烃类热裂解过程有那些工艺特点
化工工艺学试题（1）
一、填空：（每空1分共10分）
1. 目前工业上对、间二甲苯的分离方法有----------------------------、
------------------------------和-----------------------------------三种。
2. 乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用-----------------------和-----------------------两种
类型反应器。
3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有-------------------------、
-----------------------------、-----------------------------、
-------------------------------、-------------------------五种？
1、低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。
3、金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物。
二、简答（每题5分，共90分）
1、煤的干馏和煤的气化的定义。
答：将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工方法称煤的干馏。煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤的气化。
2、什么叫烃类热裂解？
答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料(天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等)经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类。
3、烃类热裂解的原料有哪些？
答：
4、烃类热裂解过程有何特点？
答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成。
5、烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进行压缩？为什么要分段压缩？
答：裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度不太底，可以适当提高分
离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功；段与段中间可以进行降温，避免温度太高引起二烯
烃的聚合；段与段中间也可便于进行净化和分离。
6、烃类裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱酸性气体？怎样进行脱除？
答：酸性气体主要是指二氧化碳和硫化氢，另外还含有少量有机硫化物，这些酸性气体过多会对分离过程带来危害：例如硫化氢会腐蚀管道和设备，使加氢脱炔催化剂中毒，使干燥用的分子筛寿命缩短，二氧化碳会结成干冰，会堵塞管道，他们对产物的进一步利用也有危害，所以必须脱除。用碱洗法脱除；酸性气体量多时可以先用乙醇胺脱除，再用碱洗法彻底除去。
7、脱甲烷塔高压法和低压法有何优缺点？
答：低压法分离效果好，乙烯收率高，能量消耗低。低压法也有不利之处，如需要耐低温钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂。高压法的脱甲烷塔顶温度为—96℃左右，不必采用甲烷制冷系统，只需用液态乙烯冷剂即可，比甲烷冷冻系统简单。此外提高压力可缩小精馏塔的容积，所以从投资和材质要求来看，高压法是有利的；但高压法因乙烯与甲烷相对挥发度接近而不易分离，运行能耗要高于低压法。
8、为了节省能量和简化流程，乙烯塔作了哪两项改进？
答：用中间再沸器的办法来回收冷量；不设第二脱甲烷塔，在乙烯塔塔顶脱甲烷，在精馏段侧线出产品乙烯，一个塔起两个塔的作用。
9、写出在裂解气分离中低压脱甲烷塔的塔顶需要－1400C左右的冷量，说明（或画图说明）如何获得这一
级别的冷量？
答：可采用甲烷、乙烯、丙烯三元复迭制冷循环，通过两个复迭换热器，使冷水向丙烯供冷，丙烯向乙烯供冷，乙烯向甲烷供冷，甲烷就可向低于-140℃的冷量用户供冷。
10、芳烃烷基化反应中，工业生产上无水AlCl3催化剂应该怎样处理才具有活性？
答：纯的无水AlCl3无催化活性，必须有助催化剂HCl或RCl同时存在，使其转化为络合物，工业生产上使用的AlCl3络合物是将无水AlCl3溶于芳烃中，并同时通入HCl（或加入少量水，使少量AlCl3水解产生HCl）配置而成芳烃·H+·AlCl4-的复合体。AlCl3络合物催化剂活性甚高，可使反应在100℃左右进行，还具有使多烷基苯与苯发生烷基转移的作用。但其呈强酸性，对设备、管道具有强腐蚀性。
11、分别写出由合成气制备甲醇、丙烯氨氧化制备丙烯腈以及过氧化氢异丙苯发生酸解的反应方程式。答：CO+2H2CH3OH
C3H6＋NH3＋3/2O2 → CH2=CH－CN (g)＋3H2O (g)
12、简要回答以苯和乙烯为原料，我们怎样才能合成出苯乙烯。以及苯乙烯在储存时应注意那些
事项？
答：包括两步：第一步苯与乙烯烷基化合成乙苯；第二步乙苯催化脱氢合成苯乙烯。因苯乙烯活性高，容易聚合，因此贮存的苯乙烯要放在干燥而清洁的贮槽中，必须加阻聚剂，环境温度不宜高，保持期也不宜过长。
13、炔烃和烯烃在同一催化剂上加氢时，单独加氢和共同加氢时反应速度有何不同，为什么？
答：同一催化剂上当单独加氢是烯烃速度大于炔烃，但当共同加烃时炔烃速度大于烯烃，这是因为共同存在时发生了吸附竞争，乙炔吸附能力最强，大部分活性中心被乙炔所覆盖，所以乙炔加氢速度快。
14、举例说明芳烃之间转化的主要反应有哪几种。
答：异构化反应：歧化反应：烷基化反应：烷基转移反应：脱烷基化反应：
15、氯醇法生产环氧丙烷分哪两步进行？有何优缺点？
答：优点是生产过程比较简单，主要缺点是生产成本高，氯消耗量大，有大量含氯化钙污水需要处理。
16、简要回答丙烯腈生产过程中的含腈废水是怎样进行处理的。
答：(1) 水量少而HCN和有机腈化合物含量高的废水(例如急冷塔排出的废水)，一般是经过滤除去固体杂质后，可采用燃烧法处理，以空气作氧化剂，将废水直接喷入(或用碱水处理后再喷入)烧却炉，用中压水蒸气雾化并加入辅助燃料，进行烧却处理。
(2) 当废水量较大氰化物(包括有机腈化物)含量较低时，则可用生化方法处理。最常用的法是曝气池活性
污泥法或生物转盘法。
17、以化学方程式表示在醋酸锰催化剂的存在下乙醛催化自氧化合成醋酸的反应机理？
答：
18、液相均相催化氧化在工艺上有哪些优缺点？
答：优越性： (1) 反应条件比较缓和，有较高的选择性，并可采用溶剂以缓和反应的进行和提高选择性。
(2) 反应热的除去比较方便，有些氧化过程可方便地利用反应物或溶剂的蒸发以移走反应热。(3) 反应温度比较容易控制，温度分布比较均匀。 (4) 反应设备结构简单，生产能力较高。
不足：反应介质的腐蚀性往往比较严重；有些反应，主要是络合催化氧化，需用贵金属盐作催化
剂，必须解决催化剂的回收问题。
