第2章 化学工艺基础
2.馏分油的化学加工方法（二次加工方法）:
催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解 (主要包括各种加工方法的原料，加工的产物) 催化重整: 原料：加热汽油馏分（石脑油）
催化裂化：原料：加热重质馏分油
目的：增加汽油产量
烃类热裂解：原料：较优者是乙烷、丙烷和石脑油
目的：为了制取乙烯和丙烯，同时副产丁烯、丁二烯、苯、甲苯、丁二烯、 二甲苯
、乙苯等芳烃及其他化工原料
3.化工生产过程一般可概括为：原料预处理、化学反应、产品分离和精制 4.循环流程及其特点：
特点：反应物进入反应器后未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器的工艺流程称为循环式工艺流程。
优点：能显著地提高原料的利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了环境污染。
第3章 烃类热裂解
1.各族烃的裂解反应规律。烷烃、烯烃、芳烃的裂解规律
烷烃：正构烷烃在各族烃中最利于乙烯、丙烯的生成。烷烃的相对分子质量愈小，其总产率愈高。异构烷烃的烯烃总产率低于同碳原子数的正构烷烃，但随着相对分子质量的增大，这种差别减小。
烯烃：大分子烯烃裂解为乙烯和丙烯；烯烃能脱氢生成炔烃、二烯烃，进而生成芳烃。
芳烃：无烷基的芳烃基本上不裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断碳键和脱氢反应，而芳环保持不变，易脱氢缩合为多换芳烃你，从而有结焦倾向。
各族烃的裂解难易程度：正烷烃>异烷烃>环烷烃（六碳环>五碳环）>芳烃 随着分子中碳原子数的增多，各族烃分子结构上的差别反映到裂解速度上的差异就逐渐减弱。 催化裂解
2.裂解过程中结焦生碳反应的一些规律
在不同温度条件下，生碳结焦反应经历着不同的途径；在900-1100℃以上主要是通过生成乙炔的中间阶段，而在500-900℃主要是通过生成芳烃的中间阶段。
生焦结碳反应是典型的连串反应，随着温度的提高和反应时间的延长，不断释放出氢，残物（焦油）的氢含量逐渐降低，碳氢比、相对分子质量和密度逐渐增大。
随着反应时间的延长，单环或环数不多的芳烃转变为多环芳烃，进而转变为稠环芳烃，由液体焦油转变为固体沥青质，再进一步可转变为焦炭。
3.烃类热裂解提高过程选择性的主要途径是什么？从热力学与动力学角度阐述其原因。（不确定）
从化学平衡的观点，如使裂解反应进行到平衡，所得烯烃很少，最后生成大量的氢和碳，为获得尽可能多的烯烃，必须采用尽可能短的停留的时间进行裂解反应
a.提高反应温度：b.缩短停留时间:
c.降低烃分压:烃裂解的一次反应是分子数增多的过程，对于脱氢可逆反应，降低压力对于提高乙烯平衡组成有利；从反应速率分析，降低压力可以增大一次反应对于二次反应的相对速率，提高一次反应选择性。
4.在烃类裂解过程中为什么要降低烃分压？从热力学与动力学两个角度分析。为什么要添加稀释剂？为何选择水蒸气为稀释剂?
a.热力学：（书P74 公式）△n<0,增大反应压力，Kx上升，平衡向生成产物方向移动；△n>0,增大反应压力，Kx下降，平衡向原料方向移动。烃裂解的一次反应是分子数增多的过程，对于脱氢可逆反应，降低压力对提高乙烯平衡组成有利（断链反应因是不可逆反应，压力无影响）。烃聚合缩合的二次反应是分子数减少的过程，降低压力对提高二次反应产物的平衡组成不利，可抑制结焦过程。
b．动力学：烃裂解的一次反应多是一级反应或可按拟一级反应处理，其反应速率方程式：r裂=k裂c ; 烃类聚合和缩合的二次反应多是高于一级反应，其反应速率方程式为：r聚=k聚cn r缩=k缩cAcB 压力不能改变反应速率常数k，但降低压力能降低反应物浓度c，所以对一次反应、二次反应都不利。但反应的级数不同影响有所不同，压力对高于一级的反应的影响比对一级反应的影响要大得多，也就是说降低压力可增大一次反应对于二次反应的相对速率。
由于裂解是在高温下操作，不宜于用抽真空减压的方法降低烃分压，这是因为高温密封困难，一旦空气漏入负压操作的裂解系统，与烃气体形成爆炸混合物就有爆炸的危险，而且减压操作对以后分离工序的压缩操作也不利，要增加能量消耗。所以，采取添加稀释剂以降低烃分压。
原因：a.裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷和困难。使用其他惰性气体为稀释剂时反应后均与裂解气混为一体，增加分离困难。
b.水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平稳时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热。
c.抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。b.脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。水蒸气对铁和镍有氧化作用，抑制他们对生碳反应的催化的作用。而且水蒸气对已生成的碳有一定脱除作用。
