化工工艺学完美打印版
化工工艺学4章
二、侯氏制碱法的流程图(联合制碱法）
侯氏制碱法的原理
1、合成氨工厂的反应： N2的制取：空气液化 H2、CO2的制取： C+H2O(g)→ H2+CO 、CO+H2O(g) → H2+CO2 高温 高温 NH3的合成： N2+3H2 → 2NH3 2、向已经氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳 3、 加热碳酸氢钠，得到碳酸钠
§2 纯碱的用途
纯碱是一种大吨位化工原料， 用途极其广泛
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制造玻璃 制肥皂 硬水变软水 石油和油类的碱精制 冶炼工业上的应用 化学工业上的应用 洗涤、印染、漂白及其他
§3
纯碱的生产方法
两种著名的制碱技术：
(1)氨碱法制纯碱(索尔维制碱法) (2)联合制碱法(侯氏制碱法)
反应放热较多，每kg氨吸收成氨盐水可放热4280kJ. 如不及时移走，可使系统温度升高95 ℃ 。温度升高， 氨分压增加，对吸收过程是不利的。所以要用多个塔 外水冷器冷却。使塔中部温度为60 ℃ ，底部为30 ℃。 副反应有与钙镁离子反应生成沉淀的反应。 原盐和氨溶解度相互影响； 吸氨过程变化： 热效应 体积变化 吸氨变化
7、重质纯碱的制造
过滤：分离晶浆中悬浮的固相NaHCO3 (45~50%)
重碱
煅烧
晶浆
过滤 母液 蒸氨
煅烧：分解得到纯碱产品
§5 联合制碱法（侯氏制碱法）
一、概述
以食盐、氨及合成氨工业副产的二氧化碳为 原料，同时生产纯碱及氯化铵，即所谓联合 法生产纯碱及氯化铵，简称“联碱法” 联碱法前一部分与氨碱法一样，最后把 氯化铵晶体分离出来，作为一种氮肥产品， 把所余的食盐返回碳化塔，供制碳酸氢钠。
化学工艺学完整版
化学工艺学完整版化学工艺学是研究化学反应过程和工业生产中的化学工艺的学科。
它涉及到化学反应的热力学、动力学、传质、传热、流体力学等基本原理，以及工艺流程设计、设备选择、操作控制、安全与环保等方面的内容。
化学工艺学的完整版可以包括以下几个方面的内容：1. 化学反应热力学：研究化学反应的热力学性质，如反应热、反应平衡等。
通过热力学计算，确定反应的热效应和平衡条件，为工艺设计提供基础数据。
2. 化学反应动力学：研究化学反应速率和反应机理。
通过实验和数学模型，确定反应速率方程和反应机理，为工艺操作和控制提供依据。
3. 传质与传热：研究物质在流体中的传质和传热过程。
通过传质与传热的计算和实验，确定物质在反应器中的分布和温度变化，为工艺设计和操作提供依据。
4. 流体力学：研究流体在管道、反应器等设备中的流动特性。
通过流体力学的计算和实验，确定流体的流速、压降和混合程度，为工艺流程设计和设备选择提供依据。
5. 工艺流程设计：根据反应过程的特点和要求，设计合理的工艺流程。
包括反应器的选择、分离和纯化步骤的设计等。
6. 设备选择与操作控制：根据工艺流程的要求，选择合适的设备，并进行操作控制。
包括反应器、分离设备、传热设备等的选择和操作参数的确定。
7. 安全与环保：考虑工艺过程中的安全性和环境保护。
包括事故预防和应急处理措施，以及废物处理和排放控制等。
综上所述，化学工艺学的完整版包括了热力学、动力学、传质、传热、流体力学等基本原理，以及工艺流程设计、设备选择、操作控制、安全与环保等方面的内容。
这些内容相互关联，共同构成了化学工艺学的完整体系。
化学工艺学完整版
化学工艺学完整版简介化学工艺学是研究化学反应、质量转化以及生产工艺的学科。
它涵盖了化学原理、工程设计、实验技术等方面的知识。
化学工艺学的核心是将原始物料转化为有用的产品，并且在这个过程中考虑到经济、环境和安全等因素。
本文将介绍化学工艺学的基本概念、应用领域以及它在工业生产中的重要性。
我们将深入探讨化学反应的基本原理、反应器设计和优化、物质传递操作以及化学工程过程的监测与控制等方面的内容。
1. 化学工艺学的基本概念化学工艺学是研究如何将给定的原材料转化为有用产品的科学和技术。
它涉及到以下几个主要方面：1.1 反应原理与动力学化学工艺学研究不同的化学反应，并通过控制反应条件以达到预期的反应产物。
了解反应原理和动力学对于优化工艺条件、提高产物收率和减少废物产生具有重要意义。
1.2 反应器设计与优化反应器是进行化学反应的设备，常见的反应器类型包括批式反应器、连续流式反应器等。
化学工艺学中研究如何设计和优化反应器，以提高反应效率和产物纯度。
1.3 物质传递操作化学工艺中还涉及到物质传递操作，例如质量传递、热传递和动量传递等。
了解不同物质传递机制，对于设计和优化化学工艺过程至关重要。
1.4 过程模拟与优化利用数学模型对化学工艺过程进行建模和模拟，可以更好地预测和优化工艺条件。
过程优化旨在提高生产效率、降低生产成本并减少对环境的影响。
