1、一、填空題1. 化學工藝學是研究由 化工原料 加工成 化工產品 的化學生產過程的一門科學，內容包括 生產方法 、 原理 、 流程 和 設備 。2. 化學工業的主要原料包括 化學礦 、 煤 、 石油 和 天然氣 。3. 化工生產過程一般可概括為 原料預處理 、 化學反應 和 產品分離及精制 三大步驟。4. 化工中常見的三烯指 乙烯 、 丙烯 、 丁二烯 ；三苯指 苯 、 甲苯 、 二甲苯 。5. 為了充分利用寶貴的石油資源，要對石油進行一次加工和二次加工。一次加工方法為 常壓蒸餾 和 減壓蒸餾 ；二次加工主要方法有： 催化重整 、 催化裂化 、 加氫裂化 和焦化 等。6. 天然氣的主要成分是 甲

2、烷 。7. 天然氣制合成氣的方法有 蒸汽轉化法 和 部分氧化法，主要反應分別是 和 。8. 硫酸生產以原料劃分主要有 硫磺 制酸、 硫鐵礦 制酸、 冶煉煙氣 制酸和石膏 制酸等。9. 工業氣體或廢氣脫硫方法分為兩種，高硫含量須采用 濕法脫硫 ，低硫含量可以采用 干法脫硫 。10. 合成氨反應方程式為 ，該反應是一個可逆、放熱、體積縮小的反應。11. 平衡氨濃度與溫度、壓力、氫氮比和惰性氣體濃度有關。當溫度 降低 ，或壓力 升高 時，都能使平衡氨濃度增大。12. 目前合成氨生產的主要原料有兩種，它們是 煤 和 天然氣 。13. 甲烷化反應是 CO+3H2=CH4+H2O 。14. 烴類熱裂解中一

3、次反應的主要產物為 乙烯 和 丙烯 。15. 烷烴熱裂解主要反應為 脫氫反應 和 斷鏈反應 。16. 羰基化最典型的應用是 甲醇制醋酸 。17. 催化劑一般由 活性組分 、 載體 和 助催化劑 組成。18. 乙烯環氧化制環氧乙烷催化劑的活性組分是 Ag 。19. 丙烯腈的主要生產方法是 氨氧化 ，主要原料是 丙烯 和 氨 。20. 環氧乙烷的主要生產方法是 乙烯環氧化 ，生產原料是 乙烯 和 氧 ，主要用途是 乙二醇 。21. 皂化反應是指油脂在 堿性 條件下的水解反應。22. 煤的化工利用途徑主要有三種，它們是 煤干餾 、 煤氣化 和 煤液化 。23. 已知有三種不同煤氣化工藝，它們是 固定

4、床 、 流化床 、和 氣流床 。24. 煤干餾產物有 焦炭 、 煤焦油 和 焦爐氣 。25. 水煤氣是以 水蒸氣 為氣化劑制得的煤氣，主要成分是 CO 和 H2 。半水煤氣是以 空氣和水蒸氣 作氣化劑制得的煤氣，主要成分是 CO 、 H2 和 N2 。26. 合成氣的主要成分是 CO 和 H2 。27. 煤氣化發生爐中煤層分為 灰渣層 、 氧化層 、 還原層 、 干餾層 和 干燥層 。28. 煤液化有兩種工藝，它們是 直接液化 和 間接液化 。36、目前，工業硝酸大多采用氨氧化法，該過程包括：氨的接觸氧化、一氧化氮的氧化和氮氧化物的吸收。37、煤氣化時根據氣化劑的不同，產物可分為 水煤氣 、

5、空氣煤氣 、 半水煤氣 。38、目前，國內常用的甲烷化催化劑是以 三氧化二鋁為載體的 鎳系列催化劑，使用前應進行 還原 。39、氨合成反應是在一定溫度、壓力和有 催化劑 存在下進行的。40、基本有機化學工業的原料有 天然氣 、 石油 、 煤、 農副產品。41、裂解氣的凈化過程包括 脫酸性氣 、脫水 、 脫炔、 脫一氧化碳 。42、芳烴的轉化反應主要有異構化 、歧化與烷基轉移、 烷基化、 脫烷基 等。四、簡述題（40分。每題5分）1、簡述以煤為原料、間歇制取半水煤氣時，一個循環包括的過程及其作用。答：煤制氣操作中一個循環包括一下五個過程：(1)吹風階段 空氣從爐底收入，進行氣化反應，提高燃料層的

