有机化工考试.docx
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有机化工考试
有机化工考试
一.解释下列概念:
(20分)
空间速度
单位时间、体积催化剂上通过的标准状态下反应器气体的体积。
催化剂活性
孔隙率
产率
工艺流程
二.回答下列问题.(20分)
何谓烃类热解的一次反应、二次反应?
管式炉裂解生产乙烯的特点?
甲醇合成催化剂中毒及老化的原因是什么?
生产中应如何控制和减少催化剂中毒?
何谓致稳剂?
其主要作用是什么?
三.分析题.(10分)
写出一氧化碳和氢生产甲醇的工艺条件.
分析合成甲醇的工艺条件是如何确定的?
四.论述如何选择醋酸乙烯反应器,该反应器的基本结构及优缺点如何?
(15分)
五.生产流程按顺序应包括哪些设备和机械?
(15分)
六.工艺计算:
(20分)
1.生产1万吨的醋酸乙烯,年工作日330天,反应器内装有31m3的催化剂,HAC的纯度为98%,HAC的转化率为30%,C2H2:
HAC=3:
1。
计算:
(1).HAC的蒸发量(kg/h);
(2).空间速度(h-1);
(3).接触时间(s)。
2.乙烯氧化生产环氧乙烷,反应气中含有C2H4、O2、CO2、和N2,产物气摩尔组成是C2H42.46%、O24.71%、CO28.68%、N282.78%、水0.63%、环氧乙烷0.74%。
计算:
(1).乙烯的转化率;
(2).以乙烯计环氧乙烷、CO2的产率。
催化剂的有关概念
催化剂:
催化剂的活化:
将制备好的催化剂的活性和选择性提高到正常使用水平的操作。
催化剂的活性:
指催化剂改变反应速率的能力,即加快反应速率的程度,它是反映催化剂在一定工艺条件下催化性能的主要指标。
催化剂的选择性:
指催化剂使反应向着所需方向进行生成目的产物的能力。
催化剂的活性温度:
催化剂保持活性稳定的温度,是确定反应温度的依据。
催化剂的空隙率:
催化剂床层空隙体积与催化剂床层总体积之比。
催化剂的比表面积:
指每克催化剂的表面积。
3.转化率:
某一反应物参加反应的量占其加入量的百分数。
平衡转化率:
某一化学反应达到化学平衡状态时,转化为目的产物的某种原料量占该种原料起始量的百分数。
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站通入反应器的反应物总量的百分数。
全程转化率(总转化率):
以包括循环系统在内的反应器、分离设备的反应体系为研究对象,参加反应的物料量占进入反应体系总原料量的百分数。
产率:
实际所得目的产物量占按反应了原料计算应得产物理论量的百分数。
收率:
生成某产物的实际产量占按加入的某一反应物计算生成该产物的理论产量的百分数。
质量收率:
实际获得产品质量占其加入反应器原料质量的百分数。
消耗定额:
生产单位产品所消耗的原料量,即每生产一吨100%的产品所消耗的原料量。
4.空间速度:
单位时间、体积催化剂上通过的标准状态下反应器气体的体积。
空时产率:
空时产量:
在一定反应条件下,单位时间单位体积催化剂上生成目的产物得数量。
接触时间:
(停留时间)反应物在反应状态下与催化剂的接触时间。
5.物料中间体:
爆炸极限:
可燃气体、蒸汽、粉尘与空气混合在一定浓度范围内与明火发生爆炸,这个浓度范围就称为爆炸极限。
6.单元反应
焙烧反应:
在底于熔点下,原料中的主要成分与空气中的氧气反应生成氧化物炉气的过程。
烃类热裂解:
烃类在高温下受热分解生成分子量较小的烃类以制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳烃等基本有机化工产品的化学过程。
催化加氢:
在催化剂作用下,分子氢与某些化合物相加成的反应。
催化脱氢:
氧化脱氢:
“接受体”夺取烃分子中的氢,使其转变为相应的不饱和烃而被氧化,这种烃类脱氢反应称为氧化脱氢。
催化氧化:
卤化:
在化合物分子中引入卤素原子以生产卤素衍生物或卤代脂肪烃的反应过程。
烃的氧氯化:
饱和烃和不饱和烃在氧气和催化剂存在下,以HCL为氯化剂进行的氯化反应。
均相催化自氧化:
非均相催化自氧化:
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。
流化床反应:
催化剂粒度:
固体流态化:
固体颗粒悬浮于运动的流体中,从而使颗粒具有类似于流体的某些宏观特性。
筛目:
一英寸筛的孔边长度内所具有的孔数。
安全、优质、高产、低消耗、工艺开发还应充分利用当地资源
化工总控工(中级)
三、试题样例
(一)理论样题和答案
A.样题
1.是非题(正确画√错误画×,每题1.5分,共30分)
(1)纯净物是由同种元素组成的物质。
(-).
