西南科技大學(xué) 化工工藝與設(shè)備 期末考試 復(fù)習(xí)習(xí)題集

1、第一章一、填空題1、 德士古氣化爐是一種以 水煤漿 進(jìn)料的 加壓氣流床 氣化裝置，該爐有兩種不同的爐型，根據(jù)粗煤氣采用的冷卻方法不同，可分為 淬冷型 和 全熱回收型。2、 目前常用的氣化爐有移動床、流化床、氣流床、熔融床。3、 煤氣發(fā)生爐可根據(jù)使用氣化劑和煤氣熱值不同，一般可以分為空氣煤氣、混合煤氣、水煤氣、半水煤氣。4、 氣化的基本過程包括煤的干燥、煤的干餾、煤的熱解、煤的反應(yīng)等幾個過程。5、 煤的氣化是指利用煤或半焦與氣化劑進(jìn)行多相反應(yīng)產(chǎn)生碳的氧化物、氫氣、甲烷的過程。6、 對于移動床氣化爐而言，爐內(nèi)料層可分為六個層帶，自上而下分別為 空氣層、 干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層。7、

2、合成氨過程中，要求半水煤氣的組成滿足：n(CO+H2)/n(N2。8、根據(jù)自控水平及維護(hù)爐內(nèi)工作狀況穩(wěn)定的原則，一般循環(huán)時間為2.5-3min。9、在間歇制氣過程中，要求在正常生產(chǎn)條件下，吹出物量不應(yīng)超過總?cè)霠t燃料量的4%，一般生產(chǎn)1 m3的半水煤氣，約消耗3的空氣。10、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑中，活性組分是 鎳，但其以 氧化鎳 形式存在于催化劑中，因此在使用時必須先用 氫氣 或 一氧化碳 進(jìn)行 還原 。二、判斷題1、以空氣為氣化劑生產(chǎn)的煤氣叫做水煤氣，其組成中含有大量的H2和CO，發(fā)熱量很高，可作為燃料。（× ）2、煤中灰分高，有利于氣化生產(chǎn)，氣化率高。（ ）3、在氣化過程中，煤的粒度

3、越小，氣化率越高。（ × ）4、經(jīng)常使用及長時間停爐的煤氣發(fā)生爐可直接點火，可以不經(jīng)烘爐直接投入生產(chǎn)運行。（ × ）5、如果生產(chǎn)中沒有及時給煤，爐內(nèi)料層高度下降，煤氣出口溫度會帶上升。（ ）6、如果氣化爐卸爐不充分，不會影響出口煤氣溫度。（ ）7、從發(fā)生爐出來的粗煤氣溫度很高，帶有大量的熱量同時帶有大量的固體雜質(zhì)。（）8、煤氣中的硫主要以SO2、硫醇形式存在。（× ）9、水碳比越高，越有利于甲烷的蒸汽轉(zhuǎn)化。（）10、壓力越高，越有利于甲烷的蒸汽轉(zhuǎn)化。（ × ）11、提高轉(zhuǎn)化溫度，有利于甲烷的蒸汽轉(zhuǎn)化，同時可抑制析碳反應(yīng)的進(jìn)行。（×）12、二段轉(zhuǎn)

4、化過程中，要求催化劑中鎳含量要高。（×）13、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的永久性毒物主要是硫化物及砷化物。（×）三、名詞解釋1、空氣煤氣：以空氣為氣化劑生成的煤氣。主要成分： N2，CO，CO2，H2。2、水煤氣：以水蒸氣為氣化劑生成的煤氣。主要成分： H2，CO，CO2，N2。3、混合煤氣：以空氣和適量水蒸氣的混合物為氣化劑生成的煤氣。主要成分： N2，CO，H2，CO2。4、半水煤氣：以水蒸氣加適量的空氣或富氧空氣為氣化劑生成的煤氣。主要成分： H2，CO，N2，CO2。5、6、循環(huán)時間：每一工作循環(huán)所需要的時間，成為循環(huán)時間。包括五個階段：吹風(fēng)階段、一次上吹、下吹、二次上吹、

5、空氣吹凈階段。7、水碳比：是指進(jìn)口氣體中水蒸氣與烴原料中所含碳的摩爾比。8、空間速率：單位體積催化劑每小時處理的氣量，建成空速。四、簡答題1、原料氣制取的途徑是什么？2、簡述煤氣化的原理。3、制取半水煤氣的工業(yè)方法有哪些？4、半水煤氣生產(chǎn)特點是什么？5、間歇式制半水煤氣的工作循環(huán)有那幾個階段？6、目前常用的氣化爐形式有什么形式的？7、氣化用煤分為哪幾類？各有什么特點？8、析碳反應(yīng)的危害有哪些？9、工業(yè)生產(chǎn)中一般采取什么措施防止炭黑生成？10、石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化工藝和甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化工藝有什么不同之處？回答：1、答：現(xiàn)在工業(yè)上采用天然氣、煉廠氣、石腦油、焦?fàn)t氣、重油、焦炭和煤生產(chǎn)合成氨，其在高溫下與水蒸

6、氣作用，制取粗原料氣時都可用下式表示，CnHm+nH2O(g)=nCO+(n+m/2)H2(H>0)或C+H2O=CO+H2()按供熱方式的不同，制取粗原料氣有下述三種不同方法：外部供熱的蒸汽轉(zhuǎn)化法，內(nèi)部蓄熱的間歇操作法，自熱反應(yīng)的部分氧化法。2、答：以空氣為氣化劑時，碳與氧之間的反應(yīng)為：C+O2=CO2,C+1/2O2=CO,C+CO2=2CO,CO+1/2O2=CO2以水蒸氣為氣化劑時，碳與水蒸氣的反應(yīng)為C+H2O=CO+H2,C+2H2O=CO2+2H2通過有關(guān)計算知道，0.1MPa下溫度高于900，水蒸氣與碳反應(yīng)的平衡產(chǎn)物中，含有等量的H2及CO，其他組分含量接近于零，隨著溫度的

7、降低，H2O、CO2及甲烷等平衡含量逐漸增加。3、答：以水蒸氣為氣化劑的蒸汽轉(zhuǎn)化法：按氣化性質(zhì)分,以純氧或富氧（有時也同時加入水蒸氣）空氣作為氣化劑的部分氧化法，按氣化爐床層形式分，固定床、流化床、氣流床和熔床，按排渣的形態(tài)分，固體排渣式和液體排渣式。4、答：（CO+H2）與N2的比例為3.13.2以空氣為氣化劑時，得含N2的吹風(fēng)氣。以水蒸氣為氣化劑時得到含H2的水煤氣，以前者反應(yīng)熱為后者提供反應(yīng)所需要的熱，并能維持系統(tǒng)的自熱平衡的話，得不到合格的半水煤氣；為維持自熱平衡，并得到合格的半水煤氣，必須采用以下方法，間歇制氣法，富氧空氣（純氧）氣化法，外熱法三種制取工業(yè)半水煤氣。5、答：五個階段，

