化学工艺知识点总结

1、第2 2章化学工艺基础1 1 .石油的一次加工方法：常压蒸储和减压蒸储2 2 .微分油的化学加工方法（二次加工方法）：催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烧类热裂解（主要包括各种加工方法的原料，加工的产物）催化重整：原料：加热汽油储分（石脑油）目的：生产高辛烷值汽油或生产芳煌催化裂化:原料：加热重质储分油目的：增加汽油产量一类热裂解：原料:较优者是乙烷、丙烷和石脑油目的：为了制取乙烯和丙烯，同时副产丁烯、丁二烯、苯、甲苯、丁二烯、甲苯、乙苯等芳煌及其他化工原料3 3 .化工生产过程一般可概括为：原料预处理、化学反应、产品分离和精制 4 4.循环流程及其特点：特点:反应物进入反应器后未反应的反应物

2、从产物中分离出来，再返回反应器的工艺流程称为循环式工艺流程。优点：能显著地提高原料的利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了环境污染。c.c.降低烧分压：烧裂解的一次反应是分子数增多的过程，对于脱氢可逆反应，降低压力对于提高乙烯平衡组成有利；从反应速率分析，降低压力可以增大一次反应对于二次反应的相对速率，提高一次反应选择性。4 4 . .在烧类裂解过程中为什么要降低烧分压？从热力学与动力学两个角度分析。剂？为何选择水蒸气为稀释剂？a.a.热力学:（书 P74P74 公式）n0,n0,n0,增大反应压力，（下降，平衡向原料方向移动。烧裂解的一次反应是分子数增多的过程，对于脱氢可逆反应，降

3、低压力对提高乙烯平衡组成有利（断链反应因是不可逆反应，压力无影响）。煌聚合缩合的二次反应是分子数减少的过程，降低压力对提高二次反应产物的平衡组成不利，可抑制结焦过程。b.b.动力学:烧裂解的一次反应多是一级反应或可按拟一级反应处理，其反应速率方程式：r r 裂=卜为什么要添加稀释裂 c;c;煌类聚合和缩合的二次反应多是高于一级反应，其反应速率方程式为：r r 聚=卜聚 c cnr r 缩=k=k 缩 C CAC CB压力不能改变反应速率常数 k,k,但降低压力能降低反应物浓度 c,c,所以对一次反应、二次反应都不利。但反应的级数不同影响有所不同，压力对高于一级的反应的影响比对一级反应的影响要大

4、得多，也就是说降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速率。由于裂解是在高温下操作，不宜于用抽真空减压的方法降低煌分压，这是因为高温密封困难，一旦空气漏入负压操作的裂解系统，与燃气体形成爆炸混合物就有爆炸的危险，而且减压操作对以后分离工序的压缩操作也不利，要增加能量消耗。所以，采取添加稀释剂以降低烧分压。原因:a.a.裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷和困难。使用其他惰性气体为稀释剂时反应后均与裂解气混为一体，增加分离困难。b.b.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，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。c.c.抑制裂解原料所含硫对

5、馍铭合金炉管的腐蚀。b.b.脱除积碳，炉管的铁和馍能催化烧类气体的生碳反应。水蒸气对铁和馍有氧化作用，抑制他们对生碳反应的催化的作用。而且水蒸气对已生成的碳有一定脱除作用。5 5 .管事裂解炉的改进：如何改进？改进的原则是什么？改进:在分支变径管基础上逐步减少管程，缩短管径。原则:提高裂解温度，缩短停留时间。6 6 . .裂解炉出口的裂解气的冷却为何要采取急冷操作？操作方法的比较。原因:裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，由于停留时间的增长，二次反应增加，烯嫌损失随之增多。为此，需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解反应。比较:直接急冷设备费少，操作简单

