无机化工工艺学

合成氨作业
1、内表面利用率：固体内孔隙中深度大于宽度的裂缝，孔和空腔内壁的面与反应介质相接触的面积。

1、少量CO最终化法：甲烷化法、深冷分离法、铜氨液吸收法。

1、富液：在吸收塔的吸收操作中，易溶组分在塔内被吸收剂吸收后，于塔底流出的溶液（其中包含有被吸收组分）。

贫液：洗涤滤饼所得到的极少或没有回收价值的液体(溶液)。

2、闪点：在规定条件下，加热式样，当式样达到某温度时，式样的蒸汽和周围空气的混合气，一点与火焰接触，即发生闪燃现象，发生闪燃时试样的最低温度称为闪点。

3、氨净值：氨合成塔出口气相中氨含量与进口气相中氨含量的差值。

4、最佳温度：对一定类型的催化剂和一定气体组成而言，必将出现最大的反应速度值，与其对应的T。

5、为什么不能按最佳温度线操作？
答：①在反应前期，因距平衡尚远，即使离开最佳温度线，仍有较高反应速率。

②随着反应的进行，温度应逐渐降低，故需要从催化剂床层中不断移去热量，因此，变换各段温度是综合各方面因素而确定的：A、高温变换：a、应在催化剂活性温度范围内操作，反应开始温度应高于催化剂起始活性温度20左右。

b、对着催化剂使用年限的增长，由于中毒、老化等原因，催化剂活性降低，操作温度应适当提高。

c、为了尽可能接近最佳温度线进行反应，可才用分段冷却；冷却方法：间接换热式（用原料气或饱和蒸汽间接换热），直接冷激式（用原料气、水蒸汽或冷凝水直接加入反应系统进行降温）B、低温变换：由于温升小，催化剂不必分段；注意根据气相中水蒸汽含量，确定低变过程的温度下线。

6、煤气有哪几种？各有什么特点？
答：①空气煤气，以空气为气化剂所制的的没气。

按体积分数计，其中约含50%N2，一定量的CO及少量的CO2和H2。

属于一种低热值煤气可作工业燃料气用，也可作合成氨原料气中N的来源。

②水煤气，以水蒸汽作为气化剂所制的的煤气。

按体积分数计，其中H2和CO的含量约在85%以上，含N量低，热值高，主要作为合成氨原料气中H2来源。

③以空气和适量水蒸汽的混合物做气化剂所制的煤气，主要用于工业气体燃料。

④半水煤气，分别以空气和水蒸汽作为气化剂，然后将分别制得的空气煤气和水煤气，两者按混合后气体中（H2+CO）与N2的摩尔比为3.1~3.2的比例进行参配.
7、尿素中加甲醛的作用？尿素合成率？在什么相中完成？怎么完成？反应？防腐蚀？
答：作用：提高产品强度，减少粉尘。

合成率：50~75%。

在气相中完成，2NH3+CO2=NH2CONH2+H2O,防腐蚀：加入空气，形成氧化膜，工业一般加H2O2。

8、临界流化速度：物料刚开始运动的速度；最大流化速度：颗粒的吹出速度。

9、尿素生产的反应原理，在每个设备个发生了哪些法院？为什么？
答：氨和CO2合成尿素的反应分两步进行，首先NH3和CO2合成中间产物NH4COONH2，然后脱水成NH2CONH2，总反应式：2NH3+CO2=NH2CONH2+H2O.合成塔：NH2CONH2+H2O=2NH3+CO2,2NH2CONHCONH2+NH3.气提装置：在于合成压力相同的压力下，将合成液中一部分NH3和CO2气提出来，随后再冷凝为液体，可不用泵而直接返回合成塔。

