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说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第1页共6页）湘潭大学2013年上学期2010级《化工工艺学》课程考试试卷参考答案一、名词解释（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1．Aromax（芳构化）工艺经过溶剂萃取重整汽油的芳烃所剩的抽余油，主要含C6-C8烷烃和环烷烃，在Pt/BaK-L分子筛催化剂的作用下，使烷烃和环烷烃转化为芳烃的工艺。2．一碳化学以一个碳原子的化合物（主要是指一氧化碳和甲醇）为原料，经过化学加工，转化为两个及两个以上碳原子化合物的化学，称一碳化学。3．配位催化氧化络合催化氧化是均相催化氧化反应的一种型式，它是指有机物在过渡金属络合物的催化作用下，催化剂的过渡金属中心原子与反应物分子构成配位键使其活化，并在配位上进行反应，如乙烯的钯盐络合催化氧化制乙醛，催化剂为PdCl2-CuCl2-HCl-H2O,活性组份为PdCl42-。4．催化重整催化重整是使原油常压蒸馏所的轻汽油馏份，在Pt/Al2O3的催化剂作用下，经过化学加工转变为芳烃的高辛烷值汽油的过程。5、费托合成是以合成气（一氧化碳和氢气）为原料生产各种烃类以及含氧化合物的方法,其产品包括气体和液体燃料以及石蜡,乙醇,丙酮和基本有机化工原料如乙烯等.6、煤的干馏在隔绝空气条件下,把煤加热到一定温度,使煤转化为气体产物(煤气)、液体产物(焦油、水)和固体产物(半焦或焦炭)的过程7、改良ADA脱硫法又称改良蒽醌二磺酸法，是一种成熟的湿法氧化脱硫法。脱硫液体在稀碳酸钠溶液中添加一定比例的蒽醌二磺酸钠盐（A.D.A），改量法还加入了适量的偏钒酸钠。具体过程为硫化氢被碳酸钠吸收生产硫氢化钠，硫氢化钠被偏钒酸钠氧化为单质硫，偏钒酸钠被还原为焦性偏钒酸钠，焦性偏钒酸钠被氧化态的A.D.A(蒽醌二磺酸钠)氧化成偏钒酸钠，氧化态的A.D.A(蒽醌二磺酸钠)被还原为还原态的A.D.A(氢蒽醌二磺酸钠)，最后还原态的A.D.A(氢蒽醌二磺酸钠)被氧气氧化为氧化态的A.D.A(蒽醌二磺酸钠)，构成循环。（也可写成反应式表达）。8、PM2.5PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。二、填空（本大题共10小题，每空0.5分，共24分）1、由氮气与氢气合成氨，提高反应温度，氨的平衡浓度_______________；惰性气体的浓度增加，氨的平衡浓度_____________。下降，下降2、基本有机化学工业的原料主要有、、和等四种。的年产量可衡量一个国家的有机化学工业的发展水平。现在城市居民所用燃料其天燃气的主要成份为，其液化石油气气的主要成份为。煤，天然气，石油，生物质，甲烷，丙烷和丁烷3、有机化学工业的各类反应中，其中芳烃的转化、催化加氢、催化脱氢、羰化反应等均用到催化剂，其催化剂的主要类型（主要成份）分别为、、、和。酸性催化剂、Ni、Pd、Fe、Cu等、氧化铬-氧化铝系、氧化铁系等、过渡金属的羰基络合物（油溶性或水溶性的钴盐或铑盐）得分得分制卷人签名：制卷日期：审核人签名：：审核日期：………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………装……………………订……………………线…………………………………………………………………说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第2页共6页）4、有机化学工业的催化氧化反应是一类重要的反应，也是难于控制的一类反应，其催化氧化反应可分为和两大类，他们的主要特点是、和。其氧化反应器主要有和两种型式，其热量的及时移走是一个关键问题，对第一类氧化反应器，是靠载热体的流动或汽化来移走反应热，根据反应温度的不同，载热体有、和等三类。均相催化氧化、非均相催化氧化强放热反应、热力学很有利、多种途径经受氧化，氧化产物十分复杂。