2020年中国石油大学网络教育030132化工工艺学-20考试试题及参_百 ...

一、填空题

1、基本有机的九大原料为         烯、        烯、         烯；         、         苯、         苯；          、萘和           的过程。

2、工业上以裂解汽油生产三苯的芳烃车间一般由裂解汽油           、环丁砜            、甲苯         、模拟移动床         、碳八芳烃          和芳烃          六个单元构成。

3、许多含碳资源如         、         、石油馏分、         、         等均可用来制造合成气，其中成本最低的是用　　　　　　　　来制备合成气。

4、化学工艺与化学工程两门学科相配合，可以解决化工过程           、          设计、流程          、操作原理及          等方面的问题；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。

5、烃类热裂解的原料比较丰富，一般为：       、炼厂气、        、        和重油等。

6、在三个二甲苯中，邻二甲苯与间二甲苯的沸点差为       ℃，工业上可用普通精馏法分离；乙苯与对二甲苯的沸点差为        ℃，在工业上尚可用300～400块板的精馏塔进行分离，但绝大多数加工流程都不采用能耗大的精馏法回收乙苯，而是在异构化装置中将其转化；间二甲苯与对二甲苯沸点差为        ℃，借助普通的精馏法进行分离是非常因难的，教材中采用          特殊精馏加以分离，得到          和          ，后者去异构化单元。

7、绝热式乙苯脱氢工艺流程中，原料为     和     ，反应器入口温度需要610～660℃，它是一个吸热反应，热量靠过热蒸汽带入，因此，催化剂床层分     段，段间补充过热水蒸汽，全部蒸汽与乙苯的摩尔比为     。反应产物经冷凝器冷却后气液分离，不凝气中含有大量的      和少量CO、CO2，可作燃料使用。冷凝液经精馏后分离出       、       、      和       ，最后产物是      。

8、催化加氢通常用于合成       和许多化工产品的        过程；催化脱氢可以生成高分子材料的重要      ，产量最大、用途最广的两个产品是        和        。

9、芳烃的来源主要有：①来自煤焦化的副产　　　 　　；②来自催化重整的　　　　　　　；③来自乙烯生产中的　　　　　　　　。

10、氧化反应具有①反应放热量       ；②       不可逆；③氧化途径        多样；④过程           的四大特征。

二、选择题

1、工艺流程可运用推论分析、功能分析、形态分析等方来进行流程的设计。推论分析法是从“目标”出发，寻找实现此“目标”的“前提”，将具有不同功能的单元进行逻辑组合，形成一个具有整体功能的系统。形象地可以用“洋葱”模型表示。最里层是反应器，最外层是（      ）。

