第一篇：化學工藝學作業答案

第二章

1.煤、石油和天然氣在開采、運輸、加工和應用諸方面有哪些不同？

答：先說開采方面：煤儲存于地下幾十米至幾百米不等，靠機械或者人工在地下煤層作業面開采；石油和天然氣都是可以流動的液體或者氣體，埋藏在地下幾百米直至六七千米的地下，一般都是先打油氣井，建立流動井筒，依靠地層壓力或者人工舉升等方式將油氣開采出來；

再說運輸方面：煤主要是依靠鐵路、公路以及大型貨輪運輸；石油、天然氣主要依靠管道運輸，短程的也用油罐車運輸；

加工和應用方面：三者都是能源，應用都非常廣泛；煤主要用于發電，此外煤制油工業也日趨成熟；石油和天然氣相對而言屬于清潔能源，尤其是天然氣，主要用途還是作為燃料，畢竟是能源嘛。同時，煤、石油、天然氣他們的衍生品都很多，應用也非常廣泛，比如塑料、衣服、各種用油（食用油除外）、化肥等等，都離不開他們，可以說他們與我們的生活息息相關。

2.試敘述煤化程度與煤性質及應用的關系。

答：根據煤化程度分為：泥炭，褐煤，煙煤，無煙煤。

泥炭性質：煤最原始的狀態，無菌、無毒、無污染，通氣性能好，質輕、持水、保肥、有利微 生物活動，增強生物性能，營養豐富，即是栽培基質，又是良好的土壤調解劑，并含有很高的有機質，腐殖酸及營養成份。

應用：燃料，花卉用土，有機肥料等。

褐煤性質：是煤化程度最低的礦產煤。一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤。化學反應性強，在空氣中容易風化，不易儲存和遠運。

應用：發電廠的燃料，也可作化工原料、催化劑載體、吸附劑、凈化污水和回收金屬等。煙煤性質：煤化程度較大的煤。外觀呈灰黑色至黑色，粉末從棕色到黑色。由有光澤的和無光澤的部分互相集合合成層狀。

應用：煙煤除可用于作燃料、燃料電池、催化劑或載體、土壤改良劑、過濾劑、建筑材料、吸附劑處理廢水等。

無煙煤性質：是煤化程度最大的煤。無煙煤固定碳含量高，揮發分產率低，密度大，硬度大，燃點高，燃燒時不冒煙。黑色堅硬，有金屬光澤。

應用：無煙煤塊煤主要應用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造鍛造等行業；無煙粉煤主要應用在冶金行業用于高爐噴吹。

第三章

1.氧化反應有哪些特點？這些特點與工藝流程的組織有什么具體的聯系？

答：氧化反應的共同特點有：1屬強放熱反應；2反映途徑多樣化，副產品品種多；3生成CO2和水的傾向性（即深度氧化）大。在工藝流程中須考慮熱量的回收和合理利用，在設備的選用時，須考慮反應熱的及時攜出問題。由于生成的主、副產物品種多，含量不高（或集中度差），在工藝流程中須考慮產物的分離次序。分離設備的選用或設計時要考慮是否能達到分離要求的問題。為減少CO2和水的生成，選擇氧化劑和氧化催化劑相當重要，并在工藝流程組織重要考慮氧化劑和氧化催化劑的循環及回收利用問題，為減少深度氧化反應的發生，適時中止氧化反應相當重要，為此，在工藝流程中須設置中止氧化反應的設備，如急冷器等。

2.二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，為什么要在不同溫度條件下分段進行？

答:在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反應中，反應熱力學和反應動力學之間存在矛盾，即為達到高轉化率，希望反應在較低溫度下進行。為加快反應速率，希望反應在較高溫度下進行，在實際生產中，為兼顧資源利用、環境保護及企業生產能力，常將反應分段進行。首先利用SO2初始濃度高，傳質推動力大的優勢。在較低溫度下快速將反應轉化率提升至70%-75%，然后快速升溫至較高反應溫度，在此利用反應動 1

力學優勢，快速將反應轉化率提升至85%-90%。進入第三階段后，反應又在較低溫度下進行，利用反應熱力學優勢，將轉化率再次提升至97%-98%。由于提升幅度不大，花費的時間也不會很多。這種反應順序的安排，既照顧了反應轉化率，又兼顧了反應速率。但若追求高轉化率（如達到99.5%），反應需在更低的溫度下進行，花費時間長，將嚴重影響到企業的生產能力，此時需采用本教科書上介紹的“二轉二吸”工藝才行。

3.簡述環氧乙烷生產中車間的安全問題。

答：環氧乙烷生產車間采用的原料（以西）和產品（EO）都是易燃易爆物料，運輸和儲存中，管路、容器和反應器都不準有溢流現象發生；車間動力線路采用暗線埋設，設備采用防爆電機驅動，設備之間排列順序和間距要符合國家安全要求，不能用鐵器擊打設備和管道，不穿有鐵釘的鞋子。各工段之間的間距也符合國家安全要求。乙烯-氧氣混和器，氧化反應器的設計和制造要規范，嚴格符合工藝和安全要求，以避免混合器爆炸、氧化器“飛溫”和“尾燒”等事故發生。車間設置安全通道，配置滅火等消防設施。

4.丙烯腈反應器改進的方向以及目前遇到的困難？

答：目前廣泛采用的Sohio細粒子湍流床反應器比固定床反應器優越，但實際操作與反應原理之間存在不小的矛盾。從氧化-還原機理及丙烯氨氧化的特性來看，要求床層下部處于低氧烯比狀態，在獲得一定轉化率（如80%）的同時，提高反應的選擇性；在床層上部處于高氧烯比狀態，讓剩余丙烯繼續反應，轉化率達到98%以上，而實際操作情況則與之相反，選擇性和轉化率不高，大有改進余地，Sohio公司近年來開發的新型反應器（如本教科書圖3-1-42所示），以及國內開發的UL反應器（如圖3-1-43所示），都采用分段式（或兩個反應區域）布局。首先在低氧烯比條件下反應，然后分段（區域）補充氧氣繼續反應，以獲取較高的選擇性和轉化率。這類反應器歲發表了專利，但存在氣-固分離器負荷大，分離器內固體粒子濃度高，易發生深度氧化反應，以及催化劑跑損嚴重的缺點，反映器結構也頗為復雜，至今還沒有實現工業化。

5.氨合成有多種工藝流程，試說說它們的主要特點。

答：（1）中國中型合成氨系統工藝流程，屬中壓法采用中國自主開發的軸徑向氨合成塔，工藝流程簡單，投資省，適宜與非尿素類氨企業配套，缺點是氨凈值低，能量回收和利用差，生產成本高。

（2）布朗三塔三廢鍋氨合成圈工藝流程。屬低壓法，能量回收利用好，氨凈值高，采用天然氣為原料，新鮮補充原料氣經生冷法已除去惰性氣體，H2、N2也得到調整，對反應有利，且弛放氣無排放，原料利用率高，但工藝流程復雜，投資大，適用于大型合成氨廠采用，生產成本低，環境污染小。

（3）伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈工藝流程，屬低壓法，能量回收和利用好，氨凈值高，采用石油渣油為原料，弛放氣經回收H2后排放，原料利用率高，但工藝流程復雜，投資大，適用于大型合成氨廠采用，生產成本低，環境污染小。

（4）托普索S-250型氨合成圈工藝流程，屬低壓法，因采用徑向反應塔，小顆粒催化劑，反應壓降小，催化劑活性高，能量回收利用好，氨凈值高，以天然氣為原料，適用于大型合成氨廠采用。

