发布时间 : 星期三 文章化工工艺学考试卷 必考更新完毕开始阅读397cca75336c1eb91a375d43
寿命长。
（3） 氧气氧化法可采用浓度较高的乙烯，反应器的生产能力比空气氧化法高。 （4） 氧气氧化法的乙烯消耗定额和电力消耗比空气氧化法低。 9. 丁二烯的生产方法有哪些？ 答：丁二烯的工业生产方法包括：
（1） 从烃类热裂解制乙烯副产的C4馏分得到。 （2） 乙醇和成丁二烯。
（3） 由正丁烷和正丁烯脱氢得到。 （4） 正丁烯氧化脱氢制丁二烯。
10. 在丁二烯的生产过程中，加入水蒸气具有哪些作用？ 答：水蒸汽的作用包括：
（1） 加入水蒸汽可以提高反应的选择性。 （2） 加入水蒸汽可以提高反应速率。 （3） 加入水蒸汽可以控制反应温度。
（4） 加入水蒸汽可以利用水煤气反应达到清焦的作用。 （5） 加入水蒸汽可以降低爆炸极限，达到防止爆炸的目的。 11. 说明氨合成催化剂的组成及其作用。
答：氨合成催化剂的组成包括α—Fe，Al2O3，K2O，CaO，MgO，SiO2等。 （1） 氨氧化催化剂的活性组分是α—Fe，未还原时为FeO +Fe2O3，其中FeO
占24~38%，Fe2+/Fe3+=0.5，一般在0.47~0.57之间，可视为Fe3O4，具有尖晶石结构。
（2） Al2O3的作用：Al2O3与Fe3O4作用可形成FeAl2O4，具有尖晶石结构，当
催化剂还原后，Fe3O4被还原为α—Fe，而未被还原的Al2O3仍保持着尖晶石结构，起到骨架作用，从而防止铁细晶的长大，使催化剂的比表面积增加，活性增加。因此，Al2O3为结构型助催化剂，氧化镁的作用与Al2O3的作用相似，也是结构型助催化剂。
（3） K2O的作用：氧化钾是电子型助催化剂，在Fe—Al2O3催化剂中添加氧化
钾后，可以使金属的电子逸出功下降，有助于氮的活性吸附。
（4） CaO的作用：CaO的作用与K2O相似，也是电子型助催化剂，同时，氧
化钙能降低固熔体的熔点和粘度，有利于三氧化二铝和四氧化三铁固熔体的形成，提高催化剂的热稳定性。 （5） Si2O的作用：二氧化硅是磁铁矿中的杂质，具有中和K2O和CaO的作用，
此外，Si2O还具有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能。
12. 天然气蒸汽转化反应是体积增大的可逆反应，加压对化学平衡不利，为什么还要加压操作？
答：从烃类蒸汽转化反应的平衡考虑，反应宜在低压下进行，但从20世纪50年代开始，逐渐将压力提高到3.5~4.0MPa下操作，现在的最高压力可达5MPa。其原因如下：
（1） 可以节省压缩功耗。
烃类蒸汽转化为体积增大的反应，而气体的压缩功与被压缩气体的体积成正比，所以压缩含烃原料和二段转化所需的空气的功耗要比压缩转化气节省。同时由于氨是在高压下合成的，氢氮混和气压缩的功耗与压缩前后压力比的对数成正比，这就是说，合成压缩机的吸入压力越高，压缩功耗越低。尽管转化反应压力提高后，原料气压缩和二段转化所用的空气压缩机的功耗要增加，但单位产品氨
的总功耗还是减少的。
（2） 可以提高过量蒸汽余热的利用价值。
由于转化是在过量水蒸气条件下进行的，经一氧化碳变换冷却后，可以回收原料气中大量余热。其中水蒸气的冷凝热占有相当大的比重，这部分热量与水蒸气的分压有直接关系，压力越高，水蒸汽的分压也越高，因此其冷凝温度（即露点）越高，在同一汽气比条件下，低变炉出口气体的露点随压力的升高而增加，蒸汽冷凝液利用价值也就越高，温度相同，压力越高，热效率越高，即回收的热量越多。
