化学工艺学答案18-第4页
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化学工艺学答案18-4
5.高低压法合成甲醇比较；答：低压法：230～270℃，5～10MPa，反；高压法：300～400℃，30MPa，催化剂活性；补充习题：；1加氢反应和脱氢反应对催化剂有什么要求？；2以媒为原料和以天然气为原料合成氨生产过程有什么；3试分析比较合成气的三种精制方法；4氨合成反应的平衡常数Kf随温度和压力是如何变化；5影响氨平衡浓度的因素有哪些？；6温度和压力对
5. 高低压法合成甲醇比较。答：低压法：230～270℃，5～10 MPa，反应温度和操作压力较低，催化剂活性高，单程转化率高，合成气纯度要求严格，H/C比小，属于甲烷部分氧化法。高压法：300～400℃，30MPa，催化剂活性较低，需较高反应温度，由于高温下平衡转化率的限制，必须提高压力。 补充习题：1加氢反应和脱氢反应对催化剂有什么要求？2以媒为原料和以天然气为原料合成氨生产过程有什么不同之处？3试分析比较合成气的三种精制方法。4氨合成反应的平衡常数Kf随温度和压力是如何变化的？5影响氨平衡浓度的因素有哪些？6温度和压力对氨合成反应的平衡氨浓度及反应速率的影响。7惰性气体对氨合成反应的平衡浓度及反应速率的影响。8氨合成催化剂活性组分与助剂的作用。9在氨合成工艺流程中，排放气为什么在循环压缩机前，而氨冷则在循环压缩机之后？10从节能和提高经济效益出发，氨合成塔结构应如何改进？11合成氨与合成甲醇有哪些相似的地方？12高低压合成甲醇的比较。13根据热力学分析，合成甲醇应在低温（&100℃，Kf值大）和高压下（&30MPa，推动力大）更为有利，工业上为什么不采用此工艺条件？14乙苯脱氢制苯乙烯生产过程中温度和空速对选择性的影响。15苯乙烯生产中，外热式工艺与绝热式工艺有什么不同？ 5※&习题七&课后习题：1．分析氧化过程的作用及其特点答：氧化过程是生产大宗化工原料和中间体重要的反应过程，主要化学品中50%以上和氧化过程有关。氧化反应以烃类的氧化最具代表性，烃类的氧化又可分为完全氧化和部分氧化两种。反应特点：1） 反应热量大：氧化反应是强放热反应，氧化程度越大反应放热越多，完全氧化时的热效应是部分氧化时的8-10倍。2） 反应不可逆：由于氧化反应的ΔGθ＜＜0，故为热力学不可逆反应，反应不受化学平衡限制，理论上可以达到100%的单程转化率。但实际生产中为保证目的产物的产率而要控制转化率，以保证较高的选择性。3） 氧化途径复杂多样：由于烃类及其衍生物和中间产物的不稳定，催化剂和反应条件的不同，氧化反应可经过不同的反应路径转化为不同的产物，而且催化剂的选用是决定氧化路径的关键。4） 过程易燃易爆：烃类与氧或空气容易形成爆炸混合物，因此氧化过程的设计和操作时要注意安全。2．典型的气―固相催化氧化常见的反应器类型有哪几种？各有什么优缺点？
答：常见的反应器类型有固定床反应器、流化床反应器。固定床反应器常见的是列管式反应器，其优点：气体在床层内的流动近似平推流，返混较小，适用有串联式深度氧化副反应的反应过程，可抑制串联副反应的发生，提高选择性；对催化剂的强度和耐磨性要求比流化床低。其缺点：结构复杂，催化剂装卸困难；空速较小，生产能力比流化床小；反应器内沿轴向温度分布有一最高点，称热点，热点的出现使催化床层只有一小部分催化剂在最佳温度下工作，影响催化剂效率的充分发挥。流化床反应器的优点：结构简单，催化剂装卸容易，空速大；具有良好的传热效率，反应器内温度均一，温差小，反应温度易于控制；因易返混，原料可稍高于爆炸下限，以提高反应物浓度和生产能力；较适合深度氧化产物主要来自平行副反应，且主、副反应的活化能相差甚大的场合。其缺点：产物停留时间长，串联副反应严重，不利于高转化率的获得；对催化剂的强度要求高，系统中要配高效率的旋风分离器以回收催化剂粉末；气体通过催化剂床层时可能有大气泡产生导致气―固接触不良，反应转化率下降；空速受催化剂密度、反应器高度和旋风分离器回收催化剂能力的限制。3．掌握乙烯环氧化制环氧乙烷的原理、催化体系和反应主流程。答：原理：原子态吸附氧是乙烯银催化氧化的关键氧种。原子态吸附氧与底层氧共同作用生成环氧乙烷或二氧化碳，2?分子氧的作用是间接的。O2?4Ag(相邻)?2O吸附态(?)2?