8、按氣體流向：吹風(fēng)階段，吹入空氣，提高燃料層的溫度，吹風(fēng)氣放空；一次上吹制氣階段，自下而上吹入水蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)，燃料層下部溫度下降，上部升高；下吹制氣階段，水蒸氣自上而下進(jìn)行反應(yīng)，使燃料層溫度趨于均衡；二次上吹制氣階段，使底部下吹煤氣排凈，為吹入空氣做準(zhǔn)備；空氣吹凈階段，此部分吹風(fēng)氣加以回收，作為半水煤氣中氮的主要來源。6、答：移動床氣化爐、流化床氣化爐、氣流床氣化爐、熔融床氣化爐。7、答：氣化用煤分為四類：（1）氣化時不黏結(jié)也不產(chǎn)生焦油，代表性原料有無煙煤、半焦、貧煤等。（2）氣化時黏結(jié)并產(chǎn)生焦油，代表性原料油弱黏結(jié)性煤和不黏結(jié)性煤。（3）氣化時不黏結(jié)但產(chǎn)生焦油，代表性原料有褐煤。（4）氣化

9、時不黏結(jié)產(chǎn)生大量甲烷，代表性原料有泥炭。8、答：因為炭黑覆蓋在催化劑表面，不僅堵塞微孔，降低催化劑活性，還會影響傳熱，使一段轉(zhuǎn)化爐爐管局部過熱而縮短使用壽命。甚至還會使催化劑破碎而增大床曾阻力，影響生產(chǎn)能力。9、答：（1）實際水碳比大于理論水碳比，這是不會有炭黑生成的前提。（2）選用活性好、熱穩(wěn)定性好的催化劑，避免進(jìn)入動力學(xué)可能析炭區(qū)。（3）防止原料氣和水蒸氣帶入有害物質(zhì)，保證催化劑具有良好的活性。（4）選擇適宜的操作條件。10:、答：石腦油需先氣化，再以氣態(tài)形式與水蒸氣在鎳催化劑作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)；石腦油在蒸汽轉(zhuǎn)化前需進(jìn)行嚴(yán)格脫硫；轉(zhuǎn)化過程必須采用抗析碳的催化劑。五、論述題1、論煤質(zhì)中水分含

10、量對氣化的影響。答：（1）煤中水分的存在形式有：內(nèi)在水、外在水、化合水。 （2）常壓氣化：水分含量過高，煤料未經(jīng)充分干燥就進(jìn)入干餾層，影響干餾的正常進(jìn)行，而沒有徹底干餾的煤進(jìn)入氣化階段后，又會降低汽化段的溫度，使得甲烷的生成，CO2和H2O的還原反應(yīng)速率降低，降低煤氣產(chǎn)率和氣化率。 （3）加壓氣化：適量的水分有好處，因為水分高，揮發(fā)分也高，在干餾階段半焦的氣孔率也較大，當(dāng)進(jìn)入氣化層時，氣化速率快，生成的煤氣質(zhì)量好。 （4）爐型不同對氣化用煤的水分含量也不同。固定床水分含量要求在8-10%，而流化床和氣流床要求較低，水分含量要求小于5%。2、論F-T合成反應(yīng)的影響因素。答：（1）原料氣組成：的高

11、低影響合成反應(yīng)速率的快慢。CO和H2含量高合成反應(yīng)速率快，但放熱量多易引起床層超溫，且成本高，故要求含量在80-85%之間。V（H2）/V(CO)的體積比影響反應(yīng)進(jìn)行的方向。V（H2）/V(CO)比值高有利于飽和烴、輕產(chǎn)物及甲烷的生成；V（H2）/V(CO)比值低有利于烯烴、重產(chǎn)物及氧化物的生成。提高合成氣中的V（H2）/V(CO)和反應(yīng)壓力可提高利用率。（2）反應(yīng)溫度 F-T合成反應(yīng)溫度主要取決于合成時所選用的催化劑。每一種催化劑都有合適的溫度范圍，如鈷催化劑合適的溫度范圍為170-210。（3）反應(yīng)壓力 反應(yīng)壓力不僅影響催化劑的活性和壽命，而且也影響產(chǎn)物的組成與產(chǎn)率。（4）空間速度 對于不

12、同催化劑和不同合成方法，都有最適宜的空間速度范圍。3、論煤的粒度對氣化過程的影響。答：（1）粒度大小與比表面間的關(guān)系煤的粒度越小，其比表面積越大。氣流通過床層的流通截面增大，氣流速度增大。 （2）粒度大小與傳熱間的關(guān)系 煤的粒度越大，傳熱越慢，煤粒內(nèi)外的溫差越大，粒內(nèi)焦油蒸汽的擴(kuò)散和停留時間增加，焦油的熱分解加劇，影響焦油的產(chǎn)率。 （3）粒度大小與生產(chǎn)能力間的關(guān)系 煤的粒度太小，當(dāng)氣化速度較大時，小顆粒的煤有可能被帶出氣化爐外，從而使氣化爐的氣化效率降低。 （4）粒度大小對各項氣化指標(biāo)的影響 通常情況下，煤的粒度太小，煤耗高，水蒸氣和氧氣的消耗量增加，氣化爐的生產(chǎn)能力下降。4、流程分析：上述工

13、藝流程圖中1、2、4、5分別是什么設(shè)備？有什么作用？該工藝流程屬于間歇式生產(chǎn)煤氣還是連續(xù)化法生產(chǎn)？簡述工藝流程。答： 1：煤氣發(fā)生爐，主要用于生產(chǎn)煤氣；2：燃燒室，回收熱量；4：廢熱鍋爐，回收余熱；5：洗滌塔，洗滌煤氣并進(jìn)行降溫。該流程屬于間歇式生產(chǎn)半水煤氣工藝流程。固體燃料由加料機(jī)從煤氣發(fā)生爐1頂部間歇加入爐內(nèi)。吹風(fēng)時，空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓之下而上通過煤氣發(fā)生爐，吹風(fēng)氣經(jīng)燃燒室2及廢熱鍋爐4回收熱量后由煙囪放空。燃燒室中加入二次空氣，將吹風(fēng)氣中可燃?xì)怏w燃燒使室內(nèi)的格子蓄熱磚溫度升高。蒸汽上吹制氣時，煤氣經(jīng)燃燒室及廢熱鍋爐回收余熱后，再經(jīng)洗氣箱3及洗滌塔5進(jìn)入氣柜。下吹制氣時，蒸汽從燃燒室頂部進(jìn)入

14、，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入煤氣發(fā)生爐自上而下流經(jīng)燃料層。由于煤氣溫度較低，直接經(jīng)洗氣箱和洗滌塔進(jìn)入氣柜。二次上吹時，氣體流向與上吹響銅?？諝獯祪魰r，氣體經(jīng)燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱和洗滌塔進(jìn)入氣柜。燃料氣化后，灰渣經(jīng)螺旋爐箅由刮刀刮入灰箱，定期排出爐外。5、流程分析： 設(shè)備1、2的名稱是什么？各起什么作用？ 二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)有哪些？ 簡述工藝流程。答：1：鈷鉬加氫反應(yīng)器，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫；2：脫硫槽：將硫化氫脫除。二段轉(zhuǎn)化過程中催化劑床層頂部發(fā)生的反應(yīng)為： ；催化劑床層中部發(fā)生的主要反應(yīng)為： 原料天然氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓到4.15MPa后，配入3.5%-5.5%的氫于一段轉(zhuǎn)化爐對流段3盤管加熱至40