（5）卡薩里軸徑向氨合成工藝流程，屬低壓法，能量回收利用好，氨凈值較高，只需一個反應器，故能方便的應用于中國中型合成氨廠的擴能技改中，但因氨凈值比上述的（2）~（4）稍低，在新建大型氨廠采用還不十分適宜。

6.簡述離子膜法電解原理。

答：利用離子交換膜代替隔膜。離子交換膜微孔中，掛有磺酸基團（-SO）其上有可交換的Na能與陽極電解液（鹽水）中的Na進行交換，客觀上看到的是Na經微孔進入陰極室，而陽極電解液中的Cl或陰極室中的OH因受-SO的排斥，不能經微孔流入陰極室或陽極室。因此，經過放電，在陽極室可得到Cl2及低濃度食鹽水，在陰極室得到H2和低濃度純NaOH溶液。若陽極電解液（鹽水）中含有多價陽離子（如Ca、Mg、Al和Fe等）按上述原理也會與-SO的Na交換，從而占據了部分交換位置，是離子交換膜的交換Na的能力下降，故原料鹽水的脫多價陽離子相當重要，只有將他們脫除至某一指標后，才能用作電解液。3+3+

3-+

+2+

2+-3-+

+

-3-+第四章

1.焙燒和煅燒有哪些相同和不同之處？試寫出焙燒和鍛燒化學反應式各一條。

答： 焙燒是將化學礦石在空氣、氫氣、氯氣、一氧化碳、二氧化碳等氣流中不加或配加一定的物料，加熱至低于爐料熔點，發生氧化、還原或其他化學變化的單元過程。

煅燒是在低于熔點的適當溫度下，加熱物料，使其分解，并除去所含結晶水、二氧化碳或二氧化硫等揮發性物質的過程。

兩者相同之處是：均在低于爐料的熔點的高溫下進行。

兩者的不同之處是：焙燒是原料與空氣、氯氣等氣體及添加劑發生化學反應，煅燒是物料發生分解反應，失去結晶水或揮發組分。

焙燒的工業應用實例：硫鐵礦焙燒制備二氧化硫。

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

煅燒的工業應用實例：石灰石煅燒制備生石灰。

CaCO3→CaO+CO2↑

2.采用哪些措施可提高礦物的浸取速度？書中介紹的各類浸取器的共同點和特點是什么？

答：提高礦物浸取速率的措施有：

——選取合適的浸取劑；

——對礦物進行切片、粉碎、研磨等予處理；

——選取合適的浸取條件，包括溫度、浸取劑濃度、礦石粒徑、液固

比、攪拌措施等； ——選取合適的浸取設備。

浸取器有間歇式、半連續式、連續式；按固體原料處理方式，分為固定床、移動床、分散接觸式等；按液固接觸方式，可分為多級接觸、單級接觸等。

浸取器有滲濾器、機械攪拌槽式浸取器、空氣鼓泡槽式浸取器、回轉式浸取器、板式浸取塔、增稠浸取器、螺旋浸取器等。

3.在濕法磷酸生產中，可采用哪些措施來提高磷的總收率？在諸多生產方法中，你認為哪種比較好？為什么？

答：在濕法磷酸生產中，提高磷收率的措施有：

在磷礦浸取工序要盡可能提高磷礦分解率，盡可能減少由于磷礦粉被包裹或同晶取代造成的P2O5損失。在分離工序要求CaSO4結晶粗大、均勻、穩定，過濾強度和洗滌效率高，減少P2O5損失。

要選取合適的浸取條件，包括：①液相SO3濃度；②反應溫度；③料漿中P2O5濃度；④料漿中固含量；⑤料漿返回量；⑥物料在反應槽中停留時間；⑦攪拌強度。

第五章

1.裂解氣深冷分離中，采用哪些措施來回收冷量？

答：冷量的回收表現在兩個方面，一個方面是低溫度級別的冷量在不同溫度下的重復使用，例如塔頂冷凝器用的低溫冷劑，用作溫度稍高的精餾塔頂冷劑，或中間冷凝器的冷劑，依此類推直至這種冷劑全部汽化，溫度升至接近常溫為止，另一種是現有冷劑通過節流膨脹或熱泵系統維持一定的低溫度級別冷劑，以減少低溫度級別的冷劑的制造量，從而節約能量。冷箱是回流冷量的經典設備，利用這一設備可制造出更低溫度級別的冷量，用作脫甲烷塔的冷劑等。這一過程，可看做潛在冷量被釋放出來，變成更低溫度級別的冷量，使之得到回收和利用。

2.采用催化蒸餾法有哪些好處？

答:首先，催化蒸餾法將反應器和蒸餾塔組合在一起，實現了反應和蒸餾在同一設備內進行，因而節約了設備投資費。

其次，可將反應熱供給蒸餾和提餾段。節能效果明顯，也省去加熱設備和相應管路。

最后是因反應產物能通過蒸餾和提餾快速離開反應區，有利于平衡向生成目的產物方向移動，從而提 3

高了反應的平衡轉化率。

3.解釋氣相乙烯水合法生產乙醇，乙烯轉化率為4.5-5.0%的原因

答：這可由平衡轉化率與溫度和壓力的關系來確定（見本教材書圖5-4-04）。由該圖可見，即使壓力升至14.7MPa。在300℃時，乙烯的平衡轉化率僅為22%，在此條件下，乙烯已發生猛烈的聚合反應。另一方面，工業上應用的磷酸/硅藻土催化劑，只能在250~300℃時才能發揮正常活性。為防止聚合，工業上采用的壓力在7.0MPa左右。250~300℃下相應的平衡轉化率為10%~20%。考慮到動力學因素（希望在稍高溫度下進行），實際的轉化率很低，僅為5%左右

第六章

1.煤的熱分解過程條件的變化對煤的干餾和氣化有什么影響？

答:溫度：隨最終溫度的升高，煤干餾時，焦炭和焦油產率下降，煤氣產率增加而煤氣熱值降低，焦油中芳烴與瀝青含量增加，酚類和脂肪烴含量降低，煤氣中氫氣成分增加而多碳烴類減少。氣化時，煤焦的氣化速率增加，氣化過程由化學控制向擴散控制過渡，高溫氣化的煤氣中焦油和烴類物質很少，接近平衡組成。

升溫速率：隨加熱速率的增加，煤干餾時熱解的液體量增加、膠質體溫度范圍擴大，煤膨脹度增加，焦炭裂紋增加，塊度下降。快速升溫有利于揮發分析出，半焦氣孔率增加，可促進氣化過程。

壓力： 在壓力下進行熱解時，煤的粘結性得到改善，此時，裂解產生的液體產物數量以及液體產物的停留時間隨壓力增加而增加，從而有利于對固相的潤濕作用的緣故。壓力增加同樣加速氣化反應速率。但煤干餾時，壓力增加干餾煤氣產率下降。

氣氛：在氫氣氛中進行熱裂解和在惰性氣氛中顯著不同，在加氫氣氛中裂解僅需幾秒鐘就能生成更多的揮發產物，加氫熱解后甲烷和輕質油產率明顯增加，而干餾殘炭產率明顯下降。同樣煤在二氧化碳氣氛和水蒸氣氣氛下的氣化速率也是不同的，一般煤焦與水蒸氣的氣化速率大于煤焦與二氧化碳的氣化速率。

