※<习题一>课后习题：1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？答：化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中，以化工产品为目标的过程技术。

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程的共同规律，他的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别释放大中的效应。

化学工艺学与化学工程学都是化学工业的基础科学。

化学工艺与化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题；此外，解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。

2现代化学工业的特点？答：特点是：（1）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；（2）向大型化、综合化，精细化发展；（3）多学科合作、技术密集型生产；（4）重视能量的合理利用，积极采用节能工艺和方法；（5）资金密集，投资回收速度快，利润高；（6）安全与环境保护问题日益突出。

5※<习题二>课后习题：1. 生产磷肥的方法是哪两类？答：生产磷肥的两种方法是：（1）酸法它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。

硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主反应式为（2）热法利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。

1. 石油的主要组成是什么？常、减压蒸馏有哪几类？答：石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。

烃类即碳氢化合物，在石油中占绝大部分。

非烃类指含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。

常、减压蒸馏有三类：（1）燃料型（2）燃料—润滑油型（3）燃料—化工型4. 石油的一次加工、二次加工介绍答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。

石油的二次加工方法有：（1）催化重整催化重整的原料是石脑油，催化重整装置能提供高辛烷值汽油，还为化纤、橡胶、塑料和精细化工提供苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料以及提供液化气和溶剂油，并副产氢气。

其催化剂是由活性组分（铂）、助催化剂和酸性载体（如经HCl处理的Al2O3）组成。

（2）催化裂化原料是直馏柴油、重柴油、减压柴油或润滑油馏分，甚至可以是渣油焦化制石油焦后的焦化馏分油。

获得的产品是高质量的汽油，并副产柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品。

催化剂是过去采用硅酸铝催化剂，目前采用高活性的分子筛催化剂。

（3）催化加氢裂化加氢裂化的原料油可以是重柴油、减压柴油，甚至减压渣油，另一原料是氢气。

催化加氢裂化系指在催化剂存在及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油（或重整原料）和气体等产品的加工过程。

催化剂分为两类，即Ni、Mo、W、Co的非贵金属氧化物和Pt、Pd贵金属氧化物，均用硅酸铝加分子筛或氧化铝为载体。

非贵金属氧化物催化剂要先进行还原活化才有活性。

（4）烃类热裂解烃类热裂解主要目的是为了制取乙烯和丙烯，同时副产丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳烃及其他化工原料。

热裂解的原料较优者是乙烷、丙烷和石脑油。

5.化工生产过程包括哪些？答：化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制。

6. 化工生产过程的定义及工艺流程图是什么？答：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。

工艺流程多彩用途是方法来表达，称为工艺流程图。

7. 进行工艺流程设计常用的三种方法是什么？答：三种方法是：推论分析法、功能分析法、形态分析法。

8. 浓度、温度、压力对化学平衡、反应速率的影响？答：浓度根据反应平衡移动原理，反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动。

从反应速率式可知，反应物浓度越高，反应速率越快。

温度对于吸热反应，△H＞0,平衡常数随着温度升高而增大，有利于反应，产物的平衡产率增加。

对于放热反应，△H＜0，平衡常数随着温度升高而减小，平衡产率降低。

反应速率常数随温度升高而增加。

压力压力对液相和固相反应的平衡影响较小。

气体的体积受压力影响大，故压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大，其规律为：（1）对分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率；（2）对分子数减小的反应，压力升高，产物的平衡产率增大；（3）对分子数没有变化的反应，压力对平衡产率无影响。

在一定的压力范围内，加压可减小气体反应体积，且对加快反应速率有一定好处。

9. 什么是最佳反应温度？答：正、逆反应速率之差即为产物生成的净速率有一个极大值，此极大值对应的温度称为最佳反应温度。

10. 催化剂的作用？催化剂的三个基本特征？答：催化剂的作用：（1）提高反应速率和选择性；（2）改进操作条件：（3）催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术。

