无机化工工艺学期末考试知识总结

1、 硫酸1、硫酸的制造方法有：硝化法（铅室法、塔式法）和接触法；其中接触法常用。 2、硫酸生产流程：原料预处理（粉碎、配矿、干燥）、焙烧、净化、转化、吸收。3、焙烧速率提高途径：提高操作温度、减小硫铁矿粒度、增加空气与矿粒的相对运动、 提高入炉空气氧含量。4、沸腾焙烧炉优点：生产强度大、硫的烧出率高、传热系数高、产生的炉气二氧化硫浓度高、适用的原料范围广、结构简单、维修方便。不足：炉尘量大、炉尘占总烧渣的60%-70%除尘净化系统负荷大、需将硫铁矿粉碎至较小粒度、需高压鼓风机动力消耗大。 5、酸雾：炉气中少量三氧化硫要与水反应生成硫酸；温度较低时，炉气中大多数三氧化硫都转化成硫酸蒸汽-酸雾。清除

2、方法：静电沉降法。 6、净化杂质目的:除去无用杂质、提供合格原料气。矿尘:使催化剂中毒 As2O3和SeO2:使催化剂中毒HF和SiF4 H2O和SO3形成酸雾 7、净化流程比较水洗流程:简单、投资省、操作方便、砷和氟的净化率都高。但SO3和SO2溶于水难于回收、使S的利用率低。最大不足是排放有毒含尘污水多、环境污染大。酸洗流程:酸可循环使用、多余酸排出系统他用。可利用炉气中的SO3、提高了S的利用率。酸泥中的砷硒也可回收。最大优点是排污量少、为水洗流程的1/2001/300。9、吸收硫酸浓度：当硫酸浓度98.3%时，水的平衡分压很低，SO3平衡分压很高。只有硫酸浓度=98.3%，水和SO3平

3、衡分压都接近于零，可得到最大的吸收率。 10、SO2催化氧化转化为SO2工艺条件：1、最适宜温度；2、二氧化硫的起始浓度3、最终转化率。11、吸收影响因素：1、吸收酸浓；2、吸收酸温度；3、进塔气温度 13、两转两吸流程特点：反应速度快、最终转化率高；可用SO2浓度较高的炉气； 减轻尾气污染和尾气处理负荷需增加一换热器一次吸收后需要再加热到420左右才能进行转化反应动力消耗增加。14、硫酸生产以原料划分主要有： 硫磺制酸、 硫铁矿制酸、 冶炼烟气制酸和石膏制酸等。 13、SO2氧化成SO3反应是一个可逆、放热、体积缩小的反应，因此降低温度 、 提高压力有利于平衡转化率的提高。 14、接触法制硫

4、酸工艺中主要设备包括：沸腾炉 、 接触室（转化炉）、吸收塔 。 15、硫铁矿是中国硫酸生产的主要原料，硫铁矿的主要成分是二硫化铁（FeS2）16、接触法制硫酸的三个基本工序：焙烧、转化、吸收。 17、硫铁矿预处理方法有：硫铁矿的破碎、筛分、配矿、脱水 。 18、硫铁矿焙烧反应是一个气-固相非催化反应。 19、硫铁矿焙烧炉有：块矿炉、机械炉、沸腾炉，其中现代工业均使用沸腾炉。 20、焙烧工段的主要作用是制出合格的SO2炉气，并清除炉气中的矿尘。 21、影响沸腾炉焙烧温度的主要因素有投矿量、矿料的含硫量和水分，以及风量。 23、炉气的冷却方式有：1、绝热降温（只降温不移热量）2、移热降温 24、净