2. 化学工艺学的应用领域化学工艺学在众多领域中发挥着重要作用，下面列举了几个主要的应用领域：2.1 石油化工石油化工是化学工艺学的一个重要应用领域。
石油化工通过对石油及其衍生物的加工，生产出石油产品和化学产品。
例如，通过炼油工艺，可以将原油提炼为汽油、柴油和润滑油等产品。
2.2 化学品生产化学工艺学在化学品生产过程中起着关键作用。
化学品生产涉及到各种化学反应和物质转化过程。
例如，生产肥料、塑料、颜料和药品等。
2.3 冶金工业冶金工业是化学工艺学的另一个重要应用领域。
冶金工业主要研究各种金属的提取和精炼技术。
化工工艺学答案
化工工艺学主编邓建强副主编张早校赵小玲北京大学出版社部分答案一览第三章硫酸工业一、1、C2、B3、A4、D5、C6、B第四章一、1、B2、C3、 D4、 C5、 B6、 A7、 C8、 A 二、4、反应热回收氨分离、惰性气体排放第五章1、A（题目有误，加“不”字）2、C3、D二、1、五氧化二磷转化率磷酸稳定、颗粒大2、二水硫酸钙半水硫酸钙3、磷酸？？4、热能利用率高节能效果明显利用低品位5、五氧化二磷磷酸盐7水解作用络合作用催化作用高分子性8、四聚》三聚》络合》正磷酸盐第六章1、D2、A3、C4、B5、C6、D7、B8、C二、1、制备铵盐水制备碳酸化煅烧氨回收2、制碱合成氨7、合成冷却吸收第七章1、B2、C3、C4、B5、B6、D二、1、石蜡基、环烷基、中间基、超低硫、低硫、含硫、高硫、（？忘了）5、汽油产品质量芳烃9、均聚物、共聚物、均聚物第八章1、C2、B3、D4、C5、（不知道）6、A7、C二、1、气化炉、气化剂、供给热量2、气流床3、水蒸气、氧气4、真空闪蒸、离心分离器5、费托合成反应器、流化床反应器资料来源于个人作业答案，仅供参考，望能给各位同学以最大帮助。
2010.11.30。
化工工艺学培训教材(doc 52页)(正式版)
化工工艺学教案（无机部分）学院、系：化学与制药工程学院任课教师：赵风云授课专业：化学工程与工艺课程学分：课程总学时：64课程周学时： 42008年 9月 2日合成氨教学进程周次上课方式学时章节及主要内容备注1 讲授 2第一章绪论一、化学工程与化学工艺二、氨的发现与制取三、合成氨的原料四、氨的生产工艺分类五、氨生产技术的发展六、氨合成工业的发展方向七、氨的性质和用途多媒体2 讲授 4第二章原料气的制取第一节煤气化制取氨合成气的基本原理第二节、煤气化的工业方法第三节、间歇制气过程及工艺条件第四节、煤气化工艺流程及存在的问题第五节、水煤浆加压气化制气技术第六节灰熔聚流化床制气技术第七节烃类蒸汽转化法7 讲授 4第三章硫化物的脱除第一节脱硫概述第二节湿式氧化法脱硫第三节对苯二酚氨水液相催化法第四节栲胶法脱硫第五节脱硫主要设备第六节干法脱硫8 讲授 4第四章一氧化碳变换第一节一氧化碳变换的基本原理第二节变换催化剂第三节工艺流程主要设备第五节多段变换炉温度曲线第六节变换系统的热能回收9 讲授 3第五章二氧化碳的脱碳第一节二氧化碳的脱除概述第二节氨水中和法脱除二氧化碳第三节热碳酸钾法脱除二氧化碳第四节主要设备第五节 NHD脱碳6 讲授 4第六章原料气的精制第—节铜氨液洗涤法第二节第—节甲烷化法第三节深冷分离法8 讲授 4第七章：氨合成第—节氨合成原理及热力学基础第二节氨合成催化剂第三节氨合成工艺条件第四节氨的分离及氨合成流程第五节主要设备9 讲授 2 第八章：尿素生产简介第九章烧碱生产简介河北科技大学教案用纸河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第一章绪论一、氨的发现与制取氨是在1754年由普里斯特利(Priestey)发现的。
但直到本世纪初哈伯(Haber)等人才研究成功了合成氨法，1913年在德国奥保(OPPau)建成世界上第一座合成氨厂。
1909年．哈伯用俄催化剂，在17.5-20.0MPa 和500-600温度下获得6％的氨，即使在高温高压条件下，氢氮混合气每次通过反应器也只有小部分转化为氨，为了提高原料利用率，哈伯提出氨生产工艺为(1)采用循环方法；(2)采用成品液氨蒸发实现离开反应器气体中氨的冷凝分离，(3)用离开上次课复习：本次课题（或教材章节题目）： 第一章 绪论教学要求：了解氨的生产发展历程和氨的性质及用途，掌握气态烃蒸汽转化法制取合成氨原料气的原理、工艺条件的制定原则。
化工工艺学
下图列出了不同原料路线生产氨的经济指标。
天然气制氨的投资最少、能耗最小、成本也较低。
2 工艺参数的影响
氨的生产成本和工程投资，除与原料、生产方法及流程 有关外, 各种工艺过程的相互影响，还存在一个最佳工艺 参数的问题。要求按给定的目的函数进行最佳化计算，如 图所示。
3 生产规模大型化 化工发展趋势的两大特点是：大型化与综合化。大型 厂的优点，除节省人力外，节能和综合利用能量好。各工序是 一个有机整体，工序间缺少独立性，局部变化会影响整体状态 的稳定性。 下表为大型氨厂规模和阿投资费用的关系
