第八章-習(xí)題(共7頁)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第八章 習(xí)題一、填空 1、碳一化學(xué)是以含有 的物質(zhì)為原料合成化工產(chǎn)品或液體燃料的有機(jī)化學(xué)化工生產(chǎn)過程。 2、所謂空間速度(簡稱空速)，是指 內(nèi)，單位體積的催化劑所通過氣體體積數(shù)，越高，單位體積催化劑處理能力越大，生產(chǎn)能力就越大。 3、 是指氣體與催化劑的接觸時問。常用來示反應(yīng)器的生產(chǎn)能力。 4、轉(zhuǎn)化率是指 與 比值的百分率，它說朋原料的轉(zhuǎn)化程度。 5、選擇性是指 與 之比。 6、收率是指 與 之比。 7、甲醇在高溫、高壓下分子間脫水生成 。 其反應(yīng)式為 。在電解銀催化劑上可被空氣氧化成 。 8、甲醇可與酸發(fā)生酯化反應(yīng)。與有機(jī)酸如甲酸反應(yīng)生成 ；與硫酸反應(yīng)生成 ，硫酸氫甲酯加熱減壓蒸餾生成重要的甲基化試劑硫酸二甲酯。 9、甲醇與CO在一定溫度或壓力下發(fā)生羰基化反應(yīng)生成 。 10、甲醇與氨在活性A1203或作催化劑時可生成 的混合物。 11、甲醇主要用于 ，也用作 ，以及用甲醇生產(chǎn)乙醇、甲酸甲酯、乙二醇等。 12、目前工業(yè)生產(chǎn)甲醇都采用 來合成。低壓法又分為 與 。 13、甲醇合成中， 的選用決定了合成反應(yīng)的壓力和 及甲醇生成速度和CO的單程轉(zhuǎn)化率，目前工業(yè)上使用的有 。 14、煤基合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚按合成工藝可分為 和 。 15、氣一固一液三相床中合成氣直接制二甲醚過程既包括化學(xué)過程又包括 ， ， 等物理過程。 16、高壓甲醇羰基合成醋酸是以 為催化劑， 為助催化荊。 17、低壓法合成流程分為醋酸反應(yīng)工段、 ， 和 工段。 18、以甲醇為原料生產(chǎn)醋酐有兩條路線，一是 ，二是 19、制備甲醛可用 ， ， 等多種方法。 二、判斷 1、合成甲醇主、副反應(yīng)均為體積減小的反應(yīng)，增加壓力對提高甲醇平衡分壓有利。 ( ) 2、增加空速可增大甲醇的生產(chǎn)能力但不有利于移走反應(yīng)熱，防止催化劑過熱。 （ ） 3、甲醇合成塔的基本結(jié)構(gòu)主要由外筒、內(nèi)件和電加熱器三部分組成。 （ ） 4、從甲醇合成的化學(xué)平衡來看，溫度低對于提高甲醇的產(chǎn)率是有利的，因此，生產(chǎn)甲醇時，溫度越低越好。 （ ） 5、漿態(tài)床反應(yīng)器的特點(diǎn)是將雙功能催化劑懸浮于惰性液體介質(zhì)中，在氣、液兩相中進(jìn)行反應(yīng)。 （ ） 6、由于合成氣制二甲醚的反應(yīng)是一個連續(xù)的反應(yīng)，適當(dāng)延長原料氣在三相床中的停留時間有利于二甲醚的生成。 （ ） 7、在合成氣中可加入一定量的水對合成二甲醚有利。 （ ） 8、醋酐生產(chǎn)的關(guān)鍵是醋酸裂解反應(yīng)，乙烯酮收率的高低決定了醋酐的產(chǎn)量，并且適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，增加原料分壓及裂解氣迅速徹底地冷卻分離有利于生成乙烯酮反應(yīng)的發(fā)生。 （ ） 9、在生產(chǎn)過程中，如果裂解氣能急速冷卻，副產(chǎn)物分離越快速與徹底所得到乙烯酮?dú)怏w越純凈，因而經(jīng)吸收后制得的醋酐質(zhì)量越好，產(chǎn)量越高。 ( ) 10、CH2=C=O+H20 CH3COOH，CH3COOH+CH=C=O (CH3CO)2O兩個反應(yīng)是對醋酐生產(chǎn)有利的。 （ ） 11、從化學(xué)反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率來看，甲醇氧化在各種溫度范圍內(nèi)幾乎100轉(zhuǎn)化成甲醛，而甲醇脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系較大 （ ） 12、生產(chǎn)甲醛時接觸時間越長，產(chǎn)率越高。 （ ） 三、簡答 1、合成氣的主要應(yīng)用是什么？ 2、影響合成甲醇的主要工藝條件有哪些？ 3、比較高壓法和中壓法生產(chǎn)甲醇各自的特點(diǎn)。 4、什么是漿態(tài)床(三相床)甲醇合成工藝？有何特點(diǎn) 5、二甲醚的應(yīng)用有哪些？ 6、羰基合成法生產(chǎn)醋酸的工藝條件及控制因素有哪些，如何影響？ 7、醋酸裂解法生產(chǎn)醋酸的主要原理？ 8、影響合成甲醛的主要工藝條件有哪些？ 9、什么是聯(lián)醇生產(chǎn)方法，試筒述之。 10、試述二甲醚的性質(zhì) 四、論述 1、合成甲醇的原理 2、二甲醚制備方法及原理 3、簡述醋酸裂解法生產(chǎn)醋酸的主要原理。 4、甲基叔丁基醚有什么用途?請比較其生產(chǎn)工藝流程，發(fā)展前景如何？       第八章 答案一、填空1、含有一個碳原子2、單位時間3、空間時間4、反應(yīng)的原料數(shù)量，通入反應(yīng)器原料數(shù)量比值5、實(shí)際所得目標(biāo)產(chǎn)物量，反應(yīng)掉原料計(jì)算應(yīng)得產(chǎn)物理論量6 、轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的原料量，通入反應(yīng)器原料量7、二甲醚，2CH30HCH30CH3 ，甲醛8、甲酸甲酯，硫酸氫甲酯9、醋酸、醋酐10、一甲胺、二甲胺胺11、生產(chǎn)甲醛，溶劑和萃取劑12、CO、C02加壓催化氫化法，氣相法，液相法13、催化劑，溫度，鋅鉻和銅基催化劑14、氣固相法(二相法)，液相法(三相床)法15、溶解、擴(kuò)散、解吸16、羰基鈷，碘甲烷17、精制工段，輕組分回收工段，催化劑制備再生工段。18、醋酸裂解法，羰基合成法19、甲烷氧化、甲醇脫氫氧化、乙烯氧化二、判斷1、，2、× 3、 4、× 5、× 6、  7、  8、× 9、  10、× 11   12、×三、簡答1、以合成氣為原料生產(chǎn)甲醇，甲醇羰基化制醋酸和醋酐，生產(chǎn)合成氨，合成氣制燃料醇，合成氣制烴燃料。2、工藝條件的控制主要有溫度、壓力、原料氣組成和空速及氣體的循環(huán)等。3、高壓法是在壓力為30MPa，溫度為300400下使用鋅鉻催化劑合成甲醇的工藝高壓法生產(chǎn)工藝成熟，但生產(chǎn)壓力過高、動力消耗大，設(shè)備復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量較差。中壓法是在低壓法基礎(chǔ)上開發(fā)的在510MPa壓力下合成甲醇的方法，該法成功地解決了高壓法的壓力過高對設(shè)備、操作所帶來的問題，同時也解決了低壓法生產(chǎn)甲醇所需生產(chǎn)設(shè)備體積過大、生產(chǎn)能力小、不能進(jìn)行大型化生產(chǎn)的困惑，有效降低了建廠費(fèi)用和甲醇生產(chǎn)成本。4、漿態(tài)床甲醇合成工藝是指：氣相以氫、一氧化碳和二氧化碳為甲醇原料氣，液相以惰性液相為介質(zhì)，固相以細(xì)顆粒固體為催化劑在一定的溫度和壓力下，合成塔中氣-液固三相之間進(jìn)行傳質(zhì)，并在固相催化劑活性內(nèi)表面上反應(yīng)而制取甲醇。