15、0，進(jìn)入鈷鉬加氫反應(yīng)器1進(jìn)行加氫反應(yīng)，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫，然后進(jìn)入氧化鋅脫硫槽2脫除硫化氫，然后配入中壓蒸汽，使水碳比達(dá)3.5左右，進(jìn)入對流段盤管加熱到500-520，送入輻射段4頂部原料氣總管，再分配進(jìn)入各轉(zhuǎn)化管。氣體自上而下流經(jīng)催化床，一邊吸熱一邊反應(yīng)，并沿著集氣管中間的上升管上升，繼續(xù)吸收熱量，使溫度達(dá)到800-860，經(jīng)輸氣總管送往二段轉(zhuǎn)化爐5。工藝空氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓到3.34-3.55MPa，也配入少量水蒸氣進(jìn)入對流段盤管加熱到450左右，進(jìn)入二段爐頂部與一段轉(zhuǎn)化氣匯合，在頂部燃燒區(qū)燃燒，溫度升到1200左右，再通過催化劑床層反應(yīng)。為了揮手轉(zhuǎn)化氣的熱量，二段轉(zhuǎn)化爐通過兩臺并聯(lián)的廢熱鍋

16、爐6后，接著又進(jìn)入第二廢熱鍋爐7，從第二廢熱鍋爐出來的氣體即可送往變換工段。脫 硫（第二章）一、填空1、合成氨原料氣中的硫分為無機(jī)硫H2S和有機(jī)硫CS2、COS、硫醇、噻吩、硫醚等。2、氣體脫硫方法按脫硫劑的形態(tài)可分為兩類，一類是干法脫硫，一類是濕法脫硫。濕法脫硫可分為物理吸收法、化學(xué)吸收法與直接氧化法三類。3、常用的干法脫硫有：鈷鉬加氫-氧化鋅法、活性炭法、氧化鐵法、分子篩法等。4、氧化鋅脫硫劑以氧化鋅為主體，其余為三氧化二鋁，可加入氧化銅、氧化鉬等以增加脫硫效果。5、活性炭脫硫法分吸附法、催化法和氧化法。6、鈷鉬催化劑以氧化鋁為載體，由氧化鉬和氧化鈷組成。7、濕法脫硫根據(jù)吸收原理的不同可分

17、為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法?；瘜W(xué)吸收法又分為中和法和濕式氧化法。8、濕式氧化法脫硫包括兩個過程。一是脫硫劑中的吸收劑將將原料氣中的硫化氫吸收；二是吸收到溶液中的硫化氫的氧化以及吸收劑的再生。二、判斷1、采用鈷鉬加氫可使天然氣、石腦油原料中的有機(jī)硫幾乎全部轉(zhuǎn)化成硫化氫。（×）2、吸附脫硫是因為活性炭具有很大的比表面積，對某些物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附能力。（ ）3、活性炭對吸附有機(jī)硫中的噻吩很有效，而對揮發(fā)性大的硫氧化碳的吸附很差。（ ）4、活性炭對吸附原料氣中二氧化碳和氨的吸附強(qiáng)，而對揮發(fā)性大的氧和氫較差。（ ）5、ADA是蒽醌二磺酸鈉的英文縮寫。（ ）6、PDS法、MSQ、栲膠法和鰲合鐵

18、法都屬于濕式氧化法脫硫。（ ）三、簡答1、 合成氨原料氣為何要進(jìn)行脫硫？答：硫是各種催化劑的毒物。對甲烷轉(zhuǎn)化和甲烷化催化劑、中溫變換催化劑、低溫變換催化劑、甲醇合成催化劑、氨合成催化劑等的活性有顯著的影響。硫化物還會腐蝕設(shè)備和管道，給后工序的生產(chǎn)帶來許多危害。因此，對原料氣中硫化物的清除是十分必要的。同時，在凈化過程中還可得到副產(chǎn)品硫磺。2、 氧化鋅法脫硫的原理是什么？溫度對脫硫過程有何影響？答：氧化鋅內(nèi)表面積較大，硫容量較高，在脫除氣體中的硫化氫及部分有機(jī)硫的過程中，速度極快，廣泛用于精細(xì)脫硫。氧化鋅脫硫劑可直接吸收硫化氫和硫醇，反應(yīng)式： H2S + ZnO = ZnS + H2O C2H5

19、SH+ZnO=ZnS+C2H4+H2O對有機(jī)硫，如COS，CS2等則先轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后再被氧化鋅吸收，反應(yīng)式：3、 活性炭法脫硫的原理是怎樣的？脫硫后的活性炭如何再生？答：活性炭主要用于脫除有機(jī)硫及少量的硫化氫。因反應(yīng)機(jī)理不同可分為吸附、氧化和催化三種方法。吸附法：活性炭具有很大的比表面積，吸附能力較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的選擇性，主要表現(xiàn)在難吸附揮發(fā)性大的物質(zhì)，對噻吩最有效。氧化法：硫化氫和氧硫化碳被氣體中存在的氧氣氧化。 H2S(g)O2=S(s)+H2O 2COS+O2=CO2+2S催化法：在活性炭上浸漬鐵、銅等鹽類，使有機(jī)硫催化為硫化氫，然后再被吸附脫除。脫硫劑再生有過熱蒸汽法和多硫化銨法。多

20、硫化銨法是采用硫化銨溶液多次萃取活性炭中的硫，硫與硫化銨反應(yīng)生成多硫化銨，反應(yīng)式為： （NH4）2S+（n-1）S=（NH4）2Sn此法包括硫化銨溶液的制備、用硫化銨溶液浸取活性炭上的硫磺、再生活性炭和多硫化銨溶液的分解、以及回收硫磺及硫化銨溶液等步驟。過熱蒸汽或熱惰性氣體（熱氮氣或煤氣燃燒氣）再生法：由于這些氣體不與硫反應(yīng)，可用燃燒爐或電爐加熱，調(diào)節(jié)溫度至350450，通入活性炭脫硫器內(nèi)，活性炭上硫磺便發(fā)生升華，硫蒸汽被熱氣體帶走。4、 什么是濕式氧化法？與中和法有何不同？如何選擇濕式氧化法的氧化催化劑？答：濕法氧化法是指用堿性脫硫劑吸收酸性硫化氫氣體，再用氧化態(tài)催化劑將硫化氫氧化為單質(zhì)硫使

