化工工艺学考试卷

.化工工艺学试题一一、填空题（本题共20 分，共 10 小题，每题各 2 分）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 -_、和，而从动力学角度分析只有 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： 、- 和。;.3、煤中的水分主要分为三类，其中包括：游离水、4、在合成氨 co变换工序阶段低温变换催化剂主要有两种类型。 和。 和 5、在合成氨原料气的净化过程中脱硫的方法主要分为：_两种类型。 和-6、氨合成塔的内件主要由 、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： - （反应方程式） 和 - （反应方程式）。8、在以硫铁矿为原料生产硫酸过程中，硫铁矿在进入沸腾焙烧炉前需要达到的组成指标为： s20%、 、 、 、 和 h2 o异烷烃环烷烃芳烃 b.正烷烃异烷烃环烷烃芳烃正烷烃 异烷烃 d.环烷烃芳烃正烷烃 异烷烃3. 下列可用来评价裂解原料性质的指标为:a. 转化率； b.氢含量; c.选择性; 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; b.低温对转化反应平衡有利;c.高压有利于转化反应平衡; d.低水碳比有利于转化反应；5. 对co变换反应，下列说法正确的是：a. 高温和高水碳比有利于平衡右移；b.变换反应是可逆放热反应；c.变换过程采用单反应器；d.压力对平衡和反应速度都无影响；6. 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7. 保持强放热的氧化反应能稳定进行的关键是:a. 合理选择载热体和载热体的温度控制. b.控制好单程转化率 . c.控制好原料的配比 . d. 控制好适宜的空速 .8. 乙烯环氧化制环氧乙烷工艺的催化剂的活性组分是：a. cu b. ag c.三氧化二铝 d. fe9. 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a. 冷却反应后物料 . b. 除去反应后物料中未反应的氨同时使其冷却. c.除去反应后物料中未反应的氨. 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:a.活性组分之一 b.助催化剂 c.抑制剂 d.氧化促进剂四、简要回答下列各题 . （共 30分，每题 6分）1. 常采用哪些方法对合成气精制？这些方法各有何优缺点。2. 裂解气为何脱炔，如何脱炔？3. 乙烯环氧化的主、付反应如何？4. 在氧化反应过程中，致稳气有何作用？5. 结合你所学的工艺知识，谈谈水在化工生产中的作用？ 五、参考有关工艺流程图，简要回答问题（20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。请参考此流程图回答下列问题：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？5. 此工艺的压力为何选 3mpa？附图：天然气一水蒸气转化工艺流程示意图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 一烟囱化工工艺学试题六三、 填空题（本题共35 分，每空1 分，共 35 空）1、合成氨原料构成从以为主转移到以和 为主。2、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：； ； 。3、甲烷蒸汽二段转化的目的：； 。4、一氧化碳高变催化剂是以为主体，以为主要添加物的多成分铁-铬系催化剂。5、脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫，湿法脱硫按其作用原理可分为； ；。6、二氧化碳既是氨合成的毒物，又是制造； 等氮肥的重要原料。7、氨是铜氨液中的主要组分，它以； ； 三种形式存在。8、合成尿素反应为：。9、提高平衡氨含量的途径有：； ； ； 。10、接触法制造硫酸生产过程包含有三个基本工序：； ； 。11、硫铁矿在氧较充足的条件下，其焙烧反应方程式为。12、 so2 催化氧化所用催化剂为：。13、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 。14、生产纯碱最重要的方法为、 和天然碱加工。15、氨碱法制碱过程中，碳酸化所需的co 2 主要来源于。16、裂解气从裂解炉出来之后应立即进行处理，然后再净化。二、简答题（本题共45 分，每题9 分，共 5 题）1、 请绘出以硫铁矿为原料生产硫酸的方块流程图。2、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？