化工工艺学考试题(6页).doc

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1、-化工工艺学考试题-第 6 页1、合成氨生产过程包括 造气 、 净化 和 压缩合成 三大步骤。2、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：残余甲烷量的体积分数0.5% ； (H2+CO)/N2（摩尔比）在2.8-3.1 。3、写出甲烷蒸汽转化反应的独立主反应： CH4+H2OCO+3H2 、 CO+H2OCO2+H2 4、甲烷蒸汽转化过程所用催化剂的主要活性成分是 镍 ，载体是 AL2O3 MgO CaO 。5、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 氧化锌法 。 6、一段转化炉由 对流段 和 辐射段 两个主要部分组成。

2、7、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 。 8、 合成尿素反应为 2NH3+CO2=CO(NH2)2+H2O 。9、 硫铁矿焙烧前应进行 破碎 、 筛分 、 配矿 、 脱水 等预处理。10、 硫铁矿在氧较充足的情况下，其焙烧反应方程式为 4FeS2+11O2=2Fe2O3+SO2 11、 目前SO2炉气在净化过程中主要采用 酸洗流程 SO2催化氧化所用催化剂为 12、为了降低尾气中SO2的含量，提高硫的利用率，对SO2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 13、生产纯碱最重要的方法为 氨

3、碱法 、 联合制碱法 和天然碱加工。14、制碱过程的吸氨塔常采用 泡罩塔 （填料塔、泡罩塔、筛板塔、浮阀塔，请选择）15、氨碱法生产纯碱所用盐水精制除硫酸根的方法有蒸馏废液兑合法 冷冻法16、氨碱法制碱过程中碳酸化所需的CO2主要来源于 联合制碱的CO2主要来源于 17、 基本有机化学工业的主要原料天然气、煤、 石油 以及 生物质 18、 石油加工方法主要有 常减压蒸馏 、 催化裂化 、 催化重整 、 加氢裂化 19、烃类管式裂解生产乙烯要求为 、 、 20、 裂解气从裂解炉出来之后应立即进行 压缩 处理，然后再净化。21、氨的生产方法有 和 223、CO变换所用催化剂分为 高变催化剂 、 低

4、变催化剂 和宽温耐硫变换催化剂24、我国一般小型的合成氨厂在脱除CO2时，常采用化学家侯德榜提出的碳化法合成氨流程制取 。25、铜铵液吸收法中，所采用的再生装置中三个塔从上到下的正确位置是： 回流塔 、 再生塔 、 还原器 。26、一段转化炉根据烧嘴的位置不同可分为 、 和梯台炉。27、氨合成塔分为连续换热、多段间接换热、多段冷激式等塔型，在布朗深冷净化工艺中，合成塔采用的是 氨合成塔。29、目前焙烧硫铁矿主要采用 技术30、硫铁矿在氧不充足的条件下，其焙烧反应方程式为 3FeS2+8O2=Fe3O4+6O2 31、 SO2炉气干燥所采用的干燥剂为 浓硫酸 ，吸收SO3采用的吸收剂为 浓硫酸

5、。32、 硫酸的生产方法主要有 和 两种方法33、 纯碱的分子式为NaCO3倍半碱的分子式为 ，洁碱的分子式为 16、35、 氨碱法生产纯碱所用盐水清除钙镁离子的方法有石灰-纯碱法 和石灰-碳酸铵法 36、 衡量一个国家基本有机化学工业发展水平的主要产品是 40、乙烯收率与原料烃的族组成的关系为 简答题蒸汽空气天然气未反应的氢、氮气氨压 缩脱 硫一段转化二段转化高温变换低温变换脱 碳甲 烷 化压 缩合 成压 缩分 离二氧化碳1、 绘出天然气为原料的方块流程图。2、低温甲醇洗涤法脱出二氧化碳有何特点？ 答： 优点 （1）可脱除多种杂质：H2S、CO2、COS、CS2、RSH、C4H4S、HCN、

