化学工艺学知识点总结

化学工艺学

第一章绪论

1、化学工业：运用化学工艺、化学工程及设备，通过各种化工单元操作，高效、节能、经济、环保和安全地将原料生产成化工产品的特定生产部门。

2、化学工艺即化工生产技术，是指将各种原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施。

3、化学工艺学是根据化学、物理和其他科学的成就，研究综合利用各种原料生产化学产品的方法原理、操作条件、流程和设备，以创立技术先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺的学科。

4、21世纪，化学工业的发展趋势？

答：（1）产品结构精细化和功能化；（2）生产装置微型化和柔性化；（3）生产过程绿色化和高科技化；（4）市场经营国际化、信息化。

5、绿色化工就是用先进的化工技术和方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的各种物质的一种技术手段。

6、化学工业的基础原料指可以用来加工生产化工基本原料或产品的在自然界天然存在的资源。

7、化工产品一般是指由原料经化学反应、化工单元操作等加工方法生产出来的新物料（品）。

8.煤化工：以煤为原料，经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品的工业。

9.煤的干馏：是指在隔绝空气条件下将煤加热，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程。

10．一次加工方法主要包括一次加工和二次加工，一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏。

11.蒸馏是一种利用液体混合物中各组分挥发度的差别（沸点不同）进行分离的方法，是一种没有化学反应的传质、传热物理过程，主要设备是蒸馏塔。

12.常用的二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解四种。

13.催化重整：是在铂催化剂作用下加热汽油馏分(石脑油)，使其中的烃类分子

重新排列形成新分子的工艺过程。

14.催化重整的原料是石脑油，以生产高辛烷值汽油为目的时一般采用80～180℃馏分。

15．催化加氢裂化是在催化剂及高氢压下加热重质油，使其发生一系列加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的加工过程。

16.化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离与精制三大步骤。

17.原料的预处理的主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。

18、化学反应是化工生产的核心。实现化学反应过程的设备称为反应器（釜或塔）。

19、产品分离与精制目一是获取符合规格的产品，二是回收、利用副产物。

20、组织工艺流程时应遵循的原则有哪些？

答：（1）工艺路线技术先进，生产运行安全可靠，经济指标先进合理；（2）原料和能量利用充分合理；（3）单元操作适宜，设备选型合理；（4）工艺流程连续化、自动化；（5）安全措施得当，“三”治理有效。

21、工业催化剂的性能指标是活性、选择性和寿命。

22、催化剂的失活原因一般分为中毒、结焦和堵塞、烧结和热失活三大类。22、固体催化剂在使用中应注意事项有哪些？

答：（1）要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；

（2）原料必须经过净化处理，使用过程中要避免毒物与催化剂接触；

（3）要严格控制催化剂使用温度，使其在催化剂活性温度范围内使用，防止催化剂床层温度局部过热，以免烧坏催化剂。

（4）要维持正常操作条件（如温度、压力、反应物配比、流量等）稳定，尽量减少波动。

（5）开车时要保持缓慢的升温、升压速率，温度、压力的突然变化容易造成催化剂的粉粹，要尽量减少开车、停车的次数。

第一章化学工艺基础

1.化工原料根据物质来源可分为无机原料和有机原料两大类。

2.煤化工包括煤的干馏（包括炼焦和低温干馏），气化，液化和合成化学品等。

3.原油：从油井中开采出来没有经过加工处理的石油叫原油，它是一种有气味

的棕黑色或黄褐色粘稠液体。

4.一次加工：一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏。

5.二次加工：常用的二次加工方法主要有催化重整，催化裂化，催化加氢裂化

和烃类热裂解。

6.化工生产过程：一般可概括为原料预处理，化学反应和产品分离与精制三大

步骤。

7.选择性：是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的

该反应物总量之比，用符号S表示。表达式为：

转化为目的产物的某反应物的量

该反应物的转化总量

8.催化剂失活原因一般分为中毒，结焦和堵塞，烧结和热失活三大类。

9.催化剂使用注意事项：

（1）要防止已还原或已活化好的催化剂与空气接触；

（2）原料必须经过净化处理，使用过程中要避免毒物与催化剂接触；

（3）要严格控制操作温度，使其在催化剂活性温度范围内使用，防止催化剂床层温度局部过热，以免烧坏催化剂；

（4）要维持正常操作条件的稳定，尽量减少波动；

（5）开车时要保持缓慢的升温，升压速率，温度，压力的突然变化容易造成催化剂的粉碎，要尽量减少开，停车的次数。

第四章烃类热裂解

1.烃类热裂解：是指以石油系烃类为原料，利用石油烃在高温下的不稳定、易分解的性质，在隔绝空气和高温条件下使大分子的烃类发生断链和脱氢等反应，以制取低级烯烃的过程。

2.烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要由原料烃的热裂解和裂解产物的分离精制两部分组成。

