1.《天然气化工工艺学》习题、指导与训练2016.10.09讲解
化工工艺习题
已知原料的比例为：甲烷：水蒸气：空气=0.8:2.5:1.266（摩尔分数） ，求最终气体的全组 成。 6、 某工厂用烃类气体水蒸气催化转化制合成气来生产甲醇， 合成气体量为 2321 （标准状态） M3/h，其中组成为（摩尔比）CO:H2=1:2.4。但转化气的组成为 CO:43.12%,H2：54.2%，不 符合合成气的要求。为此需将部分转化气送入 CO 变换反应器，经变换后气体组成为： CO:8.7%,H2:89.75%，气体体积减小 2%。用此变换器调节转化气，符合 CO:H2=1:2.4 的要 求，试求转化气和变换气各是多少？ 7、计算 300℃时，C6H5CH3 + H2 → C6H6 + CH4 的反应热。 8、生产中常遇到直接冷激法将物料降温。今有一股 400℃的混合气体需要降温至 200℃，混 合气体的流量为 1000kmol/h，其中组成为 40%的 C6H6 ,30%的 C6H5CH3，10%的 CH4 和 20%的
−2059 + 1.5904logT − 1.817 × 10−3 T + 5.65 × 10−7 T2 − 8.24 × 10−11 T 3 − 1.5313 T
4、在甲烷水蒸气转化合成气过程中，为了使其适合于合成甲醇，要求合成气的 H2 与 CO 的摩尔比为 2.2，假设进入转化器的原料气体中含量有 50%的 CH4，35%的 H2O 和 15% 的 CO2 ,甲烷转化率为 80%，转化后的气体中含有 H2, CO, CO2, H2O 和 CH4 ，试计算 它们的体积百分组成？ 5、今有天然气的两段转化过程，甲烷与水蒸汽在第一段催化转化炉中反应，转化气入第二 段炉中，加入空气进行催化燃烧，使甲烷进一步反应。离开第二段转化炉的气体中只含 有 H2, CO, CO2, H2O 和 N2 ，假设第二段转化反应的温度为 930℃，此时一氧化碳变 换反应达到平衡，其中平衡常数为： KP = Pco 2 PH 2 = 0.607 Pco PH 2 O
天然气化工工艺学复习资料
天然⽓化⼯⼯艺学复习资料1、天然⽓利⽤领域归纳为四⼤类：城市燃⽓、⼯业燃料、天然⽓发电和天然⽓化⼯（填空题）天然⽓利⽤分类：优先类、允许类、限制类和禁⽌类2、制⼄炔、甲醇、甲醛、醋酸、甲胺、烯烃、芳烃3、天然⽓定义：专指岩⽯圈中⽣成并蕴藏的以⽓态烷烃混合物为主的可燃性⽓体。
C5界定法（选择题）①⼲⽓：1Sm3井⼝流出物中，C5以上烃液含量＜13.5cm3的天然⽓。
②湿⽓：1Sm3井⼝流出物中，C5以上烃液含量＞13.5cm3的天然⽓。
C3界定法（问答题）①贫⽓：1Sm3井⼝流出物中，C3以上烃液含量＜94cm3的天然⽓。
②富⽓：1Sm3井⼝流出物中，C3以上烃液含量＞94cm3的天然⽓。
酸性天然⽓定义：含硫量⾼于20mg/Sm3的天然⽓，必须经过处理才能达到管输标准或商品⽓⽓质指标。
4、川渝地区、新疆地区、鄂尔多斯5、a.天然⽓是⾼热值能源b.天然⽓是清洁能源c.利⽤效率⾼d.天然⽓是资源丰富的能源(问答题)6、西⽓东输⼯程川⽓东送⼯程涩宁兰管道陕京线陕京⼆线忠武线等Chapter 21、合成⽓：CO和H2的混合物空速的定义：单位体积的催化剂在单位时间内所通过的原料标准体积流量⽔碳⽐：进⼝⽓体中⽔蒸⽓与烃原料中所含碳的物质的量之⽐。
硫容量：（问答题）2、原因：硫化物是各种催化剂的毒物；硫化物腐蚀设备和管道脱硫⽅法：⼲法脱硫（活炭法氧化铁法氧化锌法氧化锰法分⼦筛法加氢转化法⽔解转化法）和湿法脱硫（化学吸收法物理化学吸收法物理吸收法）特点：（问答题）3、4、5、Ni，使⽤前要活化，停车检修时要钝化，使⽤中要防⽌毒物（选择题）6、天然⽓⽔蒸⽓转化法，天然⽓CO2转化，天然⽓部分氧化法，联合转化制合成⽓7、主反应CH4+H2O(g)＝CO +3H2，CO+H2 O( g ) ＝CO2+ H2副反应CH4=2H2+C，2CO=CO2+C，CO+H2=H2O+C影响因素：温度：甲烷蒸汽转化反应是可逆吸热反应，温度↗，甲烷平衡含量↙；反之，甲烷平衡含量↗。
天然气化工工艺学模拟考题
2010-2011学年天然气化工工艺学试卷一、单项选择题（3分×10=30分）1、据美国《油气杂质》2003年统计数据，世界天然气剩余可采储量排名前我国天然气可采储量名列为 ________A．21 B.22 C.23 D.252、砜胺法的缺点是 _________A.标耗指标低B.腐蚀轻微C.蒸气耗量少D.吸收重烃能力强S含量为 _______3、采用直流法时，酸气中H2A.30%以上B.30%～45%C.25%～30%D.25%以下4、采用硫循环法时，酸气中HS含量为 _______2A. 25%～30%B.小于10%C.大于10%D.10%～20%5、目前90%的合成气的来源于 ________A.二氧化碳转换法B.部分氧化转化法C.水蒸气转化法D.联合转化法6、天然气部分氧化（partial oxidation of methane, POM）制合成气是一种A.吸热反应B.放热反应C.中和反应D.沉淀反应7、炭黑按用途和使用特点的分为 ________A.橡胶用炭黑和非橡胶用炭黑B.色素炭黑和导热炭黑C.热裂法炭黑和炉法炭黑 D.