自测练习 第一章绪论 1现代化学工业的特点是什么? 2有机化工工艺学研究的范畴和有机化工原料的演变方向? 3绿色化工的内涵? 4原子经济的特点? 第二章石油化工的原料和产品 1简述石油加工企业通过何种装置生产石油化工原料?乙烯的用途? 2为什么说烯烃、芳烃、氢气是石油化工的最基本的产品? 3烯烃、芳烃、氢气的生产途径? 4天然气化工的主要发展方向和途径? 5煤化工的四个发展方向? 6煤制油的途径和驱动力? 7GTL、MTO、MTA、GTM的意义 8焦化芳烃与石油芳烃的质量区别。 第三章烃类热裂解 1烯烃在裂解过程中生碳结焦的反应历程的区别。 2蒸汽热裂解原料选择的依据和原因, 3分析比较2-丁烯、1-丁烯、丁烷的裂解反应活性及裂解产品分布的规律 4不同原料的裂解装置其裂解炉急冷锅炉的出口温度不同的原因。 5如何理解克服管壁温度和结焦的限制是烃类裂解技术发展的关键″? 6比较大庆原油的石脑油较胜利原油的石脑油裂解性能优异 7为何最大量生产丙稀的裂解装置其反应温度低于最大量生产乙烯的裂解装置? 8裂解过程中裂解炉管注入水蒸汽的作用 9在S&W裂解工艺中,当BMCI≤40时,设TLX急冷锅炉,当BMCI≥40,用急冷油急冷 的原因。 10从裂解反应规律出发,分析KSF与产品分布图中不同裂解深度区内物系物种质量、数量的 变化规律,如何利用这种变化规律高效优质地生产乙烯
自 测 练 习 第一章 绪论 1 现代化学工业的特点是什么？ 2 有机化工工艺学研究的范畴和有机化工原料的演变方向？ 3 绿色化工的内涵？ 4 原子经济的特点？ 第二章 石油化工的原料和产品 1 简述石油加工企业通过何种装置生产石油化工原料？乙烯的用途？ 2 为什么说烯烃、芳烃、氢气是石油化工的最基本的产品？ 3 烯烃、芳烃、氢气的生产途径？ 4 天然气化工的主要发展方向和途径？ 5 煤化工的四个发展方向？ 6 煤制油的途径和驱动力？ 7 GTL、MTO、MTA 、GTM 的意义。 8 焦化芳烃与石油芳烃的质量区别。 第三章 烃类热裂解 1 烯烃在裂解过程中生碳结焦的反应历程的区别。 2 蒸汽热裂解原料选择的依据和原因。 3 分析比较 2-丁烯、1-丁烯、丁烷的裂解反应活性及裂解产品分布的规律。 4 不同原料的裂解装置其裂解炉急冷锅炉的出口温度不同的原因。 5 如何理解“克服管壁温度和结焦的限制是烃类裂解技术发展的关键”？ 6 比较大庆原油的石脑油较胜利原油的石脑油裂解性能优异。 7 为何最大量生产丙稀的裂解装置其反应温度低于最大量生产乙烯的裂解装置？ 8 裂解过程中裂解炉管注入水蒸汽的作用。 9 在 S&W 裂解工艺中，当 BMCI≤40 时，设 TLX 急冷锅炉，当 BMCI≥40，用急冷油急冷 的原因。 10 从裂解反应规律出发，分析 KSF 与产品分布图中不同裂解深度区内物系物种质量、数量的 变化规律,如何利用这种变化规律高效优质地生产乙烯
第四章裂解气的净化和分离 1复合式反应器用于脱炔过程的优势。 2如何提高加氢脱炔反应的选择性? 3可逆放热反应存在最佳温度分布的原因?如何利用此类反应特征迅速的提高转化率? 4长尾曹达法脱除酸性气体工艺中提高碱利用率的措施和原因。 5对于高含硫且有机硫含量较高的裂解气,如何经济、有效的脱除酸性气体 6在乙烯精馏塔中,如何减少乙烯中残氽甲烷量,提高乙烯纯度。 7裂解气采用多级压缩的目的及意义 8轻烃和馏分油裂解装置裂解气的预分馏过程不同的原因 9判断自给氢催化加氢脱炔和后加氢脱炔的选择性的优劣。 10溶剂吸收法和催化加氢法脱炔的适用性 第五章合成气及C1化工 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? 2有哪些原料可生产合成气?合成气的生产方法有哪些? 3通过高、中、低温变化及甲烷化反应器减少杂质含量提高氢气纯度的原因? 4煤、油、天然气生产合成气工艺过程中脱硫、转化顺序不同的原因? 5一氧化碳变换的反应是什么?影响反应的平衡和速度的主要因素?如何克服? 6可逆放热反应最优控制方案如何实施? 7甲醇合成反应器的类型及特点。 8甲醇合成高压法向低压法转化的推动力。 9比较甲醇合成Zn-Cr催化剂与Cu系催化剂的特点 10变换反应能否经济、快速、有效地生产氢气? 第六章芳烃的生产、转化及分离 1简述芳烃的主要来源 2何谓芳烃潜含量?比较大庆原油和胜利原油的石脑油作为催化重整原料的差异。 3催化重整的转化率是否可以大于100%,原因? 4分析催化重整催化剂容炭能力的提高对反应的积极贡献 5重整催化剂预硫化的目的? 6分析水-氯平衡的积极作用? 7比较焦化芳烃与石油芳烃性质的差异