高压甲铵冷凝器：可视为合成塔的前导，主要进行甲铵的合成反应。

蒸发设备：一般采用长管升膜式蒸发器，尿液从底部进入，经受热气化，并向上流动，未汽化的形成薄膜，在高气流的抽携下，快读上升继续汽化。

预蒸发器：减少加热蒸汽的耗量。

结晶器：利用冷却水夹套，液体冷却至50~65，析出尿素结晶。

离心分离机：浆液经离心分离机使结晶与母液分离。

干燥器：干燥结晶出来的结晶尿素。

造粒机：温度140，尿素浓度达99.7%送往几十米高空，喷洒出来，下降过程中与自下而上的空气逆流接触，熔体得到凝固并冷却。

1、合成气的生产方法主要有几种？什么是？
答：气态烃蒸汽转化法、固体燃料气化法、重油部分氧化法。

2、天然气水蒸气转化反应过程的主副反应有哪些？
答：主反应：CH4+H2O→CO+3H2，CH4+2H2O→CO2+4H2，CH4+CO2→2CO+2H2，CH4+2CO2→3CO+H2+H2O,CH4+3CO2→4CO+2H2O,CO+H2O→CO2+H2.副反应：CH4→C+2H2,2CO→C+CO2，CO+H2→C+H2O.
3、影响天然气水蒸气转化反应的平衡组成因素有哪些？有何影响？
答：因素：温度、压力、水碳比（H2O/CH4）,CH4+H2O→CO+3H2，①P一定，T升高，残余CH4%下降，平衡向反应正方向移动；②T一定，P升高，残余CH4%升高，平衡向反应逆方向移动；③（H2O/CH4）升高，残余CH4%下降，平衡向反应正方向移动。

因此，甲烷蒸汽转化应在高温、高水碳比和低压条件下进行。

4、天然气水蒸汽转化反应的催化剂组成及使用
答：组成：NiO为最主要成分，同时加入助催化剂，并以AL2O3，MgO.催化剂的使用：①对不同的生产流程有不同的催化剂装填方式；②催化剂使用前先进行还原；NiO→O;③充分考虑催化剂的活性、机械强度、耐热性，④尽量避免催化剂中毒。

5、影响天然气水蒸汽转化反应速率的主要因素有哪些？如何影响？
答：因素：温度、压力、扩散作用。

温度升高，反应速率升高；压力升高，反应速率升高；催化剂粒度降低，内表面积升高，内扩散影响下降，反应速率升高。

6、天然气水蒸汽转化过程为何分为二段进行？如何根据化学热力学，化学动力性原理和工程实际来优化天然气-水蒸汽转化制合成气的工艺条件？答：⑴原因：转化率高必须转化温度，全部用很高温度，设备和控制都不利，使设备费用和操作费用增多，采用二段方式，一段温度只在800℃左右，对合金钢管要求低，材料费用低，在二段才通入空气，使与一段的H2反应，产生高温，保证二段中转化较为完全。

⑵工艺条件：①压力：从平衡角度看，由于转化反应是一个增体积的可逆反应，压力增大对反应不利；从实际生产运行来看，加压转化可以节约压缩功能耗有利于提高反应速率，减少触媒用量，可以提高蒸汽余热的利用，可减少设备投资费用，综合考虑，压力通常在3.5-5.0MPa②温度，温度是转化气进出口组成的主要因素，温度升高，有利于转化反应的进行，但温度过高，炉管使用寿命降低，燃料消耗增加。

一段炉温度760-800，二段炉1000左右。

③水碳比，提高水碳比，经济成本提高，系统阻力增加，使能耗增大，以不析碳，原料充分利用，能耗小为原则，2.5-2.7；④空间速度，以提高生产能力和降低催化剂用量为原则，在催化剂活性高时，提高空速，生产能力提高，催化剂用量减少，可以通过提高压力来提高空速。

8、从化学角度看，天然气水蒸汽转化反应压力不宜过高，但为何选择3MPa？
答：第6题工艺条件-压力的确定
9、为什么天然气-水蒸汽转化过程需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些形成？
答：供热的目的：将原料气预热到一定温度，使转化反应转化率和反应速率达到最佳。

供热方式：燃烧一定量的烃类气体。

炉型：顶部烧嘴炉，侧壁烧嘴炉，梯台烧嘴炉。

11、为什么转化炉的对流室内要设置许多热交换器？转化气的显热是如何回收利用的？
答：为了充分回收烟道气的热量。

回收：一段转化炉对流段：烟道气的预热除加热原料、工艺蒸汽与空气用去一部分，别外尚有的热量可以用来加热锅炉给水、过热蒸汽。

二段转化气：尚且回收的余热用来产生高压蒸汽。

12、天然气-水蒸汽转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些脱硫方法较好？
答：⑴天然气→压缩→脱硫→一段转化（蒸汽）→二段转化（空气压缩）→高温变换→低温变换→脱碳（CO2）→甲烷化→压缩→合成→氨。