3、联合法制碱包括哪两个过程？绘出其原则流程图？4、简述天然气为原料进行蒸汽转化的工艺条件。5、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。三、计算题（20 分，每小题10 分）1、某一氯碱工厂的电解车间，采用隔膜法电解食盐水溶液，共有40 台电解槽，通电电流为10000a/ 台，求该厂每天理论上可生产多少naoh、 cl 2、 h 2 ？2、管式裂解炉原料乙烷进料1000kg/h ，反应掉乙烷量700kg/h ，得乙烯400 kg/h ，求反应的转化率、选择性和收率。化工工艺学试题七四、 填空题（本题共35 分，每空1 分，共 35 空）1、氨的生产方法有和 。2、工业实践证明，煤气化操作采用三高一短，即、 、 的经验是行之有效的。3、co 变换所用催化剂分为、 和宽温耐硫变换催化剂。4、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。干法脱硫中最典型的方法是。5、铜铵液吸收法中，所采用的再生装置中三个塔从上到下的正确位置是：、 。6、氨合成反应过程由气固相催化反应过程的、 和 等一系列连续步骤组成。7、尿素合成条件下可能发生的副反应有三个：、 和 。8、合成尿素反应为。9、so2 炉气干燥所采用的干燥剂为。10、硫酸的生产方法主要有和 两种方法。11、纯碱的分子式为na2co3 ，倍半碱的分子式为，洁碱的分子式为：。12、联合法制碱过程中，碳酸化所需的co 2 主要来源于。13、苛化法制烧碱的原理为：。14、芳烃的脱烷基化有：、 、 和 。15、裂解气从裂解炉出来之后应立即进行处理，然后再净化。16、工业上烃类裂解乙烯的过程主要有：、 、 。二、 简答题（本题共45 分，每小题9 分，共 5 题）1、 绘出天然气为原料合成氨的方块流程图2、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。3、氨合成的工艺条件如何选择？4、简述氨碱法制纯碱包括哪些过程？5、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。三、计算题（20 分，每小题10 分）1、某一氯碱工厂的电解车间，采用隔膜法电解食盐水溶液，共有40 台电解槽，通电电流为10000a/ 台，求该厂每天理论上可生产多少naoh、 cl 2、 h 2 ？2、管式裂解炉原料乙烷进料1000kg/h ，反应掉乙烷量600kg/h ，得乙烯340 kg/h ，求反应的转化率、选择性和收率。化工工艺学试题一答案一、填空题（本题共20 分，共 10 小题，每题各 2 分）1、ch 4c2h 2 ； 2cocco2 ； coh 2ch 2 o ； ch 4c2h 22、空气煤气；水煤气；混合煤气；半水煤气.3、吸附态水；化学键态水4、铜锌铝系；铜锌铬系5、湿法脱硫；干法脱硫6、催化剂筐；热交换器7、2nh 3 (g)+co2 (g)=nh 4coonh 2 (l) ；nh 4coonh 2 (l) nh 2conh 2 (l)+h 2o (l)8、as0.05%；c1%； pb0.6%；f0.05%9、稳定的矿石组成；稳定的投矿量10、2nacl+h2o cl 2+h2+2naoh二、简答题（本题共50 分，共 5 小题，每题各10 分）1、答：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。2、答： 铁氧化物，含量为8090%，是催化剂的活性组分； 三氧化二铬，含量为3.015%，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0.20.4%，是催化剂的助剂，能提高催化剂的活性，强度及耐热性。3、答：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、答：优点：原料便宜；生产过程中氨能循环使用，损失少；能实现大规模连续生产； 易实现机械化和自动化；产品质量高。缺点：原料利用率低；废液废渣污染严重，不便在内陆建厂；母液中含有大量的nh4cl，需加入石灰乳才能使之分解，并通过蒸馏回收氨，设置蒸氨塔消耗大量蒸汽和石灰；流程长，设备庞大，能量消耗大。5、答： 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 (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%三、计算题（本题共30 分，共 2 小题，每题各15 分）化工工艺学试题二答案一、填空题（本题共20 分，共 10 小题，每题各 2 分）1、0.5%；2.83.12、降压减量；提高水碳比3、温度；加热速率4、蓄热法；富氧空气气化法+5、cu(nh3 )26、co+3h2=ch4+h2o；co2+3h2=ch4+2h2o；2coc+co2；ni+4co ni(co) 47、抑制缩二脲的生成；降低物系介质的腐蚀性8、焙烧；转化9、氨碱法；天然碱加工10、纤维素；半纤维素；淀粉；糖类.