化工工艺学考试卷课件.pdf
化工工艺学试题一一、填空题（本题共20分，共10小题，每题各2分）1、在合成氨烧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性，这 三 个 副 反 应 的 化 学 反 应 方 程 式 分 别 为-一、和，而从动力学角度分析只有 才可能析炭。2、按照用途的不同可将工业煤气分为四类，分别为：、-和 O3、煤中的水分主要分为三类，其中包括：游离水、和 o4、在合成氨C0变换工序阶段低温变换催化剂主要有 和两种类型。5、在合成氨原料气的净化过程中脱硫的方法主要分为：和-一两种类型。6、氨合成塔的内件主要由_ _ _ _ _ _ _ _ _、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：-（反应方程式）和-一（反应方程式）。8、在以硫铁矿为原料生产硫酸过程中，硫铁矿在进入沸腾焙烧炉前需要达到的组成指标为：S20%、和 H20 H2?2、管式裂解炉原料乙烷进料1000kg/h,反应掉乙烷量700kg/h,得乙烯4 0 0 k g/h,求反应的转化率、选择性和收率。化工工艺学试题七四、填 空 题（本题共35分，每 空 1 分，共 35空）1、氨的生产方法有一和一。2、工业实践证明，煤气化操作采用三高一短，即_、_、一的经验是行之有效的。3、CO变换所用催化剂分为_、一和宽温耐硫变换催化剂。4、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干法脱硫中最典型的方法是一5、铜钱液吸收法中，所采用的再生装置中三个塔从上到下的正确位置是：_、_O6、氨合成反应过程由气固相催化反应过程的一、_ 和_ 等一系列连续步骤组成。7、尿素合成条件下可能发生的副反应有三个：一、一和。8、合成尿素反应为。9、SO2炉气干燥所采用的干燥剂为一。10、硫酸的生产方法主要有_ 和_ 两种方法。11、纯碱的分子式为Na2co3,倍半碱的分子式为一洁碱的分子式为：_ 12、联合法制碱过程中，碳酸化所需的C02主要来源于一13、苛化法制烧碱的原理为：_ 14、芳炫的脱烷基化有：一、一、一和。15、裂解气从裂解炉出来之后应立即进行一处理，然后再净化。16、工业上煌类裂解乙烯的过程主要有：一、一、_o二、简 答 题（本题共45分，每小题9 分，共 5 题）1、绘出天然气为原料合成氨的方块流程图2、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。3、氨合成的工艺条件如何选择？4、简述氨碱法制纯碱包括哪些过程？5、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。三、计 算 题（20分，每小题10分）1、某一氯碱工厂的电解车间，采用隔膜法电解食盐水溶液，共有4 0 台电解槽，通电电流为10000A/台，求该厂每天理论上可生产多少NaOH、Cl2 H2?2、管式裂解炉原料乙烷进料1000kg/h,反应掉乙烷量600kg/h,得乙烯3 4 0 k g/h,求反应的转化率、选择性和收率。化工工艺学试题一答案一、填 空 题（本 题 共 20分，共 10小 题，每 题 各 2 分）、CH4 C+2H?.2 c o C+CO?.CO+C+fi2。CH&C+2H?2、空 气 煤 气；水煤 气；混 合 煤 气；半水煤气3、吸附态水；化学键态水4、铜锌铝系；铜锌铭系5、湿法脱硫；干法脱硫6、催化剂筐；热交换器7、2NH3(g)+CO2(g)=NH4COONH2(1)；NH4COONH2(1)=NH2CONH2(1)+H2O(1)8、As0.05%；C1%；Pb0.6%；F 2NaCl+H2O-C12t+H2t+2NaOH二、简答题(本题共50分，共5小题，每题各10分)1、答：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。2、答：铁氧化物，含量为8090%,是催化剂的活性组分；三氧化二铝，含量为3.0-15%,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。