北化化学工艺考试重点复习题

1、北化化工工艺学试题一一、填空题（本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分）1、在氨烃类蒸汽转化的过程中，从热力学角度分析有三个副反应存在析炭的可能性，这三个副反应的化学反应方程式分别为、-和，而从动力学角度分析只有才可能析炭。2、按照用途的不同可将工业煤气分为四类，分别为：、- 和。3、煤中的水分主要分为三类，其中包括：游离水、和。4、在氨 CO 变换工序阶段低温变换催化剂主要有和两种类型。5、在氨原料气的净化过程中脱硫的方法主要分为：和两种类型。6、氨塔的内件主要由、和电加热器三个部分组成。主要分两步进行分别为：-7、尿素的 （反应方程式）和（反应方程式）。8、在以硫铁矿为原料生产硫

2、酸过程中，硫铁矿在进入沸腾焙烧炉前需要达到的组成指标为：S20%、和 H2O异烷烃环烷烃芳烃 B. 正烷烃异烷烃环烷烃芳烃正烷烃异烷烃 D. 环烷烃芳烃正烷烃异烷烃3.下列可用来评价裂解原料性质的指标为:A.转化率； B. 氢含量; C. 选择性; D. 氢碳比;4.对于天燃气水蒸汽转化反应,下列说法正确的为:A.水蒸气转化反应是吸热的可逆反应; B. 低温对转化反应平衡有利;C.高压有利于转化反应平衡; D. 低水碳比有利于转化反应；5.对CO变换反应，下列说法正确的是：A.高温和高水碳比有利于平衡右移； B. 变换反应是可逆放热反应；C.变换过程采用单反应器； D. 压力对平衡和反应速度都

3、无影响；6.氨反应是：A.可逆放热反应 B. 放热反应C.可逆吸热反应 D. 吸热反应7.保持强放热的氧化反应能稳定进行的关键是:A.合理选择载热体和载热体的温度控制. B.控制好单程转化率.C.控制好原料的配比. D.控制好适宜的空速.8.乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂的活性组分是：A.Cu B. Ag C.三氧化二铝 D. Fe9.丙烯氨氧化制丙烯腈工艺流程回收部分设置急冷器, 是为了A.冷却反应后物料. B.除去反应后物料中未反应的氨同时使其冷却. C.除去反应后物料中未反应的氨. D.防止丙烯腈, HCN等副产物聚合.10. 乙烯氧氯化双组分催化剂中的KCl可视为:A. 活性组分之一

4、 B. 助催化剂 C. 抑制剂 D. 氧化促进剂三、判断对错.(对的在括号内划, 错的划)（共10分，每题2分）1通过CO变换可产生氢气和降低CO含量。（ ）2对烃类的裂解过程，要求高温，高压，低停留时间（ ）3吸热反应是热力学上不利的反应。（ ）4用于氨的熔铁催化剂，使用前必须升温还原活化。（ ）5醋酸铜氨溶液精制氨用气是工业上应用最广泛的方法，增加高价铜浓度能增加铜液的吸收能力。（ ）四、简要回答下列各题.（共30分，每题6分）1常采用哪些方法对气精制？这些方法各有何优缺点。2. 裂解气为何脱炔，如何脱炔？乙烯环氧化的主、付反应如何？在氧化反应过程中，致稳气有何作用？5. 结合你所学的工艺

5、知识，谈谈水在化工生产中的作用？五、参考有关工艺流程图，简要回答问题（20分）附图为以天然气为原料的日产千吨的大型氨厂的转化工段流程图。请参考此流程图回答下列问题：1.1#设备的作用是什么？2. 2#设备的作用是什么？3.此工艺为何要设置二段转化？4.为何要向二段转化器中引入经预热至450左右的空气？5.此工艺的压力为何选3MPa？附图：天然气一水蒸气转化工艺流程示意图l钴钼加氢脱硫器；2 一氧化锌脱硫罐；3对流段；4_-辐射段；5 一二段转化炉；6 一第一废热锅炉；第二废热锅炉；汽包；9辅助锅炉；10排风机；11 一烟囱化工工艺学试题六三、 填空题（本题共 35 分，每空 1 分，共 35

6、空）1、氨原料从以 为主转移到以 和 为主。2、煤气化因采用不同的气化剂，可以生产几种不同用途的工业煤气： ； ； 。3、甲烷蒸汽二段转化的目的：； 。4、一氧化碳催化剂是以 为主体，以 为主要添加物的多成分铁-铬系催化剂。5、脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫，湿法脱硫按其作用原理可分为；。6、既是氨的毒物，又是制造 ； 等氮肥的重要原料。7、氨是铜氨液中的主要组分，它以 ； ； 三种形式存在。8、尿素反应为： 。9、提高平衡氨含量的途径有： ； ； ； 。10、接触造硫酸生产过程包含有三个基本工序： ； ； 。11、硫铁矿在氧较充足的条件下，其焙烧反应方程式为 。12、SO2 催化氧化所用催化

