《有机合成工艺学》

1、有机合成工艺学课程综合复习资料一、填空题1、苯酚和丙酮均为重要的基本有机原料，由异丙苯制过氧化异丙苯是生产苯酚、丙酮过程中的 重要一步，催化剂为硫酸,原料为苯、丙烯和空气，需要的主要过程依次为烷基化、氧化、浓缩、 分解、中和、水洗、分馏系统对回收的异丙苯需要通过碱洗，浓缩后的过氧化异丙苯浓度为80% 左右。2、甲醇作为化工原料，主要用于制备甲醛、对苯二甲酸二甲酯、卤甲烷、炸药、医药、染料、农药 及其他有机化工产品，随着天然气和石油资源日趋紧张，甲醇的应用方面开发了许多领域，甲醇合 成的原料气为合成气,合成甲醇的催化剂有两大类，它们分别是：锌-铬系催化剂和铜-锌（或铝） 催化剂。合成甲醇的产物中

2、除目的产物外，还含有：二甲醚、异丁醇、甲烷等副产物，由此可见, 在合成甲醇的过程中，核心问题是如何提高甲醇反应的 选择性和提高甲醇的 收率。早期的高压 工艺存在很多缺陷已经逐渐被低压法所代替，低压法的动力消耗较低，仅为早期的如左右。20世 纪80年代来合成甲醇的技术取得了三个新成果。3、 苯乙烯的制取方法书中介绍的有 五种，目前牛产的主要方法是 乙苯脱氢法。其原料 的来源，在工业上主要是乙苯和乙烯，其次是从炼油厂的重整汽油、烯烃厂的裂解汽油以及炼焦 厂的煤焦油中分离出来的苯。4、 当代环境十大问题是：大气 污染、臭氧层破坏、全球变暖、海洋 污染、淡水资源紧张和 污染、生物多样性一减少、环境公害

3、、有毒化学品和危险废物、土地退化和沙漠化、森林锐减。5、绿色化学的原则有12条，它们是：（1）防止一废物产生：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：尽可能少使用、不生成对人类 健康和环境有毒有害的物质:设计_高 功效低毒害的化学品；尽可能不使用溶剂和助剂，必须使用时则采用佳全的溶剂和助剂；采 用低能耗的合成路线：采用可再生的物质为原料：尽可能避免不必要的衍生反应：采用 性质优良的催化剂：设计可降解为无害物质的化学品：（11）开发在线分析检测和控制有毒有害 物质的方法：（12）采用性能安全的化学物质以尽可能减少化学事故的发生。6、甲醇低压羰基合成醋酸在技术经济上的优越性很大，

4、其特点为：原料可以用J煤、天然气和重_质 油，不受原油供应和价格波动影响；反应的转化率和选择性高，过程能量效率_高；所采用的催化 系统稳定，用量 少，寿命长：对必须的反应系统和精馏系统合为一体，工程和 控制 都很巧妙， 结构紧凑；已经解决了设备的腐蚀问题，找到了耐腐蚀的 材料：生产过程中副产物很 少，三废 排放也_少；操作安全可靠：但是催化剂翌的资源有限，新找到的设备材料价格较高。7、绝热式乙苯脱氢工艺流程中，原料为乙苯和水蒸气，反应器入口温度需要610660C，它 是一个吸热反应，热量靠过热蒸汽带入，因此，催化剂床层分_三段，段间补充过热水蒸汽，全部 蒸汽与乙苯的摩尔比为14。反应产物经冷凝

5、器冷却后，气液分离，不凝气中含有大量的 H2 和少量CO、CO ,可作燃料使用。冷凝液经精馏后分离岀苯、甲苯、乙苯和焦油，最后产物2是苯乙烯。8、丁二烯主要用来生产合成橡胶，也用于合成塑料和 树脂。生产丁二烯最经济和最主要的方 法是从烃类热裂解的副产混合C馏分得到，它的量比较大，约占乙烯产量的30%50_%，工业上通4常采用 特殊（萃取）精馏分离得到：还有就是由正丁烷和正丁烯氧化脱氢生产丁二烯，该反应需 要采用高活性和选择性好的催化剂，由于表面结焦比较严重，为保持催化剂活性，需要频繁再生， 工业上一般用22台反应器切换轮流使用来解决该问题;有光明前景的是烃类的氧化脱氢工艺, 已经成为制造丁二烯