化工工艺学（2）
一、填空：（每空1分，共10分）
1、衡量水质污染程度常用的指标是化学耗氧量和生物耗氧量。
2. 烃类裂解制乙烯时，工业上采用吸附方式对裂解气脱水，用分子筛、活性氧化铝或硅胶作吸
附剂。
3、目前工业上对、间二甲苯的分离方法有低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三
种。
4、工业上常用的芳烃烷基化的烷基化剂主要有烯烃和卤代烷烃--------两种，另外醇、醛、酮
也可作为烷基化剂。
二、简答（每题5分，共90分）
1、烃类热裂解制乙烯的过程中，管式裂解炉的辐射管为什么用变径管（前细后粗）比用均径管
有好处？
答：反应初期用小管径有利于强化传热，使原料迅速升温，缩短停留时间；裂解管后部管径变粗，
有利于减小烃分压，减少二次反应，而且也不会因二次反应生成的焦很快堵塞管道，因而延长了
操作周期，提高了乙烯收率。
2、炔烃和烯烃在同一催化剂上加氢时，单独加氢和共同加氢时反应速度有何不同，为什么？
答：同一催化剂上当单独加氢是烯烃速度大于炔烃，但当共同加烃时炔烃速度大于烯烃，这是因为共同存存在时发生了吸附竞争，乙炔吸附能力最强，大部分活性中心被乙炔所覆盖，所以乙炔加氢速度快。
3、烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进行压缩？为什么要分段压缩？
答：裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度不太底，可以适当提高分离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功；段间进行降温，避免温度太高引起二烯烃聚合；段间可便于进行净化和分离。
4、工业上苯的来源主要有哪5种？
答：从炼焦副产粗笨中获取，从裂解汽油中获取，从重整汽油中获取，从甲苯岐化获取或甲苯加
氢脱甲基获取
5、芳烃脱烷基化有哪几种方法？甲苯脱甲基工业化的是哪一种？
答：①、烷基芳烃催化裂化脱烷基；②、烷基芳烃催化氧化脱烷基；③、烷基芳烃的加氢脱烷基；④、烷基苯的水蒸气脱烷基法。甲苯脱甲基工业化的是第③种。
6、乙烯钯盐络合催化氧化过程中，由哪三个基本反应组成，写出方程式。
答：乙烯钯盐的络合：
钯的氧化：
氧化亚铜的氧化：
7、工业上获取丁二烯有哪三种方法？目前主要是哪2种？
答：（1）、从烃类热裂解制乙烯的联产物碳四馏分分离得到；（2）、由丁烷或丁烯催化脱氢法制取；（3）、由丁烯氧化脱氢法制取。目前主要是第一和第三种。
8、烃类热裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱炔？怎样进行脱除？
答：
9、应当采取哪些措施，才能使多级循环制冷的能量得到合理利用？
答：(1) 尽可能使各段引出的不同温度的蒸气，作不同温度级位的热剂，供工艺中相应温度级位的热量用户(如再沸器)的需要；(2) 尽可能使各段分出的不同温度的液体，作不同温度级位的冷剂，供工艺中相应温度级位的冷量用户(如冷凝器)之需要；(3) 尽可能组织热交换，把液态冷剂进行过冷，在过冷状态下进行节流膨胀，能多获得供冷的低温液态冷剂，少产生气相冷剂，使节流膨胀后的气化率降低，以提高制冷能力。
10、芳烃烷基化反应中，工业生产上无水AlCl3催化剂应该怎样处理才具有活性？这种催化剂有何优缺点? 答：纯的无水AlCl3无催化活性，必须有助催化剂HCl或RCl同时存在，使其转化为络合物，工业生产上使用的AlCl3络合物是将无水AlCl3溶于芳烃中，并同时通入HCl（或加入少量水，使少量AlCl3水解产生HCl）配置而成芳烃·H+·AlCl-的复合体。
11、烃类热裂解过程中为什么常用水蒸气做稀释剂？
答：水蒸气除了能降低烃分压外，还有如下优点：热容大，能稳定炉温，保护炉管；易于分离，便宜易得；可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用；水蒸气在高温下有清焦作用；水蒸气的氧化性使金属表面的铁、镍形成氧化薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。
12、烃类热裂解制乙烯的过程中，结焦和生炭的机理有何不同？
答：结焦是在较低的温度下（〈1200K〉通过芳烃缩合而成；生碳是在较高的温度下(1200K)通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子
13、烃类热裂解过程有那些工艺特点？
答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免
二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃
外，尚有固态焦的生成
14、氧化脱氢法与催化脱氢法相比有哪些优点。
答：
15、氢气的来源有哪些？
答：电解水，炼油厂重整装置等的炼厂气分离，烃类热烈解装置也副产氢气，焦炉煤气经变压吸附分离，及工业上常用的烃类水蒸气转化或部分氧化法制氢。
16、在丙烯氨氧化合成丙烯腈的工艺中含氰废水是怎样进行处理的？
答：(1) 水量少而HCN 和有机腈化合物含量高的废水，一般是经过滤除去固体杂质后，可采用燃烧法处理，以空气作氧化剂，将废水直接喷入(或用碱水处理后再喷入)烧却炉，用中压水蒸气雾化并加入辅助燃料，进行烧却处理。 (2) 当废水量较大氰化物(包括有机腈化物)含量较低时，则可用生化方法处理。
17、 石油加工方法中，什么是催化裂化、催化重整和加氢裂化？
答：催化裂化目的是将不能用作轻质燃料的常减压馏分油，加工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料；催化重整是使原油常压蒸馏所得的轻汽油馏分经过化学加工转变成富含芳烃的高辛烷值汽油的过程，现在该法不仅用于生产高辛烷值汽油，且已成为生产芳烃的一个重要方法；加氢裂化是炼油工业中增产航空喷气燃料和优质轻柴油常采用的一种方法，所用的原料是不容易处理的一些重质油品。
18、 烃类热裂解制乙烯的反应中，烷烃、环烷烃和芳烃各有什么反应规律？
答：
化工工艺学考试题（3）
1、 写出合成气制甲醇、甲烷化法脱CO 、丙烯氨氧化制丙烯腈的化学方程式。
答：CO+2H 2 CH 3OH （1分）
2、 描述如何实现低压脱甲烷塔塔顶-140℃的低温，注：用丙烯、乙烯和甲烷三种制冷剂。
答：可采用甲烷、乙烯、丙烯三元复迭制冷循环，通过两个复迭换热器，使冷水向丙烯供冷，丙烯向乙烯供冷，乙烯向甲烷供冷，甲烷就可向低于-140℃的冷量用户供冷。（3分） 或：
3、 说明催化裂化和烃类热裂解的异同点。
答：相同点：都是主要发生脱氢和断链反应；不同点：①催化裂化温度低，裂解程度底，而烃类热裂解裂解程度高，②催化裂化主要目的是生产高辛烷值汽油，而烃类热裂解主要目的是准备乙烯、丙烯并联产丁二烯等，③催化裂化需要催化剂，烃类热裂解不需要催化剂。注：其他合理异同点也可。
4、 烃类热裂解中，为何要加入水蒸气？
答：水蒸汽优点：
O H CH H CO O Al Ni MPa 24/,0.32323+?????→?+
(1)降低烃分压，有利于一次反应，抑制二次反应。
(2) 水蒸气的热容较大，水蒸气升温时虽然耗热较多，但能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管。
