《化学工艺学》考试知识知识点

------------------------------------------------------------------------《化学工艺学》考试知识知识点化学工业的范围、现状和发展方向?①范围按学科分:无机化工、有机化工、高分子化工、精细化工、生物化工②现状A.属多品种、多行业、服务而广和配套性强的部门，增长速度多高于国民经济增长速度。B,结构大调整，重点或开发采用新工艺和催化剂的通用高附加值产品C、产品生产能力和技术研发取得长足进步。D、我国有10余种主要化工产品的产量居世界前列。石油化工已成为国民经济的四大支柱产业之一。存在的问题和差距：规模小，成本高，大型装置和设备主要依靠进口：产品品种少，功能化和差别化率低:环境污染严重:能耗较高等③发展方向环保问题:化学与其它科学结合以合成食品:新能源:化工新材料:生物化工产品精细化:化工工作者学术水平和商业头脑的统一。(2)无机化工、精细化工、生物化工、有机仕工、煤化工和高分子化工等概念的含义无机化工:指利用无机化学反应生产化工产品的工业部门。精细化工:指生产具有特定功能、用途，而产量小、生产技术较复杂和产品质量要求甚高的一类化工产品.生物化工:利用生什厂应制取生化制品的工业部门。有机化工:常指生产有机小分子的工业部门。煤化工:煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体烘料以及化学品的过程。高分子化工:利用聚合和缩聚反应生产分子量高达几千到几百万的工业部门。(3)化学工艺学和化学工业以及化学工艺、化学工程、工业催化和应用化学等学科的关系?化学工艺学:研究由化工原料加工成化工产品的化学生产过程的一门科学，内容包括生产方法、原理、流程和设备。化学工业:借助化学反应使原料的组成或结构发生变化，从而制得化工产品.化学工程:研究化学工业及其它过程工业生产过程中的化学和物理过程及其所用设备的设计、操作和优化规律的一门工程学科。化学工艺:化工生产技术，从原料到制备化学产品的方法、过程和技术:化学工程是基础，化学工艺是应用，化学工业是结果.应用化学:根据化学的基本理论和方法，对工业生产中与化学有关的问题，进行应用基础理论和方法的研究以及实验开发研究的一门科学。工业催化:在现代的大型化工生产过程中，催化过程达到90%以上，并已渗透到精细化学品的合成、药物中间体的合成及环境保护等领域。从化工角度出发，研制、开发新型催化剂和新催化工艺，目前的重点己转向研究与能源、环境等相关的催化新材料和环境友好的催化新反应。这些学科的发展是紧密联系在一起的，相互依存相互促进。他们随着化学工业的的发展产生发展和壮大，反过来它的发展壮大，又促进化学工业的迅猛发展。(1)为什么说石油、天然气和煤是现代化学江业的重要原料资源?它们的综合利用途径有哪些?石油是工业的粮食、血液，是世界上最重要能源之一，再加上它的不可再生，决定了他天生的重要性。天然气是埋藏于地下的一种可燃性气体，被称为最清洁的能源之一，主要应用于燃料、发电及制造一些化工产品。煤炭及其加工副产品用作化工原料已有相当长的历史，并为有机化学工业的发展作出了巨大贡献。石油的综合利用途径:一次加工(常减压蒸馏)，二次加工(裂化加氢)。天然气综合利用途径:制合成气(H2+CO);氧化制乙炔热裂解制乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和乙炔:直接制造化工产品。煤综合利用途径:泥炭直接利用或不用化学处理而经过其他方法的间接利用、从泥炭中离出有价值的产品、泥炭的化学处理、泥炭的热加工:褐煤直接利用、热加工、化学加工:烟煤和无烟煤用于然料和发电。(2)试述煤化程度与煤性质及其应用的关系随煤化程度升高依次分为:泥炭、褐煤、烟煤及无烟煤。泥炭:含碳量W<50%,棕褐色，无光泽，有未分解植物残体:主要用作姗料和农用肥料。褐煤:含碳量W=60%70%,褐色或黑褐色，大多数暗:主要用作燃料、土壤改良剂、复合肥料.烟煤:含碳量W=75%-90%,黑色，有一定光泽:主要用作燃料和建筑材料无烟煤:含碳量90%以上，灰黑色，有金属光泽，硬度高:主要用于合成氮肥，活性炭原料，还原剂。(4)组成煤和石油的元素、化合物各有哪些?煤和石油在组成、结构和性质上有何差别?目前合成有机化工产品原料路线多以石油和天然气为主的原因?煤组成元素:C,H,0及少量N,P,S;分子结构:芳烃为主，有烷基侧链和含氧含氮含硫基团。石油组成元素:C,H及少量0,S,N:分子结构:是多种烃类(烷烃环烷烃、芳烃)的复杂混合物。煤与石油相比:1}H/C原子比远低于石油，含氧量远高于石油。②主题是高分子聚合物，而石油主体是小分子聚合物。③煤中矿物质较多。石油天然气开采运输和加工方便，而价廉易得。石汕和天然气是由低相对分子量有机化合物组成的混合物，可以用简单的物理和化学加工方法将它们分离或改变结构，得到大量有机化工产品。而煤是高分子质量化合物，必须经过深度加工才能打破分子链获得低分子量化合物，值得纯品困难。5为多产芳烃，在催化重整中要控制哪些工艺参数?催化重整时主要存在六元环烷烃的脱氢、五元环烷烃异构化后再脱氢和烷烃环化后再脱氢等生成芳烃的芳构化反应，这些反应强吸热并且体积增大。①增加重整原料“烃组成”中的环烷烃含量，如选用窄馏分油；②重整前除去原料油中的砷、铝、钼、汞、硫和氮等可能使催化剂中毒的杂质；③加热并适当加压，因低压下催化剂表面容易因结焦而失活；④从采用单一的Pt/Al2O3催化剂到采用Pt-Ir-Zn/Al2O3等多组分催化剂，以延长催化剂的使用寿命，减少贵金属Pt用量，在较温和工艺条件下获得理想的芳烃产率和组成。6石油分类?①国际石油市场常用的计价标准，按比重指数°AP工，轻质原油(>34)，中质原油(34-20)，重质原油（20-10)，特稠油（<10）②按含硫含量③按原油化学组成④根据沸程的不同⑤美国矿务局关键馏分法7围绕原油的常减压流程图①简述流程②原油为什么要进行预处理③蒸馏后为什么还要经过减压蒸馏①原油预热至200-240℃后，入初馏塔，轻汽油和水蒸气由塔顶蒸出，冷却至常温，经分离器分离掉水和未凝气，得轻汽油。初馏塔底油料经常压加热炉2加热至360-370'C后，入常压塔3,塔顶出直馏汽油.第一、二侧线分别出直馏煤油和柴油。常压塔釜重油在减压加热炉4中加热至380-400℃，进入减压蒸馏塔5。减压操作的目的是避免重组分在高温下分解(裂解)。