6、NH3、NO，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可得到回收。 （2）净化度高：总S可降到0.1ppm以下。CO2可降到10ppm以下。适用于对S含量有严格要求的化工生产。 （3）可选择性脱除H2S、CO2、并可分别加以回收利用。（低温下： H2S、CO2、COS溶解度大，H2、N2溶解度小，有用气体损失小（CH3OH 蒸汽压小：吸收剂损失小）。 （4）CH3OH热稳定性和化学稳定性好，不会被降解，不腐蚀设备管道（可用碳钢和低温低合金钢制造），便宜，易获得，可大量生产。 （5）与液N2脱出残余CO、CH4联合使用，更加合理。液N2洗涤需要在-190下进行，要求气体彻底

7、干燥，而CH3OH具有干燥作用，且在-50-70低温下进行，节省了投资和动力消耗。缺点： （1）甲醇有毒，对设备管道安装要求非常严格。 （2）工艺流程长，特别是再生过程比较复杂。2、 如何提高铜氨液的吸收能力？铜氨液进行再生有哪些目的？ 答： ，即T； A ，即浓度； PCO ，即P ； B，即游离氨浓度。 ：吸收系数。设 A：为低价铜盐的浓度（吸收前）B：为铜液中游离氨的浓度（吸收前） m：平衡时每mol CU(NH4)2+ 转变成Cu(NH3)3CO+的分数，即1molCu+吸收CO的mol数。 目的：将CO2和CO释放出来；将被氧化的高价铜还原成低价铜；同时调整铜比；回收氨；增加总铜。4

8、、 氨合成的工艺条件如何选择？答：温度： 可逆放热反应，存在最佳反应温度 Tm。一般合成反应温度为400500压力： 从热力学和动力学角度，提高压力都是有利的，生产能力大大提高，氨分离流程可以简化；但是压力高，对设备的要求高，而且高压下，反应温度一般也较高，也会影响Cat的寿命。我国中小型氨厂：P=2032MPa空间速度：一般P=30MPa SV=2000030000h-1；氨净值1015%；P=15MPa 轴向 SV=10000h-1，氨净值10%；P=27MPa 径向 SV=16200h-1，氨净值12.4% 氢氮比：主要是在合成过程中H2 ：N2=3 ：1，否则有多余的H2或N2积累，使

9、H2/N2失调。5、 二氧化硫催化氧化时，如果采用部分冷激式转化器请在转化率-温度图上绘出转化过程的绝热操作线及冷却线6、 硫铁矿焙烧时有哪些因素会影响炉温？采用哪些措施可以控制温度？答：影响焙烧温度的主要因素是：投矿量、矿料的含S量及水分；空气的加入量。措施：在热量极不平衡时，可增加或减少沸腾焙烧内的换热元件数来控制炉床温度；在S含量太低时，操作无法维持自热，可用出口炉气与入炉空气换热提高炉温；炉底压力波动将会影响炉内的空气量，炉温也将受到影响，可通过连续均匀排渣来控制炉底压力，从而控制温度。7、 如何选择尿素合成时的工艺条件？答：温度 反应速度增大；温度提高，蒸汽压增大，要求操作压力增加，

10、动力消耗和对设备要求增加；随温度升高，设备腐蚀加剧。一般为190210 氨碳比a 根据反应平衡可知：提高氨碳比，可增大CO2平衡转化率；另外过量的氨和生成的水结合成NH4OH，更有利于尿素的生成反应；降低物系介质的腐蚀性；抑制缩二脲的生成；可调节操作热平衡。一般，a=2.853.5。水碳比b 热力学上，水碳比增大，对合成尿素不利，b增加0.1，则转化率降低1.5 2%；水碳比增大，可使反应在低压下进行；也有利于回收热能的利用。 压力 压力的高低直接影响压缩动力的消耗和有关设备的结构 反应时间 停留时间越长，意味着单位时间通过合成塔的物料越少，反应越接近平衡，但反应速度越慢；停留时间短，虽然转化

