化學(xué)工藝學(xué)課后答案

化學(xué)工藝學(xué)課后答案【篇一：化學(xué)工藝學(xué)復(fù)習(xí)題及答案】、氧化還原、加氫-醇、酸、脂和芳烴等：①經(jīng)轉(zhuǎn)化先制成合成氣，或含氫很高的合成氨原料氣，然后進分氧化制乙炔；③直接制造化工產(chǎn)品，如制造炭黑、氫氰酸、各。c3、c4和中等大小的分子居多②異構(gòu)化、芳構(gòu)化、環(huán)烷化，使裂解產(chǎn)物中異，使催化汽油中容易聚合的二烯烴類大為減少④聚合、縮合反應(yīng).-氣化-液化；熱解-氣化-發(fā)電；氣化-合成-燃料；液化-燃料-氣化；液化-加氫氣化、丁二烯和r-ch2-ch3←→r-ch=ch2+h2；斷鏈反應(yīng)：r-ch2-ch2-r’→r-ch2=ch2+r’hc-h鍵能大于c-c鍵能，固斷鏈比脫氫容易②烷烴的相對穩(wěn)定性隨碳c-h鍵或c-c鍵，較直鏈的鍵能小⑤低分子烷烴的c-c鍵在c4以上烯烴、單環(huán)芳烴h縮合反應(yīng)。芳烴的一次反應(yīng)中，芳烴經(jīng)脫氫縮合轉(zhuǎn)化為稠環(huán)芳成單烯烴的反應(yīng)；芳烴：無烷基的芳烴基本上不易裂解為烯烴，有烷基的芳烴，主要是烷基發(fā)生斷和脫氫反應(yīng)，芳環(huán)不開裂，可脫氫縮合為多環(huán)芳烴，芳烴直至轉(zhuǎn)化為焦。烯烴加氫轉(zhuǎn)化為烷烴，脫氫變?yōu)槎N或炔烴；芳烴經(jīng)脫氫縮合轉(zhuǎn)化為稠環(huán)芳烴進一步轉(zhuǎn)化為焦；烷烴會進一步裂解成低級烷烴，——pona值；適于表征石腦油、輕柴油等輕質(zhì)餾分油；烷烴（paraffin)烯烴（olefin)環(huán)烷烴（naphthene)；芳烴（aromatics)；72.3、16.3、11,大慶石腦油則為53、43、425左右，:750-900℃,原料分子量越小，所需裂解溫度越高，乙烷生成，所得裂解汽油的收率相對較低,使炔烴收率明顯增加.③壓力對裂解反應(yīng)的影響，從化學(xué)平衡角度分析（壓力只對脫氫反應(yīng)有影響）對一次反應(yīng)：,結(jié)論：低壓有利于乙烯的生產(chǎn).18題。-101℃（高壓法），使乙炔以上烷烴和烯烴冷凝為液體，與甲烷和氫氣分開，c4餾分分開，從而得到聚合級高純乙烯和聚合級高純丙烯。（lummus）按c1、c3加氫→丙烯塔→脫丁烷。②前脫乙烷流程（linde法）；壓縮→脫乙烷→加氫→脫甲烷→乙烯塔→脫丙烷→丙烯塔→脫丁烷③前脫丙烷流程（三菱油化法），壓縮→脫丙烷→脫丁烷→壓縮→加氫→脫甲c4烴較多的裂解：急冷鍋爐廢熱鍋爐，用換熱器h2s、co2）、少量水分、炔烴、酸性氣體：不僅會腐蝕設(shè)備和管路，而且還會是脫炔催化劑中毒；水分和co2在低溫下結(jié)冰，堵塞管路；乙炔和丙乙炔的存在不僅使高純乙醇和丙烯聚合時采用的催化劑中毒，而且還會在系統(tǒng)里自聚，生成液體產(chǎn)物綠油。消除方法：堿洗法，除h2s、co2co2?2naoh?na2co3?h2o乙醇胺法（吸收劑一乙醇胺mea、二乙醇胺dea）h2s?2naoh?na2s?2h2o使用分子篩、氧化鋁、硅膠、鐵礬土等干燥水，物理吸附；脫除炔烴方法；溶劑吸收法；催化加氫脫炔c2h2?h2?c2h4c2h2?2h2?c2h6c2h4?h2?c2h6??低聚物（綠油）1，2-二氯乙烷；乙烯氣相氧氯化生成1，2-二氯【篇二：化學(xué)工藝學(xué)課后習(xí)題及課堂提問重點】-5為了降低烴分壓，通常加入稀釋劑，試分析稀釋劑加入量確定的原則是什么？1、裂解反應(yīng)后通過急冷即可實現(xiàn)稀釋劑與裂解氣的分離，不會增加裂解氣的分離負(fù)荷2、水蒸氣熱容量大，是系統(tǒng)有較大熱慣性，當(dāng)操作供熱不平衡時，可以起到穩(wěn)定溫度的作用，保護爐管防止過熱。3、抑制裂解原料所含硫?qū)︽囥t爐管的腐蝕。3、石油依次加工過程：常壓蒸餾、減壓蒸餾5、石油按沸點由高到低：石油汽、汽油、煤油、柴油、瀝青、石油焦。