常压塔三、四线油和减压塔侧线油总称“常减压馏分油”，用作炼油厂催化裂化等装置的原料②原料中水分会增加燃料消耗和蒸馏塔顶冷却负荷:NaCl等无机盐受热易水解成盐酸，腐蚀设备，还会在换热器和加热炉管壁上结垢，影响传热效果:重馏分油和渣油中残有的盐会影响二次加工及产品质量。③采用减压蒸馏是为了避免在高温下重组分的分解(裂解)(7)衡量汽油的质量指标有哪些?馏分组成、辛烷值、安定性8.什么是辛烷值?提高汽油辛烷值的方法有哪些?如何测定辛烷值?辛烷值是汽油在内燃机中燃烧时衡量抗暴振性能的指标，和汽油组分有关，通常，直链烷烃的暴振大，而芳烃、环烷烃和异构烷烃等暴振小。辛烷值越高，汽油质量越好。将异辛烷规定为100，正庚烷为0，两者以不同比例混合，制成标准燃料汽油。然后在标准汽油机中，将待测汽油和标准汽油相比，若两者在标准汽油机中的抗暴振性能一样，则待测汽油的辛烷值就是同测标准汽油中异辛烷的百分含量。提高辛烷值方法:添加四乙基铅:增加芳烃、环烷烃和异构烷烃，尤其是芳烃量:添加烷基醚或烷基醇，尤其是甲基叔丁基醚。测定辛烷值方法:马达法和研究法。9什么是热裂化、催化裂化和加氢裂化?催化裂化和加氢裂化各有哪些特点?热裂化:由大分子烃受热裂解为小分子烃，同时伴有脱氢、环化、聚合和缩合等反应。催化裂化:通过加入催化剂，使裂化反应可以在较低压力下进行。加氢裂化:在临氢条件下进行催化裂化，可抑制催化裂化时发生的脱氢缩合反应，避免了焦炭的生成。催化裂化特点:烷烃链多在中间断裂，产物以C3,C4和中等大小的分子(即从汽油到柴油)居多，C1,C2产率减少:异构化,芳构化（如六充环烷烃催化脱氢生成苯)和环烷化(如烷烃生成环烷烃)加强，汽油辛烷值提高:因氢转移反应(缩合反应中产生的氢原子和稀烃结合成饱和烃的反应)致汽油产物中易聚合的二希烃类大为减少，安定性较好。仍存在聚合和缩聚等反应.催化剂表面易结焦。加氢裂化特点:生产灵活性大，原料油范围广，高硫，高氮和高芳烃等劣质重馏分均能加工，产品结构可调:产品收率高，质量好，产品中不饱和烃、重芳烃和非烃类杂质少，产品安定性好，无腐蚀:无焦炭沉积，催化剂无需再生，可使用固定床反应器:反应放热，无需加热:汽油辛烷值较催化裂化低，需再重整提高，操作费用较高，可作为催化裂化的补充.(10)什么是催化重整?其主要反应有哪些?简述催化重整催化剂的组成、作用及其发展趋势?催化重整:将轻质原料油经过催化剂的作用，使油料中心的烃类重新调整结构，生成大量芳烃的工艺过程。主要反应:六元环烷烃脱氢、五元环烷烃异构化后再脱氢、烷烃环化后再脱氢、烷烃异构化、加氢裂化。催化剂组成:≈0.5%Pt/A1203→Pt-Re、Pt-Sn、Pt-Ir/A1203→Pt-Ir-Zn,Pt-Pb-K/A1203和非铂重整催化剂。作用:减少Pt用量，并延长催化剂的使用寿命，在温和条件下得到理想的芳烃产率和组成。为增强催化剂的异构化功能，需提高酸度，常添加以氟化物或氯化物（0.1-0.8%)状态存在的卤素。最简单的方法是用氯铂酸(H2PtC16)浸渍氧化铝，生成的AlC13保留在催化剂表面。发展趋势:使用寿命延长、价格低廉、工艺条件缓和、芳烃产率提高。一次加工过程:利用原油中各组分沸点的差别进行分离，包括常压蒸馏、减压蒸馏，主要得到直馏汽油。二次加工过程:将一次加工的剩余物进行催化裂化、加氢裂化、催化重整等，主要得到裂化汽油三次加工过程主要指将二次加工生产的各种气体进一步加工，以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品，包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异构化等。加氢精制属二次加工过程，主要于油品精制，以除掉油品中的硫、氮、氧杂原子。有时还会对部分芳烃加氢，改善油品的使用性能。原料有重整原料、汽油、煤油、各种中间馏分油、重油及渣油(12)什么是芳烃抽提?芳烃抽提：催化重整油经脱戊烷等低分子烃类后，芳烃含量约30-60%，非芳烃(主要为烷烃和环烷烃)含量约40-70%。选用三乙二醇醚或四乙二醇醚等极易溶解芳烃，而不太能溶解非芳烃的抽提剂，通过连续或间歇式多次抽提得到富含芳烃的油提相以及含少量芳烃和抽提剂的抽余相原油的馏分在一定温度范围内蒸馏出的油品，馏分沸点升高，碳原子数和平均分子量均增加。(1)氧化反应单元的含义、特点，这些特点和工艺流程的组织有什么具体的联系?氧化反应单元工艺中如何合理利用反应热?含义:化合物中引入氧原子或除去氢原子，制取诸如硫酸、硝酸和醇等的中要方法。使用催化剂时称催化氧化。特点:1.强放热反应，应及时移走反应热。氧化反应器设计上应考虑足够的传热面积，2.反应途径多样，副产物也多，导致后续分离工序困难，工艺流程组织也较复杂。3.控制不当容易造成深度氧化，故应选择性能优良的催化剂并及时终止氧化反应合理利用反应热:1、反应温度在300℃以上者，反应热可副产中、高压水蒸气，或带动空气压缩机的透平和其他大功率泵，或用来发电。从背压抽出的0.5-1.5MPa左右压力的水蒸气用于装置的加热，2、对低压水蒸气和80-100℃左右的热水等低位废热，采用沸点低于100℃工作介质带动透平的研究正进行中。2)生产硫酸的主要原料和选择原则?主要生产原料有硫磺、有色金属冶炼烟气和硫铁矿，由硫磺和硫铁矿制得硫酸分别占其总产量的65%和16%;我国制造硫酸的主要原料是硫铁矿，其次是冶炼烟气、硫磺、石膏和H2S等(3)围绕接触法制硫酸的工艺流程图:①简述流程:1.造气。在氧过剩和600℃以上时，硫铁矿(或硫磺)在沸腾炉中转化为SO2.2,净化。炉气经冷却、除尘后用低温稀酸(30-60℃)洗涤，以除去As203、Se02、HF、矿尘、水蒸气和酸雾等，稀酸可以循环使用，多余者外送(如送磷肥厂)。3,转化。在接触室内，精制炉气在钒催化剂作用下，利用炉气中剩余氧(或补充少许空气)将S02较完全转化为S03,4,吸收。吸收塔中用98.5%浓硫酸吸收S03制得商品级浓硫酸或发烟硫酸(w硫酸=104.5%，含游离Φ(S03)=20%)。②SO2催化氧化生成S03的机理?1,钒催化剂上的活性中心吸附氧后，0=0键受到破坏甚至断裂，形成活泼的原子氧：催化剂+0.5O2→催化剂·S02。2、SO2吸附在钒催化剂的活性中心，S原子受活性中心的影响被极化，易和氧原子结合，在催化剂表面形成络台状态的中间物种.催化剂·0+S02→催化剂·S02·0。3.