石油工艺学复习题及答案

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石油化工工艺学题型：(开)

一 填空题20~25分 二 判断题10~15分 三 简答题25~35分 四 分析讨论题25~35分 五 计算题10~15分

1 化工生产过程一般可概括为哪几个步骤？

化工生产过程一般可概括为：原料预处理；化学反应；产品分离与精制三个步骤。 2 化工过程的主要效率指标有？

化工过程的主要效率指标有：生产能力和生产强度；化学反应的效率—合成效率；转化率、选择性和收率（产率）；平衡转化率和平衡产率。

3 转化率、选择性、收率的基本溉念是什么?它们之间有什么关系?

转化率(X)：指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率。选择性(S)：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。（表达主、副反应进行程度的大小反映原料的利用是否合理） 收率（Y）： 从产物角度来描述反应过程的效率。

关系：根据转化率、选择性和收率的定义可知，相对于同一反应物而言，三者有以下关系：Y＝SX。对于无副反应的体系，S＝1，故收率在数值上等于转化率，转化率越高则收率越高；有副反应的体系，S<1，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 4 重要的有机化工基础原料有？

重要的有机化工基础原料有：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。 5 烃类热裂解其反应历程分为哪三个阶段？

烃类热裂解其反应历程分为：链引发、链增长、链终止 三个阶段。 6 烃类热裂解一次反应的现律性有哪些？

烃类热裂解一次反应的现律性有：烷烃、烯烃、环烷烃、芳烃的反应规律。 7 烃类热裂解的二次反应都包含哪些反应类型?

包含：烯烃的再裂解、聚合、环化、缩合、生炭、加氢和脱氢反应类型。 8 裂解原料性质的参数有哪四种？

族组成---PONA值；氢含量；特性因数；芳烃指数四种。

9 什么叫停留时间?停留时间与裂解温度对裂解产物分布有何影响? 停留时间：裂解原料经过辐射盘管的时间。

停留时间与裂解温度对裂解产物分布影响：①高温裂解有利于一次反应的进行。短停留时间可抑制二次反应的进行。同时可减少结焦。②高温—短停留时间操作可以抑制芳烃的生成，减少汽油收率。③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，工业上利用此效应，适应市场需要。 10 烃类水蒸气热裂解制乙烯过程中，加入水蒸气的作用是什么？

烃类水蒸气热裂解制乙烯过程中，加入水蒸气的作用是：1.易分离；2.热容量大，使系统有较大的热惯性；3.抑制硫对镍铬合金炉管的腐蚀；4.脱除结碳，抑制铁镍的催化生碳作用。

11 烃类蒸汽热裂解过程中，为什么要采取高温短停留时间、低烃分压的操作条件？ 裂解过程的工艺参数选择：高温短停留时间，低烃分压。原因如下：1）高裂解温度。裂解反应为一级不可逆强吸热反应；提高裂解温度，有利于乙烯产率的增加。裂解温度的提高受到a)二次反应的产物分布及目的产品收率的限制；b)受到.裂解炉管的结焦影响及清焦周期的限制；c.受到裂解炉管材质要求的限制。2）低停留时间。停留时间越短，可以抑制二次反应的进行，对提高乙烯产率有利。3）低烃分压。乙烯裂解反应为体积增大的化学反应。降低压力有利乙烯的生成。乙烯裂解反应为气相反应。裂解反应为一级反应；缩合/聚合反应为二级反应，压力提高，反应物浓度增加，反应速

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度加快。但对缩合/聚合反应增加的幅度更大。所以应采取低的反应压力。4）稀释剂。稀释剂作用是降低烃分压，防止裂解炉管内壁的结焦。同时可以.稳定裂解温度，.脱除结焦。缺点是需要的急冷速度、急冷剂用量大；.处理能力下降；.所需炉管管径、管长增大，所需的热负荷增加。

