液氮洗工段操作問答

1、液氮洗工段操作問答1 、液氮洗系統(tǒng)的生產(chǎn)任務(wù)是什么？答：液氮系統(tǒng)的主要生產(chǎn)任務(wù)有：1 ）凈化原料氣：利用分子篩吸附器脫除來自低溫甲醇洗工藝氣中的微量CO2、CH3OH等高沸點物質(zhì)。利用液氮洗滌脫除工藝氣中對氨合成觸媒有害作用的微量CO及CH4、Ar等惰性氣，制取CO<5ppm的凈化氣。2）配氮根據(jù)氨合成系統(tǒng)的需要，向出系統(tǒng)的合成氣中配入高壓氮氣，調(diào)節(jié)合成氣的氫氮比（理論值3： 1），作為生產(chǎn)合成氨的原料。3）回收CO. CH4等可燃性氣體，供燃料氣系統(tǒng)作為燃料氣。4）回收氮洗塔底尾液中H2,送往K401壓縮回收利用。5）調(diào)整冷量平衡，為低溫甲醇洗工段提供冷量。2、什么叫吸附？吸附與解吸時

2、熱量如何變化？答：吸附是指兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過程。具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被成為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。我們通常所說的氣體的吸附是指氣體與多孔性固體接觸時，氣體中的一種或幾種組份附著在固體表面的現(xiàn)象。其中多孔性固體稱為吸附劑，被吸附的氣體組份稱為吸附質(zhì)。氣體的吸附過程與液化過程相似，是放熱過程，即溫度升高；而解吸過程是吸熱過程，溫度要降低。例如在V-501A/B 中吸附 CO2、CH3OH時要放熱，工藝氣溫度要升高，而再生時由于 CO2、CH3OH的解吸要吸熱，使

3、得再生氣的溫度下降。3、根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑之間的相互作用不同，吸附劑可分為：化學(xué)吸附、活性吸附、毛細(xì)管凝縮、物理吸附四大類?；瘜W(xué)吸附：吸附劑與吸附質(zhì)間發(fā)生有化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表面生成化合物的過程。其吸附過程一般進行的很慢，且解吸過程非常困難?；钚晕剑何劫|(zhì)與吸附劑間生成有表面絡(luò)合物的吸附過程。毛細(xì)管凝縮：是指固體吸附劑在吸附蒸氣時，在吸附劑空隙內(nèi)發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)象，一般需要加熱才能完全再生。4、簡述物理吸附的定義？有何特點?答：物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（即范德華力和電磁力）進行的吸附過程。特點： 1）吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附熱一般不大，接近于冷凝熱。2）吸附過程進行的極

4、快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài)平衡在瞬間即可完成；3）這種吸附是完全可逆的；4）除了固體表面之外，吸附劑本身性質(zhì)對吸附質(zhì)無選擇作用。5、簡述吸附平衡的概念？答：吸附平衡是指在一定的溫度和壓力下，吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸，最后吸附質(zhì)在兩相中的分布達到平附平衡實際上是一個動態(tài)的平衡過程，此時吸附質(zhì)的吸附和解吸速度相當(dāng)，一定時間內(nèi)進入吸附相的吸附質(zhì)分子數(shù)和離開吸附相的吸附質(zhì)分子數(shù)相等，從宏觀上看，吸附量不再增加。6、何為平衡吸附量？平衡吸附量與那些因素有關(guān)？答：吸附過程達到吸附平衡時，吸附劑對吸附劑的吸附量稱為平衡吸附量。平衡吸附量的大小與吸附劑的物化性質(zhì)-比表面積、孔結(jié)構(gòu)、粒度、化學(xué)成分有關(guān)，也與吸

5、附質(zhì)的物化性能、壓力（或濃度）、溫度等因素有關(guān)。在吸附劑和吸附質(zhì)一定時，平衡吸附量就是吸附質(zhì)的分壓（或濃度）和溫度的函數(shù)。7、溫度和壓力對吸附劑平衡吸附量有何影響？是什么影響？答：在溫度一定時，隨著吸附劑分壓的升高吸附劑的吸附容量逐漸增大，壓力一定時，隨著溫度的升高吸附劑的吸附容量逐漸減小。以上原因的微觀解釋：由于壓力越高單位時間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)越多，因此壓力越高平衡吸附容量也就越大；而溫度越高氣體分子的動能越大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就越少。8、何為吸附等溫線？答：在實際中，經(jīng)常用吸附等溫線來描述吸附過程中平衡吸附量與吸附質(zhì)分壓（或濃度）的關(guān)系，吸附等溫線就是在一定的

