化學(xué)工藝學(xué)復(fù)習資料(已修改)
2025-08-06 17:17 本頁面
【正文】 工藝學(xué)1 化工生產(chǎn)過程一般可概括為： 原料預(yù)處理；化學(xué)反應(yīng)；產(chǎn)品分離與精制三個步驟。 2 化工過程的主要效率指標有：生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度；化學(xué)反應(yīng)的效率—合成效率；轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率（產(chǎn)率）；平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率。3 轉(zhuǎn)化率(X)：指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)物起始量的分率或百分率。選擇性(S)：體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比。（表達主、副反應(yīng)進行程度的大小反映原料的利用是否合理）收率（Y）： 從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率。關(guān)系根據(jù)轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的定義可知，相對于同一反應(yīng)物而言，三者有以下關(guān)系：Y＝SX。對于無副反應(yīng)的體系，S＝1，故收率在數(shù)值上等于轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率越高則收率越高；有副反應(yīng)的體系，S1，希望在選擇性高的前提下轉(zhuǎn)化率盡可能高。但是，通常使轉(zhuǎn)化率提高的反應(yīng)條件往往會使選擇性降低，所以不能單純追求高轉(zhuǎn)化率或高選擇性，而要兼顧兩者，使目的產(chǎn)物的收率最高。4 重要的有機化工基礎(chǔ)原料有：乙烯、丙烯和丁二烯等低級烯烴分子中具有雙鍵，化學(xué)性質(zhì)活潑，能與許多物質(zhì)發(fā)生加成、共聚或自聚等反應(yīng)，生成一系列重要的產(chǎn)物。5 烴類熱裂解其反應(yīng)歷程分為：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止 三個階段。6 烴類熱裂解一次反應(yīng)的現(xiàn)律性有：烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳烴的反應(yīng)規(guī)律。7 烴類熱裂解的二次反應(yīng)都包含：烯烴的再裂解、聚合、環(huán)化、縮合、生炭、加氫和脫氫反應(yīng)類型。8 裂解原料性質(zhì)的參數(shù)有：族組成PONA值；氫含量；特性因數(shù)；芳烴指數(shù)四種。9 停留時間：裂解原料經(jīng)過輻射盤管的時間。停留時間與裂解溫度對裂解產(chǎn)物分布影響：①高溫裂解有利于一次反應(yīng)的進行。短停留時間可抑制二次反應(yīng)的進行。同時可減少結(jié)焦。②高溫—短停留時間操作可以抑制芳烴的生成，減少汽油收率。③使炔烴收率明顯增加，并使乙烯/丙烯比及C4中的雙烯烴/單烯烴的比增大，工業(yè)上利用此效應(yīng)，適應(yīng)市場需要。10 烴類水蒸氣熱裂解制乙烯過程中，加入水蒸氣的作用是：；，使系統(tǒng)有較大的熱慣性；；，抑制鐵鎳的催化生碳作用。11裂解過程的工藝參數(shù)選擇：高溫短停留時間，低烴分壓。原因如下：1）高裂解溫度。裂解反應(yīng)為一級不可逆強吸熱反應(yīng)；提高裂解溫度，有利于乙烯產(chǎn)率的增加。