化工工艺学试题(整理版)

By WMY 1 在合成氨烃类蒸汽转化的过程中 从热力学角度分析有三个副反应存在析炭的可能 性 这三个副反应的化学反应方程式分别为24 2HCCH 2 2COCCO OHCHCO 22 而从动力学角度分析只有 24 2HCCH 才可能析炭 2 按照用途的不同可将工业煤气分为四类 分别为 空气煤气 水煤气 混合煤 气和半水煤气 3 煤中的水分主要分为三类 其中包括 游离水 吸附态水和化学键态水 4 在合成氨 CO 变换工序阶段低温变换催化剂主要有铜锌铝系 和铜锌铬系 两种类型 5 在合成氨原料气的净化过程中脱硫的方法主要分为 湿法脱硫 和 干法脱硫 两种 类型 6 氨合成塔的内件主要由 催化剂筐 热交换器 和电加热器三个部分组成 7 尿素的合成主要分两步进行分别为 2NH3 g CO2 g NH4COONH2 1 和 NH4COONH2 l NH2CONH2 l H2O l 9 在沸腾炉焙烧硫铁矿时要稳定沸腾炉的炉温需要做到的三个稳定分别为 稳定的 空气量 稳定的矿石组成 和 稳定的投矿量 10 在合成氨烃类蒸汽转化的过程中 当析炭较轻时可采用降压减量 和提高水碳比两 种法将积炭消除 11 在用甲烷化法脱碳时的主反应为 CO 3H2 CH4 H2O 和 CO2 3H2 CH4 2H2O 副反应为 2CO C CO2和 Ni 4CO Ni CO 4 12 硫铁矿接触法生产硫酸的过程包括 焙烧 转化和吸收三个基本过程 13 目前 世界上生产纯碱的方法主要有 氨碱法 天然碱加工和联合制碱法 14 合成氨生产过程包括 造气 净化 和 压缩合成 三大步骤 15 写出甲烷蒸汽转化反应的独立主反应 422 3CHH OCOH 222 COH OCOH 16 甲烷蒸汽转化过程所用催化剂的主要活性成分是 Ni 载体是 Al2O3 17 脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫 其中低温甲醇洗涤法属于 湿法脱硫 干法 脱硫中最典型的方法是 氧化锌脱硫 18 一段转化炉 对流段 和 辐射段 两个主要部分组成 19 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 20 硫酸生产原料主要有 硫铁矿 硫磺 硫酸盐 硫化氢等 我国 硫铁矿 分布 较广 21 硫铁矿在氧较充足的条件下 其焙烧反应方程式为 22232 41128FeSOFe OSO 22 目前 SO2炉气在净化过程中主要采用酸洗流程或水洗流程 23 SO2催化氧化所用催化剂为 钒催化剂 24 为了降低尾气中 SO2的含量 提高硫的利用率 对 SO2的转化工艺进行了改进 最 有效的技术是 两次转化两次吸收 By WMY 25 氨碱法制碱过程中 碳酸化所需的 CO2主要来源于 石灰石煅烧 26 有机化学工业的最基本的产品为 乙烯 27 合成氨生产过程包括 造气 净化 和 压缩合成 三大步骤 28 写出甲烷蒸汽转化反应的独立主反应 422 3CHH OCOH 222 COH OCOH 29 甲烷蒸汽转化过程所用催化剂的主要活性成分是 Ni 载体是 Al2O3 30 脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫 其中低温甲醇洗涤法属于 湿法脱硫 干法 脱硫中最典型的方法是 氧化锌脱硫 31 一段转化炉 对流段 和 辐射段 两个主要部分组成 32 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 33 硫酸生产原料主要有 硫铁矿 硫磺 硫酸盐 硫化氢等 我国硫铁矿分布较广 34 硫铁矿在氧较充足的条件下 其焙烧反应方程式为 22232 41128FeSOFe OSO 35 目前 SO2炉气在净化过程中主要采用酸洗流程或水洗流程 36 SO2催化氧化所用催化剂为 钒催化剂 37 为了降低尾气中 SO2的含量 提高硫的利用率 对 SO2的转化工艺进行了改进 最 有效的技术是 两次转化两次吸收 38 氨碱法制碱过程中 碳酸化所需的 CO2主要来源于 石灰石煅烧 39 有机化学工业的最基本的产品为 乙烯 40 以天然气为原料 采用蒸汽转化法制造粗原料气时应满足两大要求 残余残余 CHCH4 4 0 5 0 5 H H2 2 CO CO N N2 2 2 8 3 1 2 8 3 1 41 CO 变换所用催化剂分为低温变换催化剂低温变换催化剂 高温变换催化剂 高温变换催化剂和宽温耐硫变换催化剂 42 合成尿素反应为 23222 2CONHNH CONHH O 43 目前 焙烧硫铁矿主要采用沸腾焙烧沸腾焙烧或固定床焙烧技术 44 化工生产过程一般可概括为 原料预处理 化学反应 和产品分离及精制三 大步骤 45 由反应方程式CH4 H2O CO 3H2表示的反应 常被称为 天然气蒸汽转化反应 反 应 46 固定床 反应器特别适用于有串联式深度氧化副反应的反应过程 可抑制串联 副反应的发生 硫化床 反应器比较适合用于深度氧化产物主要来自平行副反应 且主 副反应的活化能相差甚大的场合 By WMY 47 煤气化因采用不同的气化剂 可以生产几种不同用途的工业煤气 空气煤气 水空气煤气 水 煤气 混合煤气 半水煤气煤气 混合煤气 半水煤气 48 甲烷蒸汽二段转化的目的 将一段转化气中的甲烷进一步转化 加入空气提供氨将一段转化气中的甲烷进一步转化 加入空气提供氨 合成需要的氮 同时燃烧一部分转化气而实现内部给热合成需要的氮 同时燃烧一部分转化气而实现内部给热 49 二氧化碳既是氨合成催化剂催化剂 的毒物 又是制造尿素 碳酸氢铵尿素 碳酸氢铵 等氮肥的重要原 料 50 提高平衡氨含量的途径有 降低温度 提高压力 保持氢氮比为降低温度 提高压力 保持氢氮比为 3 3 左右 减少惰左右 减少惰 性气体含量 性气体含量 51 接触法制造硫酸生产过程包含有三个基本工序 52 SO2催化氧化所用催化剂为 钒催化剂钒催化剂 53 为了降低尾气中 