第八章-习题(共7页)

精选优质文档-倾情为你奉上第八章 习题一、填空 1、碳一化学是以含有 的物质为原料合成化工产品或液体燃料的有机化学化工生产过程。 2、所谓空间速度(简称空速)，是指 内，单位体积的催化剂所通过气体体积数，越高，单位体积催化剂处理能力越大，生产能力就越大。 3、 是指气体与催化剂的接触时问。常用来示反应器的生产能力。 4、转化率是指 与 比值的百分率，它说朋原料的转化程度。 5、选择性是指 与 之比。 6、收率是指 与 之比。 7、甲醇在高温、高压下分子间脱水生成 。 其反应式为 。在电解银催化剂上可被空气氧化成 。 8、甲醇可与酸发生酯化反应。与有机酸如甲酸反应生成 ；与硫酸反应生成 ，硫酸氢甲酯加热减压蒸馏生成重要的甲基化试剂硫酸二甲酯。 9、甲醇与CO在一定温度或压力下发生羰基化反应生成 。 10、甲醇与氨在活性A1203或作催化剂时可生成 的混合物。 11、甲醇主要用于 ，也用作 ，以及用甲醇生产乙醇、甲酸甲酯、乙二醇等。 12、目前工业生产甲醇都采用 来合成。低压法又分为 与 。 13、甲醇合成中， 的选用决定了合成反应的压力和 及甲醇生成速度和CO的单程转化率，目前工业上使用的有 。 14、煤基合成气一步法生产二甲醚按合成工艺可分为 和 。 15、气一固一液三相床中合成气直接制二甲醚过程既包括化学过程又包括 ， ， 等物理过程。 16、高压甲醇羰基合成醋酸是以 为催化剂， 为助催化荆。 17、低压法合成流程分为醋酸反应工段、 ， 和 工段。 18、以甲醇为原料生产醋酐有两条路线，一是 ，二是 19、制备甲醛可用 ， ， 等多种方法。 二、判断 1、合成甲醇主、副反应均为体积减小的反应，增加压力对提高甲醇平衡分压有利。 ( ) 2、增加空速可增大甲醇的生产能力但不有利于移走反应热，防止催化剂过热。 （ ） 3、甲醇合成塔的基本结构主要由外筒、内件和电加热器三部分组成。 （ ） 4、从甲醇合成的化学平衡来看，温度低对于提高甲醇的产率是有利的，因此，生产甲醇时，温度越低越好。 （ ） 5、浆态床反应器的特点是将双功能催化剂悬浮于惰性液体介质中，在气、液两相中进行反应。 （ ） 6、由于合成气制二甲醚的反应是一个连续的反应，适当延长原料气在三相床中的停留时间有利于二甲醚的生成。 （ ） 7、在合成气中可加入一定量的水对合成二甲醚有利。 （ ） 8、醋酐生产的关键是醋酸裂解反应，乙烯酮收率的高低决定了醋酐的产量，并且适当提高反应温度，增加原料分压及裂解气迅速彻底地冷却分离有利于生成乙烯酮反应的发生。 （ ） 9、在生产过程中，如果裂解气能急速冷却，副产物分离越快速与彻底所得到乙烯酮气体越纯净，因而经吸收后制得的醋酐质量越好，产量越高。 ( ) 10、CH2=C=O+H20 CH3COOH，CH3COOH+CH=C=O (CH3CO)2O两个反应是对醋酐生产有利的。 （ ） 11、从化学反应的平衡转化率来看，甲醇氧化在各种温度范围内几乎100转化成甲醛，而甲醇脱氢反应的平衡转化率与温度关系较大 （ ） 12、生产甲醛时接触时间越长，产率越高。 （ ） 三、简答 1、合成气的主要应用是什么？ 2、影响合成甲醇的主要工艺条件有哪些？ 3、比较高压法和中压法生产甲醇各自的特点。 4、什么是浆态床(三相床)甲醇合成工艺？有何特点 5、二甲醚的应用有哪些？ 6、羰基合成法生产醋酸的工艺条件及控制因素有哪些，如何影响？ 7、醋酸裂解法生产醋酸的主要原理？ 8、影响合成甲醛的主要工艺条件有哪些？ 9、什么是联醇生产方法，试筒述之。 10、试述二甲醚的性质 四、论述 1、合成甲醇的原理 2、二甲醚制备方法及原理 3、简述醋酸裂解法生产醋酸的主要原理。 