谢谢大家！！！
煤化工111班 王先昱
以及低温变换工艺技术、脱硫技术脱碳技术、醇醚化、醇 烃化精制合成氨原料气技术等等。
7.合成氨新法——电合成
最近，两位希腊化学家，位于 Thessaloniki 的阿里斯多德大学的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，发明了一种合成氨的新方法 （Science，2,Oct.1998, p98）。 在常压下，令氢与用氦稀释的氮分别通入一加热到 570oC 的以锶铈-钇-钙-钛矿多孔陶瓷（SCY）为固体电解质的电解池中，用覆盖在 固体电解质内外表面的多孔 钯多晶薄膜的催化，转化为氨，转化率达 到78%；对比：几近一个世纪的哈伯法合成氨工艺通常转化率为1015%！ 实验条件探索：他们用在线气相色谱检测进出电解池的气体，用 HCl吸收氨引起的pH值变化估算氨的产率，证实提高氮的分压对提高 转化率无效；升高电流和温度虽提高质子在 SCY 中的传递速度却因 SCY 导电率受温度限制，升温反而加速氨的分解。
（合成氨过程由许多环节构成，氨合成过程是整个工艺过程的核心.）
氨合成的热力学基础
从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的确定，而确定反 应的最佳工艺条件，需先从事反应热力学和动力学的研究。
化工工艺学
合成氨工段一：甲烷蒸汽转化制取H2甲烷转化的工艺条件：1温度（一段转化：850-860°C;二段转化：1200°C） 2压力：3.6MPa 3水碳比：3.5 4催化剂：镍催化剂工段二：脱硫干法脱硫（氧化锌法、钴-钼加氢法）干法脱硫的优缺点：优点：能脱除无机、有机硫，精脱缺点：1不能再生或再生困难 2设备庞大 3处理含硫量小的原料湿法脱硫的优缺点：优点：1能脱除大量无机硫 2液体利于运输3可再生缺点：只能粗脱工段三：CO的变换最佳反应温度：一定气体组成和催化剂条件下，对应的最大反应速度时的温度称为该条件下的最佳反应温度。
最佳温度分布曲线：将不同变换率下的最佳温度点连接成的曲线。
（AB-平衡温度线 CD-最佳温度分布曲线 EF-高变操作线 FG-段间冷却线 GH-低变操作线）工段四：脱碳（CO2的脱除）脱碳方法：苯菲尔法（二乙醇胺催化热钾碱法脱除CO2）脱碳工艺小结：1一个特点：两段吸收、两段再生 2两个去向：低变气吸收—下一工段；再生CO2—尿素车间 3三条主线：富液贫液半贫液 4逆流接触 5消泡剂加入工段五：甲烷化工段六：氨的合成氨合成的工艺条件：1压力：32MPa 2温度：450—5503空间速度：20000—30000h-14氢氮比：2.68-2.90 5催化剂：铁系催化剂尿素主要副反应：水解缩合工艺条件（水溶液全循环法）：1温度：185-190 2压力：19.5MPa 3氨碳比：4.0 4水碳比：0.6-0.8尿素合成塔的三个阀门分别是液氨、甲铵、二氧化碳的进口三个阀门由钛制造，因为钛能防止尿素的针状腐蚀尿素合成塔内二氧化碳的转化率大约是62%尿素合成的控制阶段为甲铵脱水，因为甲铵脱水生成尿素的反应速度相对缓慢，而且须在液相中进行，达到平衡时CO2只有55-75%转化为尿素缩二脲和氨会影响尿素的质量沸腾床作用：1强制通风 2延长接触时间 3强化冷却效果硫酸1配矿及焙烧配矿要求（原料稳定）：1硫含量>20% 2粒度<4mm 3水分含量小于等于6%2炉气的净化及干燥为什么？因为焙烧来的炉气中除了含有二氧化硫外，还有矿尘、水蒸气、砷硒氧化物、氟化物等杂质，而这些杂质会毒害后续工段中的催化剂或对设备造成损害。
化工工艺学复习资料(DOC)
第一章 合成氨固氮方式三种形式:非生物固氮,生物固氮,人工固氮1、含氮量=氮原子量∕氨分子量=14/172、合成氨的基本过程：①造气：用煤、原油、或天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气；②净化：将原料气中的杂质如CO 、CO 2、S 等脱除到ppm 级(10-6)；③压缩和合成：净化后的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa 、450℃左右。
3、甲烷制合成气化学反应：主反应：（高温、催化剂）副反应：4、甲烷蒸汽转化反应的热力学分析：5、控制积碳主要通过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。
6、CO 歧化反应生C 速率最快；从C 的脱除速率看，C 与水蒸汽的反应速率最快。
7、NiO 为制备催化剂最主要活性成份；实际加速反应的活性成份是Ni ，所以使用前必须进行还原反应，使氧化态NiO 变成还原态Ni 。
8、一段、二段转化压力的确定，主要依据以下原则：(1) 降低能耗 能量合理利用(2) 提高余热利用价值 全厂流程统筹(3) 减少设备体积降低投资 综合经济效益9、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。