(3) 易于从裂解产物中分离，对裂解气的质量无影响，且水蒸气便宜易得。
(4) 可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用。水蒸气在高温下与裂解管中沉积的焦碳发生如下反应C+H
2O=H2+CO
(5) 水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，使金属表面的铁、镍形成氧化薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。
5、高压和低压脱甲烷塔的优缺点。
答：低压法分离效果好，乙烯收率高，能量消耗低。低压法也有不利之处，如需要耐低温钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂。高压法的脱甲烷塔顶温度为-96℃左右，不必采用甲烷制冷系统，只需用液态乙烯冷剂即可，比甲烷冷冻系统简单。此外提高压力可缩小精馏塔的容积，所以从投资和材质要求来看，高压法是有利的，但高压法的能耗要高。
6、描述烃类热裂解中，链烷烃、环烷烃、芳烃和烯烃的裂解规律。
答：烷烃——正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃。随着分子量增大，这种差别就减小；环烷烃——在通常裂解条件下，环烷烃生成芳烃的反应优于生成单烯烃的反应。含环烷烃较多的原料，其丁二烯、芳烃的收率较高，乙烯的收率较低；芳烃——无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃，主要是侧链逐步断裂及脱氢。芳环倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。烯烃——大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，但烯烃会发生二次反应，最后生成焦和碳。所以含烯烃的原料如二次加工产品作为裂解原料不好。
7、写出“三烯”和“三苯”的主要来源。
答：“三烯”主要来源：炼厂气分离，烃类热裂解制备；“三苯”主要来源：从炼焦副产粗笨中获取，从裂解汽油中获取，从重整汽油中获取。
8、芳烃的脱烷基化有哪四种方式？甲苯脱甲基常用哪种方式？
答：①烷基芳烃催化裂化脱烷基，②烷基芳烃的催化氧化脱烷基，③烷基芳烃的加氢脱烷基，④烷基苯的水蒸气脱烷基法；⑤甲苯脱甲基常用第三种
9、催化加氢反应用的催化剂，写出在150℃以下、150℃～200℃之间、高于250℃以及防止硫中毒各分别
通常用哪一种或几种催化剂？
答：通常反应温度在150℃以下，多用Pt、Pd等贵金属催化剂，以及用活性很高的骨架镍催化剂；而在150～200℃的反应温度区间，用Ni、Cu以及它们的合金催化剂；在温度高于250℃时，多用金属及金属氧化物催化剂。为防止硫中毒则用金属硫化物催化剂，通常都是在高温下进行加氢。
10、工业上苯乙烯的主要来源有哪三种？储存苯乙烯时有哪些注意事项？
答：烃类裂解制乙烯所得副产裂解汽油中分离；乙苯脱氢法制得；以乙苯和丙烯为原料联产苯乙烯和环氧丙烷的新工艺，称为哈尔康(Halcon)法。贮存的苯乙烯要放在干燥而清洁的贮槽中，必须加阻聚剂，环境温度不宜高，保持期也不宜过长。
11、氯醇法生产环氧乙烷分哪两步进行？有何优缺点？目前环氧乙烷的主要生产方法什么？
答：
（1分）
该法优点对乙烯纯度要求不高，反应条件较缓和，其主要缺点是要消耗大量氯气和石灰，反应介质有强腐蚀性，且有大量含氯化钙的污水要排放处理。目前环氧乙烷的主要生产方法乙烯直接环氧化制备环氧乙烷。
12、简要回答以石脑油为原料，我们怎样才能合成出苯酚和丙酮。
答：原油常减压蒸馏得到石脑油，石脑油热裂解并分离得到苯和丙烯，苯和丙烯烷基化得到异丙苯，异丙苯催化自氧化得到过氧化氢异丙苯，过氧化氢异丙苯酸性条件下分解得到苯酚和丙酮。
13、什么是一碳化学？试简要分析我国目前一碳化学的发展。
答：所谓一碳化学技术，就是将含有一个碳原子的化合物(主要是一氧化碳和甲醇)为原料，通过化学加工合成含有两个或两个以上碳原子的基本有机化工产品的技术。
14、、烃类热裂解制乙烯的过程中，管式裂解炉的辐射管为什么用变径管（前细后粗）比用均径管有好处？答：反应初期用小管有利于强化传热，使原料迅速升温，缩短停留时间；裂解管后部管径变粗，有利于减小烃分压，减少二次反应，而且也不会因二次反应生成的焦很快堵塞管道，因而延长了操作周期，提高了乙烯收率．
15、烃类热裂解制乙烯的过程中，能量回收主要有哪三个途径？
答：异构化反应，例如：间二甲苯异构化生成对二甲苯的反应；歧化反应，例如：甲苯歧化生成苯和二甲苯的反应；烷基化反应，例如：苯和乙烯烷基化化生成乙苯的反应；烷基转移反应，例如：三甲苯和甲苯发生烷基转移反应生成二甲苯的反应。脱烷基化反应，例如：甲苯脱烷基化反应生成苯的反应（或写方程式也可）
16、举例说明芳烃转化反应主要有哪几类？
答：从烃类热裂解制乙烯的联产物碳四馏分分离得到；由丁烷或丁烯催化脱氢法制取；由丁烯氧
化脱氢法制取。目前第一和第三种方法最主要。
17、工业上获取丁二烯有哪三种方法？目前哪两种方法最主要？
答：
由于过氧醋酸是一不稳定的具有爆炸性的化合物，其浓度积累到一定程度后会导致突然分解而发生爆炸。常用的催化剂是醋酸锰于催化剂醋酸锰能加速中间复合物的形成和分解，从而使反应系统中过氧醋酸的浓度达到很低程度，不致发生突发性分解。
18、乙醛催化自氧化合成醋酸的反应机理是什么，为何要用醋酸锰作催化剂？
答：
19、乙苯催化脱氢合成苯乙烯工艺中脱氢部分用哪两种类型的反应器，各有什么优缺点。
答：分为：（1）等温反应器和 (2)绝热反应器。等温反应器优点是出口温度高于进口，对动力学、热力学有利：采用等温反应器脱氢，乙苯转化率选择性都好，另外水仅作为稀释，用量为绝热的1/2，缺点是结构复杂，成本高；绝热反应器优点是简单，生产能力大，成本低。缺点：出口温度低于进口影响转化率，因此绝热反应器脱氢，不仅转化率较低，选择性也较低。
20、烃类裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱水？怎样进行脱除？
答：裂解气分离是在-100℃以下进行的，在低温下水能冻结成冰。在一定的温度压力下，水能和烃类形成白色结晶水合物，与冰雪相似，这些水合物，在高压低温下是稳定的冰和水合物结在管壁上，轻则增大动力消耗，重则使管道堵塞，影响正常生产。工业上是采用吸附方法脱水，用分子筛、活性氧化铝或硅胶作吸附剂。
化工工艺学考试题（4）
1.基本有机化学工业的主要任务是什么？
答：基本有机化学工业的主要任务是利用自然界中大量存在的天然资源（煤、石油、天然气及生物质等）通过各种化学加工的方法，制成一系列重要的基本有机化工产品。
2.写出由煤制乙炔的方程式，说明其缺点。
答：电石制取：CaO+3C→CaC2+CO
电石生产乙炔：CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2
缺点：电石生产乙炔耗电量大。
3.简要写出几种由生物质制备的化学品（至少5种）。
答：例如：农副产品废渣的水解是工业生产糠醛的唯一路线，富含淀粉的谷类、薯类、植物果实等发酵制乙醇、甲醇和丙酮，以淀粉类物质为原料制麦芽糖和葡萄糖，以木屑、稻草和玉米芯等为原料制木糖和木糖醇，此外由某些植物提取香精、染料、药材等。
4.什么叫烃类的热裂解?