(2)物质溶解过程就是吸热过程。
(-)
(3)在可逆反应中,升高温度只加快吸热反应速度。
(+)
(4)电解水产生氢气和氧气,所以水是由氢气和氧气组成的。
(-)。
(5)平衡常数越大,表示反应进行程度越大,即反应进行得越完全。
(+)
(6)在直管中流动的流体,其阻力计算中,λ均由λ=64/Re式求得。
(-)
(7)在伯努利方程式的应用中,截面的选取是水平的。
(-)
(8)‘‘汽蚀’’现象和‘‘汽缚”现象一样,都是由于气体进入而引起泵不能正常工作的现象。
(-)
(9)吸收进行的依据是混合气体中各组分的浓度不同。
(-)
(10)在精馏塔中塔内各板温度均不相同,塔顶温度最低,塔釜温度最高。
(+)
(11)强化传热最有效的途径是提高传热系数K值。
(+)
(12)物体相互接触,只要有温差存在,就能发生热量传递现象。
(+)
(13)水是生产过程中最常用的冷却剂。
(+)
(14)金属在化学腐蚀过程中有电流产生。
(-)
(15)起润滑作用的物质叫润滑剂。
(+)
(16)密封填料压得越紧越好。
(-)
(17)加强圈可根据需要削弱或割断。
(-)
(18)一般控制系统均为负反馈控制系统。
(+),
(19)仪表的相对误差的大小不能够反映仪表的测量准确度。
(-)’
(20)气相色谱仪由气路、柱箱、检测器组成。
(-)
2.选择题(将正确答案的序号填人括号内,每题1.5分,共30分)
(1)水的蒸发是a
。
.物理变化b.化学变化c.没有变化
(2)下列物质中含氧分子的是a。
a.空气b.CO2c.NO2
(3)反应物的浓度越大,反应速度越a。
a.快b.慢c.不变
(4)烯烃的通式为b。
a.CnH2n+2b.CnH2n(n≥2)c.CnH2n-2(n≥2)
(5)当溶液的pH值为零时,该溶液显a性。
a.酸b.碱c.中
(6)工艺上对换热器提出的换热要求为换热器的b。
a.传热速率b.热负荷c.传热系数
(7)精馏塔进料为饱和液体时,原料的液化分率q=b。
a.0b.1c.0.5
(8)在精馏塔中每一块塔板上c。
a.只进行传质作用b.只进行传热作用c.同时进行着传热与传质作用
(9)单位时间内流经管道任意截面的流体质量称为a。
a.质量流量b.质量流速c.平均流速
(10)离心泵的扬程随流量的增大而b。
a.增大b.减小c.不变
(11)当量长度法计算局部阻力时,矗局=A竽若,其中流速u是b流速。
a.流体流过局部障碍时的b.流体在直管中的c.流体在任意截面上的
(12)温度升高b吸收的进行。
a.有利于b.不利于c.不影响
(13)在气体吸收过程中所选用的液体,称为b。
a.吸收液b.吸收剂。
.吸收质
(14)压力相同时,水的气化热和冷凝热在数值上a。
a.相等b.不相等c.无关系
(15)套管换热器的换热方式为b。
a.混合式b.间壁式c.蓄热式
(16)A3钢是a碳素钢。
a.普通b.优质
(17)重载低速的轴承应选用a的润滑油。
a.粘度大b.粘度小
(18)测量仪表稳定程度常用b表示。
a.仪表精度b.灵敏度c.变差
(19)在生产中要求保持不变的工艺指标,如液位高度,在自动化中称为c。
a.预定值b.估计值c.给定值
(20)控制系统的广义对象为c四部分组成。
a.控制器、调节阀、变送器、控制对象
b.控制对象、变送器、测量元件、控制器
c.控制对象、测量元件、变送器、控制阀
3.计算题(每题6分,共12分)
(1)用泵将相对密度为1.6的溶液从常压贮槽送入表压是200kPa的设备中,溶液的质量流量是3kg/s,管子的内径是50mm,溶液流人设备处与贮槽液面的垂直距离是15m,损失压头为25m,求泵的有效功率P有效。
(2)在器壁的一侧为蒸汽冷凝,其膜系数为10000W/(m2·K),器壁的另一侧为被加热的冷空气,其膜系数为10W(m2·K),壁厚2mm,其导热系数为384W(m·K),求:
①传热系数K;②K值的结果说明了什么?
