烃类热裂解过程有那些工艺特点

化工工艺学试题（1）一、填空：（每空1分共10分）1.目前工业上对、间二甲苯的分离方法有----------------------------、------------------------------和-----------------------------------三种。2.乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用-----------------------和-----------------------两种类型反应器。3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有-------------------------、-----------------------------、-----------------------------、-------------------------------、-------------------------五种？1、低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。3、金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物。二、简答（每题5分，共90分）1、煤的干馏和煤的气化的定义。答：将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工方法称煤的干馏。煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤的气化。2、什么叫烃类热裂解？答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料(天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等)经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类。3、烃类热裂解的原料有哪些？答：4、烃类热裂解过程有何特点？答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成。5、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？答：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。6、烃类裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱酸性气体？怎样进行脱除？答：酸性气体主要是指二氧化碳和硫化氢，另外还含有少量有机硫化物，这些酸性气体过多会对分离过程带来危害：例如硫化氢会腐蚀管道和设备，使加氢脱炔催化剂中毒，使干燥用的分子筛寿命缩短，二氧化碳会结成干冰，会堵塞管道，他们对产物的进一步利用也有危害，所以必须脱除。用碱洗法脱除；酸性气体量多时可以先用乙醇胺脱除，再用碱洗法彻底除去。7、脱甲烷塔高压法和低压法有何优缺点？答：低压法分离效果好，乙烯收率高，能量消耗低。低压法也有不利之处，如需要耐低温钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂。高压法的脱甲烷塔顶温度为—96℃左右，不必采用甲烷制冷系统，只需用液态乙烯冷剂即可，比甲烷冷冻系统简单。此外提高压力可缩小精馏塔的容积，所以从投资和材质要求来看，高压法是有利的；但高压法因乙烯与甲烷相对挥发度接近而不易分离，运行能耗要高于低压法。8、为了节省能量和简化流程，乙烯塔作了哪两项改进？答：用中间再沸器的办法来回收冷量；不设第二脱甲烷塔，在乙烯塔塔顶脱甲烷，在精馏段侧线出产品乙烯，一个塔起两个塔的作用。9、写出在裂解气分离中低压脱甲烷塔的塔顶需要－1400C左右的冷量，说明（或画图说明）如何获得这一级别的冷量？答：可采用甲烷、乙烯、丙烯三元复迭制冷循环，通过两个复迭换热器，使冷水向丙烯供冷，丙烯向乙烯供冷，乙烯向甲烷供冷，甲烷就可向低于-140℃的冷量用户供冷。