21、脫硫劑再生的方法。濕法氧化法脫硫包含兩個過程：一是脫硫劑中的吸收劑將將原料氣中的硫化氫吸收；二是吸收到溶液中的硫化氫的氧化以及吸收劑的再生；濕式氧化法與中和法區(qū)別于再生原理不同。中和法脫硫劑的再生是通過升溫和減壓使吸收過程中生成的化合物分解并釋放出硫化氫；濕式氧化法脫硫劑的再生是以催化劑作為載氧體將溶液中被吸收下來的硫化氫氧化為單質(zhì)硫。濕式氧化法的氧化催化劑必須既能氧化硫化氫，又能被空氣中的氧所氧化。即氧化態(tài)的催化劑：0.2VEQ/H2Q0.75V是選擇催化劑的重要依據(jù)，同時還應(yīng)考慮原料的來源、用量、價格、化學(xué)性質(zhì)等。5、 ADA法脫硫和再生的原理是什么？ADA法脫硫塔為什么容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象？

22、 ADA法脫硫和再生的原理：（1）脫硫塔中的反應(yīng)：以PH為8.59.2的稀堿液吸收硫化氫生成硫氫化物硫氫化物與偏釩酸鹽反應(yīng)轉(zhuǎn)化成還原性的焦釩酸鈉及單質(zhì)硫氧化態(tài)ADA反復(fù)氧化焦釩酸納（2）氧化槽中（吸收液再生設(shè)備）的反應(yīng)還原態(tài)的ADA被空氣中的氧氧化恢復(fù)氧化態(tài)，其后溶液循環(huán)使用； 由于在脫硫塔內(nèi)發(fā)生析硫反應(yīng)，因而ADA法脫硫塔中容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。6、 簡述天然氣加氫串氧化鋅脫硫工藝過程。答：含有有機(jī)硫40 mg/m3的原料氣壓縮到44.5Mpa后加入氫氮混合氣使天然氣含氫氣15%，在一段轉(zhuǎn)化爐對流段加熱到400進(jìn)入加氫槽1，通過鈷鉬催化劑加氫使有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫，使轉(zhuǎn)化氣中含有機(jī)硫1mg/m3，

23、然后送入兩個串聯(lián)的氧化鋅槽2將硫化氫吸收除去。變 換一、填空題1.變換反應(yīng)：CO+H2O=CO2+H22.變換率：反應(yīng)中變換了的一氧化碳量與反應(yīng)前氣體中一氧化碳量之比。3.鐵鉻系催化劑使用溫度為350550，銅鋅系催化劑使用溫度為200280。4.孔隙率催化劑的微孔體積催化劑的顆粒體積5.低變催化劑的主要毒物有：硫化物、氯化物和冷凝水。二、簡答題1.影響一氧化碳平衡變換率的因素有哪些？如何影響？答：1溫度的影響。溫度降低，平衡變換率提高，變換氣中一氧化碳的平衡量減少。2. 水蒸氣與一氧化碳體積比：在溫度一定的情況下，一氧化碳平衡變換率隨H2O/CO提高而增加，其趨勢是先快后慢。3壓力：反應(yīng)為等

24、體積反應(yīng)，壓力對平衡變換率無影響。4二氧化碳量：降低CO2量，有利于提高一氧化碳的變換率。2、鐵-鉻系中溫變換催化劑的活性組分是什么？使用前需進(jìn)行怎樣的處理？答：鐵鉻系催化劑主要組分為三氧化二鐵和助催化劑三氧化二鉻。其活性成分是四氧化三鐵，因此，催化劑使用前需利用煤氣中的氫和一氧化碳進(jìn)行還原，其反應(yīng)式如下：3、當(dāng)系統(tǒng)停車或檢修時，為什么要對催化劑進(jìn)行鈍化？如何處理？ 答：氧能使還原后的催化劑氧化生成三氧化二鐵，反應(yīng)式如下此反應(yīng)熱效應(yīng)很大，生產(chǎn)中必須嚴(yán)防煤氣中因氧含量高造成催化劑超溫，在停車檢修或更換催化劑時，必須進(jìn)行鈍化。其方法是用蒸汽或氮氣以3050/h的速度將催化劑的溫度降至 150200

25、，然后配入少量空氣進(jìn)行鈍化。在溫升不大于50/h的情況下，逐漸提高氧的濃度，直到爐溫不再上升，進(jìn)出口氧含量相等時，鈍化工作即告結(jié)束。4、銅鋅系催化劑的組成是什么？其活性組分是什么？使用前需進(jìn)行怎樣的處理？答：銅鋅系催化劑是以氧化銅為主體，氧化鋅、氧化鉻、氧化鋁為促進(jìn)劑。銅鋅系催化劑的活性組分是金屬銅微晶。氧化銅對變換反應(yīng)無催化活性，使用前要用氫或CO還原具有活性的單質(zhì)銅：5. 什么是催化劑的孔隙率？催化劑的孔隙率指單位顆粒體積（包括催化劑和骨架體積）含有微孔體積的百分?jǐn)?shù)，即：孔隙率催化劑的微孔體積催化劑的顆粒體積6催化劑活性下降的原因是什么？硫、磷、砷、氟、氯、硼的化合物及氫氰酸等物質(zhì)，均可引

26、起催化劑中毒，使活性顯著下降。硫化氫能使催化劑暫時中毒。提高溫度，降低硫化氫含量和增加氣體中水蒸氣含量，可使催化劑活性逐漸恢復(fù)。原料氣中灰塵及水蒸氣中無機(jī)鹽高時，都會使催化劑活性顯著下降，造成永久性的中毒。催化劑活性下降的另一個重要因素是催化劑的衰老。主要原因是在長期使用后，催化劑的活性逐漸下降。因為長期處在高溫下，會使催化劑逐漸變質(zhì)；另外氣流沖刷，也會破壞催化劑表面狀態(tài)。7如何對催化劑進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)？（1）在裝填前，要進(jìn)行過篩除去粉塵和碎粒。使催化劑的裝填時要保證松緊一樣。嚴(yán)禁直接踩在催化劑上，并不許把雜物帶入爐內(nèi)。（2）在開、停車時，要按規(guī)定的升、降溫速度進(jìn)行操作，嚴(yán)防超溫。（3）正常生產(chǎn)

27、中，原料氣必須經(jīng)過除塵和脫硫(氧化型的催化劑)，并保持原料氣成分穩(wěn)定。控制好蒸汽與原料氣的比例及床層溫度，升降負(fù)荷時要平穩(wěn)。8加壓變換比常壓有哪些優(yōu)點？（1）可以加快反應(yīng)速率和提高催化劑的生產(chǎn)能力，因此可用較大空速增加生產(chǎn)負(fù)荷。（2）由于干原料氣體積小于干變換氣的體積，因此，先壓縮原料氣后，再進(jìn)行變換的動力消耗，比常壓變換后再壓縮變換氣的動力消耗低很多。（3）需用的設(shè)備體積小，布置緊湊，投資較少。（4）濕變換氣中蒸汽的冷凝溫度高，利于熱能的回收利用。原料氣中二氧化碳的脫除一、填空1、工業(yè)上常用的脫除二氧化碳的方法為溶液吸收法。一類是循環(huán)吸收法，另一類是聯(lián)合吸收法，循環(huán)吸收法根據(jù)吸收原理的不同，