第四章 裂解气的净化和分离 1 复合式反应器用于脱炔过程的优势。 2 如何提高加氢脱炔反应的选择性？ 3 可逆放热反应存在最佳温度分布的原因？如何利用此类反应特征迅速的提高转化率？ 4 长尾曹达法脱除酸性气体工艺中提高碱利用率的措施和原因。 5 对于高含硫且有机硫含量较高的裂解气，如何经济、有效的脱除酸性气体。 6 在乙烯精馏塔中，如何减少乙烯中残余甲烷量，提高乙烯纯度。 7 裂解气采用多级压缩的目的及意义 8 轻烃和馏分油裂解装置裂解气的预分馏过程不同的原因。 9 判断自给氢催化加氢脱炔和后加氢脱炔的选择性的优劣。 10 溶剂吸收法和催化加氢法脱炔的适用性。 第五章 合成气及 C1 化工 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？ 2 有哪些原料可生产合成气？合成气的生产方法有哪些？ 3 通过高、中、低温变化及甲烷化反应器减少杂质含量提高氢气纯度的原因？ 4 煤、油、天然气生产合成气工艺过程中脱硫、转化顺序不同的原因？ 5 一氧化碳变换的反应是什么？影响反应的平衡和速度的主要因素？如何克服？ 6 可逆放热反应最优控制方案如何实施？ 7 甲醇合成反应器的类型及特点。 8 甲醇合成高压法向低压法转化的推动力。 9 比较甲醇合成 Zn-Cr 催化剂与 Cu 系催化剂的特点。 10 变换反应能否经济、快速、有效地生产氢气？ 第六章 芳烃的生产、转化及分离 1 简述芳烃的主要来源。 2 何谓芳烃潜含量？比较大庆原油和胜利原油的石脑油作为催化重整原料的差异。 3 催化重整的转化率是否可以大于 100%，原因？ 4 分析催化重整催化剂容炭能力的提高对反应的积极贡献。 5 重整催化剂预硫化的目的？ 6 分析水-氯平衡的积极作用？ 7 比较焦化芳烃与石油芳烃性质的差异
8如何理解芳烃生产、转化与分离过程之间的关系。 9催化重整既可生成高辛烷值汽油,也可生产石油化工原料一一芳烃,分析生产两种不同产品 时操作条件、装置流程的差异及原因 10为何连续重整较半再生重整可用更高的反应温度,更低的压力,更小的氢油比,更大的空 速操作,而获取更高的芳烃转化率、Cs+收率和辛烷值? 第七章加氢和脱氢 1加氢反应和脱氢反应对催化剂有什么要求? 2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? 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? 5影响氨平衡浓度的因素有哪些? 6合成氨与合成甲醇有哪些相似的地方? 7甲醇生产时原料气中含有一定量的CO2对甲醇合成是否有利? 8根据热力学分析,合成甲醇应在低温(小于100℃,Kf值大)和高压下(大于30MPa,推动力大) 更为有利,工业上为什么不采用此工艺条件? 9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。 10温度对正丁烷二步法制丁二烯反应的影响 第八章催化氧化 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间接氧化法生产环氧丙烷的原理和使用的催化剂是什么 4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? 5了解重要的非均相催化氧化类型并举出实例。 6典型的气一固相催化氧化常见的反应器类型有哪几种?各自的优缺点是什么 了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。 8乙烯环氧化反应工艺条件选择的依据是什么? 9试从原子经济性的角度论述苯酐生产原料的取舍。 10从苯酐的精制过程,理解精制方法选择的重要性
