1、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(xué)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(xué)分: 6 選 4 題 （每題 5分） 三、反應(yīng)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(fù)習(xí)時間：,2016.10.28，周五上午9:5011:30 地點(diǎn)：四-202 答疑時間：10.30 地點(diǎn)：12-623 10:0011:00,考試前上交作業(yè)本,考試時間：,2016.10.31，周一上午9:5511:55 地點(diǎn)：八-307，帶計算器,

2、課程安排：,1 緒論,2 化工資源及其初步加工,3 無機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝,4 基本有機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝,5 精細(xì)有機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝,復(fù)習(xí)課 課程內(nèi)容,7 化工工藝計算,3 無機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝 （4 學(xué)時）,3.1 合成氨,4 基本有機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝（ 19 學(xué)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(xué)時）,（6 學(xué)時）,（4 學(xué)時）,（2 學(xué)時）,（3 學(xué)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(luò)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

3、.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(xì)有機(jī)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(chǔ)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(yīng)器型式,徑向反應(yīng)器特點(diǎn),冷激式 冷卻式 溫度分布曲線,壓降小，小顆粒ca

4、t. 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(yīng)溫度、壓力、催化劑 ？,2. 烴類熱裂解制乙烯,一次反應(yīng) 二次反應(yīng),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(xué)分析 動力學(xué)分析,反應(yīng)器型式,高溫裂解爐,結(jié)焦,分離特點(diǎn),深冷分離,五大關(guān)鍵設(shè)備,裂解爐、急冷器三機(jī)、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(diǎn)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(yīng)器,氨中和，丙烯腈 HCN、CH3CN分離方法,控溫方法,反應(yīng)方程式、 工藝

5、條件、Cat. 反應(yīng)器型式、 分離精制特點(diǎn)、流程,如何開車？ 冷態(tài) 熱態(tài),5. 乙烯均相絡(luò)合催化氧化制乙醛,反應(yīng)方程式、 工藝條件、Cat. 反應(yīng)器型式、 分離精制特點(diǎn)、流程,自然外循環(huán)反應(yīng)器， 無內(nèi)構(gòu)件？,控溫方法,6. CO加氫合成甲醇,反應(yīng)方程式、 工藝條件、Cat. 反應(yīng)器型式、 分離精制特點(diǎn)、流程,多段冷激式反應(yīng)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 （ KNO3 NaNO2 NaNO3） 53% 40% 7% 煙道氣（組成？原料？） 過熱水蒸氣：720 ,反應(yīng)方程式、 工藝條件、Cat. 反應(yīng)器型式,分離特點(diǎn)、流程,8. CO和甲醇羰

6、化合成醋酸,反應(yīng)方程式、 工藝條件、Cat. 反應(yīng)器型式、 分離精制特點(diǎn)、流程,鼓泡塔式反應(yīng)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(yīng)方程式、 工藝條件、Cat. 反應(yīng)器型式、流程,氯乙烯,裂解,值， 值，混酸等概念,10. 精細(xì)化率、磺化、硝化、 酯化反應(yīng)特點(diǎn),酯化反應(yīng)特點(diǎn)： 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(luò)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、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 DOP,1. 氮加氫合成氨,氣固相，冷原料氣 ，多段徑向反應(yīng)器、 多段絕熱冷激式反應(yīng)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，800900，無催化劑 深冷分離：冷箱、復(fù)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(yīng)器） Ag 4.丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈 （氣固相，流化床）P-Mo-Bi-O 5.乙烯絡(luò)合催化氧化生產(chǎn)乙醛 （氣液相

8、，自然外循環(huán)反應(yīng)器） PdCl2-CuCl2-HCl-H2O,7. 乙苯脫氫制苯乙烯,* 氣固相，列管式反應(yīng)器（氧化鐵系催化劑） （煙道氣供熱，燃料流量或壓力控制反應(yīng)溫度） * * 絕熱式軸向或徑向反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器，強(qiáng)制外循環(huán)反應(yīng)器） FeCl3,8b.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

9、酐和辛醇酯化合成 DOP,氣液相，鼓泡塔式反應(yīng)器 RhCl3-HI-H2O/ HAc 絡(luò)合催化劑,氣液相， 第一反應(yīng)器：攪拌式，無催化劑 第二反應(yīng)器：鼓泡塔式反應(yīng)器，硫酸催化劑,計算題: 重點(diǎn)帶循環(huán)部分的物料衡算 例 7-6 習(xí)題 7-7 習(xí)題 7-8,（1）反應(yīng)轉(zhuǎn)化率,7.1.2 化工工藝學(xué)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(yīng)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

10、產(chǎn)過程就一定經(jīng)濟(jì)合理，選擇性高，只能說明反應(yīng)過程的副反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xué)反應(yīng)式并配平； （2）畫出物料衡算方框圖，并標(biāo)明各種物料； （3）以方程方式列出各節(jié)點(diǎn)的物料衡算關(guān)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(guān)系式：,對于物料輸入口節(jié)點(diǎn) A

11、：FF + RCMF,對于物料輸入出節(jié)點(diǎn) B：RC + WSP,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(yīng)過程質(zhì)量相等,對于整個過程：FF = P + W 對于反應(yīng)器： MF = RP,無反應(yīng)過程摩爾數(shù)相等,在有循環(huán)的反應(yīng)體系中，,以Ni/Al2O3為催化劑，苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷。反應(yīng)溫度為180，壓力1.0MPa，氫氣過量。,例題 7-7.,已知：,（1）反應(yīng)原料配比：n氫氣n苯201； （2）設(shè)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(yīng)、忽略H2、CH4在液體產(chǎn)物中的溶解。反應(yīng)中應(yīng)避免水的存

