1、以三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）和三苯（苯、甲苯和二甲苯）总量计算，约65来自乙烯生产装置。因此，乙烯生产在石油化工基础原料生产中占据主导地位，乙烯工业的发展水平是衡量一个国家和地区石油化学工业发展水平的重要标志。乙烯工业的快速发展是近15年的事。现在，我国已建成了燕山、上海、扬子、齐鲁、茂名、大庆、辽阳、吉林、盘锦、抚顺、兰州，独山子，天津，镇海等以乙烯为龙头的大型石油化工基地，根本改变了乙烯长期完全依靠进口的历史。到2009年底，我国乙烯产量1200万吨，居世界第二位，已超越日本成为仅次于美国的全球第二大乙烯生产国。思考题（第三章）1根据热力学反应标准自由焓和化学键,如何判断不同烃类的裂解反应
2、难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物；解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律，造成裂解过程结焦生炭的主要反应是哪些？由表3-3 各种键能比较的数据可看出：同碳数的烷烃C-H键能大于C-C键能，断链比脱氢容易；烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;异构烷烃的键能小于正构烷烃，异构烷烃更容易发生脱氢或断链。由表3-4数值，可看出：烷烃裂解是强吸热反应，脱氢反应比断链反应吸热值更高；断链反应的标准自由焓有较大的负值，是不可逆过程，脱氢反应的标准自由焓是正值或为绝对值较小的负值，是可逆过程，受化学平衡的限制；乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应，生成乙烯；甲烷在一般裂解温度下不发生变化。烷烃热裂解的规律：烷
3、烃热裂解的一次反应主要有：脱氢反应：RCH2-CH3RCHCH2+H2断链反应：RCH2-CH2-RRCHCH2+RH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。a 同碳数的烷烃，断链比脱氢容易；b烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;c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；环烷烃裂解的规律：a侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。b环烷烃脱氢比开环反应容易，生成芳烃可能性大。c长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂，至烃环不带侧链为止；五元环比六元环较难开环。d环烷烃裂解反应难易程度：侧链环烷烃烃环，脱氢开环。原料中环烷烃含量增加，则乙烯收率下降
4、，丙烯、丁二烯、芳烃收率增加。芳香烃热裂解的规律：a芳烃的脱氢缩合反应，生成稠环芳烃甚至结焦；b烷基芳烃的侧链发生断裂或脱氢反应，生成苯、甲苯和二甲苯；c芳香烃不宜作为裂解原料，因为不能提高乙烯收率，反而易结焦缩短运转周期；d各族烃的裂解难易程度：正构烷烃异构烷烃环烷烃（六元环五元环）芳烃。造成裂解过程结焦生碳的主要反应：烯烃经过炔烃中间阶段而生碳CH2=CH2CH2=CHCHCHCHCCCCn经过芳烃中间阶段而结焦 萘二联萘三联萘焦。2 裂解原料性质及评价指标Lummus公司的SRT型裂解炉由I型发展到VI型，它的主要改进是什么？采取的措施是什么？遵循的原则是什么？（1）炉型：烧嘴 侧壁无焰
5、烧嘴 侧壁烧嘴与底部烧嘴联合（2）盘管结构： 炉管的排列、结构、管径、材质 多程 双程 减少结焦部位，延长操作周期 光管带内翅片 降低管内热阻 延长清焦周期 等径分支 增大比表面积，传热强度量增加 变径 缓解管内压力的增加 HK-40 HP-4 提高热强度采取的措施是：1.改进辐射盘管金属材质；2.改进辐射盘管的结构。遵循的原则是：3 烃类裂解的反应机理？（P61-64）自由基反应机理，链引发反应是自由基的产生过程，链增长反应是自由基的转变过程链终止是自由基消亡生成分子的过程。链引发 断裂C-C键产生一对自由基 活化能高链增长 自由基夺氢 自由基分解,活化能不大 被夺走氢的容易顺序：伯氢仲氢叔
