中国石油大学030106基本有机原料生产工艺学期末复习题及参考答案.docx

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1、基本有机原料生产工艺学课程综合复习资料一、单选题1.乙烯精馀塔是出产品乙烯的塔，因为产品纯度要求比较高，通常在塔顶脱甲烷，在精 偏段侧线第O块板上出产品乙烯，一塔起到两塔的作用。A.7B.9C. 12D. 13答案：B2 .芳煌车间分离的产品甲苯用途不大，为了避免过剩，通常采用O方式将其转化成有 用的苯和二甲苯。A.吸附B.萃取C.模拟移动床D.歧化答案：D3 .天然气水蒸气转化制合成气的步骤中，通常把脱硫过程放在（）。A.第一步B.第二步C.第三步D.最后一步答案：A4 .在化学工业中，聚酯纤维的发展需要大量的对二甲苯，现实过程中，不仅二甲苯含量 有限，而且二甲苯中对二甲苯含量最高也仅能达到

2、O左右。A. 20%B. 23%C. 30%D. 17%答案：B5 .工业上芳煌联合装置的芳煌分偌单元，可实现对不同碳数芳煌的分离，通常设有五个 塔，下述（）不包括在其中。A.苯塔B.甲苯塔C.二甲苯分离塔D.间二甲苯塔答案：D6.深冷分离中，产品乙烯主要在以下四处损失：冷箱尾气损失，占乙烯总量的（）； 乙烯塔釜液乙烷中带出损失，占乙烯总量的0.400%；脱乙烷塔釜液C3保分中带出 损失，占乙烯总量的0.284%；压缩段间凝液带出损失，约为乙烯总量的0.066%。. 2. 95%B. 2. 25%C. 9. 25%D. 0. 25%答案：B7 .工业上由天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和（

3、）氧化法。A.部分8 .完全C.连续D间隙答案：A8 .化学工业发展，除了发展大型的综合性生产企业，使原料、产品和副产品得到综合利 用外，提倡设计和开发O反应；大力发展绿色化工，包括采用无毒、无害的原料、溶 剂和催化剂；应用反应选择性高的工艺和催化剂，实现零排放。A.原子经济性9 .低能耗C.高转化率D.无催化剂答案：A10 裂解气重组分中的二烯烽易发生聚合，生成的聚合物沉积在压缩机内，严重危及操作 的正常进行。而聚合速度与温度有关，温度愈高，聚合速度愈快。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O oCoA. 70B. 80C. 100D. 120答案：C10.各种芳燃组分

4、中用途最广、需求量最大的是苯与对二甲苯，其次是邻二甲苯，产量 最大的是（）。A.苯B.甲苯C.对二甲苯D.间二甲苯答案：D二、填空题L裂解气中含有H2S、CO八比0、C2%、CH，、CO等气体杂质。它们的来源主要是从下面三 方面，即：原料中带来、O过程中生成和裂解气处理中引入。答案：裂解反应2 .裂解气中饱和水含量约（600-700） 10%这些水分带入低温分离系统会造成设备和 管道的堵塞，除水分在低温下结冰造成冻堵外，在加压和低温条件下，水分尚可与烧类生 成白色结晶的水合物，也会在设备和管道内积累而造成堵塞现象，因而需要进行（）处理。 答案：干燥脱水3 .裂解气中含有的酸性气体对生产不利且会

5、腐蚀设备，必须在分离之前将其脱除。目前 一般都是经过三段碱洗塔后进入压缩机四段吸入罐。碱洗塔的不同位置，碱液的浓度各 不相同，其中，保证II段循环碱液NaOH含量约为（）；部分H段循环碱液补充到HI段循 环碱液中，以平衡塔釜排出的废碱。答案：5%7%4 .裂解气中含有的酸性气体对生产不利且会腐蚀设备，必须在裂解气分离之前将其脱 除。目前一般都是经过三段碱洗塔后进入压缩机四段吸入罐。碱洗塔的不同位置，碱液 的浓度各不相同，其中，补充新鲜碱液含量为（）。答案：18%20%5 .裂解气中含有腐蚀设备和对生产不利的碱，必须在分离之前将其脱除。目前一般都是 经过三段碱洗塔后进入压缩机四段吸入罐。碱洗塔的