11、率降低，但是可提高设备生产能力和生产强度。 原料纯度 NH3：要求在99.5%以上。 CO2 ：要求CO2体积分数高于98.5%（干基）8、 在尿素合成与分离过程中为什么要采用高压气提技术？高压圈由哪些设备组成？各有什么作用？答：将混合液中的一部分氨和二氧化碳气提出来，随后再冷凝为液体，可以不用泵而直接返回合成塔；气提出来的氨和二氧化碳混合气体所含水蒸气比减压循环返回的甲铵液中的少，有利于提高合成反应速率；气提出来的氨和二氧化碳混合气在高压下冷凝，冷凝温度较高，放出热量可以回收利用。合成塔，合成反应本身；气提塔、未反应物的分离；高压甲铵冷凝器、余热能量的回收。9、 简述氨碱法制纯碱包括哪些过程

12、？答：NaClNH3 CO2 H2O NaHCO3+NH4Cl （1） 主2NaCl 2NH3 CO2 H2O Na2CO3 2NH4Cl （2）3NaCl 3NH3 2CO2 4H2O Na2CO32H2O 3NH4Cl （3）氨盐水碳酸化生成碳酸氢钠2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3 H2O + CaCl 2 氨的回收NH4HCO3 NH3 H2O CO2 （NH4）2CO3 2NH3 H2O CO2 母液中NH4HCO3和(NH4)2CO3的分解CaCO3 CaO CO2CO2的制备Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 Ca2+ + CO32- CaCO3 盐水预处理盐水溶液在

13、吸氨塔中吸收氨，确保碳酸化过程顺利进行。氨化2NaHCO3 Na2CO3 2H2O CO2 NH4HCO3 NH3 H2O CO2 （NH4）2CO3 2NH3 H2O CO2 NaHCO3的煅烧 CaO+ H2O Ca(OH)2 石灰乳制备主要反应和作用过程名称10、从主要成分、活性成分、助催化剂、载体以及活性温度范围等角度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？答： 活性组分和助催化剂 主要成分：NiO，4%30%，活性成分Ni，其含量越高，活性越高，一、二段对催化剂要求不同，二段要求活性更高的催化剂。 助催化剂：抑制熔结过程，防止镍晶粒长大，保持较高的稳定

14、性，延长寿命，增加抗析炭能力。催化剂载体 作用：分散催化剂活性组分，提高比表面、阻止镍晶体熔结。要求：耐高温、机械强度高。11、 从键能和反应热和反应自由焓分析烃类热裂解过程脱氢和断链的难易程度关系及规律？答：（1）、同碳原子数的烷烃C-H比C-C键能大，故易发生断链； （2）、热稳定性：碳链越长热稳定性越差，即越容易断链； （3）、烷烃脱氢能力与分子结构有关，叔氢仲氢伯氢； （4）、带支链烃的C-H或C-C键的键能较直链烃的键能小，易断链，即有支链的烃容易裂解或脱氢。 （1）、脱氢和断链反应均为吸热反应，脱氢比断链所需的热量更多； （2）、断链的G0都有较大的负值，反应接近不可逆反应，而脱氢

15、的G0负值较小，为可逆反应。因此热力学上，断链比脱氢更容易进行，且不受平衡限制。要使脱氢转化率较高，必须采用较高的温度。乙烷更是如此。 （3）、断链中，低分子烷烃的C-C键在分子两端断裂比在分子中央断裂热力学上占优势，而随着碳链增长，在中央断裂的可能性增大。 （4）、乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应生成乙烯及氢。甲烷生成乙烯反应的G0的正值很大，一般裂解温度下不会发生的。12、 绘出乙烯深冷分离流程方块示意图？压缩-脱酸性气体压缩冷冻冷箱脱水脱甲烷进料预冷脱甲烷塔脱乙烷塔脱丙烷塔脱丁烷塔脱CO乙烯塔炔丙烯塔炔脱丙炔脱乙炔裂解气富氢富氢富氢答：13、 简述天然气为原料进行蒸汽转化的工艺条件？答

