化工工艺学试题.doc

By：WMY1、在合成氨烃类蒸汽转化的过程中，从热力学角度分析有三个副反应存在析炭的可能4性，这三个副反应的化学反应方程式分别为CH« C + 2H22CO « C + CO；2CO + H2« C + HO ；而从动力学角度分析只有_ CH« C + 2H2才可能析炭。242、按照用途的不同可将工业煤气分为四类，分别为：空气煤气_、水煤气_、_混合煤气和半水煤气。3、煤中的水分主要分为三类，其中包括：游离水、吸附态水和化学键态水。4、在合成氨 CO 变换工序阶段低温变换催化剂主要有铜锌铝系 和铜锌铬系_两种类型。5、在合成氨原料气的净化过程中脱硫的方法主要分为：湿法脱硫_和_干法脱硫两种类型。6、氨合成塔的内件主要由_催化剂筐_、热交换器_和电加热器三个部分组成。7、尿素的合成主要分两步进行分别为：2NH(g)+CO (g)=NH COONH （1）和_NH COONH；42222232(l)NH CONH (l)+H O (l)3242422229、在沸腾炉焙烧硫铁矿时要稳定沸腾炉的炉温需要做到的三个稳定分别为：稳定的空气量、_稳定的矿石组成和_稳定的投矿量_。10、在合成氨烃类蒸汽转化的过程中，当析炭较轻时可采用降压减量_和提高水碳比两种法将积炭消除。11、在用甲烷化法脱碳时的主反应为 CO+3H =CH +H O 和 CO +3H =CH +2H O ；副反应为_2COC+CO2和 Ni+4CONi(CO) _。4242224212、硫铁矿接触法生产硫酸的过程包括_焙烧、转化和吸收三个基本过程。13、目前，世界上生产纯碱的方法主要有_氨碱法_、天然碱加工和联合制碱法。14、合成氨生产过程包括 造气、净化 和压缩合成 三大步骤。15 、 写 出 甲 烷 蒸 汽 转 化 反 应 的 独 立 主 反 应 ：CH+ H O = CO + 3H；CO + H O = CO+ H22216、甲烷蒸汽转化过程所用催化剂的主要活性成分是Ni，载体是Al O。2 317、脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫，其中低温甲醇洗涤法属于 湿法脱硫。干法脱硫中最典型的方法是 氧化锌脱硫。18、一段转化炉对流段 和辐射段两个主要部分组成。19、氨合成反应是在高温高压下进行，为了适应该条件，氨合成塔通常由内件和外筒两部分组成，其中内件只承受 高温，外筒只承受高压20、硫酸生产原料主要有：硫铁矿、硫磺、硫酸盐、硫化氢等，我国 硫铁矿分布较广。21、硫铁矿在氧较充足的条件下，其焙烧反应方程式为 4FeS+ 11O= 2Fe O+ 8SO22、目前 SO2炉气在净化过程中主要采用酸洗流程或水洗流程。23、SO2催化氧化所用催化剂为：钒催化剂。24、为了降低尾气中SO 的含量，提高硫的利用率，对SO22的转化工艺进行了改进，最有效的技术是 两次转化两次吸收 。25、氨碱法制碱过程中，碳酸化所需的 CO2主要来源于石灰石煅烧。26、有机化学工业的最基本的产品为 乙烯。27、合成氨生产过程包括 造气、净化 和压缩合成 三大步骤。42228 、 写 出 甲 烷 蒸 汽 转 化 反 应 的 独 立 主 反 应 ：CH+ H O = CO + 3H；CO + H O = CO + H22229、甲烷蒸汽转化过程所用催化剂的主要活性成分是Ni，载体是Al O。2 330、脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫，其中低温甲醇洗涤法属于 湿法脱硫。干法脱硫中最典型的方法是 氧化锌脱硫。31、一段转化炉对流段 和辐射段两个主要部分组成。32、氨合成反应是在高温高压下进行，为了适应该条件，氨合成塔通常由内件和外筒两部分组成，其中内件只承受 高温，外筒只承受高压33、硫酸生产原料主要有：硫铁矿、硫磺、硫酸盐、硫化氢等，我国硫铁矿分布较广。2223234、硫铁矿在氧较充足的条件下，其焙烧反应方程式为 4FeS+ 11O= 2Fe O + 8SO35、目前 SO232222炉气在净化过程中主要采用酸洗流程或水洗流程。36、SO2催化氧化所用催化剂为：钒催化剂。37、为了降低尾气中SO 的含量，提高硫的利用率，对SO22的转化工艺进行了改进，最有效的技术是 两次转化两次吸收 。38、氨碱法制碱过程中，碳酸化所需的 CO2主要来源于石灰石煅烧。39、有机化学工业的最基本的产品为 乙烯。