接触法炭黑和槽法炭黑8、甲烷的氯化物中可用灭火剂的是_________A.一氯甲烷B.二氯甲烷C.三氯甲烷D.四氯化碳9、一氟甲烷的主要用途 _________A.镇痛剂，麻醉剂和空气熏蒸清毒剂B.喷雾剂，发泡剂和火箭推进的掺和剂 C.低温制冷剂，灭火剂和制造四氟乙烯的原料 D.防腐剂，沉淀剂和抗爆液组分10、三硝基甲烷的主要用途 _________A.火箭推进剂的氧化剂，与甲苯混合用炸药B.常用作硝化纤维，醋酸纤维，酚醛塑料等的溶剂 C.制造硝仿系炸药及其其它多种猛炸药的重要原料，也用作火箭燃料 D. 主要用于火箭推进的掺和剂和大规模集成电路加工过程的清洗剂二、填空题（2分×15=30分）1、尽管不同的学科对天然气的定义有所差异，但其实质都是指的以________为主的一类气体，一般_____________.2、天然气处理主要包括 ______________________,______________________,_________________________,_____________________等四个方面的内容。
化工工艺学思考练习题答案
化工工艺学思考练习题答案一、选择题1. 化工生产中常用的换热器类型是哪一种？A. 热风炉B. 冷却塔C. 板式换热器D. 壳管式换热器答案：D2. 反应器中催化剂的主要作用是什么？A. 提高反应速率B. 降低反应温度C. 减少原料消耗D. 提高产品纯度答案：A3. 在化工生产中，蒸馏塔的工作原理是什么？A. 利用不同物质的溶解度差异分离混合物B. 利用不同物质的沸点差异分离混合物C. 利用不同物质的密度差异分离混合物D. 利用不同物质的折射率差异分离混合物答案：B二、填空题4. 化工工艺学中，______是指在一定条件下，将原料转化为目标产品的一系列化学过程。
答案：化学反应过程5. 化工生产中，______是衡量反应器性能的重要指标之一，它直接影响到生产效率和产品质量。
答案：选择性6. 在化工设备中，______是用于控制流体流动方向的装置。
答案：阀门三、简答题7. 简述化工生产中常见的三种分离技术。
答案：化工生产中常见的三种分离技术包括蒸馏、萃取和结晶。
蒸馏是利用不同物质的沸点差异进行分离；萃取是利用物质在两种不同溶剂中的溶解度差异进行分离；结晶是通过降低温度或浓缩溶液使溶质析出晶体进行分离。
8. 描述化工生产中为什么要进行物料平衡计算。
答案：物料平衡计算是化工生产中的重要环节，它可以帮助我们了解原料的转化率、产品收率和副产品的生成量，从而优化生产过程，降低成本，提高资源利用率和生产效率。
四、计算题9. 某化工反应器中，原料A的摩尔流量为100 mol/h，反应器出口处A的摩尔流量为50 mol/h，求原料A的转化率。
答案：原料A的转化率 = (100 mol/h - 50 mol/h) / 100 mol/h × 100% = 50%10. 假设一个化工过程中，原料B的摩尔质量为30 g/mol，反应器出口处B的摩尔流量为75 mol/h，求原料B的小时质量流量。
答案：原料B的小时质量流量= 75 mol/h × 30 g/mol = 2250 g/h五、论述题11. 论述化工工艺学在现代工业生产中的重要性。
化工工艺学课后习题
课后习题思考题〔第一章〕1现代化学工业的特点是什么？2化学工艺学的争论范畴是什么3简述石油化工原料乙烯的用途4利用合成气可以合成哪些产品5你觉得应当如何来学习该门课程？6化学工艺与化学工程有何不同?思考题〔其次章〕√1 为什么说石油、自然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？2 生物质和再生资源的利用前景如何？3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。
4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？5何谓转化率？何谓选择性？对于多反响体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？6催化剂有哪些根本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？7在自然气开采中，有时可获得含有C6～C8 烃类的自然汽油，为了改善其辛烷值，用蒸馏塔除去其中的轻组分。
假设自然汽油、塔顶馏出物和塔底中等辛烷值汽油的摩尔百分数组成为：物料名称自然汽油中等辛烷值汽油塔顶馏出物1. C6H14 25 0602. C7H16 25 21.5 303. C8H18 50 78.5 10假设它们的密度为0.8g/cm3，那么，从5000 桶自然汽油中能生产出多少吨中等辛烷值汽油？〔1 桶= 42 US 加仑，1US 加仑=3.78541dm3, 1dm3 =103cm3〕8某蒸馏柱分别苯-甲苯混合物，其质量组成各占50%，进料流量为10000kg/d，从柱顶冷凝器回收的产品含95%苯；柱底馏出物含95%甲苯。
离开柱顶进入冷凝器的产物蒸气流量是8000kg/d，全部冷凝为液体后，局部产品作为回流液返回蒸馏柱的上部，其余取出即为产品。
求回流与取出产品量之比。
在一个加氢裂化器中，较大分子烃经加氢裂解成较小分子烃。
