化工工艺学题库

合成氨合成氨生产过程主要分为哪几个工序？以煤为原料以天然气为原料天然气水蒸汽转化制气的主反响和副反响有哪些？抑制副反响的策略如何？主要反响CH4+HO=CO+3^-206.4kJmol(2)CO+HO=CO+冬+41.2kJ/mol主要副反响4=2日2+C-74・9kJ.mol-1 2CO=CO?+C+172.4kJ.mol-1抑制副反响：为控制积碳，增加水蒸汽用量以调整气体组成和选择适当的温度、压力来解决。从反响平衡及副反响来看，水碳比高，剩余甲烷含量降低，且可防止析碳。因此一般采用较高的水碳比，约~转化为可逆反响，温度越高，平衡转化率越高，从组成计算看出，1000°C以上CH4含量才小于0.5%,要求设备的耐高温性能。为什么采用两段转化？两段转化的供热方式各有什么不同？如何确定和控制二段转化的温度？全部采用高温转化，设备费用和操作费用太高，所以采用低温(700〜800C)转化和高温(1200C)转化的两段方式。一段温度对合金钢管要求低，用合金钢管保证传热和供热；二段采用砖内衬的绝热设备，并通入一定比例的空气与一段的H2反响产生热量和高温(1200〜1400°C),保证CH4转化彻底，同时参加了合成氨需要的原料N2。二段炉温度：按甲烷控制指标来确定。压力和水碳比确定后，按甲烷平衡浓度来确定温度，要求，出口温度应为1000C左右。凯洛格(Kellogg)甲烷蒸汽转化工艺流程1-钴钼加氢反响器；2-氧化锌脱硫罐；3-对流段；4-辐射段(一段炉)；5-二段转化炉；6-第一废热锅炉；7-第二废热锅炉；8-汽包；9-辅助锅炉；10-排风机天然气中的硫成分有哪些？干法脱硫和湿法脱硫的主要方法有哪些？其适用范围有何区别？硫化氢(H2S)，同时此外还可能有一些有机硫化物，如硫醇(C2H5SH)、硫醚(CH3SCH3)及噻吩(C4H4S)、二硫化碳(CS2)等。.干法脱硫：一般适用于含S量较少的情况氧化锌法、钻钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等.湿法脱硫：一般适用于含S量较大的场合化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等氧化锌脱硫的工作原理是什么？其工艺流程和工艺条件如何？氧化锌脱硫法也可以脱除硫醇、硫醚等有机硫，但反响速度较慢，一般选择较高的温度350〜400C，才能获得较快的反响速度。反响式如下：在有H2存在时，一些有机硫可先转化为H2S，再被氧化锌所吸收，反响式如下：流程1：硫含量较高流程2：硫含量较低变换工序的反响原理和主要任务是什么？为什么要分中温变换和低温变换？是将原料气中的CO变成C02和H2°H2是合成氨需要的原料成份，CO2在后面的脱碳和甲烷化两个工序中除去，作为生产尿素或食品级CO2的原料。变换反响为放热反响，温度升高，平衡常数减小。为了变换过程进展彻底，要求尽可能低的反响温度；但温度低，反响速度必然减缓苯菲尔脱碳的主要化学反响和脱碳原理是什么？再生指数（碳化度）的定义是什么？原理：CO2的吸收过程是CO2与K2CO3反响生成KHCO3。但是由于受反响速度的限制，气体中CO2与溶液中K2CO3的反响速度较慢。为了加快CO2在K2CO3溶液中的吸收速度，通常在K2CO3溶液中又添加了一种催化剂二乙醇胺再生指数（碳化度）的定义：每摩尔K2CO3所已经吸收的CO2摩尔数，即溶液中K2CO3转化为KHCO3的转化度。化肥NH3和CO2合成尿素的化学反响过程与相态。〔重点〕上述两个反响中，第一个反响为快速放热反响，反响程度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵；第二个脱水生成尿素的反响为慢速吸热反响，且为显著可逆反响。