化工工藝學(xué)題庫

合成氨合成氨生產(chǎn)過程主要分為哪幾個工序？以煤為原料以天然氣為原料2.天然氣水蒸汽轉(zhuǎn)化制氣的主反應(yīng)和副反應(yīng)有哪些？抑制副反應(yīng)的策略如何？主要反應(yīng)主要副反應(yīng)抑制副反應(yīng)：為控制積碳，增加水蒸汽用量以調(diào)整氣體組成和選擇適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力來解決。從反應(yīng)平衡及副反應(yīng)來看，水碳比高，殘余甲烷含量降低，且可防止析碳。因此一般采用較高的水碳比，約3.0～3.5轉(zhuǎn)化為可逆反應(yīng)，溫度越高，平衡轉(zhuǎn)化率越高，從組成計算看出，1000℃以上CH4含量才小于0.5%，要求設(shè)備的耐高溫性能。3.為什么采用兩段轉(zhuǎn)化？兩段轉(zhuǎn)化的供熱方式各有什么不同？如何確定和控制二段轉(zhuǎn)化的溫度？全部采用高溫轉(zhuǎn)化，設(shè)備費用和操作費用太高，所以采用低溫(700～800℃)轉(zhuǎn)化和高溫(1200℃)轉(zhuǎn)化的兩段方式。一段溫度對合金鋼管要求低，用合金鋼管保證傳熱和供熱；二段采用磚內(nèi)襯的絕熱設(shè)備，并通入一定比例的空氣與一段的H2反應(yīng)產(chǎn)生熱量和高溫(1200～1400℃)，保證CH4轉(zhuǎn)化徹底，同時加入了合成氨需要的原料N2。二段爐溫度：按甲烷控制指標(biāo)來確定。壓力和水碳比確定后，按甲烷平衡濃度來確定溫度，要求yCH4<0.005，出口溫度應(yīng)為1000℃左右。凱洛格(Kellogg)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化工藝流程1-鈷鉬加氫反應(yīng)器；2-氧化鋅脫硫罐；3-對流段；4-輻射段(一段爐)；5-二段轉(zhuǎn)化爐；6-第一廢熱鍋爐；7-第二廢熱鍋爐；8-汽包；9-輔助鍋爐；10-排風(fēng)機4.天然氣中的硫成分有哪些？干法脫硫和濕法脫硫的主要方法有哪些？其適用范圍有何區(qū)別？硫化氫(H2S)，同時此外還可能有一些有機硫化物，如硫醇(C2H5SH)、硫醚(CH3SCH3)及噻吩(C4H4S)、二硫化碳(CS2)等。干法脫硫：一般適用于含S量較少的情況氧化鋅法、鈷鉬加氫法、氫氧化鐵法、活性碳法等濕法脫硫：一般適用于含S量較大的場合化學(xué)吸收法、物理吸收法和化學(xué)物理綜合吸收法等5.氧化鋅脫硫的工作原理是什么？其工藝流程和工藝條件如何？氧化鋅脫硫法也可以脫除硫醇、硫醚等有機硫，但反應(yīng)速度較慢，一般選擇較高的溫度350～400℃，才能獲得較快的反應(yīng)速度。反應(yīng)式如下：在有H2存在時，一些有機硫可先轉(zhuǎn)化為H2S，再被氧化鋅所吸收，反應(yīng)式如下：流程1：硫含量較高流程2：硫含量較低6.變換工序的反應(yīng)原理和主要任務(wù)是什么？為什么要分中溫變換和低溫變換？是將原料氣中的CO變成CO2和H2。H2是合成氨需要的原料成份，CO2在后面的脫碳和甲烷化兩個工序中除去，作為生產(chǎn)尿素或食品級CO2的原料。變換反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡常數(shù)減小。為了變換過程進行徹底，要求盡可能低的反應(yīng)溫度；但溫度低，反應(yīng)速度必然減緩7.苯菲爾脫碳的主要化學(xué)反應(yīng)和脫碳原理是什么？再生指數(shù)(碳化度)的定義是什么？原理：CO2的吸收過程是CO2與K2CO3反應(yīng)生成KHCO3。但是由于受反應(yīng)速度的限制，氣體中CO2與溶液中K2CO3的反應(yīng)速度較慢。為了加快CO2在K2CO3溶液中的吸收速度，通常在K2CO3溶液中又添加了一種催化劑二乙醇胺再生指數(shù)(碳化度)的定義：每摩爾K2CO3所已經(jīng)吸收的CO2摩爾數(shù)，即溶液中K2CO3轉(zhuǎn)化為KHCO3的轉(zhuǎn)化度?；?.描述由NH3和CO2合成尿素的化學(xué)反應(yīng)過程與相態(tài)。（重點）上述兩個反應(yīng)中，第一個反應(yīng)為快速放熱反應(yīng)，反應(yīng)程度很大，生成溶解態(tài)的氨基甲酸銨；第二個脫水生成尿素的反應(yīng)為慢速吸熱反應(yīng)，且為顯著可逆反應(yīng)。2.尿素合成反應(yīng)過程的主要副反應(yīng)及控制措施。（熟悉就行）當(dāng)溫度在60℃以下時，尿素水解緩慢；溫度到100℃時尿素水解速度明顯加快；溫度在145℃以上時，水解速度劇增。