合成氨原料气净化习题及答案.docx

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1、习题脱 硫一、填空1、合成氨原料气中的硫分为无机硫和有机硫、等。2、气体脱硫方法按脱硫剂的形态可分为两类，一类是，一类是。湿法脱硫可分为、与三类。3、常用的干法脱硫有：4、氧化锌脱硫剂以法、为主体，其余为法、法、，可参加、法等。等以增加脱硫效果。5、活性炭脱硫法分6、钴钼催化剂以、和为载体，由。和组成。7、湿法脱硫依据吸取原理的不同可分为法、法和法。化学吸取法又分为法和法。8、湿式氧化法脱硫包括两个过程。一是；二是。二、推断1、承受钴钼加氢可使自然气、石脑油原料中的有机硫几乎全部转化成硫化氢。 2、吸附脱硫是由于活性炭具有很大的比外表积，对全部物质具有较强的吸附力量。 3、活性炭对吸附有机硫中

2、的噻吩很有效，而对挥发性大的硫氧化碳的吸附很差。 4、活性炭对吸附原料气中氧和氢的吸附强，而对挥发性大的二氧化碳和氨较差。5、ADA 是蒽醌二磺酸钠的英文缩写。6、PDS 法、MSQ、栲胶法和鳌合铁法都属于中和法脱硫。 三、简答1、合成氨原料气为何要进展脱硫？2、氧化锌法脱硫的原理是什么？温度对脱硫过程有何影响？3、活性炭法脱硫的原理是怎样的？脱硫后的活性炭如何再生？4、什么是湿式氧化法？与中和法有何不同？如何选择湿式氧化法的氧化催化剂？5、ADA 法脱硫和再生的原理是什么？ADA 法脱硫塔为什么简洁发生堵塞现象？6、简述自然气加氢串氧化锌脱硫工艺过程。变 换一、填空题1. 变换反响：。2.

3、变换率：。3. 铁铬系催化剂使用温度为，铜锌系催化剂使用温度为。4. 孔隙率5. 低变催化剂的主要毒物有：、和。二、简答题1.影响一氧化碳平衡变换率的因素有哪些？如何影响？2、铁-铬系中温变换催化剂的活性组分是什么？使用前需进展怎样的处理？3、当系统停车或检修时，为什么要对催化剂进展钝化？如何处理？4、铜锌系催化剂的组成是什么？其活性组分是什么？使用前需进展怎样的处理？5. 什么是催化剂的孔隙率？ 6催化剂活性下降的缘由是什么？ 7如何对催化剂进展维护与保养？ 8加压变换比常压有哪些优点？原料气中二氧化碳的脱除一、填空1、工业上常用的脱除二氧化碳的方法为溶液吸取法。一类是，另一类是，循环吸取法

4、依据吸取原理的不同，可分为、和吸取法三种。2、物理吸取法是利用分子间的力进展选择性吸取。化学吸取法是利用CO2 的特性与进展反响将其吸取。3、再生度fc 的定义为：4、MDEA 即。二、简答题1、本菲尔特法吸取二氧化碳的原理是什么？再生的原理是什么？原料气精制一、填空1、目前常用于合成氨原料气精制的方法有法、法和法。2、铜洗工艺流程由和两局部组成。3、甲烷化催化剂中的镍都是以的形式存在，使用前需复原为活性组分。二、推断1、甲烷化法是在催化剂镍的作用下将甲烷生产 CO、CO2 而到达气体精制的方法。2、甲烷化过程消耗氢气而生成无用的甲烷。 3、甲烷化是甲烷转化的逆反响。4、甲烷化催化剂和甲烷转化

5、催化剂都是以镍作为活性组分，二者没有区分。5、硫、砷、卤素是镍催化剂的毒物。6、液氮洗涤法是一种深冷分别方法，是基于各种气体溶点不同这一特性进展的。 三、简答1、铜氨液吸取一氧化碳的原理是什么？铜氨液再生的作用与原理是什么？2、甲烷化反响的根本原理是什么？习题答案脱 硫一、填空1、合成氨原料气中的硫分为无机硫 H2S 和有机硫CS2、COS、硫醇、噻吩、硫醚等。2、气体脱硫方法按脱硫剂的形态可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。湿法脱硫可分为物理吸取法、化学吸取法与直接氧化法三类。3、常用的干法脱硫有：钴钼加氢-氧化锌法、活性炭法、氧化铁法、分子筛法等。4、氧化锌脱硫剂以氧化锌为主体，其