40、以天然气为原料，采用蒸汽转化法制造粗原料气时应满足两大要求：残余 CH 0.5%；（H +CO）/ N =2.83.142241、CO 变换所用催化剂分为低温变换催化剂 、高温变换催化剂和宽温耐硫变换催化剂。42、合成尿素反应为 CO + 2 NH= NH CONH+ H O 。43、目前，焙烧硫铁矿主要采用沸腾焙烧或固定床焙烧技术。44. 化工生产过程一般可概括为 原料预处理、 化学反应 和产品分离及精制三大步骤。45由反应方程式CH +H O=CO+3H 表示的反应，常被称为 天然气蒸汽转化反应反应。42246.固定床反应器特别适用于有串联式深度氧化副反应的反应过程，可抑制串联副反应的发生，硫化床反应器比较适合用于深度氧化产物主要来自平行副反应，且主、副反应的活化能相差甚大的场合。47、煤气化因采用不同的气化剂，可以生产几种不同用途的工业煤气：空气煤气、水煤气、混合煤气、半水煤气48、甲烷蒸汽二段转化的目的：将一段转化气中的甲烷进一步转化、加入空气提供氨合 成需要的氮，同时燃烧一部分转化气而实现内部给热。49、二氧化碳既是氨合成催化剂、的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵 等氮肥的重要原料。50、提高平衡氨含量的途径有：降低温度、提高压力、保持氢氮比为 3 左右、减少惰性气体含量。51、接触法制造硫酸生产过程包含有三个基本工序： ； ； 。52、SO2催化氧化所用催化剂为：钒催化剂 。53、为了降低尾气中SO 的含量，提高硫的利用率，对SO 的转化工艺进行了改进，最有22效的技术是 两次转化两次吸收 。1、简述合成氨原料气净化阶段湿法脱硫和干法脱硫两种方法各自的特点。湿法脱硫：吸收速度或化学反应速度快，硫容量大，适合于高硫含量的原料气，脱硫液再生方便，可循环使用，还可回收硫黄，但脱硫精度不高。干法脱硫：使用固体脱硫剂，脱硫精高，可将硫化物脱至0.10.5cm3/m3，但脱硫设备机组庞大，更换脱硫剂工作笨重，再生能耗大，仅适用于脱除低硫或微量硫。2、试写出尿素合成过程中发生的三个主要副反应的名称及化学反应方程式。 尿素水解反应：NH CONH +H O=2NH +CO ；22232 缩合反应：2 NH CONH NH CONH +NH ；22223 异构反应：NH CONH NH NCO，NH NCONH +HNCO224433、简述烃类蒸汽转化过程中析炭的危害及防止析炭应采取的措施。危害： 炭黑覆盖催化剂的表面，堵塞催化剂的孔道，降低催化剂的活性。 炭黑的生成影响反应器内的传热，致使转化炉管壁局部过热，而缩短其使用寿命。 炭黑的生成能使催化剂粉碎，增大床层阻力，影响生产能力。应采取的措施： 提高蒸汽比（水碳比）； 保持催化剂的活性； 选择适宜的操作条件。4、简述铁铬系高温变换催化剂的组成（含量）及各组分的作用。 铁氧化物，含量为 8090%，是催化剂的活性组分； 三氧化二铬，含量为 3.015%，是催化剂的稳定剂，防止催化剂中的铁组分过渡还原； 氧化钾，含量为 0.20.4%，是催化剂的助剂，能提高催化剂的活性，强度及耐热性。5、简述硫酸生产两转两吸工艺的优、缺点。优点： 转化反应速度快，最终转化率高； 能处理 SO 含量较高的气体；2 能减轻尾气的危害。缺点： 热量损失大； 阻力大，能耗增加； 流程长，操作复杂 4、简述氨碱法生产纯碱的优、缺点。6、写出转化率、产气率、选择性、收率及质量收率等衡量裂解结果指标的定义式。 转化率：转化率(参加反应的原料量通过反应器的原料量)×100%； 产气率： 产气率(气体产物总质量原料质量)×100%； 选择性：选择性(转化为目的产物的原料摩尔数反应掉的原料摩尔数)×100%； 收率：收率(转化为目的产物的原料摩尔数通过反应器的原料摩尔数)×100%； 质量收率：质量收率(实际所得目的产物质量通入反应器的原料质量)×100%空气或O2降温浓硫酸FeS2As、Se、Pb、SiF4SO2炉焙烧气除尘烧渣SO2 炉气杂质净化炉气干燥酸雾烧 渣硫酸杂质O2SO2产品吸收转化7、请绘出以硫铁矿为原料生产硫酸的方块流程图。硫酸8、氨合成的工艺条件如何选择？ 温度：400500；压力：中小型厂 2032Mpa； 空间速度：根据压力来确定；进塔气体组成：氢氮比约 3；惰性气体：根据新鲜原料气中量来确定；初始氨含量：越低越好，具体量由氨分离方法确定。水吸收可低于 0.5%。9. 简述氨碱法制纯碱包括哪些过程？盐水制备、石灰石煅烧、吸氨、碳酸化、过滤、煅烧、氨回收。10. 比较甲烷蒸汽转化、一氧化碳变换、氨的合成、二氧化硫氧化所采用催化剂的情况。