⑵在转化反应过程中若原料气中有硫元素，则会使转化催化剂产生中毒现象，降低催化剂的活性，使转化反应转化率降低。

因此，天然气转化前要先脱硫，以保护转化催化剂。

⑶方法：干法，湿法。

制气过程（以煤为原料）
1、简述常压固定床煤气炉操作循环和炉内煤气化主要区域。

答：主要反应在气化区中进行。

当气化剂为空气时，该区分为还原区和氧化区。

区域：干燥区、干馏区、气化区（还原区、氧化区）、灰渣区。

操作循环：吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净。

2、简述常压固定床煤气炉为什么常用间歇操作？为什么一个工作循环要分为五个过程？
答：⑴碳与水蒸气的反应为吸热反应，但是前期碳燃烧供给的热量不能维持自热平衡，为了能制的合格的半水煤气，需要进行间歇操作。

⑵为了安全、高产、提高质量和降低能耗，需按照5个阶段的工序反复循环。

3、简述气化过程及化学反应。

答：干燥、热解、由热解生成的碳与气化剂反应。

以空气或富氧空气为气化剂：C+O2=CO2，C+1/2O2=CO,C+CO2=2CO,CO+1/2O2=CO2;以水蒸汽为气化剂：C+H2O=CO+H2，C+2H2O=CO2+2H2，CO+H2O=CO2+H2，C+2H2=CH4。

4、由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？比较先进的方法是什么？
答：⑴按供热方式：蓄热法（广泛采用）、富氧空气气化法（连续制气生产）、外热法。

⑵按气化性质：以水蒸汽为气化剂蒸汽转化法，以纯氧或富氧空气为气化剂部分氧化。

⑶按气化炉床层形式：固定床，流化床，气流床。

⑷按排渣形态：固体排渣式、液体排渣式。

变换过程
1、写出CO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？CO最终转化率：高变：96%~97%；低变：99.5~99.7%。

答：CO+H2O=CO2+H2(△H=-41.19KJ/mol)；影响平衡因素：温度、压力、汽气比（H2O/CO）；影响速率的因素：内扩散、压力、温度、汽气比。

温度升高，速率常数K值增加的影响大于Kp(平衡常数)的影响，故对反应有利，温度继续升高，二者影响互相抵消，反应速度对T的增值为0，再提高T时，Kp的不利影响>K值的影响，此时反应速度会随T升高而下降。

Tm=Te/[1+(RTe/E2-E1)Ln(E2/E1)],Tm与平衡温度Te，CO变换率x,平衡常数Kp有关。

2、为什么一氧化碳变换过程要分段进行并要用多段反应器？段数的选定依据是什么？
答：对于高温变换反应，由于温升大，为使反应沿着最佳温度线进行，反应采用分段进行，采用多段反应器，段数越多，越接近最佳温度线。

根据原料气中CO的含量一般将催化床层分为一段、二段或多段，段间进行冷却。

3、CO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：催化剂类型：高变催化剂，低变催化剂，耐硫变换催化剂（低温、活性好、奶刘、抗毒），注意事项：使用前必须还原，操作温度要在催化剂活性温度范围内，防止催化剂中毒。

4、变换过程有哪几种常用流程？各有何特点？
答：⑴中（高）变-低变串联流程：原料气CO含量较低，催化剂只配置一段。

⑵多段变换流程：允许原料气CO含量高，后续工序常用铜氨液法除去少量CO。

⑶全低变流程：全部采用宽温型钴钼系耐硫变换催化剂进行CO变换，节能降耗效果显著，热回收率高，有效能损失少，所需换热面积可减少一半，对原料含硫量要求降低，催化剂用量减少，提高变换炉生产能力。