7、剂为： 。13、为了降低尾气中 SO2 的含量，提高硫的利用率，对 SO2 的转化工艺进行了改进，最有效的技术是 。14、生产纯碱最重要的方法为 、 和天然碱加工。15、氨碱碱过程中，碳酸化所需的 CO2 主要来源于 。16、裂解气从裂解炉出来之后应立即进行 处理，然后再净化。二、简答题（本题共 45 分，每题 9 分，共 5 题）1、 请绘出以硫铁矿为原料生产硫酸的方块流程图。2、不论是氨的还是裂解气的分离，都要进行压缩，而且采用的是多级压缩，为什么？3、联合碱包括哪两个过程？绘出其原则流程图？4、简述天然气为原料进行蒸汽转化的工艺条件。5、简述甲烷蒸汽转化过程中防止炭黑的生成条件及消除炭黑

8、的方法。三、计算题（20 分，每小题 10 分）1、某一氯碱工厂的电解车间，采用隔膜法电解食盐水溶液，共有 40 台电解槽，通电电流为 10000A/台，求该厂每天理论上可生产多少NaOH 、Cl2、 H2 ？2、管式裂解炉原料乙烷进料 1000kg/h，反应掉乙烷量 700kg/h，得乙烯 400 kg/h，求反应的转化率、选择性和收率。化工工艺学试题七四、 填空题（本题共 35 分，每空 1 分，共 35 空）1、氨的生产方法有 和 。2、工业实践证明，煤气化操作采用三高一短，即 、 、 的经验是行之有效的。3、CO 变换所用催化剂分为 、 和宽变换催化剂。4、脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱

9、硫，其中低温甲醇洗涤法属于 。干法脱硫中最典型的方法是 。5、铜铵液吸收法中，所采用的再生装置中三个塔从上到下的正确位置是： 、。6、氨反应过程由气固相催化反应过程的 、 和 等一系列连续步骤组成。7、尿素条件下可能发生的副反应有三个： 、 和 。8、尿素反应为 。9、SO2 炉气干燥所采用的干燥剂为 。10、硫酸的生产方法主要有 和 两种方法。11、纯碱的分子式为Na2CO3，倍半碱的分子式为 ，洁碱的分子式为：。12、联合碱过程中，碳酸化所需的 CO2 主要来源于 。13、苛化烧碱的原理为： 。14、芳烃的脱烷基化有： 、 、 和 。15、裂解气从裂解炉出来之后应立即进行 处理，然后再净化

10、。16、工业上烃类裂解乙烯的过程主要有： 、 、 。二、简答题（本题共 45 分，每小题 9 分，共 5 题）1、 绘出天然气为原料氨的方块流程图2、简述甲烷蒸汽转化过程中防止炭黑的生成条件及消除炭黑的方法。3、氨的工艺条件如何选择？4、简述氨碱纯碱包括哪些过程？5、比较甲烷蒸汽转化、一氧化碳变换、氨的、二氧化硫氧化所采用催化剂的情况。三、计算题（20 分，每小题 10 分）1、某一氯碱工厂的电解车间，采用隔膜法电解食盐水溶液，共有 40 台电解槽，通电电流为 10000A/台，求该厂每天理论上可生产多少NaOH 、Cl2、 H2 ？2、管式裂解炉原料乙烷进料 1000kg/h，反应掉乙烷量

11、600kg/h，得乙烯 340 kg/h，求反应的转化率、选择性和收率。化工工艺学试题一一、填空题（本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分）1、 能处理 SO2 含量较高的气体； 能减轻尾气的危害。缺点： 热量损失大； 阻力大，能耗增加； 流程长，操作复杂。4、答：优点：原料便宜；生产过程中氨能循环使用，损失少；能实现大规模连续生产；易实现机械化和自动化；产品质量高。缺点：原料利用率低；废液废渣污染严重，不便在内陆建厂；母液中的 NH4Cl，需加入石灰乳才能使之分解，并通过蒸馏回收氨，设置蒸氨塔消耗大量蒸汽和石灰；流程长，设备庞大，能量消耗大。5、答：转化率：转化率(参加反应的原料量

12、通过反应器的原料量)100%；产气率： 产气率(气体产物总质量原料质量)100%；选择性：选择性(转化为目的产物的原料摩尔数反应掉的原料摩尔数)100%；收率：收率(转化为目的产物的原料摩尔数通过反应器的原料摩尔数)100%；质量收率：质量收率(实际所得目的产物质量通入反应器的原料质量)100%三、计算题（本题共 30 分，共 2 小题，每题各 15 分）1、解：CO 变换的方程式为：CO+H2OCO2+H2设：在变换过程中原料气的物质的量为 1mol，CO 的转化率为 x ，由假设：当反应到平衡时，CO 转化的物质的量为 y1 x mol，而生成的 CO2 和及题意H2 的物质的量分别为 y

13、1 x mol 和 y1 x mol，则平衡时变换气的物质的量为：1 y1 x y1 x y1 x 1 y1 x(mol)平衡时 CO 物质的量为： (1 y1 x) y2由 CO 物质的量的守恒则有：初始 CO 的物质的量转化的 CO 的物质的量+未转化的 CO 的物质的量，即有：y1 1 y1 x (1 y1 x) y2y1 y2 y1 y1 y2x 100%整理得：2、解：电能效率=(W 理/W 实)100%=(I 理V 理)/ (I 实V 实) 100%=(I 理/I 实)(V 理/V 实) 100%=95%(2.171/3.35) 100%=61.65%在电解过程中的电能的效率为 6