尿素合成反响过程的主要副反响及控制措施。〔熟悉就行〕当温度在60°C以下时，尿素水解缓慢；温度到100°C时尿素水解速度明显加快；温度在145C以上时，水解速度剧增。尿素浓度低时，水解率大。氨也有抑制尿素水解的作用，氨含量高的尿素溶液的水解率低。尿素生产的氨汽提法流程中，合成塔出来的尿素溶液主要经过了那些设备，溶液的温度、压力、组成如何？〔常识了解）设备：气提塔，降膜分解器，目前，工业合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反响合成的，温度的影响:温度较低时平衡转化率随温度升高而增加，在190C时达最大，温度进一步升高，平衡转化率反而下降。一般选择尿素合成温度为180〜190C组成的影响：CO2过量对转化率影响很小，氨过量那么明显提高转化率。氨碳比的影响如右图。水碳比增加0.1，转化率下降约1%。不同工艺选择的合成过程物料比不同。如：水溶液全循大于平衡压力硝酸铵的主要用途是什么？1．硝铵是重要的氮肥，特别适用于温度低的旱田。还是制造复合肥料的原料。硝铵是炸药的主要原料。(N20，笑气)的原料。湿法磷酸是用磷酸为催化剂、硫酸溶液分解磷矿的过程，磷矿以Ca5F(P04)3为主，还有Si、Fe、Al等杂质元素，试分析一下反响过程的主、副反响及其产物，并说明副反响对反响过程的影响。CaF(PO)+nHPO+5HSO=(n+3)HPO5 43 3 4 2 4 3 4王反响：一步反响过程 +5CaSO・HO+HF42两步反响过程F(PO4)3+nH3PO4二(n-7)H3PO4+5Ca(H2"4)2+副反响6H+叫H2汽+2H20副反响不仅损失磷，而且沉淀会包裹在矿石外表，阻止酸分解反响的进一步进展，产生“钝化现象〞。工业上曾经氧化SO2制硫酸的方法有哪些？写出其主要反响式。亚硝基法和接触法亚硝基法接触法2SO2+2SO2+02—2S03

第5页2SO3+H20—H2S042.硫铁矿的主要成分是什么？焙烧硫铁矿的主要化学反响有2.g t—441560k/727977°Cg t—441560k/727977°CFeS2主要反响2FeS2=2FeS+S2S2+O2=SO2焙烧硫铁矿的设备是什么？根据物料状态，设备内可分几个区域？各区域的物料特点是什么？设备：沸腾培烧炉460〜560C为第一阶段，斜率大，活化能大。温度升高,反响速率增加很快。化学反响受动力学（速度）控制。560〜720C为过渡阶段，反响速度受温度影响较小。>720C为第三阶段，反响速度随温度升高再增加，但增加幅度小。实验证明，第三阶段活化能较小，焙烧反响主要受氧扩散的控制。SO2氧化为SO3的温度、压力、S02含量等工艺条件如何？温度：在催化剂活性温度范围内催化剂床层温度应沿最正确温度线变化，即先高后低压力：二氧化硫氧化反响是体积减小的反响，提高压力可提高平衡转化率SO2含量：根据硫酸生产总费用最低的原那么来确定二氧化硫的起始浓度，最适宜的最终转化率与所采用的工艺流程、设备和操作条件有关。

