【正文】 ※ 習題一 課后習題： 1 化學工藝學定義、化學工藝學研究范疇、化學工藝學與工程的關系？ 答：化學工藝學是將化學工程學的先進技術運用到具體的生產過程中，以化工產品為目標的過程技術?；瘜W工程學主要研究化學工業(yè)和其他過程工業(yè)生產中所進行的化學過程和物理過程的共同規(guī)律，他的一個重要任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應，特別釋放大中的效應。化學工藝學與化學工程學都是化學工業(yè)的基礎科學。化學工藝與化學工程相配合，可以解決化工過程開發(fā)、裝置設計、流程組織、操作原理及方法方面的問題；此外，解決化工生產實際中的問題也 需要這兩門學科的理論指導。 2 現(xiàn)代化學工業(yè)的特點？ 答：特點是：（ 1）原料、生產方法和產品的多樣性和復雜性；（ 2）向大型化、綜合化，精細化發(fā)展；（ 3）多學科合作、技術密集型生產；（ 4）重視能量的合理利用，積極采用節(jié)能工藝和方法；（ 5）資金密集，投資回收速度快，利潤高；（ 6）安全與環(huán)境保護問題日益突出。 補充習題： 1 現(xiàn)代化學工業(yè)的特點是什么？ 2 化學工藝學的研究范疇是什么 3 簡述石油化工原料乙烯的用途？ 4 利用合成氣可以合成哪些產品？ 5 ※ 習題二 課后習題： 1. 生產磷肥的方法是哪兩類？ 答：生產磷肥的兩種方法是： （ 1）酸法 它是用硫酸或硝酸等無機酸來處理磷礦石，最常用的是硫酸。硫酸與磷礦反應生成磷酸和硫酸鈣結晶，主反應式為 （ 2）熱法 利用高溫分解磷礦石，并進一步制成可被農作物吸收的磷酸鹽。 1. 石油的主要組成是什么？常、減壓蒸餾有哪幾類？ 答：石油的化合物可以分為烴類、非烴類以及膠質和瀝 青三大類。烴類即碳氫化合物，在石油中占絕大部分。非烴類指含有碳、氫及其他雜原子的有機化合物。 常、減壓蒸餾有三類：（ 1）燃料型 （ 2）燃料 — 潤滑油型 （ 3）燃料 —化工型 4. 石油的一次加工、二次加工介紹 答：石油一次加工的方法為常壓蒸餾和減壓蒸餾。 石油的二次加工方法有：（ 1）催化重整 催化重整的原料是石腦油，催化重整裝置能提供高辛烷值汽油，還為化纖、橡膠、塑料和精細化工提供苯、甲苯、二甲苯等芳烴原料以及提供液化氣和溶劑油，并副產氫氣。其催化劑是由活性組分（鉑）、助催化劑和酸性載體（如經 HCl處理的 Al2O3）組成。 （ 2）催化裂化 原料是直餾柴油、重柴油、減壓柴油或潤滑油餾分，甚至可以是渣油焦化制石油焦后的焦化餾分油。獲得的產品是高質量的汽油，并副產柴油、鍋爐燃油、液化氣和氣體等產品。催化劑是過去采用硅酸鋁催化劑，目前采用高活性的分子篩催化劑。 （ 3）催化加氫裂化 加氫裂化的原料油可以是重柴油、減壓柴油，甚至減壓渣油，另一原料是氫氣。催化加氫裂化系指在催化劑存在及高氫壓下，加熱重質油使其發(fā)生各類加氫和裂化反應，轉變成航空煤油、柴油、汽油（或重整原料）和氣體等產品的加工過程。 催化劑分 為兩類，即 Ni、 Mo、 W、 Co 的非貴金屬氧化物和 Pt、 Pd 貴金屬氧化物，均用硅酸鋁加分子篩或氧化鋁為載體。非貴金屬氧化物催化劑要先進行還原活化才有活性。 （ 4）烴類熱裂解 烴類熱裂解主要目的是為了制取乙烯和丙烯，同時副產丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳烴及其他化工原料。熱裂解的原料較優(yōu)者是乙烷、丙烷和石腦油。 ？ 答：化工生產過程一般可概括為原料預處理、化學反應和產品分離及精制。 6. 化工生產過程的定義及工藝流程圖是什么？ 答：將原料轉變成化工產品的工藝流 程稱為化工生產工藝流程。工藝流程多彩用途是方法來表達，稱為工藝流程圖。 7. 進行工藝流程設計常用的三種方法是什么？ 答：三種方法是：推論分析法、功能分析法、形態(tài)分析法。 