6、的重要方法，但是其氧化深度的控制是关键问题，控制不好，就会产生“飞 温”和翌炸。目前，随着清洁燃料的需求量的增加，从裂解汽油中得到纯度较高的异丁烷和异丁 烯来生产烷基化汽油和MTBE（甲基叔丁基醚），这样就可从它得到的纯度较高的正丁烯中，再进 行氧化脱氢生成丁二烯，实现了资源的综合利用。9、氧化反应具有反应放热大：反应不可逆；氧化途径复杂多样和过程易燃易爆的四大 特征。10、氯乙烯是1853年由法国人首先在实验室制成的，最早的方法是乙炔法，但由于基建投资费用 较高，被后来的联合法取代，由于副产氯化氢，不仅浪费了资源，而且污染环境，目前全世界已 经有93%以上的氯乙烯是采用 平衡氧氯化法生产，该

7、法包含以下五个单元，即：直接氯化、氧 氯化、二氯乙烷 净化和 分解 以及 氯乙烯 精制。二、选择题1、催化脱氢可以生成高分子材料的重要单体，产量最大、用途最广的两个最重要的产品是苯乙烯和 （ A ）。A： 丁二烯；B：聚乙烯；C： 丁烯；D：丙烯。2、甲醇作为化工原料的用途越来越广，它既可以直接合成汽油，也可以作为无铅汽油的优质添加剂， 它的原料为合成气，世界上（B ）的甲醇原料来源于天然气。A： 85%； B： 80%； C： 70%； D： 90%。3、烃类氧化反应过程中氧化剂在空气、纯氧、过氧化氢和其它过氧化物上选择，最普遍的是（B ） A：空气；B：空气和纯氧；C：纯氧；D：过氧化氢。

8、4、工业上乙烯氧化生成乙醛使用的催化剂应该具有良好的选择性，为了避免爆炸，循环气体中乙烯的 含量应该控制在65%左右，氧含量控制在（C ）左右。A：10%；B：20%；C：8%；D：13%。5、羰基合成的原料为烯烃和合成气（一定配比的一氧化碳和氢气），产品为：比烯烃（B ）原子的醛。 A：相同；B：多一个；C：少一个；D：以上答案都不对。6、催化加氢通常指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与氢气发生加成反应；催化脱氢是在催化剂作用下，烃类脱氢生成两种或两种以上的新物质，利用它们可以合成氨、（C ）、 丁二烯、苯乙烯等非常重要的基本有机化工产品。A：乙醇；B：甲醚；C：甲醇；D

9、：乙醚。7、加氢催化剂种类很多，其活性组分主要是第W族和第哪族的过渡元素，催化剂的类型有金属催化剂, 骨架催化剂，金属（ C ）催化剂，金属硫化物催化剂和金属配位催化剂五种。A：氮化合；B：络合物；C：氧化物；D：硫化物。8、烃类氧化可以分为完全氧化和部分（选择性）氧化两大类型，全球生产的化学品中，有（A ）与后 者有关。A： 50%； B： 60%； C： 70%； D： 80%。9、工业上生产醋酸的方法有：（C ）氧化法、丁烷或轻油氧化法和甲醇羰基化法三种。A：乙烷；B：乙烯；C：乙醛；D：乙炔。10、当代环境十大问题是：大气污染、臭氧层破坏、（A ）、海洋污染、淡水资源紧张和污染、生物多

10、 样性减少、环境公害、有毒化学品和危险废物、土地退化和沙漠化、森林锐减。A：全球变暖；B： 二氯乙烯；C： 二氯乙烷；D：氯丙烯。11、氯化过程的主要产物是氯代烃，其中（ A ）是规模和产量最大的氯代烃。A：氯乙烯；B： 二氯乙烯；C： 二氯乙烷；D：氯丙烯。12、羰基合成在精细化工中的应用很广，主要在（ A ）方面。A：香料；B：化妆品；C：农药；D：医药。13、甲醇低压羰基合成醋酸在技术经济上的优越性很大，其特点为：原料可以用煤、天然气和重质油 不受（ A ）供应和价格波动影响；A：原油；B：轻油；C：柴油；D：润滑油。14、合成甲醇的产物中除目的产物外，还含有：二甲醚、异丁醇、甲烷等副产