10、芳烃烷基化反应中，工业生产上无水AlCl3催化剂应该怎样处理才具有活性？答：纯的无水AlCl3无催化活性，必须有助催化剂HCl或RCl同时存在，使其转化为络合物，工业生产上使用的AlCl3络合物是将无水AlCl3溶于芳烃中，并同时通入HCl（或加入少量水，使少量AlCl3水解产生HCl）配置而成芳烃·H+·AlCl4-的复合体。AlCl3络合物催化剂活性甚高，可使反应在100℃左右进行，还具有使多烷基苯与苯发生烷基转移的作用。但其呈强酸性，对设备、管道具有强腐蚀性。11、分别写出由合成气制备甲醇、丙烯氨氧化制备丙烯腈以及过氧化氢异丙苯发生酸解的反应方程式。答：CO+2H2CH3OHC3H6＋NH3＋3/2O2→CH2=CH－CN(g)＋3H2O(g)12、简要回答以苯和乙烯为原料，我们怎样才能合成出苯乙烯。以及苯乙烯在储存时应注意那些事项？答：包括两步：第一步苯与乙烯烷基化合成乙苯；第二步乙苯催化脱氢合成苯乙烯。因苯乙烯活性高，容易聚合，因此贮存的苯乙烯要放在干燥而清洁的贮槽中，必须加阻聚剂，环境温度不宜高，保持期也不宜过长。13、炔烃和烯烃在同一催化剂上加氢时，单独加氢和共同加氢时反应速度有何不同，为什么？答：同一催化剂上当单独加氢是烯烃速度大于炔烃，但当共同加烃时炔烃速度大于烯烃，这是因为共同存在时发生了吸附竞争，乙炔吸附能力最强，大部分活性中心被乙炔所覆盖，所以乙炔加氢速度快。14、举例说明芳烃之间转化的主要反应有哪几种。答：异构化反应：歧化反应：烷基化反应：烷基转移反应：脱烷基化反应：15、氯醇法生产环氧丙烷分哪两步进行？有何优缺点？答：优点是生产过程比较简单，主要缺点是生产成本高，氯消耗量大，有大量含氯化钙污水需要处理。16、简要回答丙烯腈生产过程中的含腈废水是怎样进行处理的。答：(1)水量少而HCN和有机腈化合物含量高的废水(例如急冷塔排出的废水)，一般是经过滤除去固体杂质后，可采用燃烧法处理，以空气作氧化剂，将废水直接喷入(或用碱水处理后再喷入)烧却炉，用中压水蒸气雾化并加入辅助燃料，进行烧却处理。(2)当废水量较大氰化物(包括有机腈化物)含量较低时，则可用生化方法处理。最常用的法是曝气池活性污泥法或生物转盘法。17、以化学方程式表示在醋酸锰催化剂的存在下乙醛催化自氧化合成醋酸的反应机理？答：18、液相均相催化氧化在工艺上有哪些优缺点？答：优越性：(1)反应条件比较缓和，有较高的选择性，并可采用溶剂以缓和反应的进行和提高选择性。(2)反应热的除去比较方便，有些氧化过程可方便地利用反应物或溶剂的蒸发以移走反应热。(3)反应温度比较容易控制，温度分布比较均匀。(4)反应设备结构简单，生产能力较高。不足：反应介质的腐蚀性往往比较严重；有些反应，主要是络合催化氧化，需用贵金属盐作催化剂，必须解决催化剂的回收问题。化工工艺学（2）一、填空：（每空1分，共10分）1、衡量水质污染程度常用的指标是化学耗氧量和生物耗氧量。2.烃类裂解制乙烯时，工业上采用吸附方式对裂解气脱水，用分子筛、活性氧化铝或硅胶作吸附剂。3、目前工业上对、间二甲苯的分离方法有低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。4、工业上常用的芳烃烷基化的烷基化剂主要有烯烃和卤代烷烃--------两种，另外醇、醛、酮也可作为烷基化剂。二、简答（每题5分，共90分）1、烃类热裂解制乙烯的过程中，管式裂解炉的辐射管为什么用变径管（前细后粗）比用均径管有好处？答：反应初期用小管径有利于强化传热，使原料迅速升温，缩短停留时间；裂解管后部管径变粗，有利于减小烃分压，减少二次反应，而且也不会因二次反应生成的焦很快堵塞管道，因而延长了操作周期，提高了乙烯收率。2、炔烃和烯烃在同一催化剂上加氢时，单独加氢和共同加氢时反应速度有何不同，为什么？答：同一催化剂上当单独加氢是烯烃速度大于炔烃，但当共同加烃时炔烃速度大于烯烃，这是因为共同存存在时发生了吸附竞争，乙炔吸附能力最强，大部分活性中心被乙炔所覆盖，所以乙炔加氢速度快。3、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？