4、甲基叔丁基醚有什么用途?请比较其生产工艺流程，发展前景如何？ 第八章 答案一、填空1、含有一个碳原子2、单位时间3、空间时间4、反应的原料数量，通入反应器原料数量比值5、实际所得目标产物量，反应掉原料计算应得产物理论量6 、转化为目标产物的原料量，通入反应器原料量7、二甲醚，2CH30HCH30CH3 ，甲醛8、甲酸甲酯，硫酸氢甲酯9、醋酸、醋酐10、一甲胺、二甲胺胺11、生产甲醛，溶剂和萃取剂12、CO、C02加压催化氢化法，气相法，液相法13、催化剂，温度，锌铬和铜基催化剂14、气固相法(二相法)，液相法(三相床)法15、溶解、扩散、解吸16、羰基钴，碘甲烷17、精制工段，轻组分回收工段，催化剂制备再生工段。18、醋酸裂解法，羰基合成法19、甲烷氧化、甲醇脱氢氧化、乙烯氧化二、判断1、，2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11 12、三、简答1、以合成气为原料生产甲醇，甲醇羰基化制醋酸和醋酐，生产合成氨，合成气制燃料醇，合成气制烃燃料。2、工艺条件的控制主要有温度、压力、原料气组成和空速及气体的循环等。3、高压法是在压力为30MPa，温度为300400下使用锌铬催化剂合成甲醇的工艺高压法生产工艺成熟，但生产压力过高、动力消耗大，设备复杂、产品质量较差。中压法是在低压法基础上开发的在510MPa压力下合成甲醇的方法，该法成功地解决了高压法的压力过高对设备、操作所带来的问题，同时也解决了低压法生产甲醇所需生产设备体积过大、生产能力小、不能进行大型化生产的困惑，有效降低了建厂费用和甲醇生产成本。4、浆态床甲醇合成工艺是指：气相以氢、一氧化碳和二氧化碳为甲醇原料气，液相以惰性液相为介质，固相以细颗粒固体为催化剂在一定的温度和压力下，合成塔中气-液固三相之间进行传质，并在固相催化剂活性内表面上反应而制取甲醇。该工艺传热性和热稳定性较好，反应温度接近等温，易于控制 氧化碳与二氧化碳的单程转化率和气相产物中的甲醇百分含量高于传统的气-固相催化法。5、生产气雾剂及制冷剂，民用洁净燃料，用作柴油发动机燃料，作化工原料。6、从羰基合成醋酸反应： CH30H+COCH3COOH 一137 9kJmoI CH3COOH+CH3OHCH3COOCH3H20， CH3C00CH3+CO(CH3CO)2O 从热力学分析得知，温度升高，反应速度加快，但温度对产品的组成影响很大。从主反应式)来看，该反应为放热反应，放出热量为137.9kJmol，根据平衡理论，该反应的平衡常数随反应温度升高而减小，因此该反应不宜在高温下进行。同时，增加压力可使平衡右移。因此降低反应温度和增加反应压力有利于提高羰基合成反应的平衡转化率。8、反应温度，原料气的氧醇分子比，原料气中甲醛与水蒸气的配料浓度，接触时间9、与合成氢联合生产甲醇工艺简称联醇。这是一种合成气的净化工艺，是为了替代我国不少台成氨生产用铜氨液脱除微量碳氧化物而开发的一种新工艺。联醇生产是在10.O13.OMPa压力下，采用铜基催化剂，串联在合成氨工艺中，用合成原料气中的CO、C02、H2合成甲醇。与高压法和低压法相比较，联醇法生产必须同时满足合成氨和甲醇合成的要求，由于生产工艺是先合成甲醇，所以经甲醇合成后的原料气组成必须满足合成氨的要求。10、二甲醚分子式为C2H6O，结构简式为CH-O-CH3，二甲醚在常温下为无色并有轻微醚香的气体，能溶于水和醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂。无毒、无腐蚀性，在空气中不会形成过氧化物，燃烧时火焰略带光亮，燃烧热(气态)为1455 KJmol。