6、直鎦汽油和催化汽油如何得到：催化重整、催化裂化。7、汽油和柴油的評價指標(biāo)：辛烷值、十六烷值、標(biāo)號（凝固點）。8、催化重整的目的、催化劑、主要反應(yīng)：目的使石腦油中的烴類分子重新排列形成新分子的工藝過程，提供高辛烷值汽油，還為化纖、橡膠、塑料和精細(xì)化工提供苯、二甲苯等芳烴原料以及提供液化氣和溶劑油，并副產(chǎn)氫氣。催化劑使用鉑。主要反應(yīng)：環(huán)烷烴脫氫、烷烴脫氫環(huán)化等生成芳烴的反應(yīng)、烷烴的異構(gòu)化和加氫裂化。1、催化重整的產(chǎn)物:生產(chǎn)芳烴2、催化裂化的原料、目的、催化劑、副產(chǎn)物。3、流化床工作的反應(yīng)原理：流體（氣體或液體）以較高的流速通過床層，帶動床內(nèi)的固體顆粒運動，使之懸浮在流動的主體流中進行反應(yīng)，并具有類似流體流動的一些特性的裝置，稱為流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器是一種有固體顆粒參與的反應(yīng)器，這些顆粒系處于運動狀態(tài)，且其運動方向多種多樣。4、提升管反應(yīng)器分類：等高并列、高低并列式、同軸式。5、催化加氫裂化的原料、催化劑：重柴油、減壓柴油、減壓渣油、氫氣。6、催化加氫裂化的反應(yīng)類型p177、天然氣的加工過程p20第三章1、溫度對化學(xué)平衡的影響p30：對于吸熱反應(yīng)，k值隨溫度升高而升高，有利于反應(yīng)的進行，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增加。對于放熱反應(yīng)，k值隨溫度的升高而減小，平衡產(chǎn)率降低，不利于反應(yīng)進行。2、溫度低對反應(yīng)速率的影響：k值隨溫度的升高而增加，活化能大的反應(yīng)其速率隨溫度的升高而增長更快些。對于不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快：對于可逆反應(yīng)溫度升高，正逆反應(yīng)速率常數(shù)都增大。3、濃度對化學(xué)平衡的影響：反應(yīng)物濃度越高，越有利于平衡向產(chǎn)物方向進行。4、濃度對反應(yīng)速率的影響：反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越快。在反應(yīng)初期，反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物逐漸消耗，反應(yīng)速率逐漸下降。5、壓力對反應(yīng)平衡的影響：對于分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力可提高平衡反應(yīng)。對于分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大。6、為什么要用惰性氣體吸濕反應(yīng)濃度：惰性氣體可降低反應(yīng)物的分壓，對反應(yīng)速率不利，但有利于分子數(shù)增加的反應(yīng)的平衡產(chǎn)率。7、化工過程的主要效率指標(biāo)：轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率。8、物料衡算步驟（計算題例題p39）：1、繪制流程的方框圖；2、寫化學(xué)反應(yīng)方程式并配平；3、選擇衡算基準(zhǔn)；4、收集和計算必要的數(shù)據(jù)；5、設(shè)未知數(shù)，列方程組，求解；6、計算核對；7、列表。9、pona可以定性評價液體燃料的裂解性能。p—烷烴；o—烯烴；n—環(huán)烷烴；a—芳烴。10、裂解原料有那些：乙烷、丙烷、石腦油、輕柴油、重柴油。