化学工艺学作业答案

第一篇：化学工艺学作业答案

第二章

1.煤、石油和天然气在开采、运输、加工和应用诸方面有哪些不同？

答：先说开采方面：煤储存于地下几十米至几百米不等，靠机械或者人工在地下煤层作业面开采；石油和天然气都是可以流动的液体或者气体，埋藏在地下几百米直至六七千米的地下，一般都是先打油气井，建立流动井筒，依靠地层压力或者人工举升等方式将油气开采出来；

再说运输方面：煤主要是依靠铁路、公路以及大型货轮运输；石油、天然气主要依靠管道运输，短程的也用油罐车运输；

加工和应用方面：三者都是能源，应用都非常广泛；煤主要用于发电，此外煤制油工业也日趋成熟；石油和天然气相对而言属于清洁能源，尤其是天然气，主要用途还是作为燃料，毕竟是能源嘛。同时，煤、石油、天然气他们的衍生品都很多，应用也非常广泛，比如塑料、衣服、各种用油（食用油除外）、化肥等等，都离不开他们，可以说他们与我们的生活息息相关。

2.试叙述煤化程度与煤性质及应用的关系。

答：根据煤化程度分为：泥炭，褐煤，烟煤，无烟煤。

泥炭性质：煤最原始的状态，无菌、无毒、无污染，通气性能好，质轻、持水、保肥、有利微 生物活动，增强生物性能，营养丰富，即是栽培基质，又是良好的土壤调解剂，并含有很高的有机质，腐殖酸及营养成份。

应用：燃料，花卉用土，有机肥料等。

褐煤性质：是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运。

应用：发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。烟煤性质：煤化程度较大的煤。外观呈灰黑色至黑色，粉末从棕色到黑色。由有光泽的和无光泽的部分互相集合合成层状。

应用：烟煤除可用于作燃料、燃料电池、催化剂或载体、土壤改良剂、过滤剂、建筑材料、吸附剂处理废水等。

无烟煤性质：是煤化程度最大的煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色坚硬，有金属光泽。

应用：无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。

第三章

1.氧化反应有哪些特点？这些特点与工艺流程的组织有什么具体的联系？

答：氧化反应的共同特点有：1属强放热反应；2反映途径多样化，副产品品种多；3生成CO2和水的倾向性（即深度氧化）大。在工艺流程中须考虑热量的回收和合理利用，在设备的选用时，须考虑反应热的及时携出问题。由于生成的主、副产物品种多，含量不高（或集中度差），在工艺流程中须考虑产物的分离次序。分离设备的选用或设计时要考虑是否能达到分离要求的问题。为减少CO2和水的生成，选择氧化剂和氧化催化剂相当重要，并在工艺流程组织重要考虑氧化剂和氧化催化剂的循环及回收利用问题，为减少深度氧化反应的发生，适时中止氧化反应相当重要，为此，在工艺流程中须设置中止氧化反应的设备，如急冷器等。

2.二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，为什么要在不同温度条件下分段进行？

答:在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反应中，反应热力学和反应动力学之间存在矛盾，即为达到高转化率，希望反应在较低温度下进行。为加快反应速率，希望反应在较高温度下进行，在实际生产中，为兼顾资源利用、环境保护及企业生产能力，常将反应分段进行。首先利用SO2初始浓度高，传质推动力大的优势。在较低温度下快速将反应转化率提升至70%-75%，然后快速升温至较高反应温度，在此利用反应动 1

力学优势，快速将反应转化率提升至85%-90%。进入第三阶段后，反应又在较低温度下进行，利用反应热力学优势，将转化率再次提升至97%-98%。由于提升幅度不大，花费的时间也不会很多。这种反应顺序的安排，既照顾了反应转化率，又兼顾了反应速率。但若追求高转化率（如达到99.5%），反应需在更低的温度下进行，花费时间长，将严重影响到企业的生产能力，此时需采用本教科书上介绍的“二转二吸”工艺才行。

3.简述环氧乙烷生产中车间的安全问题。

答：环氧乙烷生产车间采用的原料（以西）和产品（EO）都是易燃易爆物料，运输和储存中，管路、容器和反应器都不准有溢流现象发生；车间动力线路采用暗线埋设，设备采用防爆电机驱动，设备之间排列顺序和间距要符合国家安全要求，不能用铁器击打设备和管道，不穿有铁钉的鞋子。各工段之间的间距也符合国家安全要求。乙烯-氧气混和器，氧化反应器的设计和制造要规范，严格符合工艺和安全要求，以避免混合器爆炸、氧化器“飞温”和“尾烧”等事故发生。车间设置安全通道，配置灭火等消防设施。

4.丙烯腈反应器改进的方向以及目前遇到的困难？

答：目前广泛采用的Sohio细粒子湍流床反应器比固定床反应器优越，但实际操作与反应原理之间存在不小的矛盾。从氧化-还原机理及丙烯氨氧化的特性来看，要求床层下部处于低氧烯比状态，在获得一定转化率（如80%）的同时，提高反应的选择性；在床层上部处于高氧烯比状态，让剩余丙烯继续反应，转化率达到98%以上，而实际操作情况则与之相反，选择性和转化率不高，大有改进余地，Sohio公司近年来开发的新型反应器（如本教科书图3-1-42所示），以及国内开发的UL反应器（如图3-1-43所示），都采用分段式（或两个反应区域）布局。首先在低氧烯比条件下反应，然后分段（区域）补充氧气继续反应，以获取较高的选择性和转化率。这类反应器岁发表了专利，但存在气-固分离器负荷大，分离器内固体粒子浓度高，易发生深度氧化反应，以及催化剂跑损严重的缺点，反映器结构也颇为复杂，至今还没有实现工业化。

5.氨合成有多种工艺流程，试说说它们的主要特点。

答：（1）中国中型合成氨系统工艺流程，属中压法采用中国自主开发的轴径向氨合成塔，工艺流程简单，投资省，适宜与非尿素类氨企业配套，缺点是氨净值低，能量回收和利用差，生产成本高。

（2）布朗三塔三废锅氨合成圈工艺流程。属低压法，能量回收利用好，氨净值高，采用天然气为原料，新鲜补充原料气经生冷法已除去惰性气体，H2、N2也得到调整，对反应有利，且弛放气无排放，原料利用率高，但工艺流程复杂，投资大，适用于大型合成氨厂采用，生产成本低，环境污染小。

（3）伍德两塔两废锅氨合成圈工艺流程，属低压法，能量回收和利用好，氨净值高，采用石油渣油为原料，弛放气经回收H2后排放，原料利用率高，但工艺流程复杂，投资大，适用于大型合成氨厂采用，生产成本低，环境污染小。

（4）托普索S-250型氨合成圈工艺流程，属低压法，因采用径向反应塔，小颗粒催化剂，反应压降小，催化剂活性高，能量回收利用好，氨净值高，以天然气为原料，适用于大型合成氨厂采用。

（5）卡萨里轴径向氨合成工艺流程，属低压法，能量回收利用好，氨净值较高，只需一个反应器，故能方便的应用于中国中型合成氨厂的扩能技改中，但因氨净值比上述的（2）~（4）稍低，在新建大型氨厂采用还不十分适宜。