输入和输出的烃类组成为：a)烃类输入输出b)C5H12 10 mol%c)C6H14 40 mol%d)C7H16 20 mol%e) C12H26 100 mol% 30 mol%（1）每100 kmol 原料烃可生产出多少C5～C7 烃产品？（2）每100 kmol 原料烃消耗多少氢气？（3）假设原料烃的密度是0.9 g/cm3,输出烃的密度是0.8 g/cm3,那么每输出10 m3 的烃物料需要输入多少m3 原料烃？9假设某自然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的干基摩尔组成为86.4%N2、4.2%O2、9.4%CO2。
《天然气化工工艺学》复习资料
《天然气化工工艺学》复习资料《天然气化工工艺学》复习资料考试时间：11 月9 日，14：30～16：10 考试地点：明德楼B303、B307、A304、A312 考试题型：名词解释、填空、选择、问答说明：1.本资料根据上课PPT 及教材归纳整理，第一、二、三章由化工3 班蒋鹏同学完成，四、六、八章由化工3 班李超同学完成，五、六章由化工4 班张颖超同学完成，旨在方便复习，减轻为考研和找工作的同学负担；2.红色标注的是未找到或者归纳得不全面的内容，有待进一步整理及优化；3.本资料整理的时间比较仓促，统稿完成后迫不及待与大家分享，不可能完全保证答案的正确性，仅仅为复习提供一个参考。
Chapter 1 概述 1.天然气的定义? 答：广义上看：指在自然界中天然生成的气体化合物。
能源工业：专指岩石圈中生成并蕴藏的以气态烷烃混合物为主的可燃性气体。
2.干气、湿气、贫气、富气、凝析井气、伴生气、气井气的定义？答：干气与湿气：C5 界定法①干气(dry gas)：1Sm3 井口流出物中，C5 以上烃液含量＜13.5cm3 的天然气。
②湿气(wet gas)：1Sm3 井口流出物中，C5 以上烃液含量＞13.5cm3 的天然气。
（注：Sm3 指基本立方米，标准参比条件，压力101.325kPa、温度20℃（CHN）或15.6℃（GPA））贫气与富气：C3 界定法①贫气(lean gas)：1Sm3 井口流出物中，C3 以上烃液含量＜94cm3 的天然气。
②富气(rich gas)：1Sm3 井口流出物中，C3 以上烃液含量＞94cm3 的天然气。
凝析井气(condensate gas)：在井口减压后可分成气、液两相，液相主要为凝析油；除甲、乙烷外，还含一定量丙、丁烷及戊烷(C5+)以上烃类。
伴生气(associated gas) ：伴随原油共生并与原油同时被采出，亦称油田气(oil field gas) ，在地层中为油、气两相。
天然气化工工艺学(全)
CH 3OH C6H6 C6H5CH 3 H2O
(9) 与光气反应
CH 3OH COCl 2 CH 3OCOCl HCl
CH 3OH CH 3OCOCl (CH 3O)2 CO HCl
(10) 甲醇与二硫化碳反应 ,再与硝酸反应
4CH 3OH CS2 2(CH 3)2S CO 2 2H2O 3(CH 3)2S 2HNO 2 3(CH 3 )2SO 2NO H2O
(3)和(4)为两个控制过程，其余为平衡过程
《天然气化工工艺学》第4章
4.1.4 甲醇合成催化剂与反应动力学
CO合成甲醇的可能的反应历程为：
(1)
H2 2* 2H*
(2)
CO H* HCO*
(3)
HCO * H* H2CO*
(4)
H2CO * 2H* CH 3OH* 2 *
(5)
概述
《天《然天气然化气化工工工工艺艺学学》第第43章章
合成气—CO和H2的混合物。
合成气用途—不仅是纯H2和纯CO的来源，也用以衍生 多种化工产品。
不同的合成气衍生化工产品需要不同的H2和CO摩尔比 (简写H2/CO比)的合成气。
常见合成气衍生化工产品对
H产2/品CO比H的2/C要O比求 产品
H2/CO比
(4.1.6)
① 甲醇与甲酸反应生成甲酸甲酯
CH 3OH HCOOH HCOOCH 3 H2O
(4.1.7)
② 甲醇与硫酸作用生成硫酸氢甲酯、硫酸二甲酯
CH 3OH H2SO4 CH 3HSO 4 H2O
(4.1.8)
2CH 3OH H2SO4 (CH 3 )2SO 4 2H2O
(4.1.9)
《化工工艺学》第6章 天然气化工
《化工工艺学》第6章 天然气化工
6.1 天然气的组成与加工利用 The components of natural gas and its application
6.1.1 天然气的组成与分类 组成 主要成份：烷烃 CH4， C2H6，C3H8 次要成份：非烃气体 CO2，H2S，H2，He 微量成份：烯烃、环烷烃、芳香烃 有害成份：硫化氢等。
操作条件：
温度
吸 压力 附 寿命
操作周期
3850C 输气管线压力，注意稳定。 13a 通常8h，也可16和24h
加热方式 加热湿天然气再生
再 再生温度 175 260C，因吸附剂而异。 生 再生气流量 515％
再生时间 总时间的6575％用以加热，
2535％冷却。
冷却器：流量与再生气流量同，冷却后温度为4055 C。
之差。一般用它来评价脱水剂的脱水效率。 常用的溶剂有： 甘醇溶液和金属氯化物溶液。 不同脱水剂的效果和适用性不同，具体情况见表6.5.
