2022年化学工艺学~章部分课后习题详解.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -其次章2-1 为什么说石油、自然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？答：石油化工自20 世纪 50 岁月开头蓬勃进展至今,基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工 业等产品大约有90%来源于石油和自然气.90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（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、自然气、煤制取.2-2 生物质和再生资源的利用前景如何？答：生物质和再生能源的市场在短期内不行能取代, 传统能源的

2、市场, 但是在国家和国际政策的指引下, 在技术上的不断突破中, 可以发觉新能源在开头渐渐进入试用阶段, 在石油等传统资源日益紧急的前提下, 开发新能源也是势不行挡的,那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用,但是越来越的的争论开头往更深层次的利用上转变,估量在将来的一段时间生物质能源会开头渐渐走入人们的视线2-3 何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的.答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程.化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形状分析等方法论来进行流程的设计.如“洋葱”模型.2-4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程是指未反应的反应物从

3、产物中分别出来,再返回反应器.循环流程的主要优点是能显著的提高原料利用率,削减系统排放量,降低了原料消耗,也削减了对环境的污染.其缺点是动力消耗大, 惰性物料影响反应速率及产品收率.2-5 何谓转化率？何谓挑选性？何谓收率？对于多反应体系,为什么要同时考虑转化率和挑选性两个指标？答：转化率指某一反应物参与反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率,用X 表示.挑选性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参与全部反应而转化的该反应物总量之比,用S 表示 .收率.缘由：对于复杂反应体系,同时存在着生成目的产物的主反应和生产副产物的很多副反应只用转化率来衡量是不够的.由于,尽管有的反应体系原料转

4、化率很高,但大多数转化为副产物,目的产物很少,意味着愈多原料铺张,所以需要用挑选性这个指标来评判反应过程的效率,因此需要同时考虑这两个指标.在化工生产中通常使转化率提高的反应条件往往会使挑选性降低,所以不能单纯追求高转化率或高挑选性,而要兼顾两者,使目的产物的收率最高.2-6 催化剂有哪些基本特点？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？答：催化剂有三个基本特点：1 .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. 2.催化剂只能缩短达到化学平稳的时间,但不能转变平稳.3.催化剂具有明显的挑选性,特定的催化剂只能催化特定的反应.起到的作用：催化剂能够提高

5、正逆反应速率,缩短反应时间：催化剂可以使反应向需要的方向进行.在生产中应留意以下几点：1 .在生产过程中要考虑催化剂的活性,即活1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -性越高就原料的的转化率、挑选性越高,生产单位量的目的产物的原料消耗定额越低.如反应原料昂贵或产物难以分别, 宜选用挑选性高的催化剂.如原料廉价或产物易分别,就选用活性较高的催化剂

6、.寿命（化学稳固性、热稳固性、耐毒性和力学性能稳固性）在实际生产中催化剂可能会衰退,导致产品产量和质量均不达标准,此时,应当更换催化剂.2.不同类型的催化剂要用不同的活化方法每种活化方法都有各自的活化条件和操作要求,应当依据操作规程进行活化.3.在化工生产中常常显现催化剂的失活和再生,对此在生产中应严格掌握操作条件,采纳结构合理的反应器,使反应器温度在催化剂正确适用范畴内合理的分布,反应器中的毒物杂质应预先加以脱除.在有碳反应的体系中,宜采纳有利于防止析碳的反应并选用抗积碳性能高的催化剂.2-10 假设某自然气全是甲烷,将其燃烧来加热一个管式炉,燃烧后烟道气的摩尔分数组成（干基）为86.4%N

7、2 、4.2%O2、9.4%CO2 .试运算自然气与空气的摩尔比,并列出物料收支平稳表.解：设烟道气（干基）的量为100mol .反应式：CH4+ 2O2CO 2 + 2H2 O分子量：16324418反应转化的量：9.429.49.42 9.4就产物的量为： N2： 86.4mol 28 2419.2 g O2： 4.2mol 32 134.4 gCO2：9.4mol 44 413.6 gH2O ：29.4mol 18 338.4 g原料的量为： N2： 86.4mol 282419.2 gO2：（4.2+2 9.4 ） mol32736 g CH4：9.4mol 16 150.4gCH4/