主要成分NiO2Fe O2 3CuOFe O3 4V O2 5活性成分NiFe O3 4CuFeV O2 5CO 变换过程甲烷转化氨合成项目高变低变SO 催化氧2化载体耐火材料烧结型 Al O MgO2 3主要成分/铁 Al O2 3硅铝酸钙助催化剂/Cr O 、2 3K O2Cr O ZnO2 3、Al O K OS O 、CaOi 22 3、 2K SO24活性温度范围500350400180250500 左右45060011. 联合法制碱包括哪两个过程？（1）制碱过程 NaCl + NH + CO + H O NaHCO+ NH Cl32234（2）从母液中将氯化铵结晶出来：NH + HCO NH + + CO 23343NH + HCO NH COO + H O332212. 简述天然气为原料进行蒸汽转化的工艺条件。压力：热力学上，降压有利，但是实际采用加压操作，可以节省压缩功消耗；可以提高蒸汽余热利用价值；可以降低原料气制备与净化系统的设备投资。压力通常为 3.54.0Mpa。温度：升温在热力学和动力学上都有利，但受反应管寿命限制，温度不能太高，具体与操作压力大小有关。一段炉 1.8Mpa， 出口温度约 7603.2Mpa，出口温度约 800二段炉：确保出口甲烷低于 0.5%。出口温度需达 1000以上。水蒸汽与甲烷的摩尔比 m：提高水碳比，可以提高甲烷的转化率； 此外还可抑制付反应即析碳反应的发生。但是过高，从经济上不合理；而且还会增大系统阻力、增加动力消耗；增加辐射段的热负荷，一般水碳比选择为2.53.5。空间速度： 越大，催化剂用量越少，其大小的选择由设备尺寸，催化剂的颗粒大小以及操作压力等因素综合决定。13. 简述甲烷蒸汽转化过程中防止炭黑的生成条件及消除炭黑的方法。应使转化过程不在热力学析炭的条件下进行，也就是说，需要把水蒸气用量提高到大于理论最小水炭比，这是保证不会有炭黑生成的前提。选用适宜的催化剂并保持活性良好，以避免进入动力学可能析炭区。选择适宜的操作条件：检查转化管内是否有炭沉积。当析炭较轻时，可采取降压、减量，提高水炭比的办法将其除去。当析炭较重时，可采用蒸汽除炭。1. 下列哪个过程属于对石油的一次加工： D.常压蒸馏和减压蒸馏2各族烃类的裂解反应难易顺序为： A. 正烷烃>异烷烃>环烷烃>芳烃3. 下列可用来评价裂解原料性质的指标为: D. 氢碳比;4. 对于天燃气水蒸汽转化反应 ,下列说法正确的为:A. 水蒸气转化反应是吸热的可逆反应;5. 对CO变换反应，下列说法正确的是： B. 变换反应是可逆放热反应；6. 合成氨反应是： A. 可逆放热反应7. 保持强放热的氧化反应能稳定进行的关键是: C.控制好原料的配比.8. 乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂的活性组分是： B. Ag9. 丙烯氨氧化制丙烯腈工艺流程回收部分设置急冷器, 是为了D.防止丙烯腈, HCN等副产物聚合.10. 乙烯氧氯化双组分催化剂中的KCl可视为: C. 抑制剂 1通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量。（ ） 2对烃类的裂解过程，要求高温，高压，低停留时间（× ） 3吸热反应是热力学上不利的反应。（× ）4. 用于氨合成的熔铁催化剂，使用前必须升温还原活化。（ ）5. 醋酸铜氨溶液精制合成氨用合成气是工业上应用最广泛的方法，增加高价铜浓度能增加铜液的吸收能力。（× ）1、在 CO 变换的实际生产中，通常可测得原料气及变换气中 CO 的干基含量，假设以 1mol干原料气为基准，初始 CO 的干基含量为 y ，变换后 CO 的干基含量为 y ，试计算在12转化过程中 CO 的转化率 x。解：CO 变换的方程式为：CO+H OCO +H222设：在变换过程中干基原料气的物质的量为 1mol，CO 的转化率为 x ，由假设1及题意可得：当反应到平衡时，CO 转化的物质的量为 y × x mol，而生成的 CO2和 H 的物211质的量分别为 y × x mol 和 y × x mol，则平衡时变换气的物质的量为：1 - y1× x + y1× x + y × x11= 1 + y1× x(mol)平衡时 CO 物质的量为： (1 + y× x) × y2由 CO 物质的量的守恒则有：初始 CO 的物质的量转化的 CO 的物质的量+未转化的 CO的物质的量，即有： y×1 = y11× x + (1 + y1× x) × y2yx =1 - y2´100%整理得：y + y × y112