化工工艺学题库

合成氨合成氨 1 合成氨生产过程主要分为哪几个工序 合成氨生产过程主要分为哪几个工序 以煤为原料 以天然气为原料 2 天然气水蒸汽转化制气的主反应和副反应有哪些 抑制副反应的策略如何 天然气水蒸汽转化制气的主反应和副反应有哪些 抑制副反应的策略如何 主要反应 主要副反应 抑制副反应 为控制积碳 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 从反应平衡及副反应来看 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 转化为可逆反应 温度越高 平衡转化率越高 从组成计算看出 1000 以上 CH4 含量才小于 0 5 要求设备的耐高温性能 3 为什么采用两段转化 两段转化的供热方式各有什么不同 如何确定和控制二段转化的为什么采用两段转化 两段转化的供热方式各有什么不同 如何确定和控制二段转化的 温度 温度 全部采用高温转化 设备费用和操作费用太高 所以采用低温 700 800 转化和高温 1200 转化的两段方式 一段温度对合金钢管要求低 用合金钢管保证传热和供热 二段采用砖内衬的绝热设备 并通入一定比例的空气与一段的 H2 反应产生热量和高温 1200 1400 保证 CH4 转 化彻底 同时加入了合成氨需要的原料 N2 二段炉温度 按甲烷控制指标来确定 压力和水碳比确定后 按甲烷平衡浓度来确定温 度 要求 yCH4 720 为第三阶段 反应速度随温度升高再增加 但增加幅度小 实验证明 第三阶段活化能较小 焙烧反应主要受氧扩散的控制 4 SO2 氧化为氧化为 SO3 的温度 压力 的温度 压力 SO2 含量等工艺条件如何 含量等工艺条件如何 温度 在催化剂活性温度范围内催化剂床层温度应沿最佳 温度线变化 即先高后低 压力 二氧化硫氧化反应是体积减小的反应 提高压力可提高平衡转化率 SO2 含量 根据硫酸生产总费用最低的原则来确定二氧化硫的起始浓度 最适宜的最 终转化率与所采用的工艺流程 设备和操作条件有关 5 SO3 的吸收过程通常采用发烟硫酸或的吸收过程通常采用发烟硫酸或 和浓硫酸吸收 为什么采用浓度为和浓硫酸吸收 为什么采用浓度为 98 3 的的 浓硫酸 浓度太高 太低有什么影响 浓硫酸 浓度太高 太低有什么影响 确定吸收塔操作温度主要考虑哪些方面的因确定吸收塔操作温度主要考虑哪些方面的因 素 素 如图所示 在任何温度下选择浓度为 98 3 的硫酸作为吸收液比较合适 若 吸收酸浓度太低 因水蒸气分压增高 易形成酸雾 但若吸收酸浓度太高 则液 面上 SO3 分压较高 气相中的不能完全被吸收 因为标准发烟硫酸游离 SO3 浓度为 21 从上表看出 在 气体中 SO3 浓度为 7 时 则说明吸收酸温不能超过 80 不同转化气 SO3 浓度下 SO3 吸收率与温度的关系如右图所示 其中 7 4 的 曲线与上表数据一致 可见 温度升高 吸收率下降 气相 SO3 浓度增加 吸收 率上升 6 制硝酸氨氧化的主要反应 其相态 热效应 反应平衡 催化剂等有什么特点 主制硝酸氨氧化的主要反应 其相态 热效应 反应平衡 催化剂等有什么特点 主 要副反应有哪些 要副反应有哪些 主反应 副反应 在反应温度下 上述反应的平衡常数都很大 如果对反应不加控制 氨和氧反应的最终产 物必然是 N2 要得到希望的产物 NO 不能从反应热力学去改变化学平衡来达到目的 只 能从反应动力学方面去着手 即寻找一种选择性的催化剂 抑制不希望的反应 目前最好 选择性的催化剂是铂 纯碱和烧碱复习思考题纯碱和烧碱复习思考题 1 纯碱中的重碱是什么意思 纯碱中的重碱是什么意思 密度为 0 95 1 07g cm 3 的纯碱 2 氨碱法制纯碱的主要原料有哪些 制碱过程的主要反应有氨碱法制纯碱的主要原料有哪些 制碱过程的主要反应有 哪些 主要副产物是什么 哪些 主要副产物是什么 原料 氯化钠 NaCl 和碳酸钙 CaCO3 主要反应 主要副产物 CaO NH4Cl 3 从干盐相图分析 为什么在从干盐相图分析 为什么在 P1 点点 NaHCO3 的结晶析出最多 且的结晶析出最多 且 Na 利用率最高 利用率最高 如何控制操作点的位置 升高温度对最佳操作点如何控制操作点的位置 升高温度对最佳操作点 P1 Na 利用率和利用率和 NaHCO3 结晶结晶 有什么影响 有什么影响 