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《化工工艺学》第6章 天然气化工
表 6.5 不同脱水剂的比较
甘醇脱 水使用 最多
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《化工工艺学》第6章 天然气化工
(1) 甘醇脱水工艺流程 三甘醇溶液使用更广泛，其露点降较大，但粘度大，吸
重力分离法
分离方法： 旋风分离法
其它分离法
6.2.1.1. 重力分离
重力分离器工作3个主要步骤：
(1) 沿切线进入分离器时有部分液、固体由于 离心力作用可进行初步离心分离。
9
《化工工艺学》第6章 天然气化工
(2) 由于重力作用进行沉降分离 (主要分离阶段)。
(3) 除雾(上部设除雾器除去雾 滴)。
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《化工工艺学》第6章 天然气化工
天然气化工工艺学模拟考题的答案
天然气化工工艺学模拟考题参考答案1.选择题1.B2.D3.C4.B5.C6.B7.A8.D9.B 10.C2.填空题1.烃类可燃2.天然气脱硫天然气脱水硫磺回收尾气处理3. 烷烃环烷烃4. 干气湿气贫气富气5. MEA DEA DIPAMDEA DGA 6.水合物酸气酸液输送效率 7. 成本低机械强度高小 8.合成气水蒸气转化法二氧化碳转化法 9. 镍10.高压法（20MPa) 中压法(10～12MPa)和低压法(5MPa) 11. 烯乙炔的制备乙炔提浓 12. 镇痛剂麻醉剂 13.保护环境硫资源 14.有机无机 15. 硝基甲烷三硝基甲烷三、简答题1. 天然气的主要用途是什么？1）天然气发电;2）作为基本有机化工原料，制甲醇、氮肥;3）城市燃气事业，特别是居民生活用气;4）压缩天然气汽车;5）天然气处理的副产品用途，如CO2，硫磺、氦气。
2.天然气净化处理目的是什么？对地层开采出来的天然气进行净化处理，脱除其中有害成分如硫化氢、有机硫、二氧化碳和水分等，使其达到管输气质标准，满足用户要求。
3、天然气脱硫目的是什么？1）天然气含硫组份有毒，易造成大气、环境污染；一定浓度的酸气会引起人体中毒或死亡故必须脱除。
2）酸气溶于水易形成酸液，腐蚀金属。
3）硫化氢等的存在可使催化剂中毒。
4）充分回收硫磺资源。
4、简述部分氧化法和电弧法的比较？部分氧化法是天然气生产乙炔中应用最多的方法，但成本较高，还必须建立空分装置以供给氧气。
由于有氧气参加反应，使生产运行处于不安全范围内，因而必须增设复杂的防爆设备。
电弧法天然气生产乙炔是利用电弧所产生的高温来使天然气裂解成乙炔的。
电弧法的优点是能量能迅速的作用在反应物上，烃转化为乙炔比蓄热炉法或部分燃烧明显高很多。
最大的缺点是它对操作变化很敏感，当操作不当时会导致大量的副产物形成，因此不能很好的控制甲烷的裂解程度，因而尽管已经工业化，但并未得到广泛的应用。
四、论述题首先画间接法GTL工业过程示意图（10分），然后回答下面两道题：1）GTL的定义（5分）2）指出整个流程的三个步骤（5分）答案：间接法GTL工业过程示意图1）将合成（CO和H2 的混合气体）经过催化剂作用转化为液态烃的方法称为天然气制合成油（gas to liquid，GRT）.2)整个流程分为三个步骤，分别为合成气制备，F-T合成和产品精制。
天然气化工工艺学
选择题:聚甲醛生产需用浓度高于60%,含醇量低于1%的甲醛溶液作为原料,采用下列哪种方法所生产的甲醛可以简化流程与提高经济效益。
A)银催化法;(B)铁-钼法;(C)铜法;(D)氧化铝法()的混合物通常称为合成气。
(A)CO和NH3;(B)N2和 H2;(C)CO和 H2;(D)CO2和 H2在燃料化学结构中,()含量越高,燃料的热值越高(A)碳;(B)氧;(C)氢;(D)硫醇胺法是以醇胺水溶液为吸收剂,属()。
(A)化学吸收;(B)物理吸收;(C)化学-物理吸收;(D)氧化-还原法福尔马林是质量分数为____的甲醛水溶液。
常用()表示天然气的脱水深度或效果。
(A)干气露点;(B)水含量;(C)饱和水蒸气;(D)露点降在天然气脱水工艺中,要求深度脱水的场合(水含量小于1×10-6),可选用()。
(A)硅胶;(B)氧化铝;(C)分子筛;(D)活性炭天然气被吸附剂吸附,这一过程会()吸附热。
(A)放出;(B)吸收;(C)没有热量转移乙炔通常是溶解在()溶剂中,装入钢瓶内存放。
(A)水;(B)氯仿;(C)丙酮;(D)四氯化碳()对甲烷水蒸气转化反应的镍催化剂的中毒属不可逆的永久中毒。
(A)硫;(B)氯气;(C)碘;(D)砷填空题1、Sasol公司的合成油SSPD浆态床工艺中,催化剂悬浮于熔融的_______ 中,在较低的温度下将合成气转化为重质烃类。
2、天然气液化一般包括_____和______两部分,其核心是_______。
3、吸附式储存天然气技术的核心是___________和___________吸附剂的选择与开发。
4、炭黑的生产方法主要有接触法炭黑和炉法炭黑两种形式,即___________和___________。
5、在甲醇氧化制甲醛的生产工艺中,因铁促进聚合,蒸发器、反应器采用___ 制作,反应器后续设备和管道用__制成。
6、高纯度醋酸于16°C左右即凝结成似冰片状晶片,故常称为___7、甲醇合成的单程转化率很低,未反应的气体必须_____以提高产品总收率。
化工工艺学作业四套答案全教学提纲
D、 H2O对裂解气会产生污染
标准答案:BC
学员答案:BC
本题ห้องสมุดไป่ตู้分:5
题号:8题型:多选题（请在复选框中打勾，在以下几个选项中选择正确答案，答案可以是多个）本题分数:5
内容:
通常指的三大合成材料中有（ ）。
A、合成纤维
B、合成甲醇
C、合成橡胶
D、合成树脂
1、 错
2、 对
标准答案:1
学员答案:1
本题得分:5
题号:1题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5
内容:
烃类热裂解产生的裂解气在分离前需净化除去的杂质有（ ）。
A、CH4、C2H4、C3H6、C4H6
B、 C2H2、H2S、CO2、H2O
C、 C2H6、C3H8、C4H10、C6H6
内容:
烃类发生了完全降解氧化反应的结果是（ ）。
A、生成了H2、CH4等低分子物
B、生成了目的氧化产物
C、 使反应转化率降低
D、 降低了反应的选择性
标准答案:D
学员答案:D
本题得分:5
题号:5题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5
内容:
下述反应中属于加氢反应类型的有（ ）。
A、烃类裂解气净化脱除乙炔
B、 以乙苯为原料生产苯乙烯
C、以丙烯为原料生产丙烯腈
D、 CO水蒸气变换为CO2
标准答案:A
学员答案:A
本题得分:5
