考試題型：一、單選題與多選題（30/20分）

單選20題（每題1分），3學分選做10題；

多選5題（每題2分）

多項選擇，選錯不得分，少選可得分二、簡述題（30/20分）

3學分:6選4題（每題5分）三、反應器選項與操作分析（20分）2小題（每題10分）四、工藝流程解析題（20分）五、計算題（20分）集體復習時間：2016.10.28，周五上午9:50~11:30地點：四-202

答疑時間：10.30地點：12-623

10:00~11:00

考試前上交作業(yè)本考試時間：2016.10.31，周一上午9:55~11:55

地點：八-307，帶計算器課程安排：1緒論 2化工資源及其初步加工3無機化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝4基本有機化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝5精細有機化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝復習課—

課程內(nèi)容7化工工藝計算3無機化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝

（4學時）3.1合成氨4基本有機化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝（19學時）4.6氯化4.1烴類裂解4.2選擇性氧化4.5羰基化4.3加氫與脫氫（4學時）（6學時）（4學時）（2學時）（3學時）*4.2選擇性氧化

⊕乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷

⊕丙烯氨氧化制丙烯腈

⊕乙烯均相絡合催化氧化制乙醛

*4.3加氫與脫氫

⊕合成甲醇

⊕乙苯脫氫制苯乙烯*4.5羰基化甲醇低壓羰基化制醋酸*4.6氯化乙烯加成氯化制二氯乙烷

乙烯氧氯化制二氯乙烷

二氯乙烷裂解制氯乙烯*概述*磺化*酯化5精細有機化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝7化工工藝計算

*物料衡算*熱量衡算*概念題：化工工藝研究的對象、作用；自然界資源、九大基礎原料；催化裂化、加氫裂化比較；催化重整、辛烷值、常減壓蒸餾；煤的干餾、煤氣化、CO變換--高變、低變緒論、化工資源及其初步加工1.氮加氫制合成氨氫蝕現(xiàn)象可逆放熱平衡溫度曲線最優(yōu)溫度分布曲線最佳操作線絕熱式反應器型式徑向反應器特點冷激式冷卻式溫度分布曲線壓降小，小顆粒cat.內(nèi)外雙層筒，減緩氫蝕外筒，承壓不承溫內(nèi)筒，承溫不承壓反應溫度、壓力、催化劑？？？2.烴類熱裂解制乙烯一次反應二次反應工藝條件溫度壓力空速Cat.高溫,≧800℃低烴分壓短停留時間無熱力學分析動力學分析反應器型式高溫裂解爐,結(jié)焦分離特點深冷分離五大關鍵設備裂解爐、急冷器三機、冷箱、乙烯球罐3.乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷列管式固定床--控制溫度方法熱點問題、軸徑向床層溫度分布抑制劑、致穩(wěn)劑、尾燒、催化劑二氯乙烷、甲烷、尾燒部位？4.丙烯氨氧化制丙烯腈流化床反應器氨中和，丙烯腈HCN、CH3CN分離方法控溫方法反應方程式、工藝條件、Cat.反應器型式、分離精制特點、流程如何開車？冷態(tài)熱態(tài)5.乙烯均相絡合催化氧化制乙醛反應方程式、工藝條件、Cat.反應器型式、分離精制特點、流程自然外循環(huán)反應器，無內(nèi)構(gòu)件？控溫方法6.CO加氫合成甲醇反應方程式、工藝條件、Cat.反應器型式、分離精制特點、流程多段冷激式反應器控溫方法？如何開車？冷態(tài)熱態(tài)7.乙苯脫氫制苯乙烯三種供熱方式熔鹽（KNO3NaNO2NaNO3）

53%40%7%煙道氣（組成？原料？）過熱水蒸氣：720℃反應方程式、工藝條件、Cat.反應器型式分離特點、流程8.CO和甲醇羰化合成醋酸反應方程式、工藝條件、Cat.反應器型式、分離精制特點、流程鼓泡塔式反應器控溫方法？羰基化概念？合成丙醇、丁醇、辛醇方法？？9.氯化取代加成氧氯化平衡氧氯化乙烯加成乙烯氧氯化二氯乙烷反應方程式、工藝條件、Cat.反應器型式、流程氯乙烯裂解π值，α值，混酸等概念10.精細化率、磺化、硝化、酯化反應特點酯化反應特點：可逆平衡，生成水，催化劑：濃硫酸或甲醇鈉DOP生產(chǎn)工藝1.氮加氫合成氨

2.烴類裂解制乙烯3.

