陕西科技大学工业化学期末考试题

率并不是最快的。
惰性气体：对惰性气体含量的增加，反应速率下降因此降低惰性气体含量反应速率加快，平 衡氨含量提高。 内扩散：本征反应动力学方程式末考虑外扩散、内扩散的影响。实际生产中，由于气体流量 大，气流与催化剂颗粒外表面传递速率足够快，外扩散的影响可以忽略，但内扩散阻力却不 能忽略，内扩散速率影响氨合成翻译的速率。 5.生产硫酸的三个基本工序，及每个工序的反应方程式。 答： 1）焙烧工序 4FeS2 + 11O2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
28、在氨合成塔中安置热交换器的目的是（ A ）。
A、预热原料气调节合成塔温度以利于 NH3的合成
B、降低出塔气体的温度，以利于 NH3的分离
C、终止合成氨的反应
D、降低出塔混合气的压强
29、氨合成时，惰性气体的存在会降低 H2、N2气的分压，对反应（ C ）
A、平衡有利，速度不利
B、平衡不利，速度有利
2）转化工序 SO2 + 1/2O2 = SO3 3）吸收工序 SO3 + H2O = H2SO4 6.生产硫酸过程中，除去二氧化硫炉气杂质的方法有哪些？ 答： 1）矿尘的清除 采用旋风分离器或电除尘器 2）砷和硒的清除 采用水或稀硫酸降温洗涤 3）酸雾的清除 采用电除雾器 7.提高焙烧反应速率的途径有哪些？ ① 提高操作温度。但不宜太高，太高会使炉内结疤，焙烧反而不能顺利进行。通常温 度范围为900℃左右。 ② 减小硫铁矿粒度。可以减小扩散阻力，增加接触面积。 ③提高入炉空气氧含量。 8. 石油的一次加工、二次加工介绍 答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。 石油的二次加工方法有： （1）催化重整 催化剂：铂、铂铼重整；
提高而增加，其趋势是先快后慢。
3．压力：反应为等体积反应，压力对平衡变换率无影响。
4．二氧化碳量：降低 CO2量，有利于提高一氧化碳的变换率。
3、写出氨合成反应的化学平衡方程式，并说明从化学平衡的角度看如何提高平衡氨的含量？
答：1/2N2＋3/2H2==NH3
ΔH298=－46.22 kJ/mol
影响平衡氨含量的因素：温度、压力、氢氮比的影响、惰性气体含量的影响，提高平衡氨含
a预热原料气调节合成塔温度以利于nh3的合成b降低出塔气体的温度以利于nh3的分离c终止合成氨的反应d降低出塔混合气的压强29氨合成时惰性气体的存在会降低h22气的分压对反应ca平衡有利速度不利b平衡不利速度有利c平衡和速度都不利d平衡和速度都有利30氨合成时采用d方法可提高平衡氨含量a高温高压b高温低压c低温低压d低温高压三简答40分1合成氨原料气为何要进行脱硫
2.二氧化硫氧化为三氧化硫的反应为可逆吸热、体积增大的反应。（ ）
3、由于惰性气体既不参与反应，也不毒害催化剂，所以对氨合成无影响。（ ）
4、氨合成时，惰性气体的放空位置应选择在惰性气体含量高而氨含量最小的地方。（ ）
5、氨合成反应过程属于气—固相非催化反应过程。（ ）
6、在其他条件一定时，增加空间速度能提高催化剂生产强度。（ ）
在使用时必须先用 氢气 或 一氧化碳 进行 还原 。 ,11、目前常用于合成氨原料气精制的方法有铜氨液洗涤法、甲烷化法和液氮洗涤法。 12、铜洗工艺流程由吸收和再生两部分组成。 13、氨合成塔通常由 外筒 和 内件 两部分组成。 14、目前常用合成塔塔形有 冷管式 和 冷激式 。 15、 提高压力 、 降低温度 和 减少惰性气体 ，平衡氨含量随之提高。 16、合成氨温度控制的关键是 催化床层热点温度 和 入口温度 的控制。 17.硫铁矿的焙烧，主要是矿石中的 二硫化铁 与空气中的氧反应，生成二氧化硫炉气。 18.硫铁矿焙烧，当空气过剩量大时，最后生成红棕色的固态物质 三氧化二铁 ；当空气过 剩量小时，则生成黑色固态物质 四氧化三铁 。 19.影响硫铁矿焙烧速率的因素有 温度 、 矿料的粒度 和 氧的浓度 。 20.沸腾焙烧炉的炉内空间可分为 空气室 、 沸腾层 和 上部燃烧空间 三部分。 21.二氧化硫催化氧化器通常采用多段换热的形式，段间换热主要有间接换热式和
量方法：提高压力、降低温度和减少惰性气体含量。
氨合成反应必须有适当的催化剂才有可观的反应速度，没有催化剂，即使在很高压力下反应
速度也很小，生成的氨浓度很低。常用的催化剂主要是铁催化剂。催化剂组成 Fe3O4,活性组
分是金属铁。
4、氨合成的反应速度受哪些因素的影响？是如何影响的？
温度：氨合成反应时可逆放热反应，存在最佳温度，其值由组成、压力和催化剂的性质决定。
