化工工藝學(xué)輔導(dǎo)習(xí)題

一、填空題化學(xué)工藝學(xué)是研究由化工原料加工成化工產(chǎn)品的化學(xué)生產(chǎn)過程的一門科學(xué)，內(nèi)容包括生產(chǎn)方法原理、流程設(shè)備化學(xué)工業(yè)的主要原料包括化學(xué)礦、煤、石油和。化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和三大步驟?；ぶ谐Ｒ姷娜┲敢蚁┍┒《┍郊妆綖榱顺浞掷脤氋F的石油資源，要對石油進(jìn)行一次加工和二次加工。一次加工方法為常壓蒸餾和減壓蒸餾催化重整加氫裂化和焦化等。天然氣的主要成分是甲烷。蒸汽轉(zhuǎn)化法部分氧化法，主要反應(yīng)分別是CH+HO CO+3H4 2

CH4+1/2O2CO+2H2 。硫酸生產(chǎn)以原料劃分主要有硫磺制酸、硫鐵礦冶煉煙氣石膏制酸等。濕法脫硫，低硫含量可以采用干法脫硫。合成氨反應(yīng)方程式為N2+3H2 2NH3體積縮小的反應(yīng)。

可逆放熱、降低壓力升高時(shí)，都能使平衡氨濃度增大。目前合成氨生產(chǎn)的主要原料有兩種，它們是 煤 天然氣 。甲烷化反應(yīng)是CO+3H=CH+HO。2 4 2烴類熱裂解中一次反應(yīng)的主要產(chǎn)物乙烯丙烯 。烷烴熱裂解主要反應(yīng)脫氫反應(yīng)斷鏈反應(yīng)。羰基化最典型的應(yīng)用甲醇制醋酸 ?；钚越M分載體助催化劑乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷催化劑的活性組分Ag。丙烯腈的主要生產(chǎn)方法氨氧化，主要原料丙烯 氨 。環(huán)氧乙烷的主要生產(chǎn)方法是 乙烯環(huán)氧化 ，生產(chǎn)原料是 乙烯 氧 ，主要用途是 乙二醇 。堿性條件下的水解反應(yīng)。煤的化工利用途徑主要有三種，它們是煤干餾 、 煤氣化 化 。已知有三種不同煤氣化工藝，它們是固定床 流化床 、床。焦炭煤焦油焦?fàn)t氣。水煤氣是水蒸氣為氣化劑制得的煤氣主要成分是 CO和 H半水2煤氣是以空氣和水蒸氣作氣化劑制得的煤氣主要成分COH 和2N。2合成氣的主要成分CO H 。2煤氣化發(fā)生爐中煤層分為灰渣層、氧化層、還原層、干餾層煤液化有兩種工藝，它們直接液化間接液化。、目前，工業(yè)硝酸大多采用氨氧化法，該過程包括：氨的接觸氧化、氧化和氮氧化物的吸收。37、煤氣化時(shí)根據(jù)氣化劑的不同，產(chǎn)物可分為水煤氣空氣煤氣半煤氣。38、目前，國內(nèi)常用的甲烷化催化劑是以三氧化二鋁為載體鎳系列催化劑使用前應(yīng)進(jìn)行還原 。39、氨合成反應(yīng)是在一定溫度、壓力和有 催化劑存在下進(jìn)行的。40、基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料有天然氣石油、 煤農(nóng)副產(chǎn)品。41、裂解氣的凈化過程包括脫酸性氣、脫水、 脫炔、脫一氧化碳。42烷基化脫烷基5）1、簡述以煤為原料、間歇制取半水煤氣時(shí)，一個(gè)循環(huán)包括的過程及其作用。答：煤制氣操作中一個(gè)循環(huán)包括一下五個(gè)過程：吹風(fēng)階段余熱回收系統(tǒng)或放空。一次上吹制氣階段水蒸氣相加氮空氣從爐底送入，經(jīng)灰渣區(qū)預(yù)熱進(jìn)入氣化區(qū)反應(yīng)，生成的煤氣送入氣柜。此過程中，由于水蒸氣溫度較低，加上氣化反應(yīng)大量吸熱，使氣化區(qū)溫度顯著下降，而燃料層上部卻因煤氣的通過，溫度有所上升，氣化區(qū)上移，煤氣帶走的顯熱損失增加，因而在上吹制氣進(jìn)行一段時(shí)間后，應(yīng)改變氣體流向。(3)下吹制氣階段水蒸氣和加氮空氣從爐頂自上而下通過燃料層，生成的煤氣也送入氣柜。水蒸氣下行時(shí)，吸收爐面熱量可降低爐頂溫度，使氣化區(qū)恢復(fù)到正常位置。同時(shí)，使灰層溫度提高，有利于燃盡殘?zhí)?。二次上吹制氣階段所以，再作第二次蒸汽上吹，將爐底及下部管道中煤氣排凈，為吹風(fēng)作準(zhǔn)備。(5)空氣吹凈階段2、分別從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度闡述工業(yè)生產(chǎn)中氨合成反應(yīng)的特點(diǎn)。答：氨合成反應(yīng)的特點(diǎn)為：放熱、可逆、體積縮小、有催化劑。從平衡觀點(diǎn)看,氨合成是放熱反應(yīng)，低溫有利于NH的生成,但在沒有催化劑3NH3生產(chǎn)中應(yīng)及時(shí)移走反應(yīng)熱.氨合成反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，提高壓力有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，壓力愈高平衡時(shí)的NH3