6、溫度下，測定出不同壓力下，吸附質(zhì)組份在吸附劑上的平衡吸附量，將不同壓力下得到的平衡吸附量連接而成 的曲線。9、何為吸附劑的選擇性？答：對于同一種吸附劑，不同的吸附質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，由于吸附質(zhì)各組分分子的結(jié)構(gòu)、大小、極性各不相同，吸附劑對吸附質(zhì)的吸附能力不同，吸附劑的平衡吸附量是不同的，即具有選擇性。10 、什么叫吸附前沿？答：實際吸附中，由于傳質(zhì)阻力的存在，流體的速度、吸附相平衡以及吸附機理等各方面的影響，吸附質(zhì)濃度恒定的混合氣體通過吸附床層時，首先是在吸附床層的進口形成S形曲線，如下圖所示，此曲線稱為吸附前沿（或傳質(zhì)前沿）。11、吸附器內(nèi)吸附過程是怎樣進行的？答：氣體或液體經(jīng)過吸附器

7、床層時，吸附劑床層不是全部同量進行吸附，而是分層逐步進行的，吸附質(zhì)前沿氣流方向逐步在每一層吸附劑上吸附至飽和。隨著氣體混合物的不斷流入，吸附前沿將不斷向前移動，經(jīng)過一段時間后，吸附前沿的前端將達到吸附床的出口端。S形曲線所占的床層長度稱為吸附的傳質(zhì)區(qū)（MTZ）,傳質(zhì)區(qū)形成后，只要 氣流速度不變，入口氣體混合物中吸附質(zhì)濃度不變，其長度將不改變，隨著氣流的進入，沿氣流方向向前推進，因此在吸附過程中，如下圖所示，吸附床層內(nèi)可以分為三個區(qū)域：吸附飽和區(qū):在此區(qū)域內(nèi)的吸附劑不再吸附，達到動態(tài)平衡狀態(tài)；吸附傳質(zhì)區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)吸附劑已經(jīng)吸附了部分吸附質(zhì)，但未達到動態(tài)平衡，還在繼續(xù)進行吸附；未吸附區(qū)：此區(qū)域內(nèi)

8、吸附劑為“新鮮 ”吸附劑，吸附劑還未開始吸附；吸附過程只是在傳質(zhì)區(qū)為一定形狀的濃度分布范圍內(nèi)進行，在吸附工況處于穩(wěn)定狀態(tài)下，濃度梯度的分布形狀和長度基本不變，以一定的速度在吸附床層上移動。隨著吸附過程的持續(xù)進行，吸附床內(nèi)的吸附飽和區(qū)逐漸擴大，而尚未吸附區(qū)逐漸縮小。當(dāng)傳質(zhì)區(qū)到達吸附床出口端時，流出氣體中的吸附質(zhì)濃度開始突然上升的位置，即所謂的穿透點，與其相對應(yīng)的吸附質(zhì)濃度、吸附時間分別稱為穿透濃度和穿透時間。12 、選擇吸附劑時應(yīng)考慮那些問題？答： 1）具有較好的選擇性。不能吸附混合物中所有組份，只吸附從中清除的組份，且吸附速度較快。2）具有較大的吸附容量；3）具有較高的機械強度和耐磨性，耐壓、

9、不粉化，耐氣流沖刷；4）具有較高的熱穩(wěn)定性，溫度波動不易破碎。5）顆粒大小均勻，流動阻力系數(shù)小。6）價格便宜，容易再生。13 、吸附劑的吸附容量與哪些因素有關(guān)？答： 1）吸附過程的溫度以及被吸附組份的分壓；2）氣體的流速（空速）；3）吸附劑的再生完全程度；4）吸附劑的裝填量；5）吸附劑的吸附時間。14、什么叫做吸附劑的再生？吸附劑的再生方法有哪些？答：吸附過程是一個可逆過程，在一定的條件下，吸附劑都存在一個平衡吸附量，當(dāng)吸附劑的吸附量達到該容量時，吸附劑對吸附質(zhì)就失去了吸附能力，這 時就需要使吸附劑解吸，使吸附質(zhì)脫離吸附劑，使吸附劑恢復(fù)其吸附能力。這 種使吸附飽和的吸附劑重新恢復(fù)活性，獲得吸附