6、，系统阻力小。由于是冷却介质直接与裂解气接触，传热效果好。但形成大量含油污水，油水分离困难，且难以回收热量。间接急冷对能量利用较合理，可回收裂解气被急冷时所释放的热量，经济性较好，且无污水产生，故工业上多用间接急冷。7 7 .裂解气的净化：气体杂质的来源；每一种气体杂质的脱除方法：酸性气体的净化方法、脱水方法、脱快方法。来源:原料中带来裂解反应过程生成裂解气处理过程中引入酸性气体：a.a.碱洗法脱除酸性气体 b.b.乙醇胺法脱除酸性气体书 p88p88脱水:吸附干燥书 p91p91脱快：a.a.催化加烧脱快 b.b.溶剂吸收法脱除乙快（书 P9P9）第4章芳煌转化过程1 1 .芳煌的来源：最初

7、来源于：煤焦化工业石油芳煌主要来源于：催化重整油、裂解汽油、轻烧与重芳煌2 2 .芳煌转化的必要性与意义；芳煌的转化反应：芳烧的脱烷基化、芳煌的歧化与烷基转移、芳煌的烷基化（包括：各种反应的典型产品与相互之间转化的关系）必要性:由于不同来源的各种芳煌福分组成是不同的，能得到的各种芳烧的产量也不同，如仅从这些来源来获得各种芳煌的话，必然会发生供需不平衡的矛盾。意义:开发芳煌的转化工艺，以便依据市场的供求，调节各种芳烧的产量脱烷基化：甲苯加氢脱烷基制苯歧化与烷基转移：甲苯歧化反应烷基化：苯的烷基化3 3 .C.C8芳煌的分离方法，分离的目的分离方法:邻二甲苯、乙苯的分离可以用精微法分离对二甲苯、间

8、二甲苯的沸点差只有 0.75C,0.75C,难于采用精储方法进行分离。目前工业上分离对二甲苯的主要方法有：深冷结晶分离法、络合分离法、模拟移动床吸附分离法目的:将不含或少含对二甲苯的原料，转化为对二甲苯到平均浓度的组成第5 5章合成气的生产过程1 1 .合成气的主要成分：COCO 和件的混合气2 2 .合成气的生产方法：以煤为原料的牛产方法、以天然气为原料的牛产方法料的上产方法3 3 . .由天然气制合成气方法:水蒸气转化法水蒸气转化法：主反应：CH+HCH+H2O=CO+3HO=CO+3HCHCH4+2HO=COMh+2HO=COMhbCO+HCO+H2O=C2+HZO副反应:CH=C+HO

9、CH=C+HO2CO=C+CO2CO=C+CO2CO+HCO+H2=C+HO=C+HO影响因素的分析（从热力学角度分析,工艺条件的确定）温度的影响：甲烷与水蒸气反应生成 COCO 和 H2H2 是吸热的可逆反应，高温对平衡有有利，及H及 COCO 的平衡产率高，CHCH 平衡产率低。一般情况下，当温度提高 10C,10C,甲烷的平衡含量可降低 1%1.3%1%1.3%但温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于 700c700c 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。水碳比的影响：水碳比对甲烷转化影响重大,高的水碳比有利于甲烷的蒸汽重整反应，在 800C,2Mpa800C,2

10、Mpa 条件下，水碳比由 3 3 提高到 4 4 时，甲烷平衡含量由 8%8%条至 5%5%同时，高水碳比也有利于抑制析碳副反应。压力的影响：甲烷蒸汽转化反应是体积增大的反应，低压有利于平衡，当温度 800800、水碳比 4 4时，压力有 2Mpa2Mpa 降低至 1Mpa1Mpa 时，甲烷平衡含量有 5%5%条至 2.5%2.5%。低压也可抑制一氧化碳的两个析碳反应，但是低压对甲烷裂解析碳反应平衡有利，适当加压可抑制甲烷裂解。以重油或煤渣为原总之，从反应平衡考虑、甲烷水蒸气转化过程应该用适当的高温，稍低的压力和高水碳比。4.4.天然气水蒸气转化为何要将转化过程分为两段进行？从热力学的角度看，