含量就愈高.另外，氣體成分對氨的合成為可逆反應(yīng)。3、氨氧化反應(yīng)在沒有催化劑時(shí)，最終產(chǎn)物是什么？說明理由。NO、NO、N2 2終產(chǎn)物為氮?dú)夂退?。其原因是?NH+5O=4NO+6HO,4NH+4O=2NO+6HO,3 2 2 3 2 2 24NH+3O=2N+6HO3 2 2 2以最終產(chǎn)物為氮?dú)狻?、給出四種脫碳方法（物理法或化學(xué)法）及其原理。②MDEA法：N—甲其二乙醇胺(R2CH3N)是一種叔胺，它的水溶液呈弱酸性，可以與CO2

反應(yīng)，達(dá)到脫出CO2

的目的。點(diǎn)達(dá)到脫碳目的。中選擇吸收二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，而氫氮?dú)鈸p失很小。⑤NHD：NHD能力，而氫、氯、—氧化碳等氣體在其中的溶解度甚微。5、簡述氨氧化時(shí)加入蒸汽的原因。①有利于反應(yīng)物從催化劑表面解析出來，避免丙烯腈的深度氧化。②可稀釋反應(yīng)物的濃度，使反應(yīng)趨于平穩(wěn)，并有利于防爆。③水蒸氣熱容較大，可帶走大量反應(yīng)熱，便于控制反應(yīng)溫度。④可以清除催化劑表面的積碳。6、裂解反應(yīng)裝置必須具備哪些工藝要求？高溫、低烴分壓、短停留時(shí)間。7、通過合成甲醇的熱力學(xué)分析說明了哪些問題？20MPa300-400℃反應(yīng)，此時(shí)，反應(yīng)熱隨溫度及壓力變化小，反應(yīng)條件控制容易（2）低溫高壓對合成甲醇有利（3）在熱力學(xué)上比主反應(yīng)有利，因此，需要采用選擇性好的催化劑。8.合成氣為何精制？合成氨原料氣經(jīng)過脫硫、變換和脫碳工序后，合成氣中除了H2

和N外，仍2CO，CO，O2 2的毒物，其中CO+CO>10～20cm3／m3就會(huì)使合成氨催化劑中毒，水分也會(huì)使催化2劑中毒。因此，合成氣在進(jìn)入合成塔之前還必須進(jìn)～步精制，除去這些雜質(zhì)。895℃左右。熱力學(xué)上：50-200K有利動(dòng)力學(xué)：低溫反應(yīng)速度慢催化劑：熱穩(wěn)定性差，120℃以上樹脂化，有腐蝕性傳熱：放熱反應(yīng)，沸點(diǎn)移走反應(yīng)熱。9、對石油的一次加工和二次加工有哪些加工方法？一次加工方法為常壓蒸餾和減壓蒸餾。二次加工主要方法有：.催化重整；.催化裂化；.催化加氫裂化；烴類熱裂解；烷基化；異構(gòu)化；焦化等10、煤的加工路線有幾種？煤的高溫干餾(煉焦)；煤的低溫干餾；煤的氣化；煤的液化。11、化學(xué)工業(yè)的原料資源有幾類？無機(jī)化學(xué)礦；石油；天燃?xì)?；煤；生物質(zhì)；再生資源；空氣和水。12、化工生產(chǎn)過程一般可分為幾大步驟？化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。13、什么是轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率？轉(zhuǎn)化率是指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)物起始量的分率或百分率，用符號(hào)X表示。其定義式為轉(zhuǎn)化率表征原料的轉(zhuǎn)化程度，反映了反應(yīng)進(jìn)度。選擇性系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比。用符號(hào)S表示，其定義式如下相對大小，能確切反映原料的利用是否合理收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率。符號(hào)為y，其定義式為系:Y=S·X14.一氧化碳變換的反應(yīng)式為：影響該反應(yīng)的平衡和速度的因素有哪些？如何影響？為什么該反應(yīng)存在最佳反應(yīng)溫度？最佳反應(yīng)溫度與哪些參數(shù)有關(guān)。一氧化碳變換的反應(yīng)式為：影響平衡因素有溫度、水碳比、原料氣中CO2含量等。影響速度因素有壓力（3.0MPa率與壓力的平方根成正比，壓力再高，影響就不明顯了、溫度為可逆放熱反應(yīng)，所以存在最佳反應(yīng)溫度Top、水蒸氣（水蒸氣的用量決定了H2O/CO44H2O/CO4Top，Top率及催化劑有關(guān)。14、烯烴裂解的主要反應(yīng)有哪些？斷鏈反應(yīng)；(2)脫氫反應(yīng)；(3)歧化反應(yīng)；(4)雙烯合成反應(yīng)；(5)15、什么是一次反應(yīng)？什么是二次反應(yīng)？指一次反應(yīng)產(chǎn)物繼續(xù)發(fā)生的后繼反應(yīng)。16、裂解氣預(yù)分餾處理后為何脫水？用何方法？水分帶入低溫分離系統(tǒng)會(huì)造成設(shè)備和管道的堵塞，除水分在低溫下結(jié)冰造成凍堵:CH4

