天然气化工工艺学复习资料

Chapter1天然气利用领域归纳为四大类：城市燃气、工业燃料、天然气发电和天然气化工1（填空题）天然气利用分类：优先类、允许类、限制类和禁止类制乙烘、甲醇、甲醛、醋酸、甲胺、烯桂、芳怪天然气定义：专指岩石圈中生成并蕴藏的以气态烷炷混合物为主的可燃性气体。C5界定法（选择题厂干气：lSni3井口流出物中， C5以上姓液含量V13・5cm3的天然湿气：lSm3井口流出物中， C5以上坯液含量＞气。C3以上炷液含量VC3以上桂液含量〉20mg/Sm3的天然气，必须经过处理才能达到管输标准或商品气气质指标。Cs界定法（问答题）贫气：1Shi3井口流出物中， 94cm3的天然气。富气：lSm3井口流出物中， 94cm3的天然气。酸性天然气定义：含硫量高于4、川渝地区、新疆地区、鄂尔多斯5、a.天然气是高热值能源b.天然气是清洁能源C.利用效率高d•天然气是资源丰富的能源1（问答题6西气东输工程川气东送工程涩宁兰管道陕京线陕京二线忠武线等Chapter21、合成气：CO和H2的混合物空速的定义：单位体积的催化剂在单位时间内所通过的原料标准体积流量水碳比：进口气体中水蒸气与桂原料中所含碳的物质的量之比。硫容量：（问答题）2、原因：硫化物是各种催化剂的毒物；硫化物腐蚀设备和管道脱硫方法：干法脱硫（活炭法氧化铁法氧化锌法氧化猛法分子筛法加氢转化法水解转化法）和湿法脱硫（化学吸收法物理化学吸收法物理吸收法）特点：（问答题）4Ni，使用前要活化，停车检修时要钝化，使用中要防止毒物（选择题）6天然气水蒸气转化法，天然气C02转化，天然气部分氧化法，联合转化制合成气7、主反应CH1+H2O(g)XCO+3出，CO+H20(g)二CO2+H乙昌寸反应CH4二2H2+C,2C0二CO2+C,C0+H2二H2O+C影响因素：温度：甲烷蒸汽转化反应是可逆吸热反应，温度/,甲烷平衡含量/;反之，甲烷平衡含量/O压力：甲烷蒸汽转化为体积/的可逆反应，压力/,甲烷平衡含量也随之/。水碳比：在一定的T、P条件下，水碳比/,甲烷平衡含量/。综合考虑甲烷蒸汽转化反应尽可能在高温、高水碳比以及低压下进行。 (问答题)Chapter31、CO变换C0+H20二C02+H2甲烷化C0+3压二CH4+H2OCO2+4氏二CH-i+2H20氨的合成N2+3H2=2NHs2、CO2、CO是合成氨催化剂的一种毒物采用吸收法如BenfieldQMDEA法、Selexol法除CO2法、 CO、CO2、H2O,可逆毒物，中毒为暂时性的。3、铁触媒；氧及氧的化合物：硫及硫的化合物：H2S、S02磷及磷的化合物：磷化氢等不申及碑的化台物氯及氯的化合物其它：润滑油、铜液等。硫、磷、碑、氯及其化合物都能与a-Fe作用生成稳定的化合物，使催化剂造成永久性的中毒。4、节能型的转化流程水碳比的控制指标在2・5〜2・75（选择题）5、利用水蒸气把CO变换为压和易清除的C02；中变流程：进变换炉温度约在380C;出第一段变换床层的温度在480-500C；离开第三段床层的温度在400C；采用电炉升温，操作简单、平稳、省时、节能的效果。中变串低变流程（耐硫变换催化剂）全低变流程（耐硫变换催化剂）：进变换炉温度在180-200r,出第一段变换床层的温度在350C（选择题厂6中温变换催化剂活性组分：新催化剂为Fe20s，需在使用前还原为Fe304o低温变换催化剂活性组分：金属铜微晶，使用前需还原为铜。耐硫变换催化剂活性组分：钻钳的硫化物。使用前为钻钮氧化物，使用时要硫化操作。RzR'N如HCOf（慢反应）7、R2RNCO2（不反应）R2RNCO2+H2RzR'N如HCOf（慢反应）能呈回收亲（问答8、（1）温度和压力影响：/压力，/温度，KPp数值/,y*NH3随之/。(2)氢氮比影响: 在值。