6、不同位置，碱液的浓度各不相同， 其中，In段循环碱液NaoH含量为（）。答案：2%3%6 .除去裂解气中的酸性气体通常采用碱洗法，为了保证裂解气进入压缩过程设备不受腐 蚀，最上面一段必须用O来代替。答案：水7 .在裂解过程中，裂解炉炉管会结焦，为了保持设备的正常运行，必须定期对裂解炉管 进行清焦，清焦分为停炉清焦和O清焦两种。答案：在线8 .裂解气预分偏过程，可将急冷后的裂解气进一步冷却至常温，并在冷却过程中分偏出 裂解气中的（），减少压缩分离系统的进料负荷。答案：重组分9 .在裂解气净化和分离过程中，脱除酸性气体的方法有碱洗法和（）法两种。答案：胺洗10 .许多含碳资源均可用来制造合成气，其

7、中，以（）为原料生产合成气的成本最低。 答案：天然气三、判断题1 .合成气用不同的原料来制取时，所得产物中，以煤为原料制得的合成气中，H2/C0的 摩尔比低于天然气为原料制得的合成气。答案：正确2 .乙苯在分离过程中，理论上可以用普通精馀加以分离，但由于所需要的塔板比较多， 工业上很少采用精偏分离，而是采用乙苯的气相临氢异构化，通过加氢、异构和脱氢过 程，得到混合二甲苯。答案：正确3 .在芳煌分离过程中，由于对二甲苯和间二甲苯两者的沸点差只有0.75C,无法用普 通精锵加以分离，为了能够得到用处比较大的间二甲苯，需要通过模拟移动床来分离得 到。答案：错误4 .18世纪以前，化工生产均为作坊式手

8、工工艺，直到18世纪初叶建成了第一个典型的 化工厂，产品为硝酸。答案：错误5 .合成气的用途非常广，它可以制合成氨、合成甲醇、合成醋酸等，当生产醛时，产 品醛的碳原子数与原料烯煌所含的碳原子个数相同。答案：错误6 .化工生产过程一般只要经过化学反应生产出产品，然后将产品分离及精制就可以了。 答案：错误7 .裂解气中的二烯烧在120以上就会发生聚合反应，因此，我们在设计流程时必须考 虑温度低于120的要求。答案：错误8 .农副产品废渣的水解是工业生产糠醛的唯一路线。答案：正确9 .芳崎原料主要来源于煤焦油、重整汽油和裂解汽油，在具体芳嫌生产过程中，由于 种种原因，工厂实际生产中，采用裂解汽油占的

9、比例较小。答案：错误10 .基本有机化工是以石油和天然气为原料生产三烯、三苯、乙快和蔡八大基础原料 的过程。答案：错误11 .裂解的原理是高温、短停留时间和低压，工业上低压通常是通过加入空气来实现的。 答案：错误12 .合成气的组成是H2和C02的混合物。答案：错误13 . C8芳煌中，用处最大的是对二甲苯，通常将间二甲苯通过异构化转化成对二甲苯， 而芳煌异构化为对二甲苯的效率是受热力学平衡所限制的，即对二甲苯在异构化产物中 的浓度最多在23%左右。答案：正确14 .工艺流程的组织或合成是化工工程的开发和设计中的重要环节。目前可有三种方法 论来进行流程的设计，最常用的是功能分析法。答案：错误1

10、5 .推论分析法是从“目标”出发，寻找实现此“目标的“前提”，将具有不同功 能的单元进行逻辑组合，形成一个具有整体功能的系统。形象地可以用“洋葱”模型表 示。最里层是反应器，第二层是公用工程。答案：错误16 .在化学反应的反应物中，关键反应物指的是反应物中价值最高的组分，为使其尽可 能转化，常使其他反应组分过量。对不可逆反应而言，关键反应物的转化率为其平衡转 化率。答案：错误17 .以甲醇为基本原料，可合成汽油、柴油等液体燃料和醋酸、甲醛、甲基叔丁基雄等 一系列化工产品。由合成气经改良费托合成制汽油、煤袖、柴油还处在开发之中。 答案：错误18 .化工过程中不需要考虑原料的纯度问题，因为最后反正

