1. 化学工业;泛指生产过程中化学方法占主要地位的过程工业,由原料到化学品的转化要
通过化学工艺来实现
2. 化学工艺学;将原料经过化学反应转变为产品的方法和过程,实现最优化 3. 化学工程学;主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过成的
共同规律; 4. 石油芳烃;
5. 油田气天然气又称油田气、石油气、是有伴生气。开采石油时,只有气体称为天然气。
石油和石油气,这个石油气称为油田气或称石油伴生气 6. 一次反应;一次反应指原料在反应过程中首次发生的反应 7. 二次反应;指一次反应产物继续发生的反应
8. 停留时间;是指在稳定态时,物质从进入反应器到离开该库所度过的平均时间 9. 单程转化率表示反应物一次通过反应器,参加反应的某种原料量占通入反应器的
反应物总量的百分数
10. 冷箱是一组高效、绝热保冷的低温换热设备。在深冷分离过程中经常采用,如在
石油裂解气的深冷分离过程中就采用在-100--140℃左右工作的冷箱。它由结构紧凑的高效板式换热器和气液分离器所组成。因为低温极易散冷,要求极其严密的绝热保冷,故用绝热材料把换热器和分离器均包装在一个箱形物内,称之为冷箱。 自氧化;气态有机原料在固态催化剂存在下,以气态氧作为氧化剂,氧化为有机产品的过程
自由基含有基数电子或不配对电子的原子、原子团和分子。具有很强的反应性。 11. 生产强度;为设备的单位特征几何量的生产能力。即设备的单位体积的生产能力或单位
面积的生产能力。 12.
化学工业的特点;1 原料生产方法和产品的多样性复杂性 2 向大型化,综合化,精细化发展 3 多学科合作,技术密集性生产 4 重视能量合理利用,采用节能工艺 5 资金密集,投资回收快,利润高 6 安全与环境问题日益显著
现代化学工业发展的方向 1 积极开发新技术,缩短新工艺的工业化周期,加快产品的更新速度 2 高效利用原料 3 绿色化工 4 节能化智能化 5 废物再生利用
化学工业原料资源与产品 资源;矿物(金属,非金属,化石,燃料,矿)植物,动物,水 产品;无机盐,无机酸,元素化合物,工业气体
为什么说石油天然气是化工重要的原料资源?目前世界上85%左右的能源与化学工业在均建立在石油天然气和煤炭的基础上,各种工厂的生产过程中,他们都是重要的动力燃料。石油化工可生产出成百上千种化工产品,如塑料、合成纤维,合成橡胶、合成洗涤剂、染料、医药、农药、炸药和化肥等等。现代有机化学工业就建立在石油、煤炭、天然气等资源的综合利用之上。
石油天然气的综合利用途径?
天然气的分类 甲烷含量大于90%的称为 干气 C2~C5烷烃含量在15%~20%或以上的称为 湿气
天然气的加工 1 天然气制氢气和合成氨 2 天然气 经合成气路线催化转化制燃料和化工产品 3 天然气直接催化转化为化工产品 4 热解制化工产品 5 甲烷的氯化,硝化,氨氧化,硫化制化工产品 6 湿性天然气中C2~C5烷烃的利用
化工生产工艺流程;将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。 举例说明工艺流程是如何组织的
1推论分析法:从“目标”出发,寻找实现此“目标”的“前提”,将具有不同功能的单元进
行逻辑组合,形成一个具有整体功能的系统。
2功能分析法:缜密的研究每个单元的基本功能和基本属性,然后组成几个可以比较的方案以供选择。
3形态分析法:是对每个可供方案晶型精确的分析和评价,择优汰劣,选择其中的最佳方案。原则:①是否满足所要求的技术指标;②技术资料的完整性和可信度;③经济指标的先进性;④环境、安全和法律等。
何为循环式工艺循环,他有什么优缺点。
未反应的反应物从产物中分离出来,在返回反应器,其他的一些物料如溶液,催化剂溶剂等再返回反应器。 优点:显著提高原料利用率,减少系统排放量,降低原料消耗,减少了对环境的污染,
何谓转化率,何为选择性? 对于多反应体系,为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标? 转化率;转化率X是指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率。选择性;指体系中转化成目的产物的某反映物量与曹家所有反应而转化的该反应物总量之比。通常使转化转化率提高的反应条件往往会使选择性降低,所以不能单纯追求高转化率或高选择性,而要兼顾两者使目的产物的收率最高 什么叫烃类的热裂解?经高温作用,是挺累贩子发生贪恋断裂或者脱氢反应,生成相对贩子质量较小的烯烃烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类 烃类裂解过程中可能发生那些化学反应?