6、溫度(積蓄熱量)，吹風氣去余熱回收系統或放空。 (2)一次上吹制氣階段 水蒸氣相加氮空氣從爐底送入，經灰渣區預熱進入氣化區反應，生成的煤氣送入氣柜。此過程中，由于水蒸氣溫度較低，加上氣化反應大量吸熱，使氣化區溫度顯著下降，而燃料層上部卻因煤氣的通過，溫度有所上升，氣化區上移，煤氣帶走的顯熱損失增加，因而在上吹制氣進行一段時間后，應改變氣體流向。 (3)下吹制氣階段 水蒸氣和加氮空氣從爐頂自上而下通過燃料層，生成的煤氣也送入氣柜。水蒸氣下行時，吸收爐面熱量可降低爐頂溫度，使氣化區恢復到正常位置。同時，使灰層溫度提高，有利于燃盡殘碳。 (4)二次上吹制氣階段 下吹制氣后，如立即進行吹風，空氣與下行

7、煤氣在爐底相遇，可能導致爆炸。所以，再作第二次蒸汽上吹，將爐底及下部管道中煤氣排凈，為吹風作準備。 (5)空氣吹凈階段 二次上吹后，煤氣發生爐上部空間，出氣管道及有關設備都充滿了煤氣，如吹入空氣立即放空或送往余熱回收系統將造成很大浪費，且當這部分煤氣排至煙囪和空氣接觸，遇到火星也可能引起爆炸。因此，在轉入吹風階段之前，從爐底部收入空氣，所產生的空氣煤氣與原來殘留的水煤氣一并送入氣柜，加以回收。2、分別從熱力學和動力學角度闡述工業生產中氨合成反應的特點。答：氨合成反應的特點為：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，低溫有利于NH3的生成,但在沒有催化劑的室溫條件下，氫氮

8、氣不能生成氨，因此氨合成反應需要催化劑，當溫度較低時催化劑的活性不能很好地發揮,不利于NH3的生成,所以反應有一個最適宜溫度，生產中應及時移走反應熱.氨合成反應是體積縮小的反應，提高壓力有利于反應向正方向進行，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；該反應為可逆反應。 3、氨氧化反應在沒有催化劑時，最終產物是什么？說明理由。答：氨和氧的氧化產物可能有NO、N2O、N2和水。如果對反應不加任何控制，最終產物為氮氣和水。其原因是：4NH3+5O2=4NO+6H2O, 4NH3+4O2=2N2O+6H2O, 4NH3+

9、3O2=2N2+6H2O以上各反應可視為不可逆反應，平衡常數以生成氮氣最大，所以最終產物為氮氣。4、給出四種脫碳方法（物理法或化學法）及其原理。答：熱鉀堿法：溶解在水中的二氧化碳能和碳酸鉀溶液反應，達到脫碳的目的MDEA法：N甲其二乙醇胺(R2CH3N) 是一種叔胺，它的水溶液呈弱酸性，可以與CO2反應，達到脫出CO2的目的。碳酸丙烯酯法：碳酸丙烯酯是有機溶劑，對二氧化碳、硫化氫等酸性氣體有較大的溶解能力，而氫、氮、氧化碳等氣體在其中的溶解度甚微，利用這一特點達到脫碳目的。低溫甲醇洗法：甲醇對二氧化碳，硫化氫，硫氧化碳等酸性氣體有較大的溶解能力，而氫、氯、氧化碳等氣體在其中的溶解度甚微，因而甲