5.管事裂解炉的改进：如何改进？改进的原则是什么？
改进：在分支变径管基础上逐步减少管程，缩短管径。
原则：提高裂解温度，缩短停留时间。
6. 裂解炉出口的裂解气的冷却为何要采取急冷操作？操作方法的比较。
原因：裂解炉出口的高温裂解气在出口高温条件下将继续进行裂解反应，由于停留时间的
增长，二次反应增加，烯烃损失随之增多。为此，需要将裂解炉出口高温裂解气尽快冷却，通过急冷以终止其裂解反应。
比较：直接急冷设备费少，操作简单，系统阻力小。由于是冷却介质直接与裂解气接触，传热效果好。但形成大量含油污水，油水分离困难，且难以回收热量。
间接急冷对能量利用较合理，可回收裂解气被急冷时所释放的热量，经济性较好，且无污水产生，故工业上多用间接急冷。
7.裂解气的净化：气体杂质的来源；每一种气体杂质的脱除方法：酸性气体的净化方法、脱水方法、脱炔方法。
来源：原料中带来 裂解反应过程生成 裂解气处理过程中引入
酸性气体：a.碱洗法脱除酸性气体 b.乙醇胺法脱除酸性气体 书p88
脱水：吸附干燥 书p91
脱炔：a.催化加烃脱炔 b.溶剂吸收法脱除乙炔 (书P9)
1.芳烃的来源：最初来源于：煤焦化工业
石油芳烃主要来源于：催化重整油、裂解汽油、轻烃与重芳烃
2.芳烃转化的必要性与意义；芳烃的转化反应：芳烃的脱烷基化、芳烃的歧化与烷基转移、芳烃的烷基化（包括：各种反应的典型产品与相互之间转化的关系）
必要性：由于不同来源的各种芳烃馏分组成是不同的，能得到的各种芳烃的产量也不同，如仅从这些来源来获得各种芳烃的话，必然会发生供需不平衡的矛盾。
意义：开发芳烃的转化工艺，以便依据市场的供求，调节各种芳烃的产量
脱烷基化：甲苯加氢脱烷基制苯 歧化与烷基转移：甲苯歧化反应 烷基化：苯的烷基化
3.C8芳烃的分离方法，分离的目的
分离方法：邻二甲苯、乙苯的分离可以用精馏法分离
对二甲苯、间二甲苯的沸点差只有0.75℃，难于采用精馏方法进行分离。目前工业上分离对二甲苯的主要方法有：深冷结晶分离法、络合分离法、模拟移动床吸附分离法
目的：将不含或少含对二甲苯的原料，转化为对二甲苯到平均浓度的组成
第5章 合成气的生产过程
1.合成气的主要成分：CO2和H2的混合气
2.合成气的生产方法：以煤为原料的生产方法、 以天然气为原料的生产方法 以重油或煤渣为原料的上产方法
3.由天然气制合成气
方法：水蒸气转化法
水蒸气转化法：主反应：CH4+H2O=CO+3H2
CH4+2H2O=CO2+4H2
CO+H2O=CO2+H2O
副反应：CH4=C+H2O
2CO=C+CO2
CO+H2=C+H2O
影响因素的分析（从热力学角度分析，工艺条件的确定）
①温度的影响：甲烷与水蒸气反应生成CO和H2是吸热的可逆反应，高温对平衡有有利，及H2及CO的平衡产率高，CH4平衡产率低。一般情况下，当温度提高10℃，甲烷的平衡含量可降低1%~1.3%。但温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于700℃时，甲烷均相裂解速率很快，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。
②水碳比的影响：水碳比对甲烷转化影响重大，高的水碳比有利于甲烷的蒸汽重整反应，在800℃，2Mpa条件下，水碳比由3提高到4时，甲烷平衡含量由8%降至5%。同时，高水碳比也有利于抑制析碳副反应。
③压力的影响：甲烷蒸汽转化反应是体积增大的反应，低压有利于平衡，当温度800、水碳比4时，压力有2Mpa降低至1Mpa时，甲烷平衡含量有5%降至2.5%。低压也可抑制一氧化碳的两个析碳反应，但是低压对甲烷裂解析碳反应平衡有利，适当加压可抑制甲烷裂解。
总之，从反应平衡考虑、甲烷水蒸气转化过程应该用适当的高温，稍低的压力和高水碳比。
4.天然气水蒸气转化为何要将转化过程分为两段进行？
①从热力学的角度看，高温下甲烷的平衡浓度低。
②从动力学看，高温使反应速率加快，所以出口残余甲烷含量低。
③因压力对平衡的不利影响，要提高温度来弥补。
④为使残余甲烷含量降至0.3%（干基），必须使温度达到1000摄氏度。但是在此高温下，反应器的材质受不了。因此，为满足残余甲烷小于等于0.3%的要求，需要将转化过程分为两段进行。
5．为什么说一段转化炉属于变温反应器？
一段转化炉温度沿炉管轴向的分布很重要，在入口端，甲烷含量最高，应着重降低裂解速率，故温度应低些，一般不超过500摄氏度，因有催化剂，转化反应速率不会太低，析出的少量碳也及时气化，不会结碳。在离入口1/3处温度应控制不超过650摄氏度，只要催化剂活性好，大部分甲烷都能转化。在1/3处以后，温度高于650摄氏度，此时氢气已增加，同时水碳比相对较大，可抑制裂解，温度又高，消碳速率大增，因此不可能积碳了，之后温度继续升高，直到出口达到800摄氏度左右，以保证低的甲烷残余量。因而，一段转化炉是变温反应器。
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