《化工工艺学》简答题及答案

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1、第一章合成氨1.合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务？答：1.原料气制备，制备含有氢、氮的原料气。用煤、原油或天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。2.净化，因为无论用何种方法造气，原料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质，必须采取适当的方法除去这些杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。3.压缩和合成，将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁催化剂的作用下合成氨。2.写出烃类蒸汽转化的主要反应。CH4+H2O(g)=CO+3H2，CH4=2H2+C3.简述常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。答：干法脱硫(氧化锌法脱硫；钴钼加氢脱硫法)是用固体吸收剂吸

2、收原料气体中的硫化物一般只有当原料气中硫化氢质量浓度不高标准状态下在3-5g/m3才适用。特点：能脱除有机硫和无机硫而且可以把脱得很精细，但脱硫剂不能再生而且设备庞大占地多，不适用于脱除大量无机硫，只有天然气、油田气等含硫低时才使用；湿法脱硫（化学吸收法，物理吸收法，化学-物理综合吸收法）特点：脱硫剂是便于运输的液体物料，脱硫剂是可以再生并且能回收的硫磺，适用于脱除大量无机硫。4.改良ADA法脱硫的主要化学反应和脱硫原理是什么？ADA法脱硫主要化学反应及脱硫原理：在脱硫塔中用PH为8.5--9.2的稀碱溶液吸收硫化氢并生成硫化氢物：液相中的硫化氢物进一步与偏钒酸钠反应，

3、生成还原性焦性偏钒酸钠盐并析出无素硫还原性焦性偏钒酸钠盐接着与氧化态ADA反应，生成还原态的ADA和偏钒酸盐还原态的ADA被空气中的氧气氧化成氧化态的ADA，其后溶液循环使用4.少量CO的脱除方法有哪些？答：铜氨液洗涤法、甲烷化法、液氮洗涤法。5.以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？答：主反应：CO+H2O(g)=H2+CO2,CH4+H2O(g)=CO+3H2副反应：CH4=2H2+C，2CO=C+CO2,CO+H2=H2O+C6.简述一段转化炉的炉型结构。答：例如侧壁烧嘴转化炉，在上面的对流段从上往下依次是，烟道气出口、热回收系统、进料气和蒸汽进口，猪尾管。

4、辐下面的射段有两个反应管，包括催化剂管、烧嘴（气+空气）下端连接猪尾管是气体汇集总管，去往二段转化炉。7.写出一氧化碳变换的反应？影响该反应的平衡和速度的因素有哪些？为什么该反应存在最佳反应温度？最佳反应温度与哪些参数有关？答：CO+H2O=CO2+H2,温度、压力、水蒸气比例；因为变换反应是可逆放热的反应，故存在最佳反应温度。与平衡温度、正逆反应的活化能有关。8.一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？答:中变催化剂，即以三氧化二铁为主体，以氧化铬为主要添加物的多成分铁铬系催化剂。适用于一氧化碳或氢的含量不高，升温速度缓慢的情况下。低变催化

5、剂，主要是以氧化铜为主体。适用于操作温度高于气体的露点温度的情况下。9.氨合成反应的平衡常数Ｋ随温度和压力是如何变化的？答：平衡常数Ｋ仅与温度有关，与压力无关，随温度升高，K值减小。10.合成氨中影响反应速度的因素有哪些？答：温度、压力、空速、氢氮比。11.简述氨合成催化剂活性组分与助剂的作用。答：铁系催化剂其活性组分为金属铁，促进剂作用如下：Al2O3能与氧化铁生成FeAl2O4晶体，其晶体结构与Fe2O3*FeO相同，可增加催化剂表面积，提高活性。MgO:增强催化剂对硫化物的抗毒能力，延长催化剂寿命。CaO:降低熔融物的熔点和粘度，提高催化剂热稳定性。K2O：促使催

6、化剂的电子逸出功的降低。SiO2:中和碱性组分，提高催化剂抗水毒害和耐烧结的作用。12.比较凯洛格和托普索氨合成工艺的优缺点？答：凯洛格和托普索的最大区别其实还是在合成塔的内件上的区别，其次就是合成回路中冷冻系统的设置，一个一般为三级氨冷；一个为二级氨冷。13.简述合成氨中径向合成塔的特点。答：1.气体通过催化剂床层路径短，通气截面积大，气流速度慢，气流阻力只有轴向的10%-30%，从而可以提高空速，增大塔的生产能力。2.可采用小粒度的催化剂，减少内扩散的影响，提高内表面利用率和净氮值。3.有利于粗哈静的均匀还原，得到活性良好的催化剂。4.降低压强降，适应离心压缩机的使

7、用要求，降低动力消耗。14.简述合成氨中冷激式合成塔与冷管式合成塔相比主要优缺点。优点1.结构简单，安装检修方便。2.催化剂均匀填放，温度和气体分布均匀并可选用多种活性温度范围的催化剂。3.用冷激气量控制温度，操作简便，可接近最适温度生产。4.床层通气截面大，气流阻力小。缺点1.冷激气在汇合前未参与反应，起稀释作用，同样产量时，比冷凝塔用催化剂多，生产强敌度较低。2.换热器换热面积较大。3.冷激气要求纯度高。15.甲烷蒸汽转化过程中，析碳所发生的反应有哪些？如何解决析碳的发生？答：CH4→C+2H2，2CO→C+CO2，CO+H2→C+H