题号:6题型:多选题（请在复选框中打勾，在以下几个选项中选择正确答案，答案可以是多个）本题分数:5
内容:
烃类气—固相催化氧化反应常用的反应器型式有（ ）。
2. 《天然气加工工程》习题 、指导与训练 2016.10.09
2. 《天然气加工工程》习题、指导与训练要求：① 考核范围：系统掌握利用教材、讲义核心内容；② 注重训练：独立完成和理解本作业与训练-1，注重理解，提高解决实际问题的能力； ③ 公平竞争：考核结果取决于你自己的努力；④ 教师关注：考核质量和及格率两大问题！⑤ F = A*30% + B*70% + C* 0%）作业与训练-1一、基本概念和原理1-1天然气中的烃类主要包括三种：烷烃、环烷烃和芳烃，基本不含烯烃及炔烃。
1-2 气田气的重烃含量一般较低，多数不超过10%，油田伴生气的重烃含量相对较高，凝析气田气居中。
【排序】2【非烃气体】气田气中常见的非烃气有含硫物质、含氧物质及其它气体。
A) 含硫物质：无机硫化合物（H 2S ）和有机硫化合物（硫醇(RSH)、硫醚(RSR’)、二硫醚(RSSR’)、羰基硫(COS)、二硫化碳(CS 2)、噻吩(C 4H 4S)等。
B ）含氧物质: 包括CO 2、CO(极少)、H 2O(g)。
C) 其它气体: N 2、H 2、Hg 蒸气及He 等惰性气体，其中He 是宝贵的惰性气体资源。
3 天然气分类（1）按照矿藏特点分类天然气按矿藏特点不同可分为（1）纯气田天然气、（2）凝析气田天然气和（3）油田伴生气。
（2）按天然气烃类组成分类：• 【干气】：１基方井口流出物中C 5以上重烃液体含量低于＜10cm 3。
• 【湿气】：１基方井口流出物中C 5以上重烃液体含量高于＞10cm 3。
• 【贫气】：１基方井口流出物中C 3以上烃类液体含量低于＜100cm 3。
• 【富气】：１基方井口流出物中C 3以上烃类液体含量高于＞100cm 3。
（3） 按酸气含量分类按酸气含量的多少，天然气可分为酸性气和洁气，其中H 2S 含量＞20mg/m 3称为酸性气 4气体状态方程1）理想气体状态方程：pV = nRT2）范德华气体状态方程： RT b V V a p m m=-+))((2 3）实际气体压缩因子： nRTpV RT pV Z m == Z = 1 理想气体；Z > 1 可压缩性小；Z < 1 可压缩性大4）Redlich-Kwong 方程：)(2/1b V V T a b Vm RT P m m +--= 5 通常砜胺溶液配比？为什么先脱硫后脱水？（1）环丁砜（SF ）40% 、甲基二乙醇胺（MDEA ）45% 、水15%（2）在砜胺溶液中，水作为醇胺的溶剂、粘度调节、传热载体、脱硫气夹带水蒸气。
化学工艺学习题及解答
化学工艺学习题及解答习题及解答第二章化工资源及初步加工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、试叙述煤化程度与煤的性质及应用的关系。
天然气化工工艺学问题答案
天然气化工工艺学第一章概述1.天然气定义：广义：指在自然界中天然生成的气体化合物。
能源工业：专指岩石圈中生成并蕴藏的以气态烷烃混合物为主的可燃性气体。
2.天然气怎样分类？3.按天然气烃类组成分类4.C5界定法①干气(dry gas)：1Sm3井口流出物中，C5以上烃液含量＜13.5cm3的天然气。
②湿气(wet gas)：1Sm3井口流出物中，C5以上烃液含量＞13.5cm3的天然气。
C3界定法①贫气(lean gas)：1Sm3井口流出物中，C3以上烃液含量＜94cm3的天然气。
②富气(rich gas)：1Sm3井口流出物中，C3以上烃液含量＞94cm3的天然气。
3.酸性天然气(sour gas)定义：含硫量高于20mg/Sm3的天然气，必须经过处理才能达到管输标准或商品气气质指标。
洁气：含微量硫化物或不含硫的天然气，不需处理就可外输和利用。
4.我国天然气的主要产地：四川，鄂尔多斯，塔里木，准格尔，柴达木，松辽，吐哈，渤海湾，东海，珠江口，莺一琼。
5.天然气的优越特性：1.天然气是高热值能源 2.天然气是清洁能源 3.利用效率高 4.天然气是资源丰富的能源6.我国的天然气管道：西气东输工程（最长），川气东送工程，涩宁兰管道，陕京线，陕京二线，忠武线7.天然气利用领域归纳为四大类：城市燃气、工业燃料、天然气发电和天然气化工。
天然气利用分类：优先类、允许类、限制类和禁止类。
8.天然气在化工利用方面：天然气化工在天然气总消费中占比例只有5%。
第2章天然气的转化1.合成气：CO和H2的混合物。
空速：单位体积的催化剂在单位时间内所通过的原料标准体积流量。
水碳比：进口气体中水蒸气与烃原料中所含碳的物质的量之比。
析碳：水碳比过低,使消碳反应的速度低于积碳反应的速度,导致有碳生成。
S容量：与炉渣的成分和温度有关,表征炉渣容纳或吸收硫的能力大小。
钝化：催化剂中活性组分的氧化过程。
2.天然气在转化前为什么要脱S化物?天然气中的硫化物对化工的影响： 1.硫化物是各种催化剂的毒物 2.硫化物腐蚀设备和管道要求：硫化物含量＜0.5×10-6，甚至0.1×10-6。
化工工艺学复习题(带答案) 精简
《化工工艺学》（部分简答题）1.什么叫烃类的热裂解?答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。
2.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？答：一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应二次反应：主要指由一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或炭的反应。
3. 简述一次裂解反应的规律性。
答：（1）烷烃—正构烷烃最有利于生成乙烯，丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。
异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子的正构烷烃。
随着分子量增大，这种差别越小。
（2）环烷烃—在通常裂解条件下，环烷烃生成烯烃的反应优于生成单烯烃的反应。
含环烷烃较多的原料，乙烯的收率较低。
（3）芳烃—无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃主要是侧链逐步断裂及脱氢。
芳烃主要倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。
（4）烯烃—大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，烯烃脱氢生成的二烯烃能进一步反应生成芳烃和焦。