络合状态的中间物种经内部电子重排后，生成性质相对稳定的吸附态物种催化剂·SO2·O→催化剂·SO3。4、吸附态物种在催化剂表而解吸进入气相③SO2催化氧化生成SO3时，为什么要在不同温度条件下分段进行?低温下升温对反应速率增加的影响较升温引起平衡常数下降导致反应速率降低的影响为大，反应速率净值随温升而增加，反应速率-温度曲线向上:当温度超过最适宜反应温度后，对后者的影响超过对前者的影响，反应速率净值随温升而下降，反应速率一温度曲线向下④接触法生产硫酸时SO2转化反应的温度应如何控制?常用“二转二吸工艺”的"3+2"流程，即二次转化、二次吸收，第一次转化分三段，第二次转化分二段。先在410-430℃的较低温度下，将约70-75%的S02转化为S03:第二段在450-490℃下快速反应，S02转化率提高到85-90%;最后第三段在430℃下反应，S02转化率提高到97-98%,5)三废如何治理?废渣：沸腾炉渣和旋风除尘器下来的粉尘含铁>45%，作炼铁原料:电除尘器和净化工序稀酸沉淀池沉淀物等固体粉尘，作水泥厂原料等。废水：主要来自净化焙烧炉气体的洗涤水，可以用稀酸洗涤。废气：烟气脱硫后由烟囱入高空，稀释后排入大气(4)表述催化剂活性的概念有哪些?转化率，体积空速或质量空速，空时，空时得率，选择性，收率，单程收率。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?对于多反应体系，若只考虑转化率而不考虑选择性，反应物的转化量大，反应速度快但副产物多，影响反应物的精制，目的产物收率也不高；若只考虑选择性而不考虑转化率，则副产物的产量少易于分离，但反应物转化比较少，反应物利用不高或循环量较大，增加能耗反应速度慢，达到目的产量时间长。(5)结合乙烯环氧化制环氧乙烷反应的特点，简述:①环氧乙烷生产中车间的安全问题1、应严格控制影响热点温度高低和位置的因素，如原料气入口温度、起始浓度和壁温等2、为防止反应器因“尾烧”现象导致爆炸，催化剂要达到规定强度，保证长期运转而不易粉化:气流自上而下以减少对催化剂的冲刷和粉尘量:在气流出口处采取冷却措施，如喷入少量冷水降温。3、采用传热系数较大的加压水替代导生油和煤油等作冷却剂，避免了导生油对人体的毒害和热煤油万一泄露燃烧产生的危险性。4、为避免混合器内氧浓度局部区域过高发生着火和爆炸，设计和制造时需使含氧气体从喷嘴高速喷出5、应防止含乙烯循环气返回到含氧气体的配管中。②对氧化反应器的要求：强放热反应，故要求氧化反应器能及时移走反应热为发挥催化剂最大效能和获得高的选择性，要求反应器内温度分布均匀，避免局部过热③工艺条件，尤其是反应温度的控制：原料：空气或氧气。空速，与催化剂有关，兼顾转化率和选择性。原料维度和配比：考虑安全生产，杂质，氧气量和乙烯浓度需严格控制，原料气中杂质会使催化剂中毒，选择性下降，热效应增大。反应温度:因乙烯深度氧化活化能较生成环氧乙烷主反应高，兼顾反应速率条件下较低温度反应有利，02氧化法控制在204一270℃。否则将因深度氧化反应过于激烈，产生飞温，导致催化剂因烧结而失活，甚至造成爆炸事故。压力:适当加压，1.0-3.0MPa,④管式反应器壳程冷却液传统采用导生油或煤油，为何现多改用沸水反应器?答:水的比热较导生油或煤油大，相同温差下可移走更多反应热，因此可增加反应管管径，相应空速降低，原料乙烯浓度提高，在环氧乙烷生产能力相同情况下，成本下降。(6)氢化和脱氢反应单元各有哪些特性?1,氢化是一个可逆、放热、体积缩小的过程，加压和低温有利操作:所需温度由催化剂活性决定，活性高者温度可较低2、采用过量氢，不仅可加快反应速度和提高被加氢物质的转化率，利于导出反应热，还可循环使用3、气相氢化常采用固定床和流化床反应器，反应热可通过器外冷却或反应器内设置冷却构件移走，液相氢化常在鼓泡床、移动床和流化床反应器中进行，反应热移走较方便，但操作压力稍高。影响氢化和脱氢反应单元的因素各有哪些?氢化:温度、压力、搅拌、催化剂浓度、空速、溶剂类型脱氢:反应温度、操作压力、水蒸气分压、空速如何抑制脱氢反应过程中的结焦副反应?法1:催化剂中加K20,K2CO3或MgO等。法2:降低原料气压力或添加水蒸气稀释反应物。(7)氢有哪些制各方法?答:1、气态烃和轻油转化制氢2、水蒸气转化法3、部分燃烧法4、水电解制氢5、副产氢的回收6、由煤制氢7、生物质产氢烃类水蒸气转化制氢的流程?答:经脱硫预处理的原料气和水蒸气混合后进入转化炉，在镍催化剂上转化后，经废热锅炉回收热量并水冷器冷却至380-400"C，在CO中温变换反应器中经铁-铬或钴铜-催化剂作用，CO含量降至3%左右的变换气经换热器换热和冷却器冷却，温度降至180-200℃后，进入低温变换反应器，在铜锌催化剂作用下，CO含量降至0.3%左右，后低温变换气在吸收塔中用环丁矾-乙醇胺溶液除去CO2，使其降至0.3%以下。粗氢气经水洗回收夹带的环丁矾一乙醇胺溶液后，加热至300"C进入甲烷化反应器，在Ni-A1203作用下，其残余的C0,C02与H2反应生成甲烷，制得氧化物含量<0.1%的工业H2，可用于加氢合成或加氢精制。8)乙苯与丙烯共氧化法生产苯乙烯的优缺点?优点：能耗低，可联产环氧丙烷因此综合效益好缺点：工艺流程长，经济规模（能盈利的最小规模）大，联产两种产品受市场制约大(9)如何判断一个催化反应过程是否受内外扩散过程的影响?答:若转化率随催化剂粒径变化关系近似呈一条直线，则在此粒度范围之内，反应基本不受内扩散影响:若在考察的空时范围内，采用不同质量催化剂时得到的转化率随空时变化曲线基木上是重合的，说明反应基本不受外扩散影响。乙苯脱氢制苯乙烯时，如何选择适当的氧化铁系催化剂颗粒大小并控制乙苯液空速?答:采用小颗粒催化剂可以提高反应速率，也利于提高选择性。制备时添加孔径调节剂以改进催化剂的孔结构。氧化铁系催化剂使用一段时间后活性缓慢下降，反应转为表面反应控制步骤，内扩散的影响不明显甚至会消失。实际乙苯液空速应适当，0.4-0.6h-l。乙苯液空速小，在催化剂床层停留时间长，转会率高，但因连串副反应竟争，选择性下降，催化剂表面结焦量增加，再生周期缩短:反之，转会率低，未转化原料回收循环量大，若是绝热式反应器，水蒸气消耗明显增加(10)评价工艺过程的主要技术经济指标有哪些?答:1、原料及辅助物料的用量2,固定投资3、能耗4、转运费用5、冷冻及燃料消耗量6、废物处理(1)简述化学矿物加工成产品的一般生产流程。答:原料准备、化学矿热处理、化学矿浸取、过滤、溶液精制、蒸发、结晶、干燥、(2)什么是焙烧、锻烧和烧结?