本文格式為Word版，下載可任意編輯——工藝學(xué)2023試卷B自己答案2023年5月28日廣東工業(yè)大學(xué)考試試卷(B)

一、解釋以下術(shù)語的含義（每題3分，共15分）

三元復(fù)疊制冷循環(huán)：丙烯、乙烯、甲烷的制冷循環(huán)復(fù)疊起來組成復(fù)疊制冷（對、間二甲苯的分開）絡(luò)合萃取分開法：利用一些化合物與二甲苯異構(gòu)體形成配位化合物的特性可以達到分開各異構(gòu)體的目的。

瓦克(Wacker)反應(yīng)：在均相配位催化劑（PdCl2+CuCl2）作用下，烯烴可氧化生成一致碳原子數(shù)的羰基化合物，除乙烯生成乙醛外，其他都生成相應(yīng)的酮類的反應(yīng)。催化重整：實在含鉑的催化劑下加熱汽油餾分（石腦油），是其中的烴類分子重新排列形成新分子的工藝過程。

氧化還原機理：烴類選擇氧化反應(yīng)，反應(yīng)物一般不是直接被分子氧所氧化，而是被過渡金屬氧化物催化劑中的晶格氧所氧化，催化劑被還原，還原態(tài)的催化劑重新被分子氧所氧化，由此構(gòu)成催化循環(huán)。二、填空（每空1分，共35分）

1、加氫反應(yīng)一般是（可逆放）熱反應(yīng)，烴類選擇氧化是（放）熱反應(yīng)，烴類裂解是（吸）熱反應(yīng)，自然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣是（吸）熱反應(yīng)，烷基化反應(yīng)是（放）熱反應(yīng)。

3芳烴的重要轉(zhuǎn)化反應(yīng)有（異構(gòu)化）（歧化與烷基轉(zhuǎn)移）（烷基化）和（脫烷基化）四大類，這四類反都可采用（酸）催化劑。二甲苯異構(gòu)化時，甲基只能向（相鄰）的碳原子上轉(zhuǎn)移，所以二甲苯異構(gòu)化是（連串式異構(gòu)化）反應(yīng)。

4．烴類熱裂解過程中，同碳數(shù)烷烴，斷鏈比脫氫（簡單）；碳鏈越長，鍵能越（?。?，熱穩(wěn)定性越（差），越（簡單）裂解。在裂解溫度下，裂解組分中（乙烷）只發(fā)生脫氫而不發(fā)生斷鏈，（甲烷）不發(fā)生反應(yīng)。異構(gòu)烷烴、正構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳烴中最易裂解的是（正構(gòu)烷烴），最難裂解的是（芳烴）。

5經(jīng)典的羰基合成催化劑中最常用的過渡金屬是（鈷）和（銠），已知改性配體中效果最好的是（鈷催化劑）。甲醇羰基化合成醋酸高壓法工藝采用（鈷碘）催化體系，低壓法工藝采用（銠碘）催化體系。在反應(yīng)液中參與大量（醋酸甲酯）作為反應(yīng)介質(zhì)，可抑制二甲醚（甲醇脫水產(chǎn)物，會降低主反應(yīng)速率）的生成。為降低成品中的碘含量（5?40?10-9），在脫水塔中參與少量（甲醇）使HI轉(zhuǎn)化為CH3I；在脫重塔入口參與少量（KOH）使I-以KI形式從釜底移出。6合成氨工業(yè)所采用主催化劑是（Fe3O4），結(jié)構(gòu)性助催化劑是（Al2O3），電子性助催化劑是（K2O）。電子性助催化劑除了起到降低主催化劑電子逸出功，提高活性的作用外，還具有（促

進生成物氨的脫附）的功能。氫氮混合氣體中所含的（氫）和氦、氬等不參與氨合成反應(yīng)的三、簡答題（共20分）

1．烴類熱裂解過程中，為什么要采用參與稀釋劑？工業(yè)上采用水蒸汽作為稀釋劑的優(yōu)點是什么？管式裂解爐出口急冷操作的目的是什么？常用的清焦方法是什么？（10分）

答：a、參與稀釋劑減壓的原因，高溫裂解不宜采用抽真空或減壓的方法來降低烴分壓（易導(dǎo)致爆炸的危險）。

b、參與稀釋劑的作用：降低烴分壓，提高乙烯收率。c、采用水蒸氣作為稀釋劑的優(yōu)點：1）不會增加裂解氣的分開負荷和困難。2）水蒸氣熱容量大，有利于穩(wěn)定系統(tǒng)溫度。3）抑制原料含硫?qū)υO(shè)備的腐蝕。4）脫除積碳。

d、急冷的目的：降低裂解爐出口處高溫裂解氣的溫度，防止二次反應(yīng)降低乙烯收率。e、常用的清焦方法：蒸汽清焦法。空氣清焦法，蒸汽-空氣清焦法。

2．自然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化過程中，CO變換的目的、變換反應(yīng)分別是什么？對于含CO較高的氣體，應(yīng)采用什么變換方式才能使合成氣中的CO含量降低到較低水平（?0.3%）？CO變換反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)嗎？（10分）

