【正文】 基本有機(jī)化工工藝習(xí)題 一、填空題： 基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)是化學(xué)工業(yè)中的重要部門之一，它的任務(wù)是：利用自然界存在的煤、石油 （ 天然氣 ）和生物質(zhì)等資源，通過各種化學(xué)加工的方法，制成一系列重要的基本有機(jī)化工產(chǎn)品。 （ 乙烯 ）的產(chǎn)量往往標(biāo)志著一個國家基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。 天然氣主要由（ 甲烷 ）、乙烷、丙烷和丁烷組成。 天然氣中的甲烷的化工利用主要有三個途徑之一：在鎳催化劑作用下經(jīng)高溫水蒸氣轉(zhuǎn)化或經(jīng)部分氧化法制（ 合成氣 ），然后進(jìn)一步合成甲醇、高級醇、氨、尿素以及一碳化學(xué)產(chǎn)品。 石油主要由（ 碳 ）氫兩元素組成的各種烴類組成。 石油中所含烴類有烷烴、（ 環(huán)烷烴 ）和芳香烴。 根據(jù)石油所含烴類主要成分的不同可以把石油分為烷基石油（石蠟基石油）、環(huán)烷基石油（瀝青基石油）和（ 中間基石油 ）三大類。 根據(jù)不同的需求對油品沸程的劃分也略有不同，一般分為：輕汽油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、（ 潤滑油 ）和重油 。 原油在蒸餾前，一般先經(jīng)過 (脫鹽 )、（ 脫水 ）處理。 1原油經(jīng)過初餾塔，從初餾塔塔頂蒸出的輕汽油，也稱（ 石腦油 ）。 1石腦油是（ 催化重整 ）的原料，也是生產(chǎn) (乙烯 )的原料。 1催化裂化目的是將不能用作輕質(zhì)燃料油的（ 常減壓餾分油 ）加工成辛烷值較高的汽油等輕質(zhì)原料。 1直鏈烷烴在催化裂化條件下，主要發(fā)生的化學(xué)變化有：碳鏈的斷裂和脫氫反應(yīng)、（ 異構(gòu)化反應(yīng) ）、環(huán)烷化和芳構(gòu)化反應(yīng)和 疊合、脫氫縮 合等反應(yīng)。 1基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)中石油加工方法有 常減壓蒸餾 、 催化裂化 、 催化重整 、 （ 加氫裂化 ）。 工業(yè)上采用的催化裂化裝置主要有以硅酸鋁為催化劑的（ 流化床催化裂化 ）和以高活性稀土 Y 分子篩為催化劑的提升管催化裂化兩種。 2催化重整是使原油常壓蒸餾所得的輕汽油餾分經(jīng)過化學(xué)加工變成富含芳烴的高辛烷值汽油的過程，現(xiàn)在該法不僅用于生產(chǎn) 高辛烷值汽油 ，且已成為生產(chǎn)（ 芳烴 ）的一個重要來源。 2催化重整常用的催化劑是（ Pt／ Al2O3 ）。 2催化重整過程所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要有：（ 環(huán)烷烴脫氫芳構(gòu)化 ）環(huán)烷烴異構(gòu)化脫氫形成芳烴、 烷烴脫氫芳構(gòu)化 、正構(gòu)烷烴的異構(gòu)化和加氫裂化等反應(yīng)。 2從重整汽油中提取芳烴常用（ 液液萃取 ）方法。 2催化重整的工藝流程主要有三個組成部分：預(yù)處理、催化重整、（ 萃取和精餾 ） 。 