6.简述离子膜法电解原理。

答：利用离子交换膜代替隔膜。离子交换膜微孔中，挂有磺酸基团（-SO）其上有可交换的Na能与阳极电解液（盐水）中的Na进行交换，客观上看到的是Na经微孔进入阴极室，而阳极电解液中的Cl或阴极室中的OH因受-SO的排斥，不能经微孔流入阴极室或阳极室。因此，经过放电，在阳极室可得到Cl2及低浓度食盐水，在阴极室得到H2和低浓度纯NaOH溶液。若阳极电解液（盐水）中含有多价阳离子（如Ca、Mg、Al和Fe等）按上述原理也会与-SO的Na交换，从而占据了部分交换位置，是离子交换膜的交换Na的能力下降，故原料盐水的脱多价阳离子相当重要，只有将他们脱除至某一指标后，才能用作电解液。3+3+

3-+

+2+

2+-3-+

+

-3-+第四章

1.焙烧和煅烧有哪些相同和不同之处？试写出焙烧和锻烧化学反应式各一条。

答： 焙烧是将化学矿石在空气、氢气、氯气、一氧化碳、二氧化碳等气流中不加或配加一定的物料，加热至低于炉料熔点，发生氧化、还原或其他化学变化的单元过程。

煅烧是在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或二氧化硫等挥发性物质的过程。

两者相同之处是：均在低于炉料的熔点的高温下进行。

两者的不同之处是：焙烧是原料与空气、氯气等气体及添加剂发生化学反应，煅烧是物料发生分解反应，失去结晶水或挥发组分。

焙烧的工业应用实例：硫铁矿焙烧制备二氧化硫。

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2↑ 3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2↑

煅烧的工业应用实例：石灰石煅烧制备生石灰。

CaCO3→CaO+CO2↑

2.采用哪些措施可提高矿物的浸取速度？书中介绍的各类浸取器的共同点和特点是什么？

答：提高矿物浸取速率的措施有：

——选取合适的浸取剂；

——对矿物进行切片、粉碎、研磨等予处理；

——选取合适的浸取条件，包括温度、浸取剂浓度、矿石粒径、液固

比、搅拌措施等； ——选取合适的浸取设备。

浸取器有间歇式、半连续式、连续式；按固体原料处理方式，分为固定床、移动床、分散接触式等；按液固接触方式，可分为多级接触、单级接触等。

浸取器有渗滤器、机械搅拌槽式浸取器、空气鼓泡槽式浸取器、回转式浸取器、板式浸取塔、增稠浸取器、螺旋浸取器等。

3.在湿法磷酸生产中，可采用哪些措施来提高磷的总收率？在诸多生产方法中，你认为哪种比较好？为什么？

答：在湿法磷酸生产中，提高磷收率的措施有：

在磷矿浸取工序要尽可能提高磷矿分解率，尽可能减少由于磷矿粉被包裹或同晶取代造成的P2O5损失。在分离工序要求CaSO4结晶粗大、均匀、稳定，过滤强度和洗涤效率高，减少P2O5损失。

要选取合适的浸取条件，包括：①液相SO3浓度；②反应温度；③料浆中P2O5浓度；④料浆中固含量；⑤料浆返回量；⑥物料在反应槽中停留时间；⑦搅拌强度。

第五章

1.裂解气深冷分离中，采用哪些措施来回收冷量？

答：冷量的回收表现在两个方面，一个方面是低温度级别的冷量在不同温度下的重复使用，例如塔顶冷凝器用的低温冷剂，用作温度稍高的精馏塔顶冷剂，或中间冷凝器的冷剂，依此类推直至这种冷剂全部汽化，温度升至接近常温为止，另一种是现有冷剂通过节流膨胀或热泵系统维持一定的低温度级别冷剂，以减少低温度级别的冷剂的制造量，从而节约能量。冷箱是回流冷量的经典设备，利用这一设备可制造出更低温度级别的冷量，用作脱甲烷塔的冷剂等。这一过程，可看做潜在冷量被释放出来，变成更低温度级别的冷量，使之得到回收和利用。

2.采用催化蒸馏法有哪些好处？

答:首先，催化蒸馏法将反应器和蒸馏塔组合在一起，实现了反应和蒸馏在同一设备内进行，因而节约了设备投资费。

其次，可将反应热供给蒸馏和提馏段。节能效果明显，也省去加热设备和相应管路。

最后是因反应产物能通过蒸馏和提馏快速离开反应区，有利于平衡向生成目的产物方向移动，从而提 3

高了反应的平衡转化率。

3.解释气相乙烯水合法生产乙醇，乙烯转化率为4.5-5.0%的原因

答：这可由平衡转化率与温度和压力的关系来确定（见本教材书图5-4-04）。由该图可见，即使压力升至14.7MPa。在300℃时，乙烯的平衡转化率仅为22%，在此条件下，乙烯已发生猛烈的聚合反应。另一方面，工业上应用的磷酸/硅藻土催化剂，只能在250~300℃时才能发挥正常活性。为防止聚合，工业上采用的压力在7.0MPa左右。250~300℃下相应的平衡转化率为10%~20%。考虑到动力学因素（希望在稍高温度下进行），实际的转化率很低，仅为5%左右

第六章

1.煤的热分解过程条件的变化对煤的干馏和气化有什么影响？

答:温度：随最终温度的升高，煤干馏时，焦炭和焦油产率下降，煤气产率增加而煤气热值降低，焦油中芳烃与沥青含量增加，酚类和脂肪烃含量降低，煤气中氢气成分增加而多碳烃类减少。气化时，煤焦的气化速率增加，气化过程由化学控制向扩散控制过渡，高温气化的煤气中焦油和烃类物质很少，接近平衡组成。

升温速率：随加热速率的增加，煤干馏时热解的液体量增加、胶质体温度范围扩大，煤膨胀度增加，焦炭裂纹增加，块度下降。快速升温有利于挥发分析出，半焦气孔率增加，可促进气化过程。

压力： 在压力下进行热解时，煤的粘结性得到改善，此时，裂解产生的液体产物数量以及液体产物的停留时间随压力增加而增加，从而有利于对固相的润湿作用的缘故。压力增加同样加速气化反应速率。但煤干馏时，压力增加干馏煤气产率下降。

气氛：在氢气氛中进行热裂解和在惰性气氛中显著不同，在加氢气氛中裂解仅需几秒钟就能生成更多的挥发产物，加氢热解后甲烷和轻质油产率明显增加，而干馏残炭产率明显下降。同样煤在二氧化碳气氛和水蒸气气氛下的气化速率也是不同的，一般煤焦与水蒸气的气化速率大于煤焦与二氧化碳的气化速率。

2.实行配煤炼焦有哪些积极意义？

答: 炼焦煤资源：国内外都存在优质炼焦煤资源不足，中国更是如此。

焦炭质量本身：单一煤种炼焦只有焦煤合适，但随着高炉大型化，单一煤种的焦炭不能满足现代高炉要求。调整炼焦企业产品结构：在保证焦炭质量前提下，尽量增加焦化产品收率，有利于企业经济利益。