列管式固定床反应器、流化床反应器、加压热水、矿物油、熔融盐5、水是一种重要的溶剂，它在有机化学工业中也有重要的作用，例如在烃裂解制乙烯、乙苯催化脱氢制苯乙烯和丁烯氧化脱氢制丁二烯等反应过程中都用到水蒸气，它的作用分别为：1）烃裂解制乙烯水蒸气的主要作用为2）苯催化脱氢制苯乙烯水蒸气的主要作用为3）丁烯氧化脱氢制丁二烯水蒸气的主要作用为降低烃的分压，有利于乙烯丙烯的生成，防止结焦等。降低烃的分压，有利于苯乙烯的生成，提高热稳定性，保持催化剂的催化活性，防止结焦等主要是提高丁二烯的选择性。6、世界上煤炭资源远比石油丰富,利用液化技术将煤转化为发动机燃料和化工原料的工艺具有战略意义.煤液化分两个途径:1)2煤在高温高压下,与氢反应直接转化为液体油类,即煤直接加氢液化。是先把煤气化生成合成气(CO+H2),再由合成气合成液体燃料或化学品,称为煤的间接液化。7、在精细有机化工中间体的合成过程中，经常要在最基本的有机化工原料上添加-Cl、-NO2、-OH、NH2、-CN、-NHCOCH3、-NHCH2CH2OH等基团，各写一化学反应方程式予以说明。1）2）3）4）5）6）7）1）+Cl2光或热Cl+HCl2）H2SO4+H2O+HNO3NO23）Cl+NaOHOH+NaCl说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第3页共6页）4）NO2+Fe+H2O电解质NH2+Fe2O35）CH3+NH3+O2catCN+H2O6）NH2+(CH3CO)2ONHCOCH3+CH3COOH7）NH2+CH2OCH2NHCH2CH2OH8、合成氨工业一氧化碳脱除的方法主要有、和三种。合成氨工艺主要包括、、、和等五个工艺步骤。铜氨液洗涤法，甲烷法法，深冷分离法，造气，脱硫，变换，脱碳和合成9、芳烃的脱烷基化方法主要有三种，以甲苯为例写出三种脱烷基的化学反应方程式：1）2）3）1）CH3+H2+CH42）CH3+H2O+CO2+H23）CH3+CO2+H2O+O2cat10、PX项目的主要原料是，复旦大学学生中毒死亡的药物中文名为N-二甲基亚硝胺，其化学结构式为。对二甲苯，(CH3)2=N-NO三、简答题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）1、简要说明CO+H2合成甲醇的工艺条件及其选择原则，并绘制出低压法合成甲醇的工艺流程简图。CO+H2合成甲醇的工艺条件：包括反应温度，反应压力，空速，反应用催化剂，原料CO与H2的配比，反应原料中CO2的浓度等。(3分)工艺条件的选择原则：主要考虑反应速度（快），反应选择性（高），催化剂的性能（在允许使用的温度和压力范围内）及催化剂的生产能力（大），反应条件尽可能不苛刻（易于操作和控制）。流程图主要考虑原料气与循环气的压缩，加氢反应反应气的分段进料，反应出口气的部分放空（维得分说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第4页共6页）持惰性气体浓度的平衡），反应产物的分离。流程由压缩机，合成反应器，分离器，闪蒸罐，脱轻组份塔和精馏塔六部分组成。（3分）流程图（4分）2、无机化学工业中的三酸两碱具体是指哪些酸和碱？写出其合成过程简要的化学反应方程式。三酸是指盐酸、硝酸和硫酸（1分），两碱是指烧碱和纯碱（1分）。盐酸是由电解食盐水产生的氢气和氯气燃烧而得。硝酸是由氨气催化氧化产生NO，NO氧化生成NO2，再吸收而得。硫酸有含硫原料氧化成SO2,SO2,再氧化为SO3,，再水吸收而得。（3分）烧碱氢氧化钠由电解食盐水而得（2分），纯碱碳酸钠有氨碱法和联合法，主要是由氨气、二氧化碳和水生成碳酸氢氨，与氯化钠反应生成碳酸氢钠，再由碳酸氢钠分解而得。（3分）3、有一种精细化工中间体为3-硝基4-氨基苯甲醚，请以苯为原料，设计出一种合成工艺路线，并对工艺路线和工艺条件进行简要说明。