10、生成碳黑危害：堵塞反应管道、增大压降、局部区域高温、损坏催化剂、增大反应阻力、反应管爆裂。
11、干法脱硫：一般适用于含S 量较少的情况（无机硫）;湿法脱硫：一般适用于含S 量较大的场合。
12、氧化锌脱硫法：（脱硫不彻底）（主要脱除无机硫）13、氧化锌脱硫过程：氧化锌脱硫就是H2S 气体在固体ZnO 上进行反应，生成H2O 进入气相，ZnS 则沉积在ZnO 固体表面上。
14、ZnO 对噻吩(C 4H 4S)的转化能力很差。
15、钴钼加氢催化剂几乎可使天然气中的有机硫全部转化成硫化氢，再用氧化锌吸收就可把总S 降到0.1×10－6以下。
16、干法脱硫流程图：molkJ 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 ＝2ln RT H dT Kp d ∆=O H CH H CO p p p p Kp 24231⋅⋅=O H CO H CO p p p p Kp 2222⋅⋅=mol kJ g O H s ZnS g S H s ZnO /79)()()()(22+++＝↓++=++S NaOH O V Na O H NaVO NaHS 244294223(H)ADA NaVO O ＝H NaOH ADA O V Na 242232942++++OH CO Na NaOH NaHCO 2323+=+32241H CO O H CH r p p p p Kp ⋅⋅=4222242H CO O H CH r p p p p Kp ⋅⋅=)(1212Kp Kp Kp r ⋅=111Kp Kp r =含硫较少 含硫较多17、ADA （蒽醌二磺酸钠）法脱硫原理：吸收脱硫塔中： 溶解后的NaHS 进一步反应： 上述吸收脱硫的总反应式为： 在氧化再生塔中： 18、苯菲尔(Benfield)法脱碳： 19、碳化度或再生指数被定义为每摩尔K2CO3所已经吸收的CO2摩尔数，即溶液中K2CO3转化为KHCO3的转化度。
化工工艺学
硫回收工段
基本原理
本装置采用Claus部分燃烧法，在燃烧炉内三 分之一的硫化氢转化成二氧化硫，二者反应生 成单质硫，主要反应式如下：
低温甲醇洗溶液吸收原理
低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程。 低温下甲醇对CO2、H2S等酸性气体有较大的溶解能 力，而对H2、CH4、N2等气体的溶解能力很小。另 外，低温甲醇洗还可以脱除煤气中的轻质油和HCN 等。比较以上气体的溶解度，极性的甲醇溶剂对极 性分子的气体有较大的溶解度，正是利用低温甲醇 的这种性质，我们对变换气中的CO2、H2S等酸性气 体进行脱除，而保留了H2、CO等有用气体，从而达 到气体净化的目的。
1.2 化学工艺学主要研究的内容：
⑴.原料的选择及原料的预处理 ⑵.生产方法、反应原理及生产工序的选择与确定 ⑶.生产所用设备（及其他反应器）的结构、作用和操作 ⑷.催化剂的选取及使用 ⑸.其他物料的影响 ⑹.生产操作条件确定及对实际生产的影响 ⑺.生产工艺流程的组织、实施和控制 ⑻.目标产品与副产品的分离，目标产品质量的控制及副产物 的利用 ⑼.生产过程中能量的回收及利用 ⑽.对生产同种产品不同工艺路线和工艺流程的技术经济的评 价与对比
⑶.化工生产中大力发展绿色化工，生产过程中应 做到“零排放” ●采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂 ●利用反应选择性高的催化剂和工艺流程 ●将副产物和废物转化为有利用价值的产品 ●淘汰污染环境和破坏生态平衡的产品，开发对 生态环境有好产品 ●实施废弃物再利用工程 ⑷.化工生产过程要实现高效、节能及智能化生产
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第一章绪论1化工生产的起始原料主要有矿物资源，生物资源，空气和水四类。
2化学工业中，设备投资所占比例最大的是产品提纯设备。
3一个化学生产过程，可分为原料预处理，化学反应，产品分离与精制三个步骤。
4天然气主要由甲烷，乙烷，丙烷和丁烷组成。
第二章化学工艺基础1用原油炼制燃料油，一次加工时，原油首先经过的加工设备是常压塔。
2常压蒸馏和减压蒸馏是对石油的一次加工。
3汽油品质最重要的指标是辛烷值。
4在石油催化裂化中，正碳离子中最容易断裂的键是β键。
5石油一次加工过程的主要任务是将原油分离成不同沸点范围的馏分，所用的设备是常压蒸馏塔，减压蒸馏塔。
6常，减压蒸馏塔获得的产品都是混合物。
7原油经过初馏塔，从初馏塔塔顶蒸出的轻汽油，也称石脑油。
8原油在蒸馏前，一般经过脱盐脱水处理。
第三章烃类热裂解1石油中所含烃类有烷烃，环烷烃和芳香烃。