2.實行配煤煉焦有哪些積極意義？

答: 煉焦煤資源：國內外都存在優質煉焦煤資源不足，中國更是如此。

焦炭質量本身：單一煤種煉焦只有焦煤合適，但隨著高爐大型化，單一煤種的焦炭不能滿足現代高爐要求。調整煉焦企業產品結構：在保證焦炭質量前提下，盡量增加焦化產品收率，有利于企業經濟利益。

3.實現煤氣化聯合循環發電工藝有哪些好處？

答：傳統煤化工主要是焦化、氣化、液化和電石乙炔。

粗放式加工：以焦炭、煤氣為主要產品，為冶金和化工（化肥，芳烴，乙炔）提供原料；本質是熱加工：基本不用催化劑和反應器，采用高溫加熱的焦爐和煤氣爐。雖稱煤化工，但缺少化工特色；工藝技術發展程度低，勞動條件較差；規模小，增值少，環境污染嚴重。

煤氣化多聯產系統的好處： 以煤氣化為龍頭，采用資源/能源/環境一體化的多聯產工藝，實現煤炭大規模、高效、清潔轉化和多聯產。

①它是一個多元集成技術體系，并能根據市場需求把多種先進技術組合成不同能源體系；

②考慮工業生態學，可實現顆粒物、SO2、NO2和固體廢物等污染物的近零排放，通過提高效率和碳封存實現CO2零排放；

③原料和產品的多元化，原料包括煤、天然氣、渣油、石油焦、生物質、城市垃圾等，產品有發電聯產蒸汽、液體燃料、合成氣、化學品、氫等；

④先進的系統集成及計算機控制技術以保證系統運行的可靠性和穩定性。

第七章

1.寫出芳烴磺化反應的主要副反應以及克服這些副反應的方法

答:芳烴的磺化最主要的副反應是形成砜,特別是再芳環過剩和磺化劑活性強的時候，如：

用三氧化硫磺化時，極易形成砜，可以用鹵代烷烴為溶劑，也可以用三氧化硫和二氧六環、吡啶等的復 4

合物來調節三氧化硫的活性。發煙硫酸磺化時，可通過加入無水硫酸鈉，抑制砜的形成。

2．有機溶劑用三氧化硫進行磺化時，由于生成的磺酸一般都不溶于有機溶劑，反應物常變得很粘，你認為反應后的磺酸應如何分離，寫出產品的后處理方案。

3.談談苯環反應氨解時，苯環上原有取代基對氨解反應的影響。

答：由于苯環上引入氨基通常先引入吸電子基團，降低苯環的堿性，再進行親核取代引入氨基，因此苯環的直接反應氨解，可以大大簡化工藝過程。當苯環上由吸電子基團存在時，苯環的堿性降低，發生氨解反應容易進行；相反，當苯環上存在供電子基團時，氨解反應難以進行。

4.談談縮合反應的共同規律。

第八章

1.舉例說明和區別線型和體型結構，熱塑性和熱固性聚合物，無定型和結晶聚合物。

答: 線形和支鏈大分子依靠分子間力聚集成聚合物，聚合物受熱時，克服了分子間力，塑化或熔融；冷卻后，又凝聚成固態聚合物。受熱塑化和冷卻固化可以反復可逆進行，這種熱行為特稱做熱塑性。但大分子間力過大（強氫鍵）的線形聚合物，如纖維素，在熱分解溫度以下，不能塑化，也就不具備熱塑性。帶有潛在官能團的線形或支鏈大分子受熱后，在塑化的同時，交聯成體形聚合物，冷卻后固化。以后受熱不能再塑化變形，這一熱行為特稱做熱固性。但已經交聯的聚合物不能在稱做熱固性。

聚氯乙烯，生橡膠，硝化纖維：線形，熱塑性

維素：線形，不能塑化，熱分解

酚醛塑料模制品，硬橡皮：交聯，已經固化，不再塑化

2.舉例說明橡膠、纖維、塑料間結構-性能的差別和聯系。

答: 現舉纖維、橡膠、塑料幾例及其聚合度、熱轉變溫度、分子特性、集態、機械性能等主要特征列于下表。

纖維需要有較高的拉伸強度和高模量，并希望有較高的熱轉變溫度，因此多選用帶有極性基團（尤其是能夠形成氫鍵）而結構簡單的高分子，使聚集成晶態，有足夠高的熔點，便于燙熨。強極性或氫鍵可以造成較大的分子間力，因此，較低的聚合度或分子量就足以產生較大的強度和模量。

橡膠的性能要求是高彈性，多選用非極性高分子，分子鏈柔順，呈非晶型高彈態，特征是分子量或聚合度很高，玻璃化溫度很低。

塑料性能要求介于纖維和橡膠之間，種類繁多，從接近纖維的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成纖維）到接近橡膠的軟塑料（如聚乙烯，玻璃化溫度極低，類似橡膠）都有。低密度聚乙烯結構簡單，結晶度高，才有較高的熔點（130℃）；較高的聚合度或分子量才能保證聚乙烯的強度。等規聚丙烯結晶度高，熔點高（175℃），強度也高，已經進入工程塑料的范圍。聚氯乙烯含有極性的氯原子，強度中等；但屬于非晶型的玻璃態，玻璃化溫度較低。使用范圍受到限制。

3.什么叫鏈轉移反應？有幾種形式？對聚合物速率和相對分子質量有何影響？什么叫鏈轉移常數？與鏈轉移速率常數的關系？

答：鏈轉移(Chain Transfer)：在自由基聚合過程中，鏈自由基可能從單體(M)、溶劑(S)、引發劑(I)等低分子或大分子上奪取原子而終止，使失去原子的分子成為自由基，繼續新鏈的增長，這一反應叫鏈轉移反應。鏈轉移結果，自由基數目不變，如新自由基與原自由基活性相同，則再引發增長速率不變，如新自由基活性減弱，則再引發相應減慢，會出現緩聚現象。極端情況是新自由基穩定，難以繼續再引發增長，成為阻聚作用。

平均聚合度是增長速率與形成大分子的所有終止速率（包括鏈轉移終止）之比。

其中CM、CI、CS分別是向單體、引發劑、溶劑轉移的鏈轉移常數。

4.無規、交替、嵌段、接枝共聚物的結構有何差異？在這些共聚物名稱中，對前后單體的位置有何規定？

答：對于二元共聚物，無規共聚物是指兩單元M1、M2無規排列，M1、M2 連續的單元數不多，自1至數十不等，按一定幾率分布。交替共聚物：共聚物中M1、M2兩單元嚴格相間。

嵌段共聚物：由較長的M1鏈段和另一較長的M2鏈段構成大分子。每鏈 段由幾百至幾千個結構單元組成。

接枝共聚物：主鏈由單元M1組成，而支鏈則由另一單元M2組成。無規共聚物命名中，前一單體為主單體，后為第二單體。嵌段共聚物名稱中前后單體代表單體聚合的次序。接枝共聚物中前單體M1為主鏈，后單體M2則為支鏈。

5.比較本體、懸浮、溶液和乳液聚合的配方、基本組分和優缺點。乳液聚合和均相聚合各有什么特點？與沉淀聚合有何相似之處？

答：乳液聚合是單體在微小的膠束或乳膠粒中進行的聚合，從宏觀上看似是均相的乳液，但微宏觀上看是以水為介質的非均相聚合，如聚合物和單體能溶解，即在聚合過程中始終只有一相，反之即兩相。而沉淀聚合是指在聚合過程中，聚合物以固體形式析出的聚合。

