化学工艺学复习资料

1 化学工艺学复习资料化学工艺学复习资料 简答部分简答部分 1 裂解气为什么要脱除乙炔和一氧化碳 工业上脱除炔烃的方法有哪些 裂解气为什么要脱除乙炔和一氧化碳 工业上脱除炔烃的方法有哪些 答 乙烯和丙烯产品中所含炔烃对乙烯和丙烯衍生物生产过程带来麻烦 乙炔 的存在 不但影响产品的纯度 还会造成聚合催化剂的中毒 当乙炔积累过多 后 会引起爆炸 工业上脱炔的主要是采用催化加氢法 少量用溶剂 丙 酮 吸收法 溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂解气中的乙炔以达到净化目的 同时 也回收一定量的乙炔 催化加氢法是将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷 由 此达到脱除乙炔的目的 溶剂吸收法和催化加氢法各有优缺点 2 工业上生产合成气的方法有哪些 其中哪种方法投资和成本最低 工业上生产合成气的方法有哪些 其中哪种方法投资和成本最低 答 工业上生产合成气的方法有 以煤为原料的煤气化法 以天然气为原料的 天然气蒸汽转化法 以重油或渣油为原料的部分氧化法 其中以天然气蒸汽转 化法的投资和成本最低 3 简述合成氨原料气净化阶段湿法脱硫和干法脱硫两种方法各自的特点 简述合成氨原料气净化阶段湿法脱硫和干法脱硫两种方法各自的特点 答 湿法脱硫 吸收速度或化学反应速度快 硫容量大 适合于高硫含量的原 料气 脱硫液再生方便 可循环使用 还可回收硫黄 但脱硫精度不高 干法 脱硫 使用固体脱硫剂 脱硫精高 可将硫化物脱至 0 1 0 5cm3 m3 但脱硫设 备机组庞大 更换脱硫剂工作笨重 再生能耗大 仅适用于脱除低硫或微量硫 4 简述在合成氨粗原料气净化阶段采用低温甲醇洗涤法的优 缺点 简述在合成氨粗原料气净化阶段采用低温甲醇洗涤法的优 缺点 答 优点 可脱除多种杂质 H2S CO2 COS CS2 RSH C4H4S HCN NH3和 NO 同时还有脱水作用 使气体得到干燥 有用的组分在甲醇的再生过程中得到回收 净化程度高 总硫可降到 0 1ppm 以下 CO2可降到 10ppm 以下 可选择性脱除 H2S 和 CO2 并可分别加以回收利用 甲醇热稳定性和化学稳定性好 不会被降解 不腐蚀设备管道 便宜 易获得 可大量生产 可与液氮脱除 CO CH4联 合使用 工艺更加合理 能节省投资和动力消耗 缺点 甲醇有毒 对设备管道安装要求非常严格 5 氨合成的工艺条件如何选择 氨合成的工艺条件如何选择 温度 400 500 压力 中小型厂 20 32Mpa 空间速度 根据压力来确定 进塔气体组成 氢氮比约 3 惰性气体 根据新鲜原料气中量来确定 初始氨 含量 越低越好 具体量由氨分离方法确定 水吸收可低于 0 5 6 试写出尿素合成过程中发生的三个主要副反应的名称及化学反应方程式 试写出尿素合成过程中发生的三个主要副反应的名称及化学反应方程式 答 尿素水解反应 NH2CONH2 H2O 2NH3 CO2 缩合反应 2 NH2CONH2 NH2CONH2 NH3 异构反应 NH2CONH2 NH4NCO NH4NCO NH3 HNCO 7 写出气态烃蒸汽转化的主反应和副反应的化学反应方程式 写出气态烃蒸汽转化的主反应和副反应的化学反应方程式 主反应 224 3HCOOHCH 224 42HCOOHCH 224 22HCOCOCH OHHCOCOCH 2224 32 OHCOCOCH 224 243 222 HCOOHCO 副反应 24 2HCCH CCOCO 2 2 OHCHCO 22 2 8 不论是氨的合成还是裂解气的分离 都要进行压缩 而且采用的是多级压缩 不论是氨的合成还是裂解气的分离 都要进行压缩 而且采用的是多级压缩 为什么 为什么 1 氨合成与烃类裂解都需要在高压下进行 2 压缩机压缩功与压缩比的对 数成正比 在压缩过程中绝热压缩功耗最大 温升最大 等温压缩功耗最低 当压缩比太大时 绝热压缩温升可能超过润滑油闪点 