11、物。合成甲醇工艺早期 为高压法，因为它存在很多缺点，被后来发展的低压法所取代，它的动力消耗为早期的（B ）左右。 A： 50%； B： 60%； C： 70%； D： 80%。15、（B ）年发现乙苯通过赤热瓷管时能生成苯乙烯。A： 1860； B： 1867； C： 1900； D： 1913。三、判断题1、 绿色化学包括原料绿色化和产品绿色化。X2、绝热式乙苯脱氢工艺流程的所有设备中，反应器是核心。V3、丁二烯的用途很广，获得的渠道很多，目前最经济和最主要的方法是由正丁烷和正丁烯脱氢生产。X4、自氧化反应过程的影响因素包括溶剂的影响、杂质的影响以及温度与氧气分压的影响。X5、邻二甲苯氧化制

12、苯酐采用的原料是空气和邻二甲苯，生产过程中最重要的避免爆炸，它的爆炸下 限为每标准立方米空气中含 44g 邻二甲苯，这样一来，邻二甲苯的浓度就成了关键问题，刚工业化 时，进料中邻二甲苯只有40g,被称为40g工艺。V6、绝热式乙苯脱氢生产苯乙烯的产物混合物，成分比较复杂，得到产品苯乙烯一般需要五个精馏塔。X7、合成甲醇反应是多个反应同时进行的，副反应主要生成甲醚、异丁醇和甲烷等。X8、乙苯脱氢工艺进行了脱氢反应器和脱氢工艺条件两方面的改进。 X9、从烃类热裂解的副产C馏分中得到丁二烯是目前丁二烯的最经济和主要的方法。V410、正丁烯氧化脱氢生产丁二烯的工艺流程可以分为反应和丁二烯分离和精制二部

13、分。 X11、制甲醇的原料多样，但目前世界上80%以上用天然气作合成甲醇的原料。X12、丙烯氨氧化制丙烯腈主要有四种方法。X13、正丁烯氧化脱氢生产丁二烯的工艺流程由原料预处理、反应和丁二烯分离和精制组成。 X14、从烃类热裂解的副产C馏分中可以得到丁二烯，C馏分产量约为乙烯产量的30%50%。V4415、对苯二甲酸二乙酯可以表示为PBT。X16、合成甲醇的技术20世纪80年代来主要取得了二个新成果。X17、苯乙烯是高分子合成材料的一种重要单体，由于市场需求旺盛，苯乙烯生产在高速发展，目前生 产的主要方法为乙苯脱氢法，它的主要原料为乙苯。X18、制造丁二烯有光明前景的是烃类的氧化脱氢工艺，但是

14、其氧化深度的控制是关键问题，会产生“飞 温”和爆炸。目前，随着清洁燃料的需求量的增加，从裂解汽油中得到纯度较高的异丁烷和异丁烯来 生产烷基化汽油和MTBE，由此可以得到纯度较高的正丁烷，再氧化脱氢生成丁二烯，实现了资源的综 合利用。X19、催化氧化技术进展主要在新反应的开发；催化剂的改进不对称催化氧化三方面。V20、异丙苯法氧化生产苯酚和丙酮的中间产物为过氧化异丙苯。 V四、流程题（一）用异丙苯自氧化制过氧化异丙苯是生产苯酚、丙酮过程中的重要一步，请你画出异丙苯法生 产苯酚、丙酮的原则流程图。要求：1、流程中包括：烷基化、氧化、浓缩、碱洗、分解、中和、水洗和精馏分离这些过程，并指出每个 过程所