環(huán)烷烴和烷烴的芳構(gòu)化反應(yīng)都是 吸熱反應(yīng) ，而催化重整是在絕熱條件下進(jìn)行的，為了保持一定的反應(yīng)溫度，一般催化重整反應(yīng)器（ 串聯(lián) ） ，中間設(shè)加熱爐補(bǔ)償反應(yīng)所吸收的熱量。 3加氫裂化是煉油工業(yè)中增產(chǎn) 航空噴氣燃料 和（ 優(yōu)質(zhì)輕柴油 ）常用的一種方法。 3加氫裂化過程發(fā)生的主要反應(yīng)有：烷烴加氫裂化生成分子量較小的烷烴、 正構(gòu)烷烴的異構(gòu)化 、多環(huán)環(huán)烷烴的開環(huán)裂化和（ 多環(huán)芳烴開環(huán)裂化 ）。 35 、煤的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，是以（ 芳香核結(jié)構(gòu) ） 為 主 具 有 烷 基 側(cè) 鏈 和 含 氧 、 含 硫 、 含 氮 基 團(tuán) 的高分子化合物。 3基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)有關(guān)煤的化學(xué)加工方法有： 煤的干餾 、（ 煤的氣化 ）和煤與石灰熔融生產(chǎn)電石。 3烴類熱裂解法是將石油系烴類經(jīng)高溫作用，使烴類分子發(fā)生（ 碳鏈斷裂或脫氫 ）反應(yīng)，生成分子量較小的烯烴、烷烴和其它分子量不同的輕質(zhì)和重質(zhì)烴。 3烴類熱裂解制乙烯的工藝主要有兩個重要部分：（ 原料烴的熱裂解 ）和 裂解產(chǎn)物的分離 。 4一次反應(yīng)，即由原料烴類經(jīng)熱裂解生成（ 乙烯 ）和丙烯的反應(yīng)。 4二次反應(yīng)，主要是指一次反應(yīng)生成乙烯、（ 丙烯 ）的等 低級烯烴進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生成多種產(chǎn)物，甚至最后生成焦或碳。 4烷烴熱裂解的一次反應(yīng)主要有：（ 脫氫反應(yīng) ）和 斷鏈反應(yīng) 。 4從（ 分子結(jié)構(gòu)中鍵能數(shù)值的大小 ）來判斷不同烷烴脫氫和斷鍵的難易。 4烷烴脫氫和斷鏈難易的規(guī)律：同碳原子數(shù)的烷烴，斷鏈比脫氫（ 容易 ）；烷烴的相對穩(wěn)定性隨碳鏈的增長降低 。 1 4烷烴脫氫和斷鏈難易的規(guī)律：烷烴的相對穩(wěn)定性隨碳鏈的增長 降低 ；烷烴的脫氫能力與烷烴的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)；帶支鏈的烴較直鏈烴（ 容易 ）斷裂。 4不論是脫氫反應(yīng)或是斷鏈反應(yīng)，都是熱效應(yīng)很大的（ 吸 ）熱反應(yīng)。 50、環(huán)烷烴熱裂解時，側(cè)鏈烷基較烴環(huán)（ 易于 ）裂解，長側(cè)鏈先在 側(cè)鏈中央 斷裂；環(huán)烷脫氫生成芳烴較開環(huán)生成烯烴容易。五碳環(huán)較六碳環(huán) 難于 裂解。 5芳香烴的熱穩(wěn)定性很高，在一般的裂解溫度下不易發(fā)生 芳環(huán)開裂 的反應(yīng)，但可發(fā)生兩類反應(yīng)一類是（ 芳烴縮合 ），另一類烷基芳烴的側(cè)鏈發(fā)生斷鏈生成苯、甲苯、二甲苯等反應(yīng)和脫氫反應(yīng)。 5芳香烴熱裂解的主要反應(yīng)有：（ 脫氫縮合反應(yīng) ）、 斷側(cè)鏈反應(yīng) 和脫氫反應(yīng)。 