2石油裂解制取乙烯等所用的反应器是管式裂解炉。
3按顺序深冷分离法分离裂解气，裂解气首先进入的设备（塔）是甲烷塔。
4烃类热裂解的后续深冷分离工序之前，要进行裂解气的净化，主要包括：脱除酸性气体，脱水和脱炔三步。
5工业上控制石油深度的措施是控制停留时间。
6裂解气分离的工艺采用用深冷分离法，其中甲烷塔技术含量最高。
7裂解原料的含氢量越高，裂解产物中乙烯收率越高。
第四章芳烃转化过程1工业上已用于苯烷基化工艺的催化剂是酸性催化剂。
第五章合成气的生产过程1合成气的CO变换的主要目的是使CO变成CO2便于除去。
2通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量.3干法脱硫中，能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是钴—钼加氢法。
4合成气净化过程中的脱碳是指去除CO25为了脱除合成气中极少的残渣，最适合的脱硫法措施是氯化锌法。
第六章加氢与脱氢过程1可使合成氨催化剂永久性中毒的是二氧化硫。
2N2与H2合成氨所用的催化剂是Fe3O4。
3用于氨合成的熔铁催化剂，必须升温还原活化。
4不论是脱氢反应或是断链反应，都是热效应很大的吸热反应。
化工工艺学9章
2.1792×103 7.8528×103 2.4493×102 6.7644×102 0.16834 0.38322 0.80724 1.59021 2.95452 5.21462 8.79547 22.3042 49.8903 1.01112×102
21.736 9.5352 4.5762 2.3684 1.3067 0.70622 0.46551 0.29947 0.19590 0.13366 9.3852×102 4.9879×102 2.8862×102 1.7935×102
当k2CH21时，令k=k1/k2可得
C H 2O dnC mC k dt C H2
3 气化过程热平衡
由进出物料的相互转化可建立物料平衡，通过物 料平衡以及进出物料温度即可进行热平衡计算。
图 9.10
图 9.10
9.2.3. 煤气化炉原理和分类
煤气化方法有多种，气化炉也有多种。可分为 固定床、沸腾床、气流床三种形式。几种气化 法和气化炉简图如图9.3.
年轻煤缩合芳烃少，侧链长，脂肪烃和含氧官能 团多。 煤大分子之间由交联键形成空间结构。在大分子 空间结构中有许多内表面积大的微孔。大分子中 分散着一些低分子化合物，尤其以年轻煤为多。
H
图 9.1
9.1.1.2 煤的分类
褐煤国际分类(ISO295—174—E)是采用水分含 量作为区分的指标，按焦油产率(daf)分组，共 有30个牌号。烟煤的国际分类是按1956年由 ECE(ECONOMIC COMMISION for EUROPE) 完成的分类。此分类方案是欧美国家煤分类的 产物，采用多指标，包括煤的挥发分、粘结性、 结焦性以及发热量等。 中国煤分类指标： 基本指标－干燥无灰基挥发分V daf. 烟煤中以粘结指数G作为中、强、弱粘结煤分 类指标。 无烟煤中以V daf和干燥无灰基氢含量作为指标。 褐煤以投光率为指标划分小类。
化工工艺学第2章
水溶液全循环法是将未反应的氨和二氧化碳用水吸收生 成甲铵或碳酸铵水溶液返回合成系统的生产方法。
未转化物需两段分解，三段吸收。流程较长且分解压力 不高，分解气的冷凝热除小部分被利用外，其余须用冷却水 移走，能耗较高。此外，循环甲铵液量大，甲铵泵易腐蚀， 且发生结晶堵塞时，操作维修麻烦。
《化工工艺学》第2章 化学肥料
尿素合成条件相图表示
从似三元等压相图中 可看出，F点为反应的起 点，到达Y点时温度最高， 尿素转化率达到最大，能 耗最少。
如选择更高压力，则 平衡温度比上述点温度高。 虽有利于尿素合成反应， 但合成塔材料必须更耐腐 蚀。如选择较低压力，则 平衡温度较低，CO2转化 率下降。
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。
《化工工艺学》第2章 化学肥料
2.1.1.3 尿素生产工艺流程
常见的尿素生产工艺有水溶液全循环法、荷兰斯塔米卡 邦(Stamicarbon)CO2气提法、意大利斯纳姆普罗盖蒂(Snamprogetti)NH3气提法、日本ACES法等。这里介绍目前应用最 为广泛的CO2气提法和NH3气提法尿素工艺。
根据相律分析，反应体系的独立组分数3，汽液2相，自由 度为3。通常将独立因素选择为温度t、氨碳比a、和水碳比b， 将转化率表示为它们的函数。有些经验式中存在压力p，是因 为反应体系经常有惰性气体存在。
《化工工艺学》第2章 化学肥料
平衡转化率的计算
① 1969年，前苏联Kucheryavyi提出： x3.2 4a8 1.7a7 22.3 9b0 3.69 ab 9 0.09t1 29 0.07a 4 t 85.3 29 15 6 0 t30.002 p 2 19 1 .13 2