造成压缩机摩擦损耗和 功耗增加 因此需要采用多段压缩 目的是尽可能接近等温压缩 8 简述天然气为原料进行蒸汽转化的工艺条件 简述天然气为原料进行蒸汽转化的工艺条件 压力 热力学上 降压有利 但是实际采用加压操作 可以节省压缩功消耗 可以提高蒸汽余热利用价值 可以降低原料气制备与净化系统的设备投资 3 5 4 0Mpa 温度 升温在热力学和动力学上都有利 但受反应管寿命限制 温度不能太 高 具体与操作压力大小有关 一段炉 1 8Mpa 出口温度约 760 3 2Mpa 出口温度约 800 二段炉 确保出口甲烷低于 0 5 出口温度需 达 1000 以上 水蒸汽与甲烷的摩尔比 m 提高水碳比 可以提高甲烷的转化率 此外还可 抑制付反应即析碳反应的发生 但是过高 从经济上不合理 而且还会增 大系统阻力 增加动力消耗 增加辐射段的热负荷 一般水碳比选择为 2 5 3 5 空间速度 越大 催化剂用量越少 其大小的选择由设备尺寸 催化剂的颗 粒大小以及操作压力等因素综合决定 9 简述甲烷蒸汽转化过程中防止炭黑的生成条件及消除炭黑的方法 简述甲烷蒸汽转化过程中防止炭黑的生成条件及消除炭黑的方法 应使转化过程不在热力学析炭的条件下进行 也就是说 需要把水蒸气用 量提高到大于理论最小水炭比 这是保证不会有炭黑生成的前提 选用 适宜的催化剂并保持活性良好 以避免进入动力学可能析炭区 选择适 宜的操作条件 检查转化管内是否有炭沉积 当析炭较轻时 可采取 降压 减量 提高水炭比的办法将其除去 当析炭较重时 可采用蒸汽除 炭 10 常采用哪些方法对合成气精制 这些方法各有何优缺点 常采用哪些方法对合成气精制 这些方法各有何优缺点 答 精制合成气的方法有铜氨液吸收法 甲烷化法 液氮洗涤法三种 三种精 制方法比较 铜氨液精制法需建立一套加压铜氨液吸收塔及再生系统 设备投 资增大管理复杂 甲烷化转化法只需增加一套甲烷化反应装置和催化剂 设备 虽然简单 但消耗了合成气中的氢气 除了采用低温变换反应外 最好增加一 套一氧化碳选择氧化反应器 以便进一步降低一氧化碳残余含量 液氮洗涤法 需有空分装置 如果已具备此条件 只需增加一套高效热交换器和液氮洗涤泡 罩塔 11 给出四种脱碳方法 物理法或化学法 及其原理 给出四种脱碳方法 物理法或化学法 及其原理 答 热钾碱法 溶解在水中的二氧化碳能和碳酸钾溶液反应 达到脱碳的目 的 3 MDEA 法 N 甲其二乙醇胺 R2CH3N 是一种叔胺 它的水溶液呈弱酸 性 可以与 CO2反应 达到脱出 CO2的目的 碳酸丙烯酯法 碳酸丙烯酯是有机溶剂 对二氧化碳 硫化氢等酸性气体 有较大的溶解能力 而氢 氮 氧化碳等气体在其中的溶解度甚微 利用这 一特点达到脱碳目的 低温甲醇洗法 甲醇对二氧化碳 硫化氢 硫氧化碳等酸性气体有较大的 溶解能力 而氢 氯 氧化碳等气体在其中的溶解度甚微 因而甲醇能从原 料气中选择吸收二氧化碳 硫化氢等酸性气体 而氢氮气损失很小 NHD 法 NHD 溶剂对二氧化碳 硫化氢 硫氧化碳等酸性气体有较大的 溶解能力 而氢 氯 氧化碳等气体在其中的溶解度甚微 12 简述氨氧化时加入蒸汽的原因 简述氨氧化时加入蒸汽的原因 有利于反应物从催化剂表面解析出来 避免丙烯腈的深度氧化 可稀释反应物的浓度 使反应趋于平稳 并有利于防爆 水蒸气热容较大 可带走大量反应热 便于控制反应温度 可以清除催化剂表面的积碳 13 13 催化重整的目的 催化重整的目的 催化重整是指在加热 催化剂 氢气作用下 烃类分子 结构进行重新排列成新的分子结构的过程 它用来生产高辛烷值汽油和芳烃 并副产液化石油气和氢气的过程 副产的氢气是石油炼厂加氢装置用氢的原料 14 请绘出以硫铁矿为原料生产硫酸的方块流程图 请绘出以硫铁矿为原料生产硫酸的方块流程图 15 绘出天然气为原料合成氨的方块流程图绘出天然气为原料合成氨的方块流程图 催化剂部分 催化剂部分 1 1 催化剂有哪些基本特征 它在化工生产中起到什么作用 在生产中如何正催化剂有哪些基本特征 