尿素濃度低時，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.尿素生產(chǎn)的氨汽提法流程中，合成塔出來的尿素溶液主要經(jīng)過了那些設(shè)備，溶液的溫度、壓力、組成如何？（常識了解）設(shè)備：氣提塔，降膜分解器，目前，工業(yè)合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反應(yīng)合成的，溫度的影響：溫度較低時平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加，在190℃時達最大，溫度進一步升高，平衡轉(zhuǎn)化率反而下降。一般選擇尿素合成溫度為180～190℃組成的影響：CO2過量對轉(zhuǎn)化率影響很小，氨過量則明顯提高轉(zhuǎn)化率。氨碳比的影響如右圖。水碳比增加0.1，轉(zhuǎn)化率下降約1％。不同工藝選擇的合成過程物料比不同。如：水溶液全循環(huán)法氨碳比4.0，水碳比0.65～0.7；汽提法工藝氨碳比2.9～3.1，水碳比0.3～0.4。壓力的影響：壓力對液相反應(yīng)的影響很小。但由于體系存在惰性氣體和氣液平衡，操作壓力應(yīng)該大于平衡壓力4.硝酸銨的主要用途是什么？1．硝銨是重要的氮肥，特別適用于溫度低的旱田。還是制造復(fù)合肥料的原料。2.硝銨是炸藥的主要原料。3.硝銨還是制麻醉劑(N2O，笑氣)的原料。5.濕法磷酸是用磷酸為催化劑、硫酸溶液分解磷礦的過程，磷礦以Ca5F(PO4)3為主，還有Si、Fe、Al等雜質(zhì)元素，試分析一下反應(yīng)過程的主、副反應(yīng)及其產(chǎn)物，并說明副反應(yīng)對反應(yīng)過程的影響。主反應(yīng)：一步反應(yīng)過程兩步反應(yīng)過程:副反應(yīng)：副反應(yīng)不僅損失磷，而且沉淀會包裹在礦石表面，阻止酸分解反應(yīng)的進一步進行，產(chǎn)生“鈍化現(xiàn)象”。硫酸和硝酸工業(yè)上曾經(jīng)氧化SO2制硫酸的方法有哪些？寫出其主要反應(yīng)式。亞硝基法和接觸法亞硝基法接觸法S+O2→SO22SO2+O2→2SO32SO3+H2O→H2SO4硫鐵礦的主要成分是什么？焙燒硫鐵礦的主要化學(xué)反應(yīng)有哪些？FeS2主要反應(yīng)2FeS2=2FeS+S2S2+O2=SO2焙燒硫鐵礦的設(shè)備是什么？根據(jù)物料狀態(tài)，設(shè)備內(nèi)可分幾個區(qū)域？各區(qū)域的物料特點是什么？t/℃lgk441560727977t/℃lgk441560727977460～560℃為第一階段，斜率大，活化能大。溫度升高，反應(yīng)速率增加很快?；瘜W(xué)反應(yīng)受動力學(xué)(速度)控制。560～720℃為過渡階段，反應(yīng)速度受溫度影響較小。>720℃為第三階段，反應(yīng)速度隨溫度升高再增加，但增加幅度小。實驗證明，第三階段活化能較小，焙燒反應(yīng)主要受氧擴散的控制。SO2氧化為SO3的溫度、壓力、SO2含量等工藝條件如何？溫度：在催化劑活性溫度范圍內(nèi)催化劑床層溫度應(yīng)沿最佳溫度線變化，即先高后低壓力：二氧化硫氧化反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，提高壓力可提高平衡轉(zhuǎn)化率SO2含量：根據(jù)硫酸生產(chǎn)總費用最低的原則來確定二氧化硫的起始濃度，最適宜的最終轉(zhuǎn)化率與所采用的工藝流程、設(shè)備和操作條件有關(guān)。SO3的吸收過程通常采用發(fā)煙硫酸或/和濃硫酸吸收，為什么采用濃度為98.3%的濃硫酸？濃度太高、太低有什么影響？確定吸收塔操作溫度主要考慮哪些方面的因素？如圖所示，在任何溫度下選擇濃度為98.3%的硫酸作為吸收液比較合適。若吸收酸濃度太低，因水蒸氣分壓增高，易形成酸霧；但若吸收酸濃度太高，則液面上SO3分壓較高，氣相中的不能完全被吸收。因為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)煙硫酸游離SO3濃度為21%。從上表看出，在氣體中SO3濃度為7％時，則說明吸收酸溫不能超過80℃。不同轉(zhuǎn)化氣SO3濃度下，SO3吸收率與溫度的關(guān)系如右圖所示，其中7.4%的曲線與上表數(shù)據(jù)一致?？梢?，溫度升高，吸收率下降；氣相SO3濃度增加，吸收率上升。制硝酸氨氧化的主要反應(yīng)，其相態(tài)、熱效應(yīng)、反應(yīng)平衡、催化劑等有什么特點？主要副反應(yīng)有哪些？