净化过程
1、为何要脱硫？如何脱硫？
答：各种原料制取的粗原料气都含有硫的化合物，为了防止合成氨生产过程催化剂中毒，必须在氨合成工序前将硫脱除。

根据硫化物的物理、化学性质，选择适当方法将其吸收或转化为易被清洗的物质，从而将其脱除。

2、讲述常用脱硫方法及技术特点以及适用的流程。

选用原则？
答：脱硫方法：干法脱硫（用于脱除有机硫和气体中的微量硫），湿法过流（适用于脱除气体中高硫）。

特点：①干法脱硫：既能脱无极硫又能脱有机硫，可能脱硫至极微量。

缺点：脱硫剂不能再生，不适于脱除大量硫化物。

②湿法脱硫：吸收速度低，脱硫液再生简便，可以回收硫磺，缺点：脱硫精度不高，对有机硫脱除能力差。

湿法选用原则：①满足特定工艺对脱硫要求的净化度，②硫容量大，③脱硫剂活性好，容易再生，且消耗定额低；④不易发生硫堵；⑤脱硫剂价廉易得；⑥无毒性，无污染。

3、合成气制造过程中，为什么要有脱C步骤？通常有哪些脱C方法，各适用于什么场合？
答：原料经CO变换后，生成CO2，CO2是氨合成催化剂的毒物，同时也是制造尿素、碳酸铵的原料，因此要对CO2进行回收利用。

脱C方法：物理吸收法：适用于脱除气体中少量的酸性组分；化学方法：适用于在高压下脱除高含量CO2；物理化学法。

4、合成气为何精制：少量CO、CO2、O2的脱除方法有哪些？
答：防止CO、CO2、O2和硫化物等对氨合成催化剂的毒害作用。

方法：铜氨液吸收，甲烷化法，深冷液氮洗涤法，变压吸附法。

合成过程
1、合成氨反应历程包括几个步骤？
答：①混合气体向催化剂表面扩散；②N2、H2在催化剂表面被吸附，吸附的氮和氢发生反应，生产的氨从催化剂表面解析；③氨从催化剂表面向气相主体扩散。

2、合成氨催化剂的组成及作用。

答：高变催化剂：主要成分为Fe3O4,同时加入促进剂：K2O、CaO、MgO、Al2O3、SiO2等。

铁系催化剂的活性成分是金属铁，将Fe3O4还原为Fe后催化剂才有活性。

其中K2O、CaO为电子型促进剂，CaO起助溶剂的作用就，降低熔融物的熔点和黏度，提高催化剂的热稳定性，K2O可促使催化剂的金属电子逸出功降低，提高催化剂活性；Al2O3、MgO为结构型促进剂：Al2O3起到保持原结构骨架作用、MgO能增强CAT抗毒能力，可以保护cat。

低变催化剂：CuO+H2=Cu+H2O,Cu+CO=Cu+CO2,并添加ZnO, Al2O3,Cr2O3对铜微晶有稳定作用。

3、影响合成氨反应速度的因素有哪些？
答：温度、压力、催化剂粒径、内扩散影响
4、合成氨的工艺条件如何确定？
答：⑴温度：反应初期，T升高，有利，随着反应进行，X升高，T升高，有利因素降低，反应中后期，温度接近最佳温度，采取冷却措施，因为温度过高会导致催化剂失活，设置进口温度>催化剂起始温度20以上.⑵压力：压力提高，氨的平衡温度提高，反应速率增大，且高压下，设备体积减小，占地面积减小，使生产流程紧凑；但是压力锅高，设备制作费高，催化剂寿命下降，综合考虑，中小型厂20-32MPa,大型厂14MPa。

⑶空间速度：空速增大，放应速率增大，生产能力增大，但是空速越大，放映时间越短，转化率越小，出口氨含量降低，同时系统阻力增大，能耗增大，综合考虑：30MPa,S=20000~30000/h,15MPa,S=10000/h.⑷合成塔进口其他组成：①氨氮比：3:1，保持生产稳定，②惰性气体含量：以增产为目标，10%~14%，③进口氨含量：30MPa,3.2%~3.8%;15MPa,2.8%~3.0%.
5、温度、压力、惰性气体对平衡氨浓度的影响如何？
答：温度升高，平衡氨浓度降低；压力升高，平衡按浓度升高；惰性气体含量升高，平衡氨浓度降低；所以提高平衡氨含量的途径:降低温度，提高压力，保持氢氮比在3左右，减小惰性气体含量。