·6H2CH·7H2 6

O，C

H·8H3 8

O，。這些水合物也會(huì)在設(shè)備和管道內(nèi)積累而造成堵塞現(xiàn)干燥度很高，因而，均采用吸附法進(jìn)行干燥。17、分離流程的主要評價(jià)指標(biāo)是什么？(1)乙烯回收率能量的綜合利用水平、天燃?xì)馑羝D(zhuǎn)化過程為何分二段進(jìn)行？3MPa0.3％(干基)，必須使溫度達(dá)到1000.3％800℃左右，出口殘余10％(800℃左右的一段轉(zhuǎn)化氣絕熱進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐.同時(shí)補(bǔ)人氧氣，氧與轉(zhuǎn)化氣中甲完燃燒放熱，溫度升至1000℃，轉(zhuǎn)化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)0.3％要的，對于合成甲醇或其他產(chǎn)品則不應(yīng)有氮。19、烴類熱裂解制乙烯的過程中，管式裂解爐的輻射管為什么用變徑管（前細(xì)，后粗）比用均徑管有好處？反應(yīng)初期用小管有利于強(qiáng)化傳熱，使原料迅速升溫，縮短停留時(shí)間；裂解管后部管徑變粗，有利于減小烴分壓，減少二次反應(yīng)，而且也不會(huì)因二次反應(yīng)生成的焦很快堵塞管道，因而延長了操作周期，提高了乙烯收率。20.附圖為以天然氣為原料的日產(chǎn)千噸的大型合成氨廠的轉(zhuǎn)化工段流程圖。請參考此流程圖回答下列問題：1.1#設(shè)備的作用是什么？2.2#設(shè)備的作用是什么？3.此工藝為何要設(shè)置二段轉(zhuǎn)化？4.450℃左右的空氣？5.壓力為何選3MPa？21、裂解氣的預(yù)分餾有何作用？并降低裂解氣壓縮機(jī)的功耗。的進(jìn)料負(fù)荷。以再發(fā)生稀釋蒸汽，從而大大減少污水排放量。的熱量發(fā)生稀釋蒸汽，由急冷水回收的熱量進(jìn)行分離系統(tǒng)的工藝加熱。22、合成氣為何精制？合成氨原料氣經(jīng)過脫硫、變換和脫碳工序后，合成氣中除了H2

和N外，仍然含2有極少量的其他化合物，如CO，CO2

，O等，這些雜質(zhì)都是后續(xù)工序催化劑的2毒物，其中CO+CO2

>10～20cm3／m3就會(huì)使合成氨催化劑中毒，水分也會(huì)使催化劑中毒。因此，合成氣在進(jìn)入合成塔之前還必須進(jìn)～步精制，除去這些雜質(zhì)，使CO+CO2

<10cm3／m3，O2

<1cm3／m3，H2

O<1cm3／m3。23、附圖為大型合成氨廠采用的工藝流程。請參考此流程圖回答下列問題：1、為何采用二段壓縮？2、13#合成塔是何種形式的合成塔？3、惰性氣體含景對平衡氨濃度有何影響？45何充分合理利用的。五、計(jì)算題（20分，每題10分）1、銅氨液法凈化合成氨原料氣操作條件如下：壓力l2MPa，入塔氣體中CO含量： 4％，出塔銅液25℃。銅液成分(mol．L-1)為Tc2.3，Cu+：2.0，Cu2+： u 3：2.3，HAc：2.0（25℃時(shí)