8、 空气（摩尔比）9.4/ （ 86.4+23 ） 100 8.6%列物料衡算表得组分输入molmol%gWt输出molmol%gWtN286.472.72419.273.286.472.72419.273.2O22319.473622.34.23.5134.44.1H2 OCH49.47.9150.44.518.815.8338.410.2CO29.47.9413.612.5118.8100.03305.6100.0118.899.93305.6100.02-13 一氧化碳与水蒸气发生的变换反应为CO H2OCO2 H2,如初始混合原料的摩尔比为H2 O CO 21,反应在 500进行,此温度

9、下反应的平稳常数Kp PCO2 PH2 P H 2OPCO4.88 ,求反应后混合 物的平稳组成和CO的平稳转化率.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2解：设初始原料中n CO 1mol,就nH O 2mol,达到平稳时,CO转化了 m mol .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由CO H 2OCO2 H 2转化量mmmm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_22平稳时n CO 1 m1nH O =2m生成221nCO n H m产物总量 n ni 3Piyi P ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_22平稳时y CO1m3y H O2m3

10、yCO yH m/3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2由 4.88 yCO yCOP.yH .P22P.yH O .P1mm2m得 m 0.865 Xco 0.865/1 86.5%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料

11、- - - 欢迎下载精品_精品资料_平稳组成 :yCO0.045yH O 0.378yCO yH 0.288可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2222-15 将纯乙烷进行裂解制取乙烯,已知乙烷的单程转化率为60%,如每 100Kg 进裂解器的乙烷可获得46.4Kg 乙烯,裂解气经分别后,未反应的乙烷大部分循环回裂解器（设循环气只是乙烷）在产物中除乙烯及其他气体外,尚含有4Kg 乙烷.求生成乙烯的挑选性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率.解：进反应器的乙烷量=100/30=3.333 kmol产物中乙烷量 =4/30=0.133 kmol,生成乙烯 46

12、.4 所转化的乙烷量 =46.4/28=1.657 kmol转化的乙烷量 =60%3.333=2.000 kmol,未转化的乙烷量=3.333-2.000=1.333 kmol设未反应的乙烷除了有0.133 kmol 随产物乙烯带走外, 其余全部返回到反应器中,即 1.333-0.133=1.2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_kmol就新奇乙烷量 =3.333-1.2=2.133 kmol,乙烯挑选性 =1.657/2.0=82.9%乙烷的全程转化率=2.0/2.133=93.8%,乙烯的单程收 =1.657/3.333=49.7%乙烯全程收率 =1.657/2.133=77.

13、7%, 乙烯全程质量收率=46.4/ （302.133 ） =72.5%补 4.无机化学矿产量最大的两个产品分别是什么？如何加工利用？（P12-13）答：磷矿和硫铁矿.磷矿的加工利用方法有酸法和热法,主要是生产磷肥.硫铁矿用于制硫酸.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_补 5.石油的蒸馏与一般的精馏相比,有哪些特点？答：石油蒸馏的特点有依据肯定的沸点范畴收集馏出物,不是分别出纯组分从塔的不同高度出料原油的加热在塔外加热炉中进行（主要是防止长时间加热分解）.补 6.简述化工生产过程的三大步骤.（P24）答： 原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格.化学反应通过该步骤

14、完成由原料到产物的转变,是化工生产过程的核心.产品的分别和精制目的是猎取符合规格的产品,并回收、利用副产物.补 8.何谓生产才能？何谓生产强度？（P27）答：生产才能是指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量,或在单位时间内处理的原料量.生产强度为设备单位特点几何量的生产才能,即设备的单位体积的生产才能,或单位面积的生产才能.补 9.对于可逆放热反应,净反应速率随温度变化的规律如何？（P31）答：对可逆放热反应,净速率随温度变化有三种可能性,即,当温度较低时,净反应速率随温度的上升而增高.当温度超过某一值后,净反应速率开头随着温度的上升而下降.因此存在正确反应温度T op.第三章