乙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷4.乙烯絡合催化氧化生產(chǎn)乙醛5.丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈6.CO加氫合成甲醇

7.乙苯脫氫制苯乙烯

8.CO羰化合成醋酸9.平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯乙烯加成氯化生產(chǎn)二氯乙烷乙烯氧氯化生產(chǎn)二氯乙烷乙烯二氯乙烷裂解生產(chǎn)氯乙烯10.十二烷基苯磺酸的生產(chǎn)11.苯酐和辛醇酯化合成DOP1.氮加氫合成氨

氣固相，冷原料氣，多段徑向反應器、多段絕熱冷激式反應器，F(xiàn)e3O4催化劑2.烴類裂解制乙烯

高溫、短停留時間、低烴分壓管式裂解爐，800~900℃，無催化劑深冷分離：冷箱、復迭式制冷3.乙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷

（氣固相，列管式固定床反應器）

Ag

4.丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈

（氣固相，流化床）P-Mo-Bi-O5.乙烯絡合催化氧化生產(chǎn)乙醛（氣液相，自然外循環(huán)反應器）

PdCl2-CuCl2-HCl-H2O

7.乙苯脫氫制苯乙烯*氣固相，列管式反應器（氧化鐵系催化劑）（煙道氣供熱，燃料流量或壓力控制反應溫度）**絕熱式軸向或徑向反應器過熱水蒸氣供熱***非順序分離流程

6.CO加氫合成甲醇

氣固相，冷原料氣或冷卻水控溫多段絕熱冷激式或冷卻式反應器氧化銅、氧化鋅催化劑

8a.乙烯加成氯化生產(chǎn)二氯乙烷（氣液相，鼓泡塔式反應器，強制外循環(huán)反應器）

FeCl38b.乙烯氧氯化生產(chǎn)二氯乙烷

（氣固相，流化床）CuCl2為主

8c.二氯乙烷裂解生產(chǎn)氯乙烯

（氣相，裂解爐）無催化劑9.CO羰化合成醋酸10.苯酐和辛醇酯化合成DOP

氣液相，鼓泡塔式反應器

RhCl3-HI-H2O/HAc絡合催化劑

氣液相，第一反應器：攪拌式，無催化劑第二反應器：鼓泡塔式反應器，硫酸催化劑

計算題:重點帶循環(huán)部分的物料衡算例7-6習題7-7

習題7-8（1）反應轉(zhuǎn)化率7.1.2化工工藝學中的基本概念單程轉(zhuǎn)化率~

新鮮原料量+循環(huán)原料量的總和總轉(zhuǎn)化率~

新鮮原料量針對無循環(huán)系統(tǒng)：單程轉(zhuǎn)化率=總轉(zhuǎn)化率針對帶有循環(huán)系統(tǒng)：單程轉(zhuǎn)化率≤總轉(zhuǎn)化率

原料量的單位用質(zhì)量（克、千克、噸）或摩爾表示。（2）反應選擇性選擇性總是針對某一產(chǎn)物而言轉(zhuǎn)化率總是針對某一****？而言僅僅是選擇性高并不意味著生產(chǎn)過程就一定經(jīng)濟合理，選擇性高，只能說明反應過程的副反應很少。僅僅轉(zhuǎn)化率高，選擇性低，意味

