無(wú)機(jī)化工作業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上作 業(yè)一、簡(jiǎn)答題1.無(wú)機(jī)化工包括哪些類產(chǎn)品？答：1）三酸：硫酸H2SO4、鹽酸HCl、硝酸HNO3，兩堿：燒堿NaOH，純堿Na2CO3；2）無(wú)機(jī)非金屬材料：先進(jìn)陶瓷，人造金剛石，碳材料，光纖材料等；3）化肥：氮肥（尿素、硝酸銨、氯化銨、硫酸銨），磷肥（過(guò)磷酸鈣、重過(guò)磷酸鈣、鈣鎂磷肥），鉀肥（氯化鉀、硫酸鉀、草木灰），復(fù)合肥（偏磷酸鉀、磷酸銨）；4）無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品：電池原料（鋅錳電池、鋰離子二次電池），水處理劑（殺菌劑，絮凝劑）；5）氣體：氯氣Cl2、氨氣NH3、SO2等。2.無(wú)機(jī)非金屬材料中的硅酸鹽材料包括哪幾種？答：1）先進(jìn)陶瓷（精細(xì)陶瓷或特種陶瓷）：可作汽車部件，電

2、視機(jī)等；2）高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：氮化硅（Si3N4）陶瓷，可制作軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)；碳化硅（SiC）陶瓷，可渦輪葉片；3）功能陶瓷：可作半導(dǎo)體材料。3.燒堿是用什么方法生產(chǎn)的？燒堿的制備方法有兩種：苛化法和電解法。現(xiàn)代工業(yè)主要通過(guò)電解飽和NaCl溶液來(lái)制備燒堿。電解法又分為水銀法、隔膜法和離子膜法。目前國(guó)內(nèi)的燒堿生產(chǎn)主要采用的是離子膜電解法生產(chǎn)燒堿，根據(jù)生產(chǎn)工藝中的耗能情況，將燒堿制法分為整流、鹽水精制、鹽水電解、液堿蒸發(fā)、氯氫處理、固堿生產(chǎn)和廢氣吸收工序等七個(gè)流程。下圖是電解法生產(chǎn)燒堿的工藝流程圖。1-整流2-鹽水精制3-電解    4-氯氫處理 

3、60;5-液堿蒸發(fā)  6-固堿生產(chǎn)圖1 電解法生產(chǎn)燒堿的工藝流程4.三酸兩堿都包括哪些酸和哪些堿？答：三酸：硫酸H2SO4、鹽酸HCl、硝酸HNO3；兩堿：燒堿NaOH，純堿Na2CO3。5.最重要的氮肥是什么？其含氮量大概是多少？答：尿素CO(NH2)2，其含氮量為46.7%。二、論述題1. 簡(jiǎn)述硫酸生產(chǎn)的主要步驟和每個(gè)步驟的目的，寫(xiě)出主要反應(yīng)方程式。在硫酸生產(chǎn)歷史上，出現(xiàn)過(guò)三種方法，即塔式法、鉛室法和接觸法。塔式法和鉛室法是古老的生產(chǎn)方法，現(xiàn)在基本都用接觸法生產(chǎn)硫酸。接觸法生產(chǎn)硫酸工藝主要工序包括硫鐵礦的焙燒、爐氣精制、二氧化硫的轉(zhuǎn)化和三氧化硫的吸收。1）焙燒硫鐵礦石制

4、備SO2：4FeS211O22Fe2O38SO2(硫鐵礦焙燒) 目的是在氧氣過(guò)剩，焙燒溫度600以上的條件下，使礦物中的硫全部轉(zhuǎn)化為SO2。2）爐氣精制目的是除去各種雜質(zhì)，如三氧化二砷、二氧化硒、氟化氫、礦塵、水蒸氣和酸霧等。3）SO2的轉(zhuǎn)化：2SO2+O2=2SO3目的是借助釩催化劑，利用爐氣中剩余的氧氣（或補(bǔ)充少許空氣）將SO2轉(zhuǎn)化SO3。通常SO2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上。該工序是整個(gè)工藝中最為關(guān)鍵的，因?yàn)樵摴ば虮仨毷褂么呋瘎?，而催化劑的性能及消耗又直接影響到SO2的利用率和生產(chǎn)成本。4）SO3的吸收：SO3+H2O=H2SO4目的是制備所需硫酸，吸收時(shí)一般用硫酸（濃度為98.5%）吸收S