12 管式裂解炉辐射盘管的清焦方法（原理）是什么？ 管式裂解炉辐射盘管的清焦方法（原理）是：（1）停炉清焦：切断进料及出口，用惰性气体或水蒸气清扫管线，再用空气和水蒸气烧焦。（2）在线清焦：交替裂解法和水蒸气、氢气清焦法。切换物料。其它方法：加入助剂，起到抑制作用。原理：利用空气或空气中的氧与焦垢反应气化而达到清焦的目的。 13 裂解气分离装置主要由那几个系统所组成？

裂解气分离装置主要的系统有：净化系统；压缩和制冷系统；精馏分离系统所组成。 14 为什么要对缓解气进行急冷?急冷方式有哪几种?

急冷的目的：终止裂解反应，回收废热；急冷方式：直接急冷、间接急冷。

15 裂解气进行预分离的目的和任务是什么？裂解气中严格控制的杂质有哪些？这些质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？ 裂解气进行预分离的目的和任务任务：（1）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。（2）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进料负荷。（3）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。（4）在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。

裂解气中严格控制的杂质有：H2S、CO2、H2O、C2H2、CO等。

杂质存在的害处：①对裂解气分离装置而言，CO2会在低温下结成干冰，造成深冷分离系统设备和管道堵塞。②H2S将造成加氢脱炔催化剂和甲烷化催化剂中毒。对于下游加工装置而言，当氢气、乙烯、丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化反应过程的催化剂中毒，也可能严重影响产品质量。③水分带入低温分离系统会造成设备和管道的堵塞，除水分在低温下结冰造成冻堵外，在加压和低温条件下，水分尚可与烃类生成白色结晶的水合物。

除掉这些杂质的方法：碱洗法脱除酸性气体；乙醇胺法脱除酸性气；H2S、CO2无机碱洗或醇胺湿法脱除；H2O：3A分子筛吸附脱除；C2H2、CO催化加氢脱除。 17 裂解气分离的流程方案有多种，但都有一个共同点是什么?

裂解气分离的流程方案有多种，但都有一个共同点是 ：先分离不同碳原子数的烃；再分离同碳原子数的烷烃和烯烃。

18 裂解气深冷分离的三大代表流程中是什么？

裂解气深冷分离的三大代表流程中是：顺序流程；前脱乙烷流程；前脱丙烷流程。1）分离流程的共同点：a.裂解气的分离由三个系统构成：气体净化系统，压缩与冷冻系统，精馏分离系统。b.都是先将不同碳原子数的烃分开，然后再采取先易后难的分离顺序分离同一碳原子的烃。c.最终出产品的乙烯塔与丙烯塔并联安排，并且排于最后。 2）流程的特点优缺点、适用范围：1）顺序分离流程：工艺简单，适用于所有裂解原料。其中的中、低压脱甲烷技术，流程复杂。2）前脱丙烷流程：适用于液体原料。流程简单、运行稳定、开车时间短。深冷部分采用分凝分离器前脱丙烷流程，能耗低，但流程中的热泵系统的优化不好，其采用的特殊设备分凝分离器价格昂贵。

19分子筛脱水干燥的原理是什么?为什么裂解气要进行压缩？为什么要采用分段压缩?

分子筛脱水干燥的原理是：3A分子筛是离子型极性吸附剂，对极性分子特别是水有极大的亲和性，易于吸附，而对H2、CH4和C3以上烃类均不易吸附。裂解气分离靠的是

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深冷精馏，需要企业分离，不压缩，产生不了液相，就分离不了。

提高压力可以使分离温度提高，降低压力可以使分离反应温度降低。裂解气的分离正是在这个原理下进行的。裂解气中很多组份在常压下都是气体，常压沸点都很低。如果在常压下将这些组份进行冷凝分离，则分离温度很低，需要很多冷量，冷量也是一种能量。为了使分离温度不会太低，节省低温冷量及除去裂解气中相当数量的水和重质烃，可以适当提高分离的压力。

为了节省能量，降低压缩的功率，气体压缩一般都采用多段压缩，段与段段与段之间都设置中间冷却器。压缩机采用多段压缩有利于在压缩机各段之间进行净化与分离。

20脱甲烷塔的任务是什么?它在裂解分气离流程中占有怎样的地位?