11、烴類熱裂解從熱力學(xué)、動力學(xué)角度解釋要采用停留時間的操作轉(zhuǎn)化率取決于溫度和時間：12、壓力對裂解反應(yīng)的影響：對分子量減小的反應(yīng)，增大反應(yīng)壓力，平衡向生成產(chǎn)物方向進行；對分子量增大的反應(yīng)，增大反應(yīng)壓力，平衡常數(shù)下降，平衡向原料方向進行。13、裂解爐為什么采用分支變徑管：縮短停留時間、提高裂解溫度。14、預(yù)分鎦塔的作用：吸收裂解氣中的重組分雜質(zhì)（低沸點產(chǎn)物），降低能耗。15、裂解氣的分餾裝置組成：凈化、壓縮、制冷、精餾裝備。16、裂解氣的雜質(zhì)：h2s、co2、h2o、c2h2、co等氣體雜質(zhì)p8718、什么是“綠油”：乙炔發(fā)生聚合反應(yīng)生成的稱為“綠油”。1、芳烴中btm是什么：苯、甲苯、二甲苯?！?、有機化工中，以苯為原料的反應(yīng)：乙烯烷基化制取乙苯；丙烯烷基化制取異丙苯；苯加氫制成環(huán)己烷；苯氯化生成氯苯；苯氧化生成順丁烯二酸酐；苯硝化生成硝基苯。3、焦化芳烴的組成特點：焦化芳烴產(chǎn)生75%的焦炭，產(chǎn)能比較低，組成含大量的苯，很難提純，含雜質(zhì)比較多。4、什么是“氣提”：通過惰性氣體來降低溶質(zhì)的氣相分壓，從而達到溶劑再生目的。5、c8芳烴的轉(zhuǎn)化包括哪幾種轉(zhuǎn)化：三種二甲苯之間的轉(zhuǎn)化，乙苯與二甲苯之間的轉(zhuǎn)化。6、從熱力學(xué)分析，二甲苯異構(gòu)化的選擇：在平衡混合物中，對二甲苯的平衡濃度最高能達到23.7%，并隨著溫度的升高逐漸降低，間二甲苯的含量最高，低溫時最為顯著；鄰二甲苯的濃度隨溫度的升高而增高。所以，c8芳烴異構(gòu)化為對二甲苯的效率受熱力學(xué)平衡所限制。7、乙苯的異構(gòu)化過程主要包括加氫、異構(gòu)和脫氫過程。8、c8芳烴的異構(gòu)化為什么采用臨氫異構(gòu)：抑制高溫下結(jié)焦，使乙苯轉(zhuǎn)化為二甲苯。9、c8芳烴的分離方法：深冷結(jié)晶分離法、絡(luò)合萃取分離法、吸附分離法。10、吸附分離方法用到的主要單元是部分氧化和蒸汽轉(zhuǎn)化法。第五章1、加氫反應(yīng)實例：一氧化碳加氫合成甲醇；烴類熱裂解制合成氣。2從熱力學(xué)角度分析，加氫反應(yīng)的一般規(guī)律：催化加氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，加氫反應(yīng)的平衡常數(shù)k隨溫度的升高而減??；增大反應(yīng)壓力，可以提高k值；從化學(xué)平衡分析，提高反應(yīng)物h2的用量，可以有利于反應(yīng)向正方向進行，提高平衡轉(zhuǎn)化率。3、從動力學(xué)角度分析催化加氫的一般規(guī)律：溫度升高會影響加氫反應(yīng)的選擇性，增加副產(chǎn)物生成，反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度的升高而升高，平衡常數(shù)隨溫度的升高而下降；提高氫分壓和被加氫物質(zhì)的分壓有利于反應(yīng)速率的增加；氫過量可提高被加氫物質(zhì)平衡轉(zhuǎn)化率，加快反應(yīng)速率，提高傳熱系數(shù)。4、煤為原料生成氨的路線：煤（水蒸氣、空氣）?造氣?脫硫?co變換?脫co2?精制?壓縮?合成?氨?？諝?、天然氣生成合成氨的路線：天然氣（輕油）+水蒸氣?脫硫?一段轉(zhuǎn)換二段轉(zhuǎn)換?co高變?co低變?脫co2?甲烷化?壓縮?合成氨6、脫氫反應(yīng)的類型：烷烴脫氫、烯烴脫氫、烷基芳烴脫氫、醇類脫氫?！?、甲烷化的目的：co+3h2?ch4+h2o;co2+4h2?ch4+2h20，經(jīng)co變換和co2脫出后的原料氣中尚含有少量殘余的co和co2,為了防止對氨合成催化劑造成危害。因此，原料在進入合成工序前需進行原料氣的最終凈化。9、從熱力學(xué)和動力學(xué)角度闡述工業(yè)生產(chǎn)中氨合成反應(yīng)的特點：氨合成反應(yīng)的特點為：放熱、可逆、體積縮小、有催化劑。