3.实现煤气化联合循环发电工艺有哪些好处？

答：传统煤化工主要是焦化、气化、液化和电石乙炔。

粗放式加工：以焦炭、煤气为主要产品，为冶金和化工（化肥，芳烃，乙炔）提供原料；本质是热加工：基本不用催化剂和反应器，采用高温加热的焦炉和煤气炉。虽称煤化工，但缺少化工特色；工艺技术发展程度低，劳动条件较差；规模小，增值少，环境污染严重。

煤气化多联产系统的好处： 以煤气化为龙头，采用资源/能源/环境一体化的多联产工艺，实现煤炭大规模、高效、清洁转化和多联产。

①它是一个多元集成技术体系，并能根据市场需求把多种先进技术组合成不同能源体系；

②考虑工业生态学，可实现颗粒物、SO2、NO2和固体废物等污染物的近零排放，通过提高效率和碳封存实现CO2零排放；

③原料和产品的多元化，原料包括煤、天然气、渣油、石油焦、生物质、城市垃圾等，产品有发电联产蒸汽、液体燃料、合成气、化学品、氢等；

④先进的系统集成及计算机控制技术以保证系统运行的可靠性和稳定性。

第七章

1.写出芳烃磺化反应的主要副反应以及克服这些副反应的方法

答:芳烃的磺化最主要的副反应是形成砜,特别是再芳环过剩和磺化剂活性强的时候，如：

用三氧化硫磺化时，极易形成砜，可以用卤代烷烃为溶剂，也可以用三氧化硫和二氧六环、吡啶等的复 4

合物来调节三氧化硫的活性。发烟硫酸磺化时，可通过加入无水硫酸钠，抑制砜的形成。

2．有机溶剂用三氧化硫进行磺化时，由于生成的磺酸一般都不溶于有机溶剂，反应物常变得很粘，你认为反应后的磺酸应如何分离，写出产品的后处理方案。

3.谈谈苯环反应氨解时，苯环上原有取代基对氨解反应的影响。

答：由于苯环上引入氨基通常先引入吸电子基团，降低苯环的碱性，再进行亲核取代引入氨基，因此苯环的直接反应氨解，可以大大简化工艺过程。当苯环上由吸电子基团存在时，苯环的碱性降低，发生氨解反应容易进行；相反，当苯环上存在供电子基团时，氨解反应难以进行。

4.谈谈缩合反应的共同规律。

第八章

1.举例说明和区别线型和体型结构，热塑性和热固性聚合物，无定型和结晶聚合物。

答: 线形和支链大分子依靠分子间力聚集成聚合物，聚合物受热时，克服了分子间力，塑化或熔融；冷却后，又凝聚成固态聚合物。受热塑化和冷却固化可以反复可逆进行，这种热行为特称做热塑性。但大分子间力过大（强氢键）的线形聚合物，如纤维素，在热分解温度以下，不能塑化，也就不具备热塑性。带有潜在官能团的线形或支链大分子受热后，在塑化的同时，交联成体形聚合物，冷却后固化。以后受热不能再塑化变形，这一热行为特称做热固性。但已经交联的聚合物不能在称做热固性。

聚氯乙烯，生橡胶，硝化纤维：线形，热塑性

维素：线形，不能塑化，热分解

酚醛塑料模制品，硬橡皮：交联，已经固化，不再塑化

2.举例说明橡胶、纤维、塑料间结构-性能的差别和联系。

答: 现举纤维、橡胶、塑料几例及其聚合度、热转变温度、分子特性、集态、机械性能等主要特征列于下表。

纤维需要有较高的拉伸强度和高模量，并希望有较高的热转变温度，因此多选用带有极性基团（尤其是能够形成氢键）而结构简单的高分子，使聚集成晶态，有足够高的熔点，便于烫熨。强极性或氢键可以造成较大的分子间力，因此，较低的聚合度或分子量就足以产生较大的强度和模量。

橡胶的性能要求是高弹性，多选用非极性高分子，分子链柔顺，呈非晶型高弹态，特征是分子量或聚合度很高，玻璃化温度很低。

塑料性能要求介于纤维和橡胶之间，种类繁多，从接近纤维的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成纤维）到接近橡胶的软塑料（如聚乙烯，玻璃化温度极低，类似橡胶）都有。低密度聚乙烯结构简单，结晶度高，才有较高的熔点（130℃）；较高的聚合度或分子量才能保证聚乙烯的强度。等规聚丙烯结晶度高，熔点高（175℃），强度也高，已经进入工程塑料的范围。聚氯乙烯含有极性的氯原子，强度中等；但属于非晶型的玻璃态，玻璃化温度较低。使用范围受到限制。

3.什么叫链转移反应？有几种形式？对聚合物速率和相对分子质量有何影响？什么叫链转移常数？与链转移速率常数的关系？

答：链转移(Chain Transfer)：在自由基聚合过程中，链自由基可能从单体(M)、溶剂(S)、引发剂(I)等低分子或大分子上夺取原子而终止，使失去原子的分子成为自由基，继续新链的增长，这一反应叫链转移反应。链转移结果，自由基数目不变，如新自由基与原自由基活性相同，则再引发增长速率不变，如新自由基活性减弱，则再引发相应减慢，会出现缓聚现象。极端情况是新自由基稳定，难以继续再引发增长，成为阻聚作用。

平均聚合度是增长速率与形成大分子的所有终止速率（包括链转移终止）之比。

其中CM、CI、CS分别是向单体、引发剂、溶剂转移的链转移常数。

4.无规、交替、嵌段、接枝共聚物的结构有何差异？在这些共聚物名称中，对前后单体的位置有何规定？

答：对于二元共聚物，无规共聚物是指两单元M1、M2无规排列，M1、M2 连续的单元数不多，自1至数十不等，按一定几率分布。交替共聚物：共聚物中M1、M2两单元严格相间。

嵌段共聚物：由较长的M1链段和另一较长的M2链段构成大分子。每链 段由几百至几千个结构单元组成。

接枝共聚物：主链由单元M1组成，而支链则由另一单元M2组成。无规共聚物命名中，前一单体为主单体，后为第二单体。嵌段共聚物名称中前后单体代表单体聚合的次序。接枝共聚物中前单体M1为主链，后单体M2则为支链。

5.比较本体、悬浮、溶液和乳液聚合的配方、基本组分和优缺点。乳液聚合和均相聚合各有什么特点？与沉淀聚合有何相似之处？

答：乳液聚合是单体在微小的胶束或乳胶粒中进行的聚合，从宏观上看似是均相的乳液，但微宏观上看是以水为介质的非均相聚合，如聚合物和单体能溶解，即在聚合过程中始终只有一相，反之即两相。而沉淀聚合是指在聚合过程中，聚合物以固体形式析出的聚合。

第二篇：化学工艺学论文

目录

第一章 概 述........................................................1 第二章 离子液体脱硫机理...............................................3 2.1 离子液体的定义及性质..........................................3 2.2离子液体的合成方法.............................................4 2.3离子液体的反应机理.............................................4 2.4离子液体的操作条件.............................................4 第三章 离子液体脱硫工艺流程...........................................7 3.1工艺操作流程...................................................7 第四章 能量回收与三废处理.............................................8 4.1 离子液体的再生.................................................8 4.2离子液体脱硫三废处理...........................................9 4.3离子液体脱硫的前景.............................................9 参考文献.............................................................10