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 确使用催化剂 答 1 基本特征包括 催化剂是参与了反应的 但反应终止时 催化剂本身未 发生化学性质和数量的变化 因此催化剂在生成过程中可以在较长时间内使用 催化剂只能缩短达到化学平衡的时间 即加速反应 但不能改变平衡 催化剂 具有明显的选择性 特定的催化剂只能催化特定的反应 2 作用 提高反应速率和选择性 改进操作条件 催化剂有助于开发新的反应 过程 发展新的化工技术 催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用 3 应该注意以下三点 活性 系指在给定温度下 压力和反应物流量下 催化剂使原料转化的能力 活性越高则原料的转化率越高 选择性 系指 反应所消耗的原料中有多少转化为目的产物 选择性越高 生产单位量目的产 物的原料消耗定额越低 也越有利于产物的后处理 寿命 系指其使用期 限的长短 寿命表征生产单位量产品所消耗的催化剂量 或在满足生产要求的 技术水平上催化剂能使用的时间长短 4 2 说明氨合成催化剂的组成及其作用 说明氨合成催化剂的组成及其作用 答 氨合成催化剂的组成包括 Fe Al2O3 K2O CaO MgO SiO2等 1 氨氧化催化剂的活性组分是 Fe 未还原时为 FeO Fe2O3 其中 FeO 占 24 38 Fe2 Fe3 0 5 一般在 0 47 0 57 之间 可视为 Fe3O4 具有 尖晶石结构 2 Al2O3的作用 Al2O3与 Fe3O4作用可形成 FeAl2O4 具有尖晶石结构 当 催化剂还原后 Fe3O4被还原为 Fe 而未被还原的 Al2O3仍保持着 尖晶石结构 起到骨架作用 从而防止铁细晶的长大 使催化剂的比表 面积增加 活性增加 因此 Al2O3为结构型助催化剂 氧化镁的作用与 Al2O3的作用相似 也是结构型助催化剂 3 K2O 的作用 氧化钾是电子型助催化剂 在 Fe Al2O3催化剂中添加氧 化钾后 可以使金属的电子逸出功下降 有助于氮的活性吸附 4 CaO 的作用 CaO 的作用与 K2O 相似 也是电子型助催化剂 同时 氧 化钙能降低固熔体的熔点和粘度 有利于三氧化二铝和四氧化三铁固熔 体的形成 提高催化剂的热稳定性 5 Si2O 的作用 二氧化硅是磁铁矿中的杂质 具有中和 K2O 和 CaO 的作 用 此外 Si2O 还具有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能 3 比较甲烷蒸汽转化 一氧化碳变换 氨的合成 二氧化硫氧化所采用催化剂比较甲烷蒸汽转化 一氧化碳变换 氨的合成 二氧化硫氧化所采用催化剂 的情况 的情况 CO 变换 过程 项目 甲烷转化 高变低变 氨合成 SO2催化氧 化 主要成分NiO2Fe2O3CuOFe3O4V2O5 活性成分NiFe3O4CuFeV2O5 载体 耐火材料 烧结型 Al2O3 MgO 主要成 分 铁 Al2O3硅铝酸钙 助催化剂 Cr2O3 K2O Cr2O3 Z nO Al2O3 K2O SiO2 CaO K2SO4 活性温度范围 500350 400180 250500 左右450 600 4 4 催化加氢反应用的催化剂 写出在催化加氢反应用的催化剂 写出在 150 150 以下 以下 150 150 200 200 之间 高于之间 高于 250 250 以及防止硫中毒各分别通常用哪一种或几种催化剂 以及防止硫中毒各分别通常用哪一种或几种催化剂 答 通常反应温度在 150 以下 多用 Pt Pd 等贵金属催化剂 以及用活性很 高的骨架镍催化剂 而在 150 200 的反应温度区间 用 Ni Cu 以及它们的 合金催化剂 在温度高于 250 时 多用金属及金属氧化物催化剂 为防止硫 中毒则用金属硫化物催化剂 通常都是在高温下进行加氢 4 烃类蒸汽转化催化剂 烃类蒸汽转化催化剂 镍催化剂 助催化剂 MgO Cr2O3 Al2O3 载体 Al2O3 CaO K2O 助催化剂的作用 