15、3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -3-1 依据热力学反应标准自由焓和化学键如何判定不同烃类的裂解反应难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物.说明烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律.造成裂解过程结焦生碳的主要反应是哪些？答：由表 3-3 各种键能比较的数据可看出：1.同碳数的烷烃C-H 键能大于 C-C 键能,断链比脱氢简洁. 2.烷烃的相对稳

16、固性随碳链的增长而降低; 3.异构烷烃的键能小于正构烷烃,异构烷烃更简洁发生 脱氢或断链.由表 3-4 数值,可看出：1.烷烃裂解是强吸热反应,脱氢反应比断链反应吸热值更高.断链反应的标准自由焓有较大的负值,是不行逆过程,脱氢反应的标准自由焓是正值或为肯定值较小的负值,是可逆 过程,受化学平稳的限制.2.乙烷不发生断链反应,只发生脱氢反应,生成乙烯.甲烷在一般裂解温度下不发生变化.烷烃热裂解的规律：烷烃热裂解的一次反应主要有：脱氢反应：RCH2- CH3.CH CH2+H2 断链反应： RCH2-CH2-R .RCH CH2+R H 不同烷烃脱氢和断链的难易,可以从分子结构中键能数值的大小来判

17、定.a 同碳数的烷烃,断链比脱氢简洁.b 烷烃的相对稳固性随碳链的增长而降低; c 脱氢难易与烷烃的分子结构有关,叔氢最易脱去,仲氢次之,伯氢最难.环烷烃裂解的规律：a 侧链烷基比烃环易裂解,乙烯收率高.b 环烷烃脱氢比开环反应简洁,生成芳烃可能性大.c 长侧链的环烷烃断侧链时,第一在侧链的中心断裂,至烃环不带侧链为止.五元环比六元环较难开环.d 环烷烃裂解反应难易程度：侧链环烷烃烃环,脱氢开环.原料中环烷烃含量增加,就乙烯收率下降,丙烯、丁二烯、芳烃收率增加.芳香烃热裂解的规律：a 芳 烃 的 脱 氢 缩 合 反 应 , 生 成 稠 环 芳 烃 甚 至 结 焦 . b 烷基芳烃的侧链发生断裂

18、或脱氢反应,生成苯、甲苯和二甲苯. c 芳香烃不宜作为裂解原料,由于不能提高乙烯收率,反而易结焦缩短运转周期. d 各族烃的裂解难易程度：正构烷烃异构烷烃环烷烃六元环五元环芳烃.造成裂解过程结焦生碳的主要反应：H1.烯烃经过炔烃中间阶段而生碳可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ HCH2=CH2CH2=CHHCHCHHCH C C CCn可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2.经过芳烃中间阶段而结焦可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ H萘二联萘 H H三联萘焦.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3-3 在原料确定的情形下,从裂解过程的热力学和

19、动力学动身,为了猎取正确裂解成效,应挑选什么样的工艺参数（停留时间、温度、压力, ）,为什么？（ P72-75）答：应挑选的工艺参数有裂解温度、停留时间、烃分压、稀释剂及裂解深度.应挑选高温短停留时间和较低烃分压.3-4 提高反应温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？答：裂解反应的技术关键之一是采纳高温- 短停留时间的工艺技术.提高裂解温度, 必需提高炉管管壁温4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精

20、品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -度,而此温度受到炉管材质的限制.因此,研制新型的耐热合金钢是提高反应温度的技术关键.当炉管材质确定后,可采纳缩短管长（实际上是削减管程数）来实现短停留时间操作,才能最大限度提高裂解温度.或者改进辐射盘管的结构,采纳单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管,这些改进措施,采纳了缩小管径以增加比表面积来提高传热面积,使壁温下降,提高了盘管的平均传热强度,由此达到高温 - 短停留时间的操作条件.3-5 为了降低烃分压,通常加入稀释剂,试分析稀释剂加入量确定的原就是什么？（P75） 答

