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[化工工艺学
弟一章 :绪论
现代化学工业的特点
原料、生产方法和产品的多样性与复杂性。
向大型化、综合化、精细化发展。
多学科合作、技术密集型生产。
重视能量合理利用,积极采用节能工艺和方法
资金密集,投资回收速度快,利润高
安全与环境保护问题日益突出
第二章:化学工艺基础
1.石油的常、减压蒸馏流程有: 燃料型 、 燃料-润滑油型、 燃料-化工型
2.化工生产过程一般可概括为:① 原料预处理 ② 化学反应 ③ 产品分离及精制
3.可运用 推论分析法、功能分析 、形态分析等方法来进行流程设计。
4.化工过程的主要效率指标:①生产能力和生产强度 ②化学反应的效率——合成效率③转化率,选择性和收率 ④平衡转化率和平衡产率
5. 计算题 (转化率,选择性,收率)
转化率(以x表示):某一反应物反应掉的量占其输入量的百分数。(以Na1、Na2分别表示反应物A输入及输出体系的摩尔数,则反应物A的转化率 )
Xa=(Na1-Na2)÷Na1×100%
选择性(以S表示):反应物反应生成目的产物所消耗的量占反应掉的量的百分数。反应物为A,生成的目的产物为D,ND 表示生成的目的产物D的摩尔数,a、d分别为反应物A与目的产物D的化学计量数,则选择性为
S=(ND×a/d)÷((Na1-Na2) ×100%
收率(以Y表示):目的产物的量除以反应物(通常指限制反应物)输入量,以百分数表示。它可以用物质的量(摩尔数)或质量进行计算。若以摩尔数计算,考虑化学计量系数,则目的产物D的收率为:
YD=(ND×a/d)÷Na1 ×100%
转化率、选择性与收率三者之间的关系为:Y=SX
6.反应条件对化学平衡和反应速率的影响。
答:(1).温度
对于吸热反应,△H〉0,K值随着温度升高而增大,有利于反应,产品的平衡产率增加。
对于放热反应,△H〈0,K值随着温度的升高而减小,平衡产率降低。故只有降低温度才能使平衡产率曾高。
(2).浓度的影响
反应物浓度越高,越有利于平衡产物向产物的方向移动。反应物浓度越高,反应速率越快。
(3).压力的影响
对分子数增加的反应,降低压力可以提高平衡产率。
对于分子数减少的反应,压力升高,产物的平衡产率增大。
对分子数没有变化的反应,压力对平衡产率无影响。
第三章:烃类热裂解
1.在原料确定的情况下,从裂解过程的热力学和动力学出发,为了获得最佳裂解效果,应选择什么样的工艺参数?为什么?
答: 应选择 高温-短停留,低分压并且添加稀释剂
高温-短停留时间的条件可以获得较高的烯烃收率,并减少结焦;在相同的操作条件下所得裂解汽油的收率相对较低;使裂解产品中收率明显增加,并使乙烯∕丙烯比及C4中双烯烃∕单烯烃的比增大。
降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速率,提高一次反应的选择性。降低压力可以促进生成乙烯的一次反应,抑制发生聚合的二次反应,从而减轻结焦的程度。
添加稀释剂可以降低烃分压
稀释剂加入量确定的原则是什么?
答:①裂解反应后通过极冷即可实现稀释剂与裂解气的分离,不会增加裂解气的分离负荷和困难。使用其他惰性气体为稀释剂时反应后均与裂解气混为一体,增加了分离困难。
② 水蒸气热容量大,使系统有较大的热惯性,当操作供热不平稳时,可以起到稳定温度的作用,保护炉管防止过热。
③抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。
脱除积碳,炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。
3.酸性气体的脱除方法:碱洗发脱除酸性气体 乙醇胺法脱除酸性气
4.脱炔方法: 催化加氢脱炔 、溶剂吸收法脱除乙炔
第四章:芳烃转化过程
1.芳烃转化反应所采用的催化剂类型“
①酸性卤化物
②固体酸 :浸附在适当载体上的质子酸、浸附在适当载体上的酸性卤化物、混合氧化物催化剂、贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂 、分子筛催化剂
2.芳烃的脱烷基化 脱烷基化方法:烷基芳烃的催化脱烷基、烷基芳烃的催化氧化脱烷基、烷基芳烃的加氢脱烷基、烷基苯的水蒸气脱烷基法
3.芳烃的歧化与烷基转移 (工艺条件)
答:①原料中杂质含量 原料中若水分存在会使分子筛催化剂活性下降,应加以脱除。
②C9芳烃的含量和组成 C9芳烃有三个三甲苯异构体以及三个甲乙苯异构体和丙苯组分存在,不仅使乙苯含量增加,而且使氢气消耗量也增加。所以甲乙苯和丙苯在C9芳烃中的含量应有一定的限量。
③ 氢烃比 氢气的存在可抑制生焦生碳等反应的进行,改善催化剂表面的积碳程度有显著的效果。所以需适当提高氢烃比, 当C9 芳烃中甲乙苯和丙苯含量
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