6、余为三氧化二铝，可参加氧化铜、氧化钼等以增加脱硫效果。5、活性炭脱硫法分吸附法、催化法和氧化法。6、钴钼催化剂以氧化铝为载体，由氧化钼和氧化钴组成。7、湿法脱硫依据吸取原理的不同可分为物理法、化学法和物理化学法。化学吸取法又分为中和法和湿式氧化法。8、湿式氧化法脱硫包括两个过程。一是脱硫剂中的吸取剂将将原料气中的硫化氢吸取； 二是吸取到溶液中的硫化氢的氧化以及吸取剂的再生。二、推断1、承受钴钼加氢可使自然气、石脑油原料中的有机硫几乎全部转化成硫化氢。2、吸附脱硫是由于活性炭具有很大的比外表积，对某些物质具有较强的吸附力量。 3、活性炭对吸附有机硫中的噻吩很有效，而对挥发性大的硫氧化碳的吸附很差

7、。 4、活性炭对吸附原料气中二氧化碳和氨的吸附强，而对挥发性大的氧和氢较差。 5、ADA 是蒽醌二磺酸钠的英文缩写。 6、PDS 法、MSQ、栲胶法和鳌合铁法都属于湿式氧化法脱硫。 三、简答7、合成氨原料气为何要进展脱硫？答：硫是各种催化剂的毒物。对甲烷转化和甲烷化催化剂、中温变换催化剂、低温变换催化剂、甲醇合成催化剂、氨合成催化剂等的活性有显著的影响。硫化物还会腐蚀设备和管道，给后工序的生产带来很多危害。因此，对原料气中硫化物的去除是格外必要的。同时，在净化过程中还可得到副产品硫磺。8、氧化锌法脱硫的原理是什么？温度对脱硫过程有何影响？答：氧化锌内外表积较大，硫容量较高，在脱除气体中的硫化氢

8、及局部有机硫的过程中，速度极快，广泛用于精细脱硫。氧化锌脱硫剂可直接吸取硫化氢和硫醇，反响式：H S + ZnO = ZnS + H O22C2H5SH+ZnO=ZnS+C2H4+H2O对有机硫，如 COS，CS2 等则先转化成硫化氢，然后再被氧化锌吸取，反响式：COS + H= H S + CO22CS + 4H= 2H S + CH22249、活性炭法脱硫的原理是怎样的？脱硫后的活性炭如何再生？答：活性炭主要用于脱除有机硫及少量的硫化氢。因反响机理不同可分为吸附、氧化和催化三种方法。吸附法：活性炭具有很大的比外表积，吸附力量较强，具有较强的选择性，主要表现在难吸附挥发性大的物质，对噻吩最有

9、效。氧化法：硫化氢和氧硫化碳被气体中存在的氧气氧化。H2S(g)O2=S(s)+H2O2COS+O2=CO2+2S催化法：在活性炭上浸渍铁、铜等盐类，使有机硫催化为硫化氢，然后再被吸附脱除。脱硫剂再生有过热蒸汽法和多硫化铵法。多硫化铵法是承受硫化铵溶液屡次萃取活性炭中的硫，硫与硫化铵反响生成多硫化铵，反响式为：NH42S+n-1S=NH42Sn此法包括硫化铵溶液的制备、用硫化铵溶液浸取活性炭上的硫磺、再生活性炭和多硫化铵溶液的分解、以及回收硫磺及硫化铵溶液等步骤。过热蒸汽或热惰性气体热氮气或煤气燃烧气再生法：由于这些气体不与硫反响， 可用燃烧炉或电炉加热，调整温度至350450，通入活性炭脱硫

10、器内，活性炭上硫磺便发生升华，硫蒸汽被热气体带走。10、什么是湿式氧化法？与中和法有何不同？如何选择湿式氧化法的氧化催化剂？答：湿法氧化法是指用碱性脱硫剂吸取酸性硫化氢气体，再用氧化态催化剂将硫化氢氧化为单质硫使脱硫剂再生的方法。湿法氧化法脱硫包含两个过程：一是脱硫剂中的吸取剂将将原料气中的硫化氢吸取；二是吸取到溶液中的硫化氢的氧化以及吸取剂的再生；湿式氧化法与中和法区分于再生原理不同。中和法脱硫剂的再生是通过升温顺减压使吸取过程中生成的化合物分解并释放出硫化氢；湿式氧化法脱硫剂的再生是以催化剂作为载氧体将溶液中被吸取下来的硫化氢氧化为单质硫。湿式氧化法的氧化催化剂必需既能氧化硫化氢，又能被空

11、气中的氧所氧化。即氧化态的催化剂：0.2VEQ/H2Q0.75V 是选择催化剂的重要依据，同时还应考虑原料的来源、用量、价格、化学性质等。11、ADA 法脱硫和再生的原理是什么？ADA 法脱硫塔为什么简洁发生堵塞现象？ ADA 法脱硫和再生的原理：（1） 脱硫塔中的反响：以 PH 为 8.59.2 的稀碱液吸取硫化氢生成硫氢化物Na CO+ H S NaHS + NaHCO2323硫氢化物与偏钒酸盐反响转化成复原性的焦钒酸钠及单质硫2NaHS+4NaVO+H O Na32V O249+4NaOH+2S 氧化态 ADA 反复氧化焦钒酸纳Na V O249+2ADA(氧化态)+2NaOH+HO 4