时，y*NH3具有最大（3）惰性气体的影响y*NH3随印*的/而/。9、无色气体，比空气密度小，具有刺激性气味，常温下稳定，但在高温下可分解成氢和氮，遇热、明火难以点燃危险性较低；但与空气混合物达到某浓度（爆炸极限16〜25%,最易引燃浓度17%）遇明火会燃烧和爆炸。 氨极易溶于水，可生产含氨15%〜30%（质量）的氨水，水溶液呈碱性。有毒气体，对粘膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用10、压力：/压力，正反应速度/,逆反应速度/,/压力rNH3增加幅度较大。氢氮比：反应初期最佳氢氮比为1。随反应进行，氨含量不断/,若FNH3保持最大值，最佳氢氮比应随之/;当反应趋于平衡时，氢氮比接近于3。惰性气体影响：随惰性气体含量/,正反应速度/,逆反应速度/,最终导致FNH3/,即反应速度随惰性气体含量/而/。温度影响：最适宜温度与组成、压力和催化剂的活性有关。冷凝11、目的：防止惰性气积累，维持系统组成稳定。驰放气组成：H2、N2、NH3、CH4、Ar等。驰放气如何回收：膜分离逵、变压吸附法、深冷运、储氢合金法（问答题）12、高压注、中压法＞低压法合成氨不考14、尿素碳酸氢^硝酸三聚氧胺15、主反应C02和NHs合成尿素的反应为两个步骤：2NH3+CO2二NH2COONH4NH2COONH2二CO（NH2）2+H2OChapter4造气、净化、压缩、分憎四部分C0+2H2二CH3OHCO2+3H2二CH3OH+H2O过量的C02将过分占据活性中心，反而对甲醇合成反应不利。一定的C02可促进甲醇合成速率；适量的C02可使催剂剂呈现高活性；C02存在，可降低甲醇合成热效应，催化床层温度易控制；C02含量过高，会导致甲醇中水含量增多（问答题）3、热点温度：在催化剂上层，反应气中反血物浓度最高，生成物浓度最低，此时反应最剧烈，则床层温度沿轴线上升。到某一温度最高，此后，随着生成物浓度的/,反应物浓度的/,反应渐趋缓慢，同时，热量被插入催化剂床层的冷管带走温度又逐渐/o热点：把沿合成塔轴线上温度最高的一点。热点是判断合成催化剂活性的依据。冷激：在多层固定床绝热反应器中进行放热反应时，在催化剂层间注入冷的原料，与高温的反应物混合，以直接换热的方式降低反应物的温度。4、 甲烷蒸气转化时氢碳比接近3.0,对合成甲醇而言H2为过剩（即H/C比高了）5、生产工艺可分局压法、低压法和中压法反锌金容催化剂（ZnO）铜基催化剂（铜）7、温度、压力、空速、气体组成（氢碳比、 C02的含量、惰性气体含量）催化剂颗粒尺寸、循环气中甲醇含量8、二甲目迷、乙醛、甲酸甲酯、乙醇、水等。有些杂质因存在碳碳双键和碳氧双键，容易被氧化，影响其稳定性，而\质量和使用价值。物理方法：蒸馆（单塔、双塔、三塔精馅以及带有高镭酸钾反应的精憾工艺）化学方法：处理还原性杂质，采用氧化法以。IM*点组分S可溶％禅©:水，离*物及》》蒸汽系统热回收天牡.原料气脱碇F亡民J=2.10八蒸汽系统热回收天牡.原料气脱碇F亡民J=2.10八2.15rcI转化气体合理的碳氢比：原料气中CO和C02同时存在是，碳氢比表达为<70+1.5<70,合理的C02与<70+1.5<70,合理的C02与co比例、毒物与杂质的要求、补碳T_rivl= £=2.0 2.052CH,OH(g)H3C0CH3(g)+H2CH,OH(g)H3C0CH3(g)+H・0(g>11、比化学计量要求（H2-C02）/（C0+C02）的摩尔比2.05-2.15要高一些（选择题）12、甲醛、二甲目迷、碳酸二甲酯、醋酸、甲胺Chapter51、电弧法、部分氧化法、热裂解法、等离子法2CIT——CH+Hr9尾气：co和H2的含量达到90%以上；压/CO比约2.11（H2-CO2）/（CO+CO2）〜1.75应用：合成甲醇、二甲目迷以及合成油的良好原料。