第一章 概 述

随着石油工业和汽车工业的飞速发展，汽车尾气所造成的环境污染问题日益严重。汽油和柴油中的硫化物燃烧生成的SOx是汽车尾气中的主要污染物之一[1]。此外，硫含量较高的汽柴油在发动机汽缸内燃烧时对发动机内壁及相关零部件会造成腐蚀，硫化物的存在甚至会使汽车尾气处理装置中的催化剂失活，从而间接导致尾气中氮氧化合物、一氧化碳和二氧化碳等的排放量超标。

近几年世界各国对燃油中的硫含量都提出了严格的要求[2-3]。因此，开发有利于环境保护的低硫燃油和燃油脱硫技术已成为当今世界炼油工艺的核心，是工业界和学术界共同关注的焦点。

1.1 燃料油中含硫化合物的类型

石油中硫的存在形式主要有两种，通常将能与金属直接发生反应的硫化物称为“活性硫”，包括元素硫、硫化氢和硫醇。微量元素硫在油品中有良好的溶解作用，当温度高于150℃时，元素硫能与某些烃类反应，生成新的硫化物和硫化氢等。硫化氢属于弱酸性气体，具有较强的反应活性，易溶于油品，易被空气氧化成元素硫。硫醇恶臭有毒，具有弱酸性，反应活性较强，具有强烈的腐蚀作用。不与金属直接发生反应的硫化物称为“非活性硫”，包括硫醚、二硫化物、噻吩等。硫醚属于中性液态物质，热稳定性较高，不与金属发生反应，但其分子中的硫原子有形成高价的倾向。二硫或多硫化物随分子中硫原子数目的增加，稳定性急剧下降，化学活性增强。噻吩和苯并噻吩类属于芳香性的杂环系，热稳定性较高。在这些硫化物中，噻吩占到柴油总硫的80%以上，苯并噻吩和二苯并噻吩又占噻吩类的70％以上。活性硫(硫元素、硫化氢、硫醇、二硫化物和多硫化物也归于此)相对容易脱除，非活性硫(硫醚、噻吩、苯并噻吩)则较难脱除；其中柴油的4，6-二烷基苯并噻吩脱硫非常困难；生产催化裂化(FCC)汽油的原料主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350-540℃馏分的重质油，其中硫含量比较高，所含硫化物主要是噻吩类物质，包括噻吩、烷基噻吩、苯并噻吩等，我国也有其他的生产工艺，不过FCC汽油占汽油总产量的80％以上，加上原油含硫量高等原因，导致我国汽油中硫含量比国外高出很多，远远超出环保要求[4]。

1.2 燃料油脱硫的主要方法

面对日趋严格的燃料油硫含量标准及市场对低硫清洁燃料油的巨大需求，世界各国纷纷致力于开发各种油品脱硫技术。目前，燃料油脱硫的工业应用技术主要采用加氢脱硫(HDS)[5]。HDS是指在氢气存在下，经加氢催化剂作用将燃料油中的有机硫化

物转化为硫化氢而除去。一般来说石油馏分中硫醇类反应活性最高，最容易转化，而噻吩类硫化物反应活性最低则最难转化。燃料油中噻吩类硫化物占总硫含量的85％以上。要想脱除噻吩类硫化物，则需要较高的温度和压力，这不仅增大脱硫操作的危险系数，而且也很难达到深度脱硫(<50μg•g-1)的要求。如果利用HDS生产超低硫油，还需改进现有装置，并研制活性更高的催化剂。另外，加氢装置投资大，操作条件苛刻，且氢源的利用使操作费用较高，导致燃料油成本大幅上升。因此，由于资金、技术等方面的限制，利用HDS生产低硫燃料油是我国很多炼厂难以承受的。

鉴于加氢脱硫技术的缺陷，近年来，相继出现了许多非加氢脱硫方法，如生物脱硫[6]、吸附脱硫[7]、氧化脱硫[8]以及烷基化脱硫[9]、离子液体萃取脱硫[10]等，其中氧化脱硫具有脱硫率高、反应条件温和、设备投资和操作费用低、工艺流程简单等优点，被称为面向21世纪的创新炼油技术和绿色炼油技术，已成为国内外研究热点。氧化脱硫技术主要包括含硫化合物的氧化和分离两个步骤。在分离步骤中，多用极性有机溶剂萃取进行脱硫，所选用的有机溶剂主要有乙腈、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)等。这些有机溶剂在萃取硫化物的同时，还会萃取大量的芳香族化合物，从而造成油品损失；它们与油相有一定的互溶性，造成油品的污染；另外这些有机溶剂易挥发，毒性一般较大，造成环境污染，违背绿色化学的原则。

离子液体作为一种新兴的绿色替代溶剂[11]，因其具有高热稳定性、可忽略的蒸气压、宽的液态温度区间、可调控的酸碱性、良好的溶解性等优势，因此能够替代传统有机溶剂应用于化学反应(特别是催化反应)，从而实现反应过程的绿色化，因此近年来，离子液体的研究得到了迅猛的发展。如能用离子液体作为萃取剂或催化剂应用于燃料油氧化脱硫[12]，则大大降低环境污染。2001年Wasserscheid等[13]首次将离子液体应用于燃料油的萃取脱硫。由于离子液体/催化剂的分离操作简单，且离子液体可循环使用，从而降低了脱硫的操作成本，因此成为近年来发展最快的非加氢脱硫技术之一。

第二章 离子液体脱硫机理

2.1 离子液体的定义及性质

离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温或室温附近呈液体状态的离子化合物，通常也称室温离子液体(Room Temperature Ionic Liquid：RTIL)，或室温熔盐(Room Temperature Molten Salts：RTMS)，简称离子液体(Ionic Liquid：IL)，其熔点一般低于100℃[14]。在这种液体中只存在阴、阳离子，没有中性分子。我们通常所知的离子化合物在室温下一般都是固体，强大的离子键使阴、阳离子在晶格上只能作振动，不能转动或平动，阴阳离子之间的作用(即离子键)较强，一般具有较高的熔、沸点和硬度，如：NaCl，阴阳离子半径相似，在晶体中做最有效的紧密堆积，每个离子只能在晶格点阵中做振动或有限的摆动，熔点为804℃，由此看来离子液体通常应该在高温下存在。然而，通过选择合适材料可控制在室温下形成离子液体。如果把阴、阳离子做得很大且又极不对称，由于空间阻碍，强大的静电力也无法使阴、阳离子在微观上做密堆积，使得在室温下，阴、阳离子不仅可以振动，甚至可以转动、平动，使整个有序的晶体结构遭到彻底破坏，离子之间作用力也将减小，晶格能降低，从而使这种离子化合物的熔点下降，室温下可能成为液态，即在室温下呈液态，通常将其称作室温离子液体。

1914年，第一个室温离子液体硝酸乙基铵被合成出来，其熔点为12℃，但未引起人们的注意。1951年，Hurley和Wier等人[15]报道了由三氯化铝和溴化乙基吡啶(摩尔比为1︰2)形成的室温离子液体，以及利用这种离子液体进行金属的电沉积；随后进行的研究主要是离子液体在电化学方面的应用。但是，三氯化铝类的离子液体对水敏感，极易吸收空气中的水分，不利于操作，研究进展缓慢。进入二十世纪九十年代以后，合成出来了对水和空气不敏感的离子液体[EMI]BF4之后，对离子液体的研究得到迅猛发展。