硫酸
5、炉气净化的任务是什么？在净化过程中怎样实现？
答：任务：清楚有害杂质，包括：矿尘、As2O3、SeO2,HF,SiF4,H2O,SO3.清除砷、硒、氟化物用湿法净化法，清除酸雾用静电沉降法。

6、炉气中各种杂质对制酸有何危害？在净化过程中怎样清除？
①砷和硒对转化催化剂有毒害作用，②HF对设备有腐蚀作用；③H2O,SO3会形成酸雾，对设备，管道有腐蚀作用。

清除方法见5题。

7、炉气净化的流程有哪些？各有何特点？
答：净化流程有酸洗流程和水洗流程。

酸洗流程:酸可循环使用，多余酸排出系统他用，可利用炉气中的SO3，提高S的利用率，可回收酸泥中的砷和硒，排污量少。

缺点是：净化效率不高。

水洗流程：流程简单，投资少，操作方便，净化效率高，缺点是：S利用率低，污水量大。

8、炉气干燥过程的工艺条件如何确定？
答：⑴吸收酸浓度（93%~95%的硫酸）浓度低，吸收率低；浓度高，SO2损失大；⑵吸收酸温度（30~45℃）；⑶喷淋密度（10~15m3/m2.h）密度过高，压力降升高，循环酸量升高，能耗升高；⑷气流速度（0.7~1.0m/s）气速升高，引起液泛，S损失升高。

9、SO2催化氧化过程的转化率指什么？影响其平衡转化率的因素是什么？
答：转化率：最终转化率。

影响平衡转化率的因素有温度、压力、原始气体混合物组成（SO2、O2含量）XT=
10、由SO2催化氧化的本证动力学方程式分析影响化学反应速度的因素有哪些？
从此式看出：①a增加，r降低，达到一定转化率所需的催化剂用量增加；a降低，r增加，身边其他条件不变时，生产能力下降。

②影响因素：温度、SO2起始浓度a，a增加，r下降；T增加，平衡常数Kp下降，速率常数K升高。

11、SO2催化氧化的工艺条件有哪些？为什么称为最佳工艺条件？
答：工艺条件：最适宜温度Topt,SO2起始浓度，SO2最终转化率。

12、SO2催化氧化最佳工艺条件如何确定？
答：①最佳温度Topt:对反应方程式，T下降对反应有利，X转升高，Topt下降，V反下降，所以在Topt下要保证较高的转化率和反应速率，且Topt 处于催化剂活性温度范围内。

②SO2最适宜浓度：炉气SO2%7左右，C下降，生产能力下降，CAT层阻力增大，C升高，O2降低，X转降低，当采用两转两吸时，SO2浓度可提高至8~9%；③最终转化率：X转升高，S利用率升高，SO2尾气减少，采用一转一吸时，X转=97.5~98%，两转两吸时，X转=99.5%。

13、SO2催化氧化工艺流程有哪些？其对应的X-T图有何特点？
答：工艺流程：⑴间接换热式工艺（图P61）；X-T图的特点：①各段的初始摩尔流量和初始组成相同，②各段的X A-Teq,X A-Topt曲线相同，③各段的绝热操作线相互平行，④各段的冷却线相互平行于横轴。

⑵炉气冷激式工艺（图P62）；T-X图的特点：①各段的绝热操作线相互平行，②冷却线不水平，③冷气体混合后混合物转化率降低。

⑶空气冷激式工艺；X-T图特点：①各段进口气体初始浓度不同，②各段绝热操作线不平行，且斜率逐渐增大，③各段冷却线相互平行。

14、“一转一吸”与“二转二吸”流程指什么？各有何特点？
答：⑴一转一吸：炉气进行一次转化，然后一次吸收；特点：最终转化率97.5%~98%，设备不复杂，能耗不大，阻力不大，处理的气体SO2含量不高，生产能力不高，尾气中SO2含量大，对污染较大。

⑵二转二吸：炉气进行一次转化，一次吸收后，再进行第二次转化和第二次吸收；特点：①反应速度快，最终转化率高99.5%，②可用SO2浓度较高的炉气，③减轻尾气污染和尾气处理负荷，④需增加一个换热器，一次吸收需要加热到420℃左右才能进行转化反应，⑤动力消耗增加。