從平衡觀點看,氨合成是放熱反應(yīng)，低溫有利于nh3的生成,但在沒有催化劑的室溫條件下，氫氮氣不能生成氨，因此氨合成反應(yīng)需要催化劑，當(dāng)溫度較低時催化劑的活性不能很好地發(fā)揮,不利于nh3的生成,所以反應(yīng)有一個最適宜溫度，生產(chǎn)中應(yīng)及時移走反應(yīng)熱.氨合成反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，提高壓力有利于反應(yīng)向正方向進行，壓力愈高平衡時的nh3含量就愈高.另外，氣體成分對氨的合成也有影響，惰性氣含量高會降低有效氣體成分的分壓，不利于氨的合成；該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。1、選擇性氧化的特點：反應(yīng)放熱量大；反應(yīng)不可逆；氧化途徑復(fù)雜多樣；過程易燃易爆。2、從反應(yīng)相態(tài)分，烴類選擇性氧化氛圍哪幾種：均相催化氧化和非均相催化氧化。3、均相催化氧化反應(yīng)有哪些類型：催化自氧化；絡(luò)合催化氧化；烯烴的液相環(huán)氧化。4、液相催化氧化的特點p223：反應(yīng)平穩(wěn)，易于控制；反應(yīng)設(shè)備簡單，生產(chǎn)能力高；反應(yīng)溫度不高，催化劑多為貴金屬，要分離回收。5、對苯二甲酸如何制備：以對二甲苯為原料，用醋酸鈷、醋酸錳為催化劑，四溴乙烷做促進劑，在一定的壓力、溫度下用空氣于醋酸溶劑中氧化。6、苯酚和丙酮如何得到：苯和丙烯烷基化得到異丙苯，通過均相自氧化生成過氧化異丙苯，再于酸的催化作用下分解為苯酚丙酮。7、什么是瓦克法：在均相配位催化劑的作用下，烯烴可氧化生成相同碳原子數(shù)目的羰基化合物，除乙烯氧化生成的乙醛外，其他均生成相應(yīng)的酮。8、瓦克法催化劑：pdcl2+cucl9、非均相催化氧化的特征：反應(yīng)物料在反應(yīng)器中流速快，停留時間短單位體積反應(yīng)器的生產(chǎn)能力高，適用于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)；固體催化劑活性溫度高。10、非均相催化氧化還原機理：氧化還原機理，化學(xué)吸附氧化機理，混合反應(yīng)機理。11、非均相催化氧化還原的反應(yīng)器：固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、移動床反應(yīng)器。12、什么是“熱點”如何控制熱點，熱點的作用：加抑制劑；判斷催化劑的壽命。13：什么是“飛溫”，什么是“尾燒”：在非穩(wěn)定的操作狀態(tài)下，當(dāng)操作參數(shù)有小的擾動，反應(yīng)器的局部地方或整個反應(yīng)器中的溫度大幅度的上升的現(xiàn)象。反應(yīng)放出的熱量使出口氣體溫度迅速升高，這種現(xiàn)象稱為“尾燒”。14、為什么在丙烯腈的制備中，丙烯與空氣的配比要大于理論值的配比：副反應(yīng)要消耗一些氧氣，為保證催化劑活性組分處于氧狀態(tài)，反應(yīng)尾氣中必須要有剩余氧的存在。15、鈦硅分子篩的用途：具有優(yōu)異選擇性氧化功能，綠色環(huán)保?！酒夯瘜W(xué)工藝學(xué)習(xí)題及解答】化工資源及初步加工2-1、煤、石油和天然氣在開采、運輸、加工和應(yīng)用諸方面有哪些不同？答：（1）開采：一個煤礦往往有多層煤層。每煤層的厚度也不同，為此需建造長長的坑道，鋪上鐵軌，才能從各層將煤運出。為運送物資和人員，還需要建造豎井，裝上升降機。石油和天然氣，用鉆機鉆道并建立油井（或氣井）后，借用自身的壓力（開采后期需抽汲），石油及天燃?xì)饧纯纱罅繌牡叵聡姵?，因此開采比煤方便得多。（2）運輸：煤用鐵路或輪船運輸，運力受限制，石油和天然氣一般采用管道輸送，初期投資似乎較大，但從長期看還是劃算的，管道輸送成本低、方便，也不受運力限制。