A：分离系统       B：换热网络       C：公用工程       D：产品精制系统

2、化工生产过程一般可概括为原料（      ）、化学反应和产品分离及精制三大步骤。

A：预处理         B：选择            C：价廉易得         D：安全性能好

3、乙烯精馏塔是出产品乙烯的塔，因为产品纯度要求比较高，通常在侧线第（    ）块板上出料，一塔起到两塔的作用。

A：5               B：9              C：12               D：13

4、芳烃的来源主要有三：①来自煤焦化的副产煤焦油和粗苯；②来自催化重整的重整汽油；③来自乙烯生产中的（      ）。

A：C2馏分          B：C3馏分        C：C4馏分           D：裂解汽油

5、许多含碳资源如煤、天然气、石油馏分、农林废料、（      ）等均可用来制造合成气。

A：城市垃圾        B：农副产品      C：粮食              D：渣油

6、（      ）产量常作为衡量一个国家基本化学工业发展水平的标志。

A：石油           B：天然气           C：乙烯           D：柴油

7、合成气中H2与（    ）的比量随原料和生产方法的不同而不同。

A：CO2            B：CO              C：N2             D：CO+ CO2

8、催化脱氢可以生成高分子材料的重要单体，产量最大、用途最广的两个最重要的产品是苯乙烯和（      ）。

A：丁二烯          B：聚乙烯          C：丁烯            D：丙烯

9、羰基合成的原料为烯烃和合成气，产品为：比烯烃（      ）原子的醛。

A：相同            B：多一个          C：少一个          D：以上答案都不对

10、共氧化法生产环氧丙烷过程中，联产物（      ）量很大，而且联产物的销路也很好 ，该工艺使用的原料为乙苯、空气和丙烯。

A：乙醛             B：乙酸            C：苯              D：苯乙烯

11、根据裂解原料的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。当裂解原料氢含量低于（      ）时，可能达到的乙烯收率将低于20%。这样的馏分油作为裂解原料是不经济的。

A：13%          B：8%            C：17%            D：15%

12、由于同碳数的芳烃和非芳烃沸点非常相近，有的还能形成共沸物，故采用一般精馏方法不能将它们分离。工业上采用特殊精馏溶剂萃取法，常用萃取剂为（    ）。

A：甲醇          B：丙酮           C：环丁砜          D：N－甲基吡咯烷酮

13、在化学工业中，苯的需要量很大，而甲苯却因用途较少而过剩；聚酯纤维的发展需要大量的对二甲苯，现实中，不仅二甲苯含量有限，而且二甲苯中对二甲苯含量最高也仅能达到（      ）左右。

A：20%           B：23%           C：30%            D：17%

14、工业上由天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和（      ）氧化法。

A：部分           B：完全           C：连续           D：间隙

15、氯化过程的主要产物是氯代烃，其中（      ）是规模和产量最大的氯代烃。

A：氯乙烯         B：二氯乙烯       C：二氯乙烷       D：氯丙烯

16、化工生产过程一般可概括为原料（      ）、化学反应和产品分离及精制三大步骤。

A：预处理          B：选择            C：价廉易得        D：安全性能好

17、深冷分离中，产品乙烯主要在以下四处损失：①冷箱尾气损失，占乙烯总量的（    ）；②乙烯塔釜液乙烷中带出损失，占乙烯总量的0.400％；③脱乙烷塔釜液C3馏分中带出损失，占乙烯总量的 0.284％；④压缩段间凝液带出损失，约为乙烯总量的0.066％。

A：25.00%           B：2.500%           C：0.225%         D：2.250% 

18、同碳数的芳烃和非芳烃沸点非常相近，有的还能形成共沸物，用一般精馏方法不能将它们分离。工业上一般采用特殊分离方法，比如（       ）。

A：溶剂萃取          B：吸附分离        C：模拟移动床      D：共沸精馏

三、判断题

1、化工生产过程必须在最佳反应条件下进行，通常分析流程用化学反应、产品的分离和精制两部分就可以了。   （      ）

2、深冷分离中，产品乙烯主要在以下四处损失：①冷箱尾气损失，占乙烯总量的0.40％；②乙烯塔釜液乙烷中带出损失，占乙烯总量的2.25％；③脱乙烷塔釜液C3馏分中带出损失，占乙烯总量的 0.284％；④压缩段间凝液带出损失，约为乙烯总量的0.066％。                      （      ）

3、芳烃的用途比较广泛，原料主要是煤焦化的副产粗苯以及催化重整的重整汽油。    （      ）

4、裂解单元使用废热锅炉的目的就是为了快速降低裂解气的温度，终止二次反应的发生，并回收余热。      （      ）

5、各种来源的C8芳烃是三种二甲苯异构体与乙苯的混合物。习惯上邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯用英文字头来表示，其中MX表示间二甲苯。                                  （      ）

6、从烃类热裂解的副产C4馏分中得到丁二烯是目前丁二烯的最经济和主要的方法。 (       )

7、正丁烯氧化脱氢生产丁二烯的工艺流程可以分为反应和丁二烯分离和精制二部分。 (      )

8、共氧化法生产环氧丙烷联产苯乙烯的工艺中，一般选用乙苯为溶剂。            (       )                      