（3） 可以减少原料气制备与净化系统的设备投资。
转化压力提高，变换、净化以至到氢氮混和气压缩机前的全部设备的操作压力都随着提高，对于同样的生产规模，在一定程度上，可以减少设备投资，而且在加压条件下操作，可提高转化和变换的反应速率，可以减少催化剂用量。
13. 在烃类热裂解的过程中，加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点？ 答：在烃类热裂解的过程中，加入水蒸汽作为稀释剂具有如下优点： （1） 水蒸汽的热容较大，能对炉管温度起稳定作用，因而保护了炉管。 （2） 水蒸汽价廉易得，且容易与裂解产物分离。
（3） 水蒸汽可以抑制原料中的硫化物对合金钢裂解炉管的腐蚀。 （4） 水蒸汽可以与裂解管中的焦炭发生水煤气反应而清焦。 （5） 水蒸汽对金属表面起一定的氧化作用，使金属表面的铁镍形成氧化膜，从
而减轻了铁、镍对烃类气体分解生炭的催化作用。
14. 裂解气的压缩为什么采用多级压缩？确定压缩段数的依据是什么？ 答：；裂解气的采用多级压缩的优点： （1） 节约压缩功耗，压缩机压缩气体的过程接近绝热压缩，功耗大于等温压缩，
如果把压缩分为若干段进行，段间冷却移热，则可节省部分压缩功，段数越多，越接近等温压缩。
（2） 裂解气中的二烯烃易发生聚合反应，生成的聚合物沉积在压缩机内，严重
危及操作的正常进行。而二烯烃的聚合速度与温度有关，温度越高，聚合速度越快，为了避免聚合现象的发生，必须控制每段压缩后气体温度不高于100℃ 。
（3） 减少分离净化负荷，裂解气经过压缩后段间冷凝，可除去大部分的水，减
少干燥器的体积和干燥剂的用量，延长干燥器的再生周期；同时还可以从裂解气中分凝出部分C3及C3以上的重组分，减少进入深冷系统的负荷，从而节约了冷量。
根据每段压缩后气体温度不高于100℃，避免二烯烃在压缩机内发生聚合反应，压缩机的压缩比为2左右，并依据气体的最初进口压力和最终出口压力来确定压缩机的段数。
15. 说明在裂解气的分离过程中，设置冷箱的作用及其特点。
答：在烃类热裂解的裂解气分离的过程中，设置冷箱的作用提高乙烯的回收率。
冷箱的特点：
（1） 用冷箱分出氢气（91.48%），使脱甲烷塔的CH4/H2增加，从而使乙烯的回
收率增加。
（2） 冷箱分出的富氢可作为炔烃加氢的原料。
（3） 冷箱采用逐级冷凝，分股进料，从而减轻脱甲烷塔的负荷。
（4） 流程通过节流阀A、B、C的节流制冷作为低温冷量的来源。 冷箱适用于生产规模大，自动化水平高，原料气组成稳定的流程。 16. 工业上氢气的来源有哪些？ 答：工业上氢气的来源包括： （1） 水电解制氢。 （2） 焦炉煤气、油品铂重整和烃类热裂解等副产氢气，经过变压吸附可制得纯
氢。
（3） 煤气化制氢，工业煤经过水煤气反应或半水煤气反应可制得氢气。 （4） 气态烃或轻油（石脑油）经水蒸汽转化反应可制氢。
二、 写出下列过程的主要化学反应，催化剂，反应压力和反应温度。 1. 二氧化硫接触氧化制三氧化硫。
（1）化学反应：SO2 + 1/2O2 SO3
（2）催化剂：活性组分：V2O5。载体：硅胶、硅藻土及其混合物。助催化剂：
K2O、K2SO4、TiO2、MoO3等。 （3）反应压力：常压。 （4）反应温度：400~600℃
2. 双加压法氨接触氧化制一氧化氮。
（1）化学反应：4NH3 + 5O2 4 NO + 6H2O （2）催化剂：Pt网。