8 如何理解芳烃生产、转化与分离过程之间的关系。 9 催化重整既可生成高辛烷值汽油，也可生产石油化工原料——芳烃，分析生产两种不同产品 时操作条件、装置流程的差异及原因。 10 为何连续重整较半再生重整可用更高的反应温度，更低的压力，更小的氢油比，更大的空 速操作，而获取更高的芳烃转化率、C5+收率和辛烷值？ 第七章 加氢和脱氢 1 加氢反应和脱氢反应对催化剂有什么要求？ 2 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？ 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？ 5 影响氨平衡浓度的因素有哪些？ 6 合成氨与合成甲醇有哪些相似的地方？ 7 甲醇生产时原料气中含有一定量的 CO2对甲醇合成是否有利？ 8 根据热力学分析，合成甲醇应在低温(小于 100℃，Kf 值大)和高压下(大于 30MPa，推动力大) 更为有利，工业上为什么不采用此工艺条件？ 9 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。 10 温度对正丁烷二步法制丁二烯反应的影响。 第八章 催化氧化 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 间接氧化法生产环氧丙烷的原理和使用的催化剂是什么？ 4 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？ 5 了解重要的非均相催化氧化类型并举出实例。 6 典型的气—固相催化氧化常见的反应器类型有哪几种？各自的优缺点是什么？ 7 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。 8 乙烯环氧化反应工艺条件选择的依据是什么？ 9 试从原子经济性的角度论述苯酐生产原料的取舍。 10 从苯酐的精制过程，理解精制方法选择的重要性
答案 第一章绪论 1生产规模的大型化,自控水平的智能化,原料来源的多样化,产品品种的系列化,生产过程 的绿色化 2有机化工工艺是以有机物为原料,以生产乙烯、丙烯、丁烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳 烃族化合物、乙炔及萘其衍生物等基本有机化工原料为主要生产目的化学工艺。有机化工原料 均为能源类物质,随着世界能源结构的变迁,有机化工原料经历了粮食、煤、石油与天然气的 演化过程,与此相对应,我们将有机化工工艺简称为粮食化工、煤化工、石油化工、天然气化 工等原料特点鲜明的称谓。与矿石燃料储量产量不断降低相对应,以粮食及农副产品等可循环 利用的生物质原料在有机化工过程中的作用不断凸现,焕发出新的生命力 3原料无毒、无害,过程不使用也不产生有毒、有害的中间产物和排泄物,生产条件缓和,催 化剂和产品无毒、无害 4不但考虑原料的转化率和目的产品的选择性,更注意原料中每一个原子转化为目的产品的程 度,即将原料中每个分子中的原子转化到目的产品中去,也就是转化率、选择性和原子利用率 均达到100%,充分利用每一个原子的功效,如乙炔和氯化氢生成氯乙烯的反应 第二章石油化工的原料和产品 1轻烃回收装置生产的C2°、C3、C4°、Cs5°组分通过常减压的初馏塔、常压塔分离的轻、重 石脑油和中沸点馏分、高沸点馏分均是生产乙烯的良好原料,不过随着原料的变重,裂解装置 的乙烯收率不断降低。通过常压塔分离的低沸点馏分尤其是环烷烃基原油的低沸点馏分是生产 芳烃的优质原料。由于我国原油较重,通过将焦化、催化等重质原油轻质化工艺生产的低沸点、 中沸点馏分加氢后也可弥补石油化工原料不足的矛盾。 