11、高温下甲烷的平衡浓度低。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。因压力对平衡的不利影响，要提高温度来弥补。为使残余甲烷含量降至 0.3%0.3%（干基），必须使温度达到 10001000 摄氏度。但是在此高温下，反应器的材质受不了。因此，为满足残余甲烷小于等于 0.3%0.3%的要求，需要将转化过程分为两段进行。5 5. .为什么说一段转化炉属于变温反应器？一段转化炉温度沿炉管轴向的分布很重要，在入口端，甲烷含量最高，应着重降低裂解速率，故温度应低些，一般不超过 500500 摄氏度，因有催化剂，转化反应速率不会太低，析出的少量碳也及时气化，不会结碳。在离入口 1/31/3 处

12、温度应控制不超过 650650 摄氏度，只要催化剂活性好，大部分甲烷都能转化。在 1/31/3 处以后，温度高于 650650 摄氏度，此时氢气已增加，同时水碳比相对较大，可抑制裂解，温度又高，消碳速率大增，因此不可能积碳了，之后温度继续升高，直到出口达到800800 摄氏度左右，以保证低的甲烷残余量。因而，一段转化炉是变温反应器。6.6. 甲烷水蒸气转化制合成气反应中，催化剂活性显著下降可由哪些现象判断？阐述原因反应器出口气中甲烷含量升高出口处平衡温距增大出现“红管”现象原因:催化剂活性降低时，出口甲烷含量升高，一氧化碳和氢含量降低，此组成对应的平衡常数减小，故平衡温度降低，平衡温距增大。催

13、化剂活性越低，平衡温距越大。因为反应时吸热的,活性降低则吸热减少，而管外供热未变，多余的热量将管壁烧得通红。7.7. 一氧化碳变换（变换的目的、变换的化学反应、变换的催化剂、变换反应器的类型）通过变化反应可产生更多氢气，同时降低 COCO 含量，用于调节 H2/COH2/CO 的比例，满足不同生产需求。化学反应:COCO+ +H H2O O（汽）= =CO2CO2+ +H H2催化剂:A.A.铁铭系变换催化剂化学组成以 Fe2O3Fe2O3 为主，促进剂有 Cr2O3Cr2O3 和 K2CO3K2CO38.8. 铜基变换催化剂化学组成以 CuOCuO 为主，ZnOZnO 和 Al2O3Al2O

14、3 为促进剂和稳定剂9.9. 钻铝系耐硫催化剂化学组成是钻、铝氧化物并负载在氧化铝上变换反应器: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式多段绝热反应器8.8.气体中硫化物、二氧化碳的脱除方法脱硫方法:干法脱硫：吸附法，吸附剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁、分子筛催化转化法,是使用其他脱硫催化剂，将燃类原料中所含的有机硫化物氢解，转化成易于脱硫的硫化氢。湿法脱硫：化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法、湿式氧化法脱除二氧化碳：化学吸收法:本菲尔法、复合催化法、空间位阻胺促进法、氨基乙酸法。物理吸收法：低温甲醇洗涤法、聚乙二醇二甲醛法、碳酸丙烯酯法物理-化学吸收法变压

15、吸收法第6 6章加氢与脱氢过程1 1 .氮加氢制合成氨、平衡氨含量的影响因素氮与氢合成氨的化学反应式：0.5N0.5N2+1.5H+1.5H2=NH=NH3可逆放热反应，反应热与温度、压力有关影响因素:温度和压力的影响：当温度降低，或压力增高时，都能使平衡常数及相应的平衡氨含量增大氢氮比的影响惰性气体的影响：惰性气体的存在，会使平衡氨含量明显下降2 2 .氨合成催化剂的活性组分、助剂、衰老活性组分：还原前主要成分是 F0F03Q Q4,还原后生成 a-Fea-Fe助剂:ALAL2Q Q3（结构型助催化剂，能增加催化剂的比表面积，兵防治还原后的铁微晶长大从而提高催化剂的活性和稳定性）、K K2Q