自由基链式反应: 链引发——自由基产生过程; 链增长——自由基转变过程; 链中止——自由基链消失
正构烷烃主要反应: 脱氢反应、 断链反应,≥C5可能发生环化脱氢反应。脱氢和断链难易可从分子结构中键能数值大小判断)烯烃:断链反应,脱氢反应,歧化反应,双烯合成反应,芳构化反应。芳烃:环烷烃热裂解,芳烃的缩合, 不同烃类热裂解的反应规律是什么?
2.答:各族烃类的热裂解反应的大致规律:
烷烃—正构烷烃最利于生成乙烯、丙烯,是生产乙烯的最理想原料。分子量越小则烯烃的总收率越高。异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子数的正构烷烃。随着分子量的增大,这种差别就减少。
环烷烃—在通常裂解条件下,环烷烃脱氢生成芳烃的反应优于断链(开环)生成单烯烃的反应。含环烷烃多的原料,其丁二烯、芳烃的收率较高,乙烯的收率较低。
芳烃—无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃;有侧链的芳烃,主要是侧链逐步断链及脱氢。芳烃倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃,直至结焦。所以芳烃不是裂解的合适原料。 烯烃—大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃,但烯烃会发生二次反应,最后生成焦和碳。所以含烯烃的原料如二次加工产品作为裂解原料不好 裂解难度大到小: 正烷烃,异烷烃,环烷烃,(6环,5环),芳烃。
试分析为什么烷烃是裂解制氢的理想原料?裂解原料氢含量越高,获得C4以下烯烃和氢气的回收率都很高(①氢含量:氢含量获得的C4和C5一下的轻烃的收率越高,相应乙烯和丙烷收率一般也高②BMCI关联系数(油品的芳香含量)值越小,乙烯收率越大,)
裂解过程是如何结焦和生炭的:①烯烃经过觉挺中间阶段而生炭:裂解过程中生成的乙烯在900到1000度或者更高的温度下经过乙炔阶段生炭。乙烯到乙炔到焦
②经过芳烃中间阶段而结焦: 高沸点稠环芳烃是馏分油裂解结焦的主要母体,裂解焦油中含有大量稠环芳烃,裂解生成的焦油越多,列绝过程结焦越严重。奈到二连奈到三联奈到焦
用热力学、动力学综合分析,说明裂解反应应在高温、短停留时间下进行是必要的。 从化学平衡的观点,如使裂解反应进行到平衡,所得烯烃很少,最后生成大量的氢和炭,为了获得尽可能多的烯烃,必须采用尽可能断的停留时间, 一碗裂解生成乙烯的反应平衡常数Kp1,Kpla远大于乙烯消失反应的平衡常数Kp2,随着温度升高,个平衡常数均增加,他们的差距更大,一绝结炭的平衡常数Kp3虽然远高于他们,但是随着温度的身高减小,因此提高裂解温度对生成烯烃是有利的。 从裂解反应的化学平衡也可以看出,提高裂解温度有利于生成乙烯的反应,并相对减少乙烯消失的反应,因而有利于提高裂解的选择性;根据裂解反应的动力学,提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度,提高乙烯收率
压力对裂解反应有什么影响?为什么要采用加入稀释剂的办法来实现降压目的?采用水蒸汽为稀释剂有什么优点?
压力改变反应物浓度,压力降低,对一次反应不利,但对二次反应更不利。 所以压力降低,可增大一次反应和二次反应相对速率。 加入稀释剂 A+D’<==>B+C+D’
,,△V
Kp=[(xB×xC×xD)/xA×xD] ×P
,,△V
=(nB×nc×nD/nA×nD) ×(P/∑ni)
△V,,
对于△V﹥0,∑ni增大,则(P/∑ni)降低,Kp不变,则[(xB×xC×nD)/xA×nD]增加,总压力不变时,加入稀释剂,可提高产物收率。
降低烃分压可以增大一次反应对二次反应的相对反应速度,有利于提高乙烯收率,
减少焦的生成。
在裂解气中加入稀释剂可以降低烃分压。
因为:裂解是在高温下进行的,如果系统在减压下操作,当某些管件连接不严密时,
有可能漏入空气,不仅会使裂解原料或产物部分氧化而造成损失,更严重的是空气与裂解气能形成爆炸混合物而导致爆炸。另外,减压操作对后续分离部分的压缩也不利,解决的办法是在裂解气中加入稀释剂以降低烃分压。稀释剂可以是惰性气体(例如氮气等),也可以是水蒸汽。
水蒸汽作稀释剂的优点:
1.易分离,对产物无影响;
2.水蒸气的热容大,能稳定炉管温度,保护炉管; 3.可抑制原料中硫对合金钢的 腐蚀作用;
4.水蒸气在高温下能与裂解管中沉积的焦炭反应, 起到清焦的作用
5) 水蒸气对金属表面起一定的氧化作用,形成氧化物薄膜,减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用。
5. 温度和停留时间如何影响裂解反应结果?