10、醇能從原料氣中選擇吸收二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，而氫氮氣損失很小。NHD法：NHD溶劑對二氧化碳，硫化氫，硫氧化碳等酸性氣體有較大的溶解能力，而氫、氯、氧化碳等氣體在其中的溶解度甚微。5、簡述氨氧化時加入蒸汽的原因。 有利于反應物從催化劑表面解析出來，避免丙烯腈的深度氧化。可稀釋反應物的濃度，使反應趨于平穩，并有利于防爆。水蒸氣熱容較大，可帶走大量反應熱，便于控制反應溫度。可以清除催化劑表面的積碳。6、裂解反應裝置必須具備哪些工藝要求？ 高溫、低烴分壓、短停留時間。7、通過合成甲醇的熱力學分析說明了哪些問題？ （1）壓力為20MPa左右，溫度在300-400反應，此時，反應熱隨溫度及壓力變化

11、小，反應條件控制容易。（2）低溫高壓對合成甲醇有利。（3）一些副反應在熱力學上比主反應有利，因此，需要采用選擇性好的催化劑。8.合成氣為何精制？合成氨原料氣經過脫硫、變換和脫碳工序后，合成氣中除了H2和N2外，仍然含有極少量的其他化合物，如CO，CO2，O2等，這些雜質都是后續工序催化劑的毒物，其中CO+CO2>1020cm3m3就會使合成氨催化劑中毒，水分也會使催化劑中毒。因此，合成氣在進入合成塔之前還必須進步精制，除去這些雜質。8、用熱力學和動力學綜合分析說明苯和乙烯液相烷基化反應的溫度為什么控制在95左右。熱力學上：50-200K有利動力學：低溫反應速度慢 催化劑：熱穩定性差，12

12、0以上樹脂化，有腐蝕性傳熱：放熱反應，沸點移走反應熱。9、對石油的一次加工和二次加工有哪些加工方法？ 一次加工方法為常壓蒸餾和減壓蒸餾。二次加工主要方法有：.催化重整；.催化裂化；.催化加氫裂化；烴類熱裂解；烷基化；異構化；焦化等10、煤的加工路線有幾種？ 煤的高溫干餾(煉焦)；煤的低溫干餾；煤的氣化；煤的液化。 11、化學工業的原料資源有幾類？ 無機化學礦；石油；天燃氣；煤；生物質；再生資源；空氣和水。 12、化工生產過程一般可分為幾大步驟？ 化工生產過程一般可概括為原料預處理、化學反應和產品分離及精制三大步驟。 13、什么是轉化率、選擇性、收率？ 轉化率是指某一反應物參加反應而轉化的數量占

13、該反應物起始量的分率或百分率，用符號X表示。其定義式為 轉化率表征原料的轉化程度，反映了反應進度。 選擇性系指體系中轉化成目的產物的某反應物量與參加所有反應而轉化的該反應物總量之比。用符號S表示，其定義式如下 在復雜反應體系中，選擇性是個很重要的指標，它表達了主、副反應進行程度的相對大小，能確切反映原料的利用是否合理收率亦稱為產率，是從產物角度來描述反應過程的效率。符號為y，其定義式為 根據轉化率、選擇性和收率的定義可知，相對于同一反應物而言，三者有以下關系:Y=S·X 14.一氧化碳變換的反應式為：影響該反應的平衡和速度的因素有哪些？如何影響？為什么該反應存在最佳反應溫度？最佳反應

14、溫度與哪些參數有關。一氧化碳變換的反應式為：影響平衡因素有溫度、水碳比、原料氣中CO2含量等。影響速度因素有壓力（加壓可以提高反應物分壓，在3.0MPa以下，反應速率與壓力的平方根成正比，壓力再高，影響就不明顯了）、溫度（CO的變換反應為可逆放熱反應，所以存在最佳反應溫度Top）、水蒸氣（水蒸氣的用量決定了H2O/CO比值，在水碳比低于4時，提高水碳比，可使反應速率增長較快，但水碳比大于4后，反應速率的增長不明顯，故一般選用H2O/CO比為4左右）。因該反應為可逆放熱反應，所以存在最佳反應溫度Top，Top與氣體原始組成、轉化率及催化劑有關。  14、烯烴裂解的主要反應有哪些？ (1