主反應(yīng)副反應(yīng)在反應(yīng)溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)都很大。如果對反應(yīng)不加控制，氨和氧反應(yīng)的最終產(chǎn)物必然是N2。要得到希望的產(chǎn)物NO，不能從反應(yīng)熱力學(xué)去改變化學(xué)平衡來達到目的，只能從反應(yīng)動力學(xué)方面去著手。即尋找一種選擇性的催化劑，抑制不希望的反應(yīng)。目前最好選擇性的催化劑是鉑。純堿和燒堿復(fù)習(xí)思考題純堿中的重堿是什么意思？密度為0.95~1.07g/cm-3的純堿氨堿法制純堿的主要原料有哪些？制堿過程的主要反應(yīng)有哪些？主要副產(chǎn)物是什么？原料：氯化鈉(NaCl)和碳酸鈣(CaCO3)主要反應(yīng)主要副產(chǎn)物CaONH4Cl從干鹽相圖分析，為什么在P1點NaHCO3的結(jié)晶析出最多？且Na利用率最高？如何控制操作點的位置。升高溫度對最佳操作點P1、Na利用率和NaHCO3結(jié)晶有什么影響？右圖中，ⅠP2、P2Ⅱ、P2P1、P1Ⅲ、P1Ⅳ為飽和線；1,2,3區(qū)為NaHCO3、NH4HCO3、NH4Cl的析出區(qū)；P1點可析出三種結(jié)晶。氨鹽水碳酸化后的組成在AC線上。如果只需析出NaHCO3時，組成應(yīng)R-S線內(nèi)，超過S析出NH4HCO3,超過R析出NaCl。如果總組成在X點，T點為飽和溶液，結(jié)晶與溶液比為TX:XD，比值越大，析出結(jié)晶越多。可見P1點操作最好。氨鹽水碳化是在什么設(shè)備中進行的？CO2經(jīng)氨鹽水吸收，生成氨基甲酸銨、碳酸氫銨、最終生成碳酸氫納，各步驟的速度、溫度有何特點？氨鹽水碳酸化是在碳酸化塔中進行隨著CO2的不斷溶解，溶液中過量的氨基甲酸銨進一步發(fā)生水解反應(yīng)。甲銨水解是慢反應(yīng)，是碳酸化的控制步驟：當(dāng)PH值>10.5的強堿性時，碳酸氫鹽也存在下述離解反應(yīng)當(dāng)氨鹽水被碳酸化達到一定程度，HCO3-積累超過溶度積，析出碳酸氫鈉：氨鹽水進塔溫度約30~50℃，中部溫度升到60℃左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫度在30℃以下，保證結(jié)晶析出。碳化塔中部溫度高，一方面反應(yīng)本身有一些熱量放出，另一方面主要是考慮結(jié)晶初期溫度高一點對晶粒長大有利，可形成較大晶體以利過濾。同時冷卻速度不宜過快，過快可能形成結(jié)晶漿，難于過濾分離。工業(yè)生產(chǎn)燒堿的方法有哪些？電解法生產(chǎn)燒堿的原料、電極反應(yīng)、總化學(xué)反應(yīng)是什么？精制食鹽水時，其中的鎂、硫酸根雜質(zhì)如何去除？方法：生產(chǎn)氫氧化鈉通常用電解法(NaCl為原料)、苛化法(Na2CO3為原料)。原料：NaCl水溶液電極反應(yīng)：總反應(yīng)：除去雜質(zhì)：去除鎂離子的方法用OH-而沉淀Mg(OH)2出來：少量硫酸鹽對電解過程影響大，在這一步也要除去：煤的化學(xué)加工1.煤的結(jié)構(gòu)及煤氣化原理。煤的基本結(jié)構(gòu)單元為縮合芳烴及環(huán)烷烴及多種側(cè)鏈，雜原子及官能團。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型－整體平均結(jié)構(gòu)單元模型－有機質(zhì)煤氣化原理：煤氣化是煤與氣化劑作用生成氣體混合物的反應(yīng)過程。目的是將煤轉(zhuǎn)化成可燃氣體。煤氣化過程包含煤的熱解、半焦的氣化等過程。2.煤氣化主要方法及能量利用。煤氣化方法有多種，氣化爐也有多種。可分為固定床、沸騰床、氣流床三種形式。3.費托合成原理?；瘜W(xué)反應(yīng)基本反應(yīng)：nCO+2nH2(CH2)n＋nH2O△H=-158kJ/mol(250oC)H2O+COCO2+H2△H=-39.5kJ/mol(250oC)4.費托合成流程及產(chǎn)品加工流程的主要過程5.煤的成焦過程及影響因素。在高溫脫氧情況下，煤大分子的側(cè)鏈不斷脫落，芳核縮合并稠化，最后形成煤氣、焦炭及硫銨、苯、酚等多種化學(xué)產(chǎn)品。煤的成焦過程分為：煤的干燥預(yù)熱階段(溫度<350oC)膠質(zhì)形成階段(溫度350~480oC)→半焦形成階段(溫度480~650oC)→焦炭形成階段(溫度650~950oC)。一、填空題1.石油芳烴主要來源于石腦油重整生成油和烴裂解生產(chǎn)乙烯副產(chǎn)的裂解石油2.能為烴的烷基化提供烷基的物質(zhì)稱為烷基化劑，可采用的有多種，工業(yè)上常用的有烯烴和鹵代烷烴3.