乙烯可用来生产乙醇、乙醛、乙酸、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇等基本有机原料和乙烯类高 分子聚合物,是有机化工的主要产品,是衡量一个国家有机化工尤其是石油化工发展水平的标 志 2烯烃作为链状烃,其性质适中,介于烷烃和炔烃之间,可通过加氢、脱氢、烷基化、氧化、 羰基化等反应生产醛、酮、醇、酸、酯等衍生物,还可聚合生成高分子化合物,是链状烃反应 的最基本单元;芳烃的芳环结构通过烷基化、烷基转移、卤化等反应可生成一切含有芳环及环 烷环的有机衍生物:氢气是提供加氢反应的媒介 3烯烃通过烃类裂解、裂化生产;芳烃通过煤、石油借助焦化、催化重整、蒸汽裂解生产;氢 气通过催化重整、水蒸汽变换(天然气、轻油、重油和煤)生产
答 案 第一章 绪论 1 生产规模的大型化，自控水平的智能化，原料来源的多样化，产品品种的系列化，生产过程 的绿色化。 2 有机化工工艺是以有机物为原料，以生产乙烯、丙烯、丁烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳 烃族化合物、乙炔及萘其衍生物等基本有机化工原料为主要生产目的化学工艺。有机化工原料 均为能源类物质，随着世界能源结构的变迁，有机化工原料经历了粮食、煤、石油与天然气的 演化过程，与此相对应，我们将有机化工工艺简称为粮食化工、煤化工、石油化工、天然气化 工等原料特点鲜明的称谓。与矿石燃料储量产量不断降低相对应，以粮食及农副产品等可循环 利用的生物质原料在有机化工过程中的作用不断凸现，焕发出新的生命力。 3 原料无毒、无害，过程不使用也不产生有毒、有害的中间产物和排泄物，生产条件缓和，催 化剂和产品无毒、无害。 4 不但考虑原料的转化率和目的产品的选择性，更注意原料中每一个原子转化为目的产品的程 度，即将原料中每个分子中的原子转化到目的产品中去，也就是转化率、选择性和原子利用率 均达到 100%，充分利用每一个原子的功效，如乙炔和氯化氢生成氯乙烯的反应。 第二章 石油化工的原料和产品 1 轻烃回收装置生产的 C2O、C3O、C4O、C5O组分通过常减压的初馏塔、常压塔分离的轻、重 石脑油和中沸点馏分、高沸点馏分均是生产乙烯的良好原料，不过随着原料的变重，裂解装置 的乙烯收率不断降低。通过常压塔分离的低沸点馏分尤其是环烷烃基原油的低沸点馏分是生产 芳烃的优质原料。由于我国原油较重，通过将焦化、催化等重质原油轻质化工艺生产的低沸点、 中沸点馏分加氢后也可弥补石油化工原料不足的矛盾。 乙烯可用来生产乙醇、乙醛、乙酸、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇等基本有机原料和乙烯类高 分子聚合物，是有机化工的主要产品，是衡量一个国家有机化工尤其是石油化工发展水平的标 志。 2 烯烃作为链状烃，其性质适中，介于烷烃和炔烃之间，可通过加氢、脱氢、烷基化、氧化、 羰基化等反应生产醛、酮、醇、酸、酯等衍生物，还可聚合生成高分子化合物，是链状烃反应 的最基本单元；芳烃的芳环结构通过烷基化、烷基转移、卤化等反应可生成一切含有芳环及环 烷环的有机衍生物；氢气是提供加氢反应的媒介。 3 烯烃通过烃类裂解、裂化生产；芳烃通过煤、石油借助焦化、催化重整、蒸汽裂解生产；氢 气通过催化重整、水蒸汽变换（天然气、轻油、重油和煤）生产
4发展直接以CH4为原料的化工途径;发展直接以合成气为原料的化工途径:发展甲醇下游 的系列产品。 5煤的焦化、煤的气化、合成氨及尿素、煤的液化 6煤通过直接液化(即催化加氢)和间接液化(合成气、FT合成)生产液态烃,直接法成熟, 间接法工业化进行之中。石油与煤炭资源量的差异和市场价格差异是主要驱动力,价差在 2000元以上进行煤制油经济性方可。 了气体转化为液体燃料、甲醇转化为烯烃、甲醇转化为芳烃、天然气转化为甲醇 8由于煤中含较多的硫化物和氮化物,故焦化芳烃中硫化物、氮化物含量较高,其质量劣于石 油芳烃 第三章烃类热裂解 1烯烃在900~1000℃经乙炔中间体生碳,在500~900℃经芳烃中间体结焦。 2原料的K值愈大、密度愈大、BMCI愈大、氢含量高、分子量小、富含烷烃、不含或少含 芳烃烯烃的原料易裂解且乙烯收率高,是良好的裂解原料。