右图中 P2 P2 P2P1 P1 P1 为饱和线 1 2 3 区为 NaHCO3 NH4HCO3 NH4Cl 的析出区 P1 点可析出三种结晶 氨盐水碳酸化后的组成在 AC 线上 如果只需析出 NaHCO3 时 组成应 R S 线内 超过 S 析出 NH4HCO3 超过 R 析出 NaCl 如果总组成在 X 点 T 点为饱和溶液 结晶与溶液比为 TX XD 比值越大 析出结 晶越多 可见 P1 点操作最好 kJ mol OHNOOgNH28907645 4 223 kJ molOHONOgNH 9 1104624 4 2223 kJ molOHNOgNH02 1269623 4 2223 kJ molHNgNH69 913 2 223 kJ molONNO 6 1802 22 kJ molOHNNONH 6 18106564 223 molkJsCaOgCOsCaCO 105 176 23 催 催催 催 ClNHsNaHCOOHCONHNaCl 43223 催 催 2 22323 gOHgCOsCONasNaHCO 4 氨盐水碳化是在什么设备中进行的 氨盐水碳化是在什么设备中进行的 CO2 经氨盐水吸收 生成氨基甲酸铵 碳酸经氨盐水吸收 生成氨基甲酸铵 碳酸 氢铵 最终生成碳酸氢纳 各步骤的速度 温度有何特点 氢铵 最终生成碳酸氢纳 各步骤的速度 温度有何特点 氨盐水碳酸化是在碳酸化塔中进行 随着 CO2 的不断溶解 溶液中过量的氨基甲酸铵进一步发生水解反应 甲铵水解是 慢反应 是碳酸化的控制步骤 当 PH 值 10 5 的强碱性时 碳酸氢盐也存在下述离解反应 当氨盐水被碳酸化达到一定程度 HCO3 积累超过溶度积 析出碳酸氢钠 氨盐水进塔温度约 30 50 中部温度升到 60 左右 中部不冷却 但下部要冷却 控制塔底温度在 30 以下 保证结晶析出 碳化塔中部温度高 一方面反应本身有一些热量放出 另一方面主要是考虑结 晶初期温度高一点对晶粒长大有利 可形成较大晶体以利过滤 同时冷却速度不宜过 快 过快可能形成结晶浆 难于过滤分离 5 工业生产烧碱的方法有哪些 电解法生产烧碱的原料 电极反应 总化学反应是什工业生产烧碱的方法有哪些 电解法生产烧碱的原料 电极反应 总化学反应是什 么 精制食盐水时 其中的镁 硫酸根杂质如何去除 么 精制食盐水时 其中的镁 硫酸根杂质如何去除 方法 生产氢氧化钠通常用电解法 NaCl 为原料 苛化法 Na2CO3 为原料 原料 NaCl 水溶液 电极反应 总反应 除去杂质 去除镁离子的方法用 OH 而沉淀 Mg OH 2 出来 少量硫酸盐对电解过程影响大 在这一步也要除去 2 2 2 222 aqNaOHgHgClOHaqNaCl NasOHMgNaOHMg2 2 2 2 ClsBaSOBaClSO2 42 2 4 2 33 COHHCO 33442 2 2NHHCONHaqCOONHNH 33 sNaHCOHCONa 煤的化学加工煤的化学加工 1 煤的结构及煤气化原理 煤的基本结构煤的基本结构单元为缩合芳烃及环烷烃及多种侧链 杂原子及官能团 网络结构模型 整体 平均结构单元模型 有机质 煤气化原理煤气化原理 煤气化是煤与气化剂作用生成气体混合物的反应过程 目的是将煤转化成 可 燃气体 煤气化过程包含煤的热解 半焦的气化等过程 2 煤气化主要方法及能量利用 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 3 费托合成原理 化学反应 基本反应 nCO 2nH2 CH2 n nH2O H 158 kJ mol 250 C H2O CO CO2 H2 H 39 5 kJ mol 250 C 4 费托合成流程及产品加工流程的主要过程 5 煤的成焦过程及影响因素 在高温脱氧情况下 煤大分子的侧链不断脱落 芳核缩合并稠化 最后形成煤气 焦 炭及硫铵 苯 酚等多种化学产品 煤的成焦过程分为 煤的干燥预热阶段 温度 350 C 胶质形成阶段 温度 350 480 C 半焦形成阶段 温度 480 650 C 焦炭形成阶段 温度 650 950 C 一 填空题 1 石油芳烃主要来源于石脑油重整生成油和烃裂解生产乙烯副产的裂解石油 2 能为烃的烷基化提供烷基的物质称为烷基化剂 可采用的有多种 工业上常 用的有烯烃和卤代烷烃 3 为了满足对芳烃纯度的要求 