（3）加工：煤是高分子量縮聚物，一般用熱化學(xué)方法處理，將煤裂解，可得到氣體、液體和固體產(chǎn)物，由于成分復(fù)雜，從中制取純物質(zhì)難度較大。石油和天然氣是由許多小分子量有機物組成的混合物，一般采用物理方法將混合物分離和提純。為增加某一組分（或餾分）的產(chǎn)量，也常采用化學(xué)方法（如化學(xué)合成或化學(xué)熱裂解）。因此，由石油和天然氣加工制得的化工產(chǎn)品，比煤多得多，生產(chǎn)成本也比煤低。（4）應(yīng)用：煤主要用作一次性能源。隨著石油資源日益枯竭，由煤合成液體燃料已引起世界各國的重視，并得到迅速發(fā)展，繼而帶動煤化工工業(yè)的發(fā)展。煤化工產(chǎn)品的品種、品質(zhì)和數(shù)量不斷增加。人們指望在不久的將來，由煤化工和天然氣逐步取代石油化工，成為獲取化工產(chǎn)品的主要途徑。石油大量用作發(fā)動機燃料，由石油為原料形成的石油化工目前仍為世界各發(fā)達國家的支柱產(chǎn)業(yè)。大多數(shù)的化工產(chǎn)品都由石化行業(yè)生產(chǎn)出來。但隨著石油資源的枯竭，石油化工將逐步縮，并被煤化工和天然氣化工取代。天然氣目前大量用作民用燃料。但以天然氣為原料的c1化學(xué)工業(yè)發(fā)展迅速，天然氣資源豐富，開采和運輸方便，以它為原料合成發(fā)動機液體燃料，投資和生產(chǎn)本也比較低廉。今后，天然氣化工和煤化工一樣，將逐步取代石化工，成為化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)業(yè)。2-2、試敘述煤化程度與煤的性質(zhì)及應(yīng)用的關(guān)系。答：在泥炭化階段，經(jīng)好養(yǎng)細(xì)菌和厭氧細(xì)菌分解，植物開始腐敗，植物中的蛋白質(zhì)開始消失，木質(zhì)素、纖維素等大為減少，產(chǎn)生大量腐蝕酸。但植物殘體清晰可見，水分含量很高，這一階段得到的泥炭，大量用作民用燃料，工業(yè)價值甚小。在煤化階段，形成的泥炭在地?zé)?、地壓的長期作用下，開始進一步演變，首先有無定形的物質(zhì)轉(zhuǎn)換為巖石狀的褐煤，腐植酸大為減少，并發(fā)生脫水，增石炭作用（由縮合和疊合作用得到）氫和氧含量降低，褐煤水含量仍高，發(fā)熱量亦不高，由于縮合和疊合作用處于初級階段，用作民用燃料、煤氣化原料尚可，用作煉焦原料則不宜。在地壓和地?zé)岬睦^續(xù)作用下，褐煤中的有機質(zhì)進一步反應(yīng)，逐步形成凝膠化組份、絲炭組分和穩(wěn)定組份。由于成煤原料（植物）和成煤條件的差異，形成的上述組分的含量各不相同，所得的煙煤品質(zhì)也不同。隨著縮合和疊合作用持續(xù)地進行下去，結(jié)果形成不同煤化程度的煙煤。如長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。處于焦煤階段的煤，由于縮合和疊合程度適宜，煤的粘結(jié)性好，適合用作煉焦原料。由煙煤演變成的無煙煤，分子疊合程度進一步加深，h、o含量進一步減少，凝膠化組份和穩(wěn)定組分明顯減少，這種煤適合做民用燃料和煤氣化燃料，在化工上的應(yīng)用也不如煙煤重要。煤化程度演變到石墨階段，煤分子中h、o已消失，分子排列正規(guī)，用加熱的方法已不能將其分解，物理、化學(xué)性質(zhì)已同普通煤有相當(dāng)大的區(qū)別，似乎已是另類物質(zhì)，故不將它列為煤的一個品種。2-3、為多產(chǎn)芳烴，在催化重整中要控制哪些工藝參數(shù)？答：首先要選取合適的重整原料油的族的組成，即餾分油中環(huán)烷烴含量要高。