16、： 压力：热力学上宜在低压下进行，但是现在已将压力提高到3.54.0 MPa。 温度：热力学和动力学角度证明高温有利于转化反应。一段转化炉出口温度：温度直接影响反应管寿命，不宜过高，视操作压力而定，1.8Mpa，约760；3.2Mpa，约800。二段转化炉出口温度：粗原料气质量由二段转化炉出口温度控制。残余CH40.5 %，则出口温度为1000左右。 水碳比：m ，转化率 ，析炭 ；但是过高，经济上不合理，且增加系统阻力，吸收辐射热，增加辐射段热负荷。一般在3.52.5。 空间速度：直接影响催化剂的用量。Sv，催化剂Catalyzer用量。14、 一氧化碳变换工艺条件如何选择？答：压力： 热力

17、学角度：加压无好处（变换反应是等体积反应，压力对其无影响，但是提高压力对析炭和甲烷化等付反应有利）。动力学角度：加压有利于提高反应速率（高变和低变）。能耗：加压有利于降低能耗。但是对设备材质要求也提高。综合各因素：一般小型氨厂为0.71.2MPa，中型氨厂为1.21.8MPa。大型氨厂要根据蒸汽转化压力而定。温度 热力学角度：低温有利于变换。（放热反应）动力学角度：高温有利于提高反应速度。水蒸气比例 H2O/CO（干原料气）值，可以调节床层温度。中变： H2O/CO =35 低变： H2O/CO 15 2、16、 根据换热方式不同，氨合成塔可以分成哪些类型？对这些类型的合成塔共同要求是什么？答

18、：连续换热式、多段间接换热式和多段冷激式、绝热式。对合成塔的共同要求： 反应能维持自热，塔的结构要有利于升温、还原，保证Cat有较大的生产强度；Cat床层温度分布合理，充分利用Cat的活性；气流在Cat床层内分布均匀，塔的压力降小；换热器传热强度大，体积小，高压容器空间利用率高；灵活稳定，调节灵活，具有较大的弹性；结构简单可靠，各部件的连接和保温合理，内件在塔内有自由伸缩的余地以减少热应力。17、请绘出已硫铁矿为原料生成硫酸的方块流程图？焙烧除尘净化干燥转化吸收产品硫酸As、Se、Pb、SiF4空气或O2FeS2SO2炉气烧渣降温SO2炉气杂质炉气酸雾SO2硫酸浓硫酸杂质烧渣O218、 简述影

19、响浓硫酸吸收过程的因素？答：影响吸收速率的因素主要有：硫酸浓度、硫酸温度、气体温度、喷淋酸量、气速、设备。8、7、21、 联合制碱法包括哪两个过程？绘出其原则流程图答：制碱：母液中的NH4Cl结晶析出。过 滤碳酸化过 滤吸 氨冷却加盐氨母液氨母液母液NaHCO3去煅烧NaClCO2NH3吸 氨NH3NaClCO2加 盐碳酸化过程过程NH4Cl去干燥母液22、 对裂解气进行深冷分离包括哪三大部分？每部分作用是什么？答：气体净化系统脱酸性气体、脱水、脱炔、脱一氧化碳 压缩和冷冻系统加压降温。精馏分离系统精馏塔、分离甲烷、乙烯、丙烯、C4馏分及C5馏分。23、 烃类裂解结果受哪些因素影响？它们是如何影响的？答：裂解温度影响 一次反应产物分布；温度越高，可获得较高的乙烯、丙烯收率。一次反应和二次反应的竞争，热力学上：温度越高越有利于二次反应。动力学上：升温更有利于降低一次反应活化能，提高乙烯收率。停留时间的影响 物料从反应开始到达某一转化率时在反应器内经历的反应时间，存在一个最适宜停留时间烃分压与稀释剂的影响