3、答：优点：转化反应速度快，最终转化率高；能 处理SO2含量较高的气体；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、答：优点：原料便宜；生产过程中氨能循环使用，损失少；能实现大规模连续生产；易实现机械化和自动化；产品质量高。缺点：原料利用率低；废液废渣污染严重，不便在内陆建厂；母液中含有大量的NH4CI,需加入石灰乳才能使之分解，并通过蒸储回收氨，设置蒸氨塔消耗大量蒸汽和石灰；流程长，设备庞大，能量消耗大。5、答：转化率：转化率=（参加反应的原料量/通过反应器的原料量）X100%；产气率：产气率=（气体产物总质量/原料质量）义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）X100%；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）X100%；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）X100%三、计算题（本题共30分，共 2 小题，每题各15分）化工工艺学试题二答案一、填空题（本题共20分，共 10小题，每题各2 分）1、0.5%；2.83.12、降压减量；提高水碳比3、温度；加热速率4、蓄热法；富氧空气气化法5、CU（NH3）2+6、CO+3H2=CH4+H2O；CO2+3H2=CH4+2H2O；2CO=C+CO2；Ni+4CO=Ni（CO）47、抑制缩二胭的生成；降低物系介质的腐蚀性8、焙烧；转化9、氨碱法；天然碱加工10、纤维素；半纤维素；淀粉；糖类二、简 答 题（本题共50分，共 5 小题，每 题 各 10分）1、答:主反应.+H-,O CO+3H-,.CH+2.H-,O CO+4/2 CH4+CO2 2CO+2H2.CH4+2CO2 3CO+H2+H2O.CH4+3CO2 c4co+2H?O；CO+H2O C+HO2、答：可以节省压缩功消耗；提高过量蒸汽余热的利用价值；可以降低原料气制备与净化系统的设备投资。3、答：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。4、答：优点：可脱除多种杂质：H2S,CO2 COS、CS2、RSH、C4H4S,HCN、NH3 和N O,同时还有脱水作用，使气体得到干燥，有用的组分在甲醇的再生过程中得到回收。净化 程度高：总硫可降到O.lppm以下；CO2可 降 到 lOppm以下。可 选 择 性 脱 除 H 2s和 C O 2,并可分别加以回收利用。甲醇热稳定性和化学稳定性好，不会被降解，不腐蚀设备管道，便宜，易获得，可大量生产。可 与 液 氮 脱 除 CO、CH4联合使用，工艺更加合理，能节省投资和动力消耗。缺点：甲醇有毒，对设备管道安装要求非常严格。工艺流程长，再生过程比较复杂。5、答：尿素水解反应：NH2coNH2+H2O2NH3+CO2；缩合反应：2NH2coNH2=NH2coNH2+NH3；(3)异构反应：NH2CONH2=NH4NCO,NH4NCO=NH3+HNCO 化工工艺学试题三答案一、填空题(本题共30分，每空1 分，共 30空)1、造气、净化、压缩与合成2、残余CH4VO.5%、(H2+CO)/N2=2.8-3.13、CH4+H2O=CO+3H2,CO+H2O=CO2+H2 4 砧、A12O35、湿法脱硫、氧化锌脱硫6、对流段、辐射段7、高温、高压8、CO2+2NH3=NH2CONH2+H2O 9、硫铁矿10,FeS2+llO2=2Fe2O3+8SO2 酸洗流程12、钢催化剂13、两次转化两次吸收14、氨碱法、联合制碱法15、石灰石煨烧16INaCl+2H2O=INaOH+Cl2 T+H2117、乙 烯 18、高温、停留时间短、低烧分压19、急冷二、简答题(本题共60分，每题10分，共 6 题)答案要点：1、2、气体净化系统一一脱酸性气体、脱水、脱焕、脱一氧化碳。压缩和冷冻系统一一加压降温。精储分离系统一一精储塔、分离甲烷、乙烯、丙烯、C,微分及C5微分。