答:从裂解反应的化学平衡也可以看出,提高裂解温度有利于生成乙烯的反应,并相对减少乙烯消失的反应,因而有利于提高裂解的选择性;根据裂解反应的动力学,提高温度有利于提高一次反应对二次反应的相对速度,提高乙烯收率。
从化学平衡来看,为获得尽可能多的烯烃,必须采用尽可能短的停留时间进行裂解反应;从动力学来看,由于有二次反应,对每种原料都有一个最大乙烯收率的适宜停留时间。因此可以得出,短停留时间对生成烯烃有利。
① 对于给定原料,相同裂解深度时,提高温度,缩短停留时间,可以获得较高的烯烃收率,并减少结焦。
② 高温-短停留时间可抑制芳烃生成,所得裂解汽油的收率相对较低。
③ 高温-短停留时间可使炔烃收率明显增加,并使乙烯/丙烯比及C4中的双烯烃/单烯烃的比增大
裂解气预分馏的目的和任务分别是什么?
答:裂解气预分馏的目的是: ① 尽可能降低裂解气的温度; ② 尽可能分馏出裂解气的重组分;
③ 将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收,用以再发生稀释蒸汽; ④ 继续回收裂解气低能位热量。 裂解气预分馏的任务是:
① 保证裂解气压缩机的正常运转,并降低裂解气压缩机的功耗,减少压缩分离系统的进料负荷;
② 大大减少污水排放量;
③ 合理的热量回收,由急冷油回收的热量用于发生稀释蒸汽,由急冷水回收的热量用于分离系统的工艺加热。
裂解气的净化主要除掉哪几种组分?为什么要除去?原理是什么?
答:裂解气的净化主要除掉酸性气体(CO2,H2S和其他气态硫化物)、水、炔烃等杂质。
除去这些杂质的原因为:这些杂质的含量虽不大,但对深冷分离过程是有害的。对裂解气分离装置而言,CO2会在低温下结成干冰,造成深冷分离系统设备和管道堵塞,H2S将造成加氢脱炔催化剂和甲烷化催化剂中毒;对于下游加工装置而言,当氢气,乙烯,丙烯产品中的酸性气体含量不合格时,可使下游加工装置的聚合过程或催化反应过程的催化剂中毒,也可能严重影响产品质量,使产品达不到规定的标准。 ⑴ 脱除酸性气体
① 碱洗法 用NaOH作为吸收剂,通过化学吸收使NaOH与裂解气中的酸性气体发
生化学反应,脱除酸性气体。
② 乙醇胺法 用乙醇胺作为吸收剂,除去CO2和H2S,是一种物理吸收和化学吸收
相结合的方法。
⑵ 脱水
吸附法进行干燥,采用分子筛(离子型极性吸附剂)对极性分子特别是水有极大的亲和性,易于吸附。 ⑶ 脱炔
溶剂吸收和催化加氢将炔烃加氢成烷烃除去。 裂解气为什么要进行压缩? 答:在深冷分离装置中用低温精馏方法分离裂解气时,要求温度最低的部位是在甲烷和氢气的分离,而且所需的温度随操作压力的降低而降低。例如:脱甲烷塔操作压力为3.0MPa时,为分离甲烷所需塔顶温度约-90~-100℃左右;当脱甲烷塔压力为0.5MPa时,为分离甲烷所需塔顶温度则需下降到-130℃-140℃。而为获得一定纯度的氢气,则所需温度更低。这不仅需要大量的冷量,而且要用很多耐低温钢材制造的设备,这无疑增大了投资和能耗,在经济上不够合理。所以生产中根据物质的冷凝温度随压力增加而升高的规律,可对裂解气加压,从而使各组分的冷凝点升高,即提高深冷分离的操作温度,这既有利于分离,又可节约冷冻量和低温材料。