改变催化剂的孔结构和催化剂的选择性 抑制催化剂在高温时的融结 有的助催化剂用于抗析碳和调整载体的酸性 5 CO 变换催化剂 变换催化剂 中变 中变 铁铬系 主体 Fe2O3 Cr2O3 Cr2O3 可以使催化剂 5 具有更细的微孔结构及较高的比表面 提高催化剂的耐热性和机械强度 少量 的 K2CO3 能提高催化剂的活性 MgO 和 Al2O3可以提高催化剂的耐热性 低低 变变催化剂以 CuO 为主体 有铜锌铬系和铜锌铝系 6 6 简述铁 铬系高温变换催化剂的组成 含量 及各组分的作用 简述铁 铬系高温变换催化剂的组成 含量 及各组分的作用 答 铁氧化物 含量为 80 90 是催化剂的活性组分 三氧化二铬 含量为 3 0 15 是催化剂的稳定剂 防止催化剂中的铁组分过渡还原 氧 化钾 含量为 0 2 0 4 是催化剂的助剂 能提高催化剂的活性 强度及耐热 性 7 7 说明氨合成催化剂的组成及其作用 说明氨合成催化剂的组成及其作用 铁系催化剂 活性组分为金属铁 铁系催化剂 活性组分为金属铁 答 氨合成催化剂的组成包括 Fe Al2O3 K2O CaO MgO SiO2等 氨氧化催化剂的活性组分是 Fe 未还原时为 FeO Fe2O3 其中 FeO 占 24 38 Fe2 Fe3 0 5 一般在 0 47 0 57 之间 可视为 Fe3O4 具有尖晶石结 构 Al2O3的作用 Al2O3与 Fe3O4作用可形成 FeAl2O4 具有尖晶石结构 当催 化剂还原后 Fe3O4被还原为 Fe 而未被还原的 Al2O3仍保持着尖晶石 结构 起到骨架作用 从而防止铁细晶的长大 使催化剂的比表面积增加 活性增加 因此 Al2O3为结构型助催化剂 氧化镁的作用与 Al2O3的作用 相似 也是结构型助催化剂 K2O 的作用 氧化钾是电子型助催化剂 在 Fe Al2O3催化剂中添加氧化钾 后 可以使金属的电子逸出功下降 有助于氮的活性吸附 CaO 的作用 CaO 的作用与 K2O 相似 也是电子型助催化剂 同时 氧化 钙能降低固熔体的熔点和粘度 有利于三氧化二铝和四氧化三铁固熔体的形 成 提高催化剂的热稳定性 Si2O 的作用 二氧化硅是磁铁矿中的杂质 具有中和 K2O 和 CaO 的作用 此外 Si2O 还具有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能 8 甲醇合成催化剂 甲醇合成催化剂 铜基催化剂 C301型为 CuO ZnO Al2O3三元催化剂 9 F T 合成催化剂 合成催化剂 铁 钴 镍 钌 铁催化剂加钾活化 通过结构提高比表 面积和温度稳定性 加入助催化剂 并载在载体上 用的载体为 Al2O3 CaO MgO SiO2 10 硫酸合成催化剂 硫酸合成催化剂 接触法用的是钒催化剂 2O K2 O SiO 以五 氧化二钒为主要的活性组分 以碱金属的硫酸盐为助催化剂 以硅胶 硅藻土 硅酸铝等作载体的多组分催化剂 助催化剂可以提高催化剂表面对氧的吸附 明显的增大催化剂的活性 载体的作用是分散催化剂活性组分 增大活性组分 的表面 提高催化剂的热稳定性和机械强度 防止五氧化二钒再结晶 11 催化裂化催化剂 催化裂化催化剂 主要分为两类 无定形硅酸铝催化剂 结晶型硅酸盐催化 剂 活性和选择性高稳定性好 抗毒能力强 再生性能好 12 催化重整催化剂 催化重整催化剂 主要由铂 铼 铱 铢等金属组成及氟氯等酸性组成构 成 载体为 Al2O3 铂重整催化剂具有双重催化作用 其中铂为脱氢活性中心 促进脱氢 加氢反应 酸性组分为酸性中心 促进加氢裂化和异构化反应 氧 化铝除了为催化剂提供大的表面积 增加铂的作用 使催化剂具有较高的机械 6 强度等 还可以减轻铂对毒物的敏感性 13 乙烯制环氧乙烷催化剂 乙烯制环氧乙烷催化剂 银催化剂 由活性组分银 载体 助催化剂 抑制 剂所组成 银催化剂的制备方法有粘接法和浸渍法两种 14 乙烯氧氯化法制二氯乙烷 乙烯氧氯化法制二氯乙烷 催化剂为金属氯化物 以 Al2O3 为载体的 CuCl2 