它们各有哪些相同和不同之处?试举例并写出实际化工生成过程中的焙烧、般烧和烧结反应式各一条?答:焙烧:将矿石和精矿在空气、氯气、氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等气流中不加或配加一定物料，加热至低于炉料熔点，发生氧化、述原或其他化学变化的单元过程。煅烧:在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水，二氧化硫或三氧化硫等挥发性物质的过程烧结：物料配加还原剂和助熔剂，在高于炉内物料的熔点下，在熔融状志下的化学转化过程。相同不同点:焙烧和煅烧均需在低于熔点的温度下进行，但是烧结许在高于熔点的温度下。实例1：氧化焙烧：铬铁矿化学加工的第一步，纯碱氧化焙烧时（1000-1150℃），矿物、氧和添加剂共同作用氧化为六价铬:2Cr203+2Na2C03+302=2Na2Cr207+2C02(2,锻烧:偏钦酸在高温下分解，生成Ti02。10H2Ti03·S03→10Ti02+1OH20+S03。3、烧结:磷矿在高温下脱氟生产脱氟磷肥Ca10F2(PO4)+2H20→Ca10(P04)6(OH)2+2HF，Ca10(PO4)6(OH)2→3Ca(P04)2+CaP2O7+H2O(3)什么是浸取?选择浸取剂有哪些原则?如何选择适当的浸取条件来提高矿物的浸取速度?答:浸取:用溶剂将固体中可溶组分提取出来的过程。浸取剂的选择原则:对溶质的浸取具有选择性，浸取液精制费用低:对溶质的饱和溶解度大，浸取液浓度高，再生时能量消耗少；要考虑浸取剂的物性，如考虑浸取剂回收时其沸点应低一些:浸取剂的价格、毒性、燃烧性、爆炸性和腐蚀性等。选择条件:影响浸取速率的主要因素包括温度、浸取剂、浓度、粒径、孔隙率和搅拌等。1,温度增，浸取速率增，但对扩散控制过程，温度增，浸取速率增不明显，但杂质含量明显增加，不如选取适当浸取温度。2、浸取剂浓度增，浸取速率增，但要防止杂质的过多浸出3、矿石粒度降，液-固两相接触面积增，浸取速率增。粒度适当，粒径太小，粉碎成本增加:粒径太大，浸取时间增加。4、搅拌对液相扩散控制过程的浸取速率影响较大，但对反应控制过程，主要是避免固体沉降5、矿浆密度和浸取物的物化性质对浸取速率也有影响:6,浸取时间主要由有用组分回收率和杂质最小污染程度决定。(1)烃类受热后主要发生哪两类反应，二者有何区别?简述各种烃类的热裂解反应规律?答:烃类受热主要发生两类反应，其中，烃类裂化为吸热反应，缩合反应为放热反应。至于烃类分子量不变的异构化反应仅是分子内部结构改变引起，不使用催化剂很难发生。反应规律：1}烷烃热裂解：1在键能最弱处断裂2异构烷烃更易断裂3烷烃的热稳定性随其分子量增大而降低2)环烷烃热裂解—断链和脱氢反应：带侧链环烷烃先进行脱烷基反应，长侧链中央C-C键优先断裂，至侧链全部和环断裂为止，然后残存的环再断裂，产物是烷烃或烯烃。五元碳环较六元碳环难断裂。因伴有脱氢反应，有些碳环，如六元碳环部分转化为芳烃，因此，裂解原料中环烷烃含量增加时，乙烯收率下降，而芳烃收率会增加。3)芳烃热裂解:热稳定性高，难开环，但高温脱氢易于缩合，生成环数较多的芳烃，直至焦炭：带烷基侧链芳烃的侧链断裂或脱烷基反应4)烯烃热裂解:原油中不含烯烃，原油直馏馏分和渣油中几乎不含烯烃，但各种烃类的热反应可能产生烯烃，这些烯烃进一步裂解主要生成低级烯烃，少量脱氢生成二烯烃，后者进一步反应生成芳烃和焦:不高温度下，烯烃裂解成气体的反应远不及缩合成高分子叠合物的反应来得快，但因缩合作用所生成的高分子叠合物也会发生部分裂解：高温下烯烃还会发生分解反应生成少量的碳。烃类热裂解时在原料气中加入水蒸气有哪些作用?裂解反应是体积增大反应，减压对反应有利，将原料和水蒸气混合，使混合气总压大于大气压。而原料烃分压则可进一步降低，有利于反应。水真气可事先预热较高温度，用作热载体，避免原料烃因预热温度过高易在预热器中结焦，混入水蒸气还可防止碳在炉管中沉积(2)以乙烷为例说明烃类热裂解的反应机理。答:属自由基链反应机理，由链引发、链增长(链传递)和链终止3个过程组成，以乙烷为例:链引发CH3－CH3≒2ĊH3链增长ĊH3+CH3－CH3≒CH4+CH3－ĊH2CH3－ĊH2≒H·+CH2＝CH2H·+CH3－CH3≒H2+CH3－ĊH2链终止2ĊH3≒C2H6ĊH3+CH3－ĊH2≒C3H82CH3－ĊH2≒C4H10乙烷主要裂解产物是氢、甲烷和氢，与反应机理相符，其特点是引发形成的乙基自由基CH3一cH2产生自由基H·、而自由基cH3仅在起始阶段有少量生成。（3）为提高裂解产物中乙烯的含量应如何控制烃类裂解的工艺条件答：裂解温度升高，乙烯产量升高。烃类链反应中，链引发，贝塔断裂（直链烃第2.3个碳原子间碳链的断裂）和链终止反应的活化能分别为350KJ/mol，45KJ/mol和0KJ/mol。温度增，链引发速率常数显著增，产生的自由基增，贝特一断裂反应速率增加较小，对乙烯增产有利。但裂解温度的提高应考虑到裂解管材质，减少二次反应(1采用气态烃作为原料，降低原料气中环烷烃的含量，2降低原料烃分压3适当提高裂解温度4缩短停留时间)4）裂解气深冷分离时回收冷量可以采用哪些措施复合制冷2多次制冷循环3热泵4中间冷凝器5.中间再沸器6.冷箱(5)说明催化裂化和烃类热裂解的异同点。答:不同点:裂解:将短链烃断裂成更小的气态烃，一般是为了得到乙烯催化裂化:将得到的烷烃分子结构重新调整，成其它结构，一般是为了得支链烷烃和芳香烃都需要催化剂，所以也叫催化重整。相同点:都是把分子量较大的烃变为较小的(6)烃类热裂解过程中主要中间产物及其变化如下图所示:①按反应先后顺序可将其划分为一次反应和二次反应，说明二者的区别:②为多产烯烃应如何控制烃类热裂解的工艺条件?答:①烃类裂解过程可分为一次反应和二次反应，前者主要包括脱氢和断链，是生成乙烯和丙烯的主要反应:后者是一次反应产物低分子烯烃在裂解条件下继续反应，最终生成焦炭②工艺参数的控制目标是促进一次反应，抑制二次反应。高温(750-900'C),短停留时间可得到较高的烯烃收率，并减少结焦，但高温、短停留时间也会抑制芳烃的生成，使汽油的收率相对较低。还可根据市场需要，通过调整停留时间控制裂解深度，以调整乙烯、丙烯的比率。较低压力（150-300kpa）下进行，低压利于烃类的断链和脱氢反应，但过低时稍有漏发生危险。