步骤1：苯与氯气氯化反应，分离得氯苯，氯化条件与分离条件的选择步骤2：氯苯与混酸（硫酸与硝酸）硝化，分离得对硝基氯苯，硝化条件与分离条件的选择步骤3：对硝基氯苯与甲醇在氢氧化钠及催化剂存在条件下发生醚化反应生成对硝基苯甲醚，醚化条件与分离条件的选择步骤4：对硝基苯甲醚在电解质存在下，与还原铁粉和水作用（或者在催化剂作用下与氢气反应）生成对氨基苯甲醚，还原与分离条件的选择。步骤5：对氨基苯甲醚与乙酐酰化生成乙酰氨基苯甲醚，保护氨基为下一步骤作准备，酰化条件的选择。步骤6：乙酰氨基苯甲醚与混酸（硫酸与硝酸）硝化，分离得3-硝基4-乙酰氨基苯甲醚，硝化条件与分离条件的选择。步骤7：3-硝基4-乙酰氨基苯甲醚与氢氧化钠水解脱乙酰基并重结晶得产物。答案写化学反应式也可，但要简要说明反应条件。四、综合题（2小题，每小题15分，共30分，）1、乙苯催化脱氢制苯乙烯的生产工艺，回答和计算下例问题：有关乙苯催化脱氢制苯乙烯的生产工艺，回答下例问题：1）写出主反应和主要副反应的化学反应方程式。（2分）2）简要说明主要工艺条件及工艺条件的选择原则。（3分）3）采用液相色谱对乙苯催化脱氢制苯乙烯的液相反应产物进行定性与定量分析，对分析方法和分析步骤进行说明。（4分）4）在试验室乙苯催化脱氢制苯乙烯的生产工艺中，反应管内填装了100克催化剂，其催化剂的密度为1.25g/cm3，进料组成为乙苯100ml/h（比重为0.9g/ml）,水80ml/h,，反应产物经冷却和油水分层后，得油相90ml/h（比重也为0.9g/ml），液相产物经液相色谱分析，乙苯、苯乙烯、甲苯、苯的含量分别为58%、27%、8%、5%，其它的2%为未知副产，试计算在该实验室条件下，催化剂的液空速，乙苯的转化率，苯乙烯的选择性和收率。（6分）主反应式C2H5cat,T,PH2O(g)C2H3+H2主要副反应得分说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第5页共6页）C2H5+C2H4C2H5CH3+H2+CH4C2H5+H2+C2H6C2H5CH3+H2O+CO+H2以及苯乙烯的聚合生焦和加氢裂解等连串副反应。工艺条件包括催化剂的类别，反应温度，操作压力，惰性气体水蒸气与烃的比用量，空间速度的大小。从上面的主副反应可知，液相反应产物主要有苯乙烯，苯，甲苯，未反应的原料乙苯及少量的聚合物。从它们的结构特点及性质可知，可以采用带氢火焰离子化检测器(FID)的气相色谱分析方法对产物和主要副产物进行定性与定量分析。定性分析采用标准物的保留时间对照法进行，定量分析采用外标法。气相色谱分析条件包括色谱分离柱（固定相）的选择，柱温，进样器温度，检测器温度的选择，载气种类及流速的确定等，检测器灵敏度的确定，催化剂的液空速：100ml/h÷[100g÷1.25g/cm3]=1.25h-1乙苯的转化率:[100ml/h*0.9g/ml-90ml/h*0.9g/ml*58%]÷100ml/h*0.9g/ml*100%=%苯乙烯的选择性:[90ml/h*0.9g/ml*27%÷80]÷{[100ml/h*0.9g/ml-90ml/h*0.9g/ml*58%]÷82}=50.3%苯乙烯的收率=乙苯的转化率*苯乙烯的选择性=%2、甲苯常压气相歧化化生产二甲苯的流程图如下，回答下列问题：说明：本试卷将作为样卷直接制版胶印，请命题教师在试题之间留足答题空间。（第6页共6页）1）、进行甲苯歧化反应的主要目的是什么？写出歧化化学反应方程式，包括主副反应。（5分）2）、对整体流程进行说明，包括主副产品路线和催化剂的再生路线等。（8分）3）、在原料进料中加入C9芳烃的主要目的是什么？（2分）生产用量大价值高的二甲苯主要是对二甲苯。主副反应产物流程：原料甲苯和C9芳烃混合后经换热器1预热，经加热炉2达到反应温度后进入反应器3进行反应，反应产物入换热器1、空冷器7，冷却器8多次降温后进入气液分离器9，液体产物进入稳定塔12分离出液体产物Ⅺ和气体产物Ⅹ。（3分）催化剂再生流程：在反应器3中的催化剂，由于结碳等原因使催化剂失活需要再生。反应器3中的催化剂进入再生器4中，与Ⅳ空气发生燃烧再生反应，再生好的催化剂进入提升器5，靠空气动力提升至分离器6