21、：裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分别,不会增加裂解气的分别负荷和困难.水蒸气热容量大,使系统有较大热惯性,当操作供热不平稳时,可以起到稳固温度的作用,爱护炉管防止过热.抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀.脱除积碳,炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应.3-6 试争论影响热裂解的主要因素有哪些？答： 1.裂解条件 如温度、压力、烃分压 .2.裂解炉的型式和结构.3.原料特性.3-8 裂解气出口的急冷操作目的是什么？可实行的方法有几种,你认为哪种好,为什么？如设计一个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评判一个急冷换热器的优劣？答：裂解气出口的急冷操作目的：从裂解管出来的裂解气含有

22、烯烃和大量的水蒸气,温度为 727 927,烯烃反应性强如任它们在高温下长时间停留,会连续发生二次反应,引起结焦和烯烃的缺失,因此必需使裂解气急冷以终止反应.急冷的方法有两种,一种是直接急冷,一种是间接急冷.我认为间接急冷好,由于直接急冷是用急冷剂与裂解气直接接触,急冷剂用油或水,急冷下来的油、水密度相差不大,分别苦难,污水量大,不能回收高品位的热量.采纳间接急冷的目的是回收高品位的热量,产生高压水蒸气作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙稀的压缩机,汽轮机及高压水阀等机械,同时终止二次反应.设计一个间接急冷换热器其关键指标是：为削减结焦倾向,应掌握两个指标一是停留时间,一般掌握在0.04s 以内.

23、二是裂解气出口温度,要求高于裂解气的露点.急冷换热器是裂解装置中五大关键设备之一,是间接急冷的关键设备.急冷换热器的结构,必需满意裂解气急冷的特别条件：温度高 ; 降温快,热强度高,内外温差高.3-9 裂解气进行预分别的目的和任务是什么？裂解气中要严格掌握的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质,这些处理方法的原理是什么？（P85, 87-92）答：目的和任务：经预分馏处理,尽可能降低裂解气的温度,从而保证裂解气压缩机的正常运转,并降低裂解气压缩机的功耗.裂解气经预分馏处理,尽可能分馏出裂解气的重组分,削减进入压缩分别系统的负荷.在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝

24、水的形式分别回收,用以再发生稀释蒸汽,从而大大削减污水排放量.在裂解气的预分馏过程中连续回收裂解气低能位热量.需严格掌握的杂质有H2S, CO2, H2O , C2H2,CO 等气体.这些杂质量不大,但对深冷分别过程是有害的,而且会使产品达不到规定的标准.酸性气体的脱除有碱洗法和醇胺法.脱水用吸附干燥法.炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸取法.3-10 压缩气的压缩为什么采纳多级压缩,确定段数的依据是什么？（P95-96）答：压缩气压缩基本上是一个绝热过程,气体压力上升后,温度也上升.为了节约压缩功耗、降低出口温度、削减分别净化负荷,气体压缩采纳多级压缩.3-12 裂解气分别流程各有不同,其共同点是

25、什么？答：在分别次序上遵循先易后难的原就,先将不同碳原子数的烃分开,再分同一碳原子数的烯烃和烷5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -烃.将生产乙烯的乙烯精馏塔和生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最终,可确保这两个主要产品纯度,同时也削减分别缺失,提高烯烃收率.3-14 对于一已有的甲烷塔,H2/CH4 对乙烯回收率有何影响？采纳前冷工艺对甲烷塔分别

26、有何好处？ 答：相同压力相同温度下,乙烯在塔顶尾气中的含量,随H2/CH4 比增加而增加,即乙烯的缺失率加大,降低了乙烯的回收率.前冷是将塔顶馏分的冷量将裂解气预冷,通过分凝将裂解其中的大部分氢和部分甲烷分别,使H2/CH4 比下降,提高了乙烯的回收率,削减了甲烷塔的进料量,节约能耗.3-15 何谓非绝热精馏？何种情形下采纳中间冷凝器或中间再沸器？分析其利弊？ 答：非绝热精馏在塔中间对塔内物料进行冷却和加热的过程.使用条件：对于顶温低于环境温度、底温高于环境温度,且顶底温差较大的精馏塔.利：可降低分别过程的有效能缺失,达到节约能量的目的.对中间再沸器而言,仍可减小提馏段塔径.弊：由于中间冷凝器