因它經(jīng)芳構(gòu)化反應(yīng)，生成的芳烴產(chǎn)率亦高；其次是選擇優(yōu)良催化劑，它不僅能減少貴金屬pt的用量，延長催化劑使用壽命，而且還可增加芳烴產(chǎn)率和緩和反應(yīng)工藝條件；再次shirt選擇合適的工藝，如采用移動床連續(xù)式再生工藝，因它不僅生產(chǎn)能力大，效率高，而且可使催化劑的活性和選擇性一直處于良好狀態(tài)，從而可得到高效率、高質(zhì)量的芳烴產(chǎn)品。最后是選擇適宜的抽提劑和抽提工藝。優(yōu)良的抽提劑可減少因混入余油中的芳烴量，從而增加芳烴的收率。優(yōu)良的抽提工藝，可減少工藝的能耗和抽提劑消耗量。2-4、查閱有關(guān)文獻資料，寫一篇“21世紀(jì)的天然化工”小論文。提示：（1）關(guān)鍵詞：天然氣：產(chǎn)量和儲量；目前市場消費量及消費方向；今后消費趨勢（2）文獻資料：美國(ca);中國《化學(xué)文摘》；《中國化工信息》《石油和天然氣化工》《天然氣工業(yè)》（3）撰寫大綱舉例：1、世界和中國天然氣儲量豐富，開采量增長勢頭猛烈。2、天然氣目前大量用作燃料和化工原料，合成發(fā)動機燃料的工業(yè)也得到快速發(fā)展，天然氣化工在國民經(jīng)濟中的作用日益突出。3、天然氣化工和煤化工一起，將取代石油化工成為化學(xué)工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，具體表現(xiàn)在以下方面….4、結(jié)論：21世紀(jì)的天然氣化工大有作為2-5、除課文已敘述的外，試舉兩個以農(nóng)副產(chǎn)品為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的例子，簡單的描述一下他們的生產(chǎn)過程。提示：如利用家畜糞便生產(chǎn)沼氣；由雷火藤經(jīng)抽提制取中成藥；由茉莉花經(jīng)抽提制取茉莉花香精等?？筛鶕?jù)各自經(jīng)歷，自由選擇。第三章通用反應(yīng)單元工藝3-1氧化反應(yīng)有哪些特點？這些特點與工藝流程的組織有什么具體的聯(lián)系？答：氧化反應(yīng)的共同特點有：1屬強放熱反應(yīng)；2反映途徑多樣化，副產(chǎn)品品種多；3生成co2和水的傾向性（即深度氧化）大。在工藝流程中須考慮熱量的回收和合理利用，在設(shè)備的選用時，須考慮反應(yīng)熱的及時攜出問題。由于生成的主、副產(chǎn)物品種多，含量不高（或集中度差），在工藝流程中須考慮產(chǎn)物的分離次序。分離設(shè)備的選用或設(shè)計時要考慮是否能達到分離要求的問題。為減少co2和水的生成，選擇氧化劑和氧化催化劑相當(dāng)重要，并在工藝流程組織重要考慮氧化劑和氧化催化劑的循環(huán)及回收利用問題，為減少深度氧化反應(yīng)的發(fā)生，適時中止氧化反應(yīng)相當(dāng)重要，為此，在工藝流程中須設(shè)臵中止氧化反應(yīng)的設(shè)備，如急冷器等。3-2二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，為什么要在不同溫度條件下分段進行？答:在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反應(yīng)中，反應(yīng)熱力學(xué)和反應(yīng)動力學(xué)之間存在矛盾，即為達到高轉(zhuǎn)化率，希望反應(yīng)在較低溫度下進行。為加快反應(yīng)速率，希望反應(yīng)在較高溫度下進行，在實際生產(chǎn)中，為兼顧資源利用、環(huán)境保護及企業(yè)生產(chǎn)能力，常將反應(yīng)分段進行。首先利用so2初始濃度高，傳質(zhì)推動力大的優(yōu)勢。在較低溫度下快速將反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提升至70%-75%，然后快速升溫至較高反應(yīng)溫度，在此利用反應(yīng)動力學(xué)優(yōu)勢，快速將反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提升至85%-90%。