15、起的作用； 2、浓缩液中过氧化异丙苯浓度为多少； 3、催化剂是什么？参考答案：解：1、原则流程图为如下：宾洗回q烷基化,氯化浓缩空气硫酸水洗中和副产物浓缩液，含过氧化异丙苯80%左右.联产物丙醯解：1、原则流程图为如下：宾洗回q烷基化,氯化浓缩空气硫酸水洗中和副产物浓缩液，含过氧化异丙苯80%左右.联产物丙醯3酚僧攵异丙苯分解液异丙苯各设备所起的作用为： 烷基化反应器：原料苯和乙烯在最佳反应条件下发生烷基化反应，生成异丙苯 氧化反应器：异丙苯继续空气发生氧化反应，生成过氧化异丙苯； 浓缩器：将生成的过氧化异丙苯液进行浓缩，分离出未反应的异丙苯； 碱洗：将回收的异丙苯用碱洗涤； 分解：将浓缩的过

16、氧化异丙苯进行分解，得到粗产品； 中和：将少量硫酸中和掉； 水洗：脱除碱液； 精馏：得到产品苯酚和丙酮。2、浓缩液中过氧化异丙苯浓度为80%左右3、催化剂是硫酸。（二）根据所给流程图，结合课堂学习，请你将BASF法邻二甲苯生产苯酐的工艺流程进行叙述，并画出主要设备的原则流程图，指出各设备所起的作用。BASF法邻二甲苯生产葦肝流程示童图1-BASF法邻二甲苯生产葦肝流程示童图1-空气压省机：2-反应器，3转换冷陵器；4-水洗塔；5-烟囱；6 粗苹肝trHh 7- Hi分解器；8-第一箫谓塔：9-塔（二）参考答案: 答：流程为：空气经过净化、压缩和预热后与气化的邻二甲苯混合进入反应器，邻二甲苯氧化

17、为苯 酐，得到粗苯酐。反应是放热的，用熔盐循环移出，副产蒸汽。粗苯酐需要精制处理，尤其是对邻甲苯甲醛、苯甲酸、苯酞，由于他们的存在，会影响苯酐的色度 酸度、热稳定性、凝固点等，必须加以除去。由于他们的沸点与产品苯酐差别不大，很难用精馏将 其分离，工艺流程采用预分解器，通过加热来处理，接下去就用第一、二精馏塔得到产品纯苯酐。BASF法邻二甲苯生产苯BASF法邻二甲苯生产苯fff流程示意图1-空气压缩机* 2反应養：3-转换冷礙器；4-水洗塔；5-烟囱，6-祖苯时上惱；7-预分箏器；8第 精谓塔；9一第二精憎塔原则流程图中必须包括如下设备：空气压缩机、反应器、转换冷凝器、粗苯酐储槽、预分解器、第

18、一精馏塔和第二精馏塔。各设备作用为：压缩机：将空气压倒所需要的压力，进入反应器；反应器：发生化学反应，得到粗苯酐的反应混合物；转换冷凝器：用冷油将反应混合物进行降温，凝液进粗苯酐储槽； 粗苯酐储槽：存放粗苯酐溶液；预分解器：除去杂质； 第一精馏塔：将比苯酐轻的组分全部从塔顶脱除；第一精馏塔：得到产品纯苯酐。（三）平衡氧氯化法生产氯乙烯是目前世界上生产氯乙烯公认的技术经济较合理的方法，请你画出 平衡氧氯化法生产氯乙烯的工艺原则流程图，氯乙烯用VC表示，二氯乙烷用EDC表示，并指明各设 备所起的作用。答：原料：乙烯、氯气、空气（或氧）产品：氯乙烯、氯化氢、轻组分、水；单元：直接氯化、氧氯化、二氯乙

19、烷提纯、二氯乙烷裂解、氯乙烯提纯；各单元作用：直接氯化：乙烯与氯气发生氯化反应； 氧氯化反应：乙烯与空气或氧、副产品氯化氢发生氧氯化反应 二氯乙烷提纯：除去二氯乙烷中的杂质； 二氯乙烷裂解：得到产品氯乙烯的粗液； 氯乙烯提纯：得到产品氯乙烯。（四）苯酚和丙酮均为重要的基本有机原料，请你画出异丙苯法生产苯酚、丙酮的原则流程图。 要求：1、画出烷基化、氧化、浓缩、碱洗、分解、中和、水洗和精馏分离组成的原则流程图。2、浓缩液中含过氧化异丙苯为多少。解：1、原料：苯、丙烯和空气；产品：丙酮、苯酚和副产物，设备：烷基化、氧化、浓缩、碱洗、分解、中和、水洗和精馏；作用：烷基化反应器：发生烷基化反应；氧化反