第二篇：化學工藝學論文

目錄

第一章 概 述........................................................1 第二章 離子液體脫硫機理...............................................3 2.1 離子液體的定義及性質..........................................3 2.2離子液體的合成方法.............................................4 2.3離子液體的反應機理.............................................4 2.4離子液體的操作條件.............................................4 第三章 離子液體脫硫工藝流程...........................................7 3.1工藝操作流程...................................................7 第四章 能量回收與三廢處理.............................................8 4.1 離子液體的再生.................................................8 4.2離子液體脫硫三廢處理...........................................9 4.3離子液體脫硫的前景.............................................9 參考文獻.............................................................10

第一章 概 述

隨著石油工業和汽車工業的飛速發展，汽車尾氣所造成的環境污染問題日益嚴重。汽油和柴油中的硫化物燃燒生成的SOx是汽車尾氣中的主要污染物之一[1]。此外，硫含量較高的汽柴油在發動機汽缸內燃燒時對發動機內壁及相關零部件會造成腐蝕，硫化物的存在甚至會使汽車尾氣處理裝置中的催化劑失活，從而間接導致尾氣中氮氧化合物、一氧化碳和二氧化碳等的排放量超標。

近幾年世界各國對燃油中的硫含量都提出了嚴格的要求[2-3]。因此，開發有利于環境保護的低硫燃油和燃油脫硫技術已成為當今世界煉油工藝的核心，是工業界和學術界共同關注的焦點。

1.1 燃料油中含硫化合物的類型

石油中硫的存在形式主要有兩種，通常將能與金屬直接發生反應的硫化物稱為“活性硫”，包括元素硫、硫化氫和硫醇。微量元素硫在油品中有良好的溶解作用，當溫度高于150℃時，元素硫能與某些烴類反應，生成新的硫化物和硫化氫等。硫化氫屬于弱酸性氣體，具有較強的反應活性，易溶于油品，易被空氣氧化成元素硫。硫醇惡臭有毒，具有弱酸性，反應活性較強，具有強烈的腐蝕作用。不與金屬直接發生反應的硫化物稱為“非活性硫”，包括硫醚、二硫化物、噻吩等。硫醚屬于中性液態物質，熱穩定性較高，不與金屬發生反應，但其分子中的硫原子有形成高價的傾向。二硫或多硫化物隨分子中硫原子數目的增加，穩定性急劇下降，化學活性增強。噻吩和苯并噻吩類屬于芳香性的雜環系，熱穩定性較高。在這些硫化物中，噻吩占到柴油總硫的80%以上，苯并噻吩和二苯并噻吩又占噻吩類的70％以上。活性硫(硫元素、硫化氫、硫醇、二硫化物和多硫化物也歸于此)相對容易脫除，非活性硫(硫醚、噻吩、苯并噻吩)則較難脫除；其中柴油的4，6-二烷基苯并噻吩脫硫非常困難；生產催化裂化(FCC)汽油的原料主要是原油蒸餾或其他煉油裝置的350-540℃餾分的重質油，其中硫含量比較高，所含硫化物主要是噻吩類物質，包括噻吩、烷基噻吩、苯并噻吩等，我國也有其他的生產工藝，不過FCC汽油占汽油總產量的80％以上，加上原油含硫量高等原因，導致我國汽油中硫含量比國外高出很多，遠遠超出環保要求[4]。

1.2 燃料油脫硫的主要方法

面對日趨嚴格的燃料油硫含量標準及市場對低硫清潔燃料油的巨大需求，世界各國紛紛致力于開發各種油品脫硫技術。目前，燃料油脫硫的工業應用技術主要采用加氫脫硫(HDS)[5]。HDS是指在氫氣存在下，經加氫催化劑作用將燃料油中的有機硫化

物轉化為硫化氫而除去。一般來說石油餾分中硫醇類反應活性最高，最容易轉化，而噻吩類硫化物反應活性最低則最難轉化。燃料油中噻吩類硫化物占總硫含量的85％以上。要想脫除噻吩類硫化物，則需要較高的溫度和壓力，這不僅增大脫硫操作的危險系數，而且也很難達到深度脫硫(<50μg?g-1)的要求。如果利用HDS生產超低硫油，還需改進現有裝置，并研制活性更高的催化劑。另外，加氫裝置投資大，操作條件苛刻，且氫源的利用使操作費用較高，導致燃料油成本大幅上升。因此，由于資金、技術等方面的限制，利用HDS生產低硫燃料油是我國很多煉廠難以承受的。

鑒于加氫脫硫技術的缺陷，近年來，相繼出現了許多非加氫脫硫方法，如生物脫硫[6]、吸附脫硫[7]、氧化脫硫[8]以及烷基化脫硫[9]、離子液體萃取脫硫[10]等，其中氧化脫硫具有脫硫率高、反應條件溫和、設備投資和操作費用低、工藝流程簡單等優點，被稱為面向21世紀的創新煉油技術和綠色煉油技術，已成為國內外研究熱點。氧化脫硫技術主要包括含硫化合物的氧化和分離兩個步驟。在分離步驟中，多用極性有機溶劑萃取進行脫硫，所選用的有機溶劑主要有乙腈、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)等。這些有機溶劑在萃取硫化物的同時，還會萃取大量的芳香族化合物，從而造成油品損失；它們與油相有一定的互溶性，造成油品的污染；另外這些有機溶劑易揮發，毒性一般較大，造成環境污染，違背綠色化學的原則。

離子液體作為一種新興的綠色替代溶劑[11]，因其具有高熱穩定性、可忽略的蒸氣壓、寬的液態溫度區間、可調控的酸堿性、良好的溶解性等優勢，因此能夠替代傳統有機溶劑應用于化學反應(特別是催化反應)，從而實現反應過程的綠色化，因此近年來，離子液體的研究得到了迅猛的發展。如能用離子液體作為萃取劑或催化劑應用于燃料油氧化脫硫[12]，則大大降低環境污染。2001年Wasserscheid等[13]首次將離子液體應用于燃料油的萃取脫硫。由于離子液體/催化劑的分離操作簡單，且離子液體可循環使用，從而降低了脫硫的操作成本，因此成為近年來發展最快的非加氫脫硫技術之一。

第二章 離子液體脫硫機理

2.1 離子液體的定義及性質

離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子構成的、在室溫或室溫附近呈液體狀態的離子化合物，通常也稱室溫離子液體(Room Temperature Ionic Liquid：RTIL)，或室溫熔鹽(Room Temperature Molten Salts：RTMS)，簡稱離子液體(Ionic Liquid：IL)，其熔點一般低于100℃[14]。在這種液體中只存在陰、陽離子，沒有中性分子。我們通常所知的離子化合物在室溫下一般都是固體，強大的離子鍵使陰、陽離子在晶格上只能作振動，不能轉動或平動，陰陽離子之間的作用(即離子鍵)較強，一般具有較高的熔、沸點和硬度，如：NaCl，陰陽離子半徑相似，在晶體中做最有效的緊密堆積，每個離子只能在晶格點陣中做振動或有限的擺動，熔點為804℃，由此看來離子液體通常應該在高溫下存在。然而，通過選擇合適材料可控制在室溫下形成離子液體。如果把陰、陽離子做得很大且又極不對稱，由于空間阻礙，強大的靜電力也無法使陰、陽離子在微觀上做密堆積，使得在室溫下，陰、陽離子不僅可以振動，甚至可以轉動、平動，使整個有序的晶體結構遭到徹底破壞，離子之間作用力也將減小，晶格能降低，從而使這種離子化合物的熔點下降，室溫下可能成為液態，即在室溫下呈液態，通常將其稱作室溫離子液體。

