学习重点和指导
第三章 通用反应单元工艺
３.1氧化
3.1.1氧化反应的概念、氧化反应的分类、氧化剂
3.1.2氧化反应的共同特点；热点的形成原因和危害；抑制热点的措施；反应器
内存在温差，列管反应器内的径向和轴向温度分布图。 3.1.3均向催化氧化反应 z 络合催化氧化概念；
z 乙烯均向络合催化氧化制乙醛： （1）化学反应式和反应原理、反应历程；
（2）反应器的选择依据及反应器的结构简图、反应热除去方式、反应温度调节方式；
（3）工艺条件的选择及原因（原料要求、原料配比、反应温度和压力）； （4） 工艺流程——纯氧和乙烯一步法生产乙醛的工艺流程图，见143页，图3-1-45
3.1.4非均向催化氧化反应：
z 概念：强放热反应，反应器的选择和工艺条件的制定；工艺流程的组织都要
考虑反应热的因素。 z 乙烯环氧化制环氧乙烷：
（1）化学反应式和反应机理；主副反应竞争，产物为易进一步氧化的中间产物，要控制适当的转化率，以获得较高的选择性；完全氧化副反应的发生不仅影响反应选择性，而且极大影响反应热产生，影响反应正常进行；
（2）催化剂：银催化剂，由于银催化剂熔点低、强度低的原因，反应器不能选用流化床，而采用列管式；
（3）反应器：等温列管式反应器——反应器的结构简图、冷却介质；反应热除去方式、反应温度调节方式；
（4）工艺条件的选择（原料纯度、反应温度和压力、空速）；原料组成和比例的调节影响爆炸极限；
（5）工艺流程（氧气氧化法生产乙醛的工艺流程图，见107页，图3-1-27和3-1-28）。
z 丙烯氨氧化制备丙烯腈：
（1）丙烯腈的性质和用途；生产简史和生产方法；
（2）化学反应式和反应机理、反应动力学； 烯丙基型氧化反应概念； （3）催化剂：Mo系和Sb系；
（4）工艺条件的选择（原料纯度和配比、反应温度和压力、接触时间和空速）； （5）反应器选择：流化床反应器，特点、优缺点、反应器的结构简图主要部件的用途、热量除去方式、催化剂脱除方式；
（6）工艺流程（丙烯腈合成工艺流程图，见125页，图3-1-35和127页3-1-36、131页3-1-38）； （7）含氰废水的处理。
3.2 氢化和脱氢
3.2.1氢化的一般共性和特点
z 催化加氢的目的：合成化工产品和净化精制产品；
z 氢解反应：在加氢过程中同时发生裂解，除了加氢产物外还有小分子产物生
成；
z 氢气的来源和性质：由含氢物质转化而来；有爆炸危险，使用时的注意事项；
氢蚀现象，高温高压下会产生，产生原因，化学式；防止和减轻氢蚀的措施； z 加氢反应原理和一般规律：热力学分析，放热反应，分子数减少反应，低温
高压有利；对于可逆放热反应，有一个最适宜的反应温度，最佳温度分布曲线；
z 氢气的作用：提高作用物的平衡转化率、移走反应热、氢气要适量，并非越
多越好；
z 加氢催化剂：五大类，用得最广泛的是金属催化剂：活性高，适用范围广，
但易中毒；中毒机理； z 反应器
（1）绝热反应器——单段、多段；单段反应器温度分布偏离最佳温度分布曲线，解决方法：段间冷却：直接冷却（用冷原料气直接冷却），间接冷却（段间设冷却盘管），两种冷却方式的操作温度曲线；
（2）列管反应器——管间走冷却介质，常用加压热水作冷却介质：稳定反应温度，还可副产蒸汽，反应热以蒸发水的气化潜热方式带走，以调节蒸汽的压力来控制反应温度； 3.2.2氮加氢制合成氨
（1）化学反应式、反应原理——可逆放热反应，高压低温有利，考虑反应平衡反应速度，有一最佳反应温度；
（2）反应条件的选择：平衡氨含量随压力升高、温度降低、反应气体中惰性气体含量的降低而提高，但受反应平衡的影响，平衡氨含量不可能很高，在适合的反应条件下（450℃、20-30MPa），一般仅为20%左右； （3）催化剂：铁系催化剂FeO.Fe2O3；
（4）工艺流程（中国中型合成氨生产工艺流程图，见169页，图3-2-06）。 3.2.3脱氢：
z 与加氢为可逆反应，许多问题从逆方向考虑：
吸热反应，分子数增加的反应，高温低压有利反应平衡：高温——以载热体提供热量，常用的载热体（热水、加压热水、矿物油、烟道气、熔盐、水银），使用的温度范围，优缺点；低压——以水蒸气为稀释剂，作用：降低烃分压、清焦、为反应提供热量；