4.简答题(每题7分,共28分)
(1)什么情况下的压力容器必须装设安全阀?
(2)润滑剂有何作用?
(3)精馏塔有几种进料状态?
分别是什么?
(4)传热系数K的物理意义是什么?
简述提高传热系数K的方法有哪些?
B.样题答案
1.是非题
(1)×
(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×(9)×(10)√
(11)√(12)√(13)√(14)×(15)√(16)×(17)×(18)√(19)×(20)×
2.选择题
(1)a
(2)a(3)a(4)b(5)a(6)b(7)b(8)C(9)a(10)b
(11)b(12)b(13)b(14)a(15)b(16)a(17)a(18)b(19)c(20)C
3.计算题
(1)解:
取贮槽液面为1—1截面,溶液流人设备处为2—2截面,以1—1截面作为水平基准面,以表压计算,在1一l截面和2—2截面之间列出方程式:
一、 是非题
1.干燥操作的目的是将物料中的含水量降至规定的指标以上。
×
2.控制精馏塔时加大加热蒸汽量,则塔内温度一定升高。
×
3.提高蒸发器的蒸发能力,其主要途经是提高传热系数。
√
4.板框压滤机的滤板和滤框,可根据生产要求进行任意排列。
×
5.化工工艺是指根据技术上先进、经济上合理的原则来研究各种原材料、半成品和成品的加工方法及过程的科学。
√
6.聚氯乙烯可用于食品的包装。
.×
7.化工生产的目的就是为了得到成品。
×
8.原料消耗定额的高低,说明生产水平的高低和操作技术水平的好坏。
√
9.管式反应器亦可进行间歇或连续操作。
×
10无论是暂时性中毒后的再生,还是高温烧积炭后的再生,均不会引起固体催化剂结构的损伤,活性也不会下降。
×
11.流体的粘度越大,则产生的流动阻力越大。
√
12.用消防器材灭火时,要从火源中心开始扑救。
×
13化工污染的特点之一——污染后恢复困难。
√
14.只要可燃物浓度在爆炸极限之外就是安全的。
×
15.电路分为开路、通路和断路三种工作状态。
×
16.电气设备的保护接零和保护接地是防止触电的有效措施。
√
17.在工艺管道及仪表流程图中,管道上的阀门是用粗实线按标准规定的图形符号在相应处画出。
×
18.照容器的管理等级分类有一类压力容器、二类压力容器、三类压力容器。
高压或超高压容器属于一类压力容器。
×
19.相平衡是研究物系伴随有相变化的物理化学过程。
√
20.压力的变化对反应前后气体的摩尔总数不等的平衡反应影响是很大的。
(√)
二、选择题
1.通常情况下能共存且能用浓硫酸干燥的气体组是(C)
A、SO2CL2H2SB、O2H2CO
C、CH4CI2H2D、COSO3O2
2.阀门的主要作用是:
(D)
A、启闭作用B、调节作用C、安全保护作用D、前三种作用均具备
3.在化工生产中,用于扑救可燃气体、可燃液体和电气设备的起初火灾,应使用(B)A、酸碱灭火器B、干粉灭火器和泡沫沫灭火器C、“1211”灭火器D、“1301”灭火器
4.在环保控制指标中,COD的全称为(D)
A、总需氧量B、物理需氧量C、溶解氧D、化学需氧量
5.对于同一个反应,反应速度常数主要与(C)有关