1914年，第一個室溫離子液體硝酸乙基銨被合成出來，其熔點為12℃，但未引起人們的注意。1951年，Hurley和Wier等人[15]報道了由三氯化鋁和溴化乙基吡啶(摩爾比為1︰2)形成的室溫離子液體，以及利用這種離子液體進行金屬的電沉積；隨后進行的研究主要是離子液體在電化學方面的應用。但是，三氯化鋁類的離子液體對水敏感，極易吸收空氣中的水分，不利于操作，研究進展緩慢。進入二十世紀九十年代以后，合成出來了對水和空氣不敏感的離子液體[EMI]BF4之后，對離子液體的研究得到迅猛發展。

離子液體作為一種新興的“綠色溶劑”，與傳統的有機溶劑相比，具有許多獨特的性能[16]，主要有：①熔點低，具有較寬的液態范圍，可以在很寬范圍內選擇反應溫度；②良好的酸性，并在很大范圍內酸性可調；③溶解能力強，能溶解許多有機物、無機物；④幾乎沒有蒸氣壓，不揮發、不易燃燒和爆炸，對人和環境低毒，提供了嶄新的反應環境，避免了大量揮發性有機溶劑對環境造成的污染和對操作者的傷害，是安全綠色替代溶劑；⑤較好的熱穩定性和化學穩定性；⑥高極性；⑦較寬的電化學窗口；⑧可以重復使用。

2.2離子液體的合成方法

離子液體種類繁多，改變陽離子、陰離子的不同組合，可以設計合成出不同的離子液體。這些合成方法大體上有兩種基本方法：直接合成法和間接合成法[18]。

2.2.1 直接合成法

直接合成法通過酸堿中和反應或季銨化反應一步合成離子液體，如1-丁基-3-甲基瞇唑鹽[EMim][CF3SO3]、[RR′IM]X等操作簡便，無副產品，易純化。

2.2.2 間接合成法

若一步不能得到目標離子液體，就必須采用兩步合成法。首先通過季銨化反應制備目標離子鹵鹽。然后加入Lewis酸MXY或用目標陰離子[A]－置換出X－來得到目標離子液體。在第二步反應中，使用金屬鹽MY時，產生AgX沉淀或NH3、HX氣體而容易除去；加入強質子酸HY反應要求在低溫攪拌下進行，然后多次水洗至中性，用有機溶劑提取離子液體，然后真空除去有機溶劑得到純凈的離子液體。

2.3離子液體的反應機理

離子液體萃取脫硫是將離子液體和油品在一定溫度下攪拌，根據含硫化合物在油品和離子液體中分配系數不同，達到平衡時，硫化物在油品與離子液體兩相中重新分配。直接萃取脫硫法的優點是萃取時間短，操作簡單；但是單程脫硫率不高，有時為了達到深度脫硫(50μg?g-1)的要求，常需要多次萃取。

2.4離子液體的操作條件

離子液體對有機物、無機物的溶解度高，蒸氣壓低，與許多有機溶劑不混溶，它己成為新型的液-液萃取劑。離子液體中帶電荷基團濃度高，整體具有較強的極性，既可以作為氫鍵的給予體，又可以作為氫鍵的接受體而與許多物質形成氫鍵，正負離子電荷的靜電作用也使其能夠溶解許多化合物，在芳香族化合物的萃取分離方面有很好的應用前景。燃料油中的硫化物以噻吩類為主，是典型的芳香化合物，具有一定的極性，適合用離子液體萃取脫除。

與其他脫硫技術相比，離子液體萃取脫硫技術工藝簡單，條件溫和，可以在不改變汽油組分的情況下脫除燃料油油中的硫化物，脫硫工程中不產生新的污染。

2.4.1 以H2O2作為氧化劑

Lo等[31]研究了離子液體在燃料油氧化脫硫的應用，他們用中性離子液體

[BMim]PF6和[BMim]BF4代替傳統有機溶劑來萃取燃料油中的含硫化合物。同時在離子液體中以H2O2和CH3COOH作為氧化體系，進行化學氧化以達到脫硫的目的。用十四烷和DBT作模擬油，與油相不互溶的[BMim]PF6和[BMim]BF4作萃取劑，DBT從油相萃取到離子液體相，在離子液體中被H2O2-乙酸氧化為相應的砜，一旦DBT被氧化，油層中剩余的DBT就會進一步萃取到離子液體相，因此輕油中的DBT含量隨著氧化時間的延長會迅速下降，超過6h，DBT含量從758μg?g-1降低到7.8μg?g-1，即99％的DBT被除去。但該方法對實際輕油的脫硫率比模擬油低，利用離子液體[BMim]PF6和[BMim]BF4對實際輕油的脫硫率分別為73％和40％。操作完成后，離子液體可循環使用，其活性沒有明顯降低。該方法將化學氧化-離子液體萃取兩個脫硫步驟“一鍋法”進行，相對于只用離子液體萃取脫硫，其脫硫率增加一個數量級，還避免了使用有機溶劑所造成的污染及安全問題。

使用中性離子液體[BMim]PF6和[BMim]BF4進行萃取氧化脫硫時，經常需要加入一定量的乙酸，原因可能是在油/離子液體兩相間，H2O2作為氧化劑直接氧化含硫化合物速率較慢，而CH3COOH與H2O2可以生成氧化能力更強的過氧化物，從而可以更為高效的完成含硫化合物的氧化。顯然，在氧化體系中增加酸性，有助于離子液體的萃取氧化脫硫。Lu等[32]報道了用酸性離子液體[HMim]BF4作為溶劑和催化劑，30％的H2O2為氧化劑，以DBT和異辛烷配成模擬油，將DBT氧化為相應的亞砜或砜后除去，在90℃條件下，6h脫硫率在60~93％，離子液體重復使用6次，脫硫率無明顯下降。該過程中不需加入甲酸或乙酸等有機酸，而是直接利用酸性離子液體[HMim]BF4的催化作用，即可實現油品的深度脫硫，但是其報道中暫時沒有看到關于酸性離子液體[HMim]BF4的催化作用和催化過程的詳細說明和解釋。

Zhu等[33]以DBT和正辛烷為模擬油，分別比較了以下情況下模擬油的脫硫情況，若僅用離子液體[BMim]BF4、[OMim]BF4、[BMim]PF6和[OMim]PF6萃取模擬油中的含硫化合物，脫硫率只有12.2-22.0％；若向氧化-萃取體系中同時加入H2O2、鎢過氧配合物和離子液體[BMim]BF4，模擬油脫硫率增大到98.6％。這表明離子液體萃取-化學催化氧化耦合脫硫，明顯優于其他脫硫技術，適于深度脫硫。

Zhao等[34]以Br?nsted酸性離子液體[Hnmp]BF4和氧化劑H2O2共存的情況下，對燃料油和模擬油(DBT與正辛烷)萃取/氧化脫硫進行了研究，結果表明，60℃時，H2O2與硫的摩爾比為4，模擬油/離子液體體積比為1，反應40min，模擬油中DBT的脫除率達到100％，使用后的離子液體再生，循環使用7次，脫硫率仍可達100％，循環使用12次，脫硫率為93.4％。將該方法應用于柴油，脫硫率為99.4％。離子液體

[Hnmp]BF4既是萃取劑也是催化劑，[Hnmp]BF4從油相中萃取DBT，H2O2與離子液體的陽離子形成配合物，然后分解產生羥基自由基，進一步分解產生過羥基自由基、羥基自由基、H2O和O2；萃取到離子液體體系中的DBT被自由羥基氧化成二苯并噻吩砜等極性硫化物，加大了萃取的深度，從而達到深度脫硫的效果。