z 催化剂：因在高温，并在水蒸气存在条件下的反应，催化剂通常使用金属氧
化物催化剂；
z 氧化脱氢： 随着脱氢反应的进行，生成物和氢气逐渐增多，平衡不利于脱
氢， 脱氢反应受到化学平衡的限制，转化率不可能很高，要使平衡向有利于脱氢方向进行，可以采取将生成的氢气除去的办法——氧化脱氢。氧是氢、卤“接受体”；放出大量反应热可补充热量消耗，氢接受体有：O2（空气）素和含硫、氮化合物等，这类反应称之为氧化脱氢反应 3.2.4乙苯脱氢制苯乙烯： z 反应阶段
（1）反应工艺条件（反应温度、压力、液空速、水蒸气用量）； （2）催化剂——Fe2O3-Cr2O3-CeO2，
（3）供热系统——熔盐供热和烟道气供热；熔盐的组成和烟道气的主要组成； （4）反应器——等温列管式和绝热式，单段绝热反应器由于只有过热水蒸气随原料进入提供热量，反应器内温度分布对乙苯的转化率和苯乙烯的收率都不利，对其改进的方式；
（5）反应工艺流程（多管等温反应器乙苯脱氢工艺流程图，见201页，图3-2-28；绝热反应器乙苯脱氢工艺流程图，见202页，图3-2-30；） z 产品精馏阶段：
（1）粗苯乙烯中除含有产物苯乙烯外，还有未反应的乙苯、副产物苯、甲苯及少量焦油，各组分沸点差较大，可用精馏方法将其分离。工艺流程（粗苯乙烯的分离和精制流程图，见207页，图3-2-36）；
（2）减压精馏的原因：苯乙烯在高温时易自聚，聚合速度随温度的升高而加快，为了减少聚合反应的发生，除加阻聚剂外，塔釜温度控制＜90℃，必须采用减压精馏。
（3）不采用顺序分离的流程原因：可使苯乙烯在流程中滞留时间缩短以减少聚合；只有涉及到苯乙烯的乙苯蒸出塔和苯乙烯精馏塔需在减压下操作，苯、甲苯回收塔和苯、甲苯分离塔都不涉及苯乙烯，可以在常压下操作，减少操作费用。
第五章 有机化工反应单元工艺 5.1 烃类热裂解
5.1.1概述
z 国内外乙烯生产情况和我国与发达国家的差距
z 烃类热裂解的过程和目的：以裂解原料，如气态烃类、石脑油、轻柴油、粗
柴油、减压柴油等，在高温作用下使之发生C-C键的断裂和C-H键断裂脱氢等化学反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃等产物。目的就是生产乙烯、丙烯、丁二烯。
z 烃类热裂解原理：一次反应、二次反应的概念；一次反应的产物即是二次反
应的原料，二次反应的发生消耗目的产物，是乙烯等低级烯烃的收率下降，并生碳结焦，沉积在裂解炉管壁上，增加传热阻力和流体阻力，恶化反应环境，因此须抑制二次反应的发生；
z 裂解反应热力学、动力学分析：吸热反应；分子数增加反应；平行、连串副
反应竞争激烈——应采用高温、低压、段停留时间的工艺。 （1）供热方式、裂解炉设计、裂解温度控制
（2）低压：不采用抽真空，而采用加入惰性气体——水蒸气以降低烃分压，水蒸汽的作用，优缺点； 5.1.2裂解工艺和流程
z 裂解和分离流程——轻柴油裂解装置工艺流程图，见315页，图5-1-05； （1）裂解流程中的主要设备，五大关键设备——裂解炉、急冷器、冷箱、三机（压缩机）、乙烯球罐；主要结构、用途；直接冷却和间接冷却的优缺点； （2）分离过程：采用深冷分离方法，-100℃以下，采用复迭制冷，冷即用乙烯和丙烯；
（3）裂解气净化过程：C2H2、CO2、H2O、H2S的危害之处，脱除方法； （4）裂解气分离流程，裂解气分离流程示意图，见324页，图5-1-11；顺序分离流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程的适用场合和优缺点，前加氢和后加氢的概念。
5.1.3工厂能量的合理利用
5-2 氯化
一、5.2.1概述
z 氯化反应的产品及用途；
z 氯化反应的分类：取代氯化、加成氯化、氧氯化 z 氯化剂
5.2.2乙烯平衡氧氯化制氯乙烯 z 氯乙烯的传统制备方法； z 平衡氧氯化制氯乙烯工艺：
（1）化学反应——包括三步反应：①乙烯与氯气加成氯化、②乙烯与浓盐酸在氧气的作用下发生氧氯化反应、③氯乙烷裂解生成氯乙烯，
化工工艺