該工藝傳熱性和熱穩(wěn)定性較好，反應(yīng)溫度接近等溫，易于控制  氧化碳與二氧化碳的單程轉(zhuǎn)化率和氣相產(chǎn)物中的甲醇百分含量高于傳統(tǒng)的氣-固相催化法。5、生產(chǎn)氣霧劑及制冷劑，民用潔凈燃料，用作柴油發(fā)動機(jī)燃料，作化工原料。6、從羰基合成醋酸反應(yīng)： CH30H+COCH3COOH 一137 9kJmoI CH3COOH+CH3OHCH3COOCH3H20，  CH3C00CH3+CO(CH3CO)2O  從熱力學(xué)分析得知，溫度升高，反應(yīng)速度加快，但溫度對產(chǎn)品的組成影響很大。從主反應(yīng)式)來看，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出熱量為137.9kJmol，根據(jù)平衡理論，該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨反應(yīng)溫度升高而減小，因此該反應(yīng)不宜在高溫下進(jìn)行。同時，增加壓力可使平衡右移。因此降低反應(yīng)溫度和增加反應(yīng)壓力有利于提高羰基合成反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。8、反應(yīng)溫度，原料氣的氧醇分子比，原料氣中甲醛與水蒸氣的配料濃度，接觸時間9、與合成氫聯(lián)合生產(chǎn)甲醇工藝簡稱聯(lián)醇。這是一種合成氣的凈化工藝，是為了替代我國不少臺成氨生產(chǎn)用銅氨液脫除微量碳氧化物而開發(fā)的一種新工藝。聯(lián)醇生產(chǎn)是在10.O13.OMPa壓力下，采用銅基催化劑，串聯(lián)在合成氨工藝中，用合成原料氣中的CO、C02、H2合成甲醇。與高壓法和低壓法相比較，聯(lián)醇法生產(chǎn)必須同時滿足合成氨和甲醇合成的要求，由于生產(chǎn)工藝是先合成甲醇，所以經(jīng)甲醇合成后的原料氣組成必須滿足合成氨的要求。10、二甲醚分子式為C2H6O，結(jié)構(gòu)簡式為CH-O-CH3，二甲醚在常溫下為無色并有輕微醚香的氣體，能溶于水和醇、乙醚、丙酮、氯仿等有機(jī)溶劑。無毒、無腐蝕性，在空氣中不會形成過氧化物，燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱(氣態(tài))為1455 KJmol。二甲醚含有甲基和甲氧基基團(tuán)在一定條件下，可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，利用這些性質(zhì)，可制取一系列高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品。 四、論述1、合成甲醇的主要化學(xué)反應(yīng)是CO和H2在多相銅基催化劑上的反應(yīng)，反應(yīng)如下： CO+2H2；CH30H(g)  -90. 8kJmol  反應(yīng)氣體中含有C02時，還發(fā)生下面的反應(yīng)： CO2+3H2CO+H20(g)  -49. 5kJmol  反應(yīng)過程除生成物甲醇外，還生成少量的烴、醇、醛、醚和酯等化合物。主要副反應(yīng)如下。 (1)烴類主要有C1C3烷烴，通式如下：  nCO+(2n+1)H2CnH2n+2+nH2O (2)醇類主要有c1c4伯醇，通式如下：  CH3OH+nCO+2nH2CnH2n+1CH20H十nH20 (3)醛   CO+H2HCHO (4)醚類 2C0+4H2CH30CH3+H20 2CH30HCH3OCH3+H20 (5)酸類 CH3OH+nCO+2(n一1)H2CnH2n+lCOOH+(n -1)H2O (6)酯類和碳元素c產(chǎn)物有甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和碳等。