化工工艺学课后习题

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1、课后习题思考题（第一章）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你觉得应该如何来学习该门课程？6化学工艺与化学工程有何不同？思考题（第二章）V1为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？2 生物质和再生资源的利用前景如何？3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？5何谓转化率？何谓选择性？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？6催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？7在天然气开

2、采中，有时可获得含有 C6C8烃类的天然汽油，为了改善其辛烷值，用蒸馏 塔除去其中的轻组分。如果天然汽油、塔顶馏出物和塔底中等辛烷值汽油的摩尔百分数组成为：物料名称天然汽油中等辛烷值汽油塔顶馏出物1. C6H14250602. C7H162521.5303. C8H185078.510假设它们的密度为 0.8g/cm3，那么，从5000桶天然汽油中能生产出多少吨中等辛烷值汽油？ （ 1 桶=42 US 加仑，1US 加仑=3.78541dm3, 1dm3 =103cm3）8某蒸馏柱分离苯-甲苯混合物，其质量组成各占50%，进料流量为10000kg/d，从柱顶冷凝 器回收的产品含 95%苯；柱底

3、馏出物含 95%甲苯。离开柱顶进入冷凝器的产物蒸气流量是 8000kg/d ,全部冷凝为液体后，部分产品作为回流液返回蒸馏柱的上部，其余取出即为产品。求回流与取出产品量之比。在一个加氢裂化器中，较大分子烃经加氢裂解成较小分子烃。已知输入和输出的烃类组成为：a）烃类输入输出b) C5H1210 mol%c) C6H1440 mol%d) C7H1620 mol%e) C12H26100 mol%30 mol%（1 ）每100 kmol原料烃可生产出多少 C5C7烃产品？（2）每100 kmol原料烃消耗多少氢气？（3） 如果原料烃的密度是0.9 g/cm3,输出烃的密度是0.8 g/cm3,那么

4、每输出10 m3的烃物料 需要输入多少m3原料烃？9假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的干基摩尔组成为86.4%N2、4.2%O2、9.4%CO2。试计算天然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。10在高温下裂解天然气可获得炭黑和含氢的裂解气。已知天然气的体积组成为 82.3%CH4、8.3%C2H6、3.7%C3H8和5.7%N2，产生的炭黑可以视为纯碳， 裂解气含60.2%H2、23.8%CH4、 2.2%C2H6、6.5%C2H4、1.4%C3H6、2.3%C2H2 和 3.6%N2。计算每 100 标准 m3 的天然气 可生产多少千克炭黑和多少标准米 3的裂

5、解气。11 某燃料气含有 30%CS2、26%C2H6、14%CH4、10%H2、10%N2、6%O2 和 4%CO，与空 气一起燃烧，产生的烟道气含有 3%SO2、2.4%CO，其余为 CO2、H20、O2和N2。求空气 的过剩百分数。12 一氧化碳与水蒸气发生的变换反应为 CO+H2O=CO2+H2，若初始混合原料的摩尔比为 H2O/CO=2/1 ,反应在500C进行，此温度下反应的平衡常数 4.88。求反应后混合物的平衡 组成和CO的平衡转化率。13合成甲醇的反应为 CO +2H2 = CH3OH，如果初始原料混合物中 H2/CO=2/1 ,反应温度 为350C，压力为 300X105

6、Pa,在此条件下，平衡常数 1.18 10-14Pa-2。那么，CH3OH的 平衡浓度（体积% ）为多少？14将纯乙烷进行裂解制取乙烯，已知乙烷的单程转化率为60%，若每1OOkg进裂解器的乙烷可获得46.4kg乙烯，裂解气经分离后，未反应的乙烷大部分循环回裂解器（设循环气只 是乙烷），在产物中除乙烯及其它气体外，尚含有 4kg乙烷。求生成乙烯的选择性、乙烷的 全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率。课后习题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

7、哪些？2试以丙烷裂解为例， 阐述烃类裂解的自由基反应机理，计算600 C, 700 C, 800 C, 900 C,1000 C下，丙烷裂解生成物中乙烯和丙烯比例（假设无其它副反应发生）。并绘出裂解温度乙烯（丙烯）组成的曲线。2 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？4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？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？6试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？评价裂解过程优劣的目标函数（指标）是什么？7 Lummus公司的

8、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？你大胆的设想下一步将怎么改？8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？9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？10压缩气的压缩为什么采用多级压缩，确定段数的依据是什么？11某乙烯装置采用低压法分离甲烷，整个装置中需要的最低冷冻温度为-115C,根据乙烯装置中出现的原料、产品，设计一个能够提供这样低温的

9、制冷系统，绘出制冷循环示意图。并标以各蒸发器和冷凝器的温度（第一级冷凝器温度，为冷却水上水温度2530 C）。12裂解气分离流程各有不同，其共同点是什么？试绘出顺序分离流程、前脱乙烷后加氢流程，前脱丙烷后加氢流程简图，指出各流程特点，适用范围和优缺点。13甲烷塔操作压力的不同，对甲烷塔的操作参数（温度、回流比）、塔设计（理论板数，材质），即未来的操作费用和投资有什么影响？14对于一已有的甲烷塔 H2/CH4对乙烯回收率有何影响？采用前冷工艺对甲烷塔分离有何 好处？15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。16根据本章所学知识，试设计一个简单的流程表述烃类热裂解从原料

10、到产品所经历的主要 工序及彼此的关系。17近年来乙烯工业的主要发展方向和研究开发的热点是什么？思考题（第三章）课后习题1简述芳烃的主要来源及主要生产过程。2芳烃的主要产品有哪些？各有何用途？3试论芳烃转化的必要性与意义，主要的芳烃转化反应有哪些？4试分析我国与美国、日本的芳烃生产各有何特点及其原因。5简述苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程，并说明各自的特点。6简述芳烃生产技术的新进展及其主要特征。7如何理解芳烃生产、转化与分离过程之间的的关系，试组织两种不同的芳烃生产方案。思考题（第四章）课后习题1有哪些原料可生产合成气？合成气的生产方法有哪些？近年来出现哪些生产合成气的新 方法？它们与原

11、有生产方法相比有什么优点？2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？V3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？4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？5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？6为什么天然气-水蒸气转化过程需要供热？供热形式是什么？ 一段转化炉有哪些型式？7为什么说一段转化管属于变温反应器？为什么天然气-水蒸气转化要用变温反应器？8为什么转化炉的对流室内要设置许多热交

12、换器？转化气的显热是如何回收利用的？9由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？比较先进的方法是什 么？10 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？11 一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？12在合成气制造过程中，为什么要有脱碳（C02）步骤？通常有哪些脱碳方法，各适用于什么场合？13工业上气体脱硫有哪些方法，各适用于什么场合？14由渣油制合成气过程包括哪几个步骤？渣油气化的主要设备是什么，有何结构特点？ 思考题（第五章）课后习题1加氢反应和脱氢反应对催化

13、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？V 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。V8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（30MPa，推动力大）更为有利，工

14、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？思考题（第六章）课后习题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典型的气一固相催化氧化常见的反应器类

15、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 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

16、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？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。思考题（第七章）课后习题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

17、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。思考题（第八章）课后习题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。7 EDC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？思考题（第九章）