Zhao等[35]以DBT與正辛烷作為模擬油，紫外光輻射離子液體[BMim]PF6，30％的H2O2為氧化劑，由于油相水相和憎水的離子液體互不相溶，靜置分層后，形成三相。實驗中H2O2在紫外光輻射下，很容易分解產生氧化活性更高的羥基自由基，羥基自由基在離子液體[BMim]PF6中存在的時間較長，萃取到離子液體體系中的DBT被羥基自由基氧化成二苯并噻吩砜。詳見圖4。室溫下，模擬油和實際輕質油分別輻射8h和10h，脫硫率分別為99.5％和90.6％；用過的離子液體未經任何處理，循環利用8次，脫硫率沒有明顯下降。

2.4.2 以空氣作為氧化劑

空氣氧化脫硫技術以分子氧取代H2O2作氧化劑，使脫硫成本進一步降低。Chauhan等[36]以[BMim]BF4為溶劑，鈷(Ⅱ)酞菁為催化劑，空氣為氧化劑，將硫醇和硫酚轉化為二硫化物，其反應時間比用有機溶劑短，收率都達95-99%。由于催化劑在離子液體中不溶，很容易回收和重復使用，在研究范圍內催化活性沒有降低。

第三章 離子液體脫硫工藝流程

3.1工藝操作流程

化學氧化-離子液體萃取法[30]是將化學氧化與離子液體萃取相結合的一種綠色脫硫工藝。該工藝的一般操作流程是：將離子液體、燃料油及氧化劑混合，在一定溫度下，含硫化合物被萃取至離子液體中，然后被氧化劑氧化成亞砜或砜，由于砜類化合物極性更強，更易留在離子液體中。另一方面，由于含硫化合物在離子液體中減少，會促使油品中的硫化合物繼續萃取至離子液體中，如此反復，達到脫硫的目的。作為萃取劑的離子液體一般可循環使用，這使得化學氧化-離子液體萃取脫硫的成本降低。此方法脫硫率較直接萃取脫硫法提高一個數量級，是一個非常重要的突破，有著極為重要的應用價值。

離子液體萃取脫硫的研究已經顯示出較好的效果，雖然其單程萃取脫硫能力不是很高，但萃取后易分離且不造成環境污染，有很廣闊的前景。但是，影響離子液體萃取脫硫的影響因素也很多，包括離子液體陰陽離子的大小、溫度、劑油比、含硫化合物的類型以及起始硫含量，甚至攪拌速度都對脫硫率有直接的影響。并且，在離子液體萃取脫硫研究中，大多選取咪唑類或吡啶類具有一定芳香性的陽離子，萃取的驅動力以不飽和硫化物與離子液體咪唑環之間的π-π相互作用為主，它們除了對噻吩類含硫化合物有較好的吸附效果，對芳香烴和烯烴也有一定的萃取能力，從而降低了燃油的辛烷值。

第四章 能量回收與三廢處理

4.1 離子液體的再生

為了節約脫硫成本，減少環境污染，離子液體的重復利用性也是決定其能否投入使用的關鍵因素之一。因此，離子液體的再生問題也引起了高度的重視。

采用蒸餾(或薄膜蒸餾)方法可除去離子液體中易揮發的有機硫化物。但是這種方法僅適用于沸點較低的硫化物(如噻吩)，對于沸點較高的苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)的脫除效果較差。采用有機溶劑(如四氯化碳、戊烷、己烷或乙酸乙酯)反萃取實現離子液體的再生也是一個值得探索的方法，不過方法易造成交叉污染。

Wang等[43]利用正丁基吡啶四氟硼酸鹽([BPy]BF4)離子液體脫除汽油中的硫化物，在離子液體的再生中選擇了旋轉蒸餾法和反復萃取法進行對比。結果表明，反復萃取法的效果優于旋轉蒸餾法。Jiang等[44]研究了親水性離子液體的再生方法，采用水作為反萃取劑，將有機硫化物與溶于水相的離子液體分離，離子液體中的水分再通過蒸發除去。AlC13/TMAC型離子液體則因萃取后變成暗色固體物質而無法實現再生。

利用離子液體具有高導電性、寬的電化學窗口等優點，Naudin等[45]在咪唑型離子液體中實現了噻吩類衍生物的電聚合。由于離子液體與燃料油不互溶，可以離子液體為電解質，采用電聚合的方法，使燃料油中的噻吩及其衍生物聚合，形成難溶的聚合物，進一步過濾除去，同時離子液體可循環使用。馮婕則利用這一點實現了脫硫后離子液體的再生，再生的[EMim]DEP的脫硫率可以達到新鮮[EMim]DEP的90％。

離子液體的再生還可以通過超臨界CO2(scCO2)進行。離子液體/scCO2技術不僅能夠方便產物的分離，還可實現該過程的連續流動操作，同時CO2可回收再利用。Planeta等[46]采用毛細管氣相色譜測定各噻吩類硫化物在1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酰胺鹽([HMim]Tf2N)與scCO2間的分配系數，以[HMim]Tf2N作固定相，scCO2作流動相。結果發現溫度(40-80℃)和壓力(8.7-17.6MPa)相對溫和的變化，可使硫化物在兩相的分配系數在很大的范圍內發生變化(0.136-9.13，超過10個數量級)。由此可通過改變溫度和壓力條件，將硫化物從離子液體相中轉移至scCO2相，從而實現離子液體的再生。不過此方法對于工業上大規模批量再生，可能存在高能量損耗的不足。他們還設計了以[HMim]Tf2N為固定相、scCO2為流動相的連續循環脫硫工藝過程，見圖6。

中國科學院過程工程研究所發明了一種離子液體萃取脫硫與生物脫硫耦合的方

法[47]。先通過離子液體萃取脫除油相中的硫化物，然后把離子液體相加入含有微生物細胞的水相中，室溫下反應3-24h，硫化物被微生物降解，而離子液體得到再生。總之，離子液體的再生應根據不同的萃取脫硫體系、不同的離子液體，選取相應的再生途徑，以減少能耗并達到最佳的再生效果。

4.2離子液體脫硫三廢處理

1.廢氣：建設項目生產廢氣為油漆工序產生的有機廢氣，主要污染物為非甲烷總烴和二甲苯，經水簾除霧裝置吸附后再經活性炭吸附處理后，通過15米高的1號排氣筒排放；拋光工序產生的顆粒物廢氣經中央吸塵器收集進入袋式除塵器處理后，通過15米高的2號排氣筒達標排放。

2.廢水：建設項目無工藝廢水產生，職工生活污水10800t/a，達接管要求進入太倉市城東污水處理廠集中處理。

3.固廢：建設項目生活垃圾由環衛部門統一清運，廢木材外賣處置，廢活性炭粉塵、漆渣、循環水池廢液和廢砂紙委托固廢處置公司處置。

4.3離子液體脫硫的前景

要真正實現離子液體在燃料油脫硫上的工業應用，必須考慮離子液體與燃料油本身的一些性質問題。燃料油作為石油產品，其組成較為復雜，尤其是含水問題在燃料油中幾乎是不可避免的，對水不穩定的Lewis酸類離子液體難以在燃料油脫硫中實現工業應用，因此應用于燃料油脫硫的離子液體必須是對水穩定的。