A.温度、压力、溶剂等;B.压力、溶剂、催化剂等;C.温度、溶剂、催化剂等;
D.温度、压力、催化剂等
6.化工生产过程是指从原料出发,完成某一化工产品生产的全过程,其核心是(D)A.生产程序;B.投料方式;C.设备选择;D.工艺过程
7.氨合成时,提高压力,对氨合成反应(A)
A、平衡和速度都有利B、平衡有利,速度不利
C、平衡不利,速度有利D、平衡和反应速度都不利
8.吸收塔尾气超标,可能引起的原因是(D)。
A塔压增大B吸收剂降温
C吸收剂用量增大D吸收剂纯度下降
9.催化剂的主要评价指标是(B)
(A)活性、选择性、状态、价格
(B)活性、选择性、寿命、稳定性
(C)活性、选择性、环保性、密度
(D)活性、选择性、环保性、表面光洁度
10.在精馏塔操作中,若出现塔釜温度及压力不稳时,产生的原因可能是(D)。
A.蒸汽压力不稳定C.加热器有泄漏
B.疏水器不畅通D.以上三种原因
11.蒸发操作的目的是将溶液进行(A)。
A.浓缩B.结晶C.溶剂与溶质的彻底分离D.不能确定
12.导致列管式换热器传热效率下降的原因可能有(D)。
A.列管结垢或堵塞C.管道或阀门堵塞
B.不凝气或冷凝液增多D.以上三种情况
13.在使用往复泵时,发现流量不足,其产生的原因是(D)。
A.进出口滑阀不严、弹簧损坏C.往复次数减少
B.过滤器堵塞或缸内有气体D.以上三种原因
14.化工工艺的主要工艺影响因素有(D)。
A.温度、压力和流量等
B.温度、压力、流量和空速等
C.温度、压力、流量、空速和停留时间等
D.温度、压力、流量、空速、停留时间和浓度等
15.由于乙烷裂解制乙烯,投入反应器的乙烷量为5000kg/h,裂解气中含有未反应的乙烷量为1000kg/h,获得的乙烯量为3400kg/h,乙烯的收率为(B)。
A.54.66%B.72.88%C.81.99%D.82.99%
16.变压器不能进行以下(C)变换。
A.电流变换 B.电压变换 C.频率变换 D.阻抗变换
17.在化工管路中,对于要求强度高、密封性能好、能拆卸的管路,通常采用(A)。
A.法兰连接B.承插连接C.焊接D.螺纹连接
18.在工艺管道及仪表流程图中,设备是用(C)绘制的。
A.粗实线B.细虚线C.细实线D.点划线
19.国际上常用(A)的产量来衡量一个国家的石油化学工业水平。
A﹒乙烯B﹒甲烷C﹒乙炔D﹒苯
20.随着化学工业的发展,能源的种类也变得多样化了,现在很多城市都开始使用天然气,天然气的主要成分是(D)。
A﹒COB﹒CO2C﹒H2D﹒CH4
一.解释下列概念:
(20分)
1.烃类热裂解
2.催化剂选择性
3.爆炸极限
4.空时产量
5.收率
二.回答下列问题:
(20分)
1.催化剂的特性?
2.烃热裂解为何加入水蒸汽?
有何优点?
3.合成甲醇的原料配比要求哪一种原料过量?
过量的原料对产品有哪些优点?
不过量的原料有哪些变化?
4.乙烯氧化生产环氧乙烷采用什么技术以解决主副反应的激烈竞争?
三.分析题:
(10分)
1.写出乙炔与醋酸生产醋酸乙烯的工艺条件.
2.分析醋酸乙烯的工艺条件是如何确定的?
四.写出工艺对合成甲醇反应器的要求。
(10分)
五.生产工艺流程:
(20分)
1.何谓工艺流程?