6、氢 自由基分解反应是生成烯烃的反应链终止 两个自由基形成稳定分子的过程 活化能一般较低自由基分解反应的规律：自由基分解为碳原子数较少的烯烃的反应活化能较小；自由基中带有未配对电子的碳原子，若所连的氢较少，就主要分解为氢自由基合同碳原子数的烯烃分子；链增长反应中生成的自由基碳原子数大于3，还可继续发生分解反应；自由基分解反应直到生成氢自由基、甲基自由基为止。4在原料确定的情况下，从裂解过程的热力学和动力学出发，为了获取最佳裂解效果，应选择什么样的工艺参数（停留时间、温度、压力），为什么？（P72-75）应选择的工艺参数有裂解温度、停留时间、烃分压、稀释剂及裂解深度。应选择高温短停留时间和较低烃分
7、压。5为了降低烃分压通常加入稀释剂，试分析稀释剂加入量确定的原则是什么？（P75）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，使系统有较大热惯性，当操作供热不平衡时，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镍铬合金炉管的腐蚀。脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。6裂解气出口的急冷操作目的是什么？可采取的方法有几种，你认为哪种好，为什么？若设计一个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评价一个急冷换热器的优劣？裂解气出口的急冷操作目的：从裂解管出来的裂解气含有烯烃和大量的水蒸气，温度为727927，烯烃反应性强若
8、任它们在高温下长时间停留，会继续发生二次反应，引起结焦和烯烃的损失，因此必须使裂解气急冷以终止反应。急冷的方法有两种，一种是直接急冷，一种是间接急冷。我认为间接急冷好，因为直接急冷是用急冷剂与裂解气直接接触，急冷剂用油或水，急冷下来的油、水密度相差不大，分离苦难，污水量大，不能回收高品位的热量。采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸气作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙稀的压缩机，汽轮机及高压水阀等机械，同时终止二次反应 。设计一个间接急冷换热器其关键指标是：为减少结焦倾向，应控制两个指标一是停留时间，一般控制在0.04s以内；二是裂解气出口温度，要求高于裂解气的露点。急冷换热器是裂解
9、装置中五大关键设备之一，是间接急冷的关键设备。急冷换热器的结构，必须满足裂解气急冷的特殊条件： 温度高;降温快，热强度高，内外温差高。7.裂解气进行预分离的目的和任务是什么？裂解气中要严格控制的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？（P85，87-92）目的和任务：经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷。在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。在裂解气
10、的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。需严格控制的杂质有H2S，CO2，H2O，C2H2，CO等气体。这些杂质量不大，但对深冷分离过程是有害的，而且会使产品达不到规定的标准。酸性气体的脱除有碱洗法和醇胺法。脱水用吸附干燥法。炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸收法8压缩气的压缩为什么采用多级压缩？（P95-96）压缩气压缩基本上是一个绝热过程，气体压力升高后，温度也上升。为了节约压缩功耗、降低出口温度、减少分离净化负荷，气体压缩采用多级压缩。9何为非绝热精馏，何种情况下采用中间冷凝器或中间再沸器，分析其利弊。10 烃类裂解主要产品过程示意图11. 试画出轻烃、馏分油裂解装置裂解气预分馏过程示意图，并