27、和中间再沸器的设置,在降低塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷的同时,会导致精馏段回流和提馏段上升蒸气的削减,故为了达到分别要求,就相应增加塔板数,从而增加设备投资.3-16 依据本章所学学问,试设计一个简洁的流程表述烃类热裂解从原料到产品所经受的主要工序及彼此的关系.答：原料热裂解预分别（裂解汽油芳烃）裂解气净化（脱酸、脱水、脱炔）深冷（压缩系统）分别（精馏系统）补 10.正构烷烃热裂解过程的主要反应通式？（P54-55）：补 11.在烃类热裂解过程中,何谓一次反应？何谓二次反应？（P64）答：一次反应是指原料烃在裂解过程中第一发生的原料烃的裂解反应,二次反应就是指一次反应产物连续发生的后继反应.补

28、12.试分别简述直馏汽油、重整汽油、催化裂化汽油和裂解汽油的生产过程.答：直馏汽油是以原油为原料常常压蒸馏得到沸程为175 275的 C9 C16 烃类.重整汽油是以直 馏汽油为原料经催化重整制得的芳烃或异构烷烃等高辛烷值汽油.催化裂化汽油是以重质油为原料在450 530, 0.10.3MPa 下经催化裂化得到的汽油.裂解汽油是以各种烃类为原料的裂解产物C5 C9 汽油.6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料w

29、ord 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -第四章4-1 简述芳烃的主要来源及主要生产过程.（ P114-119）答：芳烃的主要来源为焦化芳烃和石油芳烃.焦化芳烃生产过程为在高温作用下,煤在焦炉炭室内进行干馏得到粗苯,粗苯再经分别精制得到苯、甲苯和二甲苯等芳烃.石油芳烃是以石脑油和裂解汽油为原料经反应、分别和转化生产苯、甲苯和二甲苯等芳烃的过程.2、芳烃主要产品及其用途有哪些？芳烃主要产品：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘.用途：合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染剂、医药、农药、炸药、香料、专用化学品等工业.（苯：合成苯乙烯、环己烷、苯酚

30、、苯胺及烷基苯等.甲苯：溶剂,合成异氰酸酯、甲酚.对二甲苯：对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯,与乙二醇反应生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂,是最重要的合成纤维和塑料之一.邻二甲苯：邻苯二甲酸酐,增塑剂,如邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）等.间二甲苯：间苯二甲酸.乙苯：苯乙烯.异丙苯：苯酚/ 丙酮.萘：染料、鞣料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂）4-3 试论芳烃转化的必要性与意义,主要的芳烃转化反应有哪些？（P123-124）答：开发芳烃的转化是为了依据市场的供求调剂和平稳各种芳烃的产量,解决供需不平稳的冲突.主要的芳烃转化反应如下a.异构化反应：间二甲苯转化为对二甲苯及邻二甲苯.b

31、.歧化反应：甲苯歧化为二甲苯. c.烷基化反应：苯与乙烯通过烷基化转化为乙苯.5、简述苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程,并说明各自的特点.简述苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程,并说明各自的特点.苯、甲苯和各种二甲苯单体可以从由煤焦油、 石油芳烃 （主要来源于石脑油重整生成油及烃裂解生产乙烯副产的裂解汽油）中经过精制、芳烃抽提、 精馏及通过吸附、 结晶等过程分别提炼而得.除此之外, 仍可以通过以下各工艺来补充生产.1） 苯单体的其他主要生产过程脱烷基化：甲苯脱甲基制苯. 甲苯的歧化反应: 通过甲苯歧化反应可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料. 2）各种二甲苯单