9、随着一碳化学的发展，有一氧化碳参与的反应逐渐增多，统统将其归结为不饱和化合物的羰化反应。                                                                     （      ）

10、以丙烯为原料用氢甲酰化生产丁醇和辛醇，主要包括三个反应过程，关键是丙烯氢甲酰化合成丁醛这个反应。

11、可利用的生物质有三类即含淀粉的物质、含纤维素的物质、含非食用油类的物质。农副产品废渣的水解是工业生产乙醇的唯一路线。                                      （       ） 

12、芳烃的用途比较广泛，其来源主要是来自催化重整的重整汽油和烃类热裂解的副产裂解汽油。 （     ） 

13、生产能力系指一个设备，一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原料量。                           　　　　　                       （      ）

14、裂解单元使用废热锅炉的目的是回收高温裂解气的余热，从而达到节能的效果。 （      ）

15、裂解车间的工业流程中，通常采用加氢手段来脱除裂解气中的不饱和烃，常用的有前加氢和后加氢两种方式，前加氢需要外加氢气。      

16、甲烷水蒸气转化过程的主反应生成CO、CO2和H2；而副反应主要是析碳反应。（       ）

17、苯乙烯是高分子合成材料的一种重要单体，由于市场需求旺盛，苯乙烯生产在高速发展，目前工业上主要生产方法为乙苯脱氢法，它的主要原料为乙苯。                        （     ）

18、制造丁二烯有光明前景的是烃类的氧化脱氢工艺，但是其氧化深度的控制是关键问题，会产生“飞温”和爆炸。目前，随着清洁燃料需求量的增加，从裂解汽油中得到纯度较高的异丁烷和异丁烯来生产烷基化汽油和MTBE，由此可以得到纯度较高的正丁烷，再氧化脱氢生成丁二烯，实现了资源的综合利用。                                                          （       ）

19、烯烃氢甲酰化主要反应是生成正构醛，但是也有异构醛生成，因此，选择合适的催化剂是相当必要的，工业上常用的催化剂有羰基钴。                                      （       ）   

20、生产氯乙烯最早的工业方法是乙炔法，随着氯乙烯工业的不断发展，目前用得最多的是联合法。                                                                      （       ）

四、简答题

1、由裂解原理可知：低压有利于裂解反应的进行，但是裂解又需要高温，为了解决这对矛盾，生产实际过程中均采用稀释剂来降低烃分压，从而达到低压的作用。目前工业上均采用水蒸气作稀释剂，为什么？

2、美国UOP公司解决碳八芳烃吸附分离的三个关键问题是什么？

3、烃类热裂解非常复杂，具体体现在哪些方面？

4、请说出裂解汽油为原料的常规芳烃车间的六个单元名称。

5、煤气化是指在高温（900～1300℃）下使煤、焦炭或半焦等固体燃料与气化剂反应，转化成主要含有氢、一氧化碳等气体的过程。生成的气体组成随固体燃料性质、气化剂种类、气化方法、气化条件的不同而有差别。常用的气化剂有哪些？

6、化工生产过程常用流程图来描述，工艺流程示意图中主要包括哪些内容？

五、机理题

1、正丁烷在900℃高温下进行裂解反应，请根据自由基链反应机理预测其一次反应的产物分布。已知：900℃时伯、仲氢原子与自由基的的相对速度为：1和1.65。请：①写出自由基反应机理的三步；②计算一次反应产物分布表。

2、正戊烷在700℃条件下进行裂解反应，根据自由基机理预测一下反应的产品分布。已知氢原子与自由基反应的相对速度为：伯氢为1、仲氢为1.9、叔氢为7.8。请写出自由基反应机理步骤，并预测一次反应产物分布。