3.一般将复杂的裂解反应归纳为一次反应和二次反应。

4.一次反应：是指原料烃（主要是烃类和环烷烃）经热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。

5.二次反应：是指一次反应的产物乙烯、丙烯等低级分子烯烃进一步发生反应生成多种产物，直至最后生焦或炭。

6.乙烷裂解的自由基反应包括链引发、链增长反应和链终止反应3个阶段。

7.各类烃热裂解的难易顺序可归纳为：异构烷烃>正构烷烃>环烷烃（C6>C5）>芳烃

8.从热力学角度分析，裂解是吸热反应，理论上烃类裂解制乙烯的最适宜温度一般在750～900℃。裂解的深度取决于裂解温度和停留时间。管式炉裂解技术的反应设备是裂解炉，它既是乙烯装置的核心，又是挖掘节能潜力的关键设备。

9.石油烃类裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间、低烃分压，产生的裂解气要迅速离开反应区。

10.烃类的热裂解过程的特点：

（1）烃类热裂解是吸热反应；

（2）烃类热解需在高温下进行，反应温度一般在750℃以上；

（3）为了避免烃类热裂解过程中二次反应，反应停留时间很短，一般在0.05～1s；

（4）热裂解反应是分子数增加的反应，烃分压低有利于原料分子向反应产物分子的反应平衡方向移动；

（5）裂解反应产物是复杂的混合物，除了裂解气和液体烃之外，尚有固体产物焦生成。

11.裂解气中含有少量的Ｈ2S、CO2、H2O、C2H2、CO等气体杂质。分析其来源主要有三个方面：一是由原料带入；二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引入。

12.热泵：是通过做功将低温热源的热量传送给高温热源的供热系统。

2．烃类热裂解的主要目的是生产乙烯，同时可得丙烯、丁二烯以及苯、甲苯、二甲苯等产品。

3.乙烯装置生产能力的大小实际反映了一个国家有机化学工业的发展水平。

4.烃类热裂解过程非常复杂，具体体现在一下几个方面：

（1）原料复杂

（2）反应复杂

（3）产物复杂

7．同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，故断键反应比脱氢反应容易发生。

8.带支链烃的C-C键或C-H键的键能较直链烷烃的C-C键或C-H键的键能小，易断裂，所以，带支链的烃容易裂解或脱氢。

9.带侧链的环烷烃首先经行脱烷基反应，脱烷基反应一般在长侧链的中部开始断裂，一直进行到侧链为甲基或乙基，然后再一步发生环烷烃脱氢生成芳烃的反应，环烷烃脱氢比开环生成烯烃容易。

10.在较高的温度下，低分子的烷烃、烯烃有可能分解为碳和氢。

11.正构烷烃在各族烃中最有利于生成乙烯、丙烯。

12.异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃。

13.烃类热裂解过程的特点：

（1）吸热反应（高温）

（2）体积增大（低压）

（3）易发生二次反应

14.裂解深度：指裂解反应进行的程度。

15.裂解炉设计开发的根本思路是提高裂解过程的选择性和设备的生产能力。

16.提高裂解过程选择性的主要途径：

（1）提高反应温度

（2）缩短停留时间

（3）降低烃分压

17.工业上一般采用蒸汽作为稀释剂，其优点有如下几点：

（1）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。

（2）水蒸汽热容量大，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络合金炉管的腐蚀。

（4）脱除结碳。

18.裂解供热方式有直接供热和间接供热。

19.急冷的方法有两种：一种是直接急冷，一种是间接急冷。

20.裂解气的净化与分离目的是除去裂解气中的有害杂质。

21.工业生产上采用的裂解气分离方法主要有：油吸收精馏分离法、深冷分离法、吸附分离法、络合物分离法。

22.工业上脱水的方法有多种，如冷冻法、吸收法、吸附法。

补充：

第5章芳烃转化过程

石油芳烃主要来源于石脑油重整生成的油及烃裂解生成乙烯副产的裂解汽油。

工业上广泛应用的芳烃转化反应主要有：C8芳烃的异构化、甲苯的歧化和C9芳烃烷基的转移、芳烃的烷基化、烷基芳烃的脱烷基化等。

芳烃歧化：是指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂作用下一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上的反应。

烷基转移是指两个不同的芳烃分子之间发生烷基转移的反应。

芳烃的烷基化是芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基芳烃的反应。

第6章催化加氢与脱氢

1、催化加氢：是指有机化合物中一个或几个不饱和官能团在催化剂作用下与氢气的加成反应。

2.催化加氢反应在化学工业中一是用于合成有机产品，二是用于许多化工产品的加氢精制。

3.骨架催化剂：将具有催化活性的金属和载体铝或硅制成合金，再用氢氧化钠溶液浸渍合金，溶解其中的铝或硅，得到活性金属构成的骨架状物质

4.加氢催化剂按其形态主要可分为金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂、金属络合物催化剂五大类。