答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、石脑油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类
分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。
5.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应。
答：烃类热裂解过程中生成目的产物乙烯、丙烯等低级烯烃为主的反应称为一次反应；一次反应生成的乙烯、丙烯继续反应并转化为炔烃、二烯烃、芳烃直至生碳或结焦的反应成为二次反应。
6.什么叫停留时间，停留时间对裂解产物分布有何影响？
答：物料从反应开始到达某一转化率时，在反应器中经历的时间叫停留时间。停留时间的选择除与裂解温度有关外，也与裂解原料和裂解工艺技术等有关：在一定的反应温度下，每一种裂解原料，都有它最适宜的停留时间，如裂解原料较重，则停留时间应短一些，原料较轻则可选择稍长一些。
7.为什么要对裂解气急冷，急冷有哪两种？哪种方式更好？
答：
8.管式裂解炉结焦的现象有哪些，如何清焦？
答：裂解炉辐射盘管管壁温度或急冷锅炉出口温度超过规定值；或裂解炉辐射段入口压力增加值或急冷锅炉进出口压差超过规定值。清焦方法有停炉清焦法和不停炉清焦法(也称在线清焦法)。
9.什么是裂解气深冷分离？
答：裂解气分离是在-100℃左右的低温下，将裂解气中除了氢和甲烷以外的其它烃类全部冷凝下来。然后利用裂解气中各种烃类的相对挥发度不同，以精馏的方法将各组分分离开来，达到分离的目的。实际上，此法为冷凝精馏过程。因为这种分离方法采用了-100℃以下的冷冻系统，故称为深度冷冻分离，简称深冷分离。
10.什么叫前加氢流程？什么叫后加氢流程？各有什么优缺点？
答：前加氢：脱甲烷塔前进行的加氢脱炔。前加氢由于氢气自给，故流程简单，能量消耗低。缺点：加氢选择性较差，乙烯损失量多；同时副反应的剧烈发生，不仅造成乙烯、丙烯加氢遭受损失，而且可能导致反应温度的失控，乃至出现催化剂床层温度飞速上升；此外裂解气中较重组分的存在，对加氢催化剂性能有较大的影响，使催化剂寿命缩短。
后加氢：脱甲烷塔后进行的加氢脱炔。后加氢其优点有：一是因为是在脱甲烷塔之后进行，氢气已分出，加氢所用氢气按比例加入，加氢选择性高，乙烯几乎没有损失；二是加氢产品质量稳定，加氢原料中所含乙炔、丙炔和丙二烯的脱除均能达到指标要求；三是加氢原料气体中杂质少，催化剂使用周期长，产品纯度也高。不足之处：为了保证乙烯的纯度，加氢后还需要将氢气带入的甲烷和剩余的氢脱除，因此，需设第二脱甲烷塔，导致流程复杂，设备费用高。
11.什么是冷箱，冷箱有什么作用。
答：冷箱是在-100摄氏度~-160摄氏度下操作的低温设备。它的原理是用节流膨胀阀来获得低温，它的用途是依靠低温来回收乙烯，制取富含氢气和富含甲烷的馏分。
12.应当采取哪些措施，才能使多级循环制冷的能量得到合理利用？
答：
13.写出二甲苯异构化的反应图式和乙苯异构化的反应方程式。
答：二甲苯的异构化图式：
（2分）
乙苯异构化的反应方程式：
（3分）
14.芳烃脱烷基化有哪几种方法？甲苯脱甲基工业化的是哪一种？
答：
15.简单描述变压吸附分离法制取氢气的工艺过程。
答：
16.乙苯催化脱氢合成苯乙烯工艺中脱氢部分用哪两种类型的反应器，各有什么优缺点。
答：分为：（1）等温反应器和(2)绝热反应器。等温反应器优点是出口温度高于进口，对动力学、热力学有利：采用等温反应器脱氢，乙苯转化率选择性都好，另外水仅作为稀释，用量为绝热的1/2，缺点是结构复杂，成本高；绝热反应器优点是简单，生产能力大，成本低。缺点：出口温度低于进口影响转化率，因此绝热反应器脱氢，不仅转化率较低，选择性也较低。
17.氧化脱氢法与催化脱氢法相比有哪些优点。
答：①氧化脱氢反应温度较低。②通常脱氢是吸热反应，而氧化脱氢却是放热的，可省去原先的供热设备；③由于催化剂在较低温度和氧气气氛下工作，结焦极少，所以催化剂可以长期运转；④在通常脱氢反应中，压力对平衡转化率有很大影响，但在氧化脱氢时，压力影响甚微，所以减压或用水蒸气稀释并非一定必要；⑤由于反应温度较低，有可能让转化率及选择性都获得提高。而在通常的脱氢法中，升高温度转化率可以提高，但选择性因副反应激烈往往是下降的。
18.工业上生产乙醛的四种主要方法是什么？哪一种方法最好？
答：(1) 乙炔在汞盐催化下液相水合法；(2) 乙醇氧化脱氢法；(3) 丙烷—丁烷直接氧化法；(4) 乙烯在钯盐催化下均相络合催化氧化法。第4种方法工艺过程简单，反应条件缓和，选择性高，被认为已工业化方法中是最经济的方法。
19.以丙烯和乙苯为原料，用哈康法生产环氧丙烷和苯乙烯包括哪几个步骤？
答：(1) 乙苯液相自氧化制备过氧化氢乙苯；(2) 丙烯用过氧化氢乙苯环氧化生成环氧丙烷和α-甲基苯甲醇（苯乙醇）；(3) α-甲基苯甲醇（苯乙醇）脱水转化为苯乙烯。
20.乙烯环氧化生产环氧乙烷所用的催化剂是什么？有哪几部分组成？此催化剂的制备方法有哪两种？答：工业上使用银催化剂，由活性组分银、载体和助催化剂组成，银催化剂的制备方法有粘接法和浸渍法两种。
化学工艺学 第二版 (米镇涛 著) 课后习题答案
※<习题一> 课后习题： 1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？ 答：化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中，以化工产品为目标的过程技术。化学工程学主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，他的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别释放大中的效应。化学工艺学与化学工程学都是化学工业的基础科学。化学工艺与化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题；此外，解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。 2现代化学工业的特点？ 答：特点是：（1）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；（2）向大型化、综合化，精细化发展；（3）多学科合作、技术密集型生产；（4）重视能量的合理利用，积极采用节能工艺和方法；（5）资金密集，投资回收速度快，利润高；（6）安全与环境保护问题日益突出。 补充习题： 1现代化学工业的特点是什么？ 2化学工艺学的研究范畴是什么 3简述石油化工原料乙烯的用途？ 4利用合成气可以合成哪些产品？ 5※<习题二> 课后习题： 1.生产磷肥的方法是哪两类？ 答：生产磷肥的两种方法是： （1）酸法它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主反应式为 （2）热法利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。 1.石油的主要组成是什么？常、减压蒸馏有哪几类？ 答：石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。烃类即碳氢化合物，在石油中占绝大部分。非烃类指含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。常、减压蒸馏有三类：（1）燃料型（2）燃料—润滑油型（3）燃料—化工型 4.石油的一次加工、二次加工介绍 答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。
第三章作业及参考答案讲解