11、要进行分离。答案：错误19 .裂解汽油中含有不饱和烧和S、N、。等杂质，工业上经常用汽油加氢来除去相应的 杂质。由于所采用的催化剂不同，实际需要的反应温度是除不饱和烽时所需要温度比除 S、N、O等杂质时高。答案：错误20 .化工总过程的核心是化学反应，提高反应的转化率、选择性和产率对提高化工过程 效率并不重要。答案：错误21 .苯和对二甲苯的用途比较广，而在C6C8芳煌混合中，两者的量并不算多，而且 其值也是有限的，为了得到更多的苯和对二甲苯，在20世纪60年代后期发展了甲苯歧 化、甲苯、C9芳燃烷基转移及二甲苯异构化工艺，它们是增产苯和对二甲苯的有效手段。 答案：正确22 .在石化企业常用二

12、次加工流程有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化这几种加工过 程。烧类裂解温度比较高，分离需要用深冷，尽量不用。答案：错误23 .目前，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等的产品大约有95%来源 于石油和天然气。答案：错误24 .裂解气分离乙烯的过程中，乙烯精馈塔的回流比比较大，大回流比对精馈段是必要 的，而对提馀段来说，并非必要，工业上采用中间再沸器的办法来回收冷量，可以节省 冷量13%.答案：错误25 .现代化学工业的特点是原料、生产方法和产品的多样性与复杂性；装置规模向大型 化、综合化发展，只有精细化率需要降低。答案：错误26 .合成气生产的天然气，其热值比自然资源的天然气热值要高

13、，对没有天然气资源的 城市，这是解决问题的一个好办法。答案：正确27 .化学工业主要经历了农副产品化工、煤化工、石油化工三个阶段。答案：正确28 .化工过程资金密集，投资回收速度比较慢，不过利润高；但是，也必须解决现代化 工企业易燃、易爆、有毒的首要问题。答案：错误29 .关键反应物指的是反应物中价值最高的组分，为使其尽可能转化，常使其它反应组 分过量。对于不可逆反应，关键组分的转化率最大也不可能为100%；对于可逆反应， 关键组分的转化率最大为其平衡转化率。答案：错误30 .由于裂解是一个分子数增加的反应，故低压有利于裂解进行。工业上，常采用抽真 空来达到低压的目的。答案：错误31 .现代化

14、学工业的装置规模向大型化、综合化发展，精细化率也在不断提高。答案：对32 .裂解车间生产乙烯只需要六个关键设备即可得到聚合级乙烯，而裂解单元只有裂解 炉一个。答案：错33 .裂解车间的工业实际流程中，通常采用加氢手段来脱除裂解气中的不饱和燃，常用 的有前加氢和后加氢两种方式，前加氢需要外加氢气。答案：错34 .在三个二甲苯中，最有用的是间二甲苯。答案：错35 .常见的三种裂解气深冷分离流程中，前脱乙烷流程只有后加氢方案。答案：错36 .从精储的充分必要条件可以得知，塔顶是全塔轻组分浓度最高的部位，因此深冷分 离流程中产品乙烯自然也是在乙烯精馈塔的塔顶得到。答案：错37 .甲烷水蒸气转化过程的主

15、要反应有生成CO、CO?和乩的；而副反应主要是析碳反应。答案：对38 .裂解单元使用废热锅炉的目的是为了回收废热。答案：错39 .在裂解气净化和分离过程中，根据高压有利于吸收的原理，脱除酸性气体的位置最 好放在五级压缩以后，工业实际流程中就是这样放置的。答案：错40 .天然气根据含甲烷量的多少，可以分为贫气和富气，假如甲烷含量在99%以上，则该 天然气就称为贫气。答案：错四、问答题1 .天然气蒸汽转化制合成气的工艺过程，主要包括咖几个基本步骤？答案：天然气蒸汽转化制合成气的工艺过程，主要包括脱硫、一段转化、二段转化、变 换、脱碳等五个基本步骤。2 .化工过程常用图示方法表达，工艺流程示意图包括