5.下列芳烃加氢的顺序正确的是C

A C6H5CH3>C6H6>C6H4（CH3）2>C6H3（CH3）3

B C6H4（CH3）2>C6H6>C6H5CH3>C6H3（CH3）3

C C6H6>C6H5CH3>C6H4（CH3）2>C6H3（CH3）3

D C6H6>C6H5CH3>C6H3（CH3）3 >C6H4（CH3）2

6炔烃、二烯烃、单烯烃、芳烃混合在一起加氢时，其反应速率顺序为D

A. 二烯烃>炔烃>单烯烃>芳烃

B. 炔烃>单烯烃>二烯烃>芳烃

C. 二烯烃>单烯烃>芳烃>炔烃

D. 炔烃>二烯烃>单烯烃>芳烃

7.绝热式反应器乙苯脱氢工艺中，水蒸气和乙苯的摩尔比为A

A. 14：1

B. 13：1

C. 12：1

D. 10：1

8.金属催化剂：就是把活性组分如Ni、Pd、Pt等金属分散于载体上，以提高催化剂活性组分的分散性和均匀性，增强催化剂的强度和耐热性。

9.目前工业生产上采用的催化剂大致可分为锌铬系和铜锌（或铝）系（即铜基催化剂）两大类。

10.低压法合成甲醇工艺流程主要由造气、压缩、合成和精制四大部分组成。

第7章烃类选择性氧化

1.烃类选择性氧化过程的特点

答：（1）反应放热量大；（2）反应不可逆；（3）反应过程易燃易爆；（4）反应途径复杂多样。

2．如何提高烃类选择性氧化安全性？

答：（1）原料配比一定要控制在爆炸极限之外；（2）在设计氧化反应器时，除考虑设计足够的传热面积及时移走热量外，还要在氧化设备上设上加设防爆口，装

上安全阀或防爆膜；（3）反应温度最好采用自动控制，至少要有自动报警系统。（4）还可以采用惰性气体的办法稀释作用物，以减少反应的激烈程度，防止发生爆炸。

3.非均相催化氧化主要是指气态有机原料在固体催化剂存在下以气态氧作为氧化剂氧化为有机产品的过程。

4.气固相催化氧化反应都是强放热反应，工业上常用的反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器。

5.流化床反应器是一种利用气体或液体通过固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。

6.流化床反应器从其结构来看自下而上大致分为锥形体、反应段和扩大段三部分。

7.简述液相均相催化氧化技术优缺点。

主要优点：

（1）反应物与催化剂同相，不存在固体表面上活性中心性质及分布不均匀的问题，作为活性中心的过渡金属活性高，选择性好；

（2）反应条件不太苛刻，反应比较平稳，易于控制；

（3）反应设备简单，容积小，生产能力高；

不足之处：

（1）反应温度通常不太高，因此反应热利用率较低；

（2）在腐蚀性较强的体系中要采用特殊材质；

（3）配位催化氧化反应体系需用贵金属盐作为催化剂，因此必须分离回收。

8.工业上常用的非均相反应器有两种：列管式固定床反应器和流化床反应器。

9.热点：列管式反应器轴向的温度分布主要取决于沿轴向各点的放热速率和管外载热体的除热速率，一般反应器内沿轴向温度分布都有一个最高温度。

10.简述丙烯腈生产过程中加入水蒸汽的作用

答：（1）水蒸汽可促使产物从催化剂表面解析出来，从而避免丙烯腈深度氧化；（2）加入水蒸气后可起到降低反应物浓度作用，从而对保证安全生产防范爆炸深度氧化；（3）水蒸汽的比热容较大，加入水蒸气可以带走大量的反应生成热，使反应温度易于控制；（4）加入水蒸气对催化剂表面的积炭有清楚作用。

第8章 羰基合成

1.羰基化反应：在过渡金属配位化合物催化剂存在下一氧化碳参与有机合成、分子中引入羰基的反应。

2.甲醇低压羰基化反应主反应方程式：COOH CH CO OH CH 33→+，

使用催化剂：铑—碘催化体系，反应温度：130～180℃。

第9章 氯化

1.氯化是指在化合物分子中引入氯原子以生产氯的衍生物的反应过程。氯化过程的主要产物是氯代烃，氯代烃的主要应用领域有两个：一是作溶剂，二是用作合成大量有机产品及精细化工产品的中间体和聚合物的单体。

2、取代氯化、加成氯化和氧氯化是氯代烃的主要生产方法。

3.目前，（ ）与其他方法相比，原料来源广且价格较低，生产工艺合理，生产成本较低，产量约占吕乙烯总产量的90%以上。

Ａ.平衡氧氯化法 B.乙炔法 C.乙烯法 D.烯炔法