14、1.65化工工艺学试题二一、填空题（本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分）1、0.5%；2.83.12、降压减量；提高水碳比3、温度；加热速率4、蓄热法；富氧空气气化法5、Cu(NH3)2+6、CO+3H2=CH4+H2O；CO2+3H2=CH4+2H2O；2COC+CO2；Ni+4CONi(CO)47、抑制缩二脲的生成；降低物系介质的腐蚀性8、焙烧；转化9、氨碱法；天然碱加工10、素；半素；淀粉；糖类二、简答题（本题共 50 分，共 5 小题，每题各 10 分）1、答：主反应： CH4 H2O CO 3H2 ； CH4 2H2O CO 4H2 ；CH4 CO2 2CO 2H2 ；

15、 CH4 2CO2 3CO H2 H2O ；CH4 3CO2 4CO 2H2O ； CO H2O CO2 H2副反应： CH4 C 2H2 ； 2CO CO2 C ； CO H2 C H2O2、答：可以节省压缩功消耗；提高过量蒸汽余热的利用价值；可以降低原料气与净化系统的设备投资。3、答：湿法脱硫：吸收速度或化学反应速度快，硫容量大，适合于高硫含量的原料气，脱硫液再生方便，可循环使用，还可回收硫黄，但脱硫精度不高。干法脱硫：使用固体脱硫剂，脱硫精高，可将硫化物脱至 0.10.5cm3/m3，但脱硫设备机组庞大，更换脱硫剂工作笨重，再生能耗大，仅适用于脱除低硫或微量硫。4、答：优点： 可脱除多种

16、杂质：H2S、CO2、NH3 和 NO，同时还有脱水作用，使气体得到干燥，有用的组分在甲醇的再生过程中得到回收。 净化程度高：总硫可降到 0.1ppm 以下；CO2 可降到 10ppm 以下。 可选择性脱除 H2S 和 CO2，并可分别加以回收利用。 甲醇热稳定性和化学稳定性好，不会被降解，不腐蚀设备管道，便宜，易获得，可大量生产。 可与液氮脱除 CO、CH4 联合使用，工艺更加合理，能节省投资和动力消耗。缺点： 甲醇，对设备管道安装要求非常严格。 工艺流程长，再生过程比较复杂。5、答： 尿素水解反应：NH2CONH2+H2O=2NH3+CO2； 缩合反应：2 NH2CONH2NH2CONH2

17、+NH3； 异构反应：NH2CONH2NH4NCO，NH4NCONH3+HNCO三、计算题（本题共 30 分，共 2 小题，每题各 15 分）1、解：CO 变换的方程式为：CO+H2OCO2+H2原料气的物质的量为 1mol，CO 的转化率为 x ，由假设及题意设：在变换过程中：当反应到平衡时，CO 转化的物质的量为 y1 x mol，而生成的 CO2 和 H2 的物质的量分别为 y1 x mol 和 y1 x mol，则平衡时变换气的物质的量为：1、空气或 O2降温浓硫酸FeS2SO2 炉气SO2 炉气炉气As、Se、Pb、SiF4烧渣杂质酸雾烧 渣硫酸杂质O2产品2、气体净化系统脱酸性气体

18、、脱水、脱炔、脱一氧化碳。压缩和冷冻系统加压降温。精馏分离系统精馏塔、分离甲烷、乙烯、丙烯、C4 馏分及 C5 馏分。3、（1）氨与烃类裂解都需要在高压下进行。（2）压缩机压缩功与压缩比的对数成正比，在压缩过程中绝热压缩功耗最大，最大，等温压缩功耗最低，当压缩比太大时，绝热压缩可能超过润滑油闪点，造成压缩机摩擦损耗和功耗增加。因此需要采用多段压缩，目的是尽可能接近等温压缩。4、（1）制碱过程 NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3+ NH4Cl+2（2）从母液中将氯化铵结晶出来：NH3 + HCO3 NH4 + CO3NH3 + HCO3 NH2COO+ H2O原则流程图：

19、NH3CO2NaClNaHCO3 去煅烧母液氨母液过程氨母液过程过 滤冷却加盐碳酸化吸 氨NH4Cl 去干燥母液NaClCO2NH35、压力：热力学上，降压有利，但是实际采用加压操作，可以节省压缩功消耗；可以提高蒸汽余热利用价值；可以降低原料气与净化系统的设备投资。3.54.0Mpa。过 滤碳酸化加 盐吸 氨转化吸收干燥SO2焙烧净化除尘温度：升温在热力学和动力学上都有利，但受反应管限制，温度不能太高，具体与操作压力大小有关。一1.8Mpa，出口温度约 7603.2Mpa，出口温度约 800二段炉：确保出口甲烷低于 0.5%。出口温度需达 1000以上。水蒸汽与甲烷的摩尔比 m：提高水碳比，可

