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时间:2018-01-28
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1、化工工艺学复习题一、简答题:1.氧化锌脱硫的工作原理是什么?其脱硫过程如何? 原理:氧化锌法可脱除无机硫和有机硫,主要脱除无机硫,使硫含量<0.1×10-6。(6分)脱硫过程:氧化锌脱硫就是H2S气体在固体ZnO上进行反应,生成H2O进入气相,ZnS则沉积在ZnO固体表面上。需要将氧化锌脱硫剂都做成高孔率的小颗粒以增大反应和沉积面积,反应速度主要是内扩散控制。2.描述由NH3和CO2合成尿素的化学反应过程与相态。答:目前,工业合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反应合成的,属于有气相存在的液相反应,如下图所示。反应被认为分两
2、步进行: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(AmmoniumCarbonate,简写AC,甲铵);第二个脱水生成尿素(Urea,简写Ur)的反应为慢速吸热反应,且为显著可逆反应。①尿素生成反应为液相可逆反应,应该具备一定的压力(液化NH3和CO2)和温度(保证反应速度)。②未反应原料必须循环利用,循环的NH3和CO2水溶液也必然携带一定量的水。③合成尿素的原料中有NH3、CO2和H2O,物料配比中采用NH3过量;④合成反应开始,溶液中的CO2以AC形式存在,溶液中存在NH3、AC和H2O
3、;⑤合成反应过程,溶液中存在NH3、AC、H2O和Urea。3.合成氨生产过程主要分为哪几个工序?画出以天然气为原料合成氨的框图。 答:合成氨的生产过程主要分为3个工序:造气:制备含氮、氢气的原料气净化:将原料气中的杂质如CO、CO2、S等脱除到ppm级(10-6)压缩和合成:净化后的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、450℃左右以天然气为原料合成氨的框图:4.以天然气为原料合成氨工艺中,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: 副反应:抑制副反应的策略:(1)生成碳黑。为控制积碳,主
4、要通过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。(2)两段转化。工业中采用串联的两段转化工艺,保证甲烷转化彻底。(5分)5.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?答:天然气中的硫化物主要是硫化氢(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。(4分)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。(3分)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
5、综合吸收法等。(3分)6.写出尿素合成反应过程的反应和主要副反应,副反应有哪些控制措施?副反应:(5分)控制副反应措施:在尿素生产过程中的副反应主要有尿素缩合反应和水解反应,它们存在于整个尿素的分离纯化过程中。温度越高,副反应速度越快;时间越长,被消耗的尿素越多。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。7.简述氨碱法制纯碱的生产原理(主要反应和生产过程)。氨碱法制备纯碱是以氯化钠(N
6、aCl)和碳酸钙(CaCO3)为原料。生产过程:①碳酸钙经过焙烧产生CO2和CaO;②CO2与NH3在NaCl水溶液中沉淀出碳酸氢钠(NaHCO3);③NaHCO3再经焙烧制得纯碱(Na2CO3);④副产CaO经水合、NH4Cl反应制得氯化钙;⑤释放的NH3循环利用,再与NaCl和CO2制备NaHCO3。8.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? 氨碱法制备纯碱是以氯化钠(NaCl)和碳酸钙(CaCO3)为原料。主要副产物:氨,氯化钙9.简述煤的液化--费托法合成原理,所用催化剂以及主要有哪些工
7、艺?CO+H2→(CH2)n+H2OCO+H2O→CO2+H2目前工业上主要用铁催化剂。主要的合成工艺:Arge固定床合成液体燃料的工艺Synthol气流床合成工艺MFT法合成液体燃料的工艺其他合成工艺10.简述聚合反应中以本体聚合和溶液聚合的聚合机理和产品特性。遵循自由基聚合一般规律,提高速率的因素往往使分子量下降。本体聚合:单体本身加少量引发剂(甚至不加)的聚合。溶液聚合:单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。本体聚合散热难,自加速显著。可制板材;产品特性:纯度高,分子量分布宽。溶液聚合散热易,反应平稳,产物宜直接使用。产品特性:
8、纯度、分子量较低。二、图形分析题1.从干盐相图分析,为什么在P1点NaHCO3的结晶析出最多?1、2、3区主要析出那些晶体?答案:ⅠP2、P2Ⅱ、P2P1、P1Ⅲ、P1Ⅳ为饱和线;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N
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