5、O3制得商品級(jí)濃硫酸或發(fā)煙硫酸。因?yàn)橛脻饬蛩嵛毡扔盟誗O3更容易，而且不會(huì)產(chǎn)生酸霧。2. 簡(jiǎn)述合成氨生產(chǎn)的主要步驟和每個(gè)步驟的目的，寫(xiě)出主要反應(yīng)方程式。答：煤氣化法是我國(guó)合成氨的主要制氣方法，也是未來(lái)更替天然氣和石油資源所必將采用的制氣方法。即利用無(wú)煙煤、蒸汽和空氣在碳發(fā)生爐內(nèi)生產(chǎn)合成氨所需要的氣體，俗稱半水煤氣。在已制得的半水煤氣中，除了含有按合成工藝所需要的氮?dú)夂蜌錃馔?，還含有許多雜質(zhì)和有害氣體。由于這些雜質(zhì)和有害氣體很容易使合成觸媒中毒而降低觸媒效能。為保護(hù)觸媒，延長(zhǎng)其使用壽命，保證合成氨生產(chǎn)的正常進(jìn)行，半水煤氣中的雜質(zhì)和有害氣體必須在合成之前及時(shí)清除。合成氨的過(guò)程一般可分為六個(gè)步

6、驟：1）造氣：目的是制備出含有氮一定比例的原料氣。合成氨的原料氫氮可以用下列兩種方法取得：以焦碳與空氣、水蒸氣作用；將空氣分離制取氮，由焦?fàn)t氣分離制氫，采用煤焦固定床間歇式汽化法。反應(yīng)方程如下：C+H2O=CO+H2 (1) CO+O2=CO2 (2) 2）脫硫：目的是保護(hù)催化劑的活性，減少銅耗。無(wú)論以固體煤作原料還是以天然氣、石油為原料制備氫氮原料氣都含有一定成分的硫元素，無(wú)機(jī)硫主要含有硫化氫；有機(jī)硫主要含有二硫化碳、 硫化氧碳等。硫化氫能夠進(jìn)入變換及合成系統(tǒng)能使鐵催化劑中毒，進(jìn)入銅洗系統(tǒng)使銅液的低價(jià)銅生成硫化亞銅沉淀，使操作惡化，銅耗增加。所以半水煤氣總的無(wú)機(jī)碳化物和有機(jī)硫化物必須在進(jìn)入變

7、換、合成系統(tǒng)前除去。以煤為原料采用間歇式造氣爐制半水煤氣時(shí)，通常先將煤氣進(jìn)行濕法氧化法脫硫，使硫化氫含量降低至3050mg/m3以下，然后經(jīng)中溫變換，使有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫。然后，在脫除二氧化碳過(guò)程中和銅氨液洗滌過(guò)程中進(jìn)行更精細(xì)的除凈。3）變換：目的是將CO，O2，甲烷等雜質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為CO2，以便去除。變化方法：CO(g)+ H2O(g)=CO2+ H2 (g)4）脫碳：目的是去除氣體中大量的CO2和少量的CO。經(jīng)變換二次脫硫后氣體中含有大量CO2，還有少量的CO等其它有害氣體，它們會(huì)使氨的合成催化劑中毒，必須除去。工業(yè)上脫碳的方法很多，通常用碳酸丙烯酯（PC）法脫CO2。5）銅洗：目的是去除氣

8、體中還含有的少量CO、CO2、O2、H 2S等有害氣體，精制原料氣。銅洗法的溶液醋酸銅氨溶液是又醋酸銅和氨通過(guò)化學(xué)反應(yīng)后制成的一種溶液，簡(jiǎn)稱銅液，其組成為Cu(NH3)2Ac（醋酸亞銅絡(luò)二氨）吸收CO、CO2和O2、H2S。6）合成：目的制備目標(biāo)產(chǎn)物。反應(yīng)方程式：3H2+N22NH3+Q氨的合成是高溫高壓（500，2050Mpa），以鐵為催化劑的條件下而生成的。由上式可知反應(yīng)產(chǎn)生較大的熱量，我們采用后置式廢熱式鍋爐回收，并副產(chǎn)蒸汽。為了保持合成塔塔壁溫度不合成過(guò)高，冷態(tài)氣體先從塔壁自上而下，然后經(jīng)塔外預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入合成塔出口氣經(jīng)廢熱式鍋爐回收熱量后，進(jìn)塔外預(yù)熱器預(yù)熱為入塔氣體。3.簡(jiǎn)述烴類裂