20、以提高甲烷的转化率；此外还可抑制付反应即析碳反应的发生。但是过高，从经济上不合理；而且还会增大系统阻力、增加动力消耗；增加辐射段的热负荷，一般水碳比选择为 2.53.5。空间速度：越大，催化剂用量越少，其大小的选择由设备尺寸，催化剂的颗粒大小以及操作压力等综合决定。6、略三、计算题（10 分）转化率：70%，选择性：89.8%，收率：62.86%化工工艺学试题四一、填空题（本题共 30 分，每空 1 分，共 30 空）1、化法、直接法 2、残余 CH40.5%；（H2+CO）/ N2 =2.83.13、低温变换催化剂 、高温变换催化剂 4、碳酸氢铵 5、回流塔、还原器、再生器6、顶部烧嘴炉、侧

21、壁烧嘴炉 7、绝热式8、CO2 2NH3 NH2CONH2 H2O10、3FeS2 8O2 Fe3O4 6SO29、沸腾焙烧13、 NaHCO311、9395%的浓硫酸 12、硝化法、接触法14、氨系统15、 Na2CO3 Ca(OH )2 CaCO3 2NaOH16、石油、天然气 、生物质 17、急冷18、热裂解、裂解气预处理、裂解气分离 19、PNA二、简答题（本题共 60 分，每题 10 分，共 6 题）要点：1、天然气蒸汽空气高温变换二段转化压 缩一段转化脱 硫压 缩2、 3、要点：温度：400500；压力：中小型厂 2032Mpa；空间速度：根据压力来确定；进塔气体组成：氢氮比约 3

22、；惰性气体：根据新鲜原料气中量来确定；初始氨含量：越低越好，具体量由氨分离方法确定。水吸收可低于 0.5%。4、盐水、石灰石煅烧、吸氨、碳酸化、过滤、煅烧、氨回收。5、过程项目甲烷转化CO 变换氨SO2 催化氧化低变主要成分NiO2Fe2O3CuOFe3O4V2O5TX6、三、计算题（10 分）转化率：70%，选择性：76.5%，收率：53.55%化工工艺学试题五一、填空题（共20分,每空2分）1、原料预处理、化学反应2、链反应、链增长反应、链终止反应3、天然气蒸汽转化反应4、降低、提高5、固定床、硫化床二、选择题（本题共 20 分，每题 2 分）1、D 2、A 3、D 4、A 5、B6、A

23、7、C 8、C 9、D 10、C三、判断题（本题共 10 分，每题 2 分）1、 2、 3、 4、 5、四、简要回答下列各题.（共 30 分，每题 6 分）活性成分NiFe3O4CuFeV2O5载体耐火材料烧结型 Al2O3 MgO主要成分/铁 Al2O3硅铝酸钙助催化剂/Cr2O3、K2OCr2O3、ZnOAl2O3、K2OSiO2、CaOK2SO4活性温度范围500350400180250500 左右4506001、答：精制气的方法有铜氨液吸收法，甲烷化法，液氮洗涤法三种。三种精制方法比较，铜氨液精需建立一套加压铜氨液吸收塔及再生系统，设备投资增大管理复杂；甲烷化转化法只需增加一套甲烷化反

24、应装置和催化剂，设备虽然简单，但消耗了气中的氢气，除了采用低温变换反应外，最好增加一套一氧化碳选择氧化反应器，以便进一步降低一氧化碳残余含量；液氮洗涤法需有空分装置，如果已具备此条件，只需增加一套高效热交换器和液氮洗涤泡罩塔。2、答：乙烯和丙烯产品中所含炔烃对乙烯和丙烯衍生物生产过程带来麻烦。它们可能影响催化剂，产品质量，形成不安全，产生不希望的副产品。常采用脱除乙炔的方法是溶剂吸收法和催化加氢法。溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂解气中的乙炔以达到净化目的，同时也回收一定量的乙炔。催化加氢法是将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷，由此达到脱除乙炔的目的。溶剂吸收法和催化加氢法各有优缺点。3、答：主反应：

25、平行副反应：串联副反应：和水主要由乙烯直接氧化生成，反应的选择性主要取决于平行副反应的竞争，环氧乙烷串联副反应是次要的。4、答：致稳气是惰性的，能减小混合气的能有效地移出部分反应热，增加体系稳定性。限，增加体系安全性；具有较高的比热容，5、略五、参考有关工艺流程图，简要回答问题（共 20 分）要点：1、1#设备的作用是将有机硫转化为无机硫。2、2#设备的作用是用氧化锌干法脱硫法脱除天然气中的无机硫。3、一段生产无法达到对天然气转化的要求：残余甲烷含量低于 0.5%，H2/N2 = 3/1。二段转化可以满足上述要求，同时还可以提供后续所需氮气。4、降低二段转化的热负荷，提高二段转化催化剂的利用率

26、。5、有三大优点：可以节省压缩功消耗；提高过量蒸汽余热的利用价值；可以降低原料气与净化系统的设备投资。化工工艺学试题六一、填空题（本题共 35 分，每空 1 分，共 35 空）1、固体、气体、液体2、空气煤气、水煤气、混合煤气、半水煤气3、将一段转化气中的甲烷进一步转化、加入空气提供氨需要的氮，同时燃烧一部分转化气而实现给热。4、Fe2O3、Cr2O3 5、物理法、化学法、物理-化学法 6、催化剂、尿素、碳酸氢铵8、CO2 2NH3 NH2CONH2 H2O7、络合氨、固定氨、游离氨9、降低温度、提高压力、保持氢氮比为 3 左右、减少惰性气体含量11、4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO

27、210、焙烧、转化、吸收12、钒催化剂13、两次转化两次吸收 14、氨碱法、联合制碱法 15、石灰石煅烧16、急冷二、简答题（本题共 45 分，每小题 9 分，共 5 题）要点：空气或 O2降温浓硫酸FeS2SO2 炉气SO2 炉气炉气As、Se、Pb、SiF4烧渣酸雾杂质烧 渣O2硫酸SO2杂质产品转化吸收干燥净化除尘焙烧2、（1）氨与烃类裂解都需要在高压下进行。（2）压缩机压缩功与压缩比的对数成正比，在压缩过程中绝热压缩功耗最大，最大，等温压缩功耗最低，当压缩比太大时，绝热压缩可能超过润滑油闪点，造成压缩机摩擦损耗和功耗增加。因此需要采用多段压缩，目的是尽可能接近等温压缩。3、（1）制碱过

28、程 NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3+ NH4Cl+2（2）从母液中将氯化铵结晶出来：NH3 + HCO3 NH4 + CO3NH3 + HCO3NH2COO + H2O原则流程图：NH3NaClCO2NaHCO3 去煅烧母液过程氨母液过程NH4Cl 去干燥NaClCO2NH34、压力：热力学上，降压有利，但是实际采用加压操作，可以节省压缩功消耗；可以提高蒸汽余热利用价值；可以降低原料气与净化系统的设备投资。压力通常为 3.54.0Mpa。温度：升温在热力学和动力学上都有利，但受反应管限制，温度不能太高，具体与操作压力大小有关。一1.8Mpa，出口温度约 7603.2

29、Mpa，出口温度约 800二：确保出口甲烷低于0.5%。出口温度需达 1000以上。水蒸汽与甲烷的摩尔比 m：提高水碳比，可以提高甲烷的转化率；此外还可抑制付反应即析碳反过 滤氨母液冷却加盐碳酸化吸 氨母液碳酸化加 盐吸 氨过 滤应的发生。但是过高，从经济上不合理；而且还会增大系统阻力、增加动力消耗；增加辐射段的热负荷，一般水碳比选择为 2.53.5。空间速度：越大，催化剂用量越少，其大小的选择由设备尺寸，催化剂的颗粒大小以及操作压力等综合决定。5、应使转化过程不在热力学析炭的条件下进行，也就是说，需要把水蒸气用量提高到大于理论最小水炭比，这是保证不会有炭黑生成的前提。选用适宜的催化剂并保持活

30、性良好，以避免进入动力学可能析炭区。选择适宜的操作条件：检查转化管内是否有炭沉积。当析炭较轻时，可采取降压、减量，提高水炭比的办法将其除去。当析炭较重时，可采用蒸汽除炭。三、计算题（20 分，每小题 10 分）1、解：6NaOH 的产量：G1 = 1.492 10000 24 40 / 10 = 14.32 (t)= 1.323 10000 24 40 / 106 = 12.7Cl2 的产量： G2(t)= 0.0376 10000 24 40 / 106 = 0.36H2 的产量： G3(t)2、解：按反应 C2H6 C2H4 + H2转化率 = （700/1000）100% = 70%目的

31、产物摩尔数 = 400/28 = 14.28 mol反应掉原料摩尔数 = 700/30 = 23.33mol选择性 = （14.28/23.33）100% = 61.22%收率 = 转化率 选择性 = 70% 61.22% = 42.85%化工工艺学试题七一、填空题（本题共 35 分，每空 1 分，共 35 空）1、 化法、直接法 2、高炉温、高风量、高炭层、短循环 3、低温变换催化剂、高温变换催化剂 4、湿法脱硫、氧化锌脱硫 5、回流塔、还原器、再生器 6、外扩散、内扩散、化学反应动力学7、尿素的水解、缩合、异构化 8、2、应使转化过程不在热力学析炭的条件下进行，也就是说，需要把水蒸气用量提

32、高到大于理论最小水炭比，这是保证不会有炭黑生成的前提。选用适宜的催化剂并保持活性良好，以避免进入动力学可能析炭区。选择适宜的操作条件：检查转化管内是否有炭沉积。当析炭较轻时，可采取降压、减量，提高水炭比的办法将其除去。当析炭较重时，可采用蒸汽除炭。3、要点：温度：400500；压力：中小型厂 2032Mpa；空间速度：根据压力来确定；进塔气体组成：氢氮比约 3；惰性气体：根据新鲜原料气中量来确定；初始氨含量：越低越好，具体量由氨分离方法确定。水吸收可低于 0.5%。4、盐水、石灰石煅烧、吸氨、碳酸化、过滤、煅烧、氨回收。5、过程项目甲烷转化CO 变换氨SO2 催化氧化低变主要成分NiO2Fe2