5、化工序由洗涤设备、除雾设备和除热设备组成 25、炉气净化流程分湿法和干法两类，目前湿法用得最普遍。湿法因洗涤液不同分为酸洗和水洗两种，以酸洗为主 26、要提高SO2的平衡转化率可降低反应温度、提高系统压力和使用富氧焙烧等措施，还可以移去生成物SO3 。 27、钒催化剂以五氧化钒为主要活性组分，以碱金属（主要是钾）硫酸盐为助催化剂，以硅胶、硅藻土、硅酸铝等作载体。 28、钒催化剂的毒物有砷、氟、酸雾和水分，还有矿尘 29、SO2转化为SO3是从经典的气-固相催化理论走向气-液相催化理论。 30、一般，换热方式有冷激式、间接换热式、冷激与间接换热组合式。其中冷激式又分原料气冷激和空气冷激两种，冷激

6、与间接换热组合式用得最多 经两次转化后，SO2的转化率可表示为：Xf=X1+(1-X1)X2，其中X1、X2、Xf表示第一、第二、最终转化率 。31、炉气冷激式的段数越多，或冷激式的段位越靠后，则催化剂增量越多故多在一段或一二段采用。32、硫酸工业转化工艺的变化其目的是：提高转化率、节省单位产品催化剂用量、降低基建投资和系统阻力。 33、在工业中移去催化剂床层的热量有两种方法：一是连续换热式（反应的同时移去热量），二是多段绝热中间换热式（先进行一段反应，然后进行移热降温，如此反复）。 34、床层下面设气体分布器的作用有：1、支承炉内物料，2、使气体均匀分布，3、抑制聚式流化的不稳定性，也就是创

7、造一个良好的流化条件并得以长期稳定。磷酸、磷肥1、氮肥、磷肥与钾肥是三大营养元素肥料，称为大量元素肥料。硫肥、钙肥和镁肥称为中量营养元素肥料。硼、锌、铁、锰、铜、钼等称为微量元素肥料。 2、天然磷矿石主要是磷灰石和磷块岩，它们的主要化学成分都是氟磷酸钙，其分子式为： Ca5F(PO4)3。 5、硫酸钙晶体的生成包括：晶核生成和晶体成长两个阶段。 6、二水湿法磷酸生产包括：酸解（磷矿分解反应）、过滤（磷酸与磷石膏的分解）两个主要工序 7、湿法磷酸生产中的P2O5损失包括工艺损失和机械损失，机械损失是指设备管道不严密和操作过程中产生的损失 8、对滤布的要求：受热后不起皱、不缩；酸通过时阻力小、穿滤

8、率低；不易堵塞；有足够的耐机械损伤性能；使用时间长，费用低 9、腐蚀：湿法磷酸是一种混酸，一般来说28%的P2O5的磷酸溶液中还含有2%左右的游离H2SO4和2%左右的氟化物，两者均能增加磷酸腐蚀性。 10、固体沉积。沉淀的盐类有三大类：钙盐、氟盐、继沉淀盐11、湿法磷酸在生产技术上的新进展主要体现在：酸解（萃取）反应槽槽型（包括搅拌桨）的改进、磷酸料浆冷却方式及节能降耗措施等。 12、电炉法制磷的基本原理：电炉法制黄磷是将磷矿石、助熔剂、硅石与还原剂焦炭按一定的配比混匀后在三相电炉中熔融，磷以蒸汽形式从电炉中逸出，将磷蒸汽冷却得到固体黄磷。 13、热法磷肥的加工方法有熔融法和烧结法两种一、选

9、择题1、硫铁矿沸腾碚烧炉中，沸腾层温度一般控制在 （C.850950） 2接触法制硫酸时，炉气干燥用硫酸浓度通常为 (C. 93硫酸)3、SO2催化氧化反应的特点是 ： (A.可逆、放热、体积减小)4、为了制得20标准发烟硫酸，吸收塔中采用的吸收剂是： (A. 98的硫酸)5、硫酸生产过程中，用发烟硫酸吸收SO3的过程是: (A.化学吸收)6、硫酸生产过程中，烧渣呈磁性四氧化三铁的方法是: （B.磁性焙烧）8、吸收SO3时一般控制入塔气体的温度不低于120 ,其原因是（D.减少酸雾的生成）9、硫酸生产过程中,为了除掉炉气中的砷和硒,应把炉气的温度降到:（B.50）10、硫酸生产中，炉气的洗涤通