9、解生產(chǎn)乙烯的過(guò)程，裂解氣的分離與凈化的幾個(gè)主要步驟和每個(gè)步驟的目的。答：1.烴類裂解生成乙烯的過(guò)程烴類裂解是指烴在高溫下（600800）發(fā)生碳?xì)滏I和碳碳鍵的斷裂，一般可分為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。一次反應(yīng)，即由原料烴（特別是烷烴）經(jīng)裂解生成乙烯和丙烯的反應(yīng)。二次反應(yīng)，即一次反應(yīng)的生成物進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)生成多種產(chǎn)物，甚至最后生成焦或碳。這類反應(yīng)不僅消耗了原料，降低了烯烴的產(chǎn)率，而且反應(yīng)生成的焦和碳又會(huì)堵塞設(shè)備和管道，影響裂解操作的穩(wěn)定，所以這一類反應(yīng)是我們不希望發(fā)生的。1）鏈烷烴裂解的一次反應(yīng)生成乙烯鏈烷烴裂解的一次反應(yīng)主要有：脫氫反應(yīng) 這是碳?xì)滏I的斷裂反應(yīng)，生成碳原子數(shù)相同的烯烴和氫，其通式如下：

10、 CnH2n+2 CnH2n+H2斷鏈反應(yīng) 這是碳碳鍵斷裂反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物是碳原子數(shù)較少的烷烴和烯烴，其通式為： RCH2CH2R RCH=CH2+ RH環(huán)烷烴裂解的一次反應(yīng)C2H4+C4H8 原料中的環(huán)烷烴可以發(fā)生斷鏈和脫氫反應(yīng)，生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烴等。 例如環(huán)己烷裂解：C2H4+C4H6+H2C6H12C4H6+C2H63/2C4H6+3/2H2C6H12 C6H6+3H22）烴類裂解二次反應(yīng)生成乙烯C2H4+C3H6烯烴在裂解條件下，可以分解生成較小分子的烯烴或二烯烴。例如戊烯可以按下式分解：C5H10C4H6+CH4裂解的結(jié)果，可以增加乙烯、丙烯收率。此反應(yīng)在熱力學(xué)上是有利的。丙

11、烯裂解主要產(chǎn)物是乙烯和甲烷。2.裂解氣的分離與凈化1）組成：低級(jí)烴類，如CH4、C2H2、C3H6、C3H8、C4等，氫氣，水蒸氣，CO，CO2，H2S和少量雜質(zhì)。2）分離與凈化裂解氣的提濃、提純工作，是以精餾方法完成的。精餾方法要求將組分冷凝為液態(tài)。工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法，主要有深冷分離和油吸收精餾分離兩種。深冷分離深冷分離是在-100左右的低溫下，將裂解氣中除了氫和甲烷以外的其它烴類全部冷凝下來(lái)。然后利用裂解氣中各種烴類的相對(duì)揮發(fā)度不同，在合適的溫度和壓力下，以精餾的方法將各組分分離開(kāi)來(lái)，達(dá)到分離的目的。實(shí)際上，此法為冷凝精餾過(guò)程。工業(yè)上把冷凍溫度高于-50稱為淺度冷凍(簡(jiǎn)稱淺冷)