33、O3CuOFe3O4V2O5活性成分NiFe3O4CuFeV2O5载体耐火材料烧结型 Al2O3 MgO主要成分/铁 Al2O3硅铝酸钙助催化剂/Cr2O3、K2OCr2O3、ZnOAl2O3、K2OSiO2、CaOK2SO4三、计算题（20 分，每小题 10 分）1、解：6NaOH 的产量：G1 = 1.492 10000 24 40 / 10 = 14.32 (t)6Cl2 的产量： G2 = 1.323 10000 24 40 / 10 = 12.7 (t)= 0.0376 10000 24 40 / 106 = 0.36 (t)H2 的产量： G32、解：按反应C2H6C2H4+H2转

34、化率 = （600/1000）100% = 60%目的产物摩尔数 = 340/28 = 12.143 mol反应掉原料摩尔数 = 600/30 = 20mol选择性 = （12.43/20）100% = 60.7%收率 = 转化率 选择性 = 60% 60.7% = 36.42%化学工艺学考查课期末试题班级：08 化工（1）班 学号：08003028 ：1. 现代化学工业的特点是什么？答：1、原料、生产方法和产品的多样性与复杂性；2、向大型化、综合化、精细化发展； 3、多学科合作、技术密集型生产；4、重视能量合理利用、积极采用节能工艺和方法；5、密集，投资回收速度快，利润高；6、安全与环境保护

35、问题日益突出。2.转化率？选择性？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：1、转化率：指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用符号 X 表示。定义式为 X=某一反应物的转化量/该反应物的起始量对于循环式流程转化率有单程转化率和全程转化率之分。单程转化率：系指原料每次通过反应器的转化率XA=组分 A 在反应器中的转化量/反应器进口物料中组分 A 的量=组分 A 在反应器中的转化量/新鲜原料中组分 A 的量+循环物料中组分 A 的量活性温度范围500350400180250500 左右450600全程转化率：系指新鲜原料进入反应系统到离开该系统所达到的

36、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2、选择性：用来评价反应过程的效率。选择性系指体系中转化成目的产物的某反应量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。用符号 S 表示，定义式 S=转化为目的产物的某反应物的量/该反应物的转化总量或 S=实际所得的目的产物量/按某反应物的转化总量计算应得到的目的产物理论量3、因为对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生成副产物的许多副反应，只用转化率来衡量是不够的。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转变成副产物，目的产物很少，意味着许多原料浪费了。所以，需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率。

37、3. 催化剂有哪些基本特征？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：1、基本特征包括：催化剂是参与了反应的，但反应终止时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化，因此催化剂在生成过程中可以在较长时间内使用；催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速反应），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。2、作用：提高反应速率和选择性；改进操作条件；催化剂有助于开发新的反应过程；发的化工技术；催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。3、应该注意以下三点：、活性系指在给定温度下、压力和反应物流量下，催化剂使原料转化的能力，活性越高则原料的转化率越高。、选

38、择性系指反应所消耗的原料中有多少转化为目的产物，选择性越高，生产量目的产物的原料消耗越低，也越有利于产物的后处理。、系指其使用期限的长短，表征生产量产品所消耗的催化剂量，或在满足生产要求的技术水平上催化剂能使用的时间长短。4. 烃类热裂解反应为什么不允许在负压下操作？答：由于裂解是在高温下操作的，不宜与用抽真空减压的方法降低烃分压，这是因为高温密封，一旦空气漏入负压操作的裂解系统，与烃气体形成混合物就有的，而且减压操作对以后分离工序的压缩操作也不利，要消耗。5. 简述芳烃的主要来源及主要生产过程？答：1、主要来源芳烃最初全部来源于煤焦化工业。后来由于有机工业的迅速发展，煤焦化得到的芳烃不能满足

39、需求。许多工业发达国家开始发展以石油为原料生产石油芳烃，以弥补。石油芳烃发展至今，已成为芳烃的主要来源。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。2、主要生产过程、焦化芳烃生产在高温作用下，煤在焦炉碳化室内进行干馏时，煤质发生一系列的物理化学变化生成焦炭和粗煤气。粗煤气经初冷、脱氨、脱萘、终冷后，进行粗苯回收、石油芳烃生产以石脑油和裂解为原料生产芳烃的过程可分为反应、分离和转化三个部分。反应包括催化重整生产芳烃、裂解生产芳烃、轻烃芳构化与重芳烃的轻质化。分离包括溶剂萃取、萃取蒸镏。芳烃的转化包括芳烃转化反应的化学过程（主要有异构化、歧化与烷基转移、烷基化和脱烷基化等几类反应

40、）和催化剂的选择和使用。6. 由渣油制气过程包括哪些类型？渣油气化的主要设备是什么，有构特点？答：1、渣油制气过程包括部分氧化法和蓄热炉深度裂解法两种类型。2、渣油气化的主要设备是气化炉。部分氧化法气化炉型式为受限射流反应器，外形为圆形钢桶，结构有两类：与急冷流程配套的气化炉主要构件有喷嘴、气化室和冷激室；与废热锅炉流程配套的气化炉则只有喷嘴和气化室。喷嘴是气化炉的，它有两种功能：一是雾化作用；二是形成合适的流场，加速热、质传递。喷嘴为套管式结构。气化室为一空桶，使出口端流体接近平推流状况，以减少停留时间短，物料所占的百分率。7. 氧化碳加氢甲醇的工艺中，为什么要采用氢气过量及加入一定量的二氧