？？需要綜合考慮：轉(zhuǎn)化率×選擇性＝收率（3）收率單程收率的定義就是第一次通過反應轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的原料量占原料投入總量的百分比。總收率總是大于或等于單程收率。總收率的定義就是反應轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的原料量占新鮮原料的百分比。具有循環(huán)過程的物料衡算步驟：（1）寫出化學反應式并配平；（2）畫出物料衡算方框圖，并標明各種物料；（3）以方程方式列出各節(jié)點的物料衡算關系；（4）解出方程組；（5）根據(jù)題意解答。有循環(huán)過程的物料衡算示意圖依據(jù)質(zhì)量守恒定律，各物流有如下關系式：對于物料輸入口節(jié)點

A：FF+RC＝MF對于物料輸入出節(jié)點

B：RC+W＝SP

對于分離器：RP＝P+SP

＝P+RC+W

SP、RC和W的組成是相同的有反應過程質(zhì)量相等對于整個過程：FF=P+W對于反應器：MF=RP

無反應過程摩爾數(shù)相等在有循環(huán)的反應體系中，單程轉(zhuǎn)化率＝×100%總轉(zhuǎn)化率＝×100%總收率＝×100%單程收率＝×100%以Ni/Al2O3為催化劑，苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷。反應溫度為180℃，壓力1.0MPa，氫氣過量。例題7-7.已知：（1）反應原料配比：n氫氣∶n苯＝20∶1；（2）設苯的純度100%，轉(zhuǎn)化率為98%；（3）原料氫氣和循環(huán)氫氣的組成見表7-16：(4)忽略副反應、忽略H2、CH4在液體產(chǎn)物中的溶解。反應中應避免水的存在，CO會使催化劑中毒求：（1）H2的單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率；（3）氫氣的放空損失量；（4）對整個過程進行物料衡算。（2）循環(huán)比

RC/FF；解：冷凝器未反應苯原料氫氣預處理：CO會使催化劑中毒，因此必須先除去CO，采用甲烷化法脫除CO，化學反應式為：在脫除的過程中又生成了H2O，采用分子篩吸附方法脫除H2O。計算結(jié)果見表7-17計算出新鮮原料氫氣（FF）中各組分的含量：XFF.H2

＝92/97×100%=94.85%XFF.CH4

＝5/97×100%=5.15%（4）設進入反應器的n苯

=

100kmol，則進入反應器的nH2

=

2000kmol；根據(jù)題意苯的轉(zhuǎn)化率為98%，即：轉(zhuǎn)化掉的苯量為：100×98%＝98kmol；轉(zhuǎn)化掉的H2量為：3×98＝294

kmol；未轉(zhuǎn)化掉的的H2量為：2000-294＝1706

kmol（5）進行物料衡算：以節(jié)點

A

對

H2進行衡算：XFF.H2×FF+XRC.H2×RC＝MFH294.85%FF+85%RC＝2000--------------------①以節(jié)點

B

對

H2進行衡算：XRC.H2×RC+XW.H2×W＝SPH2＝RPH2

85%RC+85%W＝1706-----------------②

以整個系統(tǒng)對CH4進行衡算：

XFF.CH4×FF＝P+XW.CH4×W5.15%FF＝0+15%W-------------------③聯(lián)解上述三元一次方程組，得FF

＝447.72kmolRC＝1853.34kmol

W＝153.72kmol（6）解答題目問題：H2的單程轉(zhuǎn)化率＝

＝（294/2000）×100%＝14.7%×100%H2的總轉(zhuǎn)化率＝×100%×100%＝69.23%＝氣體循環(huán)比RC/FF＝1853.34/447.72＝4.14氫氣的放空損失量＝85%W＝0.85×153.72

＝130.66kmol對整個過程進行物料衡算，見表7-18。表7-187-7以乙烯為原料的平衡型氯乙烯生產(chǎn)工藝制備氯乙烯，試計算年產(chǎn)20萬噸氯乙烯的裝置所需的原料量（kg/h），并分別列出直接氯化反應器、氧氯化反應器和由乙烯生產(chǎn)氯乙烯反應過程的物料衡算表。（開工日按8000h/a計）已知條件：（1）直接氯化反應器：為保證氯氣完全轉(zhuǎn)化