离子液体作为一种新兴的“绿色溶剂”，与传统的有机溶剂相比，具有许多独特的性能[16]，主要有：①熔点低，具有较宽的液态范围，可以在很宽范围内选择反应温度；②良好的酸性，并在很大范围内酸性可调；③溶解能力强，能溶解许多有机物、无机物；④几乎没有蒸气压，不挥发、不易燃烧和爆炸，对人和环境低毒，提供了崭新的反应环境，避免了大量挥发性有机溶剂对环境造成的污染和对操作者的伤害，是安全绿色替代溶剂；⑤较好的热稳定性和化学稳定性；⑥高极性；⑦较宽的电化学窗口；⑧可以重复使用。

2.2离子液体的合成方法

离子液体种类繁多，改变阳离子、阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。这些合成方法大体上有两种基本方法：直接合成法和间接合成法[18]。

2.2.1 直接合成法

直接合成法通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体，如1-丁基-3-甲基眯唑盐[EMim][CF3SO3]、[RR′IM]X等操作简便，无副产品，易纯化。

2.2.2 间接合成法

若一步不能得到目标离子液体，就必须采用两步合成法。首先通过季铵化反应制备目标离子卤盐。然后加入Lewis酸MXY或用目标阴离子[A]－置换出X－来得到目标离子液体。在第二步反应中，使用金属盐MY时，产生AgX沉淀或NH3、HX气体而容易除去；加入强质子酸HY反应要求在低温搅拌下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，然后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。

2.3离子液体的反应机理

离子液体萃取脱硫是将离子液体和油品在一定温度下搅拌，根据含硫化合物在油品和离子液体中分配系数不同，达到平衡时，硫化物在油品与离子液体两相中重新分配。直接萃取脱硫法的优点是萃取时间短，操作简单；但是单程脱硫率不高，有时为了达到深度脱硫(50μg•g-1)的要求，常需要多次萃取。

2.4离子液体的操作条件

离子液体对有机物、无机物的溶解度高，蒸气压低，与许多有机溶剂不混溶，它己成为新型的液-液萃取剂。离子液体中带电荷基团浓度高，整体具有较强的极性，既可以作为氢键的给予体，又可以作为氢键的接受体而与许多物质形成氢键，正负离子电荷的静电作用也使其能够溶解许多化合物，在芳香族化合物的萃取分离方面有很好的应用前景。燃料油中的硫化物以噻吩类为主，是典型的芳香化合物，具有一定的极性，适合用离子液体萃取脱除。

与其他脱硫技术相比，离子液体萃取脱硫技术工艺简单，条件温和，可以在不改变汽油组分的情况下脱除燃料油油中的硫化物，脱硫工程中不产生新的污染。

2.4.1 以H2O2作为氧化剂

Lo等[31]研究了离子液体在燃料油氧化脱硫的应用，他们用中性离子液体

[BMim]PF6和[BMim]BF4代替传统有机溶剂来萃取燃料油中的含硫化合物。同时在离子液体中以H2O2和CH3COOH作为氧化体系，进行化学氧化以达到脱硫的目的。用十四烷和DBT作模拟油，与油相不互溶的[BMim]PF6和[BMim]BF4作萃取剂，DBT从油相萃取到离子液体相，在离子液体中被H2O2-乙酸氧化为相应的砜，一旦DBT被氧化，油层中剩余的DBT就会进一步萃取到离子液体相，因此轻油中的DBT含量随着氧化时间的延长会迅速下降，超过6h，DBT含量从758μg•g-1降低到7.8μg•g-1，即99％的DBT被除去。但该方法对实际轻油的脱硫率比模拟油低，利用离子液体[BMim]PF6和[BMim]BF4对实际轻油的脱硫率分别为73％和40％。操作完成后，离子液体可循环使用，其活性没有明显降低。该方法将化学氧化-离子液体萃取两个脱硫步骤“一锅法”进行，相对于只用离子液体萃取脱硫，其脱硫率增加一个数量级，还避免了使用有机溶剂所造成的污染及安全问题。

使用中性离子液体[BMim]PF6和[BMim]BF4进行萃取氧化脱硫时，经常需要加入一定量的乙酸，原因可能是在油/离子液体两相间，H2O2作为氧化剂直接氧化含硫化合物速率较慢，而CH3COOH与H2O2可以生成氧化能力更强的过氧化物，从而可以更为高效的完成含硫化合物的氧化。显然，在氧化体系中增加酸性，有助于离子液体的萃取氧化脱硫。Lu等[32]报道了用酸性离子液体[HMim]BF4作为溶剂和催化剂，30％的H2O2为氧化剂，以DBT和异辛烷配成模拟油，将DBT氧化为相应的亚砜或砜后除去，在90℃条件下，6h脱硫率在60~93％，离子液体重复使用6次，脱硫率无明显下降。该过程中不需加入甲酸或乙酸等有机酸，而是直接利用酸性离子液体[HMim]BF4的催化作用，即可实现油品的深度脱硫，但是其报道中暂时没有看到关于酸性离子液体[HMim]BF4的催化作用和催化过程的详细说明和解释。

Zhu等[33]以DBT和正辛烷为模拟油，分别比较了以下情况下模拟油的脱硫情况，若仅用离子液体[BMim]BF4、[OMim]BF4、[BMim]PF6和[OMim]PF6萃取模拟油中的含硫化合物，脱硫率只有12.2-22.0％；若向氧化-萃取体系中同时加入H2O2、钨过氧配合物和离子液体[BMim]BF4，模拟油脱硫率增大到98.6％。这表明离子液体萃取-化学催化氧化耦合脱硫，明显优于其他脱硫技术，适于深度脱硫。

Zhao等[34]以Brönsted酸性离子液体[Hnmp]BF4和氧化剂H2O2共存的情况下，对燃料油和模拟油(DBT与正辛烷)萃取/氧化脱硫进行了研究，结果表明，60℃时，H2O2与硫的摩尔比为4，模拟油/离子液体体积比为1，反应40min，模拟油中DBT的脱除率达到100％，使用后的离子液体再生，循环使用7次，脱硫率仍可达100％，循环使用12次，脱硫率为93.4％。将该方法应用于柴油，脱硫率为99.4％。离子液体

[Hnmp]BF4既是萃取剂也是催化剂，[Hnmp]BF4从油相中萃取DBT，H2O2与离子液体的阳离子形成配合物，然后分解产生羟基自由基，进一步分解产生过羟基自由基、羟基自由基、H2O和O2；萃取到离子液体体系中的DBT被自由羟基氧化成二苯并噻吩砜等极性硫化物，加大了萃取的深度，从而达到深度脱硫的效果。