20、应器：发生氧化反应；浓缩器：得到过氧化异丙苯为80%左右的浓缩液；碱洗：将回收的异丙苯用碱洗涤；分解：将过氧化异丙苯进行分解，得到粗产品； 中和：将少量硫酸中和掉；水洗：脱除碱液；精馏：得到产品苯酚和丙酮。2、浓缩液中过氧化异丙苯浓度为80%左右。有机合成工艺学课程综合复习资料参考答案一、填空题1、参考答案：过氧化异丙苯、丙酮、硫酸、苯、丙烯、空气、烷基化、氧化、浓缩、分解、中和 水洗、分馏系统、碱洗、80%。2、参考答案：合成气、铬、铜、二甲醚、选择性、收率6、0、三。3、参考答案：五、乙苯、乙苯、苯。4、参考答案：大气、破坏、暖、污染、紧张、减少、危险、森林。5、参考答案：废物、经济性、健

21、康、高、安全、低、再生、催化剂、降解、安全、化学事故。6、参考答案：煤、重、高、少、精馏、控制、材料、少、少、铑。7、参考答案：乙苯、水蒸气、三、4、H2、苯、甲苯、乙苯、焦油、苯乙烯。8、参考答案：合成、树脂、50,特殊（萃取）氧化脱氢、3、氧化、氧化、爆炸,TBE （甲基叔丁 基醚）、综合。9、参考答案：大,复杂。10、参考答案：乙炔、联合、平衡氧氯化、直接、氧、二氯乙烷、分解、氯乙烯。二、选择题 1 、参考答案： A。2、参考答案： B。3、参考答案： B。4、参考答案： C。5、参考答案： B。6、参考答案： C。7、参考答案： C。8、参考答案： A。9、参考答案： C。10、参考答

22、案： A11、参考答案： A12、参考答案： A13、参考答案： A14、参考答案： B15、参考答案： B。三、判断题1、参考答案：X,还包括过程绿色化。2、参考答案：V。3、参考答案：X,应该最最经济和最主要的方法是从烃类热裂解制低级烯烃的副产馏分中得到。4、参考答案：X,还有氧化剂用量和空速的影响。5、参考答案：V。6、参考答案：X,四个就可以了。7、参考答案：X,不是甲醚，而是二甲醚。8、参考答案：X,还有新型催化剂的研制。9、参考答案：V。10、参考答案：X,还有未转化的正丁烯回收部分。11、参考答案：X,将8 0%改成60%12、参考答案：X,将四改成五。13、参考答案：X,原料预

23、处理不需要。14、参考答案：V。15、参考答案：将PBT改成PET。16、参考答案：X,将两改成三。17、参考答案：X,将乙苯该成苯和乙烯。18、参考答案：X,将正丁烷改成正丁烯。19、参考答案：V。20、参考答案：V。四、流程题（一）参考答案：解： 1、原则流程图为如下：各设备所起的作用为： 烷基化反应器：原料苯和乙烯在最佳反应条件下发生烷基化反应，生成异丙苯； 氧化反应器：异丙苯继续空气发生氧化反应，生成过氧化异丙苯； 浓缩器：将生成的过氧化异丙苯液进行浓缩，分离出未反应的异丙苯； 碱洗：将回收的异丙苯用碱洗涤；分解：将浓缩的过氧化异丙苯进行分解，得到粗产品； 中和：将少量硫酸中和掉；水洗：脱除碱液； 精馏：得到产品苯酚和丙酮。2、浓缩液中过氧化异丙苯浓度为80%左右。3、催化剂是硫酸。（二）参考答案： 答：流程为：空气经过净化、压缩和预热后与气化的邻二甲苯混合进入反应器，邻二甲苯氧化为苯 酐，得到粗苯酐。反应是放热的，用熔盐循环移出，副产蒸汽。粗苯酐需要精制处理，尤其是对邻甲苯甲醛、苯甲酸、苯酞，由于他们的存在，会影响苯酐的色