3、（1）氨合成与煌类裂解都需要在高压下进行。（2）压缩机压缩功与压缩比的对数成正比，在压缩过程中绝热压缩功耗最大,温升最大，等温压缩功耗最低，当压缩比太大时，绝热压缩温升可能超过润滑油闪点，造成压缩机摩擦损耗和功耗增加。因此需要采用多段压缩，目的是尽可能接近等温压缩。4、（1）制碱过程 NaCl+NH3+CO2+H20-NaHCO3/+NH4cl（2）从母液中将氯化镂结晶出来：NH3+HCO3-NH；+CO/-NH3+HCO3-NH2COO+H2O原则流程图：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。3.5 4.0Mpa。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 1.8M pa,出口温度约760c3.2M pa,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1000C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。6、略三、计算题（10分）转化率:7 0%,选择性：8 9.8%,收率:6 2.8 6%化工工艺学试题四答案一、填空题（本题共30分，每空1分，共30空）1、氧化法、直接合成法 2、残余 C H 4 N A二、简答题（本题共60分，每题10分，共6题）答案要点：1、2、3、答案要点：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%。4、盐水制备、石灰石炊烧、吸氨、碳酸化、过滤、燃烧、氨回收。5、过程项目甲烷转化c o 变换氨合成SO2催化氧化高变低变主要成分NiO2Fe2O3CuOFe3O4v205活性成分NiFe3O4CuFeV2O5载体耐火材料烧结型ALO3MgO主要成分/铁 A12O3硅铝酸钙助催化剂/52。3、K2OO2O3、ZnOAI2O3、K2OSQ2、CaOK2SO4活性温度范围匕500350400180250500左右4506006、三、计 算 题（10分）转化率：70%,选 择 性:76.5%,收 率:53.55%化工工艺学试题五答案一、填 空 题（共20分，每空2分）1、原料预处理、化学反应2、链引发反应、链增长反应、链终止反应3、天然气蒸汽转化反应4、降低、提高5、固定床、硫化床二、选 择 题（本题共20分，每 题 2 分）1、D 2、A 3、D 4、A 5、B6、A 7、C 8、C 9、D 10、C三、判 断 题（本 题 共 10分，每 题 2 分）1、J 2、X 3、X 4、J 5、X四、简要回答下列各题.（共 30分，每 题 6 分）1、答：精制合成气的方法有铜氨液吸收法，甲烷化法，液氮洗涤法三种。三种精制方法比较，铜氨液精制法需建立一套加压铜氨液吸收塔及再生系统，设备投资增大管理复杂；甲烷化转化法只需增加一套甲烷化反应装置和催化剂，设备虽然简单，但消耗了合成气中的氢气，除了采用低温变换反应外，最好增加一套一氧化碳选择氧化反应器，以便进一步降低一氧化碳残余含量；液氮洗涤法需有空分装置，如果已具备此条件，只需增加一套高效热交换器和液氮洗涤泡罩塔。2、答：乙烯和丙烯产品中所含焕始对乙烯和丙烯衍生物生产过程带来麻烦。它们可能影响催化剂寿命，恶化产品质量，形成不安全因素，产生不希望的副产品。常采用脱除乙焕的方法是溶剂吸收法和催化加氢法。溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂解气中的乙焕以达到净化目的，同时也回收一定量的乙快。催化加氢法是将裂解气中乙焕加氢成为乙烯或乙烷，由此达到脱除乙焕的目的。溶剂吸收法和催化加氢法各有优缺点。3、答：主反应 GH+aQ-C2H 4。A H6(2 9 8 K)=-1 0 3.4 k j/m o lH 0(5 2 3 K)=-1 0 7.2 k J/m d平行副反应：C2H K2OCr2O3,ZnOAI2O3、K2OSQ2、CaOK2SO4活性温度范围匕500350400180250500左右450600