六、流程题

1、画出由裂解气生产聚合级乙烯和丙烯的顺序分离流程图。

2、画出轻柴油生产聚合级乙烯和丙烯的关键设备原则流程图。

3、苯酚和丙酮均为重要的基本有机原料，用异丙苯自氧化制过氧化异丙苯是生产苯酚、丙酮过程中的重要一步，请画出异丙苯法生产苯酚、丙酮的原则流程图。要求：流程中包括：烷基化、氧化、浓缩、碱洗、分解、中和、水洗和精馏分离这些过程，并指出每个过程所起的作用。

4、画出由天然气水蒸气转化法生产合成气的原则流程图，并说明各过程主要作用。

综合复习资料参

一、填空题

1、乙、丙、丁二；苯、甲、二甲；乙炔、合成气 

2、加氢、抽提、歧化、吸附分离、异构化、分馏

3、煤、天然气、农林废料、城市垃圾；天然气

4、开发、装置、组织、方法 

5、天然气、石脑油、柴油

6、5.3、2.2、0.75、模拟移动床、对二甲苯、间二甲苯 

7、乙苯、水蒸气、三、14、H2、苯、甲苯、乙苯、焦油、苯乙烯

8、有机产品，精制，单体，苯乙烯，丁二烯 

9、煤焦油（或粗苯）、重整汽油、裂解汽油

10、大，反应、复杂、易燃易爆

二、选择题

1、答：目前工业上均采用水蒸气作稀释剂，其原因如下： 

① 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；

② 水蒸气热容量大，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热；

③ 抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀，保护炉管；

④ 脱除结碳，水蒸气对已生成的碳有一定的脱除作用；

⑤ 减少炉管内结焦；

⑥ 廉价、易得、无毒等。

2、答：美国UOP公司解决碳八芳烃吸附分离的三个关键问题是： 

① 研制成功一种对各种二甲苯异构体有较高选择性吸附的固体吸附剂；

② 研制成功以24通道旋转阀进行切换操作的模拟移动床技术；

③ 选到一种与对二甲苯有相同吸附亲和力的脱附剂。

3、答：烃类热裂解非常复杂，具体体现在以下三方面：

① 原料复杂；

② 反应复杂；

③ 产物复杂。

4、答：芳烃车间的六个单元为：裂解汽油加氢、环丁砜抽提、芳烃分离、甲苯歧化、模拟移动床吸附分离、异构化。

5、答：煤气化常用的气化剂有：

① 水蒸气；

② 空气；

③ 氧气。

6、答：工艺流程示意图通常包括：

①主要设备；

② 原料和产品；

③ 物流管线及流向箭头。

五、机理题

1、解：

① 自由基机理

a、链引发

CH3－CH2－CH2－CH3   →·C3H7 ＋·CH3

·C3H7  →  CH2=CH2 ＋ ·CH3

CH3－CH2－CH2－CH3   → 2·C2H5

·C2H5  →  CH2=CH2 ＋ ·H

b、链增长

判断反应途径：n =4，为偶数，途径 =n/2 = 2，有两个反应途径：

途径一：甲基自由基·CH3夺取丁烷分子中的仲氢原子。

·CH3  ＋ CH3－CH2－CH2－CH3   →  CH4 ＋ ·C4H9

        ·C4H9不稳定，发生分解反应：

          CH3－·CH－CH2－CH3   →  CH3－CH=CH2 ＋ ·CH3

            反应结果：

         C4H10  →  CH3－CH=CH2 ＋  CH4

途径二： 氢自由基·H夺取丁烷分子中的伯氢原子。

·H  ＋ CH3－CH2－CH2－CH3    →  H2＋ ·CH2－CH2－CH2－CH3  

        ·C4H9不稳定，发生分解反应：

·CH3－CH－CH2－CH3   →  CH2=CH2 ＋ ·CH2CH3

            ·CH2CH3 → CH2=CH2 ＋ ·H

             反应结果：

         C4H10  →  2CH=CH2 ＋ H2

c、链终止