1. 什么是烃类热裂解？ 答：烃类的热裂解是将石油系烃类燃料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类。 2.烃类热裂解制乙烯可以分为哪两大部分？ 答：烃类热裂制乙烯的生产工艺可以分为原料烃的热裂解、裂解产物的分离两部分。 3. 在烃类热裂解系统内，什么是一次反应？什么是二次反应？ 答：一次反应是指原料烃裂解（脱氢和断链），生成目的产物乙烯、丙烯等低级烯烃的反应，是应促使其充分进行的反应； 二次反应则是指一次反应产物（乙烯、丙烯等）继续发生的后续反应，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭的反应，是尽可能抑制其进行的反应。 4. 用来评价裂解燃料性质的4个指标是什么？ 答：评价裂解燃料性质的4个指标如下： （1）族组成—PONA值，PONA值是一个表征各种液体原料裂解性能的有实用价值的参数。 P—烷烃（Paraffin）；O—烯烃（Olefin）； N—环烷烃（Naphtene）；A—芳烃（Aromatics）。 （2）氢含量，根据氢含量既可判断该原料可能达到的裂解深度，也可评价该原料裂解所得C4和C4以下轻烃的收率。 氢含量可以用裂解原料中所含氢的质量百分数表示，也可以用裂解原料中C 与H的质量比（称为碳氢比）表示。 （3）特性因数—K，K是表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。 K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢饱和程度。 （4）关联指数—BMCI值，BMCI值是表示油品芳烃含量的指数。关联指数愈大，则表示油品的芳烃含量愈高。
5. 温度和停留时间如何影响裂解反应结果？ 答：（1）高温： 从裂解反应的化学平衡角度，提高裂解温度有利于生成乙烯的反应，并相对减少乙烯消失的反应，因而有利于提高裂解的选择性； 根据裂解反应的动力学，提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度，提高乙烯收率。 （2）短停留时间： 从化学平衡的角度：如使裂解反应进行到平衡，由于二次反应的发生，所得烯烃很少，最后生成大量的氢和碳。为获得尽可能多的烯烃，必须采用尽可能短的停留时间进行裂解反应。 从动力学的角度：由于有二次反应的竞争，对每种原料都有一个最大乙烯收率的适宜停留时间。 温度--停留时间对产品收率影响 （a）对于给定原料，相同裂解深度时，提高温度，缩短停留时间，可以获得较高的烯烃收率，并减少结焦。 （b）高温-短停留时间可抑制芳烃生成，所得裂解汽油的收率相对较低。 （c）高温-短停留时间可使炔烃收率明显增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大。 6.提高反应温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？ 答：裂解反应的技术关键之一是采用高温-短停留时间的工艺技术。提高裂解温度，必须提高炉管管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。因此，研制新型的耐热合金钢是提高反应温度的技术关键。 当炉管材质确定后，可采用： （1）缩短管长（实际上是减少管程数）来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。 （2）改进辐射盘管的结构，采用单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同结构的辐射盘管，这些改进措施，采用缩小管径以
3.1烃类热裂解
3.烃类热裂解 裂解：热裂解，催化裂解。 裂化：热裂化，催化裂化。 （是否有催化剂存在，反应温度：600℃为界限，高温，隔绝空气）3.1热裂解过程的化学反应 3.1.1烃类裂解的反应规律 反应难易程度：用反应标准自由焓的变化值判据。 ΔG0＝-RT㏑K p ΔG0＜0(负值)，反应容易进行。反应可逆反应，K p值为一个较大的常数。 3.1.1.1烷烃的裂解反应 a 反应类别 脱氢反应：为可逆反应，受化学平衡限制。 断链反应：为不可逆反应。 b.反应难易 键能越小，越容易裂解。 同碳数烷烃的键能：C-H键>C-C键；断链比脱氢容易。 烷烃的稳定性随碳链的增长而降低。 c.脱氢：叔氢最容易，仲氢次之，伯氢最难。
带支链的C-C键或C-H键，较直链的键能小，因此支链烷烃容易断链或脱氢。 d.反应特点 断链或脱氢反应均为强吸热反应。脱氢反应吸热值更大。 低分子烷烃在两端断裂，得到小分子烷烃（甲烷）及较大分子的烯烃。烷烃分子的链较长时，两端断裂的优势减弱。 乙烷主要发生脱氢反应，生成乙烯。 3.1.1.2烯烃的裂解反应 烯烃来源于烷烃的一次反应。 （1）断链反应 断链发生在C＝C双键β位上C-C进行。 丙烯、异丁烯、2—丁烯没有β位上C-C键。 （2）脱氢反应 烯烃可以进一步脱氢为二烯烃和炔烃。 （3）歧化反应 两个同一分子烯烃可歧化为两个不同烃分子。 （4）双烯合成反应 二烯烃与烯烃进行双烯合成生成环烯烃，进一步脱氢生成环烯烃。
（5）芳构化反应 烯烃环化脱氢生成芳烃。 3.1.1.3环烷烃的裂解反应 环烷烃可发生断侧链、开环、脱氢等反应。生成乙烯、丙烯、丁二烯、丁烯、芳烃、环烯烃、环二烯等。 a断烷基侧链比断环容易。 b.脱氢芳构化优于开环（断环） c.环烷烃比烷烃容易生焦。 3.1.1.4 芳烃 芳环（苯核）较稳定，不容易发生开环反应。芳烃主要发生断烷基侧链、脱氢、缩合（结焦）反应。 3.1.1.5结焦生炭反应 a.烯烃脱氢生炭 温度在900℃以上时。 b.（稠环）芳烃脱氢缩合结焦生炭 温度在900℃以下时。 3.1.1.6烃类裂解反应规律 a.烷烃：有利于乙烯及丙烯的生成。正构烷烃比异构更有利。 b.烯烃：大分子烯烃能裂解为乙烯和丙烯；烯烃能脱氢生成二烯烃
第七章 烃类热裂解
第七章烃类热裂解 一、填空题 1、烃类热裂解是典型的高温气相反应，是石油烃在高温下裂解生成分子量较小的烯烃、烷 烃和其他烃类产品的过程。 2、烃类热裂解是一个复杂的化学反应过程，已知的反应有脱氢、断链、二烯合成、异构化、 脱氢环化、脱烷基、叠合、歧化、聚合、脱氢交联和焦化等，裂解产物多达数十种乃至数百种。 3、烃类热裂解的化学反应，按反应的先后顺序，可分为一次反应和二次反应。一次反应指 原料的烃分子裂解生成乙烯和丙烯等产物的反应。二次反应指一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至生成碳和焦的反应。 4、烃类热裂解的主要工艺因素是裂解温度、停留时间、裂解压力和原料烃组成。 5、烃类热裂解的工艺流程包括原料油供给和预热系统、裂解和高压水蒸气系统、急冷油和 燃料油系统、急冷水和稀释水蒸气系统。 6、烃类热裂解工艺流程包括烃的热裂解、裂解气预处理和分离。 7、裂解供热方式有直接和间接两种，广泛采用的是间接供热的管式炉法。 8、管式裂解炉是烃类裂解最重要的装置，由炉体和裂解反应管组成。炉体分为辐射室和对 流室，用钢构件和耐火材料砌筑。 9、裂解气分离的方法有多种，工业上主要采用深冷分离法和油吸收精馏分离法。 10、裂解气在分离前必须净化。净化过程包括：裂解气的压缩、酸性气体的脱除、脱炔、 脱一氧化碳、脱除水分等。 11、裂解气中的酸性气体主要是二氧化碳和硫化氢。 12、酸性气体的脱除，一般采用吸收法，常用吸收剂有氢氧化钠和乙醇胺。 13、裂解气中的水分是由急冷和碱洗时带入的。脱除水的方法有多种，广泛采用的固体 吸附法是以分子筛为吸附剂。 14、脱除乙炔的方法，有选择性催化加氢法和溶剂吸收法，工业上多采用催化加氢法脱 炔。 15、除去一氧化碳，工业上主要采用甲烷化法，即催化加氢使一氧化碳转化为甲烷。 16、深冷分离流程包括气体净化系统、压缩和深冷系统、精馏分离系统等部分。 17、脱甲烷过程由脱甲烷塔和冷箱组成，任务是将裂解气中比乙烯烃的组分分离出去。 18、冷箱是将高效板式换热器和汽液分离器等集中放置并用绝热材料保存，在 —100---160℃低温下操作的箱式设备。 19、乙烯的回收和富氢的提取与提纯，根据冷箱所处位置，分为前冷流程和后冷流程。 20、前冷分离工艺特点：裂解气进脱甲烷塔前预分离，减轻了脱甲烷塔的负荷；利用冷 箱由高温到低温，逐级、依次冷凝重组分和轻组分，节省低温级别的冷剂；可获得纯度较高的富氢；可提高乙烯收率。 二、判断题 1、烃类热裂解是典型的高温气相反应，是石油烃在高温下裂解生成分子量较小的烯烃、烷 烃和其他烃类产品的过程。 2、烃类热裂解是一个复杂的化学反应过程，已知的反应有脱氢、断链、二烯合成、异构化、 脱氢环化、脱烷基、叠合、歧化、聚合、脱氢交联和焦化等，裂解产物多达数十种乃至数百种。 3、烃类热裂解的化学反应，按反应的先后顺序，可分为一次反应和二次反应。一次反应指 原料的烃分子裂解生成乙烯和丙烯等产物的反应。二次反应指一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至生成碳和焦的反应。