此外，目前離子液體的價格昂貴，并且在制備、再生過程中需用揮發性有機物，對環境存在一定的危害，這將阻礙其實現工業應用。因此尋找低成本、高硫容且環境友好的離子液體是離子液體推廣應用的關鍵。

綜上所述，離子液體已經成功地應用于燃料油的脫硫中，具有獨特的優勢，主要表現在：①對HDS難以脫除的噻吩類化合物具有較好的脫除效果；②離子液體具有不揮發、不腐蝕的優點，不會分離操作導致溶劑損失而環境污染；③選擇與油品不互溶的離子液體作萃取劑，不存在交叉污染問題；④使用過的離子液體采用蒸餾、反萃取等簡單操作，容易再生，可循環利用，滿足多次萃取脫硫，從而達到較高的脫硫率。當然，離子液體脫硫的機理還需進一步加強，脫硫率和油品的收率還需進一步提高。相信，隨著研究和開發力度的不斷加大，離子液體必將在燃料油的脫硫中發揮積極作用。

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第三篇：化學工藝學學習總結

化學工藝學學習總結

摘要 本文主要是關于芳烴轉化過程的綜述還有學習心得。主要從芳烴的來源與生產方法，芳烴的轉化，C8芳烴的分離三個方面進行總結。了解這個課程的研究目的，研究范疇還有研究作用。了解到關于化工生產原料資源的加工開發，生產工藝流程，反應條件的影響等化學工藝基礎。

關鍵詞 芳烴轉化 芳烴生產 芳烴分離

芳烴的主要來源于焦煤和石油。由于各國的資源不同，裂解汽油生產的芳烴在石油芳烴中比重也不同。芳烴裂解的主要目的是為了得到三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙苯、異丙苯、十二烷基苯和萘。這些產品廣泛應用于合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、合成洗滌劑、增塑劑、染料、醫藥、農藥、炸藥、香料、專用化學品工業。化工行業會根據市場需求的變化，選擇生產不同的產物，來適應市場需求。

芳烴的生產可分為焦化芳烴生產和石腦油芳烴生產。前者是在高溫作用下，煤在焦爐碳化室內進行干流是，煤質發生一系列的物理化學變化，生成大量焦炭外，還副產粗煤氣，粗苯，煤焦油。粗煤氣經初冷、脫氨、脫萘、終冷后，進行初苯回收，再對初苯進行分餾，從而獲得有用的芳烴。

石腦油芳烴生產可分為三種方法，催化重整生產芳烴、裂解汽油生產芳烴、輕烴芳構化和重芳烴輕質化。催化重整芳烴包括環烷脫氫、五元環異構脫氫、烷烴異構加氫裂解等反應需要用熱穩性好的貴金屬元素做成的催化劑，在425℃~525℃進行。裂解汽油生產芳烴需要對裂解油進行預處理除去C5餾分，再對其進行加氫。一段加氫將使易生膠的二烯烴加氫轉化為單烯烴以及烯基芳烴轉化為芳烴。二段加氫在較高溫條件使單烯烴飽和，并脫除硫氧氮等有機化合物。輕烴芳構化是利用世界過剩的低價液化石油氣（丙烷、丁烷）為原料，經催化脫氫、齊聚、環化和芳構化生產芳烴。重芳烴輕質化主要利用重整生成油、裂解汽油和焦化器由中的C9重芳烴來生成增塑劑、樹脂等產品。

由催化重整和加氫精制的裂解汽油得到的都是芳烴與非芳烴的混合物，由于他們的碳數相近，容易形成共沸物，一般的蒸餾方法難以將其分離。在工業上主要運用溶劑萃取法從寬餾分中分離苯、甲苯、二甲苯；用萃取蒸餾法從芳烴含量高的窄餾分中分離純度高的單一芳烴。

芳烴轉化是為了解決生產中原料供需不平衡的狀況，通過異構化、歧化與烷基轉移、烷基化合脫烷基化等反應，獲得生產需要的原材料。使用的催化劑主要為酸性鹵化物和固體酸。

芳烴的脫烷基化反應將烷基芳烴分子中與苯環直接相連的烷基在一定條件下脫去。在熱力學上分析可以知道，當溫度不太高，氫分壓較高時可以進行得比較完全。但是時間足夠長，會深度加氫裂解成甲烷，所以無法在熱力學上抑制副反應。從動力學上，溫度不宜太低不宜太高，氫分壓和氫氣對甲苯的摩爾比較大，能防止結焦、對加氫脫烷基反應都比較有利，但對抑制加氫副反應的發生是不利的。脫烷基化在工業上生產有兩種方法，分別是催化脫烷基制苯和甲苯熱脫烷基制苯。工業上采用較多的是hydeal法催化脫氫制苯。新鮮原料、循環物料、新鮮氫氣和循環氫氣經加熱爐加熱到所需溫度后進入反應器反應，氣體產物經冷卻器冷卻后對液氣混合物進行閃蒸分離，部分氫氣直接返回反應器。一部分作原料，其余送到純化裝置除去輕質烴。液體芳烴經穩定塔除輕質烴和白土塔除去烯烴后送至苯精餾塔，塔頂分的產品苯，重餾分送再循環塔循環使用。

另外pyrotol法催化脫氫制苯的特點是能將裂解汽油中的芳烴全部轉化為苯。甲苯熱脫烷基制苯主要有HAD法，這種方法與催化加氫脫甲基流程相似，但是他在柱塞流式反應期的六個不同位置加入分餾塔閃蒸出來的氫，從而控制反應溫度，因此副產物較少，重芳烴產率較低。不過反應溫度較高，需要合理利用熱量。

芳烴歧化是指兩個相同芳烴分子在酸性催化劑作用下，一個芳烴分子上的側鏈烷基轉移到另一個芳烴分子上去的反應。烷基轉移反應是指兩個不同芳烴分子之間發生烷基轉移的過程。副反應主要是二甲苯二次歧化，產物與原料或副產物的烷基轉移，甲苯的脫烷基和生成稠環芳烴。生產中必須借助催化劑，原料的雜質含量、C9芳烴的含量，氫烴比、液體空速對反應也有較大影響。工業上主要有二甲苯增產法（Xylene-Plus法）、Tatoray法，既可用于歧化，又可用于烷基轉移；低溫歧化法（LTD法）專門用于歧化。

C8芳烴的異構化是以不含或少含對二甲苯的C8芳烴為原料，通過催化劑的作用，轉化成濃度接近平衡濃度的C8芳烴，從而達到增產對二甲苯的目的。C8芳烴異構化反應的熱效應很小，因此溫度對平衡常數的影響不大。動力學上，曾在SiO2-Al2O3催化劑上對異構化過程的動力學進行研究，與連串式異構反應歷程相符，即鄰二甲苯可逆生成間二甲苯可逆生成對二甲苯。乙苯異構化反應中以Pt/Al2O3為催化劑，研究乙苯的氣相臨氫異構化，得知其異構化速度比二甲苯慢，而且溫度影響顯著。整個異構化過程包括加氫、異構和脫氫等反應。低溫有利于加氫，高溫有利于異構和脫氫，故只有協調好各種關系才能使乙苯異構化取得較好的效果。二甲苯異構化的工業方法分為臨氫和非臨氫兩種。臨氫異構廣泛采用貴金屬作催化劑，因為能使乙苯轉化成二甲苯，對原料適應性強，原料不需進行乙苯分離。非臨氫異構采用的催化劑一般為無定性的SiO2-Al2O3，但選擇性較差，高溫反應下積碳快，不能使乙苯轉化為二甲苯。C8芳烴異構化的新技術（MHAI工藝）據稱是當今最經濟的二甲苯異構工藝。特點是產物中對二甲苯濃度超過熱力學平衡值，減少了二甲苯回路的循環量。