二甲醚含有甲基和甲氧基基团在一定条件下，可发生化学反应，利用这些性质，可制取一系列高附加值的精细化工产品。四、论述1、合成甲醇的主要化学反应是CO和H2在多相铜基催化剂上的反应，反应如下： CO+2H2；CH30H(g) -90. 8kJmol 反应气体中含有C02时，还发生下面的反应： CO2+3H2CO+H20(g) -49. 5kJmol 反应过程除生成物甲醇外，还生成少量的烃、醇、醛、醚和酯等化合物。主要副反应如下。 (1)烃类主要有C1C3烷烃，通式如下： nCO+(2n+1)H2CnH2n+2+nH2O (2)醇类主要有c1c4伯醇，通式如下： CH3OH+nCO+2nH2CnH2n+1CH20H十nH20 (3)醛 CO+H2HCHO (4)醚类 2C0+4H2CH30CH3+H20 2CH30HCH3OCH3+H20 (5)酸类 CH3OH+nCO+2(n一1)H2CnH2n+lCOOH+(n -1)H2O (6)酯类和碳元素c产物有甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和碳等。2、二甲醚制备方法有甲醇液相脱水法(硫酸法)、甲醇气相转化法和煤基合成气一步法等。 1）甲醇液相脱水法生产二甲醚 该方法采用硫酸作脱水剂反应在液相中进行。两分子甲醇在浓硫酸作用下脱去一分子水生成一分子二甲醚，反应如下：CH30H+H2S04CH3HSO4+H20，CH3HS04+CH3OHCH3OCH3+H2SO4 2）甲醇气相转化法(也称二步法) 甲醇脱水生成二甲醚的反应式为：2CH3OHCH30CH3+H20 气相甲醇脱水法是从传统的浓硫酸甲醇脱水法基础上发展起来的，其基本原理是将甲醇蒸汽通过固体酸催化剂，发生非均相催化反应脱水生成二甲醚。 3）煤基合成气一步法生产二甲醚总反应式可以简写为： 3CO+3H2CH30CH3+C02 -2451 kJmol 用合成气(CO+H2)直接合成二甲醚技术又称煤基合成气一步法技术。是将合成甲醇和甲醇脱水两个反应组合在一个反应器内完成，煤基合成气生成甲醇后很快脱水生成二甲醚和水，水又进一步与CO进行水煤气变换反应，推动平衡不断向甲醇和二甲醚方向移动3、醋酸裂解法也叫乙烯酮法。该方法分两阶段进行：首先是气相醋酸在三乙基磷酸盐作用下，进行催化裂解(脱水)反应生成乙烯酮，该反应为吸热反应；反应接近平衡转化率后(醋酸转化率达8090左右)，将分离的气体乙烯酮与醋酸反应转化为醋酐，在生成乙烯酮反应达到平衡转化率时注人氨，注人氨是为了破坏催化剂活性，使系统平衡不再改变，此时乙烯酮的选择性能超过90。反应过程首先是醋酸生成乙烯酮： CH3COOHCH2=c=O+H20+146 7kJkmol然后是分离的气体乙烯酮与醋酸反应生成醋酐： CH2=C=0+CH3COOH(CH3CO)20该步反应选择性接近100。4、甲基叔丁基醚(MTBE)是发动机汽油的高辛烷值添加剂。含10MTBE的汽油能使燃料消耗下降7，生产成本降低20左右。与烃基铅添加剂不同，甲基叔丁基醚不会引起空气污染，且无毒性，与汽油的互溶性好，辛烷值高，并可通过甲醇与来源丰富的异丁烯或异戊烯合成。因此，甲基叔丁基醚在无铅汽油配方中被广泛使用。 1）、膨胀床反应工艺 膨胀床反应工艺中催化剂保持运动状态，反应热均匀地释放，催化剂颗粒不会产生过热现象，有利于传质、传热。 2）、催化蒸馏反应工艺 为了提高异丁烯转化率至99 5，可采用反应-分离-再反应-再分离的工艺流程，但这样流程太长，投资大，能耗也高。 3）混相床催化蒸馏组合工艺专心-专注-专业