28、可分為物理、化學(xué)和物理化學(xué)吸收法三種。2、物理吸收法是利用分子間的范德華力進(jìn)行選擇性吸收?；瘜W(xué)吸收法是利用CO2的酸性特性與堿性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)將其吸收。3、再生度fc的定義為： 4、MDEA即N-甲基二乙醇胺（R2CH3N）二、1、本菲爾特法吸收二氧化碳的原理是什么？再生的原理是什么？答： （1）純碳酸鉀水溶液和二氧化碳的反應(yīng)碳酸鉀水溶液吸收CO2的過程為：氣相中CO2擴(kuò)散到溶液界面；CO2溶解于界面的溶液中；溶解的CO2在界面液層中與碳酸鉀溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物向液相主體擴(kuò)散。據(jù)研究，在碳酸鉀水溶液吸收CO2的過程中，化學(xué)反應(yīng)速率最慢,起了控制作用。純碳酸鉀水溶液吸收CO2的化學(xué)反應(yīng)式為：

29、（2）碳酸鉀溶液對原料氣中其他組分的吸收含有機(jī)胺的碳酸鉀溶液在吸收CO2的同時，也可除去原料氣中的硫化氫、氰化氫，硫酸等酸性組分，吸收反應(yīng)為：H2S+K2CO3 = KHCO3+KHS HCN+K2CO3 = KCN +KHCO3R-SH+K2CO3 = RSH+KHCO3 硫氧化碳，二硫化碳首先在熱鉀堿溶液中水解生成H2S，然后再被溶液吸收。COS+H2O = CO2+H2S CS2+H2O = COS+H2S (3)吸收溶液的再生碳酸鉀溶液吸收CO2后，碳酸鉀為碳酸氫鉀，溶液PH值減小，活性下降，故需要將溶液再生，逐出CO2，使溶液恢復(fù)吸收能力，循環(huán)使用，再生反應(yīng)為2KHCO3 = K2C

30、O3+CO2+H2O原料氣精制一、填空1、目前常用于合成氨原料氣精制的方法有銅氨液洗滌法、甲烷化法和液氮洗滌法。2、銅洗工藝流程由吸收和再生兩部分組成。3、甲烷化催化劑中的鎳都是以NiO的形式存在，使用前需還原為活性組分Ni。二、判斷1、甲烷化法是在催化劑鎳的作用下將一氧化碳、二氧化碳加氫生產(chǎn)甲烷而達(dá)到氣體精制的方法。（）2、甲烷化過程消耗氫氣而生成無用的甲烷。（）3、甲烷化是甲烷轉(zhuǎn)化的逆反應(yīng)。（）4、甲烷化催化劑和甲烷轉(zhuǎn)化催化劑都是以鎳作為活性組分。但二者有區(qū)別。（ ）5、硫、砷、鹵素是鎳催化劑的毒物。（ ）6、液氮洗滌法是一種深冷分離方法，是基于各種氣體沸點不同這一特性進(jìn)行的。（ ）三、簡

31、答1、銅氨液吸收一氧化碳的原理是什么？銅氨液再生的作用與原理是什么？銅氨液吸收一氧化碳的反應(yīng)：Cu(NH3)4Ac2+ CO+NH4Cu(NH3)3COAc銅氨液再生的作用：使吸收的CO和CO2解析出來；把被氧化的高價銅還原成低價銅。銅液從銅洗塔中出來后，經(jīng)減壓并加熱，使被吸收的CO、CO2和H2S等按吸收的逆反應(yīng)釋放出來。高價銅還原成低價銅的反應(yīng)式：Cu(NH3)3COAc+2Cu(NH3)4Ac2+H2O=3Cu(NH3)4Ac2+NH4Ac+CO2+3NH32、甲烷化反應(yīng)的基本原理是什么？ 甲烷化法是在催化劑作用下將CO、CO2加氫生成甲烷而達(dá)到氣體精制的。 CO+3H2CH4+H2O

32、CO2+4H2CH4+2H2O第三章一、填空1、合成塔出口氣體中氨的分離方法 冷凝分離法 和 溶劑吸收法 。2、氨合成塔通常由 外筒 和 內(nèi)件 兩部分組成。3、目前常用合成塔塔形有 冷管式 和 冷激式 。4、熱能回收有兩種方式，一種是 余熱副產(chǎn)蒸汽 ，一種是 加熱鍋爐給水 。5、 提高壓力 、 降低溫度 和 減少惰性氣體 ，平衡氨含量隨之提高。6、合成氨溫度控制的關(guān)鍵是 催化床層熱點溫度 和 入口溫度 的控制。二、選擇1、傳統(tǒng)中壓法氨合成工藝流程中，新鮮氣在（ B ）中加入。 A、合成塔 B、油分離器 C、氨分離器 D、水冷卻器2、氨合成壓力提高，新鮮氫氮氣壓縮功耗（ A ）。A 、增大 B、

33、減小 C、不變 D、無關(guān) 3、氨合成時，惰性氣體的存在會降低H2、N2氣的分壓，對反應(yīng)（ C ）A.平衡有利，速度不利 B、平衡不利，速度有利C.平衡和速度都不利 D、平衡和速度都有利4、氨合成時，采用（ D ）方法可提高平衡氨含量 A、高溫高壓 B、高溫低壓 C、低溫低壓 D、低溫高壓5、工業(yè)合成氨時，必須除去原料氣中的雜質(zhì)，其主要原因是（ C ）。A、減少副反應(yīng) B、提高N2、H2的濃度C、防止催化劑中毒 D、有利于平衡移動6、能夠使合成氨反應(yīng)進(jìn)行的程度增大的措施是（D ）。A、升高溫度 B、降低壓強(qiáng) C、使用催化劑 D、不斷移去NH37、在氨合成塔中安置熱交換器的目的是（  A

34、  ）。A、預(yù)熱原料氣調(diào)節(jié)合成塔溫度以利于NH3的合成B、降低出塔氣體的溫度，以利于NH3的分離C、終止合成氨的反應(yīng)D、降低出塔混合氣的壓強(qiáng)8、氨合成時，惰性氣體的存在會降低H2、N2氣的分壓，對反應(yīng)（ C ）A、平衡有利，速度不利 B、平衡不利，速度有利C、平衡和速度都不利 D、平衡和速度都有利9、氨合成時，采用（D ）方法可提高平衡氨含量A、高溫高壓 B、高溫低壓 C、低溫低壓 D、低溫高壓10、氨合成時，為了降低系統(tǒng)中（ C ）含量，在氨分離之后設(shè)有氣體放空管，可以定期排放一部分氣體。 A、NH3 B、H2和N2 C、惰性氣體 D、O211、氨合成時使用鐵催化劑，必須將其還原成

35、（ A ）后，才能有催化活性。A、-Fe B、Fe3O4 C、Fe2O3 D、FeO12、能使氨合成催化劑形成永久中毒的物質(zhì)是（ C ）。A、水蒸氣 B、CO C、硫化物 D、O2 13、合成塔中既受高溫又受高壓的管線是（ A ）。A、合成塔出口管 B、熱電偶中層保護(hù)管 C、熱電偶內(nèi)層保護(hù)管 D、合成塔進(jìn)口管14、能使氨合成催化劑形成永久中毒的物質(zhì)是（ C ）。A、水蒸氣 B、CO C、硫化物 D、O215、氨合成時，增加空速可使氣體與催化劑的（ B ）。A、接觸時間增強(qiáng)，出塔氣中氨含量增大 B、接觸時間縮短，出塔氣中氨含量降低C、接觸時間增強(qiáng)，出塔氣中氨含量下降 D、接觸時間縮短，出塔氣中氨