16、 Q（电子型催化剂，能促进电子转移过程，有利于氨分子的吸附和活动，促进生成物氨的脱附）、SiQSiQ2（虽有消弱催化剂碱性的作用，但起到稳定铁晶粒作用，增加催化剂的抗毒性和耐热性等）、MgQMgQ（提高耐热性能和耐硫性） 、CaQCaQ（起助熔作用）衰老:催化剂经常使用后活性会降低， 氨合成率降低， 这种现象称为催化剂衰老。 衰老主要原因是 a-Fea-Fe 微晶逐渐长大，催化剂内表面变小，催化剂粉碎及长期慢性中毒所致3 3 .氨合成塔的特点承受高压的部位不承受高温，而承受高温的部位不承受高压单位空间利用率高，以节省钢材开孔少，保证筒体的强度，只留必要的开孔，以便安装和维修4 4 .甲醇的合成

17、、工艺条件、反应器催化剂:锌一铭系催化剂、铜基催化剂工艺条件:反应温度和压力：合成甲醇为可逆放热反应，平衡产率与温度、压力有关。温度升高，反应速率增加，平衡常数下降，与氨合成一样，存在一个最适宜温度。空速：理论上，空速高，反应气体与催化剂接触的时间短，转化率低，而空速低，转化率高。对合成甲醇来说，由于副反应多，空速低，促进副反应增加，降低合成甲醇的选择性个生产能力。合成甲醇原料气配比反应器:固定床四段式，即：冷激式绝热轴向流动反应器的 ICIICI 工艺、列管式等温反应器的 LurqiLurqi工艺、双套管换热器中间三菱工艺、中间冷却的径向反应器的 TopsTops。e e 工艺5 5 .乙苯

18、脱氢制苯乙烯为何要添加水蒸气？水蒸气作为稀释剂的优点？乙苯催化脱氢的主反应：副反应:主要有乙苯的裂解、加氢裂解、水蒸气裂解、聚合缩合而形成焦油等由于乙苯脱氢反应是可逆吸热反应，从热力学分析知，平衡常数和平衡产率随反应温度的升高。压力的降低而增大。但在高温下进行负压操作是不安全的，因此，可采用加入惰性气体的方法以达到降低原料气分压的作用。为此，工业上常采用水蒸气作惰性气体稀释剂。优点:降低了乙苯的分压，利于提高乙苯脱氢的平衡转化率可以抑制催化剂表面的结焦同时有消炭作用提供反应所需的热量，且易于产物的分离阻止催化剂中降低铁的出现第7 7章炫类选择性氧化1 1 .均相催化氧化配位催化氧化：乙烯氧化制

19、乙醛（反应器、原料气的纯度、进气组成）反应器:带循环管的鼓泡塔式反应器原料气的纯度：工业上用于生产乙醛的乙烯，含量在 99.5%99.5%以上，其中乙快含量要小于 30X10A30X10A-6,硫化氢小于 3X10A3X10A-6。进气组成:乙烯 65%,65%,氧 17%,17%,惰性气体 18%,18%,此时乙烯转化率控制在 35%35%2 2 .非均相催化氧化反应的特点固体催化剂的活性温度较高，因此，气一固相催化氧化反应通常在较高的反应温度下进行，一般高于 150150C C。这有利于能量的回收和节能。反应物料在反应器中流速快，停留时间短，单位体积反应器的生产能力高，适于大规模连续生产。