41、化碳？答：氢气过量可提高反应速率，降低副反应的生成，而且氢气的热导率大，有利于反应热的导出，易于反应温度的控制。通入一定量的床测温度控制，同时还能抑制二甲醚的生成;，可以减少反应热量的放出，利于8. 非均相催化氧化反应机理有几种？各自描述的特点是什么？答：1、氧化还原机理又称晶格氧作用机理。该机理认为晶格氧参与了反应，其模型描述是：反应物首先和催化剂的晶格氧结合，生成氧化产物，催化剂变成还原态；接着还原态的活性组分再与气相中的氧气反应，重新成为氧化态催化剂，由此氧化还原了有机物在催化剂上的氧化过程。2、化学吸附氧化机理该机理以 Langmuir 化学吸附模型为基础，假定氧是以吸附态形式化学吸附

42、在催化剂表面的活性中心上，再与烃分子反应。3、混合反应机理 该机理是化学吸附和氧化还原机理的综合，假定首先化学吸附在催化剂表面含晶格氧的氧化态活性中心上，然后与氧化态活性中心在表面反应生成产物，同时氧化态的活性中心变为还原态，它们再与气相中的氧发生表面氧化反应，重新转化为氧化态活性中心。9. 为什么苯酐能在限内生产？应采取哪些安全措施？答：对于一些不大，极限小的物系，在不高的压力只要处理得当，不会范围内操作，但必须有有效的安全措施。最容造成，目前苯酐的生产工艺都是在易的地方是邻二甲苯与空气混合之处和进入装催化剂管之前的空间，所以要尽量减小这部分空间。反应器壁厚稍微增大，并装备防爆膜、安全阀。采

43、用大热容催化剂，使用高线速、防静电等措施。10.工业上氯乙烯的生产方法有哪几种，各优点和缺点？答：1、乙炔法、电石乙炔法它具有设备、工艺简单、投资低，可以小规模经营的特点。但存在耗电量大和污染问题。 、石油乙炔法是将石油或天然气进行高温裂解得到含乙炔的裂解气，提纯裂解气得到高浓度乙炔，与氯化氢反应氯乙烯。与电石乙炔法相比，原料来源容易，有利于生产大型化，缺点是基建投资费用较高。2、联合法和烯炔法用乙烯和氯气经两步反应生成。此方法生产氯乙烯，仅有一半氯气用于生成氯乙烯，另一半生成氯化氢。虽然氯化氢有许多用途，但需求量少，消耗不了大规模氯乙烯生成所产生的氯化氢，如果排放，不仅浪费大量的氯资源，而且

44、污染环境。、联合法 它利用已有的电石资源和乙炔生产装置，迅速提高氯乙烯的生产能力，但并不能完全摆脱电石原料。、它摆脱了电石原料，省去了分离乙炔和乙烯的费用，但技术复杂，投资较大，成本较高。3、平衡氧氯化法成功的解决了氯化氢的利用问题，使以乙烯和原料生产氯乙烯的方法显出极大的优越性。但我国乙烯资源匮乏，此法受限制。副反应较多。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）（2）（3）（4）（5）无机化学工业。有机化学工业 精细化学品工业高分子化学工业生物化工工业。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，

45、天然气，生物质，再生资源，空气和水等。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，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，炔烃和水。缩短，使脱炔用的加氢催化剂并使烯烃聚合催化剂。的危害：在深冷分离裂解气时，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。水的危害：在深冷分离时，温度可达-100，水在此时会结冰，并与甲烷，乙烷等形成结晶化合物（CH46H2O，

46、C2H67H2O，C4H107H2O），这些结晶会堵塞管道和设备。脱除方法：硫化氢和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。水采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）（2）（3）（4）从煤焦化副产煤气所得粗苯和煤焦油中提取；从催化重整中提取；从烃类热裂解制乙烯所得裂解中提取；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）（2）（3）酸性卤化物，如：AlCl3、AlBr3、BF3 等酸。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。浸渍在载体上的TiCl4 等。酸

47、，如载于-Al2O3 上的 AlCl3、AlBr3、BF3、FeCl3、ZnCl2、（4）（5）（6）混合氧化物催化剂，如 SiO2-Al2O3 等。贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂，如 Pt/ SiO2-Al2O3 等。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. 工业上生产答：工业上生产气的方法有哪些？其中哪种方法投资和成本最低？气的方法有：（1）（2）（3）以煤为原料的煤气化法。以天然气为原料的天然气蒸汽转化法。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。气主要工业化用途有哪些？气的主要工业化用途包括：7.（1）（2）（3）（4

48、）（5）氨； 甲醇；醋酸；烯烃的羰基；天然气、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）（3）（4）9.答：（1）（2）（3）（4）10. 在氧气氧化法的催化剂不会受空气污染，且氧化反应温度低，因此催化剂的氧气氧化法可采用浓度较高的乙烯