6Ag??6O吸附态(?)? 4Ag2C4?H22?COg?6AH2 O2 ? 2O7C2H4?6A?gO()?6CO2C2?O6?Ag2H2吸附态2H4?另一种机理：乙烯与被吸附的氧原子之间的距离不同，反应生成的产物也不同 。被吸附氧原子距离较远时发生亲电性弱吸附，生成环氧乙烷；距离较近时为亲核性强吸附，生成二氧化碳和水。 催化体系：乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工业催化剂为银催化剂，它由活性成分银、载体和助催化剂组成。载体功能是提高活性组分银的分散度，防止银的微小晶粒在高温下烧结，工业选用比表面积小，无孔隙或粗孔隙型惰性物质。比表面积和形状对催化剂性能有影响。助催化剂的作用是提高反应速率和选择性，降低反应温度。活性成分银的含量对催化剂的活性和选择性有关。催化剂的制备有两种方法，早期采用粘接法或称涂覆法，现在采用浸渍法。粘接法用粘接剂将活性组分、助催化剂和载体粘接在一起；浸渍法一般采用水或有机溶剂溶解有机银作银浸渍液。 反应主流程：包括反应部分和环氧乙烷回收、精制两大部分。反应部分反应器流出的环氧乙烷用冷却装置冷却后用水吸收，尾气循环使用。回收精制部分的环氧乙烷水溶液中含有甲醛、乙醛等杂质，根据环氧乙烷的用途不同提浓和精制方法不同。4．致稳气的作用是什么？答：减少混合气的爆炸极限，增加体系的安全性，具有较高的比热荣，有效的移除部分反应热，增加体系的稳定性。 七章习题.doc补充习题：1了解氧化过程的作用及其特点。2分析催化自氧化反应的特点并给出在化工应用中的实例。3了解络合催化氧化原理及其在Wacker反应中的应用。4间接氧化法生产环氧丙烷的原理和使用的催化剂是什么？5间接氧化法生产环氧丙烷过程中主反应器是什么类型？为什么这样选择？ 6比较分析非均相催化氧化和均相催化氧化的特点。7了解重要的非均相催化氧化类型并举出实例。8非均相催化氧化反应机理有几种？各自描述的特点是什么？9典型的气―固相催化氧化常见的反应器类型有哪几种？各自的优缺点是什么？10了解绿色化学及清洁生产概念，就氧化反应举例说明。11掌握乙烯环氧化制环氧乙烷的原理、催化体系和反应主流程。12乙烯环氧化反应工艺条件选择的依据是什么？13致稳气的作用是什么？14掌握丙烯氨氧化制丙烯腈的原理、催化体系和反应主流程15通过丙烯氨氧化Bi―Mo―Fe多元氧化物催化剂，了解各组分的相互作用。 16丙烯氨氧化制丙烯腈工艺参数选择的依据是什么？17了解共沸精馏的原理及其在丙烯腈精制过程中的应用。18从原料的来源和价格，谈谈丙烷氨氧化制丙烯腈的前景。19了解苯酐生产的基本原理和催化体系的构成及工艺技术走向。20试从原子经济性的角度论述苯酐生产原料的取舍。21从苯酐的精制过程，理解精制方法选择的重要性。22为什么苯酐能在爆炸限内生产？应采取哪些安全措施？23蒽醌法制过氧化氢的生产原理是什么？24了解蒽醌法制过氧化氢的工艺流程。25从过氧化氢的浓缩精制过程，谈谈节能的重要性和节能方法的选择。 26何谓爆炸极限？其主要影响因数有哪些？27请列举一些化工生产中常用的防爆措施。 5※&习题八&课后习题：1．比较甲醇羰基合成醋酸低压法与高压法的工艺特点，阐述低压法的优缺点。
答： 低压法：反应条件：温度175～200℃，总压3MPa、一氧化碳分压1～1.5MPa反应装置：反应器，闪蒸器，涤气塔，精馏系统有四个塔反应过程：反应产物闪蒸后进涤气塔，而母液返回反应器，产物通过精馏得到产品催化剂：昂贵和稀缺的铑及其的不稳定络合物；其回收和再利用是重要部分。高压法：反应条件：反应温度250℃、总压力70MPa反应装置：洗涤塔，反应器，低压分离器，精制系统反应过程：甲醇经洗涤塔后和其它原料进入反应器，反应器顶引出的物质进低压分离器，所得粗酸再精制得产品。催化剂：钴催化剂；碘化钴；在催化剂分离器中的残余物质中，可循环使用。 低压法的优缺点：优点是在技术经济上有很大的优越性，如原料路线多样，转化率和选择性高，过程能量效率高，催化系统稳定，工程和控制巧妙，结构紧凑，副产物少，三废少，清洁生产，操作安全。缺点是催化剂铑的资源有限，设备的耐腐蚀材料昂贵。2．采用羰基钴催化剂，为什么使用高压法？