S03的吸收过程通常采用发烟硫酸或/和浓硫酸吸收，为什么采用浓度为98.3%的浓硫酸？浓度太高、太低有什么影响？确定吸收塔操作温度主要考虑哪些方面的因素？如下图，在任何温度下选择浓度为98.3%的硫酸作为吸收液比拟适宜。假设吸收酸浓度太低，因水蒸气分压增高，易形成酸雾；但假设吸收酸浓度太高，那么液面上S03分压较高，气相中的不能完全被吸收。因为标准发烟硫酸游离SO3浓度为21%。从上表看出，在气体中SO3浓度为7%时，那么说明吸收酸温不能超过80°C。不同转化气S03浓度下，S03吸收率与温度的关系如右图所示，其中7.4%的曲线与上表数据一致。可见，温度升高，吸收率下降；气相S03浓度增加，吸收率上升。制硝酸氨氧化的主要反响，其相态、热效应、反响平衡、催化剂等有什么特点？主要副反响有哪些？主反响顽3（g）+5。2=4NO+6HO+907.28kJ/mol副反响叫&）+4O2=2N2O+6H2O+nMMJ/mol在反响温度下，上述反响的平衡常数都很大。如果对反响不加控制，氨和氧反响的最终产物必然是N2。要得到希望的产物N0,不能从反响热力学去改变化学平衡来到达目的，只能从反响动力学方面去着手。即寻找一种选择性的催化剂，抑制不希望的反响。目前最好选择性的催化剂是铂。纯碱和烧碱复习思考题1・纯碱中的重碱是什么意思？密度为的纯碱氨碱法制纯碱的主要原料有哪些？制碱过程的主要反响有哪些？主要副产物是什么？原料：氯化钠(NaCl)和碳酸钙(CaC03)主要反响CaCq(s)—焙烧tCO1(g)+CaO(s)-176.105kJ/mol主要副产物CaONH4Cl从干盐相图分析，为什么在P1点NaHCO3的结晶析出最多？且Na利用率最高？如何控制操作点的位置。升高温度对最氨盐水碳酸化后的组成在AC线上。如果只需析出NaHCO3时，组成应R-S线内，超过S析出NH4HC03,超过R析出NaCl。如果总组成在X点，T点为饱和溶液，结晶与溶液比为TX:XD，比值越大，析出结晶越多。可见P1点操作最好。氨盐水碳化是在什么设备中进展的？CO2经氨盐水吸收，生成氨基甲酸铵、碳酸氢铵、最终生成碳酸氢纳，各步骤的速度、温度有何特点？氨盐水碳酸化是在碳酸化塔中进展随着C02的不断溶解，溶液中过量的氨基甲酸铵进一步发生水解反响。甲铵水解是慢反响，是碳酸化的控制步骤：当PH值〉10.5的强碱性时，碳酸氢盐也存在下述离解反响当氨盐水被碳酸化到达一定程度，HC03-积累超过溶度积，析出碳酸氢钠：氨盐水进塔温度约30~50°C，中部温度升到60°C左右，中部不冷却，但下部要冷却，控制塔底温度在30C以下，保证结晶析出。碳化塔中部温度高，一方面反响本身有一些热量放出另一方面主要是考虑结晶初期温度高一点对晶粒长大有利，可形成较大晶体以利过滤。同时冷却速度不宜过快，过快可能形成结晶浆，难于过滤别离。工业生产烧碱的方法有哪些？电解法生产烧碱的原料、电极反响、总化学反响是什么？精制食盐水时，其中的镁、硫酸根杂质如何去除？方法：生产氢氧化钠通常用电解法（NaCl为原料）、苛化法（Na2C03为原料）。原料：NaCl水溶液电极反响：叫H聆总反响：除去杂质：去除镁离子的方法用0H-而沉淀Mg(0H)2出来：少量硫酸盐对电解过程影响大，在这一步也要除去：煤的化学加工煤的构造及煤气化原理。煤的根本构造单元为缩合芳烃及环烷烃及多种侧链，杂原子及官能团。网络构造模型－整体平均构造单元模型－有机质煤气化原理：煤气化是煤与气化剂作用生成气体混合物的反响过程。目的是将煤转化成可燃气体。煤气化过程包含煤的热解、半焦的气化等过程。煤气化主要方法及能量利用。煤气化方法有多种，气化炉也有多种。可分为固定床、沸腾床、气流床三种形式。费托合成原理。化学反响根本反响：nC0+2nH2 (CH2)n＋nH20△H=T58kj/mol(250°C)H20+C0 C02+H2△H=-39.5kj/mol(250°C)5.煤的成焦过程及影响因素。在高温脱氧情况下，煤大分子的侧链不断脱落，芳核缩合并稠化，最后形成煤气、焦炭及硫铵、苯、酚等多种化学产品。煤的成焦过程分为：煤的枯燥预热阶段（温度〈350°C）胶质形成阶段（温度350~480°C）-半焦形成阶段（温度480~650°C）-焦炭形成阶段（温度650~950°C）。