2012级化工工艺学复习题(3)

104 管式裂解炉的优缺点？

105 烃类热裂解其反应历程分为哪三个阶段？ 链引发，连增长，链终止

106 烃类热裂解的二次反应都包含哪些反应类型? 烃类的再裂解，聚合，环化，缩合，生碳，加氢和脱氢。 107 裂解原料性质的参数有哪四种？ 特性因素芳烃指数 氢含量 族组成

108 萃取精馏分离丁二烯采用的萃取剂有哪些？ 乙腈，DMF,N-甲基吡咯烷酮

109 电石有何用途?其生产原理又如何？ 目前电石主要有三个用途：

① 电石水解制乙炔CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2 ② 电石与氮气反应制取氰胺化钙CaC2+N2→CaCN2+C

③ 生铁水与钢水的脱硫CaC2+[S]Fe→CaS+2[C]Fe 工业电石是由生石灰和炭素材料(焦炭、无烟煤、石油焦)在电炉内按下述反应制得： CaO+3C→CaC2+CO –465kJ/mol

110 煤加氢液化时进行液固分离的目的是什么？有哪几种主要的液固分离方法？ 真空闪蒸方法 反溶剂法 临界溶剂脱灰

液化反应后总有固体残渣（包括原煤灰分，未转化的煤和外加催化剂），因此需要液固分离

111 反应温度对丁烯氧化脱氢的影响？

反应温度是该过程的主要影响因素,随着反应温度的升高,丁烯转化率先增大后减小,较适宜的反应温度为380~390℃

112 甲醇生产时原料气中含有一定量的CO2对甲醇合成是否有利？

答：（1）从反应式看，CO2也能参加生成甲醇的反应，CO2合成甲醇要比CO多耗1分子H2，同时生成1分子H2O，因此当原料气中H2含量较低的情况下，应使更多的H2和CO生成甲醇。

（2）CO2的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。因为二甲醚是2分子

甲醇脱水反应的产物，CO2与H2合成甲醇的反应生1分子H2O，H2O的存在对抑制甲醇脱水反应起到了积极的作用。

（3）它阻止CO转化成CO2，这个反应在H2O存在时会发生。

（4）更有利于调节温度，防止超温，保护铜基催化剂的活性，延长使用寿命。

（5）能防止催化剂结碳。

因此，原料气中CO2一般控制在3％左右。

113 根据热力学分析，合成甲醇应在低温（小于100℃，Kf值大）和高压下（大于30MPa，推动力大）更为有利，工业上为什么不采用此工艺条件？

由于反应热是随温度和压力而变化的。随着压力的升高，反应温度低于200℃时的反应热随压力变化较大，而温度高于300℃以上时，反应热随压力的变化显著减少。也就是说高压下，反应温度越低（ 200℃），反应热越大，在操作上就要求迅速、连续地将热量移出，也即反应物料和冷剂都要高速率操作，一旦操作偶有变化，则影响反应热的移出，势必影响反应温度，从而使反应条件变化，产生连锁反应，最终导致反应失控。因此，压力为20MPa左右时，反应温度选择300-400℃为宜，此时反应热的数值比较稳定，比较容易控制反应。若想采用更低温度进行反应，则必须降低压力，即低压、低温反应时，反应热的数值才变化不大，易于控制。即低压低温反应条件是合成甲醇的有利条件。

114 裂解生产中为什么不采用抽真空办法降低系统总压？

由于裂解是在高温下进行的，不易用抽真空减压方法实现减压，这是因为在高温不易密封，一旦空气漏入负压操作系统，与烃类气体混合会引起爆炸，同时还会多消耗能源，对后面分离工序的压缩操作不利

115 简述硝酸镁法浓缩稀硝酸原理。

以硝酸镁为脱水剂。将硫酸镁溶液加入稀硝酸中，生成HNO3-H2O-Mg(NO3)2的三元混合物，所需热量由底部加热器供给。硝酸镁吸收稀硝酸中的水分，使水蒸气分压大大降低，加热此三元混合物蒸馏出HNO3，硝酸蒸气从塔顶逸出，经冷凝、冷却，一部分回流，一部分作为产品。浓度为68％硝酸镁由塔底排出，浓缩到72％再循环使用。