（4）催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。

催化剂的三个基本特征：（1）催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。

（2）催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速作用），但不能改变平衡。

（3）催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。

11. 反应过程的物料衡算和热量衡算的现实意义？答：物料衡算和热量衡算是化学工艺的基础之一，通过物料、热量衡算，计算生产过程的原料消耗指标、热负荷和产品产率等，为设计和选择反应器和其他设备的尺寸、类型及台数提供定量依据；可以核查生产过程中各物料量及有关数据是否正常，有否泄露，热量回收、利用水平和热损失的大小，从而查找出生产上的薄弱环节和瓶颈部位，为改善操作和进行系统的最优化提供依据。

5※<习题三>1. 什么是烃类热裂解？答：烃类的热裂解是将石油系烃类燃料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类。

2.烃类热裂解制乙烯可以分为哪两大部分？答：烃类热裂制乙烯的生产工艺主要由两部分组成，即原料烃的热裂解和裂解产物的分离。

3. 在烃类热裂解系统内，什么是一次反应？什么是二次反应？答：一次反应是指原料烃在裂解过程中首先发生的原料烃的裂解反应，生成目的产物乙烯、丙烯的反应属于一次反应，是希望发生的反应；二次反应则是指一次反应产物继续发生的后继反应，乙烯、丙烯消失，生成分子量较大的液体产物以至结焦生炭的反应属于二次反应，是不希望发生的反应。

4. 用来评价裂解燃料性质的4个指标是什么？答：评价裂解燃料性质的4个指标如下：①族组成—PONA值，PONA值是一个表征各种液体原料裂解性能的有实用价值的参数。

裂解原料油中的各种烃，按其结构可以分为四大族，即链烷烃族、烯烃族、环烷烃族和芳香族。

这四大族的族组成以PONA值来表示，其含义如下：P—烷烃（Paraffin）；O—烯烃（Olefin）；N—环烷烃（Naphtene）；A—芳烃（Aromatics）。

②氢含量，根据氢含量既可判断该原料可能达到的裂解深度，也可评价该原料裂解所得C4和C4以下轻烃的收率。

氢含量可以用裂解原料中所含氢的质量百分数表示，也可以用裂解原料中C 与H的质量比（称为碳氢比）表示。

③特性因数—K，K是表示烃类和石油馏分化学性质的一种参数。

K值以烷烃最高，环烷烃次之，芳烃最低，它反映了烃的氢饱和程度。

④关联指数—BMCI值，BMCI值是表示油品芳烃含量的指数。

关联指数愈大，则表示油品的芳烃含量愈高。

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。

6. 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。

7. 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。

原理分别如下：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。

8. 脱除酸性气体有哪2种方法？各有什么优缺点？答：脱除酸性气体的方法有碱洗法和乙醇胺法两种。

其优缺点如下表：方法优点缺点碱洗法除酸彻底①碱不可再生，消耗量大；②适于酸含量低；③产生黄油问题；④废水处理量大乙醇胺法①吸收剂可再生；②适用酸含量高①设备要求高；②吸收双烯烃，再生易聚合9. 裂解气的压缩和制冷的目的是什么？答：裂解气的压缩是为了节约冷量，因为裂解气中许多组分在常压下都是气体，其沸点很低，常压下进行各组分精馏分离，则分离温度很低，需要大量冷量。

为了使分离温度不太低，可通过压缩气体适当提高压力。

裂解气的制冷是为了在深冷分离过程中，利用制冷剂压缩和冷凝得到制冷剂液体，再于不同压力下蒸发以获得不同温度级位的冷冻过程。

10. 什么是裂解气的前加氢和后加氢工艺？答：裂解气的前加氢是指在裂解气中氢气未分离出来之前，利用裂解气中H2进行选择性加氢，以脱除其中的炔烃；后加氢是指裂解气分离出C2馏分、C3馏分后，再分别对C2和C3馏分进行催化加氢，以脱除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。