36、含量增大16、氨合成時，放空位置應(yīng)選在（ C ）地方。A、惰性氣體含量最大，氨含量最大 B、惰性氣體含量最小，氨含量最小C.惰性氣體含量最大，氨含量最小 D、惰性氣體含量最小，氨含量最大17、氨合成的惰性氣體是指（ B ）。 A、CH4和N2 B、CH4和Ar C、CH4和O2 D、H2和CH418、氨合成時，提高壓力，對氨合成反應(yīng)（ A ）。A、平衡和速度都有利 B、平衡有利，速度不利 C、平衡不利，速度有利 D、平衡和反應(yīng)速度都不利19、氨合成時，為了降低系統(tǒng)中（ C ）含量，在氨分離之后設(shè)有氣體放空管，可以定期排放一部分氣體。 A、NH3 B、H2和N2 C、惰性氣體 D、O2三、判斷1

37、、由氨合成反應(yīng)特點可知，提高溫度、降低壓力有利于氨的生成。（× ）2、鐵催化劑在還原前的主要成份是Fe2O3和FeO。（ ）3、要使平衡氨含量盡量增大，應(yīng)增大混合氣體中惰性氣體含量。（× ）4、傳統(tǒng)磁鐵催化劑中，當(dāng)Fe2/Fe3等于或接近0.5時，催化劑還原后的活性最好。（ ）5、原料氣中CO2可使氨合成催化劑永久中毒。（× ）6、氨合成時，提高壓力，可提高氨凈值。（ ）7、在一定的空速下，合成壓力越高，出口氨含量越高。（ ）8、由于惰性氣體既不參與反應(yīng)，也不毒害催化劑，所以對氨合成無影響。（× ）9、氨合成時，惰性氣體的放空位置應(yīng)選擇在惰性氣體含量高而

38、氨含量最小的地方。（ ）10、氨合成反應(yīng)過程屬于氣固相非催化反應(yīng)過程。（× ）11、在其他條件一定時，增加空間速度能提高催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度。（ ）四、簡答1、寫出氨合成反應(yīng)的化學(xué)平衡方程式，并說明從化學(xué)平衡的角度看如何提高平衡氨的含量？答：1/2N23/2H2=NH3 H298=46.22 kJ/mol 影響平衡氨含量的因素：溫度、壓力、氫氮比的影響、惰性氣體含量的影響，提高平衡氨含量方法：提高壓力、降低溫度和減少惰性氣體含量。氨合成反應(yīng)必須有適當(dāng)?shù)拇呋瘎┎庞锌捎^的反應(yīng)速度，沒有催化劑，即使在很高壓力下反應(yīng)速度也很小，生成的氨濃度很低。常用的催化劑主要是鐵催化劑。催化劑組成Fe3O4,活

39、性組分是金屬鐵。2、合成氨為什么需要催化劑？催化劑的主要組成及活性組份是什么？影響因素：壓力、氫氮比、惰性氣體、溫度、內(nèi)擴(kuò)散。3、氨合成的反應(yīng)速度受哪些因素的影響？是如何影響的？溫度：氨合成反應(yīng)時可逆放熱反應(yīng)，存在最佳溫度，其值由組成、壓力和催化劑的性質(zhì)決定。在影響反應(yīng)定壓力下，氨含量提高，相應(yīng)的平衡溫度和最佳溫度下降；壓力提高平衡溫度與最佳溫度也相應(yīng)提高。壓力：從速度方程可看出，提高壓力可使正反應(yīng)速度增加大于逆反應(yīng)速度增加，所以一般選擇較高壓力。同時必須在較高壓力下才有可觀的速度。氫氮比：如前所述反應(yīng)達(dá)到平衡時，氨濃度在氫氮比為3事有最大值。然而比值為3時反應(yīng)速率并不是最快的。惰性氣體：對惰

40、性氣體含量的增加，反應(yīng)速率下降因此降低惰性氣體含量反應(yīng)速率加快，平衡氨含量提高。內(nèi)擴(kuò)散：本征反應(yīng)動力學(xué)方程式末考慮外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散的影響。實際生產(chǎn)中，由于氣體流量大，氣流與催化劑顆粒外表面?zhèn)鬟f速率足夠快，外擴(kuò)散的影響可以忽略，但內(nèi)擴(kuò)散阻力卻不能忽略，內(nèi)擴(kuò)散速率影響氨合成翻譯的速率。4、連續(xù)換熱合成塔特點？冷管設(shè)在催化劑床層中，用冷管中未反應(yīng)氣體帶走反應(yīng)熱，使反應(yīng)在最佳溫度附近進(jìn)行，開始用的是雙管并流式冷管氨合成塔1960年后開始采用三套管并流冷管和單管并流冷管。目前我國最常用的是單管并流式合成塔。并流三套管式優(yōu)點：床層溫度分布合理，催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度高，操作穩(wěn)定、可靠。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，冷管分氣盒占空

41、間大。還原時升溫困難。單管并流式優(yōu)點：塔內(nèi)部件緊湊，催化劑筐與換熱器間距小，塔有效利用率高。缺點：結(jié)構(gòu)不夠牢固，升氣管、冷管焊縫易裂開。5、簡述傳統(tǒng)中壓氨合成流程，并說明此流程優(yōu)缺點。合成塔1出口氣體經(jīng)水冷器2冷卻至常溫。其中部分氣氨被冷凝，液氨在氨分離器3中分出。為降低惰性氣體含量，循環(huán)氣在氨分離器后部分放空，大部分循環(huán)氣經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)4壓縮后進(jìn)入油分離器5，新鮮氣也在此補(bǔ)入。然后氣體進(jìn)入冷交換器6的上部換熱器管內(nèi)，回收氨冷器出口循環(huán)氣的冷量后，再經(jīng)氨冷器7冷卻到-l0左右，使氣體中絕大部分氨冷凝下來，在冷交換器下部氨分離器中將液氨分離。分離了液氨的低溫循環(huán)氣經(jīng)冷交換器上部換熱器管間預(yù)冷進(jìn)氨冷

42、器的氣體，自身被加熱到10-30進(jìn)入氨合成塔，完成循環(huán)過程。優(yōu)點：流程簡單，設(shè)備投資低。放空氣位置安放合理，惰性氣體含量高，氨和氫氮含量相對低，減少氨和原料氣的損失循環(huán)壓縮機(jī)位于一、二氨分離器之間，氣體量少，溫度低利于壓縮可以脫除新鮮氣中微量CO2和H2O缺點：新鮮原料氣補(bǔ)充位置安放不合理熱量回收利用不充分習(xí)題（第五章）一、填空題（每空1分）1、尿素學(xué)名 碳酰二胺 ，分子式 CO(NH2)2 。純凈的尿素為 無色 、 無臭 、 無味 的 針狀 或 棱柱 狀晶體。2、尿素在蒸發(fā)過程中，所發(fā)生的主要副反應(yīng)有： 水解 和 縮合 。3、尿素的用途有 用作肥料 、 用作工業(yè)原料 、 用作飼料 。4、18