（5）各类烃裂解的难易顺序可归纳为：正构烷烃>异构烷烃>环烷烃(C6>C5)>芳烃4. 烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？答：（1）烃类热裂解的一次反应主要有：①脱氢反应②断链反应(2)烃类热裂解的二次反应主要有: ①烯烃的裂解②烯烃的聚合、环化和缩合③烯烃的加氢和脱氢④积炭和结焦5. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？答：结焦是在较低温度下（＜1200K）通过芳烃缩合而成生碳是在较高温度下（＞1200K）通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。
结焦与生碳的区别：机理不同：碳要经过乙炔阶段才能发生；焦要经过芳烃缩合才能发生温度不同：高温下（900℃～1100℃）生成乙炔，生成碳；低温下（600℃左右）芳烃缩合生成焦组成不同：碳只含炭，不含杂质；焦还含有氢6. 试述烃类热裂解的反应机理。
化学工艺学1~5章部分课后习题详解.docx
第二章2-1 为什么说石油、天然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？答：石油化工自 20 世纪 50 年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有 90%来源于石油和天然气。
90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。
其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。
2-2 生物质和再生资源的利用前景如何？答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线2-3 何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。
答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。
如“洋葱”模型。
2-4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程是指未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。
循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。
其缺点是动力消耗大，惰性物料影响反应速率及产品收率。
2-5何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用X表示；选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用S 表示；收率。
；原因：对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生产副产物的许多副反应只用转化率来衡量是不够的。
化工工艺学习题与答案
化工工艺学试题（1）一、填空：（每空1分共10分）1. 目前工业上对、间二甲苯的分离方法有----------------------------、------------------------------和-----------------------------------三种。
2. 乙苯催化脱氢合成苯乙烯时脱氢部分常用-----------------------和-----------------------两种类型反应器。
3、催化加氢反应所用的催化剂以催化剂的形态分有-------------------------、-----------------------------、-----------------------------、-------------------------------、-------------------------五种？1、低温结晶分离法、络合分离法和模拟移动床吸附法三种。
3、金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物、金属硫化物、金属络合物。
二、简答（每题5分，共90分）1、煤的干馏和煤的气化的定义。
答：将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥物性产物主是焦炭或半焦，这种加工方法称煤的干馏。
煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤的气化。
2、什么叫烃类热裂解？答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料(天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等)经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的轻质和重质烃类。
3、烃类热裂解的原料有哪些？答：4、烃类热裂解过程有何特点？答：①强吸热反应，且须在高温下进行，反应温度一般在750K以上；②存在二次反应，为了避免二次反应，停留时间很短，烃的分压要低；③反应产物是一复杂的混合物，除了气态烃和液态烃外，尚有固态焦的生成。
1. 《天然气化工工艺学》习题、指导与训练 2016.10.09
1. 《天然气化工工艺学》习题、指导与训练要求：① 考核范围：系统掌握利用教材、讲义核心内容；② 注重训练：独立完成和理解本作业与训练-1，注重理解，提高解决实际问题的能力； ③ 公平竞争：考核结果取决于你自己的努力； ④ 教师关注：考核质量和及格率两大问题！ ⑤ F = A*30% + B*70% + C* 0%）总结与训练-1 §1.0 天然气的组成与性质1. 天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体, 其中烃类气体主要成分为CH 4，其次为C 2H 6、C 3H 8等；非烃类气体通常为CO 2、CO 、N 2、H 2、H 2S 、H 2O 及微量惰性气体He 、Ar 等。
2. 1m 3（mol ）天然气完全燃烧所放出的热量称为天然气的体积（摩尔）热值，可燃气热值分类：高热值(水蒸气冷却为冷凝水状态)和低热值(水蒸气为蒸汽状态) 。
3. 可燃物摩尔高热值与摩尔低热值的关系为蒸发焓）(22OH O H Hn LHV HHV ∆⋅+= 4. 甲烷、乙烷、丙烷的低热值(LHV) LHV(CH 4) > LHV (C 2H 6) > LHV(C 3H 8)。
5. 计算天然气的爆炸极限为5-15 v%。
其含义为若低于5 v%或者高于15 v%,则会因为天然气在空气中的含量不足或者过剩而不会发生爆炸。