化工工艺学
1.工业上按照所用气化剂可将煤气分为：空气煤气，水煤气，混合煤气，半水煤气，合成天然气2.半水煤气的生产特点：据其反应过程可以看出，以空气为气化剂时，可得到含氮气的吹风气。
以水蒸气为气化剂时，可得含氢气的水煤气。
从气化系统的热平衡看，碳和空气的反应是放热的，而碳和水蒸气的反应是吸热的。
如果外界不提供热源，而是通过前者的反应热为后者提供反应所需的热，并能维持系统自热平衡的话，事实上是不可能获得合格组成的半水煤气。
反之，若欲获得组成合格的半水煤气，该系统就不能维持自热平衡。
3.间歇制气法：先将空气送入煤气炉以提高燃料层的温度，此时生成的气体大部分放空。
然后送入蒸汽进行气化反应，燃料层温度逐渐降低。
在所得的水煤气中配入部分吹风气即成半水煤气。
4.间歇式制取半水煤气的工作循环：吹风阶段，上吹制气阶段，下吹制气阶段，二次上吹阶段，空气吹净阶段。
5.间歇式制气的工艺流程是由煤气发生炉，余热回收装置，煤气的除尘，降温和贮存等设备所组成6.甲烷和蒸汽的转化反应：CH4+H2O==CO+3H2; CH4+2H2O==CO2+4H2; CH4+CO2==3CO+H2+H2OCH4+3CO2==4CO+2H2O; CO+H2O==CO2+H27.平衡温距是指转化炉出口气体的实际温度与出口气体组成相对应的平衡温度之差，通常被称作“接近平衡温度差”，简称为“平衡温距”，用△T表示。
8.催化剂的组成活性组分：处于元素周期表上第Ⅷ族的过渡元素，对烃类蒸汽转化反应一般都有活性。
但从性能和经济反面考虑，以镍为最佳，单位质量催化剂的活性以镍的含量为15%-35%时最高9.载体和助催化剂的作用：催化剂的载体应具有使镍的晶体尽量分散，达到较大的比表面积并阻止镍晶体熔结的特性，起分散和稳定活性组分微晶的作用。
助催化剂的作用是提高活性，延长寿命和增加抗析碳能力，使镍高度分散，晶粒变细，抗老化和抗析碳的作用10.转化过程为什么要分段：甲烷在氨合成过程中为一惰性气体，它在合成回路中逐渐积累而有害无利。
【精品】化工工艺学
化工工艺学2-1、煤、石油和天然气在开采、运输、加工和应用诸方面有哪些不同？答：（1）开采：一个煤矿往往有多层煤层。
每煤层的厚度也不同，为此需建造长长的坑道，铺上铁轨，才能从各层将煤运出。
为运送物资和人员，还需要建造竖井，装上升降机。
石油和天然气，用钻机钻道并建立油井（或气井）后，借用自身的压力（开采后期需抽汲），石油及天燃气即可大量从地下喷出，因此开采比煤方便得多。
（2）运输：煤用铁路或轮船运输，运力受限制，石油和天然气一般采用管道输送，初期投资似乎较大，但从长期看还是划算的，管道输送成本低、方便，也不受运力限制。
（3）加工：煤是高分子量缩聚物，一般用热化学方法处理，将煤裂解，可得到气体、液体和固体产物，由于成分复杂，从中制取纯物质难度较大。
石油和天然气是由许多小分子量有机物组成的混合物，一般采用物理方法将混合物分离和提纯。
为增加某一组分（或馏分）的产量，也常采用化学方法（如化学合成或化学热裂解）。
因此，由石油和天然气加工制得的化工产品，比煤多得多，生产成本也比煤低。
（4）应用：煤主要用作一次性能源。
随着石油资源日益枯竭，由煤合成液体燃料已引起世界各国的重视，并得到迅速发展，继而带动煤化工工业的发展。
煤化工产品的品种、品质和数量不断增加。
人们指望在不久的将来，由煤化工和天然气逐步取代石油化工，成为获取化工产品的主要途径。
石油大量用作发动机燃料，由石油为原料形成的石油化工目前仍为世界各发达国家的支柱产业。
大多数的化工产品都由石化行业生产出来。
但随着石油资源的枯竭，石油化工将逐步缩，并被煤化工和天然气化工取代。
天然气目前大量用作民用燃料。
但以天然气为原料的C1化学工业发展迅速，天然气资源丰富，开采和运输方便，以它为原料合成发动机液体燃料，投资和生产本也比较低廉。
今后，天然气化工和煤化工一样，将逐步取代石化工，成为化学工业的主要产业。
2-2、为多产芳烃，在催化重整中要控制哪些工艺参数？答：首先要选取合适的重整原料油的族的组成，即馏分油中环烷烃含量要高。
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第一章绪论1化工生产的起始原料主要有矿物资源，生物资源，空气和水四类。
2化学工业中，设备投资所占比例最大的是产品提纯设备。
3一个化学生产过程，可分为原料预处理，化学反应，产品分离与精制三个步骤。
4天然气主要由甲烷，乙烷，丙烷和丁烷组成。
第二章化学工艺基础1用原油炼制燃料油，一次加工时，原油首先经过的加工设备是常压塔。
2常压蒸馏和减压蒸馏是对石油的一次加工。
3汽油品质最重要的指标是辛烷值。
4在石油催化裂化中，正碳离子中最容易断裂的键是β键。
5石油一次加工过程的主要任务是将原油分离成不同沸点范围的馏分，所用的设备是常压蒸馏塔，减压蒸馏塔。