43、28年佛勒在實驗室首先用 氨 和 氰酸 合成了尿素。5、尿素生產(chǎn)的原料，對原料液氨的要求，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，氨 99.5% ，水 0.5% ，油 10mg/Kg ，對原料二氧化碳?xì)獾囊鬄椋憾趸?98.5% （體積分?jǐn)?shù)，干基），H2S 15mg/m3 。6、液氨和二氧化碳合成尿素，在液相中是分兩步進(jìn)行的，一步是 甲銨的生成 ，第二步是 甲銨脫水，其中 甲銨脫水 是控制步驟。7、尿素在水中可緩慢水解，最初轉(zhuǎn)化為 氨基甲酸銨 ，然后形成 碳酸銨 ，最后分解為 氨 和 二氧化碳 。8、以氨和二氧化碳為原料合成尿素的生產(chǎn)過程中，經(jīng)反應(yīng)后，最終產(chǎn)物分為 氣液 兩相，氣相中含有 NH3 、 CO2 、 H

44、2O 及 惰性氣體 ；液相中主要含有 甲銨 、 尿素 、 水 及 均勻熔融液 。9、尿素的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度提高而先 增大 ，后 減小 ，存在 最高平衡轉(zhuǎn)化率 。10、影響尿素合成的主要因素有 溫度 、 原料配比、 壓力 、 反應(yīng)時間 等。11、尿素合成過程中，氨碳比必須 大于2 。12、尿素合成過程中，尿素的轉(zhuǎn)化率隨壓力增加而 增大 。13、尿素合成工業(yè)生產(chǎn)過程中，其操作壓力一定要高于物系的 平衡壓力 。14、尿素合成中，對于未反應(yīng)物的分離與回收的總體要求是 使未轉(zhuǎn)化的物料完全回收并盡量減少水分含量 ； 盡可能避免有害的副反應(yīng) 。15、工業(yè)上采用的分離與回收方法主要有 加壓加熱法 及 氣提法

45、。16、采用兩段減壓加熱分離時，第一步稱為： 中壓分解 ，其壓力為 1.7MPa ；第二步稱為： 低壓分解 ，其壓力為 0.3MPa 。17、經(jīng)分析，要防止尿素水解、縮合等反應(yīng)，蒸發(fā)過程應(yīng)在盡可能 低的溫度 下進(jìn)行，并應(yīng)在 很短 的時間內(nèi)完成。二、判斷題（每題2分）1、液氨和二氧化碳合成尿素的反應(yīng)是一個不可逆過程。（× ）2、液氨和二氧化碳合成尿素的反應(yīng)是一步進(jìn)行的。（ × ）3、尿素較易吸濕，其吸濕性次于硝酸銨。（ ）4、純凈的尿素為白色針狀晶體。（ × ）5、尿素水解的最終產(chǎn)物為水和二氧化碳。（ × ）6、尿素在強(qiáng)酸溶液中呈弱堿性。（ ）7、尿素在任

46、何水溶液中均呈堿性。（× ）8、以氨和二氧化碳為原料合成尿素的生產(chǎn)過程中，經(jīng)反應(yīng)后，最終產(chǎn)物只有一相。（ × ）9、尿素的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而不斷增大。（× ）10、尿素合成過程中，溫度應(yīng)選擇在最高平衡轉(zhuǎn)化率時的溫度。（× ）11、尿素合成過程中，氨碳比必須大于2。（ ）12、尿素合成過程中，氨碳比可以是任意值。（× ）13、在工業(yè)生產(chǎn)過程中，可以通過提高水碳比來加快反應(yīng)速率。（ × ）14、在尿素合成的工業(yè)生產(chǎn)過程中，操作壓力一定要高于物系的平衡壓力。（ ）15、氣提過程是一個單純的物理操作過程。（× ）三、名詞解釋（

47、每題2分）1、尿素轉(zhuǎn)化率：2、氨碳比：是指原始反應(yīng)物料中氨和二氧化碳你的摩爾比。3、氨過量率：是指原料中氨量超過化學(xué)反應(yīng)式的理論量的摩爾百分?jǐn)?shù)。4、水碳比：是指合成塔進(jìn)料中水和二氧化碳的摩爾比。5、甲銨分解率：已分解成氣體的二氧化碳量與合成熔融液中未轉(zhuǎn)化成尿素的二氧化碳量之比稱為甲銨分解率。6、總氨蒸出率：從液相中蒸出氨的量與合成反應(yīng)熔融液中未轉(zhuǎn)化成尿素的氨量之比稱為總氨蒸出率。7、氣提：就是利用一種氣體通入尿素合成出口溶液中，降低氣相中氨或二氧化碳的分壓，從而促使液相中甲銨分解和過剩氨量的解吸。四、簡答題（每題5分）1、試述尿素合成機(jī)理。哪一步為控制步驟？答：尿素合成分兩步進(jìn)行，首先液氨和二

48、氧化碳反應(yīng)生成甲銨： 然后液態(tài)甲銨脫水生成尿素，稱為甲銨脫水反應(yīng)：甲銨脫水為控制步驟。2、影響尿素合成反應(yīng)有哪些因素？答：影響尿素合成的主要因素有：溫度、原料配比、壓力、反應(yīng)時間。3、加快甲銨脫水速率有哪些方法？答：加快甲銨脫水速率的方法有：提高溫度；采用過量氨；適當(dāng)提高水碳比。4、二氧化碳?xì)馓岱ǖ脑硎鞘裁?？答：氣提過程中甲銨分解反應(yīng)為：，CO2氣提法是在保持合成塔等壓的條件下，在供熱的同時采用降低氣相中NH3或CO2一組分分壓的辦法來分解甲銨。CO2氣提不僅能逐出溶液中NH3而且還能逐出溶液中CO2。5、尿素加工過程有哪些副反應(yīng)？如何防止？答：尿素溶液加工過程中主要狐妖的副反應(yīng)有：尿素的水

49、解和尿素的縮合反應(yīng)。 要防止尿素的水解及縮合，蒸發(fā)過程應(yīng)在盡可能低的溫度下進(jìn)行，并應(yīng)在較短時間內(nèi)完成。6、常見的尿素結(jié)晶或造粒方法有哪些？答：蒸發(fā)造粒法，結(jié)晶造粒法，母液結(jié)晶法7、二氧化碳?xì)馓岱ǖ闹饕攸c有哪些？答：主要特點：用原料CO2氣提，省去了中壓分解回收系統(tǒng)，簡化了流程；高壓冷凝器冷凝溫度高，熱能利用好；返回合成塔水量少，有利于轉(zhuǎn)化；高壓液體可自流至合成塔，節(jié)省動力；合成塔操作壓力較低，節(jié)省動力；氨碳比較低影響轉(zhuǎn)化率，高架設(shè)備維修不便。8、水溶液全循環(huán)法主要存在什么缺點？答：能量利用率低；一段甲銨泵腐蝕嚴(yán)重；流程過于復(fù)雜。9、目前尿素生產(chǎn)工藝的改進(jìn)主要從哪幾個方面來進(jìn)行？答：提高二氧化

