安徽理工化工學(xué)院碳一化學(xué)習(xí)題

安徽理工大學(xué)化工學(xué)院1.

我國(guó)能源利用存在的問(wèn)題及能源技術(shù)應(yīng)考慮的問(wèn)題①煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)落后，設(shè)備陳舊，利用效率低，落后于世界平均水平；管理、計(jì)量水平差，煤炭?jī)r(jià)格不合理等致使我國(guó)單位能耗過(guò)高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。②一次能源的轉(zhuǎn)化利用單一，除燃燒外的其他轉(zhuǎn)化方式較少。③煤炭運(yùn)輸比油、氣困難，又由于就地轉(zhuǎn)化率低，大量運(yùn)煤使我國(guó)交通運(yùn)輸呈現(xiàn)緊張狀況長(zhǎng)期得不到緩解，分配也發(fā)生困難，曾造成局部煤炭緊張狀態(tài)。④煤炭直接燃燒的排放物造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。⑤能源中的油氣優(yōu)質(zhì)能源供不應(yīng)求，城鄉(xiāng)民用和商業(yè)服務(wù)業(yè)長(zhǎng)期得不到供應(yīng)，人民的生活水平提高受到影響。⑥煤的綜合利用和能量梯級(jí)利用重視不夠，不能充分發(fā)揮綜合效益。⑦利用煤炭作為有機(jī)化工原料發(fā)展甚緩，與石油、天然氣化工比較，其經(jīng)濟(jì)性差，技術(shù)水平急需提高。應(yīng)考慮的問(wèn)題有①高效清潔；②多樣化。2.煤炭液化可解決的兩方面的問(wèn)題，即解決石油接替品的問(wèn)題和煤的清潔利用問(wèn)題。3.目前，比較成熟或已經(jīng)工業(yè)化的煤基合成燃料技術(shù)有：煤直接加氫液化、煤基合成氣合成液體燃料、水煤漿技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用、近年來(lái)，我國(guó)在煤制其它產(chǎn)品如甲醇、煤制低碳燃料醇、煤炭低溫?zé)峤獾募夹g(shù)開(kāi)發(fā)不斷取得顯著的進(jìn)展。煤基合成氨廠聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝技術(shù)在我國(guó)已開(kāi)始工業(yè)化。4.煤間接制取烴類油的一般加工過(guò)程為：原料煤預(yù)處理、煤炭氣化、氣體凈制、氣體轉(zhuǎn)換、F-T合成與產(chǎn)物回收。5.F-T合成是指合成氣(H2+CO)在一定的反應(yīng)溫度和壓力下經(jīng)催化轉(zhuǎn)化為烴類產(chǎn)物的反應(yīng)，是煤、天然氣等含碳資源間接轉(zhuǎn)化為液體燃料的關(guān)鍵步驟。直接液化是將煤在較高溫度和壓力下與氫氣和催化劑作用下通過(guò)加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過(guò)程。煤的間接液化是指以煤為原料先經(jīng)氣化制合成氣(H2+CO)，再由費(fèi)托合成為液態(tài)烴類產(chǎn)品的化學(xué)過(guò)程。煤間接液化是先把煤炭在高溫下與氧氣和水蒸氣反應(yīng)，使煤炭全部氣化、轉(zhuǎn)化成合成氣（一氧化碳和氫氣的混合物），然后再在催化劑的作用下合成為液體燃料的工藝技術(shù)。催化劑空速是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積催化劑的合成氣體積，以xxxm3合成氣/(m3催化劑h)表示，空速大，表示處理強(qiáng)度大。6.原料氣的H/CO與合成產(chǎn)物的關(guān)系H2/CO比值高，有利于飽和烴、輕產(chǎn)物及甲烷的生成；比值低，有利于鏈烯烴，重產(chǎn)物及含氧物的生成；H2/CO比值低于1/2不能利用，因?yàn)闀?huì)形成碳。采用富氫操作有利于反應(yīng)速度提高并能減少催化劑上CO分解所造成的碳沉積，有利于生產(chǎn)操作。當(dāng)給入的原料氣H2/CO比值和反應(yīng)中的H2/CO的消耗比相同時(shí)，能獲得最佳的烴產(chǎn)率。7.F-T合成中CAT失效的原因有催化劑被硫化物中毒而失效、催化劑被氧化而失效、產(chǎn)物蠟的覆蓋而失效、失去機(jī)械性能、由于熔融而失效、碳沉積。常用的CAT有鎳系催化劑、鈷系催化劑、鐵系催化劑(沉淀鐵催化劑、熔鐵催化劑)。一個(gè)良好的催化劑必須具備活性高、選擇性高、能耐大的空間速度、足夠的穩(wěn)定性、強(qiáng)的抗毒能力、足夠長(zhǎng)的壽命。8.FT合成的工藝參數(shù)主要有原料氣組成、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、空間速度。9.敘述三相漿態(tài)F-T合成的工藝過(guò)程、特點(diǎn)及反應(yīng)器示意圖。