烃类热裂解原理
二、烃类热裂解原理 1. 烃类的热裂解反应 裂解过程中的主要中间产物及其变化可以用图 5-1-01作一概括说明。按反应进行的先后顺序,可以将图5-1-01所示的反应划分为一次反应和二次反应,一次反应即由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。二次反应主要是指由一次反应生成的低 图5-1-01 烃类裂解过程中一些主要产物变化示意图 级烯烃进一步反应生成多种产物,直至最后生成焦或碳的反应。二次反应不仅降低了低级烯烃的收率,而且还会因生成的焦或碳堵塞管路及设备,破坏裂解操
作的正常进行,因此二次反应在烃类热裂解中应设法加以控制。 现将烃类热裂解的一次反应分述如下。 (1)烷烃热裂解烷烃热裂解的一次反应主要有: ①脱氢反应: R-CH２-CH３<==>R-CH=CH２+H２ ②断链反应: R-CH２-CH2-R’→R-CH=CH２ +R’H 不同烷烃脱氢和断链的难易,可以从分子结构中键能数值的大小来判断。一般规律是同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断链比脱氢容易;烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低。因此,分子量大的烷烃比分子量小的容易裂解,所需的裂解温度也就比较低;脱氢难易与烷烃的分子结构有关,叔氢最易脱去,仲氢次之,伯氢最难;带支的C-C键或C-H键,较直链的键能小,因此支链烃容易断链或脱氢;裂解是一个吸热反应,脱氢比断链需供给更多的热量;脱氢为一可逆反应,为使脱氢反应达到较高的平衡转化率,必须采用较高的温度;低分子烷烃的C-C键在分子两端断裂比在分子链中央断裂容易,较大分子量的烷烃则在中央断裂的可能性比在两端断裂的大。
(2)环烷烃热裂解环烷烃热裂解时,发生断链和脱氢反应,生成乙烯、丁烯、丁二烯和芳烃等烃类;带有侧链的环烷烃,首先进行脱烷基反应,长侧链先在 侧链中央的C-C链断裂一直进行到侧链全部与环断裂为止,然后残存的环再进一步裂解,裂解产物可以是 烷烃,也可以是烯烃;五碳环比六碳环稳定,较难断裂;由于拌有脱氢反应,有些碳环,部分转化为芳烃;因此,当裂解原料中环烷烃含量增加时,乙烯收率会下降, 丁二烯、芳烃的收率则会有所增加。 (3)芳烃热裂解芳烃的热稳定性很高,在一般的裂解温度下不易发生芳烃开环反应,但能进行芳烃脱氢缩合、脱氢烷基化和脱氢反应: 脱氢缩合:如: 继续脱氢缩合生成焦油直至结焦。 断侧链反应,如:
烃类管式炉裂解制乙稀-第一章 烃类热裂解
第一章烃类热裂解 第二节烃类管式炉裂解制乙稀 特点：强吸热反应；高温；低烃分压 短停留时间 供热方式：间接供热——管式炉裂解 直接供热——蓄热炉裂解 砂子炉裂解 一．烃类原料对裂解结果的影响 问题1：烃类的四个指标是什么？ （一）原料烃： 1．族组成（PONA值） ◆定义：是指原料中所含各族烃的质量百分比。 P—烷族烃 N—环烷族烃 O—稀族烃 A—芳香族烃 在管式裂解炉的裂解条件下，原料愈轻，乙稀收率愈高。随着烃分子量增大，N+A含量增加，乙稀收率下降，液态裂解产物收率逐渐增加。 2．原料含氢量：
◆定义：是指原料烃分子中氢原子的质量百分 比；不包含溶解的H2。 相同碳原子时，含氢量： 烷烃> 环烷烃> 芳烃 含氢量高的原料，裂解深度可深一些，产物中乙稀收率也高。 表1-9各种烃和焦的含氢量
对重质烃的裂解，按目前技术水平，原料含氢量控制在大于13%（质量），气态产物的含氢量控制在18%（质量），液态产物含氢量控制在稍高于7~8%（质量）为宜。因为液态产物含氢量低于7~8%（质量）时，就易结焦，堵塞炉管和急冷换热设备。 3．芳烃指数（BMCI）： ◆定义：BMCI=48640/Tv+473.7*d—456.8 Tv=(T10+T30+T50+T70+T90)/5 基准：n—C6H14的BMCI=0 的BMCI=100 当BMCI<35时，才能做裂解原料。 4．特性因子K： K=1.216（T立/d15.6度）^(1/3) T立=[0.1t10^(1/3)+0.2t30^(1/3)+ 0.2t50^(1/3)+0.2t70^(1/3)+0.2t90^(1/3) +0.1t100^(1/3)]^3
化工工艺学习题与答案
化工工艺学试题（1） 一、填空：（每空1分共10分） 1. 目前工业上对、间二甲苯的分离方法有 ----------------------------、------------------------------ 和-----------------------------------三种。 2. 乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用-----------------------和 -----------------------两种类型反应器。 3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有 -------------------------、-----------------------------、 -----------------------------、 -------------------------------、-------------------------五 种？ 1、低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。 3、金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物。 二、简答（每题5分，共90分） 1、煤的干馏和煤的气化的定义。 答：将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工方法称煤的干馏。煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤的气化。 2、什么叫烃类热裂解？ 答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料(天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等)
经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类。 3、烃类热裂解的原料有哪些？ 答： 4、烃类热裂解过程有何特点？ 答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成。 5、烃类热裂解制乙烯的分离过程中，裂解气为什么要进行压缩？为什 么要分段压缩？ 答：裂解气中许多组分在常压下都是气体，沸点很底，为了使分离温度 不太底，可以适当提高分离压力。多段压缩有如下好处：节省压缩功； 段与段中间可以进行降温，避免温度太高引起二烯烃的聚合；段与段中 间也可便于进行净化和分离。 6、烃类裂解制乙烯的过程中，为什么要对裂解气进行脱酸性气体？怎 样进行脱除？ 答：酸性气体主要是指二氧化碳和硫化氢，另外还含有少量有机硫化物，这些酸性气体过多会对分离过程带来危害：例如硫化氢会腐蚀管道和设备，使加氢脱炔催化剂中毒，使干燥用的分子筛寿命缩短，二氧化碳会结成干冰，会堵塞管道，他们对产物的进一步利用也有危害，所以必须脱除。用碱洗法脱除；酸性气体量多时可以先用乙醇胺脱除，再用碱洗法彻底除去。 7、脱甲烷塔高压法和低压法有何优缺点？
化工工艺学作业四套答案全讲解