50、碳轉(zhuǎn)化率；采用氨氣提或雙氣提法；降低能量消耗；尿素造粒技術(shù)的改進(jìn)。五、論述題（每題10分）1、簡述全水溶液循環(huán)法生產(chǎn)尿素的主要過程。畫出全循環(huán)法合成尿素的工藝流程示意圖。答：全循環(huán)法的生產(chǎn)過程： 氨和二氧化碳原料的供應(yīng)及凈化；氨和二氧化碳合成尿素；未反應(yīng)物的分離與回收；尿素溶液的加工。工藝流程示意圖：凈化液氨二氧化碳蒸發(fā)未反應(yīng)物的分解氨和二氧化碳的回收合成預(yù)熱壓縮加壓結(jié)晶和造粒尿素2、在尿素生產(chǎn)中，為何選擇NH3/CO2和氨預(yù)溫度調(diào)節(jié)尿素合成塔的溫度？答：分析：對于氨過量的體系，加入物料的NH3/ CO2增高，則平衡物料的沸點溫度降低，即塔底溫度降低，同時生成的甲銨胺液相量減少。此時，因進(jìn)塔氨

51、量增加，過量氨從合成塔內(nèi)移走的熱量也將增加，所以盡管生成甲銨的反應(yīng)熱上移，但是最終出塔反應(yīng)液溫度還是下降，即合成塔溫度也要下降；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷及進(jìn)料組分不變，提高氨預(yù)熱溫度，從熱量平衡的角度分析，輸入熱量增加，合成塔內(nèi)溫度上升。從反應(yīng)角度分析，隨氨預(yù)熱溫度的提高，塔底溫度升高，塔底甲銨生成較少，而生成甲銨的反應(yīng)上移，增加了中上部放出的反應(yīng)熱，所以塔底溫度上升沒有塔頂溫度上升明顯。因此在實際生產(chǎn)中一般選擇NH3/CO2和氨預(yù)溫度調(diào)節(jié)尿素合成塔的溫度。3、尿素溶液蒸發(fā)過程為什么不在一個壓力段下進(jìn)行，常分為兩段？答： 從理論上講，合成塔出口的溶液，減壓后壓力越低，加熱溫度越高，甲銨分解和游離氨和二氧化碳

52、的解吸越徹底，但是由于副反應(yīng)和腐蝕等因素的影響，過高的分解溫度是不可行的。為了使甲銨分解和有利氨及二氧化碳的解吸更徹底，最終必須使分解過程在較低的壓力下進(jìn)行，。然而，如果合成反應(yīng)液的分解過程始終在較低壓力下進(jìn)行，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是不利的。因為在回收工序回收低壓的氨和二氧化碳混合氣體再送回合成工序，必然耗費很多升壓的機(jī)械能，還要添加大量的水才能將分解出來的氨和二氧化碳回收下來，而這將導(dǎo)致合成工序水碳比過大，轉(zhuǎn)化率降低。此外，在低壓下回收氨和二氧化碳時，由于溫度低，放出的熱量也不好利用。工業(yè)生產(chǎn)上為了解決這些矛盾，保證未反應(yīng)物完全分解和回收，一般采用多段減壓加熱分解法。習(xí)題(第六章)一、填空題1、硝酸

53、尾氣的處理常用方法有 溶液吸收法 、 固體吸收法 、 催化還原法 。2、稀硝酸生產(chǎn)的工藝流程因操作壓力的不同可分為 常壓法 、 全加壓法 、 綜合法 。3、超共沸酸精餾生產(chǎn)濃硝酸生產(chǎn)過程包括 氨的氧化 、超共沸酸的制造 和 精餾 三個部分。4、目前工業(yè)上生產(chǎn)稀硝酸均以氨為原材料， 其生產(chǎn)過程包括三個步驟即 氨氧化為一氧化碳 、 一氧化碳氧化為二氧化碳 、 二氧化碳被水吸收生成硝酸 。5、氨催化氧化反應(yīng)裝置多采用氧化爐-廢熱鍋爐聯(lián)合機(jī)組，其主要包括三個部分： 上段為氧化段 、 中段為過熱段 、 下段為列管換熱器 。6、由于氨催化氧化所用的催化劑是價格昂貴的貴金屬，需要將其回收以降低損耗，目前工業(yè)

54、上常用 機(jī)械過濾法 、 捕集網(wǎng)法 和 大理石不銹鋼筐法 。二、選擇題1、（ A ）是一種重要的化工原料，在各種酸中，產(chǎn)量僅次于硫酸。A、硝酸 B、鹽酸 C、碳酸 D、醋酸 2、工業(yè)硝酸依HNO3含量多少分為濃硝酸和稀硝酸，其中稀硝酸的濃度范圍是（ B ）。A、30% 60% B、45%60% C、30%70% D、45%70%3、工業(yè)上，氨催化氧化過程所使用催化劑是（ B ）。A、鐵系催化劑 B、鉑系催化劑 C、鎳系催化劑 D、銅基催化劑4、工業(yè)上，由稀硝酸直接濃縮制造濃硝酸時需添加脫水劑，常用的脫水劑是（ D ）。A、硫酸鈉 B、硝酸鎂 C、磷酸鉀 D、氫氧化鈣三、判斷題1、硝酸是一種重要的

55、化工原料，在各種酸中，產(chǎn)量僅次于硫酸。 （ ）2、工業(yè)上，氨催化氧化過程所使用催化劑主要是鐵系催化劑。 （× ）3、工業(yè)上，由稀硝酸直接濃縮制造濃硝酸時需添加脫水劑，常用的脫水劑是硝酸鈉。（×）四、問答題1、生產(chǎn)稀硝酸吸收的尾氣為何要進(jìn)行處理后才能放空？有哪些方法？答：尾氣中仍含有殘余的氮氧化物，如果將其直接放空勢必會造成氮氧化物的損失和氨耗的增加。這樣不僅氨未能充分利用，而且還污染廠區(qū)環(huán)境，既危害人體健康，又影響農(nóng)作物生長。因此，尾氣放空之前必須經(jīng)過嚴(yán)格的處理。硝酸尾氣的處理常用方法有：溶液吸收法、固體吸收法和催化還原法。2、全加壓法生產(chǎn)稀硝酸的工藝流程的特點有什么？ 答：該流程的特點是：空氣過濾器中裝填有泡沫塑料，二次凈化再用素瓷過濾器，故凈化度高；采用大型氧化爐-廢熱鍋爐聯(lián)合裝置，副產(chǎn)1.4MPa的飽和蒸汽和2.5MPa的過熱蒸汽；采用快速冷卻器，用液氨使氣體迅速冷卻到50，然后返回吸收塔，吸收