脱甲烷塔的任务是：将裂解气中C1，H2及其它懒性气体与C2以上组分进行分离。 它在裂解分气离流程中占有必不可少，对乙烯的纯度及收率影响最大的地位。 21采用催化加氢法脱除裂解气中炔烃的工艺流程有前加氢和后加氢两种，试解释何谓

由于加氢脱乙炔过程在裂解气分离流程中所处的部位不同，有前加氢脱除乙炔和后加氢脱除乙炔两种方法。

加氢过程设在脱甲烷塔以前进行加氢脱炔的叫作前加氢。前加氢的加氢气体是裂解气全留分，例如氢气、甲烷、C2、C3馏分或者氢气、甲烷、C2馏分。由此可见加氢馏分中就含有氢气，不需要外来氢气，所以前加氢又叫做自给加氢。

设在脱甲烷塔以后进行加氢脱炔的叫做后加氢。裂解气经过脱除甲烷、氢气后，将C2、C3馏分，用精馏塔分开，然后分别对C2和C3馏分进行加氢脱炔。被加氢的气体中已经不含有氢气组份，需要外部加入氢气。

从能量利用和流程的复杂程度来看，前加氢流程是非常有利的。不用提供额外的氢气，氢气可以自给，但是氢气是过量的，氢气的分压比较高，会降低加氢的选择性，增大乙烯的损失。为了克服上述不利因素，要求前加氢催化剂的活性和选择性应该比较高；后加氢的氢气是按需要加入的，馏分的组份简单，杂质少，选择性高。催化剂使用寿命长。产品的纯度也比较高。但是能量利用不如前加氢流程，流程也比前加氢流程复杂一些。综合前加氢流程和后加氢流程，从产品角度来分析，一般都选择后加氢流程。

22前加氢，何谓后加氢，并比较这工艺流程的优缺点。

采用催化加氢法脱除裂解气中炔烃的工艺流程有前加氢和后加氢两种，（1）前加氢：在裂解气中氢气未分离出来之前，利用裂解气中的氢对炔烃进行选择性加氢，以脱除其中炔烃。优点：流程简化，节省投资。缺点：操作稳定性差。（2）后加氢：指裂解气分离出C2馏分和C3馏分后，再分别对C2和C3馏分进行催化加氢，以脱除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。优点：温度较易控制，不易发生飞温。缺点：后加氢的缺点呢？流程复杂化，耗新 氢。

23醇胺湿法脱硫的原理是什么？有什么优缺点？ 答案打印习题的23题

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24芳烃主要产品及其用途有哪些？

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，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）

25芳烃的烷利用裂解汽油来生产芳烃时，首先要经过裂解汽油预处理及裂解汽油的加氢这两道工序，试说明应用这两道工序的目的。

芳烃的烷利用裂解汽油来生产芳烃时，首先要经过裂解汽油预处理及裂解汽油的加氢这两道工序，裂解汽油预处理目的：分馏除去C5馏分、部分C9芳烃与C9以上馏分；得到 C6-C8馏分。裂解汽油的加氢目的：除去双烯烃、单烯烃和氧、氮、硫等有机化合物。（一段加氢是将使易生胶的二烯烃加氢转化为单烯烃以及烯基芳烃转化为芳烃；二段加氢主要使单烯烃饱和并脱除硫、氧、氮等有机化合物） 26芳烃的转化反应主要有那些？苯的烷基化反应特点？

芳烃的转化反应主要有：异构化反应；歧化反应；烷基转移反应；烷基化反应；脱烷基化反应。苯的烷基化反应特点：（1）主反应：放热反应；热力学上有利。（2）副反应：多烷基苯的生成；二烷基苯的异构化反应；烷基转移（反烃化）反应；芳烃缩合和烯烃的聚合反应。