進入第三階段后，反應(yīng)又在較低溫度下進行，利用反應(yīng)熱力學(xué)優(yōu)勢，將轉(zhuǎn)化率再次提升至97%-98%。由于提升幅度不大，花費的時間也不會很多。這種反應(yīng)順序的安排，既照顧了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，又兼顧了反應(yīng)速率。但若追求高轉(zhuǎn)化率（如達到99.5%），反應(yīng)需在更低的溫度下進行，花費時間長，將嚴(yán)重影響到企業(yè)的生產(chǎn)能力，此時需采用本教科書上介紹的“二轉(zhuǎn)二吸”工藝才行。3-3硝酸生產(chǎn)中，氧化爐的哪些構(gòu)件是為滿足工藝要求而設(shè)臵的？分布均勻。下錐體通過熱量反射，讓鉑網(wǎng)受熱均勻，并用耐火磚襯里保溫，使催化區(qū)域保持足夠高的溫度，并有利反應(yīng)熱的回收和利用。下錐體的花板上，還設(shè)臵消音環(huán)，以消除反應(yīng)中產(chǎn)生的嘯叫聲。氧化爐的圓柱體部分，設(shè)臵鉑催化基層，氣流方向與鉑網(wǎng)重力方向一致，以減少鉑網(wǎng)的振動，降低鉑的損失。為開工點火、測溫和取樣分析，在上圓柱體開設(shè)了視孔、取樣孔，在下圓柱上開設(shè)了點火孔，通過上述構(gòu)件，保證氨-空氣混合氣均勻流過鉑網(wǎng)整個截面，滿足反應(yīng)溫度均勻，鉑網(wǎng)損失最小，以及熱損失較小等工藝要求。3-4簡述環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中車間的安全問題。答：環(huán)氧乙烷生產(chǎn)車間采用的原料（以西）和產(chǎn)品（eo）都是易燃易爆物料，運輸和儲存中，管路、容器和反應(yīng)器都不準(zhǔn)有溢流現(xiàn)象發(fā)生；車間動力線路采用暗線埋設(shè)，設(shè)備采用防爆電機驅(qū)動，設(shè)備之間排列順序和間距要符合國家安全要求，不能用鐵器擊打設(shè)備和管道，不穿有鐵釘?shù)男?。各工段之間的間距也符合國家安全要求。乙烯-氧氣混和器，氧化反應(yīng)器的設(shè)計和制造要規(guī)范，嚴(yán)格符合工藝和安全要求，以避免混合器爆炸、氧化器“飛溫”和“尾燒”等事故發(fā)生。車間設(shè)臵安全通道，配臵滅火等消防設(shè)施。3-5丙烯腈反應(yīng)器改進的方向以及目前遇到的困難答：目前廣泛采用的sohio細(xì)粒子湍流床反應(yīng)器比固定床反應(yīng)器優(yōu)越，但實際操作與反應(yīng)原理之間存在不小的矛盾。從氧化-還原機理及丙烯氨氧化的特性來看，要求床層下部處于低氧烯比狀態(tài)，在獲得一定轉(zhuǎn)化率（如80%）的同時，提高反應(yīng)的選擇性；在床層上部處于高氧烯比狀態(tài)，讓剩余丙烯繼續(xù)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率達到98%以上，而實際操作情況則與之相反，選擇性和轉(zhuǎn)化率不高，大有改進余地，sohio公司近年來開發(fā)的新型反應(yīng)器（如本教科書圖3-1-42所示），以及國內(nèi)開發(fā)的ul反應(yīng)器（如圖3-1-43所示），都采用分段式（或兩個反應(yīng)區(qū)域）布局。首先在低氧烯比條件下反應(yīng)，然后分段（區(qū)域）補充氧氣繼續(xù)反應(yīng)，以獲取較高的選擇性和轉(zhuǎn)化率。這類反應(yīng)器歲發(fā)表了專利，但存在氣-固分離器負(fù)荷大，分離器內(nèi)固體粒子濃度高，易發(fā)生深度氧化反應(yīng)，以及催化劑跑損嚴(yán)重的缺點，反映器結(jié)構(gòu)也頗為復(fù)雜，至今還沒有實現(xiàn)工業(yè)化。3-6氨合成有多種工藝流程，試說說他們的主要特點。