（问答题）3、四川维尼纶厂、青海海西化工公司4、怪类裂解生产乙烯必须满足下列三个重要的条件：供给大量的反应热；反应区温度要求很高；反应时间特别短（0.01〜0.001s以下）（问答题）5、1）部分氧化法是通过甲烷部分燃烧作为热源来裂解甲烷， 因此形成的高温环境温度受限，而且单吨产品消耗的天然气量过大；部分氧化法必须建立空分装置以供给氧气， 因有氧气参加反应，使生产运行处于不安全范围内，因而须增设复杂的防爆设备。氧的存在还使裂解气中有氧化物存在，增加了分离和提浓工艺段的设备投资；裂化气组成比较复杂，QH为8.54%、CCT25.65%、CO为3.32%、CH为5.68%和H2为55%这给分离提浓工艺的消耗及人员配置等诸方面都带来了麻烦，从而增加了运行成本。&天然气部分氧化热解制乙烘的工艺包括两个部分，一是稀乙烘制备，另一个是乙烘的提浓。Chapter61、碳黑：气态或液态的碳氢化合物在空气不足的条件下进行不完全燃烧或热裂分解生成的无定形碳，为疏松、质轻而极细的黑色粉末。（选择题）2、炭黑的生产原料（选择题）天然气、矿坑瓦斯、炼油尾气、电石气等：煤焦油、石油炼制的馅分油等蔡，惠等气体原料：液体原料：固体原料：按制造方法分类（接触法炭黑；炉法炭黑；热裂法炭黑）按用途和使用特点分类（橡胶用炭黑；非橡胶用炭黑）色素炭黑、导电炭黑、塑料用炭黑以及其他专用炭黑（合成革用炭黑、黑色农膜用炭黑）等；炭黑的生成机理：目前基本公认的炭黑生成历程包括如下几个阶段：在高温下形成气态的炭黑先质晶核形成粒子的长大和聚集表面长大过程附聚过程聚集体的气化技术改进：加油富化和富氧生产6自热转化CHI+1/202二CO+2H2CH1+H2O二C0+3H2CH1+2H20二C02+3H2蒸汽转化CH1+H2O二C0+3H2CH4+2H20二C02+4H2C0+H20二CO2+H2CO2+CH4二2C0+2H27、过程：原料气处理、蒸汽转化、co变换和出提纯等单元］（选择题）8、低温冷凝法、膜分离法高压吸附、低压再生Chapter71、C5-C9：石脑油憾分C10-C16:煤油憾分C17-C23：柴油憾分C23以上：石蜡憾分GTL柴油是天然气制合成油中最重要产品。GTL产品特点：GTL柴油具有十六烷值高、硫含量低、不含或低含芳坯等特点。GTL煤油不含硫、氮化合物，燃烧性能非常好。GTL石蜡产品质量甚佳。天然气合成润滑油基础油不含硫，粘度指数高，可高度生物降解。（问答题）2、GTL技术可分为两大类：直接转化和间接转化（间接转化是目前公认的比较可行的壬业化GTL技术。间接转化法分为甲醇路线和F-T合成路线）3、铁基或钻基催化剂，活性组分为铁或钻反应条件：压力2-3MPa，温度200-300C4、管式固定床（TFB）、疏相流化床（CFB）、密相流化床（FFB）及浆态床四种工艺5、F-T合成工艺：高温F-T合成（HTFT）和低温F-T合成（LTFT）AGC-21工艺和GTL工艺Chapter81、MTO技术：利用甲醇生产乙烯、丙烯和丁二烯等烯坯产品。MTP技术：利用甲醇生产单一的丙烯产品。低碳混合醇：从甲醇到己醇的混合物（问答题）2、当前天然气制烯怪的研究开发主要有三种方法：一步法：天然气直接合成制烯桂二步法：天然气经合成气制烯桂三步法：天然气经甲醇或二甲醴制烯坯3、（问答题）*c54、5、•I「艺特点：可在最大乙烯和最大丙烯之间进行同由调1冗甲醇制烯怪在国外已引起极大的重视，并且被认为是有前途和不久可以工业目前各国研究开发的重点是研制活性高、选择性好、寿命长且价格低廉的催甲醇制烯桂的竞争能力取决于未来石脑油与甲醇的价格，关键是能否从煤制尽管目前甲醇制烯绘尚不能与石脑油制乙烯相竞争，但它具有潜在力量，开清洁汽油添加剂，液体燃料和代油品，化学品及