11、具体说明整个流程。12. 试分析下图中裂解气的预分馏、净化及精馏分离的流程组织方案？思考题（第四章）1简述芳烃的主要来源及主要生产过程？l 答：芳烃的主要来源：（1）煤焦化芳烃（炼焦副产的粗苯、煤焦油）;（2）石油化工芳烃（石脑油催化重整油（石油芳烃）、 烃裂解副产的裂解汽油）；2芳烃的主要产品有哪些？各有何用途？芳烃主要产品：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘。用途：合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染剂、医药、农药、炸药、香料、专用化学品等工业。（苯：合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等。甲苯：溶剂，合成异氰酸酯、甲酚。对二甲苯：对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯
12、，与乙二醇反应生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂，是最重要的合成纤维和塑料之一。邻二甲苯：邻苯二甲酸酐，增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）等。间二甲苯：间苯二甲酸。乙苯：苯乙烯。异丙苯：苯酚/丙酮。萘：染料、鞣料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂）3 简述焦化芳烃生产流程？P115思考题（第五章）1合成气可用来制造什么化工产品？为什么近年来合成气的生产和应用受到重视？P152-153（1）合成气可用来生产的化工产品有：a.合成氨；b.合成甲醇；c.合成醋酸；d.烯烃的氢甲酰化产品；e.合成天然气、汽油和柴油。（2）因为发展合成气有利于资源优化利用，有利于化学工业原料路线和产
13、品结构多元化发展。2以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？从热力学角度考虑，对反应条件有哪些要求？从动力学考虑又有哪些要求？（P161，165-168）甲烷蒸汽转化反应CH4H2O CO3H2 CO变换反应COH2O CO2H2 析碳反应CH4 C2H2 热力学：温度800以上，水碳比3.5以上，压力2MPa左右。动力学：温度（高温使反应速率加快，所以出口残余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响，更要提高温度来弥补）、压力（在反应初期，增加系统压力，相当于增加了反应物分压，反应速率加快；但到反应后期，反应接近平衡，反应物浓度很低，而产物浓度高，加压反而会降低反应速率，所以从化学角度看，压力
14、不宜过高）、组分。3如何根据化学热力学、化学动力学原理和工程实际来优化天然气-水蒸气转化制合成气的工艺条件？天然气（甲烷）蒸汽转化制合成气的主要反应及副反应，分析讨论工业上应采取的适宜工艺条件。 （1）主反应及副反应：主要反应:CH4+H2O-CO+H2（吸热）；（主反应）CH4+H2O-CO2+H2（吸热）；CO+H2O-CO2+H2（放热）；副反应：CH4-C+H2（吸热）2CO-C+CO2（放热）CO+H2-C+H2O（放热）（反应式应该采用可逆符号，）（2）热力学反应条件：1）温度的影响。甲烷与水蒸气反应生成CO和H2是吸热的可逆反应，高温对平衡有利。高温对一氧化碳变换反应的平衡不利，
15、可以少生成二氧化碳，但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。2）水碳比的影响。水碳比对于甲烷转化影响重大，高的水碳比有利于CO及H2的生成，同时高水碳比也有利于抑制析碳副反应。3）压力的影响。甲烷蒸汽转化反应是体积增大的反应，低压有利平衡，低压也可抑制一氧化碳的两个析碳反应，但是低压对甲烷裂解析碳反应平衡有利，适当加压可抑制甲烷裂解。压力对一氧化碳变换反应平衡无影响。总之，单从反应平衡考虑，甲烷水蒸气转化过程应该用适当的高温、稍低的压力和高水碳比。（3）动力学反应条件：温度升高，反应速率常数增大，因甲烷蒸汽转化是吸热的，平衡常数随温度的升高而增大，结果反应速率也
16、是增大的。2）压力的影响。总压增高，会使各组分的分压也增高，对反应初期的速率提高很有利。此外加压尚可使反应体积减少。3）水碳比的影响。CH4和H2O都是反应物，CH4和太高而H2O太低，或者CH4和太低高而H2O太高，都难以获得高的反应速度。水碳比的要在合适的范围内。4天然气-水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些脱硫方法较好？（P169，181-182）预先脱硫是为了避免蒸汽转化催化剂中毒。脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。5由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么