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什么是煤的干馏？煤干馏时主要发生哪些变化？干馏：煤在隔绝空气条件下受热而发生的复杂系列物化反应过程。变化：阶段一（室温~300℃）煤的外形无变化，120℃前发生脱水反应，200℃前后完成脱气，如CH4，CO2和N2等。其中，褐煤在200℃以上发生脱羧基反应，近300℃开始热解反应，而烟煤和无烟煤在该阶段无变化。阶段二（300~600℃）以解聚和分解反应为主，煤粘结成半焦。300℃煤开始软化，有煤气和焦油析出，450℃左右析出的焦油量最大，450~600℃气体析出量最多。煤气成分主要是气态烃，并含热解水、CO和CO2，热值较高。阶段三（600~1000℃）半焦变成焦炭的阶段，以缩聚反应为主，一方面析出大量煤气，使半焦挥发分降低；另一方面焦炭密度增加，体积收缩，产生许多裂纹，形成碎块。1500℃以上为石墨化阶段，用于生产石墨碳素材

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煤的低温干馏和高温干馏有什么区别？低温干馏：干馏终温500-700℃时，煤经部分气化和液化，其中富氢部分以液态和气态的能源化工原料产出的过程，产物如煤。焦油和残渣半焦。适合的煤是无粘结性的非炼焦用煤，如褐煤或高挥发性烟煤，工艺简单，条件温和。高温干馏：指干馏终温为1000℃左右时，最终形成焦炭的系列阶段，已成为煤综合利用最为成熟的工艺，目的是获得炼铁的原料焦炭，并副产煤气和化学品，尤其是芳香族化合物。