27 C8芳烃分离方法有哪些些？

C8芳烃分离方法有：沸点差异（精馏法）；凝固点差异（深冷结晶法）；配合物稳定性（络合分离）；吸附能力不同（吸附分离）。

28 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。

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。苯、甲苯和各种二甲苯单体可以从由煤焦油、石油芳烃（主要来源于石脑油重整生成油及烃裂解生产乙烯副产的裂解汽油）中经过精制、芳烃抽提、精馏及通过吸附、结晶等过程分离提炼而得。除此之外，还可以通过以下各工艺来补充生产。1）苯单体的其他主要生产

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过程脱烷基化：甲苯脱甲基制苯。甲苯的歧化反应:通过甲苯歧化反应可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料。2）各种二甲苯单体的其他主要生产过程。甲苯的歧化反应。通过甲苯歧化反应可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料。C8芳烃的异构化：C8芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料，通过催化剂的作用，转化成浓度接近平衡浓度的C8芳烃，从而达到增产对二甲苯的目的。5-2 合成气的用途：1）合成氨；甲醇；乙烯；乙醛；乙二醇；丙酸；甲基丙烯酸；醋酸乙烯；醋酸；醋酐。还有托过费—托合成制合成油（烃）；2）近年来有机金属络合物催化剂体系的技术开发已取得长足的进步，利用CO为原料的液相催化羰基化工艺在工业上被大量应用，导致人们对开发合成气制备新工艺的兴趣愈来愈大。

29 芳烃转化的必要性与意义是什么？

芳烃转化的必要性与意义是：芳香烃中需求量最大的是对二甲苯、邻二甲苯及乙苯。而粗苯、乙烯裂解汽油的芳烃中主要含量为苯；重整芳烃中对二甲苯及邻二甲苯含量也不高。因此将苯、甲苯、间二甲苯转化为对二甲苯、邻二甲苯及乙苯很有必要。2）主要的芳烃转化反应：a.异构化反应：间二甲苯转化为对二甲苯及邻二甲苯。b.歧化反应：甲苯歧化为二甲苯。c.烷基化反应：苯与乙烯通过烷基化转化为乙苯。

30 何谓C1化学？

凡含一个碳原子的化合物，如CH4、CO、CO2、HCN、CH3OH等参与反应的化学即为C1化学。31 工业生产中，制合成气的原料有：煤；重油、渣油；天然气；油页岩、石油砂；农林废料、城市垃圾。

31 工业生产中，制合成气的原料有哪些？

由含碳矿物质如煤、石油、天然气以及焦炉煤气、炼厂气等转化而得。合成气是以一氧化碳和氢气为主要组分,用作化工原料的一种原料气。合成气的原料范围很广,可由煤或焦炭等固体燃料汽化产生,也可由天然气和石脑油等轻质烃类制取,还可由重油经部分氧化法生产。国外也用木屑、

甘蔗渣。

32 是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。 33 工业气体的脱硫方法有哪些？

现有的烟气脱硫技术从大的分类来讲包括湿法、半干（湿）法、干法，原理较为简单，主要是烟气中的SO2与CaCO3浆液或者碱性溶液发生反应，S原子被置换出来，脱硫效率以湿法最高，干法最低，资金投入刚好相反。

干法包括1）BF移动床活性炭脱硫（BF／FW）2）电子束照射法 （EK）3）喷雾千燥法（SDA）4）粉煤灰干式脱硫发 湿法包括1）石灰石或石灰洗涤法（LW）2）亚硫酸钠循环洗涤法 （W—L法）3）、磷铵肥法（PAFP）

34 合成气的主要成分是什么? 合成气主要用来生产那些重要产品？

合成气的主要成分是：合成气指CO和H2 混合物，英文缩写是Syngas 合成气主要用来生产的主要产品：氨、尿素、甲醇、醋酸、烯烃的氢酰化产品、天然气、汽油、煤油、柴油等液体燃料、低碳混合醇等

35 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。

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

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