2、二甲醚制備方法有甲醇液相脫水法(硫酸法)、甲醇?xì)庀噢D(zhuǎn)化法和煤基合成氣一步法等。 1）甲醇液相脫水法生產(chǎn)二甲醚 該方法采用硫酸作脫水劑反應(yīng)在液相中進(jìn)行。兩分子甲醇在濃硫酸作用下脫去一分子水生成一分子二甲醚，反應(yīng)如下：CH30H+H2S04CH3HSO4+H20，CH3HS04+CH3OH CH3OCH3+H2SO4 2）甲醇?xì)庀噢D(zhuǎn)化法(也稱二步法) 甲醇脫水生成二甲醚的反應(yīng)式為：2CH3OHCH30CH3+H20  氣相甲醇脫水法是從傳統(tǒng)的濃硫酸甲醇脫水法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其基本原理是將甲醇蒸汽通過固體酸催化劑，發(fā)生非均相催化反應(yīng)脫水生成二甲醚。 3）煤基合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚總反應(yīng)式可以簡寫為： 3CO+3H2CH30CH3+C02 -2451 kJmol 用合成氣(CO+H2)直接合成二甲醚技術(shù)又稱煤基合成氣一步法技術(shù)。是將合成甲醇和甲醇脫水兩個反應(yīng)組合在一個反應(yīng)器內(nèi)完成，煤基合成氣生成甲醇后很快脫水生成二甲醚和水，水又進(jìn)一步與CO進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)，推動平衡不斷向甲醇和二甲醚方向移動3、醋酸裂解法也叫乙烯酮法。該方法分兩階段進(jìn)行：首先是氣相醋酸在三乙基磷酸鹽作用下，進(jìn)行催化裂解(脫水)反應(yīng)生成乙烯酮，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；反應(yīng)接近平衡轉(zhuǎn)化率后(醋酸轉(zhuǎn)化率達(dá)8090左右)，將分離的氣體乙烯酮與醋酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為醋酐，在生成乙烯酮反應(yīng)達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率時注人氨，注人氨是為了破壞催化劑活性，使系統(tǒng)平衡不再改變，此時乙烯酮的選擇性能超過90。反應(yīng)過程首先是醋酸生成乙烯酮： CH3COOHCH2=c=O+H20+146 7kJkmol然后是分離的氣體乙烯酮與醋酸反應(yīng)生成醋酐： CH2=C=0+CH3COOH(CH3CO)20該步反應(yīng)選擇性接近100。4、甲基叔丁基醚(MTBE)是發(fā)動機(jī)汽油的高辛烷值添加劑。含10MTBE的汽油能使燃料消耗下降7，生產(chǎn)成本降低20左右。與烴基鉛添加劑不同，甲基叔丁基醚不會引起空氣污染，且無毒性，與汽油的互溶性好，辛烷值高，并可通過甲醇與來源豐富的異丁烯或異戊烯合成。因此，甲基叔丁基醚在無鉛汽油配方中被廣泛使用。  1）、膨脹床反應(yīng)工藝  膨脹床反應(yīng)工藝中催化劑保持運(yùn)動狀態(tài)，反應(yīng)熱均勻地釋放，催化劑顆粒不會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，有利于傳質(zhì)、傳熱。  2）、催化蒸餾反應(yīng)工藝 為了提高異丁烯轉(zhuǎn)化率至99 5，可采用反應(yīng)-分離-再反應(yīng)-再分離的工藝流程，但這樣流程太長，投資大，能耗也高。  3）混相床催化蒸餾組合工藝專心-專注-專業(yè)