7、甲烷化法是在催化剂镍的作用下将一氧化碳、二氧化碳加氢生产甲烷而达到气体精制的
方法。甲烷化过程消耗氢气而生成无用的甲烷。甲烷化是甲烷转化的逆反应。（
）
8、以空气为气化剂生产的煤气叫做水煤气，其组成中含有大量的 H2和 CO，发热量很高， 可作为燃料。（ ）
9. 三氧化硫的吸收，从吸收的角度考虑，酸温高好。（ ）
题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 阅卷人
一，填空，25分，每题1分 1、合成氨原料气中的硫分为无机硫 H2S 和有机硫 CS2、COS、硫醇、噻吩、硫醚等。 2、气体脱硫方法按脱硫剂的形态可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。湿法脱 硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。 3、 煤气发生炉可根据使用气化剂和煤气热值不同，一般可以分为空气煤气、混合煤气、水
四，计算题，20 分，每题 10 分
1，有一水汽空气饱和器，空气进入流量为 2500 标米 3/时，温度为 25℃，直接与流量为 33500 千克/时的 91℃热水接触，空气得到增湿带出水蒸气 2010 千克，出口温度 84℃，热损失为 83760 千焦/时。问热水出口温度是多少？水的热容取 4.1868 千焦/千克 K，空气平均热容 1.006
13、原料气中 CO2可使氨合成催化剂永久中毒。（× ）
14、氨合成时，提高压力，可提高氨净值。（ √ ） 15、在一定的空速下，合成压力越高，出口氨含量越高。（√ ）
16、由于惰性气体既不参与反应，也不毒害催化剂，所以对氨合成无影响。（× ）
17、氨合成时，惰性气体的放空位置应选择在惰性气体含量高而氨含量最小的地方。（√ ）
22、煤气中的硫主要以 SO2、硫醇形式存在。（× ）
23、水碳比越高，越有利于甲烷的蒸汽转化。（√）
24、压力越高，越有利于甲烷的蒸汽转化。（ × ）
25、提高转化温度，有利于甲烷的蒸汽转化，同时可抑制析碳反应的进行。（×）
26、二段转化过程中，要求催化剂中镍含量要高。（×）
27、烃类蒸汽转化催化剂的永久性毒物主要是硫化物及砷化物。（×）
冷激式 两种。间接换热又分为 内部间接换热 和 外部间接换热 。 22.冷激方式有 炉气（SO2）冷激、 空气（O2）冷激 两种方式。 23.空速是每小时通过 1m3 催化剂床层的气体标准体积数，m3（气体）/m3(催化剂）·h 空时（接触时间）是表示气体混合物流过床层的平均逗留时间。 24，水质污染的五个指标是悬浮物，有机物浓度，PH 值，水质的细菌污染指标，水中有毒 物质指标。 25，工业三废是指 废水，废渣，废气，废气处理的两个主要方法是脱硫和脱硝。 二，判断选择,15 分，每题 0.5 1.浓硫酸中结晶温度最低的是98.3%的硫酸。 （ × ） 2.硫酸水溶液的密度随着硫酸含量的增加而增大，于98.3%时达到最大值。（ √ ） 3.减小硫铁矿粒度，可以增加接触面积，从而焙烧速率加快。 （ √ ） 4.提高除酸雾效率，采取逐级减小酸雾粒径逐级分离的方法。 （ × ） 5.二氧化硫氧化为三氧化硫的反应为可逆吸热、体积增大的反应。（ × ） 6.二氧化硫炉气中水蒸气的分压大于浓硫酸液面上的水蒸气分压时，炉气即被干燥。（ √ ） 7.“两转两吸”流程比“一转一吸”流程最终转化率高。（ √ ） 8. 三氧化硫的吸收，从吸收的角度考虑，酸温高好。（ × ）
C、平衡和速度都不利
D、平衡和速度都有利
30、氨合成时，采用（D ）方法可提高平衡氨含量
A、高温高压
B、高温低压
C、低温低压
D、低温高压
三，简答,40分
1、 合成氨原料气为何要进行脱硫？
答：硫是各种催化剂的毒物。对甲烷转化和甲烷化催化剂、中温变换催化剂、低温变换
催化剂、甲醇合成催化剂、氨合成催化剂等的活性有显著的影响。硫化物还会腐蚀设备和管
五，综合分析论述题，10 分 写出氨合成反应的化学平衡方程式，并说明从化学平衡的角度分析影响该反应反应速度的因 素？是如何影响的？氨合成反应如何提高平衡氨的含量？(吕查得定律分析）简述氨合成反 应的最佳工艺条件？并谈谈进行氨合成塔设计时，应该考虑的因数？
陕西科技大学
课程 工业化学基础 学号
试题纸
班级 姓名
9、由氨合成反应特点可知，提高温度、降低压力有利于氨的生成。（× ）
10、铁催化剂在还原前的主要成份是 Fe2O3和 FeO。（ √ ）
11、要使平衡氨含量尽量增大，应增大混合气体中惰性气体含量。（× ）