答：（1）中國中型合成氨系統(tǒng)工藝流程，屬中壓法采用中國自主開發(fā)的軸徑向氨合成塔，工藝流程簡單，投資省，適宜與非尿素類氨企業(yè)配套，缺點是氨凈值低，能量回收和利用差，生產(chǎn)成本高。（2）布朗三塔三廢鍋氨合成圈工藝流程。屬低壓法，能量回收利用好，氨凈值高，采用天然氣為原料，新鮮補充原料氣經(jīng)生冷法已除去惰性氣體，h2、n2也得到調(diào)整，對反應(yīng)有利，且弛放氣無排放，原料利用率高，但工藝流程復(fù)雜，投資大，適用于大型合成氨廠采用，生產(chǎn)成本低，環(huán)境污染小。（3）伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈工藝流程，屬低壓法，能量回收和利用好，氨凈值高，采用石油渣油為原料，弛放氣經(jīng)回收h2后排放，原料利用率高，但工藝流程復(fù)雜，投資大，適用于大型合成氨廠采用，生產(chǎn)成本低，環(huán)境污染小。（4）托普索s-250型氨合成圈工藝流程，屬低壓法，因采用徑向反應(yīng)塔，小顆粒催化劑，反應(yīng)壓降小，催化劑活性高，能量回收利用好，氨凈值高，以天然氣為原料，適用于大型合成氨廠采用。（5）卡薩里軸徑向氨合成工藝流程，屬低壓法，能量回收利用好，氨凈值較高，只需一個反應(yīng)器，故能方便的應(yīng)用于中國中型合成氨廠的擴能技改中，但因氨凈值比上述的（2）~（4）稍低，在新建大型氨廠采用還不十分適宜。3-7評價一個工藝流程的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有哪些？答：主要有：（1）原材料的消耗定額。（2）能量的消耗定額。這兩個指標(biāo)直接影響到生產(chǎn)成本（3）反應(yīng)轉(zhuǎn)化率（4）反應(yīng)選擇性（或收率）。這兩個指標(biāo)用來評判反應(yīng)條件是否合理，選用催化劑是否優(yōu)良（5）三廢排放量（包括廢氣、廢液和廢渣）及治理指標(biāo)，這一指標(biāo)用作環(huán)境評估依據(jù)（6）某一生產(chǎn)能力下的投資金額，這一指標(biāo)用作選擇工藝流程的依據(jù)。3-8簡述離子膜法電解原理3-+答：利用離子交換膜代替隔膜。離子交換膜微孔中，掛有磺酸基團（-so）其上有可交換的na++能與陽極電解液（鹽水）中的na進行交換，客觀上看到的是na經(jīng)微孔進入陰極室，而陽--3-極電解液中的cl或陰極室中的oh因受-so的排斥，不能經(jīng)微孔流入陰極室或陽極室。因此，經(jīng)過放電，在陽極室可得到cl2及低濃度食鹽水，在陰極室得到h2和低濃度純naoh溶液。2+2+3+3+若陽極電解液（鹽水）中含有多價陽離子（如ca、mg、al和fe等）按上述原理也會與3-++-so的na交換，從而占據(jù)了部分交換位臵，是離子交換膜的交換na的能力下降，故原料鹽水的脫多價陽離子相當(dāng)重要，只有將他們脫除至某一指標(biāo)后，才能用作電解液。第四章無機化工反應(yīng)單元工藝4-1培燒和煅燒有哪些相同和不同之處？試寫出培燒和煅燒化學(xué)反應(yīng)式各一條，舉例說明培燒和煅燒的工業(yè)應(yīng)用。答：焙燒是將化學(xué)礦石在空氣、氫氣、氯氣、一氧化碳、二氧化碳等氣流中不加或配加一定的物料，加熱至低于爐料熔點，發(fā)生氧化、還原或其他化學(xué)變化的單元過程。煅燒是在低于熔點的適當(dāng)溫度下，加熱物料，使其分解，并除去所含結(jié)晶水、二氧化碳或二氧化硫等揮發(fā)性物質(zhì)的過程。兩者相同之處是：均在低于爐料的熔點的高溫下進行。兩者的不同之處是：焙燒是原料與空氣、氯氣等氣體及添加劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煅燒是物料發(fā)生分解反應(yīng)，失去結(jié)晶水或揮發(fā)組分。焙燒的工業(yè)應(yīng)用實例：硫鐵礦焙燒制備二氧化硫。4fe