116 SO2催化氧化生成SO3，为什么要在不同温度下分段进行？

117 温度是如何影响化学平衡的？

118 烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进行压缩？为什么要分段压缩？

裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度不太底，可以适当提高分离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功；段与段中间可以进行降温，避免温度太高引起二烯烃的聚合；段与段中间也可便于进行净化和分离。

119 煤的干馏和煤的气化的定义。

煤在隔绝空气条件下加热至较高温度而发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程，称为煤的热解，或称热分解和干馏。 煤的气化——它是以煤或煤焦（半焦）为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应把煤或煤焦中的可燃部分转化为气体的过程。

120 用热力学和动力学综合分析说明裂解反应在高温、短停留时间、低烃分压下进行的必要性？

答：（1）高温——①热力学来看：从裂解反应的化学平衡可以看出，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性②动力学来看：提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速率，提高以吸收率

（2）短停留时间：①从化学平衡的观点看，如使裂解反应进行到平衡，所得烯烃很少，最后生成大量的氢和碳，为获得尽可能多的烯烃，必须采用尽可能短的停留时间进行裂解反应②从动力学来看，由于有二次反应，对每种原料都有最大乙烯收率的适宜停留时间

（3）低烃分压：①热力学：减小压力对提高一次反应的平衡转化率有利对二次反应不利②动力学：减小压力对一次反应对二次反应的相对速率有利

121 分别从热力学和动力学角度阐述工业生产中氨合成反应的特点。

氨合成反应的特点为：放热，可逆，体积缩小，有催化剂

122 氨氧化反应在没有催化剂时，最终产物是什么？说明理由。

答：最终产物可能为水和氮气，4NH3+5O2=4NO+6H2O:4NH3+4O2=2N20+6H20：4NH3+3O2=2N2+6H20，以上反应为不可逆反应，最终产物已生成氮气最大，所以最终产物为氮气。

123 在氧化反应过程中，致稳气有何作用？

答：加入甲烷致稳气起使气体的爆炸极限变窄，更为安全，和使反应温度更均匀，选择性提高2％-5％。P88

124 简述一次裂解反应的规律。

答：直链烷烃裂解易得乙烯 丙烯等低级烯烃，相对分子质量越小，烯烃总收率越高；异构烷烃裂解时烯烃手率比同碳原子数的直链烷烃低；环烷烃热裂解易得芳烃；芳烃不易裂解为烯烃；烯烃热裂解易得低级烯烃。P201 125 温度是如何影响反应速率的？ 答：温度增大化学反应速率增大。

126 浓度和压力是如何影响化学平衡和反应速率的？

答：在一定反应温度下，浓度和压力增大反应速率增大;增大压力平衡向气体分子数减小的方向移动，减小压力平衡向气体分子数增大的方向移动，若反应前后气体分子数不变，则平衡不移动，反应物浓度增大，平衡向右移动，减小，则向左移动。 127 影响催化剂寿命的因素有哪些？

答：引起催化剂效率衰减而缩短其寿命的原因很多，主要有：原料中杂质的毒化作用；高温时的热作用使催化剂中活性组分的晶粒增大，从而导致比表面积减少，或者引起催化剂变质；反应原料中的尘埃或反应过程中生成的碳沉积物覆盖了催化剂表面；催化剂中的有效成分在反应过程中流失；强烈的热冲击或压力起伏使催化剂颗粒破碎；反应物流体的冲刷使催化剂粉化吹失等。

128 催化剂失活的原因有哪些？

答：催化剂的失活原因一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。

129 暂时性中毒与永久性中毒有什么区别？

答：暂时性中毒的催化剂与毒性物质生成的键强强度较弱，可以采取适当方法经过解毒后可以恢复其活性，过程是可逆的；而永久性中毒的催化剂与毒性物质生成的键强较强，不能用一般的方法使其解毒后恢复活性，过程不可逆。

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