二、简答题（本题共50 分，共 5 小题，每题各10 分）1、答：主反应： ch 4ch 4h 2oco2co3h 2 ；2co2h 2 ；ch 42h 2oco4h 2 ；ch 42co23coh 2h 2o ；ch 43co24co2h 2o ；coh 2oco2h 2副反应： ch 4c2h 2 ；2coco2c ；coh 2ch 2o2、答： 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。3、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0.10.5cm3/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、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。 工艺流程长，再生过程比较复杂。5、答： 尿素水解反应： nh 2conh2+h2o=2nh3+co2； 缩合反应： 2 nh2conh 2 nh2conh 2+nh 3； 异构反应： nh2conh 2 nh 4nco，nh 4nconh 3+hnco化工工艺学试题三答案一、填空题（本题共30 分，每空 1 分，共 30 空）1、造气、净化、压缩与合成2、残余 ch40.5%、（h2 +co）/ n2 =2.83.13、ch 4h 2oco3h 2 ； coh 2oco2h 2 。4、ni 、al 2o35、湿法脱硫、氧化锌脱硫6、对流段、辐射段7、高温、高压8、co22 nh 3nh 2conh 2h 2o9、硫铁矿10、 4fes 211o22fe 2o38 so211、酸洗流程12、钒催化剂13、两次转化两次吸收14、氨碱法、联合制碱法15、石灰石煅烧16、 2 nacl2h 2o2 naohcl 2h 217、乙烯18、高温、停留时间短、低烃分压19、急冷二、简答题（本题共60 分，每题 10 分，共 6 题）答案要点：1、空气或 o2降温浓硫酸fes2so2 炉气so2 炉气炉气焙烧除尘净化干燥as、 se、pb、 sif 4烧渣杂质烧 渣硫酸酸雾杂质o2so2产品吸收转化2、硫酸气体净化系统脱酸性气体、脱水、脱炔、脱一氧化碳。压缩和冷冻系统加压降温。精馏分离系统精馏塔、分离甲烷、乙烯、丙烯、c4 馏分及 c5 馏分。3、（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。4、（1）制碱过程 nacl + nh 3 + co2 + h 2o nahco 3+ nh 4cl（2）从母液中将氯化铵结晶出来：nh 3 + hco3 nh+ + co 2原则流程图：nh 3 + hco3 nh 2coo43+ h2onh 3naclco 2过程母液吸 氨氨母液加 盐碳酸化nahco 3 去煅烧过 滤过程过 滤冷却加盐碳酸化氨母液吸 氨nh4cl 去干燥母液naclco 2nh 35、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。3.54.0mpa。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 7603.2mpa，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2.53.5。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。.6、略三、计算题（ 10 分）转化率： 70%，选择性： 89.8%，收率： 62.86%化工工艺学试题四答案一、填空题（本题共30 分，每空 1 分，共 30 空）1、氰化法、直接合成法2、残余 ch40.5%；（h2+co）/ n2 =2.83.13、低温变换催化剂、高温变换催化剂4、碳酸氢铵5、回流塔、还原器、再生器6、顶部烧嘴炉、侧壁烧嘴炉7、绝热式8、co22 nh 3nh 2conh 2h 2o9、沸腾焙烧10、3 fes28o2fe 3o46 so211、9395%的浓硫酸12、硝化法、接触法13、nahco 314、合成氨系统15、 na 2co3ca(oh )2caco 32 naoh16、石油、天然气、生物质17、急冷18、热裂解、裂解气预处理、裂解气分离19、pna二、简答题（本题共60 分，每题 10 分，共 6 题）答案要点：1、天然气蒸汽空气压 缩脱 硫一段转化压 缩二段转化高温变换低温变换;.二氧化碳脱 碳甲 烷 化未反应的氢、氮气.2、x3、答案要点：温度： 400500 ；t压力：中小型厂 2032mpa ； 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% 。