8. 濃度、溫度、壓力對化學平衡、反應速率的影響？ 答：濃度 根據(jù)反應平衡移動原理，反應物濃度越高，越有利于平衡向產物方向移動 。 從反應速率式可知，反應物濃度越高，反應速率越快。 溫度 對于吸熱反應，△ H＞ 0,平衡常數(shù)隨著溫度升高而增大，有利于反應，產物的平衡產率增加。對于放熱反應， △ H＜ 0， 平衡常數(shù)隨著溫度升高而減小，平衡產率降低。 反應速率常數(shù)隨溫度升高而增加。 壓力 壓力對液相和固相反應的平衡影響較小。氣體的體積受壓力影響大，故壓力對有氣相物質參加的反應平衡影響很大，其規(guī)律為：（ 1）對分子數(shù)增加的反應，降低壓力可以提高平衡產率；（ 2）對分子數(shù)減小的反應，壓力升高，產物的平衡產率增大；（ 3）對分子數(shù)沒有變化的反應，壓力對平衡產率無影響。 在一定的壓力范圍內，加壓可減小氣體反應體積，且對加快反應速率有一定好處。 9. 什么是最佳反應溫度？ 答：正、逆 反應速率之差即為產物生成的凈速率有一個極大值，此極大值對應的溫度稱為最佳反應溫度。 10. 催化劑的作用？催化劑的三個基本特征？ 答：催化劑的作用：（ 1）提高反應速率和選擇性；（ 2）改進操作條件：（ 3）催化劑有助于開發(fā)新的反應過程，發(fā)展新的化工技術。（ 4）催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用。 催化劑的三個基本特征：（ 1）催化劑是參與了反應的，但反應終了時，催化劑本身未發(fā)生化學性質和數(shù)量的變化。（ 2）催化劑只能縮短達到化學平衡的時間（即加速作用），但不能改變平衡。（ 3）催化劑具有明顯的選擇性，特 定的催化劑只能催化特定的反應。 11. 反應過程的物料衡算和熱量衡算的現(xiàn)實意義？ 答：物料衡算和熱量衡算是化學工藝的基礎之一，通過物料、熱量衡算，計算生產過程的原料消耗指標、熱負荷和產品產率等，為設計和選擇反應器和其他設備的尺寸、類型及臺數(shù)提供定量依據(jù)；可以核查生產過程中各物料量及有關數(shù)據(jù)是否正常，有否泄露，熱量回收、利用水平和熱損失的大小，從而查找出生產上的薄弱環(huán)節(jié)和瓶頸部位，為改善操作和進行系統(tǒng)的最優(yōu)化提供依據(jù)。 補充習題： 1 為什么說石油、天然氣和煤是現(xiàn)代化學工業(yè)的重要原料資源？它們的綜合利 用途徑有哪些？ 2 生物質和再生資源的利用前景如何？ 3 何謂化工生產工藝流程？舉例說明工藝流程是如何組織的。 4 何謂循環(huán)式工藝流程？它有什么優(yōu)缺點？ 5 何謂轉化率？何謂選擇性？對于多反應體系，為什么要同時考慮轉化率和選擇性兩個指標？ 6 催化劑有哪些基本特征？它在化工生產中起到什么作用？在生產中如何正確使用催化劑？ 7 在天然氣開采中，有時可獲得含有 C6～ C8 烴類的天然汽油，為了改善其辛烷值，用蒸餾塔除去其中的輕組分。如果天然汽油、塔頂餾出物和塔底中等辛烷值汽油的摩爾百分數(shù)組成為： 物料名稱天然汽油中等辛烷值汽油 塔頂餾出物 假設它們的密度為 ，那么，從 5000 桶天然汽油中能生產出多少噸中等辛烷值汽油？（ 1 桶 =42US 加侖， 1US 加侖 =,1dm3=103cm3） 8 某蒸餾柱分離苯 甲苯混合物，其質量組成各占 50%，進料流量為 10000kg/d，從柱頂冷凝器回收的產品含 95%苯；柱底餾出物含 95%甲苯。離開柱頂進入冷凝器的產物蒸氣流量是 8000kg/d，全部冷凝為液體后，部分產品作為回流液返回蒸餾 柱的上部，其余取出即為產品。求回流與取出產品量之比。 在一個加氫裂化器中，較大分子烴經加氫裂解成較小分子烴。已知輸入和輸出的烴類組成為： a)烴類輸入輸出 b)C5H1210mol% c)C6H1440mol% d)C7H