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简述煤在高温干馏时炭化室内的成焦过程？300~600℃煤热解产生气、液、固三相共存的胶质体，其数量和质量决定了煤的粘结性和成焦性的好坏。要使煤热解时粘结得好，应该有足够的液体产物。液体应有足够的流动性，能润湿颗粒，并填满颗粒间的空隙。有一定气体生成并发生膨胀，形成均一的胶质体。胶质体转变成半焦时，形成气孔的大小、气孔的分布和气孔壁的厚薄等都对焦炭强度影响很大。同一时间，离炭化室墙面不同距离的各层炉料因温度不同而处于结焦过程的不同阶段，装煤后7h期间，同时存在湿煤层、干煤层、胶质体层（塑性层）、半焦层和焦炭层等五个层。焦炭在靠近炉墙处先形成，后渐向炭化室中心推移。当炭化室中心最终成焦并达到结焦温度时，结焦结束，此时炭化室中心温度可作为整个炭化室焦炭成熟的温度，也成炼焦最终温度，一般为950~1050℃。炭化室同时进行着成焦过程的各个阶段，因而半焦收缩时相邻两层间存在收缩梯度，存在收缩应力，出现裂纹。尤其在靠近炉墙处，加热速率快，收缩应力大，产生性质似菜花的裂纹网。干煤层热解生成的气态产物和塑性层产生气态产物的一部分从塑性层内侧和顶部流经炭化室顶部空间排出，这部分气体称“里行气”，约占气态产物量的10~25%。塑性层产生气态产物中的大部分和半焦层内产生的气态产物则穿过高温焦炭层裂缝，沿焦饼和炭化室墙间缝隙向上流经炭化室顶部空间而排出，这部分气体称“外行气”，约占气态产物的75~90%。

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简述煤干馏时焦化产品的回收、加工和焦炉煤气的处理流程？氨水澄清槽：经大大过量的氨水蒸发降温，重质焦油冷凝下来。煤气输送：离心式鼓风机设置在初冷器后，具有吸入煤气体积小和处于负压操作的设备及煤气管道少等优点。电捕焦油器：利用电晕原理除去焦油雾。脱萘：采用冷法油洗萘，煤气的冷却和洗萘同时进行。脱萘：采用冷法油洗萘，煤气的冷却和洗萘同时进行。湿法脱硫，脱硫液为含1,4-萘醌-2-磺酸铵（用作催化剂，表示成NQ）的碱性溶液，脱硫塔中用氨水吸收H2S和HCN。脱氨：60℃下用过量的硫酸溶液吸收氨，同时吸收碱性的吡啶或40-60℃时，磷铵溶液中磷酸一铵能很好地吸收煤气中的氨，生产磷酸二铵，得到富铵溶液，磷酸吸收氨而不吸收煤气中酸性组分，产品很纯，经解吸、精制后制取无水氨。

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实习配煤炼焦有哪些积极意义？什么是煤气化联合循环发电技术？这种联合循环发电由哪几部分组成？实现煤气化联合循环发电工艺有哪些好处？配煤炼焦：配型煤炼焦把部分煤料加入粘结剂，经混捏、压块成型，按30~40%比例混配到入炉煤中。添加粘结剂可以增加配煤的粘结性，起到替代强粘煤代用品作用。粘结剂如石油沥青、煤焦油沥青和溶剂精制煤等。IGCC是指煤气化产生的燃料气送入燃气透平发电，透平排出的高温燃烧气由热回收锅炉发生水蒸气，水蒸气再用于蒸汽轮机发电。组成部分：1空气制氧和煤的气化2煤气净化脱除硫化物含氮化合物和颗粒状物质3燃气轮机发电余热回收发生水蒸气5水蒸气在蒸汽轮机中膨胀发电。好处：1具有较高的发电效率，更具有进一步提高效率的潜力2较为彻底的解决了传统煤发电技术的环境污染问题，特别适宜使用高硫煤，而灰渣对环境无害，3技术已趋成熟，能确保发电系统运行的可靠性，单机容量已能达到30万千瓦4用水量只有粉煤发电站的50%-70%