6常，减压蒸馏塔获得的产品都是混合物。
7原油经过初馏塔，从初馏塔塔顶蒸出的轻汽油，也称石脑油。
8原油在蒸馏前，一般经过脱盐脱水处理。
第三章烃类热裂解1石油中所含烃类有烷烃，环烷烃和芳香烃。
2石油裂解制取乙烯等所用的反应器是管式裂解炉。
3按顺序深冷分离法分离裂解气，裂解气首先进入的设备（塔）是甲烷塔。
4烃类热裂解的后续深冷分离工序之前，要进行裂解气的净化，主要包括：脱除酸性气体，脱水和脱炔三步。
5工业上控制石油深度的措施是控制停留时间。
6裂解气分离的工艺采用用深冷分离法，其中甲烷塔技术含量最高。
7裂解原料的含氢量越高，裂解产物中乙烯收率越高。
第四章芳烃转化过程1工业上已用于苯烷基化工艺的催化剂是酸性催化剂。
第五章合成气的生产过程1合成气的CO变换的主要目的是使CO变成CO2便于除去。
2通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量.3干法脱硫中，能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是钴—钼加氢法。
4合成气净化过程中的脱碳是指去除CO25为了脱除合成气中极少的残渣，最适合的脱硫法措施是氯化锌法。
第六章加氢与脱氢过程1可使合成氨催化剂永久性中毒的是二氧化硫。
2N2与H2合成氨所用的催化剂是Fe3O4。
3用于氨合成的熔铁催化剂，必须升温还原活化。
4不论是脱氢反应或是断链反应，都是热效应很大的吸热反应。
5氨合成塔的设计的原理是套筒设计，里层耐高温，外层耐高压。
第七章烃类选择性氧化1乙烯直接氧化生产环氧乙烷所用的催化剂为Ag。
2乙烯与空气可生成环氧乙烷，反应方程式为CH2=CH2+0.5O2=C2H4O3丙烯氨和空气反应生成丙烯腈，反应方程式为CH2=CHCH3+NH3+1.5O2=CH2=CHCN+3 H2O4固定床反应器常用于气固非均相类型的反应。
5目前，工业上生产苯乙烯的主要生产方法是乙苯脱氢法，工业上生产环氧乙烷的主要生产方法是乙烯的环氧化法，工业上生产丙烯腈的主要方法是丙烯氨氧化法。
6丙烯氨氧化制丙烯腈是一强放热反应，反应温度较高，工业上大多采用流化床反应器。
7丙烯氨氧化制丙烯腈工艺流程回收部分设置急冷器，是为了防止丙烯腈，HCN等副产物聚合。
简答题1烃类热裂解制乙烯过程中，结焦和生炭的机理有何不同？答：结焦是在较低的温度下（〈1200K〉通过芳烃缩合而成；生碳是在较高的温度下(>1200K)通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠合的碳原子。
2在烃类热裂解的过程中，加入水蒸气作为稀释剂具有哪些优点？答：(1)降低烃分压，有利于一次反应，抑制二次反应。
(2)水蒸气的热容较大，水蒸气升温时虽然耗热较多，但能对炉管温度起稳定作用，在一定程度上保护了炉管。
(3)易于从裂解产物中分离，对裂解气的质量无影响，且水蒸气便宜易得。
(4)可以抑制原料中的硫对合金钢裂解管的腐蚀作用。
水蒸气在高温下与裂解管中沉积的焦碳发生反应。
C+H2O=H2+CO实际对炉管起清焦作用。
(5)水蒸气对金属表面起一定的氧化作用，使金属表面的铁、镍形成氧化薄膜，减轻了铁和镍对烃类气体分解生碳的催化作用3在裂解气的深冷分离流程中，乙烯损失的主要部位有那几处？答：（1）冷箱尾气中带出损失；（2）乙烯塔釜液乙完中带出损失；（3）脱乙烷塔釜液C3馏分中带出损失；（4）压缩段间凝液带出损失。
4对裂解气进行深冷分离包括那三大部分？每部分作用是什么？裂解气为什么要进行压缩？为什么要分段压缩？答：（1）气体净化系统——脱酸性气体、脱水、脱炔、脱一氧化碳。
压缩和冷冻系统——加压降温。
精馏分离系统——精馏塔、分离甲烷、乙烯、丙烯、C4馏分及C5馏分。
（2）裂解气压缩的目的是：①使分离温度不太低②少耗冷量。
（3）分段压缩的原因：为了节省能量，降低压缩的功率，气体压缩一般都采用多段压缩，段与段段与段之间都设置中间冷却器。
5工业上苯的来源主要有哪五种？答：（1）从炼焦副产粗笨中获取;（2）从裂解汽油中获取;（3）从重整汽油中获取;（4）从甲苯岐化获取;（5）甲苯加氢脱甲基获取。
6写出“三烯”“三苯”的主要来源。
答：（1）“三烯”主要来源：主要来源于石油（炼厂气分离，烃类热裂解制备）；（2）“三苯”主要来源：石油、天然气和煤（从炼焦副产粗苯中获取，从裂解汽油中获取，从重整汽油中获取）。
7天然气水蒸气转化生产合成气过程为何分二段进行？答:一段生产无法达到对天然气转化的要求：残余甲烷含量低于0.5%，H2/N2=3/1。
二段转化可以满足上述要求，同时还可以提供后续合成所需氮气。
8天然气—水蒸汽转化工艺回答下列问题：为何要向二段转化器中引入经预热器至450度左右的空气？此工艺的压力为何选3MPa？答:引入经预热器至450度左右的空气降低二段转化的热负荷，提高二段转化催化剂的利用率。