10、能力的過程叫做吸附劑的再 生。再生是吸附劑的逆過程，是一吸熱過程。常用的吸附劑再生方法有三種：1 ）加熱再生2）降壓再生3）純氣再生15 、影響吸附劑再生完全程度的因素有哪些？怎樣縮短再生時間？答：影響吸附劑再生完全程度的因素主要有：1 ）再生溫度；2）再生時間；3）再生氣量；4）再生氣流方向；5）充壓介質(zhì)。適當(dāng)提高再生溫度和增加再生氣量可以縮短再生時間。16 、吸附劑的再生溫度是根據(jù)什么確定的？它對吸附劑有什么影響？答：再生溫度是吸附劑對被吸附物質(zhì)的吸附容量為零時的溫度。實際上對于在低溫下進行的吸附劑，在保證氣體凈化度和對吸附劑吸附容量影響不大的前提下，應(yīng)盡可能選擇較低的再生溫度。再生溫度低

11、，解吸不完全，吸附劑的吸附容量減小，使其工作周期縮短；再生溫度過高，加熱再生氣所耗的能量過大，同時還會增加再生后降溫時的冷耗，另外它對吸附劑的使用壽命也有影響。17、本系統(tǒng)吸附器V-501A/B使用的是什么吸附劑？其裝填量是多少？答：5A分子篩；裝填量：3400kg/臺(5.15m3/臺)；床層高度：2.49m18、簡述5A分子篩的物化性質(zhì)？答：分子篩化學(xué)式：Ca4.5Na3(Al2O3)12(SiO2)12xH2O 活性組分：分子篩是內(nèi)部具有很多直徑均勻的微孔的多孔性固體，表面積很大，具有很強的吸附能力，尤其在低溫下，常溫時其吸附能力仍很好。其物理特性如下：孔徑：5A,可吸附有效直徑小于5A

12、的分子。19 、簡述液氮洗分子篩吸附脫除工藝氣中CO2、CH3OH的機理。答：液氮洗吸附器中裝填的是5A分子篩，其孔徑為5A,它可對氣體中分子直 徑小于5A的組分進行選擇性吸收，分子的極性越強越容易被吸附。在工藝其中 雖然H2含量很高，占絕大多數(shù)，其分子直徑（2.4A）小于5A,但其非極性分 子；而 CO2、CH3OH雖然含量很低，但極性很強，因而分子篩能對它們進行選擇性吸 附。20、在低溫甲醇洗與液氮洗系統(tǒng)間用吸附法清除工藝氣中的CO2、CH3OH有什么優(yōu)越性？答：1）吸附法可以同時清除微量的 CO2和CH3OH,使流程大為簡化。2）在經(jīng)過低溫甲醇洗裝置之后，工藝氣中CO2、CH3OH的含量

13、很低，所需分子篩量不多，運行費用很低。3）在低溫甲醇洗與液氮洗裝置之間串接一吸附分離過程，可以減少主氣流的升降溫過程，減少能量損失。4）分子篩的再生氮氣可以作為甲醇洗硫化氫濃縮塔的氣提氣。1 、液氮洗系統(tǒng)的生產(chǎn)任務(wù)是什么？答：液氮系統(tǒng)的主要生產(chǎn)任務(wù)有：1 ）凈化原料氣：利用分子篩吸附器脫除來自低溫甲醇洗工藝氣中的微量CO2、CH3OH等高沸點物質(zhì)。利用液氮洗滌脫除工藝氣中對氨合成觸媒有害作用的微量CO及CH4、Ar等惰性氣，制取CO<5ppm的凈化氣。2）配氮根據(jù)氨合成系統(tǒng)的需要，向出系統(tǒng)的合成氣中配入高壓氮氣，調(diào)節(jié)合成氣的氫氮比（理論值3： 1），作為生產(chǎn)合成氨的原料。3）回收CQ C

