2010年 5月28日广东工业大学考试试卷 ( B )
一、解释下列术语的含义（每题3分，共15分）
三元复叠制冷循环：丙烯、乙烯、甲烷的制冷循环复叠起来组成复叠制冷 （对、间二甲苯的分离）络合萃取分离法 ：利用一些化合物与二甲苯异构体形成配位化合物的特性可以达到分离各异构体的目的。
瓦克 (Wacker)反应：在均相配位催化剂（PdCl2+CuCl2）作用下，烯烃可氧化生成相同碳原子数的羰基化合物，除乙烯生成乙醛外，其他都生成相应的酮类的反应。 催化重整：实在含铂的催化剂下加热汽油馏分（石脑油），是其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程。
氧化还原机理：烃类选择氧化反应，反应物一般不是直接被分子氧所氧化，而是被过渡金属氧化物催化剂中的晶格氧所氧化，催化剂被还原，还原态的催化剂重新被分子氧所氧化，由此构成催化循环。 二、填空（每空1分，共35分）
1、加氢反应一般是（可逆放）热反应，烃类选择氧化是（放）热反应，烃类裂解是（吸）热反应，天然气水蒸气转化制合成气是（吸）热反应，烷基化反应是（放）热反应。
3芳烃的重要转化反应有（异构化）（歧化与烷基转移）（烷基化）和（脱烷基化）四大类，这四类反都可采用（酸）催化剂。二甲苯异构化时，甲基只能向（相邻）的碳原子上转移，所以二甲苯异构化是（连串式异构化）反应。
4．烃类热裂解过程中，同碳数烷烃，断链比脱氢（容易）；碳链越长，键能越（小），热稳定性越（差），越（容易）裂解。在裂解温度下，裂解组分中（乙烷）只发生脱氢而不发生断链，（甲烷）不发生反应。异构烷烃、正构烷烃、环烷烃、芳烃中最易裂解的是（正构烷烃），最难裂解的是（芳烃）。
5经典的羰基合成催化剂中最常用的过渡金属是（钴）和（铑），已知改性配体中效果最好的是（钴催化剂）。甲醇羰基化合成醋酸高压法工艺采用（钴碘）催化体系，低压法工艺采用（铑碘）催化体系。在反应液中加入大量（醋酸甲酯）作为反应介质，可抑制二甲醚（甲醇脱水产物，会降低主反应速率）的生成。为降低成品中的碘含量（5?40?10-9），在脱水塔中加入少量（甲醇）使HI转化为CH3I；在脱重塔入口加入少量（KOH）使I-以KI形式从釜底移出。 6合成氨工业所采用主催化剂是（Fe3O4），结构性助催化剂是（Al2O3），电子性助催化剂是（K2O）。电子性助催化剂除了起到降低主催化剂电子逸出功，提高活性的作用外，还具有（促
进生成物氨的脱附）的功能。氢氮混合气体中所含的（氢）和氦、氩等不参加氨合成反应的 三、简答题（共20分）
1．烃类热裂解过程中，为什么要采用加入稀释剂？工业上采用水蒸汽作为稀释剂的优点是什么？ 管式裂解炉出口急冷操作的目的是什么？常用的清焦方法是什么？（10分）
答：a、加入稀释剂减压的原因，高温裂解不宜采用抽真空或减压的方法来降低烃分压（易导致爆炸的危险）。
b、加入稀释剂的作用：降低烃分压，提高乙烯收率。 c、采用水蒸气作为稀释剂的优点： 1）不会增加裂解气的分离负荷和困难。 2）水蒸气热容量大，有利于稳定系统温度。 3）抑制原料含硫对设备的腐蚀。 4）脱除积碳。
d、急冷的目的：降低裂解炉出口处高温裂解气的温度，防止二次反应降低乙烯收率。 e、常用的清焦方法：蒸汽清焦法。空气清焦法，蒸汽-空气清焦法。
2．天然气水蒸汽转化过程中，CO变换的目的、变换反应分别是什么？对于含CO较高的气体，应采用什么变换方式才能使合成气中的CO含量降低到较低水平（?0.3%）？CO变换反应是可逆放热反应吗？（10分）