催化剂 合成气部分 合成气部分 一 参考有关工艺流程图 简要回答问题 一 参考有关工艺流程图 简要回答问题 2020分 分 附图为以天然气为原料的日 产千吨的大型合成氨厂的转化工段流程图 1 1 设备的作用是什么 答 1 设备的作用是将有机硫转化为无机硫 2 2 设备的作用是什么 答 2 设备的作用是用氧化锌干法脱硫法脱除天 然气中的无机硫 3 此工艺为何要设置二段转化 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 书上 二段转化过程 可以使转化器中的甲烷 从 10 降到 0 5 以下 同时又向系统补充氨合成所需要的氮气 4 为何要向二段转化器中引入经预热至450 左右的空气 答 降低二段转 化的热负荷 提高二段转化催化剂的利用率 5 此工艺的压力为何选 3MPa 答 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 l 钴钼加氢脱硫器 2 一氧化锌脱硫罐 3 段炉对流段 4 段炉辐射段 5 一二段转化炉 6 一第一废热锅炉 第二废热锅炉 汽包 9 辅助 锅炉 10 排风机 11 一烟囱 天然气蒸汽转化流程天然气蒸汽转化流程回答问题 1 说明一段炉辐射段的组成及其作用 答 一段炉辐射段包括转化炉管和 烧嘴 其作用是利用燃料天然气通过烧嘴燃烧所放出的热量 供甲烷蒸汽 转化反应生成合成气所需 并将一段炉出口残余甲烷含量降至 10 以下 7 2 一段炉对流段都有哪些加热盘管 答 一段炉对流段的加热盘管包括 燃料天然气预热盘管 原料天然气预热盘管 过热蒸汽盘管 原料空气预热 盘管及原料天然气 工艺蒸汽预热盘管 3 钴钼加氢槽有什么作用 其反应温度和反应压力是多少 答 钴钼加氢槽 的作用是将天然气中的有机硫加氢转化为硫化氢 其反应温度为 380 400 反应压力 3 6MPa 4 硫化锌脱硫槽的作用是什么 为什么天然气先通过钴钼加氢槽而后通过氧 化锌脱硫槽 答 氧化锌脱硫槽的作用是利用氧化锌与硫化氢反应 将原料天 然气中的硫化物降至 0 1ppm 以下 将原料天然气先通过钴钼加氢槽而后通过氧 化锌脱硫槽是因为氧化锌脱除某些有机硫化物的能力不佳 不能达到要求 为 此先将原料天然气通过钴钼加氢槽 将其中的有机硫化物加氢转变为硫化氢后 再通过氧化锌脱硫槽 将原料天然气中的硫化物脱除至 0 1ppm 以下 保护天然 气蒸汽镍触媒免受中毒 5 一段炉辐射盘管的材质是什么 其管壁温度有什么要求 一段炉出口温度 是多少 出口残余甲烷含量是多少 答 一段炉辐射段转化盘管的材质为 HK 40 Cr25Ni20 合金钢 在反应条件下 其管壁温度不得超过 920 管内介 质温度 800 820 6 说明天然气蒸汽转化反应的催化剂的组成及各组分的作用 答 甲烷蒸汽 转化反应所用的催化剂组成为活性组分镍 载体和一些助催化剂 载体成分有 Al2O3或 MgAl2O4尖晶石 其作用是支承 分散活性组分并使之不易烧结 此外载体还要有足够的机械强度 为了抑制烃类在催化剂表面的酸中心上裂解 析碳 在催化剂中加入 K2O 等碱性物质来中和表面的酸性 此外还加入一些稀 土金属的氧化物来提高催化剂的活性 7 二段炉的作用是什么 答 二段炉的作用是将一残余甲烷含量达 10 800 左右的一段转化气直接进入二段炉 同时补加氧气 或空气 氧 与转化气中的氢气反应放热 温度升至 1000 以上 继续进行转化反应 使二 段炉出口气体中的残余甲烷含量降至 0 3 以下 8 反应方程式 CH4 2H2O CO2 4H2 CH4 H2O CO 2H2 二 二 氢氮气合成氨的氢氮气合成氨的 Kellogg 流程流程回答问题 1 设置甲烷化气 新鲜气换热器 2 和水冷器 3 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 2 和水冷器 3 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 