凈制過(guò)的合成原料氣，組成為54%-56%CO，36-38%H2，經(jīng)加壓到操作壓力，然后通過(guò)熱交換器與來(lái)自反應(yīng)器的油蒸汽和尾氣進(jìn)行熱交換，再進(jìn)入反應(yīng)器的底部，經(jīng)過(guò)氣體分布板上直徑為2-3mm的噴嘴均勻上升，分布在催化劑懸浮油相中進(jìn)行反應(yīng)。合成的低沸點(diǎn)產(chǎn)物從反應(yīng)器頂部排出，經(jīng)熱交換器，使汽化的循環(huán)油和重質(zhì)油冷凝，由分離器分出的循環(huán)油返回反應(yīng)器，中間餾分油和反應(yīng)水在間冷凝器中冷凝分離。殘氣脫除CO2后送入油吸收塔或活性炭吸附裝置回收C3-C6餾分。合成的高沸點(diǎn)產(chǎn)物留在反應(yīng)器中與懸浮液一起，定期地排出反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)濾將催化劑分出并返回反應(yīng)器，或者經(jīng)離心機(jī)分離出廢催化劑，離心液送催化劑懸浮液制備桶再用。特點(diǎn)有：對(duì)原料氣組成的適應(yīng)性大、產(chǎn)品的靈活性、傳熱好，反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資省。10.F-T合成研究的新趨向。高效、高選擇性催化劑的開(kāi)發(fā)、開(kāi)發(fā)新型高效F-T合成技術(shù)、烯烴生產(chǎn)。11.甲醇作為燃料，已經(jīng)應(yīng)用或正在開(kāi)發(fā)利用的方式有甲醇轉(zhuǎn)化為汽油燃料—MTG工藝、甲醇生產(chǎn)汽油添加劑—甲基叔丁基醚、汽油摻燒甲醇、柴油摻燒甲醇、低碳混合醇燃料。13.敘述甲醇合成工藝的新發(fā)展。漿態(tài)床甲醇合成技術(shù)、氣-固-固滴流反應(yīng)系統(tǒng)合成甲醇技術(shù)、低溫法合成甲醇技術(shù)。14．什么是MTG工藝，其基本原理是什么？MTG工藝是指以甲醇或二甲醚作原料，在一定溫度、壓力和空速下，通過(guò)ZSM-5硅鋁酸沸石分子篩催化劑的脫水、低聚、異構(gòu)等作用轉(zhuǎn)化為C11以下的烴類油的過(guò)程。甲醇轉(zhuǎn)化為烴類油的可能途徑是甲醇先脫水成為二甲基醚，然后二甲基醚和甲醇再脫水為輕烯烴，輕烯烴經(jīng)低聚、異構(gòu)等，形成C11以下的烴類。15.MFT合成汽油新工藝的實(shí)質(zhì)是MFT工藝和漿態(tài)床F-T/MTG工藝相似，都是利用MTG工藝產(chǎn)品的高選擇性對(duì)F-T工藝進(jìn)行改進(jìn)，即采用傳統(tǒng)的F-T合成和形選ZSM-5分子篩改質(zhì)相結(jié)合，直接制取優(yōu)質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。16,MTBE的作用和合成原理。是優(yōu)良的汽油高辛烷值添加劑和抗爆劑，是生產(chǎn)無(wú)鉛、高辛烷值、含氧汽油的理想調(diào)合組份，顯著改善汽車(chē)尾氣排放，毒性低。甲醇和異丁烯在酸性催化劑的作用下合成甲基叔丁基醚，溫度提高對(duì)MTBE的選擇性不利，選擇合適的催化劑和反應(yīng)溫度，可使MTBE的選擇性達(dá)到100%。17.煤與液體燃料的比較。從外觀來(lái)看，煤是固體，而燃料油是液體。從元素組成來(lái)看，雖然都是由C、H、O等元素組成，但其含量各不相同，煤的氫含量低，氧含量高，H/C原子比低，O/C原子比高。汽油只含有C、H兩元素，不含O、N、S元素，因這些元素的存在將使汽油性能變壞。從分子結(jié)構(gòu)來(lái)看，煤的分子結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，迄今仍未能徹底了解。從分子量來(lái)看，煤的分子量很多大，一般認(rèn)為5000，而石油的平均分子量較小，一般為2000左右，汽油的則為1100左右。18.煤直接液化為液體燃料的可能性。煤和液體燃料都是主要由C、H元素所組成，如果能夠創(chuàng)造適宜的條件，使煤的分子量變小，提高產(chǎn)物的H/C原子比，那么就有可能將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料油。19.液化用煤選擇的依據(jù)。無(wú)灰干燥基原料煤的液體油收率高、煤轉(zhuǎn)化為低分子產(chǎn)物的速度，即轉(zhuǎn)化的難易、氫耗量。20.溶劑在煤加氫液化中的作用。熱溶解煤、溶解氫氣、供氫作用、溶劑直接與煤質(zhì)反應(yīng)、其他作用(溶劑的存在能使煤質(zhì)受熱均勻，防止局部過(guò)熱；溶劑和煤制成煤糊有利于泵的輸送)。22.與煤自由基結(jié)合的活潑氫來(lái)源有煤本身氫原子的再分配、外界供給氫氣，需要通過(guò)催化劑活化呈活潑氫、供氫溶劑，通過(guò)熱激化放出活潑氫、某些反應(yīng)放出活潑氫。23.影響煤在溶劑中溶解的因素有煤種、溶劑、溶解條件。2