目前工业上实际应用的主要是溶剂萃取和 萃取蒸馏来分离芳烃的馏分 4 指芳烃分子中苯环上的一个或几个氢被烷基取代生成烷基的反应称为芳 烃的烷基化反应 5 在 C8 芳烃的分离过程中 邻二甲苯和对二甲苯主要采用精馏的方法进 行分离 6 目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯脱氢法 7 芳烃转化反应所采用的催化剂主要有酸性卤化物和固体酸两大类 8 烷基芳烃分子中与苯环直接相连的烷基 在一定的条件下可以被脱去 此类反应称为芳烃的脱烷化 9 芳烃主要有如下三方面来源 1 来自煤的焦化的副产煤焦油和粗苯 2 来自催化重整的汽油 3 来自乙烯生产中的裂解气油 10 芳烃的转化反应主要有异构化反应 歧化与烷基转移 烷基化反应和脱烷 基化反应 11 工业上的 C8 芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的 C8 芳烃为原料 通 过催化剂的作用 转化成浓度接近平衡浓度的 C8 芳烃 从而达到增产对二甲苯 的目的 12 两个相同芳烃分子在酸性催化剂的作用和下 一个芳烃分子上的侧链烷基 转移到另一个芳烃分子上去的反应称为芳烃的歧化 13 C8 芳烃中的乙苯沸点最低 与关键组分对二甲苯的沸点仅差 2 2 可采 用精馏塔法进行分离 14 在催化剂作用下 烃类脱氢生产两种或两种以上的新物质称为催化脱氢 15 加氢反应可以细分为加氢和氢解两大类 16 影响加氢反应的因素有温度 压力以及反应中氢的用量 17 有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂作用下与氢气加成 这 个过程称为催化加氢 18 催化加氢反应一般是加热反应过程 19 催化脱氢反应一般是吸热反应过程 20 乙苯脱氢生产苯乙烯的反应体积增大 应采用较低的压力提高平衡转化率 反应吸热 应采用较高的温度 21 合成气主要成分是氢气和一氧化碳 用于制甲醇 应采用较高的压力 22 乙苯脱氢生产苯乙烯工艺采用稀释剂水蒸气的目的是降低苯乙烯的分压 二 名词解释 1 芳烃脱烷基化 烷基芳烃中与苯环相连接的烷基 在一定的条件可以脱去 此类反应称为烷基 的脱烷基化 2 烷基化剂 能为烃的烷基化提供反应的物质成为烷基化剂 3 芳烃烷基化 是芳烃分子中苯环的一个或几个氢被烷基所取代而生成烷基芳烃的反应 4 芳烃歧化 指两个相同的芳烃分子在酸性催化剂的作用下 一个芳烃分子上的烷基转移到 另一个芳烃分子上的反应 5 烷基转移 指两个不同芳烃分子之间发生烷基转移的过程 6 催化加氢 系指有机化合物中一个或几个不饱和的官能团在催化剂的作用下与氢气加成 7 催化脱氢 在催化剂作用下 烃类脱氢生成两种或两种以上物质称为催化脱 氢 8 破坏加氢 又叫氢解 在加氢过程的同时有机化合物分子发生分解 此时氢分子一部分进 入生成物大分子中 另一部分进入氢解所得的小分子中 三 简答题 1 简述芳烃转化包括的化学反应 包括异构化反应 歧化反应 烷基化反应 烷基转移反应 脱烷基化反应 2 列出芳烃转化的催化剂种类 有酸性催化剂和固体酸 固体酸又分为浸附在适当载体上的质子酸 浸附在适 当酸性卤化物 混合氧化物催化剂 贵金属 氧化硅 氧化铝催化剂 分子筛催 化剂 3 C8 芳烃异构化反应所用的催化剂 无定型 SiO2 Al2O3 催化剂 负载型铂催化剂 ZSM 催化剂 HF BF3 催化剂 4 简述目前工业上分离对二甲苯的方法 深冷结晶法 络合分离法 吸附分离法 5 简述开发芳烃转化工艺的原因 不同来源的各种芳烃馏分组成是不同的 能得到各种芳烃的产量也不同 因此 如果仅从这里取得芳烃 必然导致供需矛盾 所以用该工艺调节芳烃产量 6 简述加氢反应催化剂类型 金属催化剂 骨架催化剂 金属氧化物催化剂 金属硫化物催化剂 金属配位 催化剂 7 简述加氢反应类型 不饱和炔烃 烯烃双键加氢 芳烃加氢 含氧化合物加氢 含氮化合物加氢 氢解 8 简述制取苯乙烯的方法 乙苯脱氢法 乙苯共氧法 甲苯原料合成 乙烯苯 直接合成 9 合成气生产原料有哪些 煤 天然气 重油或渣油 B 甲缩醛的用途 1 在杀虫剂配方中的应用 2 将少量甲缩醛与乙醇 酯或酮混合可使溶剂得到增效作用 甲缩醛的这些特 点使它特别适于作为油漆及清漆配方 胶水与黏结剂 油墨及各种气雾剂产品 中的添加剂 使产品获得优良的均匀相 在皮