32、体的其他主要生产过程. 甲苯的歧化反应.通过甲苯歧化反应可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料. C8 芳烃的异构化： C8 芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的 C8 芳烃为原料,通过催化剂的作用,转化成浓度接近平稳浓度的C8 芳烃,从而达到增产对二甲苯的目的.5-2合成气的用途： 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.仍有托过费托合成制合成油（烃）.2）近年来有机金属络合物催化剂体系的技术开发已取得长足的进步,利用 CO为原料的液相催化羰基化工艺在工 业上被大量应用,导致人们对开发合成气制备新工艺的爱好愈来愈大.第五章5-1 有

33、哪些原料可生产合成气？合成气的生产方法有哪些？近年来显现哪些生产合成气的新方法？它们与原有生产方法相比有什么优点？答：原料：煤、自然气、石油馏分、农林废料、城市垃圾等.合成气的生产方法：1. 以自然气为原料的生产方法：主要有转化法和部分氧化法.2.以重油或渣油为原料的生产方法：主要采纳部分氧化法3.以煤为原料的生产方法：有间歇式和连续式两种操作方式.以上几种方法的比较： 1.以自然气为原料制合成气的成本最低. 2.重质油与煤炭制造合成气的成本差不多,重油和渣油制合成气可以使石油资源得到充分的综合利用. 3.轻质油价格很贵,用它来制造合成气的成本较高,而它很简洁经其他方法加工成液体燃料和化工原料

34、,不必走合成气路线.其他含碳原料 包括各种含碳废料 制合成气在工业上尚未形成大规模生产,随着再生资源的开发、二7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -次原料的广泛利用,今后会快速进展起来的.生产合成气的新方法：近年来,部分氧化法的工艺因其热效率较高.H2/CO 比值易于调剂,故逐步收到重视和应用,但需要有廉价的氧源,才能有中意的经济性.最近开展

35、了二氧化碳转化法的争论,有些公司和争论者已进行了中间规模和工业化的扩大试验.5-3 以自然气为原料生产合成气的过程有哪些主要反应？从热力学角度考虑,对反应条件有哪些要求？从动力学角度考虑又有哪些要求？（P161, 165-168）答：甲烷蒸汽转化反应CH4 H2 OCO3H2 CO 变换反应CO H2 OCO2 H2析碳反应CH4C2H2热力学：温度800以上,水碳比3.5 以上,压力2MPa 左右.动力学：温度（高温使反应速率加快,所以出口残余甲烷含量低.因加压对平稳的不利影响,更要提 高温度来补偿） 、压力（在反应初期,增加系统压力,相当于增加了反应物分压,反应速率加快.但到反应后期,反应

36、接近平稳,反应物浓度很低,而产物浓度高,加压反而会降低反应速率,所以从化学角度看, 压力不宜过高） 、组分.5-5 自然气 -水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么自然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些方法较好？（ P169, 181-182 ）答：预先脱硫是为了防止蒸汽转化催化剂中毒.脱硫方法有干法和湿法.干法分为吸附法和催化转化法.湿法分为化学吸取法、物理吸取法、物理-化学吸取法和湿式氧化法.5.6 为什么自然气水蒸气转化过程中需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些型式？答：从热力学角度看,高温下甲烷浓度低,从动力学看,高温使反应速率加快,所以出口残余甲烷含量低.因加压对平稳的不利影

37、响,更要提高温度来补偿.甲烷与水蒸气反应生成CO和 H2 是吸热的可逆反应,高温对平稳有利,即H2 及 CO的平稳产率高, CH4平稳含量低.高温对一氧化碳变换反应的平稳不利, 可以少生成二氧化碳,而且高温也会抑制一氧化碳岐化和仍原析碳的副反应.但是,温度过高,会有利于甲烷裂解,当高于700时,甲烷均相裂解速率很快,会大量析出碳,并沉积在催化剂和器壁上.一段转化采纳管间供热.二段转化就是温度在800左右的一段转化气绝热进入二段炉,同时补入氧 气,氧与转化气中甲烷燃烧放热进行供热.一段转化炉的炉型主要有两大类,一类是以美国凯洛格公司为代表所采纳的顶烧炉,另一类是以丹麦托普索公司为代表所采纳的侧烧

