料、半成品加工成为本企业主要产品的互相 关联的过程，在企业中居于首要地位。(2)辅助生产过程：辅助生产过程是指为完成基本生产过程所必须的辅助性工 作的过程。(3)附属生产过程：如包装材料的制造，废料的加工

27、利用等生产过程。3.产品质量管理的第一因素是人。4.降低产品成本的方法和途径一般有如下几种：1)节约原材料、燃料和动力等物质的消耗、要尽量使用本地材料以减少运输费 用和运输、装卸过程中的损耗。加强设备维修以减少跑、冒、滴、漏，合理 组织修旧利废，综合利用等。2)提高产品质量，减少以至消灭废次品的产生。3)合理组织生产过程，提高设备的利用率并增加产品产量。4)采用合理的劳动组织和工资奖励制度。5)采用现代化管理技术，提高工作效率。5.两相催化技术：指在某个液相或液液两相界面发生的催化反应。6.仿生催化剂：根据天然酶的结构和催化原理，来设计合成既能表现酶功能，模 拟酶对反应底物的识别、结合及催化作

28、用，合成人工仿酶型催化剂来代替传统的 催化剂。7.目前备受关注的绿色溶剂是水、超临界流体和离子液体。8.超临界流体反应具有常规条件下所不具备的许多特性。1).可通过调节温度或压力改变反应的选择性，或改变反应体系的相态，使催化 剂和反应产物的分离变得简单；2).对有机物的溶解能力强，可溶解导致催化剂失活的有机大分子，延长催化剂 寿命；3).超临界流体的低黏度、高气体溶解度和高扩散系数，可改善传递性质，对扩 散控制和有气体反应物参与的反应及分离过程十分有利。15 具有代表性的超临界流体有 C02、H2O、CH4、C2H6、CH30H 及 CHF3。理想的 可用作溶剂的是超临界二氧化碳和水。9.离子

29、液体作溶剂的优点：1).离子液体无味、不燃，其蒸气压极低，因此可用在高真空体系中，同时可减 少因挥发而产生的环境污染问题；2).离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积；3).可操作温度范围宽(-40-300C),具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与 其他物质分离，可循环利用；4).表现出 Br o nsted Lewis、Franklin 酸的酸性，且酸强度可调。10.产品绿色化包括两个层次，第一个层次是化学产品该对人类健康和环境无毒 害，这是对一个绿色化学产品最起码的要求；第二个层次是当化学产品的功能使 命完成后，应以无毒害的降解物形式存在，而不应该“原封不动”地留在环境中。