16、哪些内容？答案：工艺流程示意图通常包括：由原料到产品过程中经历的主要加工步骤，如操作 单元或设备；工艺物料连接管线；各物料的流向；操作单元或设备标注、物料标 注等。3 .比较临氢异构化与非临氢异构化不同点？答案：没有外来氢的反应为非临氢异构化，有生焦现象，催化剂失活快。故在工艺上引 入氢，实行临氢异构化。临氢异构采用贵金属催化剂，能使乙苯转化为二甲苯，对原料 适应性强，原料不需进行乙苯分离，已被广泛采用。非临氢异构采用无定型Si(VAl 反应在高温下进行，催化剂积炭快，不能使乙苯转化为二甲苯。4 .由裂解原理可知，低压有利于裂解反应的进行，实际生产过程中均采用稀释剂来降低 烧分压，从而达到低压

17、的作用。目前工业上均采用水蒸气作稀释剂，为什么？答案：目前工业上均采用水蒸气作稀释剂，其原因如下：裂解反应后通过急冷即可实 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；水蒸气热容量大，可 以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热；抑制裂解原料所含硫对银络合金炉管的 腐蚀，保护炉管；脱除结炭，水蒸气对已生成的炭有一定的脱除作用；减少炉管内 结焦；廉价、易得、无毒等。5 .深冷分离常用的有三种典型分离流程，它们各有何异同？答案：深冷分离常用的三种典型流程，它们的相同点是：均采用了先易后难的分离顺 序，即先分开不同碳原子数的短（相对挥发度大），再分开相同碳原子数的烷燃和烯燃; 产品塔均并联

18、置于流程最后，这样物料中组分接近二元系统，物料简单，可确保这两 个主要产品纯度，同时也可减少分离损失，提高烯煌收率。它们的不同点是：加氢脱 快位置不同；流程排列顺序不同；冷箱位置不同。五、综合题1、正丁烷在800C高温下进行裂解反应，已知：800时伯、仲氢原子与自由基的相对 速度为1和1.7。请：写出自由基反应机理的三步；试根据自由基链反应机理预测 其一次反应的产物分布。答案：自由基机理a、链引发CH3-CH2-CH2-CH3 C3H7 + CH3C3H7 CH2=CH2 + CH3CH3-CH2-CH2-CH3 2 C2H5C2H5 CH2=CH2 + Hb、链增长判断反应途径：n=4,为偶

19、数，途径=n2=2,有两个反应途径：其一：甲基自由基C%夺取丁烷分子中的仲氢原子CH3 + CH3-CH2-CH2-CH3 CH4 + C4H9C4H9不稳定，发生分解反应：CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH2 + CH3反应结果：C4Hi0 CH3-CH=CH2 + CH4其二：氢自由基H夺取丁烷分子中的伯氢原子。H + CH3-CH2-CH2-CH3 H2+ CH2-CH2-CH2-CH3C4H9不稳定，发生分解反应：CH3-CH-CH2-CH3 CH2=CH2 + CH2CH3CH2CH3 CH2=CH2 + H反应结果：C4Hio 2CH=CH2 + H2c链终止H +

20、H H2 CH3 + CH3 C2H6根据自由基机理预测其一次反应的产物分布：由链增长得：r=WI = 1.74=6.8； m2=n2W2= 1 6=66.8C4H10 6.8CH3-CH=CH2 + 6.8CH46C4H10 12CH2=CH2 + 6H2总反应结果：12.8C4Hio 12CH=CH2 + 6H2+6.8CH3-CH=CH2 +6.8CH4表1正丁烷一次反应的产品分布表(800)组分C2H4CH4C3H6H2合计ni126.86.8631.6ni%37.821.521.519.0100.0Mi2816422mi336108.8285.612742.4mi%45.314.73