乙烯需過量

5%（2）氧氯化反應器：為保證氯化氫完全轉(zhuǎn)化，

乙烯需過量10%，氧氣過量2%；（3）忽略副反應，忽略生產(chǎn)過程的損耗量。解：（1）寫出乙烯直接氯化反應、氧氯化反應和二氯乙烷裂解制備氯乙烯的化學反應式：7362.599（2）對以上三步反應進行計算:裝置生產(chǎn)能力20萬噸/年，折合成每小時氯乙烯生產(chǎn)量：

20×10000×1000/8000

=

25000

kg/h根據(jù)裂解反應式，需ClCH2CH2Cl

量：25000×99/62.5

=

39600kg/h同時副產(chǎn)

HCl

量：25000×36.5/62.5=14600kg/h對于氧氯化反應要消耗

14600

kg/hHCl量，理論需C2H4量：

14600×28

/（36.5×2）=

5600

kg/h考慮過量需要，實際需要C2H4量：

5600×110%=6160kg/h理論需O2量：5600×（32/2）/（36.5×2）=

3200

kg/h

考慮過量需要，實際需要O2量：

3200×102%

=

3264

kg/h

氧氯化反應生產(chǎn)

C2H4Cl2

量：

5600×99/28

=

19800

kg/h氧氯化反應副產(chǎn)H2O量：5600×18/28=3600kg/h對于直接氯化反應：直接氯化反應生產(chǎn)C2H4Cl2量：

39600－19800

=

19800

kg/h

理論需C2H4量：

19800×28/99

=

5600

kg/h考慮過量需要，實際需要C2H4量：

5600×105%

=

5880

kg/h需要

Cl2

量：19800×71/99

=

14200

kg/h（3）列出物料衡算表①氧氯化反應器物料衡算表直接氯化反應器物料衡算表由乙烯生產(chǎn)氯乙烯反應全過程的物料衡算表7-8

乙烯在銀催化劑上用空氣直接氧化制環(huán)氧乙烷，反應器入口和出口混合氣組成為（φ/%）：經(jīng)過反應的出口氣體經(jīng)水吸收將環(huán)氧乙烷吸收后，由吸收器排出氣體，皆為干氣，部分放空，其余循環(huán)使用。設新鮮乙烯中不含CO。

求：（1）畫出有循環(huán)過程的方框物料流程圖（2）需要加入的新鮮物料量和新鮮物料中乙烯含量；（3）乙烯的單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率；（4）主反應的選擇性；（5）放空尾氣量及乙烯的放空損失量；（6）列出反應過程物料衡算表。解：（1）寫出乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的化學反應式畫出有循環(huán)過程的方框物料流程圖（2）取RP=100kmol為計算基準對反應器進行物料衡算惰性氣體不參加反應，因此，惰性氣體進口量

=

惰性氣體出口量：MF×XMF·惰性氣體=RP×XRP·惰性氣體

84%×MF=84.42%×100

解得：MF=100.50kmol對吸收器進行物料衡算：SP

=

RP－P=100

-（0.80%×100

+

1.01%×100）=

98.19計算SP中的氣相產(chǎn)物的各氣體組成：XSP·CO2=（7.84%×100/98.19）×100%=7.98%XSP·C2H4=(2.61%×100/98.19）×100%=

2.66%XSP·O2=（3.32%×100/98.19）×100%=

3.38%XSP·惰性氣體=(84.42%×100/98.19)×100%

=

85.98%SP×XSP·CO2=RP×XSP·CO2－P×XSP·CO2以節(jié)點A進行物料衡算：對CO2進行物料衡算：RC×XRC·CO2+

FF×XFF·CO2=MF×XMF·CO2

對C2H4進行物料衡算：RC×XRC·C2H4+

FF×XFF·C2H4=MF×XMF·C2H4

對混合物料進行物料衡算：FF=MF－RC這三個方程中，RC、FF、XFF·C2H4為未知數(shù)，將已知條件帶入方程RC×7.98%