4、盐水制备、石灰石煅烧、吸氨、碳酸化、过滤、煅烧、氨回收。5、过程甲烷转化项目co 变换高变低变氨合成so2 催化氧化主要成分nio 2fe2o3cuofe3o4v2o5活性成分nife3o4cufev2o5耐火材料烧载体结型 al 2o3mgo主要成分/铁 al 2o3硅铝酸钙助催化剂/cr2o3、k 2 ocr2o3、znoal 2o3、 k 2osio2、caok 2 so4活性温度范围 500350400180250500 左右4506006、;.三、计算题（ 10 分）转化率： 70%，选择性： 76.5%，收率： 53.55%化工工艺学试题五答案一、填空题（共 20分,每空2分）1、原料预处理、化学反应2、链引发反应、链增长反应、链终止反应3、天然气蒸汽转化反应4、降低、提高5、固定床、硫化床二、选择题（本题共20 分，每题 2 分）1、d 2、a 3、d 4、a 5、b6、a 7、c 8、c 9、d 10、c三、判断题（本题共10 分，每题 2 分）1、 2、 3、 4 、 5 、四、简要回答下列各题 .（共 30 分，每题 6 分）1、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。;.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。3、答：2、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。它们可能影响催化剂寿命，恶化产品质量，形成不安全因素，产生不希望的副产品。常采用脱除乙炔的方法是溶剂吸收法和催化加氢法。溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂主反应：平行副反应：串联副反应：二氧化碳和水主要由乙烯直接氧化生成，反应的选择性主要取决于平行副反应的竞争，环氧乙烷串联副反应是次要的。4、答：致稳气是惰性的，能减小混合气的爆炸限，增加体系安全性；具有较高的比热容，能有效地移出部分反应热，增加体系稳定性。5、略五、参考有关工艺流程图，简要回答问题（共20 分） 答案要点：1、1#设备的作用是将有机硫转化为无机硫。2、2#设备的作用是用氧化锌干法脱硫法脱除天然气中的无机硫。3、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。4、降低二段转化的热负荷，提高二段转化催化剂的利用率。5、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。化工工艺学试题六答案一、填空题（本题共35 分，每空1 分，共 35 空）1、固体燃料、气体燃料、液体燃料2、空气煤气、水煤气、混合煤气、半水煤气3、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。4、fe2o3、cr2o3 5、物理法、化学法、物理-化学法6、催化剂、尿素、碳酸氢铵7、络合氨、固定氨、游离氨8、 co22nh 3nh 2 conh 2h 2o9、降低温度、提高压力、保持氢氮比为3 左右、减少惰性气体含量10、焙烧、转化、吸收11、 4fes 211o22 fe 2o38so212、钒催化剂13、两次转化两次吸收14、氨碱法、联合制碱法15、石灰石煅烧16、急冷二、 简答题（本题共45 分，每小题9 分，共 5 题）答案要点：空气或 o2降温浓硫酸fes2焙烧as、 se、pb、 sif 4so2 炉气烧渣so2 炉气除尘杂质炉气净化干燥酸雾烧 渣o2硫酸产品硫酸2、（ 1）氨合成与烃类裂解都需要在高压下进行。吸收杂质so2转化（ 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。3、（ 1）制碱过程nacl + nh 3 + co 2 + h 2o nahco 3+ nh 4cl（ 2）从母液中将氯化铵结晶出来：nh3 + hco3 nh4+ + co 23nh 3 + hco 3 nh 2coo+ h 2o原则流程图：nh 3naclco 2过程母液吸 氨氨母液加 盐碳酸化nahco 3 去煅烧过 滤过程过 滤nh4cl 去干燥冷却加盐碳酸化氨母液吸 氨母液naclco 2nh 34、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。压力通常为3.54.0mpa 。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2.53.5 。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。.5、应使转化过程不在热力学析