10、常采用的流程是: （B.稀酸洗）11、在吸收SO3时，为减少酸雾的生成，入塔气体的温度应不低于: （B.120）12、二氧化硫催化氧化的“两转两吸”流程最终转化率可达到: （A.99.599.9 ） 13硫铁矿的焙烧是: （A.气固相不可逆反应）15、硫酸生产中，采用浓硫酸作为干燥剂，主要是利用浓硫酸的: （B吸水性）17、对于SO2的催化氧化反应,下列方法能提高SO2的平衡转化率的（D增大O2含量）19、二氧化硫氧化应用最广的催化剂是: （C氧化钒）20、重钙的主要成分为 : （A磷酸一钙） 21、目前生产硫酸的最主要的原料是 : （B 硫磺）22、硫铁矿沸腾焙烧所使用的床层为 : （B流化

11、床）23、二氧化硫氧化过程中，二氧化硫的最适宜浓度约为 : （B 7；）24、二氧化硫氧化应用最广的催化剂是 : （C氧化钒） 25、建立在“网络-晶子”学说基础上的是: （D 玻璃结构因子） 二、填空题1、SO2催化氧化中，钒催化剂以 五氧化二钒 作为活性组分。2、当炉气组成和催化剂一定时，在任何一个转化率下，瞬时反应速率达到最大时的温度称为该条件下的 最佳温度 。3、硫铁矿焙烧的原料预处理有 硫铁矿粉碎 、 筛分 、 配矿 、 脱水 。4、硫酸钙的三种晶型分别为 无水CaSO4 、 半水 CaSO4 、 二水CaSO4 。三、名词解释 1、固体流态化：是在流动流体的作用下将固体颗粒群悬浮起

12、来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征的一种技术。 2、磁性焙烧：指焙烧时控制焙烧炉内呈弱氧化性气氛，使烧渣中的铁氧化物主要呈磁性的Fe3O4，固称磁性焙烧。 3、常规焙烧：又称氧化焙烧，指在氧量较充分的情况下，使烧渣主要呈Fe2O3,部分呈Fe3O4的一种焙烧法。 4、冷激式：采用冷气体与热反应气体在段间直接混合，达到降低反应气体温度的目的。 5、两转两吸：就是说炉气进行一次转化、一次吸收后再进行第二次转化和第二次吸收。 7、湿法磷酸：用酸（硫酸、硝酸、盐酸等）分解磷矿制得的磷酸统称湿法磷酸 8、钝化膜：硫酸分解磷矿时，生成的硫酸钙结晶会在磷矿颗粒表面逐渐形成一层薄膜并包裹在颗粒表面，使磷矿

13、的继续分解受到阻碍，这种阻碍将会减慢磷矿的分解速度甚至中止分解过程。形成的薄膜称为“固态膜”，如果此固态膜对反应物及反应产物透过性很差，则称为钝化膜。 9、真空冷却：在真空状态下蒸发部分水分而使被冷却物体降温的一种冷却方10、鼓风冷却：通过鼓风机吸入冷空气使被冷却物体温度降低，然后吹出空气的一种冷却方法 12、热法磷酸：以黄磷为原料，经氧化、水化等反应而制取的磷酸称为热法。13、热法磷肥：指以热化学方法在高温（1000）下加入（或不加）某些配料分解磷矿制得的磷肥。四、简答题1、炉气净化的原则： 1、炉气中悬浮微粒粒径分布很广，在净化过程中应分级逐段进行，先大后小，先易后难 2、炉气中被除物以气