20、由于反应过程要经历扩散、吸附、表面反应、脱附和扩散等多个步骤，因此，反应过程的影响因素较多，反应不仅与催化剂的组成有关，还与催化剂的结构如比表面、孔结构等有关；同时催化剂床层间传热、传质过程复杂，对目标产物的选择性和设备的正常运作有着不可忽略的影响。反应物料与空气或氧的混合物存在爆炸极限问题，因此，在工艺条件的选择和控制方面，以及在生产操作上必须特别关注生产安全。实践中已有许多措施能保证氧化过程安全地进行。固定床反应器与流化床反应器的特点固定床反应器优点:催化剂装填在管内，管间载热体循环以移出热量，载热体的类型和流量视反应温度而定。气体在床层内的流动接近平推流，返混较小，因此，特别适用于有串联

21、式深度氧化副反应的反应过程，可抑制串联副反应的发生，提高选择性。同时，固定床反应器对催化剂的强度和耐磨性能的要求比流化床反应器低得多。缺点:结构复杂，催化剂装卸困难；空速较小，生产能力比流化床小；反应器内沿轴向温度分布都有一最高温度点，称为热点，在热点之前，放热速率大于移热速率，因此轴向床层温度逐渐升高，热点之后则相反，热点的出现，使催化剂床层只有一小部分催化剂在最佳的温度下操作，影响了催化剂效率的充分发挥。流化床反应器优点:床层内设置冷却管，内走载热体将反应热带出。该反应器结构简单，催化剂装卸容易，空速大；具有良好的传热效率，反应器内温度均一，温差小，反应温度易于控制；因易返混，原料组成可稍

22、高于爆炸下限，以提高反应物浓度和生产能力，这一点对催化氧化尤其有吸引力。因此,流化床反应器比较适合用于深度氧化产物主要来自平行副反应，且主、副反应的活化能相差甚大的常会如。缺点:流化床反应器内轴向返混现象严重，有些反应物在反应器内停留时间短，而有些产物停留时间又太长，串联副反应严重，不利于高转化率的获得；另外催化剂在床层内磨损严重，因此对催化剂强度要求高，系统中需配备高效率的旋风分离器以回收催化剂粉末；气体通过催化剂床层时，可能有大气泡产生，导致气-固接触不良，反应转化率下降。3 3 . .乙烯环氧化制环氧乙烷：化学反应、催化剂、反应器化学反应:P243P243催化剂:催化剂为银催化剂助催化剂

23、:碱金属、碱土金属和稀土元素等具有助催化剂作用反应器:列管式固定床反应器4 4 . .丙烯氨氧化制丙烯睛：主反应、催化剂、反应器主反应:P250P250催化剂:MoMo 系催化剂（活性组分：MOOMOO3、B Bi2O O3）SbSb 系催化剂反应器:流化床反应器5 5 .什么是致稳气？有哪些作用？哪些气体可作为致稳气？致稳剂：在乙烯环氧化反应中，为了提高乙烯和氧的浓度，可以用加入第三种气体来改变乙烯的爆炸极限，这种气体通常称为致稳剂。作用：致稳剂是惰性的，能减小混合气的爆炸极限，增加体系安全性；具有较高的比热容，能有效地移除部分反应热，增加体系稳定性。乙烯为原料制环氧乙烷时，N N2、COC

24、O2、CHCH4等都有致稳作用。第8 8章谈基化过程1 . .甲醇高压法与低压法厥基化合成醋酸的催化剂与助剂高压法:催化剂：碘钻催化循环助剂：PdPd、PtPt、IrIr、RuRu 以及铜的盐类及配位化合物低压法:催化剂：铐、碘催化剂体系助剂：CHCH3I I2 . .甲醇低压玻基合成醋酸的优点与缺点3点:1 1、利用煤、天然气、重质油等原料，原料路线多样化，不受原油供应和价格波动影响。2 2、转化率和选择性高，过程能量效率高。3 3、催化系统稳定，用量少，寿命长。4 4、反应系统和精致系统合为一体，工程和控制都很巧妙，结构紧凑。5 5、虽然醋酸和碘化物对设备腐蚀很严重，但已找到了性能优良的耐腐蚀材料一哈