氢氮气的压缩采用何种类型的压缩机 答 氢氮气的压缩采用离心式压 缩机 3 高压氨分离器的温度是多少 答 高压氨分离器的温度为 23 4 什么是弛放气 什么是放空气 为什么要放空 放空气在放空前为什么 要设置放空气氨冷器和放空气分离器 答 所谓弛放气是指在高压氨分 离器分离液氨时 压力较高 液氨对氢氮气和其他惰性气体的溶解度较 大 当液氨由高压氨分离器经减压进入低压氨分离器时 由于压力降低 8 上述气体在其中的溶解度下降而逸出 这一部分逸出的气体称为弛放气 所谓放空气是指 在氢氮气合成氨的过程中 氢氮气的一次转化率由于 受到化学平衡的影响而较低 大量未反应的氢氮气需要经压缩后循环返 回合成塔继续反应 循环的过程中 由于含有甲烷和氩等惰性气体 如 果不放空 必将造成惰性气体的积累 因此在未反应的氢氮气循环时 为避免惰性气体的积累 必须将一部分循环氢氮气放空 称为放空气 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 5 设置开工炉的目的是什么 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 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 6 合成塔中通入冷激气的作用 答 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 7 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 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 答 氨合成反应的特点为 放热 可逆 体积缩小 有催化剂 从平衡观点看 氨合成是放热反应 低温有利于 NH3的生成 但在没有催化 剂的室温条件下 氢氮气不能生成氨 因此氨合成反应需要催化剂 当温度较 低时催化剂的活性不能很好地发挥 不利于 NH3 的生成 所以反应有一个最适宜 温度 生产中应及时移走反应热 氨合成反应是体积缩小的反应 提高压力有利 于反应向正方向进行 压力愈高平衡时的 NH3含量就愈高 另外 气体成分对氨 的合成也有影响 惰性气含量高会降低有效气体成分的分压 不利于氨的合成 该反应为可逆反应 三 低压法合成甲醇简要回答问题 三 低压法合成甲醇简要回答问题 2020分 分 1 反应温度是多少 答 230 270 2 反应压力是多少 答 5 10MPa 3 合成塔空速是多少 答 10000h 1 催化剂 CuO ZnO Al2O3 4 反应器是何种类型 答 反应器为冷激式绝热床反应器 或者列管式等温 反应器 5 写出甲醇合成的主 副反应 答 主反应 OHCHHCO 32 2 OHOHCHHCO 2322 3 副反应 4 分 OHOCHHCO 2232 42 OHCHHCO 242 3 OHOHHCHCO 2942 384 OHCOHCO 222 6 什么是放空气 什么是弛放气 为什么防空 答 所谓放空气是指分离器 上部排出的气体大部分返回压缩机的循环段 另一少部分排出系统 排出系统 的气体称为放空气 2 分 所谓弛放气是指从分离器底部排出的粗甲醇经减压 进入闪蒸罐 由于分离器的压力较高 一部分气体会溶于粗甲醇中 当粗甲醇 进入闪蒸罐中 由于压力降低 溶解度下降 溶于其中的气体会闪蒸出来 此 9 部分气体称为弛放气 2 分 由于进入压缩机的合成气中含有少量杂质 而甲 醇合成反应的转化率比较低 反应后分离出来的气体需要循环 如果循环气体 全部循环会导致其中杂质的积累 因此需要放空 2 分 7 为什么在精馏塔顶 3 5 块塔板处采出产品甲醇而不再塔顶采出 答 由于 在脱轻组分塔的塔釜组分中还含有少量的轻组分 这些轻组分在进入精馏塔中 进行分离时 会全部进入精馏塔塔顶 因此在精馏塔的塔顶 甲醇的含量不是 最高 而在距塔顶 3 5 块板处 甲醇的含量达到最高值 因此 在此处采出产 品甲醇 8 为