12、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(jìn)行物料衡算。,（2）循環(huán)比 RC/FF；,解：,冷凝器,未反應(yīng)苯,原料氫氣預(yù)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(xué)反應(yīng)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：,X FF.H2 92/97100% = 94.85% X FF.CH4 5/97100% = 5.15%,（4）設(shè)進(jìn)入反應(yīng)器的n苯 = 100 kmol， 則進(jìn)入反應(yīng)器的nH2 = 2000 kmol； 根

13、據(jù)題意苯的轉(zhuǎn)化率為98%， 即：轉(zhuǎn)化掉的苯量為：10098%98kmol； 轉(zhuǎn)化掉的H2量為：398294 kmol； 未轉(zhuǎn)化掉的的H2量為：2000-2941706 kmol,（5）進(jìn)行物料衡算：,以節(jié)點(diǎn) A 對 H2進(jìn)行衡算： X FF.H2FF + X RC.H2RCMF H2,94.85%FF + 85%RC2000- 以節(jié)點(diǎn) B 對 H2進(jìn)行衡算： X RC.H2 RC + X W.H2 WSP H2RP H2 85%RC + 85%W1706- 以整個系統(tǒng)對CH4進(jìn)行衡算： X FF.CH4FFP + X W. CH4 W 5.15%FF0 + 15% W -,聯(lián)解上述三元一次方程

14、組，得,FF 447.72 kmol RC 1853.34 kmol W 153.72 kmol,（6）解答題目問題：,H2的單程轉(zhuǎn)化率,（294/2000）100% 14.7%,100%,100%,69.23%,氣體循環(huán)比 RC/FF1853.34/447.724.14 氫氣的放空損失量85%W0.85153.72 130.66 kmol 對整個過程進(jìn)行物料衡算，見表7-18。,表7-18,7-7,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(yīng)器、氧氯化反應(yīng)器和由乙烯生產(chǎn)氯乙烯反應(yīng)過程的物料衡算表。（開工日按800

15、0h/a計）,已知條件：,（1）直接氯化反應(yīng)器：為保證氯氣完全轉(zhuǎn)化 乙烯需過量 5%,（2）氧氯化反應(yīng)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(yīng)，忽略生產(chǎn)過程的損耗量。,解：（1）寫出乙烯直接氯化反應(yīng)、氧氯化反應(yīng)和二氯乙烷裂解制備氯乙烯的化學(xué)反應(yīng)式：,73,62.5,99,（2） 對以上三步反應(yīng)進(jìn)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： 20100001000/8000 = 25000 kg/h,根據(jù)裂解反應(yīng)式，需 ClCH2CH2Cl 量：2500099/62.5 = 39600kg/h,同時副產(chǎn) HCl 量：2500036.5/

16、62.5=14600kg/h,對于氧氯化反應(yīng),要消耗 14600 kg/h HCl量，理論需C2H4量： 1460028 /（36.52）= 5600 kg/h 考慮過量需要，實際需要C2H4量： 5600110%=6160kg/h,理論需O2量： 5600（32/2）/（36.52）= 3200 kg/h 考慮過量需要，實際需要O2量： 3200102% = 3264 kg/h 氧氯化反應(yīng)生產(chǎn) C2H4Cl2 量： 560099/28 = 19800 kg/h 氧氯化反應(yīng)副產(chǎn)H2O量：560018/28=3600kg/h,對于直接氯化反應(yīng)：,直接氯化反應(yīng)生產(chǎn)C2H4Cl2量： 3960019

17、800 = 19800 kg/h 理論需C2H4量： 1980028/99 = 5600 kg/h 考慮過量需要，實際需要C2H4量： 5600105% = 5880 kg/h 需要 Cl2 量：1980071/99 = 14200 kg/h,（3） 列出物料衡算表, 氧氯化反應(yīng)器物料衡算表,直接氯化反應(yīng)器物料衡算表, 由乙烯生產(chǎn)氯乙烯反應(yīng)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(yīng)器入口和出口混合氣組成為（/%）：,經(jīng)過反應(yīng)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(shè)新鮮乙烯中不含CO。,求： （1）畫出有循環(huán)過程的

18、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(yīng)的選擇性； （5）放空尾氣量及乙烯的放空損失量； （6）列出反應(yīng)過程物料衡算表。,解：（1）寫出乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的化學(xué)反應(yīng)式,畫出有循環(huán)過程的方框物料流程圖,（2）取RP=100 kmol為計算基準(zhǔn),對反應(yīng)器進(jìn)行物料衡算,惰性氣體不參加反應(yīng)，因此， 惰性氣體進(jìn)口量 = 惰性氣體出口量：MFX MF惰性氣體= RPX RP惰性氣體 84%MF = 84.42%100 解得：MF = 100.50 kmol,對吸收器進(jìn)行物料衡算： SP = RPP =100 -（0.80%100

19、+ 1.01%100）= 98.19,計算SP中的氣相產(chǎn)物的各氣體組成：,XSPCO2=（7.84%100/98.19）100%=7.98% XSPC2H4=(2.61%100/98.19）100%= 2.66% XSPO2=（3.32%100/98.19）100%= 3.38% XSP惰性氣體=(84.42%100/98.19)100% = 85.98%,SPXSPCO2 = RPXSPCO2PXSPCO2,以節(jié)點(diǎn)A進(jìn)行物料衡算：,對CO2進(jìn)行物料衡算： RCXRCCO2 + FFXFFCO2= MFX MFCO2 對C2H4進(jìn)行物料衡算： RCXRCC2H4 + FFXFFC2H4 = MFX MFC2H4 對混合物料進(jìn)行物料衡算： FF = MFRC,這三個方程中，RC、FF、XFF