原料的K值増大,说明原料的石 蜡性增加;密度愈小,说明H/C大,原料的分子量小:BMⅠ愈小,说明原料的芳香性减弱, 石蜡性增强, 3由于烯烃双键β位置C℃键离解能比烯烃双键α位置C℃键和正常烷烃中C℃键离解能低, 故烯烃在热裂解条件下主要发生β位的断链反应。一烯烃、丁烷、2一烯烃反应活性依次减弱, Ⅰ一烯烃产物为甲烷和丙烯,2一烯烃产物为甲烷和乙烯,丁烷为甲烷、乙烯、丙烯。 唾急冷锅炉的主要目的是使高温裂解气迅速降温,以抑制二次反应的发生,使一次反应生成 的烯烃得以保留。操作的关键是要具有较大的传热系数,而冷凝结焦引起的传热系数减少是急 冷锅炉运行中存在的主要问题。不同原料裂解产物的组成不同,其冷凝温度不同,原料愈重, 冷凝温度愈高。出口温度均应高于冷凝温度,故原料愈重,出口温度愈高ε 5尽可能提高裂解温度是提髙裂解过程乙烯选择性的关键。欲提髙裂解温度就必须提髙炉管 管壁温度,而管壁温度主要受炉管材质的影响。一方面选择好的材质,提髙管壁温度,另一方 面防止管内结焦,通过降低污垢系数来提高炉管的传热系数,就可满足裂解过程需将大量高温 位热量迅速传递的目的。 裂解过程裂解原料的裂解性能优劣可用特性因数、相关指数、密度等参数来衡量,相同馏 程的石脑油特性因数愈大,相关指数愈小,密度愈小,烷烃含量愈多,愈容易裂解,乙烯、丙 稀等低分子烯烃含量较多,裂解汽油、裂解燃料油含量较少,不易生焦。大庆原油为中质石蜡 基原油,富含烷烃,胜利原油为重质环烷基原油,烷烃含量少。故大庆原油的石脑油较胜利原 油的石脑油裂解性能优异
4 发展直接以 CH4 为原料的化工途径；发展直接以合成气为原料的化工途径；发展甲醇下游 的系列产品。 5 煤的焦化、煤的气化、合成氨及尿素、煤的液化。 6 煤通过直接液化（即催化加氢）和间接液化（合成气、F-T 合成）生产液态烃，直接法成熟， 间接法工业化进行之中。石油与煤炭资源量的差异和市场价格差异是主要驱动力，价差在 2000 元以上进行煤制油经济性方可。 7 气体转化为液体燃料、甲醇转化为烯烃、甲醇转化为芳烃、天然气转化为甲醇。 8 由于煤中含较多的硫化物和氮化物，故焦化芳烃中硫化物、氮化物含量较高，其质量劣于石 油芳烃。 第三章烃类热裂解 1 烯烃在 900～1000℃经乙炔中间体生碳，在 500～900℃经芳烃中间体结焦。 2 原料的 K 值愈大、密度愈大、BMCI 愈大、氢含量高、分子量小、富含烷烃、不含或少含 芳烃烯烃的原料易裂解且乙烯收率高，是良好的裂解原料。原料的 K 值增大，说明原料的石 蜡性增加；密度愈小，说明 H/C 大，原料的分子量小；BMCI 愈小，说明原料的芳香性减弱， 石蜡性增强。 3 由于烯烃双键β位置 C-C 键离解能比烯烃双键α位置 C-C 键和正常烷烃中 C-C 键离解能低， 故烯烃在热裂解条件下主要发生β位的断链反应。－烯烃、丁烷、2－烯烃反应活性依次减弱， 1－烯烃产物为甲烷和丙烯，2－烯烃产物为甲烷和乙烯，丁烷为甲烷、乙烯、丙烯。 4 急冷锅炉的主要目的是使高温裂解气迅速降温，以抑制二次反应的发生，使一次反应生成 的烯烃得以保留。操作的关键是要具有较大的传热系数，而冷凝结焦引起的传热系数减少是急 冷锅炉运行中存在的主要问题。不同原料裂解产物的组成不同，其冷凝温度不同，原料愈重， 冷凝温度愈高。出口温度均应高于冷凝温度，故原料愈重，出口温度愈高。 5 尽可能提高裂解温度是提高裂解过程乙烯选择性的关键。欲提高裂解温度就必须提高炉管 管壁温度，而管壁温度主要受炉管材质的影响。一方面选择好的材质，提高管壁温度，另一方 面防止管内结焦，通过降低污垢系数来提高炉管的传热系数，就可满足裂解过程需将大量高温 位热量迅速传递的目的。 6 裂解过程裂解原料的裂解性能优劣可用特性因数、相关指数、密度等参数来衡量，相同馏 程的石脑油特性因数愈大，相关指数愈小，密度愈小，烷烃含量愈多，愈容易裂解，乙烯、丙 稀等低分子烯烃含量较多，裂解汽油、裂解燃料油含量较少，不易生焦。大庆原油为中质石蜡 基原油，富含烷烃，胜利原油为重质环烷基原油，烷烃含量少。故大庆原油的石脑油较胜利原 油的石脑油裂解性能优异