答：采用羰基钴催化剂时所发生的一系列复杂反应过程要求在较高的温度下才能保持合理的反应速率，而为了在较高温度下稳定[Co(CO)4]-配位化合物，必须提高一氧化碳分压，从而决定了要使用高压法。 八章习题.doc补充习题：1羰基合成反应有那几类？其主要特点是什么？2羰基合成反应所使用的催化剂有那几类？各有什么特点？3比较甲醇羰基合成醋酸低压法与高压法的工艺特点，阐述低压法的优缺点。 4反应工艺条件改变对甲醇低压羰基合成醋酸反应速率控制步骤的影响。 5采用羰基钴催化剂，为什么使用高压法？6影响烯烃氢甲酰化反应的因素。7根据丙烯氢甲酰化合成丁醛低压法与高压法的工艺特点，简述烯烃氢甲酰化低压法的优缺点。8简述羰基合成反应催化剂研究方面的最新进展。9了解羰基合成法生产1，3-丙二醇的工艺特点。10可采用什么措施提高丁醛的正/异比？11简述配位催化反应的基本原理。 5※&习题九&1氯代烃生产过程所涉及的化学反应有哪几种类型，它们的规律是什么？ 2工业上氯乙烯的生产方法有哪几种，各有什么优势和缺点。3什么是平衡氧氯化法，其原理是什么？4试分析氧氯化的反应机理及影响因素。5试分析在乙烯氯化过程中，如何控制多氯副产物以及加压对提高EDC选择性是否有利。6根据乙烯氧氯化的环氧乙烷机理，推导乙烯氧氯化的Langmuir-Hinshelwood型反应动力学方程表达式。7EDC裂解的主、副反应可简化表示为：，两个反应均为一级，。试分析反应条件（温度、压力、?）对EDC裂解反应的影响。8鼓泡塔、环流反应器、固定床反应器和流化床反应器各有何特点？分别适用于哪类反应？请根据乙烯氯化、氧氯化和EDC裂解反应的特点，分析上述四种反应器各适用于哪个反应？9为何氯乙烯精馏塔采用真空操作？EDC脱水塔的操作原理是什么？ 包含各类专业文献、行业资料、外语学习资料、幼儿教育、小学教育、中学教育、文学作品欣赏、化学工艺学答案18等内容。　
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什么叫回炼比?回炼比的大小对催化裂化装置的操作有些什么影响?
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回炼比=总回炼油量（t/h）/新鲜原料油量(t/h)
=（总转化率/单程转化率）-1
式中总回炼油量是指回炼油和回炼油浆的总和。
回炼比本身并不是独立变量，在一定的总转化率下，它只是单程转化率的反映。单程转化率高，回炼比就小。
回炼比是催化裂化反应的一项重要指标，它和产品的产率分布、产品质量、装置热平衡以及装置的处理能力等有密切关系。
（1）随着单程转化率的增加，柴油收率和单程转化率之比值迅速下降。因此，为了提高柴油收率，应该降低单程转化率，增加回炼比。这样，一方面反应深度较浅，柴油不易二次裂化；另一方面回炼比增加后，降低了催化裂化所生成的柴油的分压，从而进一步降低柴油的二次裂化的程度。
（2）降低单程转化率，增加回炼比，可以降低轻柴油的凝点，增加轻柴油的十六烷值。
（3）回炼比增加后，反应所需热量大大增加，原料预热炉的负荷、反应器和分馏塔等的负荷都会随之增加。由于反应所需热量增加，反过来又会使再生温度降低，再生催化剂含炭量增加，使单程转化深度进一步降低，有时不得不降低处理量或生产柴油以减少回炼比。所以回炼比的增加是有限度的。
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催化裂化出的汽油的辛烷值和什么因素有关？
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影响催化汽油辛烷值的因素很多，主要有：
原料组成：原料中烷烃使辛烷值降低；环烷烃和芳烃使辛烷值增加；
催化剂活性;活性高，产品烯烃含量下降，辛烷值下降；
反应时间：缩短反应时间，短接触汽油烯烃含量高，辛烷值升高；
反应温度：温度升高，辛烷值增加；
剂油比：增加，辛烷值增加
再生剂含碳量：再生剂含碳量上升，辛烷值增加
说的很全面了。
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工艺及操作对催化汽油辛烷值的影响
1 进料与催化剂的接触对辛烷值的影响