12、NaVO23+2ADA(复原态)（2） 氧化槽中吸取液再生设备的反响复原态的 ADA 被空气中的氧氧化恢复氧化态，其后溶液循环使用；2ADA(复原态) + O2 2ADA(氧化态) + H2O由于在脱硫塔内发生析硫反响，因而 ADA 法脱硫塔中简洁发生堵塞现象。12、 简述自然气加氢串氧化锌脱硫工艺过程。答：含有有机硫 40 mg/m3 的原料气压缩到 44.5Mpa 后参加氢氮混合气使自然气含氢气 15%，在一段转化炉对流段加热到 400进入加氢槽 1，通过钴钼催化剂加氢使有机硫转化为硫化氢，使转化气中含有机硫1mg/m3，然后送入两个串联的氧化锌槽2 将硫化氢吸取除去。H 2122净化气原

13、料气1 加氢反响器2 氧化锌脱硫槽图 2 1 加氢转换串联氧化锌流程变 换一、填空题1. 变换反响：CO+H2O=CO2+H22. 变换率：反响中变换了的一氧化碳量与反响前气体中一氧化碳量之比。3. 铁铬系催化剂使用温度为 350550，铜锌系催化剂使用温度为 200280。4. 孔隙率催化剂的微孔体积催化剂的颗粒体积5. 低变催化剂的主要毒物有：硫化物、氯化物和冷凝水。二、简答题1. 影响一氧化碳平衡变换率的因素有哪些？如何影响？答：1温度的影响。温度降低，平衡变换率提高，变换气中一氧化碳的平衡量削减。2. 水蒸气与一氧化碳体积比：在温度肯定的状况下，一氧化碳平衡变换率随 H2O/CO提高而

14、增加，其趋势是先快后慢。3. 压力：反响为等体积反响，压力对平衡变换率无影响。4. 二氧化碳量：降低 CO2 量，有利于提高一氧化碳的变换率。2、铁-铬系中温变换催化剂的活性组分是什么？使用前需进展怎样的处理？答：铁铬系催化剂主要组分为三氧化二铁和助催化剂三氧化二铬。其活性成分是四氧化三铁，因此，催化剂使用前需利用煤气中的氢和一氧化碳进展复原，其反响式如下：3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + 50.945KJ / mol3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O + 9.26KJ / mol3、当系统停车或检修时，为什么要对催化剂进展钝化？如何处理？答：氧能使复

15、原后的催化剂氧化生成三氧化二铁，反响式如下4Fe3O4 + O2 = 6Fe2O3 + 514.14KJ / mol此反响热效应很大，生产中必需严防煤气中因氧含量高造成催化剂超温，在停车检修或更换催化剂时，必需进展钝化。其方法是用蒸汽或氮气以 3050/h 的速度将催化剂的温度降至 150200，然后配入少量空气进展钝化。在温升不大于 50/h 的状况下，渐渐提高氧的浓度，直到炉温不再上升，进出口氧含量相等时，钝化工作即告完毕。4、铜锌系催化剂的组成是什么？其活性组分是什么？使用前需进展怎样的处理？答：铜锌系催化剂是以氧化铜为主体，氧化锌、氧化铬、氧化铝为促进剂。铜锌系催化剂的活性组分是金属铜

16、微晶。氧化铜对变换反响无催化活性，使用前要用氢或 CO 复原具有活性的单质铜：CuO + H2 = Cu + H2O + 86.526KJCuO + CO = Cu + CO2 +127.49KJ / mol5. 什么是催化剂的孔隙率？催化剂的孔隙率指单位颗粒体积包括催化剂和骨架体积含有微孔体积的百分数， 即：孔隙率催化剂的微孔体积催化剂的颗粒体积6. 催化剂活性下降的缘由是什么？硫、磷、砷、氟、氯、硼的化合物及氢氰酸等物质，均可引起催化剂中毒，使活性显著下降。硫化氢能使催化剂临时中毒。提高温度，降低硫化氢含量和增加气体中水蒸气含量， 可使催化剂活性渐渐恢复。原料气中灰尘及水蒸气中无机盐高时，