5各類烴熱裂解的難易順序為：正構(gòu)烷烴（ 大于 ）異構(gòu)烷烴 ， 環(huán)烷烴（ 大于 ）芳烴。 5烴類熱裂解中二次反應(yīng)有（ 烯烴的裂解 ）烯烴的 聚合、環(huán)化和縮合 、烯烴的加氫和脫氫、 烴分解生成碳 。 6結(jié)焦與生碳過程二者機(jī)理不同，結(jié)焦是在較低溫度下（＜ 1200Ｋ＝通過（ 芳烴縮合 ）而成，生碳是在較高溫度下（＞ 1200Ｋ）通過生成 乙炔 的中間階段，脫氫為稠合的碳原子。 6自由基連鎖反應(yīng)分為鏈引發(fā)、鏈傳遞（ 鏈終止 ）三個階段。 6芳烴指數(shù)是用于表征（ 柴油等重質(zhì)油 ）重?zé)N組分的結(jié)構(gòu)特性。 6正構(gòu)烷烴的ＢＭＣＩ值最（ 小 ）。 烷烴的Ｋ值最（ 高 ），芳烴則反之。 烴原料的ＢＭＣＩ值越小 ，乙烯收率越（ 高 ）。 6特性因素是用作反映（ 輕石腦油、輕柴油 ）等油品的化學(xué)組成特性的一種因素。 7烴類管式裂解生產(chǎn)乙烯裂解溫度對產(chǎn)物分布的影響主要有兩方面：（ 1）影響一次產(chǎn)物分布；（ 2）（ 影響一次反應(yīng)對二次反應(yīng)的競爭 ）。 7在烴類熱裂解生產(chǎn)乙烯中，提高溫度有利于（ 一 ）次反應(yīng) ，減短停留時間有利于（ 一 ）次反應(yīng)。 7在烴類熱裂解生產(chǎn)乙烯中，降低烴分壓有利于增大 次反應(yīng)對 次反應(yīng)的相對反應(yīng)速率。 （ 一，二 ） 7在烴類熱裂解生產(chǎn)乙烯中，工業(yè)上利用（ 溫度 — 停留時 間 ）的影響效應(yīng)來調(diào)節(jié)產(chǎn)物中 乙烯／丙烯 的比例。 7工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法，主要有（ 深冷分離法 ）和油吸收精餾分離法兩種。 80、裂解氣的深冷分離過程可以概括為三大部分：氣體凈化系統(tǒng)、（ 壓縮和冷凍系統(tǒng) ）、精餾分離系統(tǒng)。 8在裂解氣分離過程中，加氫脫乙炔工藝分為前加氫和（ 后加氫 ）兩種。 8加氫脫乙炔過程中，設(shè)在脫（ 甲烷 ）塔前進(jìn)行加氫脫炔的叫前加氫。 8在深冷分離裂解氣流程中，乙烯損失有四處：冷箱尾氣、乙烯塔釜液乙烷中帶出損失、脫乙烷塔釜液 C3餾分中帶出的損失、（ 壓縮段 凝液帶出的損失 ）。 8在裂解分離系統(tǒng)中，能量回收的三個主要途徑： （ 急冷換熱器 ）回收高能位能量、初餾塔及其附屬系統(tǒng)回收的低能位能量、煙道氣熱量。 8在裂解分離系統(tǒng)中，（ 急冷換熱器 ）能量回收能產(chǎn)生高能位的能量。 8用（ 石油烴 ）為原料裂解制乙烯是目前工業(yè)上的主要方法。 90、目前，用石油烴為原料裂解制乙烯是主要的工業(yè)生產(chǎn)方法，但是生產(chǎn)乙烯的還有其它方法其中有：由甲烷制乙烯、由（ 合成氣 ）。 9目前工業(yè)上芳烴主要來自（ 煤高溫干餾 ）副產(chǎn)粗笨和煤焦油；烴類裂解制乙烯副產(chǎn)裂解汽油 和催化重整產(chǎn)物重整汽油三個途徑。 9芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要有異構(gòu)化反應(yīng)、（ 歧化反應(yīng) ）、烷基化反應(yīng)、烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)和脫烷基反應(yīng)等幾類反應(yīng)。 