作业名称：2015年春季网上作业1 出卷人：SA 作业总分：100 通过分数：60 起止时间： 学员姓名：学员成绩：90 标准题总分：100 标准题得分：90 详细信息： 题号:1 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 对于乙烯，下列表述正确的是（）。 A、中国乙烯生产量居世界首位 B、乙烯是直接从石油中分离出来的 C、乙烯具有双键，化学性质非常活泼 D、大部分乙烯是由天然气和氢气合成的 标准答案:C 学员答案:C 本题得分:5 题号:2 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 烃类热裂解产生的裂解气在分离前需净化除去的杂质有（）。 A、CH4、C2H4、C3H6、C4H6 B、 C2H2、H2S、CO2、H2O C、 C2H6、C3H8、C4H10、C6H6 D、 NH3、HCl、NaOH、H2SO4 标准答案:B 学员答案:B 本题得分:5 题号:3 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 对于石油，下列表述正确的是（）。 A、石油的主要成分是C、H元素组成的烃类 B、石油是一种纯物质
C、石油是一种有气味的蜡状固体 D、石油可直接用作化工原料 标准答案:A 学员答案:A 本题得分:5 题号:4 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 烃类发生了完全降解氧化反应的结果是（）。 A、生成了H2、CH4等低分子物 B、生成了目的氧化产物 C、使反应转化率降低 D、降低了反应的选择性 标准答案:D 学员答案:D 本题得分:5 题号:5 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 下述反应中属于加氢反应类型的有（）。 A、烃类裂解气净化脱除乙炔 B、以乙苯为原料生产苯乙烯 C、以丙烯为原料生产丙烯腈 D、 CO水蒸气变换为CO2 标准答案:A 学员答案:A 本题得分:5 题号:6 题型:多选题（请在复选框中打勾，在以下几个选项中选择正确答案，答案可以是多个）本题分数:5 内容: 烃类气—固相催化氧化反应常用的反应器型式有（）。
管式裂解炉及其工艺流程介绍
管式裂解炉及其工艺流程 管式裂解炉是用于烃类裂解制乙烯及其联产品的一种生产设备，为目前世界上大型石油化工厂所普遍采用。 组成 管式裂解炉是在炉管内进行烃类裂解反应的设备。主要由辐射室(炉膛)、对流室、烟囱和供给热源的喷嘴组成。燃料油从喷嘴喷到炉膛内燃烧，生成的烟气流经对流室后从烟囱排出。辐射室、对流室内均装有炉管，原料油在炉管内加热到所需温度进行裂解反应生成裂解气(烯烃)，裂解气经急冷后进入分离装置。炉管选用合金钢浇铸管。由于温度和流速对炉管内裂解反应产品有重大的影响，因而要求严格控制炉管长度方向的温度分布及产品在炉管内的停留时间，对炉型选择、喷嘴及炉管的布置都有特别的要求。 发展 早期的管式裂解炉是沿用石油炼制工业的加热炉的结构采用横置裂解炉管的方箱炉。反应管放置在靠墙内壁处，采用长火焰烧嘴加热，炉管表面热强度低，约为85～125MJ/(mh)。20世纪50年代，裂解炉结构有较大改进，炉管位置由墙壁处移至辐射室中央，并采用短焰侧壁烧嘴加热，提高了炉管表面热强度和受热均匀性。热强度可达210MJ/(mh)。至60年代，反应管开始由横置式改为直立吊装式，这是管式炉的一次重大技术改进。它采用单排管双面辐射加热，进一步把炉管表面热强度提高到约250MJ/(mh)，并采用多排短焰侧壁烧嘴，以提高反应的径向和轴向温度分布的均匀性。美国鲁姆斯公司短停留时间裂解炉（简称SRT炉）是初期立
管式裂解炉的典型装置。现在世界上大型乙烯装置多采用立式裂解反应管。 种类 早年使用裂解管水平布置的方箱式炉，由于热强度低，裂解管受热弯曲，耐热吊装件安装不易，维修预留地大等原因，已被淘汰。由于裂解管布置方式和烧嘴安装位置及燃烧方式的不同，管式炉的炉型有多种。管式裂解炉种类较多，按炉型分为方箱炉、立式炉、梯台炉等；按炉管布置方式分为横管式和竖管式裂解炉；按燃烧方式分为直焰式和无焰辐射式裂解炉等。近年各国竞相发展垂直管双面辐射管式裂解炉，炉型各具特色，其中美国炉姆斯公司开发的短停留时间裂解炉采用的国家较多。 反应管材料 过去，一般采用主要成分为含镍20％、铬25％的HK-40合金钢作为裂解反应管材料,可耐1050℃高温。由于工艺要求进一步提高炉管表面热强度，至70年代以后又改用含镍35％、铬25％的HP-40合金钢,可耐1100℃高温。反应管管径为2～7in（1in等于2.54cm），用离心浇铸法制成，内部经机械加工平整以减少反应过程的结焦。 炉型 目前国际上应用较广的管式裂解炉有短停留时间炉、超选择性炉、林德- 西拉斯炉、超短停留时间炉。 1、短停留时间炉 是鲁姆斯公司在60和70年代开发的炉型（SRT）,有三种:即SRT-、SRT-1及SRT-型，其中SRT-又可分为高选择性(HS)和高生产能力(HC)两种。SRT-
烃类热裂解
第三章烃类热裂解 引言： 乙烯、丙烯和丁二烯等低级烯烃分子中具有双键，化学性质活泼，能与许多物质发生加成、共聚或自聚等反应，生成一系列重要的产物，是化学工业的重要原料。工业上获得低级烯烃的主要方法是将烃类热裂解。烃类热裂解是将烃类原料（天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油等）经高温（750℃以上）、低压（无催化剂）作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。 烃类热裂解非常复杂，具体体现在： （1）原料复杂：烃类热裂解的原料包括天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油甚至是原油、渣油等； （2）反应复杂：烃类热裂解的反应除了断裂或脱氢主反应外，还包括环化、异构、烷基化、脱烷基化、缩合、聚合、生焦、生碳等副反应； （3）产物复杂：即使采用最简单的原料乙烷，其产物中除了H2、CH4、C2H4、C2H6、外，还有C3、C4、等低级烷烃和C5以上的液态烃。 烃类热裂解按原料的变化可分为： 在低级不饱和烃中，以乙烯最重要，产量也最大。乙烯产量常作为衡量一个国家基本化学工业的发展水平的标志。表3-l和表3-2列举了世界主要国家与地区的乙烯生产能力。 烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要为原料烃的热裂解和裂解产物分离。本章将分别予以讨论。
第一节热裂解过程的化学反应 1.1烃类裂解的反应规律 1.1.1烷烃的裂解反应 （1）正构烷烃正构烷烃的裂解反应主要有脱氢反应和断链反应对于C5以上的烷烃还可能发生环化脱氢反应。 脱氢反应是C-H键断裂的反应，生成碳原子数相同的烯烃和氢，其通式为 C5以上的正构烷烃可发生环化脱氢反应生成环烷烃。如正己烷脱氢生成环己烷。 断链反应是C-C键断裂的反应，反应产物是碳原子数较少的烷烃和烯烃，其通式为 相同烷烃脱氢和断链的难易，可以从分子结构中碳氢键和碳碳键的键能数值的大小来判断。表3-3给出了正、异构烷烃的键能数据。 由表3-3的数据看出如下规律： ①同碳原子数的烷烃C-H键能大于C-H键能，断链比脱氢容易； ②随着碳链的增长，其键能数据下降，表明热稳定性下降，碳链越长裂解反应越易进行。 由热力学知道，反应标准自由焓的变化ΔG T?可作为反应进行的难易及深度的判据。
烃类裂解的工艺流程
石油烃热裂解的工艺流程 一、管式炉的基本结构和炉型 由上节知，裂解条件需要高温、短停留时间，所以裂解反应的设备，必须是一个能够获得相当高温度的裂解炉，裂解原料在裂解管内迅速升温并在高温下进行裂解，产生裂解气。管式炉裂解工艺是目前较成熟的生产乙烯工艺技术，我国近年来引进的裂解装置都是管式裂解炉。管式炉炉型结构简单，操作容易，便于控制和能连续生产，乙烯、丙烯收率较高，动力消耗少，热效率高，裂解气和烟道气的余热大部分可以回收。 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。 （一）管式炉的基本结构 为了提高乙烯收率和降低原料和能量消耗，多年来管式炉技术取得了较大进展，并不断开发出各种新炉型。尽管管式炉有不同型式，但从结构上看，总是包括对流段（或称对流室）和辐射段（或称辐射室）组成的炉体、炉体内适当布置的由耐高温合金钢制成的炉管、燃料燃烧器等三个主要部分。管式炉的基本结构如图1-3 所示。 1.炉体由两部分组成，即对流段和辐射段。对流段内设有数组水平放置的换热管用来预热原料、工艺稀释水蒸汽、急冷锅炉进水和过热的高压蒸汽等；辐射段由耐火砖（里层）和隔热砖（外层）砌成，在辐射段炉墙或底部的一定部位安装有一定数量的燃烧器，所以辐射段又称为燃烧室或炉膛，裂解炉管垂直放置在辐射室中央。为放置炉管，还有一些附件如管架、吊钩等。 2.炉管炉管前一部分安置在对流段的称为对流管，对流管内物料被管外的高温烟道气以对流方式进行加热并气化，达到裂解反应温度后进入辐射管，故对流管又称为预热管。炉管后一部分安置在辐射段的称为辐射管，通过燃料燃烧的高温火焰、产生的烟道气、炉墙辐射加热将热量经辐射管管壁传给物料，裂解反应在该管内进行，故辐射管又称为反应管。 图1-3裂解炉基本结构l-辐射段；2-垂直辐射管；3-侧壁燃烧器；4-底部燃烧器﹔5-对流段；6-对流管
