化工工艺课后习题..doc

第二章 化工资源及初步加工 
2-1、 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:(1)开采:一个煤矿往往有多层煤层。每煤层的厚度也不同,为此需建造长长的坑道,铺上铁轨,才能从各层将煤运出。为运送物资和人员,还需要建造竖井,装上升降机。石油和天然气,用钻机钻道并建立油井(或气井)后,借用自身的压力(开采后期需抽汲),石油及天燃气即可大量从地下喷出,因此开采比煤方便得多。 
        (2)运输:煤用铁路或轮船运输,运力受限制,石油和天然气一般采用管道输送,初期投资似乎较大,但从长期看还是划算的,管道输送成本低、方便,也不受运力限制。         (3)加工:煤是高分子量缩聚物,一般用热化学方法处理,将煤裂解,可得到气体、液体和固体产物,由于成分复杂,从中制取纯物质难度较大。石油和天然气是由许多小分子量有机物组成的混合物,一般采用物理方法将混合物分离和提纯。为增加某一组分(或馏分)的产量,也常采用化学方法(如化学合成或化学热裂解)。因此,由石油和天然气加工制得的化工产品,比煤多得多,生产成本也比煤低。 
(4)应用:煤主要用作一次性能源。随着石油资源日益枯竭,由煤合成液体燃料已引起世界各国的重视,并得到迅速发展,继而带动煤化工工业的发展。煤化工产品的品种、品质和数量不断增加。人们指望在不久的将来,由煤化工和天然气逐步取代石油化工,成为获取化工产品的主要途径。石油大量用作发动机燃料,由石油为原料形成的石油化工目前仍为世界各发达国家的支柱产业。大多数的化工产品都由石化行业生产出来。但随着石油资源的枯竭,石油化工将逐步缩,并被煤化工和天然气化工取代。天然气目前大量用作民用燃料。但以天然气为原料的C1化学工业发展迅速,天然气资源丰富,开采和运输方便,以它为原料合成发动机液体燃料,投资和生产本也比较低廉。今后,天然气化工和煤化工一样,将逐步取代石化工,成为化学工业的主要产业。 
2-2、试叙述煤化程度与煤的性质及应用的关系。 
答:     在泥炭化阶段,经好养细菌和厌氧细菌 分解,植物开始***,植物中的蛋白质开始消失,木质素、纤维素等大为减少,产生大量腐蚀酸。但植物残体清晰可见,水分含量很高,这一阶段得到的泥炭,大量用作民用燃料,工业价值甚小。 
            在煤化阶段,形成的泥炭在地热、地压的长期作用下,开始进一步演变,首先有无定形的物质转换为岩石状的褐煤,腐植酸大为减少,并发生脱水,增石炭作用(由缩合和叠合作用得到)氢和氧含量降低,褐煤水含量仍高,发热量亦不高,由于缩合和叠合作用处于初级阶段,用作民用燃料、煤气化原料尚可,用作炼焦原料则不宜。在地压和地热的继续作用下,褐煤中的有机质进一步反应,逐步形成凝胶化组份、丝炭组分和稳定组份。由于成煤原料(植物)和成煤条件的差异,形成的上述组分的含量各不相同,所得的烟煤品质也不同。 
          随着缩合和叠合作用持续地进行下去,结果形成不同煤化程度的烟煤。如长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。处于焦煤阶段的煤,由于缩合和叠合程度适宜,煤的粘结性好,适合用作炼焦原料。由烟煤演变成的无烟煤,分子叠合程度进一步加深,H、O含量进一步减少,凝胶化组份和稳定组分明显减少,这种煤适合做民用燃料和煤气化燃料,在化工上的应用也不如烟煤重要。  
            煤化程度演变到石墨阶段,煤分子中H、O已消失,分子排列正规,用加热的方法已不能将其分解,物理、化学性质已同普通煤有相当大的区别,似乎已是***物质,故不将它列为煤的一个品种。 
2-3、为多产芳烃,在催化重整中要控制哪些工艺参数? 
答:     首先要选取合适的重整原料油的族的组成,即馏分油中环烷烃含量要高。因它经芳构化反应,生成的芳烃产率亦高;
  
            其次是选择优良催化剂,它不仅能减少贵金属Pt的用量,延长催化剂使用寿命,而且还可增加芳烃产率和缓和反应工艺条件;  
             再次shirt选择合适的工艺,如采用移动床连续式再生工艺,因它不仅生产能力大,效率高,而且可使催化剂的活性和选择性一直处于良好状态,从而可得到高效率、高质量的芳烃产品。  
             最后是选择适宜的抽提剂和抽提工艺。优良的抽提剂可减少因混入余油中的芳烃量,从而增加芳烃的收率。优良的抽提工艺,可减少工艺的能耗和抽提剂消耗量。  
 
2-4 、查阅有关文献资料,写一篇“21世纪的天然化工”小论文。  
提示:(1)关键词:天然气:产量和储量;目前市场消费量及消费方向;今                      后消费趋势            
           (2)文献资料:美国(CA);中国《化学文摘》;《中国