1——羰基合成反应器；2——雾沫分离器；3、5、10、12——气液分离器；4——稳定塔； 6——压缩机；7——异构物分离塔；8——正丁醛塔；9——缩合反应器；11——加氢反应器； 13——预蒸馏塔；14——精馏塔；15～21——冷凝器；22、23——再沸器；24——冷却器；
25——间歇精馏塔；26——蒸发器
流程叙述：（略）
4．答：丙烯氨氧化生产丙烯腈工艺流程图并叙述流程如下所示：
1－反应器；2－旋风分离器；3、10、11、16、22、25－塔顶气体冷凝器； 4－急冷塔；5－水吸收塔；6－急冷塔釜液泵；7－急冷塔上部循环泵； 8－回收塔；9、20－塔釜液泵；12、17－分层器；13、19－油层抽出泵； 14－乙腈塔；15－脱氰塔；18、24、30－塔底再沸器；21－成品塔；
23－成品塔侧线抽出冷却器；26－吸收塔侧线采出泵；27－吸收塔侧线冷却器；
28－氨蒸发器；29－丙烯蒸发器
流程叙述：(略)
5．答：丙烯氨氧化生产丙烯腈的流化床反应器结构示意图如下所示：
1－第一级旋风分离器；2－第二级旋风分离器；3－第三级旋风分离器；
4－三级料腿；5－二级料腿；6－一级料腿；7－气体分布板；
第八章 碳四系列产品的生产
一、填空题
1．燃料利用；化工利用。
2．制造聚合物衍生物；共聚物。
3．苯氧化法；正丁烷法氧化法；Ｃ４烯烃法；苯酐副产法。 4．V－P－O系催化剂； V2O5－P2O5；氧化物。
5．随之增大；却下降；对生成一氧化碳和二氧化碳。 6．固定床；流化床工艺。
7．做汽油的高辛烷值掺合剂；异丁烯。 8．
； 。 9．较低；炼油；烷基化；高达40%～60%。 10．采用固定床列管式反应器；水。
11．异丁烯；低；较低；1－丁烯； 99.5%以上；高。 12．较高；提高；较低；转化率。 二、解释概念
1． 1．答：苯蒸气和空气（或氧气）在以V2O5－MnO3等为活性组分，α－Al2O3为载体的催化剂上发生气相氧化反应生成顺酐，是顺酐的传统生产方法。更由于原料苯的消耗量最低，该工艺也是较为先进的生产方法。 2． 2．答：该法是以混合Ｃ４馏分中的有效成分正丁烯、丁二烯等为原料，和空气（或氧气），在V2O5－P2O5系催化剂作用下经气相氧化反应生成顺酐。其中正丁烯在反应过程中先脱氢生成丁二烯，再氧化生成顺酐。由于脱氢属于吸热反应，而且副产物较多，因此，混合Ｃ４烯烃氧化制顺酐发展前途不太乐观。
3． 3．答：在由邻二甲苯生产苯酐时，可以副产得到一定数量的顺酐产品，其产量约为苯酐产量的５％。
4． 4．答：正丁烷氧化工艺是以正丁烷为原料，在V2O5－P2O5系催化剂作用下发生气相氧化反应生成顺酐，该工艺由于原料价廉、对环境污染小以及欧美等国家正丁烷资源丰富等原因而得到迅速的发展。，目前全球顺酐生产能力约８０％采用正丁烷路线，而且还有不断增加的趋势。
5． 5．答：即甲醇与异丁烯的摩尔比，C4烃合成MTBE工艺过程中的重要操作指标。醇/烯比增大，可减少异丁烯二聚物和三聚物的生成，所以选择性增加。另外甲醇与异丁烯的摩尔比上升，异丁烯的平衡转化率也增加，故提高甲醇与异丁烯的摩尔比是有益的。 三、判断正误
1．×2．×3．√4．×5．×6．×7．×8．×9．×10．×11．√12．√ 四、回答问题
1． 1．答：工业C4烃主要来自四个方面：
（1） （1） 来自炼油厂的炼厂气。这部分C4烃组成的特点是丁烷、尤其是异丁烷含量高，不含丁二烯（或者含量甚微），2-丁烯的含量高于1-丁烯。
（2） （2） 烃类裂解制乙烯联产C4烃其特点是烯烃(丁二烯、异丁烯，正丁烯)，尤其是丁二烯含量高、烷烃的含量很低，1-丁烯的含量大于2-丁烯。
（3） （3） 油田气中的碳四烃组成基本为饱和烃，其中C4烷烃约占l～7％。
（4） （4） 其它来源如乙烯齐聚制a-烯烃时可得到1-丁烯，产量约占a-烯烃产量的6～20％。
2． 2．答：总的说来，工业C4烃利用不外乎燃料和化工利用两大方面。燃料利用包括直接燃烧和制成液体燃料(汽油)，化工利用则有多种途径。目前，我国C4烃的利用主要是制取丁二烯，其它烯烃利用率则不高。C4烃的主要衍生物产品是烷基化汽油、甲基叔丁基醚，烷基酚、仲丁醇、甲乙酮、环丁砜、顺酐等。
3． 3．答：目前，工业上顺酐的生产工艺路线按原料可分为苯氧化法、正丁烷法氧化法、Ｃ４烯烃法和苯酐副产法４种，各种方法的优缺点如下：
（1） （1） 苯氧化法。是顺酐的传统生产方法。工艺技术成熟可靠，更由于原料苯的消耗量最低，该工艺也是较为先进的生产方法。