            ·H  ＋·H  → H2            ·CH3  ＋·CH3 → C2H6

② 根据自由基机理预测其一次反应的产物分布：

由链增长得：   m1= n1×W1=1.65×4=6.6；       m2= n2×W2=1×6=6

6.6C4H10  →  6.6CH3－CH=CH2 ＋ 6.6CH4

6C4H10  →  12CH2=CH2 ＋ 6H2

总反应结果：

12.6 C4H10 → 12CH2=CH2 ＋6.6CH4＋6.6CH3－CH=CH2 ＋6H2

               表1  正丁烷裂解一次反应产物分布表（900℃）

① 自由基机理

a、链引发…

b、链增长

判断反应途径：

n =5，为奇数，途径 =（n＋1）/2 = 3，有三个反应途径：

途径一：甲基自由基·CH3夺取戊烷分子中的伯氢原子。

·CH3  ＋ CH3－CH2－CH2－CH2－CH3   →  CH4 ＋·C5H11

        ·C5H11不稳定，发生分解反应，…

反应结果：   C5H12  →  2CH2=CH2 ＋  CH4      

m1= n1×W1=1×6 = 6

途径二：氢自由基·H夺取戊烷分子中的仲氢原子。

·H  ＋ CH3CH2－CH2－CH2CH3    →  H2＋ CH3－CH－CH2－CH2－CH3  

        ·C5H11不稳定，发生分解反应，…

反应结果：    C5H12  →  CH2=CH2 ＋ H2 ＋CH3 CH=CH2 

m 2= n2×W2=1.9×4 = 7.6

途径三： 甲基自由基·H夺取戊烷分子中的仲氢原子。

·CH3  ＋ CH3CH2－CH2－CH2CH3  → CH4＋ CH3－CH2－·CH－CH2－CH3  

        ·C5H11不稳定，发生分解反应，…

反应结果：  C5H12  →  C4H8 ＋ CH4 

m 3= n3×W3=1.9×2 = 3.8

c、链终止

                   ·H  ＋·H  → H2          ·CH3  ＋·CH3 → C2H6

② 根据自由基机理预测正戊烷一次反应的产物分布（700℃）：

总反应结果：

6C5H12  → 12CH2=CH2 ＋ 6CH4

7.6C5H12  → 7.6CH2=CH2 ＋7.6H2 ＋7.6CH3 CH=CH2 

3.8C5H12  → 3.8C4H8＋ 3.8CH4

12.8 C5H12 →  12CH=CH2 ＋ 6H2＋6.8CH3－CH=CH2 ＋6.8CH4

  计算正戊烷一次反应产物分布：

表1  正戊烷一次反应产物分布表（700℃）

1、答：由裂解气生产聚合级乙烯和丙烯的顺序分离流程图为： 

2、答：轻柴油生产聚合级乙烯和丙烯的关键设备原则流程图如下： 

3、答：（1）异丙苯法生产苯酚、丙酮的原则流程图为如下： 

（2）各设备所起的作用为：

烷基化反应器：原料苯和乙烯在最佳反应条件下发生烷基化反应，生成异丙苯； 

   氧化反应器：异丙苯继续空气发生氧化反应，生成过氧化异丙苯； 

   浓缩器：将生成的过氧化异丙苯液进行浓缩，分离出未反应的异丙苯； 

    碱洗：将回收的异丙苯用碱洗涤； 

    分解：将浓缩的过氧化异丙苯进行分解，得到粗产品； 

    中和：将少量硫酸中和掉； 

    水洗：脱除碱液； 

精馏：得到产品苯酚和丙酮。

4、答：由天然气水蒸气转化法生产合成气的原则流程图如下：

各过程主要作用：

① 脱硫：除NG中硫化物，防Cat.中毒；

② 一段转化：天然气和水蒸气转化为合成气，残余甲烷9.5%。

③ 二段转化：残余甲烷和氧气反应燃烧同时继续和水蒸气转化为合成气。

④ 变换：调节H2/CO比例，满足不同生产需要。

⑤ 脱碳：除变换气中CO2 ，可生产化工产品；保证后续工艺对合成气组成要求，避免催化剂中毒。