裂解溫度的提高受到a)二次反應(yīng)的產(chǎn)物分布及目的產(chǎn)品收率的限制；b)；。2）低停留時間。停留時間越短，可以抑制二次反應(yīng)的進行，對提高乙烯產(chǎn)率有利。3）低烴分壓。乙烯裂解反應(yīng)為體積增大的化學(xué)反應(yīng)。降低壓力有利乙烯的生成。乙烯裂解反應(yīng)為氣相反應(yīng)。裂解反應(yīng)為一級反應(yīng)；縮合/聚合反應(yīng)為二級反應(yīng)，壓力提高，反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速度加快。但對縮合/聚合反應(yīng)增加的幅度更大。所以應(yīng)采取低的反應(yīng)壓力。4）稀釋劑。稀釋劑作用是降低烴分壓，防止裂解爐管內(nèi)壁的結(jié)焦。，.脫除結(jié)焦。缺點是需要的急冷速度、急冷劑用量大；.處理能力下降；.所需爐管管徑、管長增大，所需的熱負荷增加。12 管式裂解爐輻射盤管的清焦方法（原理）是：（1）停爐清焦：切斷進料及出口，用惰性氣體或水蒸氣清掃管線，再用空氣和水蒸氣燒焦。（2）在線清焦：交替裂解法和水蒸氣、氫氣清焦法。切換物料。其它方法：加入助劑，起到抑制作用。原理：利用空氣或空氣中的氧與焦垢反應(yīng)氣化而達到清焦的目的。13 裂解氣分離裝置主要的系統(tǒng)有：凈化系統(tǒng)；壓縮和制冷系統(tǒng)；精餾分離系統(tǒng)所組成。14急冷的目的：終止裂解反應(yīng)，回收廢熱；急冷方式：直接急冷、間接急冷。 15 裂解氣進行預(yù)分離的目的和任務(wù)任務(wù)：（1）經(jīng)預(yù)分餾處理，盡可能降低裂解氣的溫度，從而保證裂解氣壓縮機的正常運轉(zhuǎn)，并降低裂解氣壓縮機的功耗。（2）裂解氣經(jīng)預(yù)分餾處理，盡可能分餾出裂解氣的重組分，減少進入壓縮分離系統(tǒng)的進料負荷。（3）在裂解氣的預(yù)分餾過程中將裂解氣中的稀釋蒸汽以冷凝水的形式分離回收，用以再發(fā)生稀釋蒸汽，從而大大減少污水排放量。（4）在裂解氣的預(yù)分餾過程中繼續(xù)回收裂解氣低能位熱量。裂解氣中嚴格控制的雜質(zhì)有：H2S、COH2O、C2HCO等。（3）雜質(zhì)存在的害處：①對裂解氣分離裝置而言，CO2會在低溫下結(jié)成干冰，造成深冷分離系統(tǒng)設(shè)備和管道堵塞。②H2S將造成加氫脫炔催化劑和甲烷化催化劑中毒。對于下游加工裝置而言，當氫氣、乙烯、丙烯產(chǎn)品中的酸性氣體含量不合格時，可使下游加工裝置的聚合過程或催化反應(yīng)過程的催化劑中毒，也可能嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。③水分帶入低溫分離系統(tǒng)會造成設(shè)備和管道的堵塞，除水分在低溫下結(jié)冰造成凍堵外，在加壓和低溫條件下，水分尚可與烴類生成白色結(jié)晶的水合物。（4）除掉這些雜質(zhì)的方法：堿洗法脫除酸性氣體；乙醇胺法脫除酸性氣；H2S、CO2無機堿洗或醇胺濕法脫除；H2O：3A分子篩吸附脫除；C2HCO催化加氫脫除。16 裂解原料油中各種烴，按其結(jié)構(gòu)可分為四大族，即鏈烷烴族、烯烴族=環(huán)烷烴族、和芳烴族；這四大族的族組成以PONA值表示：P烷烴、O烯烴、N環(huán)烷烴、A芳烴。17 裂解氣分離的流程方案有多種，但都有一個共同點是 ：先分離不同碳原子數(shù)的烴；再分離同碳原子數(shù)的烷烴和烯烴。18 裂解氣深冷分離的三大代表流程中是：順序流程；前脫乙烷流程；前脫丙烷流程。1）分離流程的共同點：：氣體凈化系統(tǒng)，壓縮與冷凍系統(tǒng)，精餾分離系統(tǒng)。，然后再采取先易后難的分離順序分離同一碳原子的烴。，并且排于最后。 2）流程的特點優(yōu)缺點、適用范圍
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