21、8.41.6100.02、正丁烷在I(MMrC高温下进行裂解反应，试根据自由基链反应机理预测其一次反应的 产物分布。已知：1000C时伯、仲氢原子与自由基的的相对速度为：1和1.6。请：写 出自由基反应机理的三步；计算产物分布表。答案：自由基机理a链引发CH3-CH2-CH2-CH3 C3H7 + CH3C3H7 CH2=CH2 + CH3CH3-CH2-CH2-CH3 2 C2H5C2H5 CH2=CH2 + Hb、链增长判断反应途径：n =4,为偶数，途径=n2 = 2,有两个反应途径：途径一：甲基自由基CH3夺取丁烷分子中的仲氢原子。CH3 + CH3-CH2-CH2-CH3 CH4 +

22、 C4H9C4H9不稳定，发生分解反应：CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH2 + CH3反应结果：C4Hio CH3-CH=CH2 + CH4途径二：氢自由基H夺取丁烷分子中的伯氢原子。H + CH3-CH2-CH2-CH3 H2+ CH2-CH2-CH2-CH3C4H9不稳定，发生分解反应：CH3-CH-CH2-CH3 CH2=CH2 + CH2CH3CH2CH3 CH2=CH2 + H反应结果：C4Hi0 2CH=CH2 + H2c、链终止H +H H2 CH3 + CH3 C2H6 根据自由基机理预测正丁烷一次反应的产物分布(IOO(TC):由链增长得：m)= )W)=1.

23、64=6.4;m2= n2W2=l6=66.4C4Hio 6.4CH3-CH=CH2 + 6.4CH46C4H10 12CH2=CH2 + 6H2总反应结果：12.48 C4Hio 12CH=CH2 + 6H2+6.4CH3-CH=CH2 +6.4CH4表1正丁烷一次反应产物分布表(IOoO)组分C2H4CH4C3H6H2合计i126.46.4630.8i%38.920.820.819.5100.0Mi2816422rrijMi336102.4268.812719.2ri%46.714.237.41.7100.03、画出由轻燃生产裂解气和裂解汽油的设备原则流程图。答案：由轻燃生产裂解气和裂解汽

24、油的设备原则流程图如下：轻煌900C急冷水200300C费解炉I碗锅炉IL保释蒸汽发生器I裂解气40C强砺离器I旦迪80C 14、画出由裂解气生产聚合级乙烯和丙烯的前脱丙烷前加氢分离流程图。答案:由裂解气生产聚合级乙烯和丙烯的前脱丙烷分离流程图如下:5、正丁烷在900C高温下进行裂解反应，请根据自由基链反应机理预测其一次反应的产 物分布。已知：900时伯、仲氢原子与自由基的的相对速度为：1和1.65。请：写出 自由基反应机理的三步；计算一次反应产物分布表。答案：自由基机理a、链引发CH3-CH2-CH2-CH3 C3H7 + CH3C3H7 CH2=CH2 + CH3CH3-CH2-CH2-C

25、H3 2 C2H5C2H5 CH2=CH2 + Hb、链增长判断反应途径：n=4,为偶数,途径=n2=2,有两个反应途径：途径一：甲基自由基CH3夺取丁烷分子中的仲氢原子。CH3 + CH3-CH2-CH2-CH3 CH4 + C4H9C4H9不稳定，发生分解反应：CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH2 + CH3反应结果：C4Hio CH3-CH=CH2 + CH4途径二：氢自由基H夺取丁烷分子中的伯氢原子。H + CH3-CH2-CH2-CH3 H2+ CH2-CH2-CH2-CH3C4H9不稳定，发生分解反应：CH3-CH-CH2-CH3 CH2=CH2 + CH2CH3CH

26、2CH3 CH2=CH2 + H反应结果：C4Hio 2CH=CH2 + H2c、链终止H +H H2CH3 + CH3 C2H6根据自由基机理预测其一次反应的产物分布：由链增长得：r=)W = 1.654=6.6; m2=n2W2= 1 6=66.6C4Ho 6.6CH3-CH=CH2 + 6.6CH46C4H10 12CH2=CH2 + 6H2总反应结果：12.6 C4Hi0 12CH2=CH2 + 6.6CH4+6.6CH3-CH=CH2 +6H2表1正丁烷裂解一次反应产物分布表(900)组分C2H4CH4C3H6H2合计i126.66.6631.2i%38.421.221.219.2100.0Mi2816422iMi336105.6277.212730.8ri%46.014.537.91.6100.0