答：CO变换的目的：1）调整氢碳比例。2）生产更多的氢气。3）合成氨中除去CO 变换的主反应：CO+H2O==CO2+H2 ， H（298K）=-41.2KJ/mol 副反应：2CO==C+CO2+Q1 CO+3H2==CH3+H2O+Q2 CO2+4H2==CH4+2H2O-Q3
采用的方式：高变变换方式来使合成气中CO含量降低。 是可逆放热放热反应： 分段冷却方式来降温。
3画出合成氨工艺流程简框图？试分析长期使用后催化剂逐渐失活的原因有哪些？反应产物氨如何从混合气体中分离？（9分） 答：合成氨工艺流程简框图：
新鲜气 压缩 预热 合成 冷凝分离 液氨
循环压缩 驰放气
催化剂：活性组分（Fe3O4），结构性助催化剂（Al2O3），电子型助催化剂（K2O）
催化剂失活原因：a-Fe微晶逐渐长大，催化剂内表面变小，催化剂粉碎及长期慢性中毒所致。 合成氨分离：1）水吸收法——氨水
2）冷凝——液氨：将合成气体降温，使氨气冷凝液化，然后再氨分离器中，从不凝气体（N2-H2）中分离出来。
4乙烯环氧化制环氧乙烷工艺催化剂组成及各组分作用？产物环氧乙烷如何回收？（6分） 答：乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工业催化剂为银催化剂。其由活性组分银、载体和助催化剂组成。
银的作用是提高催化剂的活性，但会使选择性降低。
载体主要功能是提高活性组分银的分散度，防止银的微小晶粒在高温下烧结。
助催化剂具有助催化作用，两种或两种以上的助催化剂有协同作用，效果优于单一组分。 环氧乙烷吸收塔塔底排出的富环氧乙烷吸收液经热交换，减压闪蒸后进入解析塔顶部，大部分水和重组分被冷凝，解吸出来的环氧乙烷进入再吸收塔用水吸收，塔底可得质量分数为10%的环氧乙烷水溶液，经脱气塔脱除二氧化碳后，精馏后得到纯环氧乙烷。 四、参考有关工艺流程图，简要回答问题（15分）
附图是一个以合成气为原料的低压法合成甲醇工艺流程图。请参考此图回答下列问题： 流程简图：
合成气 合成塔 分离器分离出甲醇后气相 到循环气压压缩机 压缩后与合成气混合进入合成塔
特点：利用反应热产争气作动力，催化剂活性高，选择性好，收率搞，能耗低。 缺点：设备体积庞大，只适用于中小规模生产，对合成气脱硫要求高。 1、假设原料合成气未经脱碳处理，试写出合成甲醇的主反应式。 答：主反应：CO+2H2==CH3OH 合成气中若有CO2，也可合成甲醇， CO2+3H2==CH3OH+H2O
2、该工艺采用的是什么催化剂？催化剂活性中心是什么？
采用铜基催化剂：CuO-ZnO-Al2O3(或Cr2O3)，使用前必须还原，活性中心是Cu或Cu+1。 3、该反应是吸热反应还是放热反应？采用什么类型的反应器？
答：该反应是可逆反应热。采用的反应器是列管式合成塔，管内填装固体催化剂，管间是冷却介质，可直接生产高压水蒸气，回收能量。 4、此工艺如何控制反应温度，防止催化剂过热烧结？
答：通过调节管间蒸汽压力，可控制温度，防止催化剂过热烧结。 5、产物甲醇与未反应气体如何分离？
答：由于甲醇的沸点较高，在合成压力下用水冷却即可将甲醇冷凝下来，从而实现反应产物甲醇与未反应气体（CO、H2）的分离。
6、闪蒸罐的作用是什么？产物为什么要进行多既精馏？
答：闪蒸罐的作用是将粗甲醇闪蒸分离，使溶解在液体中的H2、CO、CO2、二甲醚等放出，起到既初步得到提纯了甲醇产品，又可回收、循环利用未反应气体的作用。
合成甲醇过程中，除了主反应外，还有生成的二甲醚、甲烷、异丁醇、以及少量乙醇，微量醛、酮。以及酯类副反应产物，素以合成甲醇得到的产品是粗甲醇，需要进行多级精馏才能得到高纯度的甲醇产品。
附图：低压法合成甲醇工艺流程示意图
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