6. CH 3OH 的爆炸极限为5.5% ~ 44 v% (6% ~ 36.5%)。
7. C 3+烃小于100mL(l)/m 3 (g)的天然气俗称贫气；而C 3+烃大于100mL(l)/m 3 (g)天然气俗称富气。
8. C 5+烃小于10mL(l)/m 3 (g)的天然气俗称干气；而C 5+烃小于10mL(l)/m 3 (g)的天然气俗称湿气。
§2 天然气净化1. 天然气中的硫化物主要是以H 2S 的形式存在，同时还可能有一些有机硫化物，如硫醇和硫醚等。
2.天然气脱硫工艺主要采用是醇胺法和砜胺法，其中醇胺法属于化学溶剂法，而砜胺法为主的化学－物理溶剂法。
化工工艺学习题
化工工艺学习题第一章选择：1、合成气的主要成分是A．氢气、一氧化碳 B．氢气、甲烷C．氢气、二氧化碳 D．甲烷、一氧化碳2、催化剂是蒸汽转化制合成气的技术关键之一，对于烃类转化，最有效的催化剂是A．铜 B．铁C．镍 D．钴3、在Kellogg天然气蒸汽转化制取合成氨原料气工艺中，原料气的脱硫主要采用钴钼加氢反应和下列哪种脱氢法A．改性ADA法 B、氧化锌 C．栲胶法 D．氨水液相催化法1、干法脱硫中，能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是A. 钴-钼加氢法；B .氧化锌法 C 活性炭法；D 氧化铁法2、低温变换催化剂的主要活性成分是A 、CoO B、MgO C 、 Fe2O3 D 、Cu3、二乙醇胺（DEA）可用于脱除合成气中H2S和A．NH3 B、CH4 C．CO2 D．Ar4、改良ADA法脱硫剂的主要成分是A．K2CO3 B、Na2CO3 C．NH4OH D．、Na2SO41、合成氨反应是：A.可逆放热反应B. 放热反应C. 可逆吸热反应D. 吸热反应2、氨合成的适宜的条件是A 高温、高压；B 低温、低压；C 高温、低压；D 低温、高压解释概念题1、空间速度1、一氧化碳变换判断题1、通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量。
（）2、合成气干法脱硫中最典型的方法是氧化锌脱硫。
（）3、用碳酸钾水溶液吸收合成气中的CO2是目前应用最广泛的工业脱碳方法。
（）1、用于氨合成的熔铁催化剂，使用前必须升温还原活化。
（）2、氨合成中，氢氮比应略高于3。
（）3、氨合成反应是在高温高压下进行，为了适应该条件，氨合成塔通常由内件和外筒两部分组成，其中内件只承受高温，外筒只承受高压。
（）简答题1、简述合成氨生产的主要工序及其作用2、简述甲烷蒸汽二段转化的目的P353、参考图天然气一水蒸气转化工艺流程示意图，简要回答问题1）1#设备的作用是什么2）2#设备的作用是什么3）此工艺为何要设置二段转化4）为何要向二段转化器中引入经预热至450℃左右的空气1、简述变换反应为什么存在最适宜反应温度实际工业生产中常采用什么方式使变换反应温度尽可能接近最适宜反应温度线进行2、分别从热力学和动力学角度阐述工业生产中氨合成反应的特点。
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1. 《天然气化工工艺学》习题、指导与训练要求：① 考核范围：系统掌握利用教材、讲义核心内容；② 注重训练：独立完成和理解本作业与训练-1，注重理解，提高解决实际问题的能力； ③ 公平竞争：考核结果取决于你自己的努力； ④ 教师关注：考核质量和及格率两大问题！ ⑤ F = A*30% + B*70% + C* 0%）总结与训练-1 §1.0 天然气的组成与性质1. 天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体, 其中烃类气体主要成分为CH 4，其次为C 2H 6、C 3H 8等；非烃类气体通常为CO 2、CO 、N 2、H 2、H 2S 、H 2O 及微量惰性气体He 、Ar 等。
2. 1m 3（mol ）天然气完全燃烧所放出的热量称为天然气的体积（摩尔）热值，可燃气热值分类：高热值(水蒸气冷却为冷凝水状态)和低热值(水蒸气为蒸汽状态) 。
3. 可燃物摩尔高热值与摩尔低热值的关系为蒸发焓）(22OH O H Hn LHV HHV ∆⋅+= 4. 甲烷、乙烷、丙烷的低热值(LHV) LHV(CH 4) > LHV (C 2H 6) > LHV(C 3H 8)。
5. 计算天然气的爆炸极限为5-15 v%。
其含义为若低于5 v%或者高于15 v%,则会因为天然气在空气中的含量不足或者过剩而不会发生爆炸。
6. CH 3OH 的爆炸极限为5.5% ~ 44 v% (6% ~ 36.5%)。
7. C 3+烃小于100mL(l)/m 3 (g)的天然气俗称贫气；而C 3+烃大于100mL(l)/m 3 (g)天然气俗称富气。
8. C 5+烃小于10mL(l)/m 3 (g)的天然气俗称干气；而C 5+烃小于10mL(l)/m 3 (g)的天然气俗称湿气。
§2 天然气净化1. 天然气中的硫化物主要是以H 2S 的形式存在，同时还可能有一些有机硫化物，如硫醇和硫醚等。
2.天然气脱硫工艺主要采用是醇胺法和砜胺法，其中醇胺法属于化学溶剂法，而砜胺法为主的化学－物理溶剂法。
3. 对于天然气醇胺法脱硫过程，在70℃以下不易发生的反应是 ( B )。
(A) H 2S + RNH 2 → RNH 3HS (B) RNH 3HS → RNH 2 + H 2S (C) H 2S + R 3N → R 3NHHS(D) CO 2 + 2RNH 2 → RNHCOONH 3R4. 天然气醇胺法脱硫过程同时也脱除分部分二氧化碳，下列反应中在105℃以上可向正向进行的是 ( B ) 。
(A) H 2S + RNH 2 → RNH 3HS (B) RNH 3HS → RNH 2 + H 2S (C) H 2S + R 3N → R 3NHHS(D) CO 2 + 2RNH 2 → RNHCOONH 3R5. 醇胺法和砜胺法工艺流程包括：吸收、闪蒸、换热和再生四个环节。
6. 克劳斯硫回收工艺发生如下反应，其中不属于硫回收主反应是 （C ）。
（A ） H 2S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2O, ∆rH = - 1038 kJ/mol （B ） 2H 2S + SO 2 = 3/2 S 2 + 2H 2O, ∆rH = 42.1 kJ/mol （C ） 2 H 2S + SO 2 = 3/6 S 2 + 2 H 2O, ∆rH = -69.2 kJ/mol（D ） CO + S = COS, ∆rH = - 304.4 kJ/mol注：克劳斯工艺常用低于化学计量的空气先将H 2S 燃烧，再经催化转化为硫磺。
7. 属于克劳斯硫回收艺反应的是 （ A ）。