14、、夜、固三态存在，应按微粒的轻重程度分别进行，先固液，后气体 3、有害杂质危害范围及程度不同，应先重后经 4.、为减少装置投资费用，应考虑多成分共同分离的办法 2、在工业生产中，为什么SO2转化为SO3必须使用催化剂？ 答：从热力学上讲，二氧化硫与氧可以自发进行反应。但在动力学方面，由于反应活化能高达J/mol，在温度400600范围内，反应速率很缓慢，达不到工业生产要求，只有温度达到1000以上，反应速率才较快。但由于反应是一个可逆放热反应，此时平衡转化率很低。为此，必须采用催化剂降低活化能，提高反应速率，使反应能在较低温度下足够快地进行，并能达到较高转化率，以满足工业生产要求。3、如何选择

15、SO2转化温度？答：由于反应存在最佳温度，所以选择转化操作温度应做到： 1、保证获得较高的转化率；2、保证在尽量高的的反应速率下进行转化，以尽量减少催化剂用量，或在一定量的催化剂下获得最大生产能力； 3、保证操作温度处于催化剂的活性温度范围之内。 4、反应温度对二水物法湿法磷酸生产工艺条件的影响： 答：提高反应温度能加快反应速度，提高分解率，降低液相粘度，减小离子扩散阻力。同时又由于溶液中硫酸钙溶解度随温度的升高而增加并相应的降低饱和度，这些都有利于生成粗大晶体和提高过滤强度。所以温度不宜过低。但如果温度过高，对材质要求高，还会生成不稳定的半水物甚至生成一些无水物，使过滤困难，同时多数杂质随温

16、度的升高而扩大，影响产品的质量，另外，高温下增大硫酸钙和氟盐的溶解度，它们在磷酸降温时会析出，严重时会堵塞过滤系统的磷酸通道，从而缩短清理周期。所以，二水物法流程的温度一般控制在7080。 4、接触法生产硫酸有哪几个基本工序？以硫铁矿为原料,还需要哪几个辅助工序？答：由含硫原料只去含二氧化硫气体。实现这一过程需将含硫原料焙烧，工业上称为“焙烧”。将含二氧化硫和氧的气体催化转化为三氧化硫，工业上称为“转化”。将三氧化硫与水结合成硫酸。实现这一过程需将转化所得三氧化硫气体用硫酸吸收工业成为“吸收”。需要辅助工序：原料加工、焙烧、净化、吸收、三废处理成品酸贮存和计量等辅助工序。8、SO2炉气净化的目

17、的是什么？为什么炉气中含SO3反而不利？除去这些杂质的方法是什么？答：除去无用杂质，得到合格原料气。因净化AS2O3和SeO2时对炉气采取洗涤降温方法，使SO3与水蒸气结合为酸雾如不出去会使催化剂中毒，设备遭受腐蚀。除去杂质的方法是采用湿法净化，洗涤液一般为H2SO4在除As、Se、F化物同时可将矿尘洗去，炉气出电除尘器后可直接进湿法净化设备，酸雾用电除雾器除去。9、比较酸洗和水洗净化流程的优劣。答：水洗流程:简单、投资省、操作方便、砷和氟的净化率都高。但SO3和SO2溶于难于回收、使S的利用率低。最大不足是排放有毒含尘污水多、环境污染大。酸洗流程:酸可循环使用、多余酸排出系统他用。可利用炉气中的SO3、提高了S的利用率。酸泥中的砷硒也可回收。最大优点是排污量少、为水洗流程的1/2001/300。10、二氧化硫催化氧化反应有何特点？如何提高SO2的平衡转化率？答：二氧化硫催化氧化反应特点是可逆、放热、体积减小的反应。可采用降低反应温度，提高系统压力和使用富氧焙烧等措施。另外能在转化中把生成物SO3出去，平衡转化率可大大提高。13、“两转两吸”流程与”一转一吸”流程比较，它有什么优缺点？答：“两转两吸