选3MPa有三大优点：可以节省压缩功消耗；提高过量蒸汽余热的利用价值；可以降低原料气制备与净化系统的设备投资。
9氧化脱氢法与催化剂脱氢法相比有哪些优点。
答：①氧化脱氢反应温度较低；②通常脱氢是吸热反应，而氧化脱氢却是放热的，可省去原先的供热设备；③由于催化剂在较低温度和氧气气氛下工作，结焦极少，所以催化剂可以长期运转；④在通常脱氢反应中，压力对平衡转化率有很大影响，但在氧化脱氢时，压力影响甚微，所以减压或用水蒸气稀释并非一定必要；⑤由于反应温度较低，有可能让转化率及选择性都获得提高。
而在通常的脱氢法中，升高温度转化率可以提高，但选择性因副反应激烈往往是下降的。
10乙苯催化脱氢合成苯乙烯工艺中脱氢部分用那两种类型的反应器，各有哪些优缺点。
答：分为：等温反应器和绝热反应器。
●等温反应器：优点：是出口温度高于进口，对动力学、热力学有利：采用等温反应器脱氢，乙苯转化率选择性都好，另外水仅作为稀释，用量为绝热的1/2。
缺点：是结构复杂，成本高；●绝热反应器：优点：是简单，生产能力大，成本低。
缺点：出口温度低于进口影响转化率，因此绝热反应器脱氢，不仅转化率较低，选择性也较低。
11合成氨与合成甲醇有哪些相似的地方？答：原料路线相似、制气方法相似、净化工艺大部分相似、合成工艺原理、生产方法基本相同、公用工程基本相同。
12在乙烯直接氧化制环氧乙烷过程中，与空气氧化法相比较，氧气氧化法有哪些优点？答：（1）空气氧化法反应部分的工艺流程较为复杂，需要空气净化系统、排放气氧化和吸收系统及催化燃烧系统，2~3台氧化反应器。
而氧气氧化法只需要一台反应器，不需要上述系统，仅多了一套脱碳系统，不包括空气分离装置时，氧气氧化法的建厂费用和固定资产投资比空气氧化法省；（2）氧气氧化法的催化剂不会受空气污染，且氧化反应温度低，因此催化剂的寿命长；（3）氧气氧化法可采用浓度较高的乙烯，反应器的生产能力比空气氧化法高；（4）氧气氧化法的乙烯消耗定额和电力消耗比空气氧化法低。
问答题1轻柴油热裂解制乙烯的流程回答问题：（1）说明管式裂解炉辐射段的作用答：管式裂解炉辐射段里装有裂解炉管和烧嘴，作用是通过烧嘴内喷出的燃料燃烧供热，使裂解炉管内的轻柴油裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃。
（2）急冷换热器有什么作用？答：急冷换热器的作用是通过裂解气与高压热水经列管换热器间接换热，在极短的时间内（0.01~0.1s）将裂解气由约800℃下降至550~600℃，并副产8.7~12MPa的高压水蒸气。
（3）油急冷器和油洗塔有什么作用？答：从急冷换热器出来的裂解气在油急冷器中用急冷油喷淋降温，并与裂解气一起进入油洗塔塔顶用裂解汽油喷淋冷却，使裂解气中除氢气、气态烃、水蒸气和裂解汽油以外的馏分冷凝下来。
（4）水洗塔有什么作用？答：从油洗塔出来的裂解产物进入水洗塔，在塔的顶部和中段用急冷水喷淋使裂解气冷却并使其中一部分稀释水蒸气和裂解汽油冷凝下来。
（5）管式裂解炉和急冷换热器在何种情况下需要清焦？答：当管式裂解炉在出现下列情况之一时应停止进料，进行清焦：1)裂解炉辐射盘管管壁温度超过设计规定值；2)裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值；3)当急冷换热器出现下列情况之一时应对急冷换热器进行清焦；4)急冷换热器出口温度超过设计值；5)急冷换热器进出口压差超过设计值。
2.氢氨气合成氨的Kellogg流程，.回答问题：（1）设置甲烷化气—新鲜气换热器和水冷器的目的是什么？答：在氢氮气合成压缩机的段间设置甲烷化气-新鲜气换热器和水冷器的目的在于，氢氮气合成压缩机的进口压力为2.7MPa，而压缩机的出口压力达到15MPa，如果采用一段压缩，其压缩比过大，而导致压缩功耗过大，在采用多级（段）压缩时，当被压缩的气体冷却后，气体的体积会因温度的下降而下降，而压缩功耗与气体的体积正相关，故而达到节省压缩功的目的。
（2）放空气在放空前为什么要设置放空气氨冷器和放空分离器？答：如果不放空，必将造成惰性气体的积累，由于在Kellogg的流程中，放空的位置选在合成塔的出口，在此位置的氨含量最高，因此，设置了氨冷器和氨分离器，将放空气中的氨回收回来，防止氨的损失。
（3）设置开工炉的目的是什么？合成塔中通入冷激气的作用。
答：在流程中设置开工炉的目的是，开工之前的氨合成催化剂处于氧化态，需要还原，将Fe3O4用氢气还原为α-Fe，再还原的过程中，需要用开工炉将还原的氢气加热到所需的还原温度，此外，还原完毕后，需要将氢氮气经开工炉加热到所需温度后，进入反应器的催化床层，待反应正常后，再关闭开工炉。
氢氮气合成氨的反应是放热反应，在Kellogg流程中，氨合成塔采用绝热式反应器，为了控制反应温度，防止床层飞温而烧坏催化剂需要将冷的氢氮气通入反应器的各反应段间，使从反应床层的气体降温冷却，从而达到控制反应温度的目的。