答：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；段间进行降温，避免温度太高引起二烯烃聚合；段间可便于进行净化和分离。4、工业上苯的来源主要有哪5种？答：从炼焦副产粗笨中获取，从裂解汽油中获取，从重整汽油中获取，从甲苯岐化获取或甲苯加氢脱甲基获取5、芳烃脱烷基化有哪几种方法？甲苯脱甲基工业化的是哪一种？答：①、烷基芳烃催化裂化脱烷基；②、烷基芳烃催化氧化脱烷基；③、烷基芳烃的加氢脱烷基；④、烷基苯的水蒸气脱烷基法。甲苯脱甲基工业化的是第③种。6、乙烯钯盐络合催化氧化过程中，由哪三个基本反应组成，写出方程式。答：乙烯钯盐的络合：钯的氧化：氧化亚铜的氧化：7、工业上获取丁二烯有哪三种方法？目前主要是哪2种？答：（1）、从烃类热裂解制乙烯的联产物碳四馏分分离得到；（2）、由丁烷或丁烯催化脱氢法制取；（3）、由丁烯氧化脱氢法制取。目前主要是第一和第三种。8、烃类热裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱炔？怎样进行脱除？答：9、应当采取哪些措施，才能使多级循环制冷的能量得到合理利用？答：(1)尽可能使各段引出的不同温度的蒸气，作不同温度级位的热剂，供工艺中相应温度级位的热量用户(如再沸器)的需要；(2)尽可能使各段分出的不同温度的液体，作不同温度级位的冷剂，供工艺中相应温度级位的冷量用户(如冷凝器)之需要；(3)尽可能组织热交换，把液态冷剂进行过冷，在过冷状态下进行节流膨胀，能多获得供冷的低温液态冷剂，少产生气相冷剂，使节流膨胀后的气化率降低，以提高制冷能力。10、芳烃烷基化反应中，工业生产上无水AlCl3催化剂应该怎样处理才具有活性？这种催化剂有何优缺点?答：纯的无水AlCl3无催化活性，必须有助催化剂HCl或RCl同时存在，使其转化为络合物，工业生产上使用的AlCl3络合物是将无水AlCl3溶于芳烃中，并同时通入HCl（或加入少量水，使少量AlCl3水解产生HCl）配置而成芳烃·H+·AlCl-的复合体。11、烃类热裂解过程中为什么常用水蒸气做稀释剂？答：水蒸气除了能降低烃分压外，还有如下优点：热容大，能稳定炉温，保护炉管；易于分离，便宜易得；可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用；水蒸气在高温下有清焦作用；水蒸气的氧化性使金属表面的铁、镍形成氧化薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。12、烃类热裂解制乙烯的过程中，结焦和生炭的机理有何不同？答：结焦是在较低的温度下（〈1200K〉通过芳烃缩合而成；生碳是在较高的温度下(1200K)通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子13、烃类热裂解过程有那些工艺特点？答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成14、氧化脱氢法与催化脱氢法相比有哪些优点。答：15、氢气的来源有哪些？答：电解水，炼油厂重整装置等的炼厂气分离，烃类热烈解装置也副产氢气，焦炉煤气经变压吸附分离，及工业上常用的烃类水蒸气转化或部分氧化法制氢。16、在丙烯氨氧化合成丙烯腈的工艺中含氰废水是怎样进行处理的？答：(1)水量少而HCN和有机腈化合物含量高的废水，一般是经过滤除去固体杂质后，可采用燃烧法处理，以空气作氧化剂，将废水直接喷入(或用碱水处理后再喷入)烧却炉，用中压水蒸气雾化并加入辅助燃料，进行烧却处理。(2)当废水量较大氰化物(包括有机腈化物)含量较低时，则可用生化方法处理。17、石油加工方法中，什么是催化裂化、催化重整和加氢裂化？答：催化裂化目的是将不能用作轻质燃料的常减压馏分油，加工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料；催化重整是使原油常压蒸馏所得的轻汽油馏分经过化学加工转变成富含芳烃的高辛烷值汽油的过程，现在该法不仅用于生产高辛烷值汽油，且已成为生产芳烃的一个重要方法；加氢裂化是炼油工业中增产航空喷气燃料和优质轻柴油常采用的一种方法，所用的原料是不容易处理的一些重质油品。18、烃类热裂解制乙烯的反应中，烷烃、