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什么是煤的气化？其气化产物有哪些？煤气化技术有哪些应用？简述煤的气化过程？煤性质对煤的气化过程有哪些影响？煤的气化：以煤或煤焦（半焦）为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢等为气化剂，高温下通过反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体的过程。气化产物称煤气，有效成分包括CO、H2和CH4等。煤气化应用：可用作城市煤气、工业燃气、化工原料气（又称合成气）和工业还原气。煤炭气化是煤化工的重要单元技术；国外引进与国内开发；地下气化；煤化工—能源技术需求，包括煤气化联合循环发电在内的洁净煤气化技术应用前景广阔。煤的气化过程：在煤气发生炉（气化炉）中进行，发生炉由炉体、加煤装置和排灰渣装置等三部分构成。发生炉中原料层分为灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、和干燥层，各区域无明显分界线。灰渣层可预热气化剂和保护炉栅不受高温损害。氧化层发生反应速率较快的碳的燃烧反应，高度小，但温度高：C+O2=CO2(1)，C+0.5O2=CO(2)，C+CO2=2CO。还原层进行碳的水蒸气的吸热，还原反应，所需热量由氧化层带入，还原层反应速率小，因而高度超过氧化层：C+H2O=CO+H2(4)，C+2H2=CH4△H=-87kJ/mol(5)。(1).(2).(4)组合实现氢或合成气的制造制造煤气的反应主要在氧化层和还原层中进行，因此称氧化层和还愿层为气化区。上部的干燥层和干馏层进行原料的预热、干燥和干馏。煤性质对煤的气化过程有哪些影响：煤性质包括反应活性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成和煤的水分、灰分和硫分等。煤的反应活性又称反应性，即一定条件下煤炭和不同气化介质（如CO2、O2、水蒸气和H2）相互作用的反应能力。其强弱直接影响煤气化时的有关指标，如产气率、灰渣或飞灰含碳量、氧耗量、煤气成分和热效率等。煤的粘结性煤受热后会相互粘结在一起（受热后产生胶质体），适用的气化用煤应是不粘结或弱粘结性煤。如流化床气化法，若煤粒粘结成大颗粒或块，会影响正常的流化状态。结渣性煤中矿物质，在气化和燃烧过程中，因灰分软化熔融而变成炉渣的性能。对移动床气化炉，大块炉渣会破坏床内均匀的透气性，严重时炉篦不能顺利排渣，甚至被迫停炉。炉渣包裹了未气化的原料，还使排出炉渣的含碳量增高。煤灰的粘温特性为正常排渣，灰渣粘度一般不宜超过250Pa·s，炉温不宜降低到临界粘度温度TCV以下。热稳定性指煤加热时，是否易于破碎的性质。如对移动床气化炉，煤的热稳定性差时，炉内阻力和带出物量增加，气化效率降低。机械强度指煤的抗碎强度、耐磨强度和抗压强度等综合性的物理、机械性能。粒度分布粒度组成对气化影响较大，不同气化工艺对煤粒度要求不同。如流化床气化时，粒度分布宽时，气流带出的小颗粒多。燃料的水分、灰分和馏分控制煤中的水分和灰分可取得较好的气化效率。煤气化时，硫基本上以H2S和少量有机硫（COS和CS2等）形式转移到煤气中。煤气化后的煤气送用户之前经过净化处理,除去煤气中的焦油和粉尘。焦油冷凝下来会堵塞煤气管道和设备。

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什么是理想水煤气和实际水煤气？间歇法制水煤气工作循环由哪几个阶段构成？各起什么作用？理想水煤气:完全热平衡，碳燃烧释放热量全部用来产生水蒸气。实际水煤气：实际碳不可能完全燃烧，制气阶段水蒸气也不可能完全分解，系统热损失不可避免。吹风阶段吹空气，蓄热；水蒸气吹净阶段，制气；上吹制气阶段，利用床内蓄积能量制取水煤气；下吹制气阶段，利用料层上部蓄热，制取水煤气；二次上吹制气阶段，用水煤气吹出炉底残留下的吹煤气；空气吹净阶段，利用空气将残留在炉上部和管道中的水煤气送往贮气柜并回收

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煤的液化有哪两种途径？有何异同点？什么是C1化学？煤的直接液化：煤在高温高压下和氢反应，直接转化为液体油类。煤的间接液化：先使煤气化生成合成气，再由合成气合成液体燃料或化学产品。相同点：都是把煤经过加工转化成液体燃料或化学品，都涉及煤的加氢。不同点：1煤的间接液化由于使用合成气为原料，所以跟煤的气化有直接关系，直接液化则没有，2煤的直接液化是自由基反应，间接液化是费托合成和甲醇合成3煤的直接液化是采用氢气加氢，而间接液化使用水来加氢。C1化学，由C1化学品经过化学反应生成两个或两个以上的c原子的有机化工产品及燃料的化学。

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煤的间接液化工艺主要有哪两种？两种，一个是合成气费托合成，以合成气为原料生产各种烃类和含氧化合物，另一个是合成气-甲醇-汽油的Mobil工艺，脱水、低聚合和异构化作用转化成汽油。