12、传统磁铁催化剂中，当 Fe2＋/Fe3＋等于或接近0.5时，催化剂还原后的活性最好。（√ ）
10、由氨合成反应特点可知，提高温度、降低压力有利于氨的生成。（
）
三，简答，30 分，每题 5 分
1，甲烷蒸汽转化反应为什么要分段进行？甲烷蒸汽为什么要加压转化？
2，合成氨原料气为何要进行脱硫？天然气转化制取氨合成原料气时，为何一开始就进行脱 硫处理？
3，石油的一次加工、二次加工介绍，并对其二次加工方法进行综合分析阐述？包括发生的 反应，目的，步骤或反应装置及其作用。
18、氨合成反应过程属于气—固相非催化反应过程。（× ）
19、在其他条件一定时，增加空间速度能提高催化剂生产强度。（ √ ） 20、甲烷化法是在催化剂镍的作用下将一氧化碳、二氧化碳加氢生产甲烷而达到气体精制的 方法。甲烷化过程消耗氢气而生成无用的甲烷。甲烷化是甲烷转化的逆反应。（√） 21、以空气为气化剂生产的煤气叫做水煤气，其组成中含有大量的 H2和 CO，发热量很高， 可作为燃料。（× ）
在影响反应定压力下，氨含量提高，相应的平衡温度和最佳温度下降；压力提高平衡温度与
最佳温度也相应提高。
压力：从速度方程可看出，提高压力可使正反应速度增加大于逆反应速度增加，所以一般选
择较高压力。同时必须在较高压力下才有可观的速度。
氢氮比：如前所述反应达到平衡时，氨浓度在氢氮比为3事有最大值。然而比值为3时反应速
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课程 工业化学基础
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题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 阅卷人一，填空Fra bibliotek30 分，每题三分
1，氨合成的三个工序分别是
。
2，半水煤气特点是 。
3，空速是
空时（接触时间）是
。
4，水质污染的五个指标是
。
5，影响硫铁矿焙烧速率的因素有
。
6，
、
和
，平衡氨含量随之提高。
道，给后工序的生产带来许多危害。因此，对原料气中硫化物的清除是十分必要的。同时，
在净化过程中还可得到副产品硫磺。
2.影响一氧化碳平衡变换率的因素有哪些？如何影响？
答：1．温度的影响。温度降低，平衡变换率提高，变换气中一氧化碳的平衡量减少。
2. 水蒸气与一氧化碳体积比：在温度一定的情况下，一氧化碳平衡变换率随 H2O/CO
千焦/千克 K。（空气以理想气体处理，平均分子量为 28.8，水在 84℃、1 大气压的相变热为 2300 千焦/千克）
2，甲烷，乙烷与水蒸气用镍催化剂进行转化反应，生成氢气，反应器出口气体组成（干基） 为： 组分 CH4 C2H6 CO CO2 H2 Mol% 4.6 2.5 18.6 4.6 89.7 假定原料只含甲烷乙烷两种，求两种气体摩尔比？1000 标米原料气，需多少克蒸气？
煤气、半水煤气。 4、热能回收有两种方式，一种是 余热副产蒸汽 ，一种是 加热锅炉给水 。 5、 煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢气、甲烷的过程。 6、 对于移动床气化炉而言，炉内料层可分为六个层带，自上而下分别为 空气层、 干燥层、
干馏层、还原层、氧化层、灰渣层。 7、合成氨过程中，要求半水煤气的组成满足：n(CO+H2)/n(N2)=3.1-3.2。 8、根据自控水平及维护炉内工作状况稳定的原则，一般循环时间为2.5-3min。 9、在间歇制气过程中，要求在正常生产条件下，吹出物量不应超过总入炉燃料量的4%，一 般生产1 m3的半水煤气，约消耗0.95-1.05m3的空气。 10、烃类蒸汽转化催化剂中，活性组分是 镍，但其以 氧化镍 形式存在于催化剂中，因此
7，酸雾的形成 。
8，活性污泥法较好的原因是
，
使用必备的三个条件是
。
9，半水煤气制取工艺流程属于
，该循环过程包括
五个过程。
10，氨合成工业中，氨合成塔通常由
塔塔形有
和
。
和
两部分组成。目前常用合成
。常用于合成氨原料气精制的方法有铜
二，判断改正，10 分
1.提高除酸雾效率，采取逐级减小酸雾粒径逐级分离的方法。 （ ）
4，硫酸工业中经湿法净化后必须进行炉气干燥的原因，干燥原理及其干燥操作条件是什么？
5,石油的组成成分是？基本性质有？石油产品中汽油和柴油的抗爆性的区别及其各自抗爆 性的表示方法？汽油，柴油，喷气燃料，燃料油的低温性能分别用什么表示？
6，简述一氧化碳变换反应的特点？影响一氧化碳平衡变换率的因素有哪些？如何影响？