改善进料的雾化和与催化剂的接触，可降低焦炭的产率，这为提高渣油掺炼比例创造了条件。提高渣油掺炼比例，有利于提高汽油的辛烷值。不同的进料需要不同的进料温度，预热温度应保证其黏度小于5 mm ／s，为达到这一指标，某些渣油进料的预热温度可能高达220cIc。雾化后的原料平均粒径应达60 m，与催化剂的平均粒径相当；雾化蒸汽用量应保证上述指标的实现，用量可达8％。预热温度和雾化蒸汽量应以达到雾化指标为目标进行优化。
2 反应温度和反应压力对辛烷值的影响
反应温度是易于调整的参数。提高反应温度，提高了裂化反应与氢转移反应之比，因而可以提高汽油的辛烷值。反应温度每提高1O℃，RON约提高1．0个单位，MON约提高O．4个单位，△MON／△RON约为O．4。提高反应温度，汽油中的烯烃含量上升，因而MON的增幅明显低于RON。提高反应温度可降低生焦，但干气产率增加。最佳反应压力是个有争议的问题，近来的趋势倾向于在较高压力下操作，但降压可提高汽油的辛烷值；反应压力每下降O．01 MPa，RON约可增加0．6个单位。降压提高了裂化反应／氢转移反应比率，提高了烯烃产率，其他条件相同，烃分压由O．28 MPa降至O．07 MPa，丁烯相对产率可提高约40％。改进反应系统和分馏系统设计，降低压降，可以提高辛烷值，这应引起注意。提高蒸汽使用量，可降低油气分压，因而可以提高汽油的辛烷值。
3 反应时间和转化率对辛烷值的影响
短接触时间可减少二次反应，烯烃饱和与裂化属于二次反应，因而恰当的急冷可提高RON约2个单位。按原料性质分段进料，以不同的反应时间裂化不同的进料，汽油的辛烷值约可提高2—3个单位。进料中的芳烃是相对难以裂化的组分，提高转化率，提高芳烃裂化反应的比例和深度，汽油中的芳烃含量也随之提高。在50％～80％的转化卑范围内，保持温度不变，转化率提高10个百分点，RON约提高O．8个单位，MON提高约0．8个单位，△M0N／△R0N约为1。提高转化率不影响汽油的敏感度。
4 汽油馏程对辛烷值的影响
改变汽油的终馏点是调整柴油表观收率的常用方法，也是降低汽油中硫含量的有效方法。该措施也可用于调整汽油的辛烷值。汽油的辛烷值分布曲线由装置的进料性质、转化率和汽油馏程所决定，不同的装置应绘制本装置的汽油辛烷值分布曲线。蒸馏曲线末端10％的重汽油．其辛烷值表现也凶上述条件的变化而变化。当该组分中重链烃或多环化合物含量高时，将其切入柴油，可提高辛烷值。终馏点每降低l0℃，RON约提高0．5个单位，AMON／ARON约为1。如石蜡基进料的催化汽油，重汽油中重链烃含量高，汽油终馏点F}1 200oC降至180℃ ，RON约提高1个单位
5 蒸汽压对辛烷值的影响及C4 调合
C4调合的辛烷值较高，汽油的蒸汽压提高lOkPa，RON约可提高O．3个单位，AMON／ARON约为0.6。辛烷值提高的幅度与C4 烃的组成关系密切。汽油中的C3及C4均影响汽油的蒸汽压，但C3对汽油蒸汽压的影响常常被忽略。稳定塔可按两种模式操作：一是按照汽油规格的要求，直接生产蒸汽压合格的汽油馏分；二是按照脱C4操作，保证塔底汽油组分C4含量不高于1％。前一种操作模式的缺点是汽油中不可避免的混有C3 。C3的蒸汽压比C4 高得多，37．8 条件下，C3的蒸汽压为 kPa，C4 的蒸汽压则为315～500kPa，C3和C4 的辛烷值相差并不大，但1 kg丙烷对蒸汽压的贡献相当于4～5 kg C4；汽油中混有C3 ，将严重影响C4的调入量，不仅导致汽油收率下降，也限制了C4对辛烷值的贡献。按第二种方案操作，可完全脱除汽油中的C4 ，再按蒸汽压的要求，将C4调入汽油，既可提高汽油收率，也可提高汽油的辛烷值。
6 回炼油对辛烷值的影响
回炼油中芳烃含量很高，提高回炼比，可以提高汽油的辛烷值，ΔMON／ΔRON约为0.6。该措施的缺点是降低了新鲜进料的处理量，也增大了装置结焦的可能。
7 再生催化剂含炭对辛烷值的影响
再生催化剂上残留的焦炭，降低了活性中心的数目。这使转化率降低，但也使催化剂基质所参与的反应的比例上升，基质中酸性中心的密度低，氢转移反应的比例下降。再生催化剂含炭量每增加0.1％，汽油的RON约增加0.5。
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