Zhao等[35]以DBT与正辛烷作为模拟油，紫外光辐射离子液体[BMim]PF6，30％的H2O2为氧化剂，由于油相水相和憎水的离子液体互不相溶，静置分层后，形成三相。实验中H2O2在紫外光辐射下，很容易分解产生氧化活性更高的羟基自由基，羟基自由基在离子液体[BMim]PF6中存在的时间较长，萃取到离子液体体系中的DBT被羟基自由基氧化成二苯并噻吩砜。详见图4。室温下，模拟油和实际轻质油分别辐射8h和10h，脱硫率分别为99.5％和90.6％；用过的离子液体未经任何处理，循环利用8次，脱硫率没有明显下降。

2.4.2 以空气作为氧化剂

空气氧化脱硫技术以分子氧取代H2O2作氧化剂，使脱硫成本进一步降低。Chauhan等[36]以[BMim]BF4为溶剂，钴(Ⅱ)酞菁为催化剂，空气为氧化剂，将硫醇和硫酚转化为二硫化物，其反应时间比用有机溶剂短，收率都达95-99%。由于催化剂在离子液体中不溶，很容易回收和重复使用，在研究范围内催化活性没有降低。

第三章 离子液体脱硫工艺流程

3.1工艺操作流程

化学氧化-离子液体萃取法[30]是将化学氧化与离子液体萃取相结合的一种绿色脱硫工艺。该工艺的一般操作流程是：将离子液体、燃料油及氧化剂混合，在一定温度下，含硫化合物被萃取至离子液体中，然后被氧化剂氧化成亚砜或砜，由于砜类化合物极性更强，更易留在离子液体中。另一方面，由于含硫化合物在离子液体中减少，会促使油品中的硫化合物继续萃取至离子液体中，如此反复，达到脱硫的目的。作为萃取剂的离子液体一般可循环使用，这使得化学氧化-离子液体萃取脱硫的成本降低。此方法脱硫率较直接萃取脱硫法提高一个数量级，是一个非常重要的突破，有着极为重要的应用价值。

离子液体萃取脱硫的研究已经显示出较好的效果，虽然其单程萃取脱硫能力不是很高，但萃取后易分离且不造成环境污染，有很广阔的前景。但是，影响离子液体萃取脱硫的影响因素也很多，包括离子液体阴阳离子的大小、温度、剂油比、含硫化合物的类型以及起始硫含量，甚至搅拌速度都对脱硫率有直接的影响。并且，在离子液体萃取脱硫研究中，大多选取咪唑类或吡啶类具有一定芳香性的阳离子，萃取的驱动力以不饱和硫化物与离子液体咪唑环之间的π-π相互作用为主，它们除了对噻吩类含硫化合物有较好的吸附效果，对芳香烃和烯烃也有一定的萃取能力，从而降低了燃油的辛烷值。

第四章 能量回收与三废处理

4.1 离子液体的再生

为了节约脱硫成本，减少环境污染，离子液体的重复利用性也是决定其能否投入使用的关键因素之一。因此，离子液体的再生问题也引起了高度的重视。

采用蒸馏(或薄膜蒸馏)方法可除去离子液体中易挥发的有机硫化物。但是这种方法仅适用于沸点较低的硫化物(如噻吩)，对于沸点较高的苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)的脱除效果较差。采用有机溶剂(如四氯化碳、戊烷、己烷或乙酸乙酯)反萃取实现离子液体的再生也是一个值得探索的方法，不过方法易造成交叉污染。

Wang等[43]利用正丁基吡啶四氟硼酸盐([BPy]BF4)离子液体脱除汽油中的硫化物，在离子液体的再生中选择了旋转蒸馏法和反复萃取法进行对比。结果表明，反复萃取法的效果优于旋转蒸馏法。Jiang等[44]研究了亲水性离子液体的再生方法，采用水作为反萃取剂，将有机硫化物与溶于水相的离子液体分离，离子液体中的水分再通过蒸发除去。AlC13/TMAC型离子液体则因萃取后变成暗色固体物质而无法实现再生。

利用离子液体具有高导电性、宽的电化学窗口等优点，Naudin等[45]在咪唑型离子液体中实现了噻吩类衍生物的电聚合。由于离子液体与燃料油不互溶，可以离子液体为电解质，采用电聚合的方法，使燃料油中的噻吩及其衍生物聚合，形成难溶的聚合物，进一步过滤除去，同时离子液体可循环使用。冯婕则利用这一点实现了脱硫后离子液体的再生，再生的[EMim]DEP的脱硫率可以达到新鲜[EMim]DEP的90％。

离子液体的再生还可以通过超临界CO2(scCO2)进行。离子液体/scCO2技术不仅能够方便产物的分离，还可实现该过程的连续流动操作，同时CO2可回收再利用。Planeta等[46]采用毛细管气相色谱测定各噻吩类硫化物在1-己基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰胺盐([HMim]Tf2N)与scCO2间的分配系数，以[HMim]Tf2N作固定相，scCO2作流动相。结果发现温度(40-80℃)和压力(8.7-17.6MPa)相对温和的变化，可使硫化物在两相的分配系数在很大的范围内发生变化(0.136-9.13，超过10个数量级)。由此可通过改变温度和压力条件，将硫化物从离子液体相中转移至scCO2相，从而实现离子液体的再生。不过此方法对于工业上大规模批量再生，可能存在高能量损耗的不足。他们还设计了以[HMim]Tf2N为固定相、scCO2为流动相的连续循环脱硫工艺过程，见图6。

中国科学院过程工程研究所发明了一种离子液体萃取脱硫与生物脱硫耦合的方

法[47]。先通过离子液体萃取脱除油相中的硫化物，然后把离子液体相加入含有微生物细胞的水相中，室温下反应3-24h，硫化物被微生物降解，而离子液体得到再生。总之，离子液体的再生应根据不同的萃取脱硫体系、不同的离子液体，选取相应的再生途径，以减少能耗并达到最佳的再生效果。

4.2离子液体脱硫三废处理

1.废气：建设项目生产废气为油漆工序产生的有机废气，主要污染物为非甲烷总烃和二甲苯，经水帘除雾装置吸附后再经活性炭吸附处理后，通过15米高的1号排气筒排放；抛光工序产生的颗粒物废气经中央吸尘器收集进入袋式除尘器处理后，通过15米高的2号排气筒达标排放。

2.废水：建设项目无工艺废水产生，职工生活污水10800t/a，达接管要求进入太仓市城东污水处理厂集中处理。

3.固废：建设项目生活垃圾由环卫部门统一清运，废木材外卖处置，废活性炭粉尘、漆渣、循环水池废液和废砂纸委托固废处置公司处置。

4.3离子液体脱硫的前景

要真正实现离子液体在燃料油脱硫上的工业应用，必须考虑离子液体与燃料油本身的一些性质问题。燃料油作为石油产品，其组成较为复杂，尤其是含水问题在燃料油中几乎是不可避免的，对水不稳定的Lewis酸类离子液体难以在燃料油脱硫中实现工业应用，因此应用于燃料油脱硫的离子液体必须是对水稳定的。

此外，目前离子液体的价格昂贵，并且在制备、再生过程中需用挥发性有机物，对环境存在一定的危害，这将阻碍其实现工业应用。因此寻找低成本、高硫容且环境友好的离子液体是离子液体推广应用的关键。