12、；在-50-100之間稱為中度冷凍；(簡(jiǎn)稱中冷)；等于或低于-100稱為深度冷凍(簡(jiǎn)稱深冷)。深冷分離過(guò)程主要由壓縮制冷、氣體凈化、低溫精餾分離組成。壓縮制冷是根據(jù)物質(zhì)的冷凝溫度隨壓力增加而升高的規(guī)律，可對(duì)裂解氣加壓，從而使各組分的冷凝點(diǎn)升高，即提高深冷分離的操作溫度，這既有利于分離，又可節(jié)約冷凍量和低溫材料。此外，對(duì)裂解氣壓縮冷卻，還能除掉相當(dāng)量的水份和重質(zhì)烴，以減少后繼干燥及低溫分離的負(fù)擔(dān)。但不能任意加壓，壓力增高，對(duì)設(shè)備材料強(qiáng)度要求增高，動(dòng)力消耗增大。氣體凈化是使裂解氣在深冷精餾前首先要脫除其中所含雜質(zhì)。常用的方法：有用NaOH溶液吸收H2S、CO2等酸性氣體；采用固體吸附方法脫水，常用

13、的吸附劑有硅膠活性氧化鋁，分子篩等；采用催化加氫的方法脫炔。低溫精餾分離就是根據(jù)裂解氣中各低碳烴相對(duì)揮發(fā)度的不同，用精餾的方法逐一進(jìn)行分離，最后獲得純度符合要求的乙烯和丙烯產(chǎn)品。目前具有代表性三種分離流程是：順序分離，前脫乙烷分離和前脫丙烷分離。油吸收精餾分離用吸收劑吸收除甲烷和氫氣以外的其它組分，然后精餾，把各組分從吸收劑中逐一分離。該方法流程簡(jiǎn)單，動(dòng)力設(shè)備少，投資少，但技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和產(chǎn)品純度差。4.試論環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的主要步驟及每個(gè)步驟的目的，寫(xiě)出主要反應(yīng)方程式。環(huán)氧乙烷(EO)又名氧化乙烯，是最簡(jiǎn)單的環(huán)狀醚。環(huán)氧乙烷是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，也是一種基本有機(jī)化工原料，廣泛地用于生產(chǎn)乙二醇、

14、非離子表面活性劑、乙醇胺、乙醇醚溶劑、醫(yī)藥中間體、油田化學(xué)品、農(nóng)藥乳化劑等各種精細(xì)化學(xué)品。5 1 P% G, / 1 / Q# m4 I& X1 d環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)主要有氯醇法和乙烯直接氧化法，其中乙烯直接氧化法又包括空氣法和氧氣法。由于氯醇法制備環(huán)氧乙烷存在污染嚴(yán)重、產(chǎn)品總收率較低且產(chǎn)品中含甲醛較高，在一定程度上限制了其用途，因此企業(yè)不常采用此種方法。目前企業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷采用較廣泛的方法是乙烯直接氧化法。1.反應(yīng)機(jī)理乙烯直接氧化法所用的催化劑為銀催化劑。乙烯在銀催化劑上氣相氧化發(fā)生下列反應(yīng)：主反應(yīng) C2H4+1/2O2 +106.9J/mol副反應(yīng) C2H4+3O22CO2+2H2O+

15、1323KJ/mol +5/2O22O2+2H2O+1218KJ/mol C2H4+1/2O2CH3CHO C2H4+O22CH2O CH3CHO2.主要工藝流程乙烯直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷流程主要由乙烯氧化反應(yīng)、循環(huán)氣壓縮、二氧化碳吸收、 解吸、環(huán)氧乙烷吸收解吸和再吸收、二氧化碳脫除、環(huán)氧乙烷精餾等工藝過(guò)程構(gòu)成。下面是直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝流程圖。 到混合器 循環(huán)水 工藝水 再吸收解吸洗滌氧化乙烯 混合氧氣 環(huán)氧乙烷成品乙二醇解吸環(huán)氧乙烷精制 不含CO2 去E儲(chǔ)存 圖2 直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝流程1）環(huán)氧乙烷反應(yīng)系統(tǒng)乙烯、氧氣和含二氯乙烷的氮?dú)?，在循環(huán)壓縮機(jī)的出口側(cè)，與循環(huán)氣混合，混合