烃类热裂解答案
1.石油中碳元素占（） A.11-14% B.83-87% C.1%左右 D.不确定 2.石油常减压蒸馏中，原油在蒸馏前，一般经脱盐脱水处理，要求含盐量与含水量必须为（） A.含盐量≥0.05kg/m3,含水量≥0.2% B.含盐量≤0.05kg/m3,含水量≤0.2% C.含盐量 0.05kg/m3,含水量 0.2% D.含盐量≤0.05kg/m3,含水量 0.2% 3.经催化重整得到的重整汽油含芳烃为（） A.10%—20% B.20%—29% C.30%—50% D.60%—90% 4.烷烃的脱氢能力与烷烃的分子结构的关系是（） A.没有规律 B.叔氢最易脱去 C.仲氢最易脱去 D.伯氢最易脱去 5.管式裂解炉生产乙烯的出口温度为（） A .300℃以下 B.200℃以下 C.1065-1380℃以下 D.500℃以下 6.乙烯的峰值出现在KSF为（） A.0-1 B.1-2.3 C.2.5 D.3.5-6.5 7.催化重整的原料不宜过重，一般沸点是（） A. 200℃ B.≤200℃ C. 300℃ D.=500℃ 8.烃类热裂解反应，目前普遍采用的是（） A.垂直管双面辐射管式裂解炉 B.砂子炉 C.蓄热炉 D.煤气发生炉 9.石油常减压蒸馏中，分离器顶部逸出的气体约占原有的百分数是（） A.0.15%-0.4% B.1%-2.5% C.0.1%-0.12% D.0.5%-0.8% 10.烃类热裂解反应中获取乙烯高收率的关键是（） A.高温和合适的接触时间 B.高温和合适的压力 B.合适的接触时间和合适的压力 D.高温和合适的催化剂 11.裂解操作是向系统中加入稀释剂来降低烃类分压方法来达到减压操作目的，稀释剂加入的目的（） A.有利产物收率的提高，对结焦的二次反应有抑制作用 B.不利于产物收率的提高，对结焦的二次反应有抑制作用 C.有利产物收率的提高，对结焦的二次反应有促进作用 D.不利于产物收率的提高，对结焦的二次反应有促进作用 12.不属于石油化学工业三大起始原料的是（）A.天然气 B.油田气 C.液体石油馏分 D.石油 13.不能表示烃类热裂解反应深度的方法是（） A.Tτ0.06 B.KSF C.管式炉出口温度 D.乙烯收率 14.后冷流程是指（） A.冷箱在脱甲烷塔后 B.冷箱在脱乙烷塔后 C.冷箱在脱甲烷塔前 D.冷箱在乙烯塔前 15.下列不是石油中所含烃类的是（） A.烷烃 B.环烷烃 C.芳香烃 D.烯烃 16.石油常减压蒸馏流程中，原油入初馏塔必须预热至的温度是（） A.200-400℃ B.100-150℃ C.500-800℃ D.10-150℃ 17.下列不属于二次反应的是（） A.生焦反应 B.生碳反应 C.生成稠环芳烃 D.烯烃的裂解 18.乙烯收率与原料的关系（） A.P 第七章烃类热裂解练习题 一、填空。 1.生产制造烯烃的主要工业方法是 2.烃类热裂解的化学反应、、、、 3.烃类热裂解的主要工艺因素、、、、。 4.为避免减压操作存在的问题.采用添加、降低原料分压的措施。 5.裂解原料的组成是判断。 6.烃类热裂解工艺流程包括、、、。 7. 、必须对裂解气进行分离和提纯。 8.裂解气是气体混合物，其中有目的产物、又有副产物、、杂质、、、。 9.酸性气体脱除的方法、吸收剂、、。 10.裂解气的净化过程包括: 、、、、。 11.烃类热裂解的工艺流程包括: 、、、。 二.选择. 1.各类烃的热裂解反应的难易顺序（） A.正构烷烃＞环烷烃＞异构烷烃＞芳烃. B.异构烷烃＞正构烷烃＞环烷烃＞芳烃. C.正构烷烃＞异构烷烃＞环烷烃＞芳烃. 2.下列不是脱炔和一氧化碳的方法是( ) A.选择性催化加氢法. B.乙醇胺法 C.溶剂吸收法 3.深冷分离流程不包括( ) A.裂解和高压水蒸气系统 B.气体净化系统 C.精馏分离系统. 4.裂解气分离在工业上主要采用( ) A.甲烷化法 B.深冷分离法 C.固体吸附法. 5.芳香烃反应不包括( ) A.断链 B.脱氢 C.聚合 D.缩合 三.判断. 1.断裂反应可以视为可逆反应，脱氢反应可视为不可逆反应。( ) 2.为提高乙烯的纯度和收率，应尽可能降低轻组分中乙烯的含量。( ) 3.脱甲烷塔，乙烯精馏塔操作的好坏，直接关系到乙烯产品的质量、产量和成本，是裂解气深冷分离过程的关键。( ) 4.烃类热裂解反应是强吸热反应，是分子数增多的反应。( ) 5.根据分子结构中键能大小，可判断不同烷烃脱氢和断链反应的难易程度。( ) 6.随着环烷烃和芳烃含量的增加，乙烯收率也随之增加。( ) 7.冷箱在裂解气中的作用是回收部分冷量，并提纯氢气。( ) 8.乙烷发生脱氢反应，不发生断链反应。( ) 9.降低压力，提高烯烃收率，抑制二次反应，也提高烯烃的收率。( ) 10.裂解供热方式有直接和间接两种，通常用的是直接供热的管式炉法。( ) 四.简答题. 1.为什么工业上以水蒸气为稀释剂？ 2.为什么要除去裂解气中的水分？广泛采用什么方法？以什么为吸附剂？ 3.高温下的减压操作存在那些问题？ 4.烃类热裂解反应都特点有那些？ 烃类裂解设备与工艺 (一) 管式裂解炉 管式裂解炉主要由炉体和裂解管两大部分组成。 炉体用钢构体和耐火材料砌筑，分为对流室和辐射室. 原料预热管及蒸汽加热管安装在对流室内，裂解管布置在辐射室内。 在辐射室的炉侧壁和炉顶或炉底安装了一定数量的烧嘴(燃料喷嘴、火嘴等)。由于裂解管布置方式和烧嘴安装位置及燃烧方式的不同，管式炉的炉型有多种。 早年使用裂解管水平布置的方箱式炉，由于热强度低，裂解管受热弯曲，耐热吊装件安装不易，维修预留地大等原因，已被淘汰。 近年各国竞相发展垂直管双面辐射管式裂解炉，炉型各具特色，其中美国炉姆斯公司开发的短停留时间裂解炉采用的国家较多。 1. 鲁姆斯SRT—Ⅲ型炉（Lummus Short Residence Time—Ⅲ Type ） SRT型炉，即短停留时间裂解炉，是60年代开发的，最先为SRT—Ⅰ型，后为SRT—Ⅱ型。近来发展到SRT—Ⅲ、SRT —Ⅳ、SRT—V、SRT—VI型等。 SRT各型裂解炉外形大体相同，而裂解炉的管径及排布方法则不相同：Ⅰ型为均径管，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型为变径管。 炉型示意图见图1-10，SRT—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型工艺特性见表1-18。 从炉型和炉管工艺特性的变化，可以看到裂解技术的进步： 1) 实现了高温、短停留时间、低烃分压的原理 为了在短停留时间内使原料能迅速升到高温进行裂解反应，必须有高热强度的辐射炉管，因此采用双面辐射的单排管，能最大限度的接收辐射热量。 最初使用的SRT-I型裂解炉，炉管是均径的。 采用均径炉管的主要缺点： ①反应初期通热量小； ②采用均径炉管不适用于体积增大的反应（后部阻力大，烃分压大）； ③停留时间长，有利于二次反应，乙烯收率降低； ④容易结焦，操作周期缩短。 SRT—Ⅱ型炉采用变径炉管，克服了上述缺点。管径排列为4-2-1-1-1-1，管径先细后粗。 小管径有利于强化传热（传热面积增大），使原料迅速升温，缩短停留时间。管裂后部管径变粗，有利于减少△P，降低烃分压，减少二次反应的发生，二次反应的焦量也减少，不会很块阻塞管道和炉管，因而延长操作周期，提高乙烯收率。 SRT—Ⅰ型和SRT—Ⅱ型的管内气体温度分布及烃分压见图1-11及图1-12。显然，达到同样的出口温度时SRT—Ⅱ型比SRT—Ⅰ型的停留时间要短，烃分压烃类热裂解
烃类裂解设备与工艺