综上所述，离子液体已经成功地应用于燃料油的脱硫中，具有独特的优势，主要表现在：①对HDS难以脱除的噻吩类化合物具有较好的脱除效果；②离子液体具有不挥发、不腐蚀的优点，不会分离操作导致溶剂损失而环境污染；③选择与油品不互溶的离子液体作萃取剂，不存在交叉污染问题；④使用过的离子液体采用蒸馏、反萃取等简单操作，容易再生，可循环利用，满足多次萃取脱硫，从而达到较高的脱硫率。当然，离子液体脱硫的机理还需进一步加强，脱硫率和油品的收率还需进一步提高。相信，随着研究和开发力度的不断加大，离子液体必将在燃料油的脱硫中发挥积极作用。

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第三篇：化学工艺学学习总结

化学工艺学学习总结

摘要 本文主要是关于芳烃转化过程的综述还有学习心得。主要从芳烃的来源与生产方法，芳烃的转化，C8芳烃的分离三个方面进行总结。了解这个课程的研究目的，研究范畴还有研究作用。了解到关于化工生产原料资源的加工开发，生产工艺流程，反应条件的影响等化学工艺基础。

关键词 芳烃转化 芳烃生产 芳烃分离

芳烃的主要来源于焦煤和石油。由于各国的资源不同，裂解汽油生产的芳烃在石油芳烃中比重也不同。芳烃裂解的主要目的是为了得到三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘。这些产品广泛应用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染料、医药、农药、炸药、香料、专用化学品工业。化工行业会根据市场需求的变化，选择生产不同的产物，来适应市场需求。

芳烃的生产可分为焦化芳烃生产和石脑油芳烃生产。前者是在高温作用下，煤在焦炉碳化室内进行干流是，煤质发生一系列的物理化学变化，生成大量焦炭外，还副产粗煤气，粗苯，煤焦油。粗煤气经初冷、脱氨、脱萘、终冷后，进行初苯回收，再对初苯进行分馏，从而获得有用的芳烃。

石脑油芳烃生产可分为三种方法，催化重整生产芳烃、裂解汽油生产芳烃、轻烃芳构化和重芳烃轻质化。催化重整芳烃包括环烷脱氢、五元环异构脱氢、烷烃异构加氢裂解等反应需要用热稳性好的贵金属元素做成的催化剂，在425℃~525℃进行。裂解汽油生产芳烃需要对裂解油进行预处理除去C5馏分，再对其进行加氢。一段加氢将使易生胶的二烯烃加氢转化为单烯烃以及烯基芳烃转化为芳烃。二段加氢在较高温条件使单烯烃饱和，并脱除硫氧氮等有机化合物。轻烃芳构化是利用世界过剩的低价液化石油气（丙烷、丁烷）为原料，经催化脱氢、齐聚、环化和芳构化生产芳烃。重芳烃轻质化主要利用重整生成油、裂解汽油和焦化器由中的C9重芳烃来生成增塑剂、树脂等产品。

由催化重整和加氢精制的裂解汽油得到的都是芳烃与非芳烃的混合物，由于他们的碳数相近，容易形成共沸物，一般的蒸馏方法难以将其分离。在工业上主要运用溶剂萃取法从宽馏分中分离苯、甲苯、二甲苯；用萃取蒸馏法从芳烃含量高的窄馏分中分离纯度高的单一芳烃。

芳烃转化是为了解决生产中原料供需不平衡的状况，通过异构化、歧化与烷基转移、烷基化合脱烷基化等反应，获得生产需要的原材料。使用的催化剂主要为酸性卤化物和固体酸。

芳烃的脱烷基化反应将烷基芳烃分子中与苯环直接相连的烷基在一定条件下脱去。在热力学上分析可以知道，当温度不太高，氢分压较高时可以进行得比较完全。但是时间足够长，会深度加氢裂解成甲烷，所以无法在热力学上抑制副反应。从动力学上，温度不宜太低不宜太高，氢分压和氢气对甲苯的摩尔比较大，能防止结焦、对加氢脱烷基反应都比较有利，但对抑制加氢副反应的发生是不利的。脱烷基化在工业上生产有两种方法，分别是催化脱烷基制苯和甲苯热脱烷基制苯。工业上采用较多的是hydeal法催化脱氢制苯。新鲜原料、循环物料、新鲜氢气和循环氢气经加热炉加热到所需温度后进入反应器反应，气体产物经冷却器冷却后对液气混合物进行闪蒸分离，部分氢气直接返回反应器。一部分作原料，其余送到纯化装置除去轻质烃。液体芳烃经稳定塔除轻质烃和白土塔除去烯烃后送至苯精馏塔，塔顶分的产品苯，重馏分送再循环塔循环使用。

另外pyrotol法催化脱氢制苯的特点是能将裂解汽油中的芳烃全部转化为苯。甲苯热脱烷基制苯主要有HAD法，这种方法与催化加氢脱甲基流程相似，但是他在柱塞流式反应期的六个不同位置加入分馏塔闪蒸出来的氢，从而控制反应温度，因此副产物较少，重芳烃产率较低。不过反应温度较高，需要合理利用热量。

芳烃歧化是指两个相同芳烃分子在酸性催化剂作用下，一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的反应。烷基转移反应是指两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程。副反应主要是二甲苯二次歧化，产物与原料或副产物的烷基转移，甲苯的脱烷基和生成稠环芳烃。生产中必须借助催化剂，原料的杂质含量、C9芳烃的含量，氢烃比、液体空速对反应也有较大影响。工业上主要有二甲苯增产法（Xylene-Plus法）、Tatoray法，既可用于歧化，又可用于烷基转移；低温歧化法（LTD法）专门用于歧化。

C8芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料，通过催化剂的作用，转化成浓度接近平衡浓度的C8芳烃，从而达到增产对二甲苯的目的。C8芳烃异构化反应的热效应很小，因此温度对平衡常数的影响不大。动力学上，曾在SiO2-Al2O3催化剂上对异构化过程的动力学进行研究，与连串式异构反应历程相符，即邻二甲苯可逆生成间二甲苯可逆生成对二甲苯。乙苯异构化反应中以Pt/Al2O3为催化剂，研究乙苯的气相临氢异构化，得知其异构化速度比二甲苯慢，而且温度影响显著。整个异构化过程包括加氢、异构和脱氢等反应。低温有利于加氢，高温有利于异构和脱氢，故只有协调好各种关系才能使乙苯异构化取得较好的效果。二甲苯异构化的工业方法分为临氢和非临氢两种。临氢异构广泛采用贵金属作催化剂，因为能使乙苯转化成二甲苯，对原料适应性强，原料不需进行乙苯分离。非临氢异构采用的催化剂一般为无定性的SiO2-Al2O3，但选择性较差，高温反应下积碳快，不能使乙苯转化为二甲苯。C8芳烃异构化的新技术（MHAI工艺）据称是当今最经济的二甲苯异构工艺。特点是产物中对二甲苯浓度超过热力学平衡值，减少了二甲苯回路的循环量。