15、)斷鏈反應；(2)脫氫反應；(3)歧化反應；(4)雙烯合成反應；(5)芳構化反應15、什么是一次反應？什么是二次反應？ 一次反應是指原料烴在裂解過程中首先發生的原料烴的裂解反應，二次反應則是指一次反應產物繼續發生的后繼反應。16、裂解氣預分餾處理后為何脫水？用何方法？ 水分帶入低溫分離系統會造成設備和管道的堵塞，除水分在低溫下結冰造成凍堵外，在加壓和低溫條件下，水分尚可與烴類生成白色結晶的水合物，如:CH4·6H2O，C2H6·7H2O，C3H8·8H2O，。這些水合物也會在設備和管道內積累而造成堵塞現象，因而需要進行干燥脫水處理。裂解氣中的水含量不高，但要求脫水

16、后物料的干燥度很高，因而，均采用吸附法進行干燥。17、分離流程的主要評價指標是什么？ (1)乙烯回收率 (2)能量的綜合利用水平18、天燃氣水蒸汽轉化過程為何分二段進行？ 從熱力學角度看，高溫下甲烷平衡濃度低，從動力學看，高溫使反應速率加快，所以出口殘余甲烷含量低。因加壓對平衡的不利影響，更要提高溫度來彌補。在3MPa的壓力下，為使殘余甲烷含量降至0.3(干基)，必須使溫度達到1000。但是，在此高溫下，反應管的材質經受不了，因此，為滿足殘余甲烷0.3的要求，需要將轉化過程分為兩段進行。第一段轉化在多管反應器中進行，管間供熱，反應器稱為一段轉化爐，最高溫度(出口處)控制在800左右，出口殘余甲

17、烷10(干基)左右。溫度在800左右的一段轉化氣絕熱進入二段轉化爐.同時補人氧氣，氧與轉化氣中甲完燃燒放熱，溫度升至1000，轉化反應繼續進行，使二段出口甲烷降至0.3。若補入空氣則有氮氣帶人，這對于合成氨是必要的，對于合成甲醇或其他產品則不應有氮。 19、烴類熱裂解制乙烯的過程中，管式裂解爐的輻射管為什么用變徑管（前細， 后粗）比用均徑管有好處？反應初期用小管有利于強化傳熱，使原料迅速升溫，縮短停留時間；裂 解管后部管徑變粗，有利于減小烴分壓，減少二次反應，而且也不會因二次反應生成的焦很快堵塞管道，因而延長了操作周期，提高了乙烯收率。20.附圖為以天然氣為原料的日產千噸的大型合成氨廠的轉化工

18、段流程圖。請參考此流程圖回答下列問題： 1.1#設備的作用是什么？ 2. 2#設備的作用是什么？ 3. 此工藝為何要設置二段轉化？4.為何要向二段轉化器中引入經預熱至450左右的空氣？ 5. 此工藝的壓力為何選3MPa？21、裂解氣的預分餾有何作用？ 經預分餾處理，盡可能降低裂解氣的溫度，從而保證裂解氣壓縮機的正常運轉，并降低裂解氣壓縮機的功耗。 裂解氣經預分餾處理，盡可能分餾出裂解氣的重組分，減少進入壓縮分離系統的進料負荷。 在裂解氣的預分餾過程中將裂解氣中的稀釋蒸汽以冷凝水的形式分離回收，用以再發生稀釋蒸汽，從而大大減少污水排放量。 在裂解氣的預分餾過程中繼續回收裂解氣低能位熱量。通常，可由急冷油回收的熱量發生稀釋蒸汽，由急冷水回收的熱量進行分離系統的工藝加熱。22、合成氣為何精制？ 合成氨原料氣經過脫硫、變換和脫碳工序后，合成氣中除了H2和N2外，仍然含有極少量的其他化合物，如CO，CO2，O2等，這些雜質都是后續工序催化劑的毒物，其中CO+CO2>1020cm3m3就會使合成氨催化劑中毒，水分也會使催化劑中毒。因