17、都会使催化剂活性显著下降，造成永久性的中毒。催化剂活性下降的另一个重要因素是催化剂的年轻。主要缘由是在长期使用后，催化剂的活性渐渐下降。由于长期处在高温下，会使催化剂渐渐变质；另外气流冲刷，也会破坏催化剂外表状态。7. 如何对催化剂进展维护与保养？（1） 在装填前，要进展过筛除去粉尘和碎粒。使催化剂的装填时要保证松紧一样。严禁直接踩在催化剂上，并不许把杂物带入炉内。（2） 在开、停车时，要按规定的升、降温速度进展操作，严防超温。（3） 正常生产中，原料气必需经过除尘和脱硫(氧化型的催化剂)，并保持原料气成分稳定。掌握好蒸汽与原料气的比例及床层温度，升降负荷时要平稳。 8加压变换比常压有哪些优点

18、？（1） 可以加快反响速率和提高催化剂的生产力量，因此可用较大空速增加生产负荷。（2） 由于干原料气体积小于干变换气的体积，因此，先压缩原料气后，再进展变换的动力消耗，比常压变换后再压缩变换气的动力消耗低很多。（3） 需用的设备体积小，布置紧凑，投资较少。（4） 湿变换气中蒸汽的冷凝温度高，利于热能的回收利用。原料气中二氧化碳的脱除一、填空1、工业上常用的脱除二氧化碳的方法为溶液吸取法。一类是循环吸取法，另一类是联合吸取法，循环吸取法依据吸取原理的不同，可分为物理、化学和物理化学吸取法三种。 2、物理吸取法是利用分子间的范德华力进展选择性吸取。化学吸取法是利用 CO2 的酸性特性与碱性物质进展

19、反响将其吸取。3、再生度fc 的定义为：f= 溶液中总的CO摩尔数2c总KO 的摩尔数24、MDEA 即 N-甲基二乙醇胺R CH N235、二、1、本菲尔特法吸取二氧化碳的原理是什么？再生的原理是什么？ 答： 1纯碳酸钾水溶液和二氧化碳的反响碳酸钾水溶液吸取 CO2 的过程为：气相中CO2 集中到溶液界面；CO2 溶解于界面的溶液中；溶解的 CO2 在界面液层中与碳酸钾溶液发生化学反响；反响产物向液相主体集中。据争论，在碳酸钾水溶液吸取 CO2 的过程中，化学反响速率最慢,起了掌握作用。纯碳酸钾水溶液吸取 CO2 的化学反响式为：K CO22+H O+CO22KHCO232碳酸钾溶液对原料气

20、中其他组分的吸取含有机胺的碳酸钾溶液在吸取 CO2 的同时，也可除去原料气中的硫化氢、氰化氢，硫酸等酸性组分，吸取反响为：H2S+K2CO3 = KHCO3+KHS HCN+K2CO3 = KCN +KHCO3 R-SH+K2CO3 = RSH+KHCO3硫氧化碳，二硫化碳首先在热钾碱溶液中水解生成 H2S，然后再被溶液吸取。COS+H O = CO +H S222CS2+H2O = COS+H2S(3)吸取溶液的再生碳酸钾溶液吸取 CO2 后，碳酸钾为碳酸氢钾，溶液 PH 值减小，活性下降，故需要将溶液再生，逐出 CO2，使溶液恢复吸取力量，循环使用，再生反响为2KHCO3 = K2CO3+

21、CO2+H2O原料气精制一、填空1、目前常用于合成氨原料气精制的方法有铜氨液洗涤法、甲烷化法和液氮洗涤法。2、铜洗工艺流程由吸取和再生两局部组成。3、甲烷化催化剂中的镍都是以 NiO 的形式存在，使用前需复原为活性组分 Ni。二、推断1、甲烷化法是在催化剂镍的作用下将一氧化碳、二氧化碳加氢生产甲烷而到达气体精制的方法。2、甲烷化过程消耗氢气而生成无用的甲烷。3、甲烷化是甲烷转化的逆反响。4、甲烷化催化剂和甲烷转化催化剂都是以镍作为活性组分。但二者有区分。 5、硫、砷、卤素是镍催化剂的毒物。 6、液氮洗涤法是一种深冷分别方法，是基于各种气体沸点不同这一特性进展的。 三、简答1、铜氨液吸取一氧化碳

22、的原理是什么？铜氨液再生的作用与原理是什么？ 铜氨液吸取一氧化碳的反响：4Cu(NH3)4Ac2+ CO+NH Cu(NH3)3COAc铜氨液再生的作用：使吸取的 CO 和 CO2 解析出来；把被氧化的高价铜复原成低价铜。铜液从铜洗塔中出来后，经减压并加热，使被吸取的 CO、CO2 和 H2S 等按吸取的逆反响释放出来。高价铜复原成低价铜的反响式：Cu(NH3)3COAc+2Cu(NH3)4Ac2+H2O=3Cu(NH3)4Ac2+NH4Ac+CO2+3NH32、甲烷化反响的根本原理是什么？甲烷化法是在催化剂作用下将 CO、CO2 加氢生成甲烷而到达气体精制的。CO+3H2CH4+H2OCO2+4H2CH4+2H2O