芳烃的烷基化是芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基所取代而生成烷基芳烃的反应。工业上主要用于生产乙苯、异丙苯和十二烷基苯等。较宽的温度范围中苯烷基化反应在热力学上都是有利的。当温度过高才有明显的逆反应。工业上，最佳操作点是乙苯收率尽量大，苯的循环量和多乙苯的生成量尽可能少，而且要用酸性催化剂进行催化。乙苯的生产可用液相烷基化法和气相烷基化法不论工艺流程上有何差异，反应机理基本是一致的。苯和乙烯在催化剂存在下反应生成乙苯。异丙苯生产工艺有固体磷酸法、非均相三氯化铝法、均相三氯化铝法。

C8芳烃（主要为三种二甲苯和乙苯的混合物）的分离技术难点在于间二甲苯和对二甲苯的分离。邻二甲苯沸点最高，可用精馏法分离。乙苯沸点最低，但与关键组分对二甲苯的沸点仅差2.2℃，精馏分离较困难，但也可选用络合萃取法或者吸附法。对二甲苯和间二甲苯沸点只差0.75℃，难于用精馏方法分离。工业上可用深冷结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附分离法。深冷结晶法需要深冷至-60~-75℃，熔点最高的对二甲苯首先被结晶出来，但是不可避免包含一部分C8芳烃混合物所以工业上多采用二段结晶。络合萃取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达到分离效果。其中最成功的是日本的MGCC法，用BF3作为配位剂，溶液上层为烃层，下层为HF层，是分离过程大为简化，是有效分离间二甲苯的唯一工业化方法。但缺点是HF有毒，且有强腐蚀性。吸附分离法利用固体吸附剂吸附二甲苯异构体的能力不同而进行分离。吸附剂要求价格低廉易得，性质稳定，与C8芳烃沸点有较大差别。模拟移动床法的工作原理是模拟移动床中固体吸附剂不动，液体对其做相对运动，并反复进行吸附和脱附的传质过程，要求被分离物质对吸附剂的吸附能力要有一定差异。主要有Parex法，Aromax法和MX-Sorbex工艺。

芳烃在化工原料中占有重要地位，其生产技术发展受到广泛重视。芳烃生产技术主要发展趋势为扩大芳烃原料来源，工艺革新提高技术水平，就适用性和新用途对产品进行结构调整，对新技术发挥更大作用，开发新技术和改进老技术。

关于工艺学的学习，不仅仅是在于课堂上老师所教授的，还有与组员共同合作制作学习内容的PPT，加深了对书本知识的印象与理解，将上课所忽略掉的细微知识也在制作PPT的过程中通过网络，相关书本了解到了。这次这个关于学习内容的总结，又重新再回忆查找书本，补全了在做PPT时没有认真细看的而忽略的课本知识。此时，我能深刻体会到，知识不是看一遍就可以牢记的东西，需要反复看，反复记忆，还要归纳总结，才能真正变成自己的。参考文献

[1]米镇涛，化学工艺学（第二版），化学工业出版社，2004 [2]孙宗海，瞿国华，张溱芳.石油芳烃生产工艺与技术.北京：化学工业出版社，1986 [3]高荣增，顾兴章.化工百科全书.第四卷，135~149，北京：化学工业出版社，1993 [4]周立芝，王 杰.化工百科全书.第三卷，881~899，北京：化学工业出版社，1993 [5]柴国梁.中国化工信息.1998.45：6 [6]库咸熙等.炼焦化工产品回收与加工.北京：冶金工业出版社，1985 [7]王兆熊等.炼焦产品的精制和利用.北京：化学工业出版社，1989 [8]华东化工学院等.基本有机化工工艺学（修订版）.北京：化学工业出版社，1990

第四篇：化学工艺学第一章总结

第一章

1、以磷矿为原料湿法制磷酸的原理。主反应式：

Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O3H3PO4+5CaSO4 ·nH2O+HF

【H3PO4+3NH3(NH4)3PO4】

2、硫铁矿接触法制硫酸的工艺过程

3、焙烧反应：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

3FeS2+8O22Fe3O4+6SO2

氧化反应：SO2+1/2O2SO3

吸收反应：SO3+H2H2SO4

【采用98.3%的硫酸吸收SO3的原因：三氧化硫与98.3%的硫酸不形成酸雾，而且蒸汽压较低，吸收率高】

3、原油加工前，为什么要进行预处理？

原油中有水分和无机盐，无机盐具有腐蚀性，容易堆积堵塞管道，水分会增加能量的消耗，所以需要脱水、脱盐的预处理。

4、石油的一次加工为什么还要进行减压蒸馏？P195、石油的一次加工和二次加工方法。

一次加工即为常压蒸馏和减压蒸馏。

二次加工为催化重整。

6、何为催化重整？催化重整的催化剂和两个基本目的是什么？

催化重整（铂重整）：以原油常压蒸馏所得的石脑油馏分为原料，将其转变为富含芳烃的高辛烷值汽油的过程。

目的：提高汽油的辛烷值，生产芳烃。

催化剂：铂，铂—铱，铂—铼等。

7、催化重整的原料油在进入重整装置前为什么要进行预处理？

除去原料中的杂质气体，预防铂催化剂中毒。

【工艺流程分为三部分：预处理、催化重整、萃取和精馏。】

8、催化重整工艺流程中为什么要采用几个反应器串联？重整反应为什么要在临氢条件下进行？

使反应进行完全，防止烃类的深度裂解。

9、何为催化裂化？催化裂化装置中为什么设置催化剂再生塔？

将不能用作轻质燃料的常减压馏分油，在催化剂的作用下，加工成高辛烷值汽油、并副产柴油、锅炉燃油、液化气等产品的加工过程。

叠合、脱氢缩合结焦速率较快，产生焦炭，焦炭沉积在催化剂表面使催化剂活性下降，故设置催化剂再生塔使催化剂能够反复利用。

10、何谓转化率和选择性？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(conversion)：转化率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，用符号X表示。

选择性系指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。用符号S表示。P3811、催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起什么作用？如何正确使用催化剂？P49 催化剂的基本特征：

1.催化剂参与反应，但反应终了时其性质和数量不变；

2.催化剂不能改变平衡，只能缩短到达平衡的时间；

3.催化剂具有明显的选择性。

催化剂的作用：

（1）提高反应速率和选择性；

（2）改进操作条件。采用或改进催化剂可以降低反应温度和操作压力，提高化学加工过程的效率；

（3）催化剂有助于开发新的反应过程；

（4）催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。

12、温度和压力对反应速率和化学平衡有何影响？何为最佳温度？P43

第五篇：制药工艺学作业任务

制药工艺学--课程设计

主要内容：

1、药物的主要性质：名称、结构、理化性质；

2、药物的主要药理作用、适应症；

3、药物的发展状况和生产状况；

4、合成路线的选择和优化；

5、生产工艺流程图：流程方框图、流程设备图；

6、生产工艺指标（工艺参数）；

7、生产车间设计；

8、生产工艺规程；

9、三废处理；

10、其他说明等。

题目：

1、贝诺酯的生产

2、氟哌酸的生产

3、维生素E的生产

4、盐酸普鲁卡因的生产

5、阿霉素的生产

6、黄连素的生产

7、紫杉醇的生产

8、长春碱的生产

9、氯霉素的生产

10、头孢曲松的生产

11、阿德福韦酯的生产

12、盐酸雷尼替丁的生产

13、氟伐他丁的生产