49、，反应器的生产能力比空气氧化法高。长。氧气氧化法的乙烯消耗的生产方法有哪些？和电力消耗比空气氧化法低。的工业生产方法包括：从烃类热裂解制乙烯副产的 C4 馏分得到。乙醇和成。丁烷和正丁烯脱氢得到。正丁烯氧化脱氢制。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）（2）（3）（4）（5）加入水蒸汽可以提高反应的选择性。加入水蒸汽可以提高反应速率。加入水蒸汽可以控制反应温度。加入水蒸汽可以利用水煤气反应达到清焦的作用。加入水蒸汽可以降低极限，达到防止的目的。11. 说明氨催化剂的组成及其作用。答：氨催化剂的组成包括Fe，Al2O3，K2O，CaO，MgO，SiO2 等。（1）氨氧

50、化催化剂的活性组分是Fe，未还原时为 FeO +Fe2O3，其中 FeO 占 2438%， Fe2+/Fe3+=0.5，一般在 0.470.57 之间，可视为 Fe3O4，具有尖晶石结构。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Fe，而未被还原的 Al2O3 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，Al2O3为结构型助催化剂，氧化镁的作用与 Al2O3 的作用相似，也是结构型助催化剂。 K2O 的作用：氧化钾是电子型助催化剂，在 FeAl2O3 催化剂

51、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。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（2）（3）（4）固熔体的和粘度，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 年逐渐将压力提高到 3.54.0MPa 下

52、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。始，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，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，这部分热量与

53、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）越高，在同气比条件下，低变炉出口气体的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） 可以减少原料气与净化系统的设备投资。转化压力提换、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）（2）（3）（4）（

54、5）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。水蒸汽价廉易得，且容易与裂解产物分离。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。水蒸汽可以与裂解管中的焦炭发生水煤气反应而清焦。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。裂解气中的二烯烃易发生聚合反应，生

55、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 100 。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。（2）（3）根据每段压缩后气体温度不高于 100，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

56、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）（2）（3）（4）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。冷箱分出的富氢可作为炔烃加氢的原料。冷箱采用逐级冷凝，分股进料，从而减轻脱甲烷塔的负荷。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）（2）（3）（4）二、水电解制氢。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。煤气化制氢，工业

57、煤经过水煤气反应或半水煤气反应可制得氢气。气态烃或轻油（石脑油）经水蒸汽转化反应可制氢。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：SO2+1/2O2SO3催化剂：活性组分：V2O5。载体：硅胶、硅藻土及其混合物。助催化剂：K2O、K2SO4、TiO2、MoO3 等。反应压力：常压。（4）反应温度：4006002. 双加压法氨接触氧化制一氧化氮。（1）化学反应：4NH3+5O2（2）催化剂：Pt 网。（3）反应压力：0.250.5MPa。（4）反应温度：8508603. 氧气氧化法乙烯环氧化制环氧乙烷。4 NO+6H2O（1）化学反

58、应：C2H4+1/2O2C2H4O催化剂：活性组分：Ag。载体：碳化硅，Al2O3 和含有少量 SiO2 的 Al2O3，助催化剂：碳酸钾、碳酸钡和稀土元素化合物。反应压力：1.03.0 MPa。（4）反应温度：2042704. 丙烯氨氧化制丙烯腈。（1）化学反应：CH2=CHCH3 + NH3 + 3/2O2+ 3H2O催化剂：钼酸铋系：P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/Si2O；锑系：Sb-Fe-O。反应压力：常压。反应温度：最佳温度：440。5. 氢氮气氨（1）化学反应：N2 + 3H22NH3催化剂：Fe-Al2O3-MgO-K2O-CaO-SiO2反应压力：15MPa。（4）

59、反应温度：390520。6. 一氧化碳、氢气甲醇（1）化学反应：CO + 2H2（2）催化剂：CuO-ZnO-Al2O3 。2CH3OH（3）反应压力：510MPa。（4）反应温度：230270。7. 乙苯脱氢制苯乙烯（1）化学反应：C2H5CH=CH2 + H2催化剂：Fe2O3-Cr2O3-K2O反应压力：常压。（4）反应温度：6006308. 正丁烯氧化脱氢制（1）化学反应：n-C4H8 + 1/2O2催化剂：铁酸盐尖晶石催化剂。反应压力：常压（4）反应温度：3275479. 乙烯液相氯化制 1，2二氯乙烷（1）化学反应：CH2=CH2 + Cl2催化剂：FeCl3反应压力：常压。反应温

60、度：50。CH2=CHCH=CH2 + H2OClCH2CH2Cl10. 电石乙炔氯乙烯。（1）化学反应：C2H2 + HCl催化剂：HgCl2/活性碳。反应压力：常压。（4）反应温度：160180。CH2=CHCl三、根据所给流程回答下列问题：1. 乙烯配位催化氧化制乙醛：回答问题：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）为什么催化剂溶液可以在反应器与除沫分离器之间自动循环？写出三个基本化学反应。反应热是如何移出的？反应器的进料组成是多少？写出反应所用的催化剂溶液的组成。写出催化剂再生的方法和再生的化学反应。反应温度和压力各是多少？乙烯的转化率是多少？自吸收塔顶部出来的气体在循环时为