16、氣中乙烯和氧控制一定的濃度（含乙烯20%，含氧7%），通過(guò)氣氣熱交換器管程與反應(yīng)器出口氣體換熱后，進(jìn)入填充銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器，在銀催化劑的作用下，在一定溫度（235273）和壓力（2.06MPa）下，進(jìn)行氧化反應(yīng)。從反應(yīng)器出來(lái)的生成氣體通過(guò)反應(yīng)器出口氣體冷卻器冷卻后，再經(jīng)氣氣熱交換器殼程，被反應(yīng)原料氣進(jìn)一步冷卻到約102后，進(jìn)入環(huán)氧乙烷水洗塔，在這里與貧循環(huán)水逆流接觸，吸收其中的環(huán)氧乙烷和其他一些反應(yīng)產(chǎn)物。2）二氧化碳脫除系統(tǒng)來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī)的氣體和來(lái)自尾氣壓縮機(jī)的氣體匯合后，進(jìn)入接觸塔，與來(lái)自再生塔的熱碳酸鉀溶液接觸，二氧化碳經(jīng)化學(xué)吸收，即與碳酸鉀反應(yīng)生成碳酸氫鉀，使二氧化碳含量下

17、降到大約3%，經(jīng)氣體冷卻器冷卻到45后，再經(jīng)分離缶，分離出夾帶的液體后返回循環(huán)氣系統(tǒng)。來(lái)自二氧化碳接觸塔塔釜的富碳酸氫鉀溶液，經(jīng)過(guò)減壓閥后進(jìn)入再生塔，閃蒸析出部分二氧化碳，通過(guò)加熱使碳酸氫鉀還原成碳酸鉀，放出二氧化碳?xì)怏w。3）環(huán)氧乙烷解吸和再吸收系統(tǒng)來(lái)自環(huán)氧乙烷水洗塔塔釜的富循環(huán)水，經(jīng)循環(huán)水熱交換器與解吸塔釜液進(jìn)行熱交換，再經(jīng)減壓閃蒸后，進(jìn)入解吸塔頂部，環(huán)氧乙烷以及其他輕組分和不凝氣體被解吸。被解吸出來(lái)的環(huán)氧乙烷和水蒸氣通過(guò)解吸塔頂部凝縮器，大部分水和重組分被冷凝，返回到解吸塔頂部塔盤(pán)。未冷凝的氣體和來(lái)自乙二醇原料解吸塔的塔頂蒸汽混合進(jìn)入再吸收塔，蒸汽中所含的環(huán)氧乙烷，在再吸收塔中被水吸收。4

18、）環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)來(lái)自乙二醇原料解吸塔的釜液，經(jīng)釜液泵一部分送入熱交換器，精制塔釜液與原料換熱器預(yù)熱到95，進(jìn)入環(huán)氧乙烷精制塔。此塔共有95塊塔盤(pán)，從第86塊塔盤(pán)抽出總?cè)┖孔畲鬄?ppm的高純度的環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。從第21塊塔盤(pán)上抽出大約相當(dāng)于原料中15%的環(huán)氧乙烷的側(cè)線餾出物，以脫除乙醛和少量的水。產(chǎn)品餾出口以上的9塊塔盤(pán)，用于提濃塔頂餾出物中的甲醛和二氧化碳，塔頂氣體在塔頂冷凝器中冷凝，進(jìn)入回流缶中，用回流泵進(jìn)行塔的回流，多余部分相當(dāng)于含有大量原料的10%的環(huán)氧乙烷作為塔頂餾出物采出，用以脫除甲醛。塔頂采出與來(lái)自第21塊塔盤(pán)的含乙醛的餾出物匯合，返回的乙二醇原料解吸塔中不含環(huán)氧乙烷的塔釜液（水），用釜液泵經(jīng)精制塔進(jìn)料和釜液換熱器冷卻后，送到再吸收塔冷卻器。5.ABS樹(shù)脂怎么生產(chǎn)？答：ABS樹(shù)脂的生產(chǎn)方法很多，目前在全世界范圍內(nèi)工業(yè)裝置中應(yīng)用較多的是乳液接枝摻合法、連續(xù)本體法等。1.乳液接枝摻合工藝：乳液接枝摻合法是在ABS樹(shù)脂的傳統(tǒng)方法-乳液接枝法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，根據(jù)SAN共聚工藝不同又可分為乳液接枝乳液SAN摻合、乳液接枝懸浮SAN摻合、乳液接枝本體SAN摻合三種，其中后兩者在目前工業(yè)裝置上應(yīng)用較多