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用反应实例说明煤直接液化的原理？煤直接液化的反应历程？煤直接液化时为何要控制较高的系统温度和压力？煤先热解，生成的自由基“碎片”和氢结合，得以稳定R-CH2CH2-R`R-CH2·+R`CH2·，RCH2·+R`CH2·+2HRCH3+R`CH3煤直接液化原理供氢不足时自由基“碎片”缩聚成高分子：RCH2·+R`CH2·RCH2CH2R`；2RCH2·RCH2CH2R；2R`CH2·R`CH2CH2R`反应历程：以顺序反应为主，产物分子量由高到低，结构从复杂到简单，前沥青烯和沥青烯成油速率较慢，需高活性催化剂，可能发生结焦的逆反应。较高温度利于沥青烯向油的转化。而煤液化时温度较高，只有采用较高系统的压力才能保证足够的氢分压。

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围绕煤加氢液化产物的液固分离流程：①煤液化气体包括哪些？②煤加氢液化时为何要提供足够的氢？氢的来源？③如何采取有利供氢的措施？④前沥青烯、沥青烯和残渣的组成有何不同？⑤煤加氢液化油一般如何进一步分离？①H2O、H2S、NH3、CO2、CO和C1-C4等。②氢气和煤热解时生成的自由基“碎片”结合，防止其缩聚成高分子不溶物。溶解于溶剂中的氢在催化剂作用下变为活性氢；溶剂油提供或传递的氢；煤本身可供应的氢；反应生成氢（如CO+H2O→CO2+H2）③采用有供氢性能的溶剂；提高氢分压；提高催化剂的活性；保持一定的H2S浓度等。④前沥青烯：杂原子含量较高的重质煤液化产物，平均分子量约1000残渣：未转化煤、矿物质和催化剂沥青烯：类似石油沥青质的重质煤液化产物，平均分子量约500⑤煤加氢液化油用蒸馏法分离油中沸点<200℃部分为轻油或石脑油，沸点200-325℃部分为中油。轻油中酚较多，轻油的中性油中苯族烃含量较高，经重整可比原油的石脑油得到更多的苯类；中油中萘系、蒽系化合物，酚类和喹啉类化合物较多。

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围绕维巴石油公司煤液化装置的工艺流程图：①简述工艺流程；②管式炉中加热时加入氢气的作用？③常压塔7塔底产物混合油、减压塔8塔顶产物等为何用作过程循环油？④煤加氢液化时消耗氢的流向？如何降低氢的消耗？⑤加氢反应器为何需要同时控制较高的系统温度和压力？①磨细的煤和铁催化剂与过程自产油按质量比1：1.2比例混合，加入氢气后，在管式炉中加热，在一台大容积的加氢反应器或三台串联反应器中，于压力30MPa和温度485℃下进行加氢裂化。反应产物在热分离器中分离为塔顶产物和塔底产物。塔底产物进入减压塔蒸馏。减压塔顶产物用作过程循环油，塔底残渣油送德士古气化炉气化生产氢气。热分离器的塔顶产物进一步在冷分离器分成气体和液体，气体经油洗净化后返回液相加氢，而液体烃通过常压蒸馏分为轻油、中馏分油和高沸点塔底物。常压塔的塔底产物作为混合油也在过程中循环。轻油与中馏分油可以进一步精制为汽油、柴油和家庭炉用油。②见

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②，③7塔8塔循环油:供氢和传递氢；溶剂抽提作用，如煤液化油对煤有较好溶解能力；对氢的溶解作用。④供氢流向:40~70%的H2转入C1~C3气态烃；25~40%用于脱除杂原子，而转入产品中的氢不多。降低耗氢量措施：1缩短加氢时间；2适当降低煤的转化率，如转化率达80%后，再提高不仅耗氢且费时；3选用高活性催化剂；4分段加氢。⑤见

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⑽

③。

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煤直接液化新技术的开发动向及其着眼点？煤-渣油共炼有什么优点？煤直接液化新技术超临界溶剂抽提法煤二段液化法煤-渣油共炼法；优点:处理能力提高，；煤和渣油的协同效应，渣油起供氢溶剂作用，煤和煤中矿物质具有促进渣油转化、防止渣油结焦和吸附渣油中镍钒重金属等作用；共炼馏分油易于精练提质；因渣油H/C原子比高，渣油共炼以热解反应为主，消耗氢少，因而氢利用率高；煤在煤浆中仅占30-40m%，对煤性质要求放宽；用低价煤代替部分渣油，成本大幅度下降。

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泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤有什么共同点和不同点？为什么煤化程度增加，热解开始温度逐渐升高？相同点：均为腐植煤化学组成相同；不同点：颜色不同，含碳量不同，含水量不同，煤化程度不同，相对密度不同，燃烧现象不同。②煤的分子结构都以芳核结构为主，并具有烷基侧链和含氧、含氮和含硫基团，但煤化程度增加后煤的分子结构变得越来越复杂。

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⒂

什么是合成气？即化工原料气，主要成分是CO和H27精细化工反应单元工艺

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精细化学品和专用化学品有什么不同？精细化学品：以特定的功能或本身拥有特定的功能的小批量制造和应用的、技术密集度高、附加值高、纯度高的化学品。专用化学品：产量小、经过加工配制、具有专门功能或最终使用性能的产品

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精细化学品是如何进行分类的？精细化学品的分类:农药、染料、涂料（含油漆、油墨）、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品（含感光材料、磁性材料等）、食品和饲料添加剂、胶粘剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的化学药品（原料药）和日用化学品、功能高分子材料。

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什么是涂料？它有哪些作用？其组成又有哪些？涂料：用于涂饰物体表面而能结成坚韧保护膜的各种材料的统称。作用：保护作用、装饰作用、色彩标志和其他特殊作用。组成：成膜物质（即基料）、颜料、填料、涂料助剂、功能组分、有机溶剂和水。综合与拓展

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从你所学的各种反应单元工艺中总结一下催化剂在化工生产中起什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？催化剂作用：可以降低化学反应的活化能，从而使催化反应易于进行，可以加快化学反应速率，可以提高化学反应选择性，使化学产品分离简化。

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