答：CO變換的目的：1）調(diào)整氫碳比例。2）生產(chǎn)更多的氫氣。3）合成氨中除去CO變換的主反應(yīng)：CO+H2O==CO2+H2，H（298K）=-41.2KJ/mol副反應(yīng)：2CO==C+CO2+Q1CO+3H2==CH3+H2O+Q2CO2+4H2==CH4+2H2O-Q3

采用的方式：高變變換方式來使合成氣中CO含量降低。是可逆放熱放熱反應(yīng)：分段冷卻方式來降溫。

3畫出合成氨工藝流程簡框圖？試分析長期使用后催化劑逐漸失活的原因有哪些？反應(yīng)產(chǎn)物氨如何從混合氣體中分開？（9分）答：合成氨工藝流程簡框圖：

新鮮氣壓縮預(yù)熱合成冷凝分開液氨

循環(huán)壓縮馳放氣

催化劑：活性組分（Fe3O4），結(jié)構(gòu)性助催化劑（Al2O3），電子型助催化劑（K2O）

催化劑失活原因：a-Fe微晶逐漸長大，催化劑內(nèi)表面變小，催化劑粉碎及長期慢性中毒所致。合成氨分開：1）水吸收法——氨水

2）冷凝——液氨：將合成氣體降溫，使氨氣冷凝液化，然后再氨分開器中，從不凝氣體（N2-H2）中分開出來。

4乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷工藝催化劑組成及各組分作用？產(chǎn)物環(huán)氧乙烷如何回收？（6分）答：乙烯直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的工業(yè)催化劑為銀催化劑。其由活性組分銀、載體和助催化劑組成。

銀的作用是提高催化劑的活性，但會使選擇性降低。

載體主要功能是提高活性組分銀的分散度，防止銀的微小晶粒在高溫下燒結(jié)。

助催化劑具有助催化作用，兩種或兩種以上的助催化劑有協(xié)同作用，效果優(yōu)于單一組分。環(huán)氧乙烷吸收塔塔底排出的富環(huán)氧乙烷吸收液經(jīng)熱交換，減壓閃蒸后進入解析塔頂部，大部分水和重組分被冷凝，解吸出來的環(huán)氧乙烷進入再吸收塔用水吸收，塔底可得質(zhì)量分數(shù)為10%的環(huán)氧乙烷水溶液，經(jīng)脫氣塔脫除二氧化碳后，精餾后得到純環(huán)氧乙烷。四、參考有關(guān)工藝流程圖，簡要回復(fù)問題（15分）

附圖是一個以合成氣為原料的低壓法合成甲醇工藝流程圖。請參考此圖回復(fù)以下問題：流程簡圖：

合成氣合成塔分開器分開出甲醇后氣相到循環(huán)氣壓壓縮機壓縮后與合成氣混合進入合成塔

特點：利用反應(yīng)熱產(chǎn)爭氣作動力，催化劑活性高，選擇性好，收率搞，能耗低。缺點：設(shè)備體積巨大，只適用于中小規(guī)模生產(chǎn)，對合成氣脫硫要求高。1、假設(shè)原料合成氣未經(jīng)脫碳處理，試寫出合成甲醇的主反應(yīng)式。答：主反應(yīng)：CO+2H2==CH3OH合成氣中若有CO2，也可合成甲醇，CO2+3H2==CH3OH+H2O

2、該工藝采用的是什么催化劑？催化劑活性中心是什么？

采用銅基催化劑：CuO-ZnO-Al2O3(或Cr2O3)，使用前必需還原，活性中心是Cu或Cu+1。3、該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？采用什么類型的反應(yīng)器？

答：該反應(yīng)是可逆反應(yīng)熱。采用的反應(yīng)器是列管式合成塔，管內(nèi)填裝固體催化劑，管間是冷卻介質(zhì)，可直接生產(chǎn)高壓水蒸氣，回收能量。4、此工藝如何控制反應(yīng)溫度，防止催化劑過熱燒結(jié)？

答：通過調(diào)理管間蒸汽壓力，可控制溫度，防止催化劑過熱燒結(jié)。5、產(chǎn)物甲醇與未反應(yīng)氣體如何分開？

答：由于甲醇的沸點較高，在合成壓力下用水冷卻即可將甲醇冷凝下來，從而實現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物甲醇與未反應(yīng)氣體（CO、H2）的分開。

6、閃蒸罐的作用是什么？產(chǎn)物為什么要進行多既精餾？

答：閃蒸罐的作用是將粗甲醇閃蒸分開，使溶解在液體中的H2、CO、CO2、二甲醚等放出，起到既初步得到提純了甲醇