15、SO2催化氧化过程的催化剂是什么？其装填方式有几种？换热器配置有几种？各有何特点？
答：催化剂为钒催化剂，主要成分为V2O5，以Na2O、K2O为助催化剂，以SiO2作为载体。

装填方式：中温催化剂各段均可装填，低温催化剂装填在一段上部和最后一段。

换热器配置：①Ⅲ,Ⅰ-Ⅵ,Ⅱ式，进一段催化剂炉气温度最高，适用于进料炉气温度较低的情况；②Ⅲ,Ⅱ-Ⅵ,Ⅰ式，进一段催化剂炉气温度最低，一段催化剂活性降低时可由二、三段换热器来保证一次转化正常；③Ⅵ,Ⅰ-Ⅲ,Ⅱ式，进一段催化剂炉气温度较高，有利于一段催化床的转化气换热升温。

16、吸吸过程的工艺条件如何确定？SO3+H2O=H2SO4
答：⑴H2SO4含量：酸浓度降低，水的压力增大，酸雾量增大，吸收率下降，SO3损失增大；酸浓度>98%，浓度释放出SO3，吸收推动力下降，吸收率下降，综合考虑：酸含量为98.3%的H2SO4时，可使SO3吸收率达到最完全程度。

⑵吸收酸温度：酸温度升高，吸收率下降，从吸收角度考虑，酸温度低好，但酸温度过低，酸雾量升高，同时为保持较低的酸温，将增加生产成本，酸温一般在60~75℃.
硫酸
1、硫酸生产分哪几个工序？写出硫铁矿制酸的原理及工艺条件？
答：工序：SO2的烧制；炉气的净化与干燥；SO2氧化制SO3；SO3吸收；原料加工；三废处理；成品酸储存；计量。

原理：
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2;2SO2+O2=2SO3;SO3+H2O=H2SO4.工艺条件：硫铁矿制酸①矿石破碎，可用球磨机粉碎矿石；②筛分将已达到要求的颗粒筛分出来；③配矿，为使焙烧炉操作易于控制，炉气成分均一，应采用恒定品位的矿料；④焙烧炉，将碎矿石进行焙烧制取SO2炉气；⑤脱水，在滚筒烘干机内烘干；⑥净化，⑦吸收⑧三废处理，成品酸储存，计量。

1、硫铁矿接触法制硫酸生产分几个步骤？设置了哪些工序？各工序的任务是什么？
答：步骤：焙烧，转化，吸收；工序：原料预处理，焙烧、净化、转化、吸收、三废处理；原料预处理：粉碎、筛分、配矿、干燥脱水；焙烧：制取SO2粗原料气；净化：除去SO2原料气中的有害杂质；转化：将SO2→SO3；吸收SO3+H2O→H2SO4；三废处理：除去尾气中的SO2，综合利用烧渣，处理酸液，污水。

2、硫酸焙烧的主要反应是什么？影响焙烧的原因有哪些？它们怎样影响焙烧速度？
答：主要反应：4FeS2+11O2=8SO2+2FeO3,3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4;影响焙烧因素：温度，矿料粒度，氧含量；温度升高，粒度减小，氧含量升高，均能提高焙烧速度。

3、硫铁矿石中的杂质各以什么形态进入炉气和炉渣中？
答：铜、锌、镉的氧化物存在于炉渣中，PbO2、As2O3、SeO2、氟化物部分气化存在于炉气中。

17、硫酸生产产生的废料有哪些？其主要成分是什么？如何处理及应用？
答：废料：SO2、SO3(酸雾)的尾气；固体烧渣，酸泥，有毒废液，酸液。

⑴尾气脱硫：湿法：氨法、碱法、金属氧化物法；干法：活性碳法、金属氧化物干式脱硫法；⑵固体烧渣：（主要成分是氧化铁，同时伴有少量有色金属），回收利用：①作为高炉炼铁，②制取FeCl3和铁粉，③制FeSO4和铁红，④回收有色金属；⑶废液、酸液：采用碱性物质中和法或硫化中和法进行处理。