（A ） 2 H 2S + 3 O 2 = 2 SO 3 +2 H 2O, ∆rH = -1038 kJ/mol （B ） CO + H 2O = CO 2 + H 2 , ∆rH = -32.9 kJ/mol （C ） CO + S = COS, ∆rH = - 304.4 kJ/mol（D ） CH 4 + 2 H 2S = CS 2 + 4 H 2 , ∆rH = - 304.4 kJ/mol 克劳斯工艺硫单质的原子聚集形态 （S2, S6和S8 ）8. 阐述题： （1） 根据下图（左）简述克劳斯硫回收工艺原理（化学基础），硫单质形态和H 2S 转化率变化规律。
（2）参考下图（右）比较直流法脱硫和分流法脱硫的工艺特点。
【如流程（燃烧区和催化转化区的利用）、操作温度选择、脱硫能力，处理原料对象等。
】2. 天然气水蒸气转化（重整）工艺流程、化学原理 1） 天然气水蒸气转化反应a) 甲烷转化主反应;b) 典型的高级烃转化反应； c) 积炭副反应。
2） 甲烷水蒸汽转化的生产工艺(二段转化法)（P46图3-7） 3） 催化剂和工艺条件a) 催化剂：Ni/MgAl 2O 4 （1） Ni 活性组分； （2）镁铝尖晶石载体。
b) 压力：采用3～4 MPa 的加压条件；c) 温度：一段转化炉反应温度700～800℃，二段炉出口温度1000℃左右(1000℃～1200℃)；d) 原料配料中的水碳比3～4 较适宜；e) 空间速度(P45)：表示催化剂处理原料气的能力，催化剂活性高，反应速度快，空速可以大些。
二段炉原料气空速：GHSV = F v /V Catal. (h-1) =3000~4000 h -1.f) 综合结论：温度对甲烷转化影响较大；加压对甲烷转化并不利；水碳比也影响转化。
综合考虑，甲烷蒸汽转化反应尽可能在高温、高水碳比以及低压下进行。
4) 转化结果：CH 4转化率≥ 99.5 v%，生成H 2、CO 、CO 2、H 2O(g)等的混合气体（粗合成气）。
3. 天然气部分氧化制合成气的反应器包括：(1) 固定床反应器； (2) 流化床反应器； (3) 膜反应器2004006008001000120060708090100温度/℃转化率/%硫露点1.1953年Camson&Elkins 数据，S 2、S 4、S 8;2. 近期数据，S 2、S 4、S 8;3.近期数据，所有形式的硫，S 2-S 8催化反应区火焰反应区图1 H 2S 转化为硫的平衡转化率2空气H S H 2S 空气反应炉及余热锅炉冷凝器再热器转化器去灼烧及烟筒冷凝器再热器转化器直流法分流法流循环法直接氧化法图1 克劳斯法的主要流程4. 天然气(甲烷)部分氧化(POM)制合成气是一个较温和的放热反应。
在750～800℃下，甲烷平衡转化率可达90％以上，CO 和H 2的选择性高达95％，生成合成气的H 2和CO 摩尔比接近2。
甲烷部分氧化制合成气的总反应式：mol kJ H CO O CH .5.35221224+++＝。
甲烷水蒸气重整需要大量热能。
因此，部分氧化与水蒸气重整过程的耦合利用，将是今后天然气制合成气的主要发展方向。
试按要求完成下列任务：1）设计一个“甲烷部分氧化与水蒸气重整”联合转化反应炉(绘制反应器结构示意图，参考右图所示反应)；2）描述所设计联合转化炉的结构、功能和反应区； 3）各个反应区的主反应和热效应；4）设计的甲烷制合成气过程的突出特点是什么？ §4 甲醇和二甲醚合成1. 在一定温度、压力下，CO 、CO 2和H 2在固相铜催化剂上进行反应可合成甲醇，主要化学反应为(1) )(232g OH CH H CO =+, mol kJ H r 8.90)1(-=∆(2) )()(32322g O H g OH CH H CO +=+, mol kJ H r 5.49)2(-=∆ (3) )(222g O H CO H CO +=+, mol kJ H r 2.41)3(=∆（a ）主反应的独立反应数为2，所以=1p K 3/2p p K K ,而=∆)1(H r )3()2(H H r r ∆-∆ （b ）从反应平衡角度，低温和高压均有利于甲醇生成； （c ）副产物有烃和其它含氧化合物； (d) 二甲醚爆炸极限=3-17v%。
2. 试写出由H 2和CO 合成甲醇的可能反应机理。
3. H 2、CO 、CO 2 均是合成甲醇的有效成分，但为什么甲醇合成气中CO 2的浓度不易过高？ 答：H 2、CO 、CO 2 的吸附强度依次为：CO 2>CO>H 2，过量的CO 2将过分占据活性中心，反而对甲醇合成反应不利。
4. 甲醇合成条件（ICI 低压甲醇合成工艺）(1) 反应器和催化剂：采用多段冷激式合成器，铜基催化剂（Cu-Zn-Al ）； (2) ICI 低压甲醇合成工艺条件 ：反应温度T = 230～270℃； 压力 P = 5.0~10.0 MPa;H 2/CO 摩尔比= 2.0~3.0 ，甲醇合成气模数 M=(H 2-CO 2)/(CO+CO 2) = 2.0~2.2新鲜气空速 GHSV= 5000~10000 h -1 ； 进料循环比8~5/1时空产率 = ~9 t/m 3﹒h 出塔气中CH 3OH 含量= 3~6 % (3) ICI 低压甲醇合成工艺流程 （原则流程 图4-1 P76）(4) 甲醇精馏技术： （a ）试画出甲醇三塔精馏工艺流程示意图; (b)阐述三塔精馏工艺过程。
5. 铑-碘催化体系的甲醇低压羰基化反应机理如下：试按①~⑥顺序甲醇羰基化反应过程。
① CH 3OH 与HI 先生成CH 3I ；② CH 3I 与[Rh(CO)2I 2] 生成配合物[CH 3Rh(CO)2I 3]－； ③ CO 嵌入到Rh-CH 3键生成配合物[CH 3CORh(CO)I 3]－； ④ 气相CO 与Rh 配合物配位生成[CH 3CORh(CO)2I 3]－； ⑤ 通过还原消除反应，生成CH 3COI 与[Rh(CO)2I 2]－；⑥ CH 3COI 与反应系统的H 2O 作用得到产物醋酸和HI ，同时HI 再生而完成催化循环。
6. 已知以合成气为原料，Cu-Zn-Al/HZSM-5为双功能催化剂，采用先进的一步法可生产二甲醚和甲醇的混合物。
系统在260 ℃、5 MPa 和GHSV= 6000 [sL/(kg-catal∙h)]条件下，合成二甲醚及甲醇的平衡转化率(单程)、反应路径和热效应如下图所示。
2 CO + 4 H 2 = CH 3OCH3 + H 2O ，∆rH = -205.2 kJ/mol3CO +3 H2 = CH 3OCH3 + CO 2，∆rH = -246.3 kJ/mol（1）试分析一步法合成二甲醚和甲醇的混合物的优点； （2）根据H 2/CO 摩尔比和CO+H 2单程转化率的关系，估计H 2/CO 摩尔比和CO+H 2单程转化率的合理范围；（3）如何在较高单程转化率(CO+H 2)前提下控制CO 2的生成量？ 解：（1）合成气直接制二甲醚的反应是放出大量热量且分子数减少的反应，所以较低的温度及较高的压力可获得较高的平衡转化率（~60%）。