17、优点？比较先进的方法是什么？（P156-159）生产方法有固定床间歇式气化法、固定床连续式气化法、流化床连续式气化法、气流床连续式气化法。固定床间歇式气化法优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低。固定床连续式气化法优点： 可控制和调节炉中温度； 因无N2存在，不需放空，故可连续制气，生产强度较高，而且煤气质量也稳定。流化床连续式气化法特点：提高了单炉的生产能力，适应了采煤技术的发展，直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等高灰分煤。气流床连续式气化法优点：一种在常压、高温下以水蒸气和氧气与粉煤反应的气化法，生产强度非常大。6一氧化碳变换的反应是什么？影响该反应的平衡和速度的因素有哪些？如何
18、影响？为什么该反应存在最佳反应温度？最佳反应温度与哪些参数有关？（P175-177）影响平衡因素有温度、水碳比、原料气中CO2含量等。影响速度因素有压力（加压可以提高反应物分压，在3.0MPa以下，反应速率与压力的平方根成正比，压力再高，影响就不明显了）、温度（CO的变换反应为可逆放热反应，所以存在最佳反应温度Top）、水蒸气（水蒸气的用量决定了H2O/CO比值，在水碳比低于4时，提高水碳比，可使反应速率增长较快，但水碳比大于4后，反应速率的增长不明显，故一般选用H2O/CO比为4左右）。因该反应为可逆放热反应，所以存在最佳反应温度Top，Top与气体原始组成、转化率及催化剂有关。7在合成气制
19、造过程中，为什么要有脱碳（CO2）步骤？通常有哪些脱碳方法，各适用于什么场合？（P183-185）在将气、液、固原料经转化或气化制造合成气过程中会生成一定量的CO2，尤其当有一氧化碳变换过程时，生成更多的CO2，因此需要脱除CO2。通常脱碳方法有化学吸收法（本菲尔法、复合催化法、空间位阻胺促进法、氨基乙酸法）、物理吸收法（低温甲醇洗涤法、聚乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法）、物理-化学吸收法、变压吸附法。8工业上气体脱硫有哪些方法，各适用于什么场合？干法脱硫适用于低含硫气体的精脱硫；湿法脱硫一般用于含硫量高、处理量大的气体的脱硫。（脱硫有干法和湿法两大类。干法脱硫又分为吸附法和催化转化法：吸附法是
20、采用对硫化物有强吸附能力的固体来脱硫，吸附剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁、分子筛等；催化转化法是使用加氢脱硫催化剂，将烃类原料中所含的有机硫化合物氢解，转化成易于脱除的硫化氢，再用其他方法除之。湿法脱硫剂为液体，一般用于含硫高、处理量大的气体的脱硫。按其脱硫机理的不同又分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。 化学吸收法是常用的湿式脱硫工艺。有一乙醇胺法（MEA）、二乙醇胺法（DEA）、二甘醇胺法（DGA）、二异丙醇胺法（DIPA）、以及近年来发展很快的改良甲基二乙醇胺法（MDEA）。物理吸收法是利用有机溶剂在一定压力下进行物理吸收脱硫，然后减压而释放出硫化物气体，溶剂得以再
21、生。主要有冷甲醇法（Rectisol），此外还有碳酸丙烯酯法（Fluar）和N-甲基吡啶烷酮法（Purisol）等等。冷甲醇法可以同时或分段脱除H2S、CO2和各种有机硫，还可以脱除HCN、C2H2、C3及C3以上气态烃、水蒸气等，能达到很高的净化度。物理-化学吸收法是将具有物理吸收性能和化学吸收性能的两类溶液混合在一起，脱硫效率较高。常用的吸收剂为环丁砜-烷基醇胺（例如甲基二乙醇胺）混合液，前者对硫化物是物理吸收，后者是化学吸收。湿式氧化法脱硫的基本原理是利用含催化剂的碱性溶液吸收H2S，以催化剂作为载氧体，使H2S氧化成单质硫，催化剂本身被还原。再生时通入空气将还原态的催化剂氧化复原，如此