芳烴的烷基化是芳烴分子中苯環上的一個或幾個氫被烷基所取代而生成烷基芳烴的反應。工業上主要用于生產乙苯、異丙苯和十二烷基苯等。較寬的溫度范圍中苯烷基化反應在熱力學上都是有利的。當溫度過高才有明顯的逆反應。工業上，最佳操作點是乙苯收率盡量大，苯的循環量和多乙苯的生成量盡可能少，而且要用酸性催化劑進行催化。乙苯的生產可用液相烷基化法和氣相烷基化法不論工藝流程上有何差異，反應機理基本是一致的。苯和乙烯在催化劑存在下反應生成乙苯。異丙苯生產工藝有固體磷酸法、非均相三氯化鋁法、均相三氯化鋁法。

C8芳烴（主要為三種二甲苯和乙苯的混合物）的分離技術難點在于間二甲苯和對二甲苯的分離。鄰二甲苯沸點最高，可用精餾法分離。乙苯沸點最低，但與關鍵組分對二甲苯的沸點僅差2.2℃，精餾分離較困難，但也可選用絡合萃取法或者吸附法。對二甲苯和間二甲苯沸點只差0.75℃，難于用精餾方法分離。工業上可用深冷結晶分離法、絡合分離法和模擬移動床吸附分離法。深冷結晶法需要深冷至-60~-75℃，熔點最高的對二甲苯首先被結晶出來，但是不可避免包含一部分C8芳烴混合物所以工業上多采用二段結晶。絡合萃取法利用一些化合物與二甲苯異構體形成配位化合物的特性達到分離效果。其中最成功的是日本的MGCC法，用BF3作為配位劑，溶液上層為烴層，下層為HF層，是分離過程大為簡化，是有效分離間二甲苯的唯一工業化方法。但缺點是HF有毒，且有強腐蝕性。吸附分離法利用固體吸附劑吸附二甲苯異構體的能力不同而進行分離。吸附劑要求價格低廉易得，性質穩定，與C8芳烴沸點有較大差別。模擬移動床法的工作原理是模擬移動床中固體吸附劑不動，液體對其做相對運動，并反復進行吸附和脫附的傳質過程，要求被分離物質對吸附劑的吸附能力要有一定差異。主要有Parex法，Aromax法和MX-Sorbex工藝。

芳烴在化工原料中占有重要地位，其生產技術發展受到廣泛重視。芳烴生產技術主要發展趨勢為擴大芳烴原料來源，工藝革新提高技術水平，就適用性和新用途對產品進行結構調整，對新技術發揮更大作用，開發新技術和改進老技術。

關于工藝學的學習，不僅僅是在于課堂上老師所教授的，還有與組員共同合作制作學習內容的PPT，加深了對書本知識的印象與理解，將上課所忽略掉的細微知識也在制作PPT的過程中通過網絡，相關書本了解到了。這次這個關于學習內容的總結，又重新再回憶查找書本，補全了在做PPT時沒有認真細看的而忽略的課本知識。此時，我能深刻體會到，知識不是看一遍就可以牢記的東西，需要反復看，反復記憶，還要歸納總結，才能真正變成自己的。參考文獻

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第四篇：化學工藝學第一章總結

第一章

1、以磷礦為原料濕法制磷酸的原理。主反應式：

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

【H3PO4+3NH3(NH4)3PO4】

2、硫鐵礦接觸法制硫酸的工藝過程

3、焙燒反應：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

3FeS2+8O22Fe3O4+6SO2

氧化反應：SO2+1/2O2SO3

吸收反應：SO3+H2H2SO4

【采用98.3%的硫酸吸收SO3的原因：三氧化硫與98.3%的硫酸不形成酸霧，而且蒸汽壓較低，吸收率高】

3、原油加工前，為什么要進行預處理？

原油中有水分和無機鹽，無機鹽具有腐蝕性，容易堆積堵塞管道，水分會增加能量的消耗，所以需要脫水、脫鹽的預處理。

4、石油的一次加工為什么還要進行減壓蒸餾？P195、石油的一次加工和二次加工方法。

一次加工即為常壓蒸餾和減壓蒸餾。

二次加工為催化重整。

6、何為催化重整？催化重整的催化劑和兩個基本目的是什么？

催化重整（鉑重整）：以原油常壓蒸餾所得的石腦油餾分為原料，將其轉變為富含芳烴的高辛烷值汽油的過程。

目的：提高汽油的辛烷值，生產芳烴。

催化劑：鉑，鉑—銥，鉑—錸等。

7、催化重整的原料油在進入重整裝置前為什么要進行預處理？

除去原料中的雜質氣體，預防鉑催化劑中毒。

【工藝流程分為三部分：預處理、催化重整、萃取和精餾。】

8、催化重整工藝流程中為什么要采用幾個反應器串聯？重整反應為什么要在臨氫條件下進行？

使反應進行完全，防止烴類的深度裂解。

9、何為催化裂化？催化裂化裝置中為什么設置催化劑再生塔？

將不能用作輕質燃料的常減壓餾分油，在催化劑的作用下，加工成高辛烷值汽油、并副產柴油、鍋爐燃油、液化氣等產品的加工過程。

疊合、脫氫縮合結焦速率較快，產生焦炭，焦炭沉積在催化劑表面使催化劑活性下降，故設置催化劑再生塔使催化劑能夠反復利用。

10、何謂轉化率和選擇性？對于多反應體系，為什么要同時考慮轉化率和選擇性兩個指標？ 轉化率(conversion)：轉化率是指某一反應物參加反應而轉化的數量占該反應物起始量的分

率或百分率，用符號X表示。

選擇性系指體系中轉化成目的產物的某反應物量與參加所有反應而轉化的該反應物總量之比。用符號S表示。P3811、催化劑有哪些基本特征？它在化工生產中起什么作用？如何正確使用催化劑？P49 催化劑的基本特征：

1.催化劑參與反應，但反應終了時其性質和數量不變；

2.催化劑不能改變平衡，只能縮短到達平衡的時間；

3.催化劑具有明顯的選擇性。

催化劑的作用：

（1）提高反應速率和選擇性；

（2）改進操作條件。采用或改進催化劑可以降低反應溫度和操作壓力，提高化學加工過程的效率；

（3）催化劑有助于開發新的反應過程；

（4）催化劑在能源開發和消除污染中可發揮重要作用。

12、溫度和壓力對反應速率和化學平衡有何影響？何為最佳溫度？P43

第五篇：制藥工藝學作業任務

制藥工藝學--課程設計

主要內容：

1、藥物的主要性質：名稱、結構、理化性質；

2、藥物的主要藥理作用、適應癥；

3、藥物的發展狀況和生產狀況；

4、合成路線的選擇和優化；

5、生產工藝流程圖：流程方框圖、流程設備圖；

6、生產工藝指標（工藝參數）；

7、生產車間設計；

8、生產工藝規程；

9、三廢處理；

10、其他說明等。

題目：

1、貝諾酯的生產

2、氟哌酸的生產

3、維生素E的生產

4、鹽酸普魯卡因的生產

5、阿霉素的生產

6、黃連素的生產

7、紫杉醇的生產

8、長春堿的生產

9、氯霉素的生產

10、頭孢曲松的生產

11、阿德福韋酯的生產

12、鹽酸雷尼替丁的生產

13、氟伐他丁的生產