38、炉.预先脱硫是为了防止蒸汽转化催化剂中毒.脱硫方法有干法和湿法.干法分为吸附法和催化转化法.湿法分为化学吸取法、物理吸取法、物理- 化学吸取法和湿式氧化法.5-7 为什么说一段转化管属于变温反应器？为什么自然气-水蒸气转化要用变温反应器？答：一段转化炉温度沿炉管轴向分布是：在入口端甲烷的含量最高,应着重降低裂解的速率,故温度 应低些,一般不超过500,因有催化剂,转化反应的速率不会太低,析出的少量碳也准时气化,不会积8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资

39、料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -碳.在离入口端1/3 处,温度应严格掌握不超过650,此时氢气已增多,同时水碳比相对增大,可抑制裂 解,温度又高,消碳速率大增,因此不行能积碳,之后温度连续上升,直到出口处达到800左右,以保 证低的甲烷残余量.因而,一段转化炉是变温反应器.自然气 - 水蒸气转化过程分为两段进行：第一段转化在多管变温反应器中进行,管间供热,反应器称为一段转化炉,最高温度出口处 掌握在 800左右,出口残余甲烷10 干基 左右.其次段转化反应器为大直径的钢制圆筒,内衬耐火材料,可耐1000以上高温.

40、5-9 由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？较先进的方法是什么？（P156-159）答：生产方法有固定床间歇式气化法、固定床连续式气化法、流化床连续式气化法、气流床连续式气化法.固定床间歇式气化法优点：只用空气而不用纯氧,成本和投资费用低.固定床连续式气化法优点：可掌握和调剂炉中温度.因无 N2 存在,不需放空,故可连续制气,生产强度较高,而且煤气质量也稳固.流化床连续式气化法特点：提高了单炉的生产才能,适应了采煤技术的进展,直接使用小颗粒碎煤为原料,并可利用褐煤等高灰分煤.气流床连续式气化法优点：一种在常压、高温下以水蒸气和氧气与粉煤反应的气化法,生产强度特别大.5-10

41、 一氧化碳变换的反应是什么？影响该反应的平稳和速度的因素有哪些？如何影响？为什么该反应存在正确反应温度？正确反应温度与哪些参数有关？（P175-177）答： CO 变换反应COH2OCO2H2影响平稳因素有温度、水碳比、原料气中CO2 含量等.影响速度因素有压力（加压可以提高反应物分压,在 3.0MPa 以下,反应速率与压力的平方根成正比,压力再高,影响就不明显了）、温度（ CO 的变换反应为可逆放热反应,所以存在正确反应温度Top）、水蒸气（水蒸气的用量打算了H2O/CO 比值,在水碳比低于 4 时,提高水碳比,可使反应速率增长较快,但水碳比大于4 后,反应速率的增长不明显,故一般 选用 H

42、2O/CO 比为 4 左右）.因该反应为可逆放热反应,所以存在正确反应温度Top,Top 与气体原始组成、转化率及催化剂有关.5-11 为什么一氧化碳变换过程要分段进行,要用多段反应器？段数的选定依据是什么？有哪些形式的反应器？（ P178-179 ）答：在工程实际中,降温措施不行能完全符合正确温度曲线,因此采纳分段冷却,段数越多操作温度越接近正确温度曲线.详细段数由水煤气中CO 含量、所要达到的转化率、催化剂活性温度范畴等因素打算.变换反应器的类型有中间间接冷却式多段绝热反应器、原料气冷激式多段绝热反应器、水蒸气或冷凝水冷激式多段绝热反应器等.5-12 一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中留意哪些事项？（P176）答：一氧化碳变换催化剂有三大类,铁铬系变换催化剂,反应前仍原成Fe3O4 才有活性,适用温度为 300 530,为中温或高温变换催化剂.铜基变换催化剂,反应前要仍原成具有活性的小铜晶粒,适用温度为 180 260,为低温变换催化剂.钴钼系耐硫催化剂,反应前将钴、钼氧化物转变为硫化物才有活性,适用温度为160 500,为宽温变换催化