《化工工艺学》题库

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1、合成氨1.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？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

2、段转化的温度？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<0.005，出口温度应为1000℃左右。凯洛格(Kellogg)甲烷蒸汽转化工艺流程1-钴钼加氢反应器；2-氧

3、化锌脱硫罐；3-对流段；4-辐射段(一段炉)；5-二段转化炉；6-第一废热锅炉；7-第二废热锅炉；8-汽包；9-辅助锅炉；10-排风机4.天然气中的硫成分有哪些？干法脱硫和湿法脱硫的主要方法有哪些？其适用范围有何区别？硫化氢(H2S)，同时此外还可能有一些有机硫化物，如硫醇(C2H5SH)、硫醚(CH3SCH3)及噻吩(C4H4S)、二硫化碳(CS2)等。•干法脱硫：一般适用于含S量较少的情况氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等•湿法脱硫：一般适用于含S量较大的场合化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等5.氧化锌脱硫的

4、工作原理是什么？其工艺流程和工艺条件如何？氧化锌脱硫法也可以脱除硫醇、硫醚等有机硫，但反应速度较慢，一般选择较高的温度350～400℃，才能获得较快的反应速度。反应式如下：在有H2存在时，一些有机硫可先转化为H2S，再被氧化锌所吸收，反应式如下：流程1：硫含量较高流程2：硫含量较低6.变换工序的反应原理和主要任务是什么？为什么要分中温变换和低温变换？是将原料气中的CO变成CO2和H2。H2是合成氨需要的原料成份，CO2在后面的脱碳和甲烷化两个工序中除去，作为生产尿素或食品级CO2的原料。变换反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小。为

5、了变换过程进行彻底，要求尽可能低的反应温度；但温度低，反应速度必然减缓7.苯菲尔脱碳的主要化学反应和脱碳原理是什么？再生指数(碳化度)的定义是什么？原理：CO2的吸收过程是CO2与K2CO3反应生成KHCO3。但是由于受反应速度的限制，气体中CO2与溶液中K2CO3的反应速度较慢。为了加快CO2在K2CO3溶液中的吸收速度，通常在K2CO3溶液中又添加了一种催化剂二乙醇胺再生指数(碳化度)的定义：每摩尔K2CO3所已经吸收的CO2摩尔数，即溶液中K2CO3转化为KHCO3的转化度。化肥1.描述由NH3和CO2合成尿素的化学反应过程与

6、相态。（重点）上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应，反应程度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵；第二个脱水生成尿素的反应为慢速吸热反应，且为显著可逆反应。2.尿素合成反应过程的主要副反应及控制措施。（熟悉就行）当温度在60℃以下时，尿素水解缓慢；温度到100℃时尿素水解速度明显加快；温度在145℃以上时，水解速度剧增。尿素浓度低时，水解率大。氨也有抑制尿素水解的作用，氨含量高的尿素溶液的水解率低。3.尿素生产的氨汽提法流程中，合成塔出来的尿素溶液主要经过了那些设备，溶液的温度、压力、组成如何？（常识了解）设备：气提塔，降膜分解器，目前

7、，工业合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反应合成的，温度的影响：温度较低时平衡转化率随温度升高而增加，在190℃时达最大，温度进一步升高，平衡转化率反而下降。一般选择尿素合成温度为180～190℃组成的影响：CO2过量对转化率影响很小，氨过量则明显提高转化率。氨碳比的影响如右图。水碳比增加0.1，转化率下降约1％。不同工艺选择的合成过程物料比不同。如：水溶液全循环法氨碳比4.0，水碳比0.65～0.7；汽提法工艺氨碳比2.9～3.1，水碳比0.3～0.4。压力的影响：压力对液相反应的影响很小。但由于体系存在惰性气体和气液平衡

8、，操作压力应该大于平衡压力4.硝酸铵的主要用途是什么？1．硝铵是重要的氮肥，特别适用于温度低的旱田。还是制造复合肥料的原料。2.硝铵是炸药的主要原料。3.硝铵还是制麻醉剂(N2O，笑气)的原料。5.湿法磷酸是用磷酸为催化剂、硫酸溶液分