22、循环使用。湿式氧化法一般只能脱除硫化氢，不能或只能少量脱除有机硫。最常用的湿式氧化法有蒽醌法（ADA法）。9由渣油制合成气化学反应方程式？写出渣油制合成气的加工步骤？渣油制合成气的加工步骤：渣油水蒸气氧水煤气变换气合成气33 工业气体的脱硫方法有：（1）干法脱硫：吸附法；催化转化法（加氢催化转化）。（2）湿法脱硫：化学吸收法；物理吸收法；物理-化学吸收法；湿式氧化法。思考题（第六章）1以煤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？从上面的生产流程可以看出, 以煤为原料和以天然气为原料合成氨生产过程主要不同在于制合成气的过程 .以煤为原料要经过造气,除尘,脱硫,变换,等工艺过程制出适合
23、制氨co/H2比的合成气. 以天然气为原料要经过压缩,脱硫,一转换,二段转换,高温变换,低温变换,脱co2,甲烷化,等工艺过程从而制出合成气,从而得以合成氨以煤为原料和以天然气为原料合成氨生产过程,两者所使用的温度,压力,工艺设备都是不同的.2根据热力学分析，合成甲醇应在低温（30MPa，推动力大）更为有利，工业上为什么不采用此工艺条件？甲醇合成反应的反应热是随温度和压力而变化，当温度越低，压力越高时，反应热越大。当低于200C时，反应热随压力变化的幅度比高温时（300C）更大。所以合成甲醇温度低于300C时，要严格控制压力和温度的变化，以免造成温度的失控。当压力为20Mpa时，反映温度在30
24、0C以上，此时的反应热变化最少，易于控制。合成甲醇的反应若采用高压，则同时采用高温，反之，宜采用低温、低压操作。由于低温下反应速率不高，故需选择活性好的催化剂，即低温高活性催化剂，使得低压合成甲醇法逐渐取代高压合成甲醇法。3目前苯乙烯生产主要方法是什么，书写其步骤及各自化学反应式？（1）乙苯脱氢法思考题（第七章）1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。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，分子氧的作用是间接的。 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
25、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
26、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。2乙烯环氧化反应工艺条件选择的依据是什么？ 答：乙烯环氧化反应的主要因素有：（1）反应温度：环氧化反应的活化能小于完全氧化反应的活化能。反应温度升高，两个反应的速率都加快，但完全氧化反应的速率增加更快。随着温度升高，转化率增加，选择性下降，工业上一般选择反应温度在220260。（2）空速：空速减小，也会导致转化率提高，选择性下降，但影响不如温度显著。空速提高，可增大反应器中气体流动的线速度，减小气膜厚度，有利于传热
27、。工业上采用的空速与选用的催化剂有关，还与反应器和传热速率有关，一般在400080000h-1左右。催化剂活性高反应热可及时移出时可选择高空速，反之选择低空速。（3）反应压力：乙烯直接氧化的主副反应在热力学上都不可逆，因此压力对主副反应的平衡和选择性影响不大。但加压可提高乙烯和氧的分压，加快反应速率，提高反应器的生产能力，也有利于采用加压吸收法回收环氧乙烷，故工业上大都是采用加压氧化法。但压力也不能太高，否则设备耐压要求提高，费用增大，环氧乙烷也会在催化剂表面产生聚合和积碳，影响催化剂寿命。一般工业上采用的压力在2.0MPa左右。（4）原料配比及致稳气：乙烯与空气混合物的爆炸极限（体积分数）为
28、2.7%36%，与氧的爆炸极限（体积分数）为2.7%80%。为了提高乙烯和氧的浓度，可以用加入第三种气体来改变乙烯的爆炸限，这种气体通常称为致稳气，致稳气是惰性的，能减小混合气的爆炸限，增加体系安全性；具有较高的比热容，能有效地移出部分反应热，增加体系稳定性。（5）原料气纯度：催化剂中毒。如硫化物、砷化物、卤化物等能使催化剂永久中毒，乙炔会使催化剂中毒并能与银反应生成有爆炸危险的乙炔银。反应热效应增大。氢气、乙炔、C3以上的烷烃和烯烃可发生燃烧反应放出大量热，使过程难以控制，乙炔、高碳烯烃的存在还会加快催化剂表面的积炭失活。、影响爆炸限。氩气和氢气是空气和氧气中带来的主要杂质，过高会改变混合气体的爆炸限，降低氧的最大容许浓度。选择性下降。原料气及反应器管道中带入的铁离子会使环氧乙烷重排为乙醛，导致生成二氧化