9芳烴的轉(zhuǎn)化反應(yīng)（脫烷基反應(yīng)除外）都是在（ 酸 ）性催化劑存在下進(jìn)行的，具有相同的反應(yīng)機(jī)理。 100、芳烴正烴離子進(jìn)一步能發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)、歧化與烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)和（ 烷基化 ）反應(yīng)。 10芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)所采用的催化劑主要有無機(jī)酸、（ 酸性鹵化物 ）和固體酸三類。 10目前工業(yè)上分離對、間二甲苯的方法主要有（ 低溫結(jié)晶分離法 ）、絡(luò)合分離法和模擬移動床 吸附分 離法。 10工業(yè)生產(chǎn)上為了解決對二甲苯回收率和純度之間的矛盾，采用（ 二級結(jié)晶 ）過程。 10目前，工業(yè)上主要的烷基化劑有：（ 烯烴 ）、鹵代烷烴此外醇類、酯類和醚類也可作為烷基化劑。 10苯烷基化反應(yīng)的化學(xué)過程中，發(fā)生的副反應(yīng)主要有：（ 多烷基苯的生成 ）、異構(gòu)化反應(yīng)、烷基轉(zhuǎn)移（反烴化）反應(yīng)和芳烴縮合和烯烴的聚合反應(yīng)。 1工業(yè)上已用于苯烷基化工藝的催化劑是（ 酸性 ）性催化劑。 2 11工業(yè)上已用于苯烷基化工藝的酸性催化劑主要有（ 酸性鹵代物的絡(luò)合物 ）、磷酸／硅藻土、ＢＦ 3／ＡγＡ l2Ｏ 3和 ZＳＭ－ 5分子篩催化劑。 11烷基化工藝可分為（ 液相法 ）和氣相法兩種。 11芳烴的脫烷基化反應(yīng)法主要有烷基芳烴的催化脫烷基、（ 烷基芳烴的催化氧化脫烷基 ） 、烷基芳烴的加氫脫烷基和烷基苯的水蒸氣脫烷基。 11工業(yè)上應(yīng)用的重要催化加氫反應(yīng)類型 ,主要有：不飽和鍵的加氫、（ 芳環(huán)加氫 ）、含氧化合物加氫、含氮化合物加氫和氫解幾種類型。 11工業(yè)上應(yīng)用的重要催化加氫反應(yīng)類型 ,主要有：不飽和鍵的加氫、芳環(huán)加氫、含氧化合物加氫、含氮化合物加氫和（ 氫解 ）幾種類型。 11工 業(yè)上氫的來源主要有（ 水蒸氣轉(zhuǎn)化法 ）、部分氧化法和變壓吸附分離法。 1以催化劑形態(tài)來區(qū)分，常用的加氫催化劑有金屬催化劑、骨架催化劑、金屬氧化物、金屬硫化物以及（ 金屬絡(luò)合物催化劑 ）。 12烴類的脫氫反應(yīng)是 吸熱反應(yīng) ，故平衡常數(shù)隨著溫度的升高而（ 增大 ）。 12脫氫反應(yīng)是分子數(shù)增加的反應(yīng)，故降低總壓使產(chǎn)物的平衡濃度（ 增大 ）。 12工業(yè)上烴類催化脫氫反應(yīng)從熱力學(xué)考慮需在高溫、低壓下進(jìn)行操作，但那是不安全的，因此必須采取其他措施，通常是采用（ 稀釋劑 ）以降低烴分壓。 12脫氫 催化劑必須在較高溫度下進(jìn)行，通常金屬氧化物較金屬有高（ 熱穩(wěn)定性 ），故烴類脫氫反應(yīng)均采用金屬氧化物作催化劑。 