SO2的含量 提高硫的利用率 对 SO2的转化工艺进行了改进 最 有效的技术是 两次转化两次吸收两次转化两次吸收 1 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 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 2 2 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 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 3 简述烃类蒸汽转化过程中析炭的危害及防止析炭应采取的措施 简述烃类蒸汽转化过程中析炭的危害及防止析炭应采取的措施 危害 炭黑覆盖催化剂的表面 堵塞催化剂的孔道 降低催化剂的活性 炭黑的生成影响反应器内的传热 致使转化炉管壁局部过热 而缩短其使用寿命 炭黑的生成能使催化剂粉碎 增大床层阻力 影响生产能力 应采取的措施 提高蒸汽比 水碳比 保持催化剂的活性 选择适宜的操作条件 4 4 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 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 5 5 简述硫酸生产两转两吸工艺的优 缺点 简述硫酸生产两转两吸工艺的优 缺点 优点 转化反应速度快 最终转化率高 能处理 SO2含量较高的气体 能减轻尾气的危害 缺点 热量损失大 阻力大 能耗增加 流程长 操作复杂 4 简述氨碱法生产纯碱的优 缺点 6 6 写出转化率 产气率 选择性 收率及质量收率等衡量裂解结果指标的定义式 写出转化率 产气率 选择性 收率及质量收率等衡量裂解结果指标的定义式 转化率 转化率 参加反应的原料量 通过反应器的原料量 100 产气率 产气率 气体产物总质量 原料质量 100 选择性 选择性 转化为目的产物的原料摩尔数 反应掉的原料摩尔数 100 收率 收率 By WMY 转化为目的产物的原料摩尔数 通过反应器的原料摩尔数 100 质量收率 质量收率 实际所得目的产物质量 通入反应器的原料质量 100 7 7 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 8 8 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 9 9 简述氨碱法制纯碱包括哪些过程 简述氨碱法制纯碱包括哪些过程 盐水制备 石灰石煅烧 吸氨 碳酸化 过滤 煅烧 氨回收 10 10 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 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 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 K 2O Cr2O3 Z nO Al2O3 K2O SiO2 CaO K2SO4 活性温度范围 500 350 400180 250 500 左右 450 600 11 11 联合法制碱包括哪两个过程 联合法制碱包括哪两个过程 1 制碱过程NaClNaCl NHNH3 3 COCO2 2 H H2 2O O NaHCONaHCO3 3 NHNH4 4ClCl 2 从母液中将氯化铵结晶出来 NHNH3 3 HCOHCO3 3 NHNH4 4 COCO3 32 2 NHNH3 3 HCOHCO3 3 NHNH2 2COOCOO H H2 2O O 12 12 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 焙烧除尘 净化 干燥 转化吸收产品 硫酸 As Se Pb SiF4 空气或 O2 FeS2SO2炉 气烧渣 降温 SO2炉气 杂质 炉气 酸雾 SO2硫酸 浓硫酸 杂质 烧渣 O2 By WMY 气制备与净化系统的设备投资 压力通常为 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 13 13 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 1 下列哪个过程属于对石油的一次加工 D 常压蒸馏和减压蒸馏 2 各族烃类的裂解反应难易顺序为 A 正烷烃 异烷烃 环烷烃 芳烃 3 下列可用来评价裂解原料性质的指标为 D 氢碳比 4 对于天燃气水蒸汽转化反应 下列说法正确的为 A 水蒸气转化反应是吸热的可逆 反应 5 对CO变换反应 下列说法正确的是 B 变换反应是可逆放热反应 6 合成氨反应是 A 可逆放热反应 7 保持强放热的氧化反应能稳定进行的关键是 C 控制好原料的配比 8 乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂的活性组分是 B Ag 9 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 D 防止丙烯腈 HCN 等副产物聚合 10 乙烯氧氯化双组分催化剂中的KCl可视为 C 抑制剂 1 通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量 2 对烃类的裂解过程 要求高温 高压 低停留时间 3 吸热反应是热力学上不利的反应 4 用于氨合成的熔铁催化剂 使用前必须升温还原活化 5 醋酸铜氨溶液精制合成氨用合成气是工业上应用最广泛的方法 增加高价铜浓 度能增加铜液的吸收能力 1 在 CO 变换的实际生产中 通常可测得原料气及变换气中 CO 的干基含量 假设以 1mol 干原料气为基准 初始 CO 的干基含量为 y1 变换后 CO 的干基含量为 y2 试 计算在转化过程中 CO 的转化率 x 解 C