14、H4等可燃性氣體，供燃料氣系統(tǒng)作為燃料氣。4）回收氮洗塔底尾液中H2,送往K401壓縮回收利用。5）調(diào)整冷量平衡，為低溫甲醇洗工段提供冷量。2、什么叫吸附？吸附與解吸時熱量如何變化？答：吸附是指兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過程。具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被成為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。我們通常所說的氣體的吸附是指氣體與多孔性固體接觸時，氣體中的一種或幾種組份附著在固體表面的現(xiàn)象。其中多孔性固體稱為吸附劑，被吸附的氣體組份稱為吸附質(zhì)。氣體的吸附過程與液化過程相似，是放熱過程，即溫

15、度升高；而解吸過程是吸熱過程，溫度要降低。例如在 V-501A/B中吸附CO2、CH30H時要放熱，工藝氣溫度要升高，而再生時由于 CO2、CH30H的解吸要吸熱，使得再生氣的溫度下降。3、根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑之間的相互作用不同，吸附劑可分為：化學(xué)吸附、活性吸附、毛細(xì)管凝縮、物理吸附四大類?；瘜W(xué)吸附：吸附劑與吸附質(zhì)間發(fā)生有化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表面生成化合物的過程。其吸附過程一般進行的很慢，且解吸過程非常困難。活性吸附： 吸附質(zhì)與吸附劑間生成有表面絡(luò)合物的吸附過程。毛細(xì)管凝縮：是指固體吸附劑在吸附蒸氣時，在吸附劑空隙內(nèi)發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)象，一般需要加熱才能完全再生。4、簡述物理吸附的定義？有何特點?答：

16、物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（即范德華力和電磁力）進行的吸附過程。特點： 1）吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附熱一般不大，接近于冷凝熱。2）吸附過程進行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài)平衡在瞬間即可完成；3）這種吸附是完全可逆的；4）除了固體表面之外，吸附劑本身性質(zhì)對吸附質(zhì)無選擇作用。5、簡述吸附平衡的概念？答：吸附平衡是指在一定的溫度和壓力下，吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸，最后吸附質(zhì)在兩相中的分布達到平附平衡實際上是一個動態(tài)的平衡過程，此時吸附質(zhì)的吸附和解吸速度相當(dāng)，一定時間內(nèi)進入吸附相的吸附質(zhì)分子數(shù)和離開吸附相的吸附質(zhì)分子數(shù)相等，從宏觀上看，吸附量不再增加。6、何為平衡吸附量？平衡

17、吸附量與那些因素有關(guān)？答：吸附過程達到吸附平衡時，吸附劑對吸附劑的吸附量稱為平衡吸附量。平衡吸附量的大小與吸附劑的物化性質(zhì)-比表面積、孔結(jié)構(gòu)、粒度、化學(xué)成分有10 / 16關(guān)，也與吸附質(zhì)的物化性能、壓力（或濃度）、溫度等因素有關(guān)。在吸附劑和吸附質(zhì)一定時，平衡吸附量就是吸附質(zhì)的分壓（或濃度）和溫度的函數(shù)。7、溫度和壓力對吸附劑平衡吸附量有何影響？是什么影響？答：在溫度一定時，隨著吸附劑分壓的升高吸附劑的吸附容量逐漸增大，壓力一定時，隨著溫度的升高吸附劑的吸附容量逐漸減小。以上原因的微觀解釋：由于壓力越高單位時間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)越多，因此壓力越高平衡吸附容量也就越大；而溫度越高氣體分

18、子的動能越大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就越少。8、何為吸附等溫線？答：在實際中，經(jīng)常用吸附等溫線來描述吸附過程中平衡吸附量與吸附質(zhì)分壓（或濃度）的關(guān)系，吸附等溫線就是在一定的溫度下，測定出不同壓力下，吸附質(zhì)組份在吸附劑上的平衡吸附量，將不同壓力下得到的平衡吸附量連接而成的曲線。9、何為吸附劑的選擇性？答：對于同一種吸附劑，不同的吸附質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，由于吸附質(zhì)各組分分子的結(jié)構(gòu)、大小、極性各不相同，吸附劑對吸附質(zhì)的吸附能力不同，吸附劑的平衡吸附量是不同的，即具有選擇性。10 、什么叫吸附前沿？答：實際吸附中，由于傳質(zhì)阻力的存在，流體的速度、吸附相平衡以及吸附機理等各方面的影響，吸