（3）反应压力：0.25~0.5MPa。 （4）反应温度：850~860℃
3. 氧气氧化法乙烯环氧化制环氧乙烷。
（1）化学反应：C2H4 + 1/2O2 C2H4O
（2）催化剂：活性组分：Ag。载体：碳化硅，α—Al2O3和含有少量SiO2的
α—Al2O3，助催化剂：碳酸钾、碳酸钡和稀土元素化合物。 （3）反应压力：1.0~3.0 MPa。 （4）反应温度：204~270℃ 4. 丙烯氨氧化制丙烯腈。
（1）化学反应：CH2=CHCH3 + NH3 + 3/2O2 CH2=CHCN + 3H2O （2）催化剂：①钼酸铋系：P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/Si2O；②锑系：Sb-Fe-O。 （3）反应压力：常压。
（4）反应温度：最佳温度：440℃。 5. 氢氮气合成氨
（1）化学反应：N2 + 3H2 2NH3
（2）催化剂：α—Fe-Al2O3-MgO-K2O-CaO-SiO2 （3）反应压力：15MPa。 （4）反应温度：390~520℃。 6. 一氧化碳、氢气合成甲醇
（1）化学反应：CO + 2H2 2CH3OH （2）催化剂：CuO-ZnO-Al2O3 。 （3）反应压力：5~10MPa。 （4）反应温度：230~270℃。 7. 乙苯脱氢制苯乙烯 （1）化学反应： C2H5 CH=CH2 + H2
（2）催化剂：Fe2O3-Cr2O3-K2O （3）反应压力：常压。 （4）反应温度：600~630℃ 8. 正丁烯氧化脱氢制丁二烯
（1）化学反应：n-C4H8 + 1/2O2 CH2=CH—CH=CH2 + H2O （2）催化剂：铁酸盐尖晶石催化剂。 （3）反应压力：常压
（4）反应温度：327~547℃
9. 乙烯液相氯化制1，2—二氯乙烷
（1）化学反应：CH2=CH2 + Cl2 ClCH2CH2Cl （2）催化剂：FeCl3 （3）反应压力：常压。 （4）反应温度：50℃。 10. 电石乙炔法制氯乙烯。
（1）化学反应：C2H2 + HCl CH2=CHCl （2）催化剂：HgCl2/活性碳。 （3）反应压力：常压。
（4）反应温度：160~180℃。
三、 根据所给流程回答下列问题： 1. 乙烯配位催化氧化制乙醛： 回答问题：
（1） 为什么催化剂溶液可以在反应器与除沫分离器之间自动循环？ （2） 写出三个基本化学反应。 （3） 反应热是如何移出的？ （4） 反应器的进料组成是多少？
（5） 写出反应所用的催化剂溶液的组成。 （6） 写出催化剂再生的方法和再生的化学反应。 （7） 反应温度和压力各是多少？乙烯的转化率是多少？
（8） 自吸收塔顶部出来的气体在循环时为什么将部分气体排放而不全部作为
循环气返回到反应器？
答：
（1） 新鲜乙烯和循环乙烯的混合物与氧气分别自反应器的底部送入，催化
剂溶液也从底部送入反应器，乙烯和氧气以鼓泡的形式通过反应器，在液相内进行化学反应转变为乙醛。由于反应放热，将产物乙醛和部分水汽化，因此反应器内被密度较低的气液混合物所充满，该气液混合物通过反应器上部的两根连通管流入除沫分离器。由于在除沫器内气速降低，气体自顶部流出，催化剂溶液沉积在底部，这样，在除沫器内的催化剂的密度比反应器内的气液混合物的密度大得多，因此催化剂溶液可自行通过除沫器底部的循环管返回到反应器内，从而实现了反应器和除沫器之间的循环。 （2） 写出三个基本化学反应。（3分）
烯烃的羰化反应：