化工工艺学题库

合成氨1. 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2。

天然气水蒸汽转化制气的主反应和副反应有哪些？抑制副反应的策略如何？ 主要反应 主要副反应 抑制副反应：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。

从反应平衡及副反应来看,水碳比高，残余甲烷含量降低，且可防止析碳。

因此一般采用较高的水碳比，约3。

0~3。

5转化为可逆反应，温度越高，平衡转化率越高，从组成计算看出,1000℃以上CH4含量才小于0。

5％,要求设备的耐高温性能。

3.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（700～800℃)转化和高温(1200℃）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反应产生热量和高温（1200～1400℃），保证CH4转化彻底,同时加入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yCH4〈0。

005，出口温度应为1000℃左右。

凯洛格（Kellogg ）甲烷蒸汽转化工艺流程mol kJ H CO O H CH 4.2063)1(224-++＝mol kJ H CO O H CO /2.41)2(222+++＝124.9.742--+mol kJ C H CH ＝12.4.1722-++=mol kJ C CO CO 122.36.131-+++mol kJ C O H H CO ＝1-钴钼加氢反应器；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4.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、钴钼加氢法、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5。

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,但反应速度较慢，一般选择较高的温度350～400℃,才能获得较快的反应速度.反应式如下：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，反应式如下:流程1：硫含量较高 流程2：硫含量较低 )()()()(5252g OH H C s ZnS g SH H C s ZnO ++＝)()()()()(24233g O H g H C s ZnS g SCH CH s ZnO +++＝42224CH S H H CS ++＝COS H H COS ++22＝6.变换工序的反应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CO2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。

变换反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小.为了变换过程进行彻底,要求尽可能低的反应温度；但温度低,反应速度必然减缓7.苯菲尔脱碳的主要化学反应和脱碳原理是什么？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反应生成KHCO3。

但是由于受反应速度的限制，气体中CO2与溶液中K2CO3的反应速度较慢.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1.描述由NH3和CO2合成尿素的化学反应过程与相态。

（重点）上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应,反应程度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵；第二个脱水生成尿素的反应为慢速吸热反应,且为显著可逆反应.2。

尿素合成反应过程的主要副反应及控制措施。

（熟悉就行）当温度在60℃以下时，尿素水解缓慢;温度到100 ℃时尿素水解速度明显加快；温度在145 ℃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.3。

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反应合成的，温度的影响：温度较低时平衡转化率随温度升高而增加，在190℃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180~190℃组成的影响：CO2过量对转化率影响很小，氨过量则明显提高转化率.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：水溶液全循环法氨碳比4。

0，水碳比0。

65 ~0。

7； 汽提法工艺氨碳比2。

9～3。

1,水碳比0。

3~0。

4。

molkJ H CO O H CO /2.41222++−−→−+催化剂Q(aq)KHCO O (aq) H (aq)CO K (aq)CO +=++32322214223.93.86)()()(2-+=+mol kJ l COONH NH l CO l NH 122242.45.28)()()(--+=mol kJ l O H l CONH NH l COONH NH )()()(232222g NH l CONHCONH NH l CONH NH +=)()(2)()(23222g CO g NH l O H l CONH NH +=+压力的影响：压力对液相反应的影响很小.但由于体系存在惰性气体和气液平衡，操作压力应该大于平衡压力4. 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。

2。

硝铵是炸药的主要原料。

3.硝铵还是制麻醉剂（N2O ，笑气）的原料。

5.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 （PO4）3为主,还有Si 、Fe 、Al 等杂质元素，试分析一下反应过程的主、副反应及其产物，并说明副反应对反应过程的影响.主反应:一步反应过程HF O H CaSO PO H n SO H PO nH PO F Ca +++=++24434243345.5)3(5)(两步反应过程： O nH CaSO PO H SO H PO H Ca 244342242.5105)(5+=+副反应：副反应不仅损失磷,而且沉淀会包裹在矿石表面,阻止酸分解反应的进一步进行,产生“钝化现象".硫酸和硝酸1. 工业上曾经氧化SO2制硫酸的方法有哪些？写出其主要反应式。

亚硝基法和接触法亚硝基法22SO )(O S →+高温 NO SO NO SO +→+322 4223SO H O H SO →+接触法S + O2→SO2 2 SO2 + O2→2SO3 2SO3 + H2O →H2SO42. 硫铁矿的主要成分是什么?焙烧硫铁矿的主要化学反应有哪些？FeS2主要反应2FeS2=2FeS+S2 S2 + O2 = SO2HFPO H Ca PO H n PO nH PO F Ca ++-=+2424343345)(5)7()(OH SiF H SiO HF 262226+=+)()(2462g SiF g HF SiF H +=OH g SiF SiO SiF H 242622)(+=+O H g CO s CaSO SO H CaCO 224423)()(++=+OH s FePO PO H O Fe 2443323)(22+=+O H s AlPO PO H O Al 2443323)(22+=+t/℃lgk441 560 727 977 3. 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460～560℃为第一阶段,斜率大,活化能大。

温度升高，反应速率增加很快。

化学反应受动力学（速度）控制。

560～720℃为过渡阶段，反应速度受温度影响较小。

〉 720℃为第三阶段，反应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，焙烧反应主要受氧扩散的控制.4. SO2氧化为SO3的温度、压力、SO2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佳温度线变化，即先高后低 压力：二氧化硫氧化反应是体积减小的反应,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则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。

5. SO3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？如图所示，在任何温度下选择浓度为98.3%的硫酸作为吸收液比较合适。

若吸收酸浓度太低，因水蒸气分压增高，易形成酸雾；但若吸收酸浓度太高，则液面上SO3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,则说明吸收酸温不能超过80℃。

不同转化气SO3浓度下,SO3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SO3浓度增加,吸收率上升。

6. 制硝酸氨氧化的主要反应，其相态、热效应、反应平衡、催化剂等有什么特点?主要副反应有哪些?主反应 副反应 kJ/mol.O H NO O g NH 28907645)(4223++=+kJ/molO H O N O g NH 9.1104624)(42223++=+kJ/molO H N O g NH 02.1269623)(42223++=+kJ/molH N g NH 69.913)(2223-+=在反应温度下，上述反应的平衡常数都很大。

如果对反应不加控制，氨和氧反应的最终产物必然是N2.要得到希望的产物NO ，不能从反应热力学去改变化学平衡来达到目的，只能从反应动力学方面去着手。

即寻找一种选择性的催化剂，抑制不希望的反应。

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0。

95～1。

07g/cm —3的纯碱2. 氨碱法制纯碱的主要原料有哪些?制碱过程的主要反应有哪些？主要副产物是什么？原料：氯化钠(NaCl ）和碳酸钙(CaCO3）主要反应主要副产物CaO NH4Cl3. 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。