19、附質(zhì)濃度恒定的混合氣體通過吸附床層時，首先是在吸附床層的進口形成S形曲線，如下圖所示，此曲線稱為吸附前沿（或傳質(zhì)前 沿）。11、吸附器內(nèi)吸附過程是怎樣進行的？答：氣體或液體經(jīng)過吸附器床層時，吸附劑床層不是全部同量進行吸附，而是分層逐步進行的，吸附質(zhì)前沿氣流方向逐步在每一層吸附劑上吸附至飽和。隨著氣體混合物的不斷流入，吸附前沿將不斷向前移動，經(jīng)過一段時間后，吸附前沿的前端將達到吸附床的出口端。S形曲線所占的床層長度稱為吸附的傳質(zhì)區(qū)（MTZ）,傳質(zhì)區(qū)形成后，只要 氣流速度不變，入口氣體混合物中吸附質(zhì)濃度不變，其長度將不改變，隨著氣流的進入，沿氣流方向向前推進，因此在吸附過程中，如下圖所示，吸附床層

20、內(nèi)可以分為三個區(qū)域：吸附飽和區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)的吸附劑不再吸附，達到動態(tài)平衡狀態(tài)；吸附傳質(zhì)區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)吸附劑已經(jīng)吸附了部分吸附質(zhì)，但未達到動態(tài)平衡，還在繼續(xù)進行吸附；未吸附區(qū)：此區(qū)域內(nèi)吸附劑為“新鮮 ”吸附劑，吸附劑還未開始吸附；吸附過程只是在傳質(zhì)區(qū)為一定形狀的濃度分布范圍內(nèi)進行，在吸附工況處于穩(wěn)定狀態(tài)下，濃度梯度的分布形狀和長度基本不變，以一定的速度在吸附床層上移動。隨著吸附過程的持續(xù)進行，吸附床內(nèi)的吸附飽和區(qū)逐漸擴大，而尚未吸附區(qū)逐漸縮小。當(dāng)傳質(zhì)區(qū)到達吸附床出口端時，流出氣體中的吸附質(zhì)濃度開始突然上升的位置，即所謂的穿透點，與其相對應(yīng)的吸附質(zhì)濃度、吸附時間分別稱為穿透濃度和穿透時間。12 、

21、選擇吸附劑時應(yīng)考慮那些問題？答：1）具有較好的選擇性。不能吸附混合物中所有組份，只吸附從中清除的組份，且吸附速度較快。2）具有較大的吸附容量3）具有較高的機械強度和耐磨性，耐壓、不粉化，耐氣流沖刷；4）具有較高的熱穩(wěn)定性，溫度波動不易破碎。5）顆粒大小均勻，流動阻力系數(shù)小。6）價格便宜，容易再生。13 、吸附劑的吸附容量與哪些因素有關(guān)？答：1）吸附過程的溫度以及被吸附組份的分壓；2）氣體的流速（空速）；3）吸附劑的再生完全程度；4）吸附劑的裝填量；5）吸附劑的吸附時間。14、什么叫做吸附劑的再生？吸附劑的再生方法有哪些？答：吸附過程是一個可逆過程，在一定的條件下，吸附劑都存在一個平衡吸附量，當(dāng)

22、吸附劑的吸附量達到該容量時，吸附劑對吸附質(zhì)就失去了吸附能力，這時就需要使吸附劑解吸，使吸附質(zhì)脫離吸附劑，使吸附劑恢復(fù)其吸附能力。這種使吸附飽和的吸附劑重新恢復(fù)活性，獲得吸附能力的過程叫做吸附劑的再生。再生是吸附劑的逆過程，是一吸熱過程。常用的吸附劑再生方法有三種：1 ）加熱再生2）降壓再生3）純氣再生15 、影響吸附劑再生完全程度的因素有哪些？怎樣縮短再生時間？答：影響吸附劑再生完全程度的因素主要有：1 ）再生溫度；2）再生時間；3）再生氣量；4）再生氣流方向；5）充壓介質(zhì)。適當(dāng)提高再生溫度和增加再生氣量可以縮短再生時間。16 、吸附劑的再生溫度是根據(jù)什么確定的？它對吸附劑有什么影響？答：再生溫度是吸附劑對被吸附物質(zhì)的吸附容量為零時的溫度。實際上對于在低溫下進行的吸附劑，在保證氣體凈化度和