⑷酸泥：从中提取硒。

18、硫酸生产的原料有哪些？用其生产硫酸有何特点？污染？
答：生产原料：硫铁矿，硫磺，冶炼烟气，石膏，硫化氢。

硫铁矿：原料处理复杂，需净化炉气工序，所制炉气含SO212~14%。

天然硫磺：原料处理简单，无净化炉气工序，便于控制，转化率可大99.96%，排放尾气中SO2小于50ml/m3.冶炼烟气：无原料处理和焙烧工序，需炉气净化，流程复杂，制得的SO2浓度低，且气量及浓度波动大，成分复杂。

有色金属硫化物：原料处理复杂，用空气燃烧的过程中生成SO3极少，尾气中SO2小于200ml/m3，SO3取降到100mg/m3，总脱硫率大于99.5%。

石膏与磷石膏：原料处理复杂，需净化炉气工序，流程复杂，制得的SO2含量在8~9%。

磷酸
1、写出电炉制磷的特点及工艺条件，反应式，每种原料各起什么作业？
答：Ca(PO4)2+5C+3SiO2=3CaSiO3+5CO+P2;在该反应中：磷矿石提供磷矿的有效成分以制的黄磷；焦炭的质量，用量和粒度是影响炉料导电性的主要因素之一，该反应中既是还原剂又是导电体；硅石在还原过程汇总起助熔剂作用，能降低反应温度，加快原反应速度。

⑴特点：生产流程由5部分组成，换料系统，供电系统，制磷电炉，除尘装置，收磷系统；工艺技术成熟，发展趋势是增大电炉容量，研究适于不同磷矿的原料预处理技术和开发环境保护新技术；高污染，焦耗大，低电压，高电流，危险性大；强烈吸热反应，约在1000℃开始，而反应加剧则是在1450℃左右形成熔融体后，在此高温下，磷从P2状态逸出，然后再结合P4分子。

⑵工艺条件：①对原料的要求：在选择磷矿石，通常需要混合物种P2O5含量大于25%，磷矿的机械迁都热稳定性与力度也该适中，焦炭的质量、用量应适中，力度控制在3~5mm，硅石要求SiO2含量大于96%。

②控制三相电极端头在同一平面，电炉必须正压操作以防炉内吸入空气引发爆炸事故，应保证电极密封的正常状况电压控制在220~240V。

③粗磷的精制：含磷炉气虽经过了除尘，但仍有部分粉尘与磷蒸汽在冷凝塔中同时进入液相，而形成稳定胶状物，未得到工业黄磷必须对粗磷精制。

④4h定时出渣，压力系用微正压2~20mmH2O。

2、写出热法磷酸的原理、特点
答：热法磷酸生产系用黄磷燃烧一步法热法制酸，发生的基本化学反应：P4+5O2=P4O10，P4O10+6H2O=4H3PO4;来自黄磷厂的精制磷放入熔磷槽融化，用泵送入压磷桶，借助高位谁槽的压力降液态磷压入供磷桶，再送至燃烧水化塔顶部喷头，同时向磷喷头送入压缩空气雾化液磷并在塔内燃烧。

特点：热法磷酸的生产方法，普通系用电炉两步法：①电炉逸出气体中CO含量达到85~90%，易于利用；②制得磷酸纯度高；③回收磷酸的设备小。

3、写出湿法磷酸的反应式并比较湿法磷酸和热法磷酸的特点
答：湿法磷酸：CaF(PO4)2+5H2SO4+溶液=3H3P04+HF+5CaSO4+H2O+溶液；第一步：H2PO4分解磷矿：CaFPO4+mH2PO4+溶液=5Ca(H2PO4)2.H2O+(m.7)H3PO4+溶液+HF；第二步：磷酸钙料浆与稍过量的硫酸反应生成硫酸钙结晶与磷酸溶液：Ca(H2PO4)2+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4.nH2O+10H3PO4,与热法磷酸不同，湿法磷酸具有：产品浓度低，杂质多，能耗低的特点。

4、写出湿法磷酸生产过程中F的变化式
答：①产生的HF与磷矿中带入的SiO2反应:6HF+SiO2=H2SiO2+2H2O;②随磷酸浓度及湿度提高，H2SiF6易分解：H2SiF6=SiF4↑+2HF↑;③过量SiO2存在时，分解加剧：2H2SiF6+SiO2=3SiF4↑+2H2O;④逸出的SiF4可用水吸收：3SiF4+(n+2)H2O=2H2SiF6+SiO2.nH2O↓.。