2.写出有机化工工艺流程中应用的设备及机械。
六.工艺计算:
(20分)
甲醇生产,合成塔内装有3.2m3的锌催化剂,输入合成系统的反应气体为5000kmol/h,其组成CO为17.0%,H2为70%,CH4为3.0%,N2为10.0%,经反应和冷凝,得到未凝气和粗甲醇。
未凝气的组成CO为15.5%,H2为70.2%,CH4为3.4%,N2为10.9%,粗甲醇4300kg/h,其质量组成CH3OH为90.1%,CH3OCH3为4.4%,C4H9OH为1.2%,H2O为4.3%。
1.写出合成甲醇的主副反应;
2.计算:
(1).空间速度;
(2).接触时间;
(3).CO、H2的单程转化率;
(4).以CO计CH3OH的产量和收率;
(5).以H2计CH3OH的产率。
1、 蒸气压:
某一温度下,液体与液体上方蒸气成平衡状态时,该蒸气所产生的压力。
2、 石油:
天然石油通常是淡黄色到黑色的流动半流动粘稠液体,是有保存在地下层中的古生物遗体聚集转化而成的。
3、 爆炸极限:
加温油气时,随着温度上升,油品上方空气中有其浓度逐渐增加,当用外火源去引燃油气混合气时,在一定浓度范围内,油品上方会出现瞬时闪火爆炸现象,这一浓度范围称为爆炸极限。
4、 二次加工:
对常减压所得蒸馏产品的再次加工。
5、 催化剂的活性:
是催化剂加快反应速度的能力,也是一定反应条件下使原料转化为产品的能力。
6、 催化剂的选择性:
指在相同条件下,原料裂化后多产汽油少产气体和焦炭的选择能力,常用汽油产率/转化率表示。
7、 残炭值:
油品在不同空气的情况下,加热至高温时,油中烃类即发生蒸发和分解反应最终成为焦炭,焦炭占油品重量的百分数叫残炭值。
8、 剂油比:
单位时间内,进入反应器的催化剂量与总进料量的比。
9、 催化剂的平衡活性:
是指催化剂使用过程中,由于高温水蒸气或积碳和重金属污染影响,是催化剂初活性逐渐下降,以后就维持在一定的活性水平上,此时的活性为催化剂的平衡活性。
10、 焦炭中的可汽提碳:
吸附在催化剂表面上的油气在进入再生器以前没有汽提干净,在再生器内和焦炭一样烧了,这种形式的焦炭叫可汽提谈。
11、 沟流:
在大型鼓泡床中,气泡聚合后沿几条捷径上升,而严重的鼓泡集中可使气泡沿着捷径上升而形成短路,此现象称为沟流。
12、 催化剂的塌方:
指由于两器压力不平衡或碳堆积,使沉降器或再生器催化剂流化不好,
13、 夹带:
气体离开床层界面时,床层中的某些固粒被气体携带至稀相短,这种现象称为夹带。
14、 软化水:
水中的钙、镁离子浓度称为水的硬度,除去钙、镁离子的水成为软化水。
15、 催化剂的架桥:
指由于两器压力不平衡,使再生或待生斜管中催化剂循环中断的现象。
16、 流程:
油品从初馏点到终馏点这一温度范围成为油品的流程。
17、 浊点:
含蜡油品受冷时,随温度下降油品中的蜡逐渐结晶出来,最初出现少量极微细的结晶,使原来透明的油品中生成云雾状的混浊现象,此时的温度叫浊点。
18、 催化剂的倒流:
当两器压力平衡被破坏,斜管得料封也被破坏,待生、再生催化剂朝一个方向流动的现象叫催化剂的倒流。
19、 平行反应:
原料朝着几个方向同时进行反应,这种反应叫平行反应。
20、 反应时间:
原料与催化剂接触反应停留时间。
21、 稀相输送:
当流化介质速度较大时,固体科粒开始带出随着流化介质速度增大,颗粒夹带也增多。
这时空隙率增大,压降减低,固体颗粒在流体中形成悬浮状态的稀相,并与流体从流化床中一起夹带出来,这个阶段叫气体输送阶段,也称为稀相输送。
22、 碳堆:
当生焦能力超过烧焦能力时,催化剂上的焦碳量增加,此时催化剂上的焦碳不断增加,催化剂的活性下降,而颜色变黑。
23、 催化剂的比表面积:
单位重量催化剂内外表面积之和,新鲜催化剂的比表面积一般为300平方米/克,有的甚至高达500—700平方米/克,平衡催化剂的比表面积约100平方米/克。
24、 加热炉的热效率:
是衡量加热炉在实现其加热任务的过程中,所消耗燃料多少的重要指标,它是以加热炉传给油品为加热,蒸发,裂解,和反应所用的热量,与燃料在燃烧过程中所放出的热量的比值百分数来表示。
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