一、填空题石油芳烃主要来源于石脑油重整生成油和烃裂解生产乙烯副产的裂解石油能为烃的烷基化提供烷基的物质称为烷基化剂，可采用的有多种，工业上常用的有烯烃和卤代烷烃为了满足对芳烃纯度的要求，目前工业上实际应用的主要是溶剂萃取和萃取蒸馏来别离芳烃的馏分指芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基的反响称为芳烃的烷基化反响在C8芳烃的别离过程中，邻二甲苯和对二甲苯主要采用精馏的方法进展别离目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯脱氢法芳烃转化反响所采用的催化剂主要有酸性卤化物和固体酸两大类烷基芳烃分子中与苯环直接相连的烷基，在一定的条件下可以被脱去，此类反响称为芳烃的脱烷化芳烃主要有如下三方面来源：1.来自煤的焦化的副产煤焦油和粗苯；2.来自催化重整的汽油；3.来自乙烯生产中的裂解气油芳烃的转化反响主要有异构化反响，歧化与烷基转移，烷基化反响和脱烷基化反响。工业上的C8芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料，通过催化剂的作用，转化成浓度接近平衡浓度的C8芳烃，从而到达增产对二甲苯的目的两个一样芳烃分子在酸性催化剂的作用和下，一个芳烃分子上的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的反响称为芳烃的歧化C8芳烃中的乙苯沸点最低，与关键组分对二甲苯的沸点仅差°C,可采用精馏塔法进展别离在催化剂作用下，烃类脱氢生产两种或两种以上的新物质称为催化脱氢加氢反响可以细分为加氢和氢解两大类影响加氢反响的因素有温度、压力以及反响中氢的用量有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂作用下与氢气加成，这个过程称为催化加氢催化加氢反响一般是加热反响过程催化脱氢反响一般是吸热反响过程乙苯脱氢生产苯乙烯的反响体积增大，应采用较低的压力提高平衡转化率；反响吸热，应采用较高的温度合成气主要成分是氢气和一氧化碳，用于制甲醇，应采用较高的压力乙苯脱氢生产苯乙烯工艺采用稀释剂水蒸气的目的是降低苯乙烯的分压二、名词解释1．芳烃脱烷基化：烷基芳烃中与苯环相连接的烷基，在一定的条件可以脱去，此类反响称为烷基的脱烷基化2．烷基化剂能为烃的烷基化提供反响的物质成为烷基化剂3．芳烃烷基化是芳烃分子中苯环的一个或几个氢被烷基所取代而生成烷基芳烃的反响4．芳烃歧化指两个一样的芳烃分子在酸性催化剂的作用下，一个芳烃分子上的烷基转移到另一个芳烃分子上的反响5．烷基转移指两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程6．催化加氢系指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与氢气加成7．催化脱氢在催化剂作用下，烃类脱氢生成两种或两种以上物质称为催化脱氢8．破坏加氢又叫氢解，在加氢过程的同时有机化合物分子发生分解，此时氢分子一局部进入生成物大分子中，另一局部进入氢解所得的小分子中三、简答题1．简述芳烃转化包括的化学反响包括异构化反响，歧化反响，烷基化反响，烷基转移反响，脱烷基化反响2．列出芳烃转化的催化剂种类有酸性催化剂和固体酸，固体酸又分为浸附在适当载体上的质子酸；浸附在适当酸性卤化物，混合氧化物催化剂，贵金属-氧化硅-氧化铝催化剂；分子筛催化剂C8芳烃异构化反响所用的催化剂无定型SiO2-Al2O3催化剂，负载型铂催化剂oZS