（2） （2） C4烯烃法。在反应过程中，除生成主产物外，还副产生成一氧化碳、二氧化碳和水以及少量的乙醛、乙酸、丙烯醛和呋喃等。由于脱氢属于吸热反应，而且副产物较多，因此，混合Ｃ４烯烃氧化制顺酐发展前途不太乐观。
（3） （3） 苯酐副产法。在由邻二甲苯生产苯酐时，可以副产得到一定数量的顺酐产品，其产量约为苯酐产量的５％。不是主要生产方法。
（4） （4） 正丁烷氧化法。该工艺自1974年由美国孟山都等公司实现工业化以来，由于原料价廉、对环境污染小以及欧美等国家正丁烷资源丰富等原因而得到迅速的发展。随着全球环保压力越来越大，正丁烷法在满足环保要求以及发展前景方面比苯法更具有生命力。正因为如此，目前全球顺酐生产能力约８０％采用正丁烷路线，而且还有不断增加的趋势。 4． 4．答：
(1)进一步研究改进苯氧化法生产工艺。我国万吨级苯氧化法顺酐生产工艺的国产化技术成熟，因此近期内国内仍应立足于苯氧化法生产技术来发展顺酐的生产，通过不断增加科技投入，改进和完善并提高苯氧化法顺酐工艺技术水平，降低消耗和污染，以提高竞争力。
（2）做好苯法向正丁烷法转化的技术准备工作。从合成顺酐技术的发展趋势来看，苯氧化法生产工艺必将逐渐被正丁烷法生产工艺所取代，因此有必要做好苯氧化法向正丁烷法转变的技术准备工作。
（3）扩大装置生产能力，提高市场竞争能力，积极参与国际竞争。有关顺酐生产厂家应不断改进生产工艺，扩大生产规模，走规模化经营的发展道路，不断降低生产成本，提高产品质量，通过市场竞争逐渐淘汰小规模不经济的顺酐装置，以期待在未来激烈的市场竞争中站稳脚跟。 5． 5．答： 主反应：
副反应:
如果操作条件控制不好，反应最终都将生成一氧化碳和二氧化碳。
6． 6．答：分析反应温度对正丁烷生成顺酐的影响如图8－2所示。由图可见，温度升高，则转化率随之增大，但选择性却下降，这是因为温度升高，对生成一氧化碳和二氧化碳的副反应更加有利，所以选择操作温度时，应权衡转化率和选择性两方面来考虑，一般选择在400℃左右。
图8－2 反应温度对正丁烷氧化生产顺酐的影响
1
－正丁烷的转化率；2－反应选择性
7． 7． 答：空速对正丁烷生成顺酐的影响如图8－3所示。由图可见，空速太低时，即反应接触时间较长，转化率很高，但顺酐收率很低，这是因为副反应
较多。随着空速的增加，即反应接触时间缩短，转化率下降，收率提高，但收率提高一定程度反而会下降，即有一最高值。这是因为随着空速的提高，副反应减少，所以顺酐收率提高，
但空速太高，即接触时间太短，主反应都没有进行，所以顺酐收率也会下降。所以空速选择既不能太低，但也不能太高。同时还要考虑催化剂生产能力，设备投资和原料消耗等多种因素。
图8－3 空速对正丁烷氧化生产顺酐的影响
1－正丁烷的转化率；2－顺酐收率 8．答：采用固定床工艺时，正丁烷浓度在1.2%～
2.2%（体积）范围内，随着原料气中正丁烷浓度的增加，正丁烷的转化率和顺酐的收率都有所下降，但选择性变化不大。当正丁烷浓度为2.6%时，生成的一氧化碳和二氧化碳量在
较大增加，即选择性有较大降低。但随正丁烷浓度的增加，催化剂的生产能力增加，所以采用固定床工艺时，生产中多选择正丁烷浓度为1.5%～1.7%。采用流化床反应器时正丁烷的浓度可以比固定床反应器时高。 8． 9．答： 主反应：
主要副反应：
（1）异丁烯二聚生成二异丁烯
（2）原料中水分与异丁烯反应生成叔丁醇
（3）甲醇缩合反应生成二甲醚
CH3OH＋CH3OH CH3－O－CH3＋H2O
所有上述反应都属于放热反应。
10．答：在一定的异丁烯浓度和醇烯比下，反应温度的高低不仅影响异丁烯的转化率，而且也影响生成MTBE的选择性、催化剂的寿命和反应速率。在低温时反应速度慢，反应转化率由动力学控制，随着反应温度的增加，平衡转化率下降，反应速度增加，达到平衡所需时间缩短，因此在高温时，反应转化率受热力学控制。为了增加平衡转化率，延长催化剂的寿命，减少副反应，提高选择性，应当采用较低的反应温度。适宜温度为50～80℃。 五、综合题
1． 1．答：正丁烷氧化生产酸酐的流程图如下：
正丁烷氧化生产顺酐的流化床工艺流程图
1－流化床反应器；2－丁烷加料泵；3－丁烷蒸发器；4－丁烷过热器；5－空气压缩机； 6－空气过热器；7－废热锅炉；8－生成气冷凝器；9－气液分离器；10－吸收塔； 11－粗顺酐贮槽；12－解吸塔；13－薄膜蒸发器；14－脱轻组分塔；15－顺酐精馏塔 2．答：碳四生产甲基叔丁基醚的工艺流程图如下
甲基叔丁基醚工艺流程
1－醚化反应器；2－MTBE提纯塔；3－水洗塔；4－甲醇回收塔