12脫氫催化劑的類型有：氧化鉻 — 氧化鋁系催化劑、（ 氧化鐵系催化劑 ）、磷酸鈣鎳系催化劑。 12在脫氫反應(yīng)過程中，為了防止氧化鐵的被過度還原，要求脫氫反應(yīng)在適當(dāng)（ 氧化 ）氣氛中進(jìn)行。 12在脫氫反應(yīng)過程中，為了防止氧化鐵的被過度還原，要求脫氫反應(yīng)在適當(dāng)氧化氣氛中進(jìn)行，而通常以（ 水蒸汽 ）作為稀釋劑來阻止氧化鐵的過度還原。 1目前，工業(yè)上苯乙烯主要是由（ 乙苯脫氫法 ）制得 。 13目前工業(yè)上，乙苯催化脫氫合成苯乙烯的反應(yīng)器型式有多管等溫型反應(yīng)器和（ 絕熱型反應(yīng)器 ）兩種。 13烴類的氧化脫氫的反應(yīng)類型有：以（ 氣態(tài)氧 ）為氫接受體的氧化脫氫、以鹵素為氫接受體的氧化脫氫反應(yīng)和以硫化物為氫接受體的氧化脫氫反應(yīng)。 13工業(yè)上獲取丁二烯的主要方法有：從烴類裂解制乙烯的聯(lián)產(chǎn)物碳四餾分分離得到、由（ 丁烷或丁烯 ）催化脫氫法制取和丁烯氧化脫氫法制取三種。 13氧化過程的共同特點(diǎn)有：氧化劑、（ 強(qiáng)放熱 ）、熱力學(xué)上都很有利和多種途徑經(jīng)受氧化。 13在氧化過程中， （ 反應(yīng)熱的移走 ）是很關(guān)鍵的問題。 13自氧化反應(yīng)具有（ 自由基鏈 ）反應(yīng)特征。 13經(jīng)過大量的科學(xué)實驗已確定烴類及其它有機(jī)化合物的自氧化反應(yīng)是按（ 自由基鏈反應(yīng) ）機(jī)理進(jìn)行。 1醋酸的合成方法主要有（ 乙醛氧化法 ）和甲醇與一氧化碳低壓羰化合成。 14目前，工業(yè)上生產(chǎn)乙醛的主要方法有（ 乙炔 ）在汞鹽催化下液相水合法、乙醇氧化脫氫法、丙烷 — 丁烷直接氧化法和乙烯在鈀鹽催化下均相絡(luò)合催化氧化法四種。 14重要的非均相催化氧化反應(yīng)有烷烴的催化氧化、烯烴的直接環(huán)氧化、烯丙基氧化反應(yīng) 、烯烴的（ 乙酰氧基化反應(yīng) ）、芳烴的催化氧化和醇的氧化六種。 14目前，工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的主要生產(chǎn)方法是（ 乙烯的環(huán)氧化法 ）。 14工業(yè)上采用（ 丙烯氨氧化 ）制丙烯腈。 14丙烯氨氧化制丙烯腈是一強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度較高，工業(yè)上大多采用（ 流化床 ）反應(yīng)器。 14非均相催化氧化反應(yīng)都是 強(qiáng)放熱反應(yīng) 。反應(yīng)溫度都很高，故采用的氧化反應(yīng)器必須能及時移走反應(yīng)熱和控制反應(yīng)溫度。工業(yè)上常用的反應(yīng)器有列管式固定床反應(yīng)器和（ 流化床反應(yīng)器 ）。 150、流化床的特點(diǎn)有：催化劑（ 易 ）磨損；部分氣 體軸向返混大，選擇性較低；產(chǎn)生大氣泡，傳質(zhì)不良，選擇性下降。 二、單選題： （ B ）產(chǎn)量往往標(biāo)志著的一個國家基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。 A、甲烷 B、乙烯 C、苯 D、丁二烯 3 天然氣主要由（ A ）、乙烷、丙烷和丁烷組成。 A、甲烷