為了滿足對芳烴純度的要求，目前工業(yè)上實際應(yīng)用的主要是溶劑萃取和萃取蒸餾來分離芳烴的餾分4.

指芳烴分子中苯環(huán)上的一個或幾個氫被烷基取代生成烷基的反應(yīng)稱為芳烴的烷基化反應(yīng)5.

在C8芳烴的分離過程中，鄰二甲苯和對二甲苯主要采用精餾的方法進行分離6.

目前生產(chǎn)苯乙烯的方法主要是乙苯脫氫法7.

芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)所采用的催化劑主要有酸性鹵化物和固體酸兩大類8.

烷基芳烴分子中與苯環(huán)直接相連的烷基，在一定的條件下可以被脫去，此類反應(yīng)稱為芳烴的脫烷化9.

芳烴主要有如下三方面來源：1.來自煤的焦化的副產(chǎn)煤焦油和粗苯；2.來自催化重整的汽油；3.來自乙烯生產(chǎn)中的裂解氣油10.

芳烴的轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要有異構(gòu)化反應(yīng)，歧化與烷基轉(zhuǎn)移，烷基化反應(yīng)和脫烷基化反應(yīng)。11.

工業(yè)上的C8芳烴的異構(gòu)化是以不含或少含對二甲苯的C8芳烴為原料，通過催化劑的作用，轉(zhuǎn)化成濃度接近平衡濃度的C8芳烴，從而達到增產(chǎn)對二甲苯的目的12.

兩個相同芳烴分子在酸性催化劑的作用和下，一個芳烴分子上的側(cè)鏈烷基轉(zhuǎn)移到另一個芳烴分子上去的反應(yīng)稱為芳烴的歧化13.

C8芳烴中的乙苯沸點最低，與關(guān)鍵組分對二甲苯的沸點僅差2.2℃14.

在催化劑作用下，烴類脫氫生產(chǎn)兩種或兩種以上的新物質(zhì)稱為催化脫氫15.

加氫反應(yīng)可以細分為加氫和氫解兩大類16.

影響加氫反應(yīng)的因素有溫度、壓力以及反應(yīng)中氫的用量17.

有機化合物中一個或幾個不飽和的官能團在催化劑作用下與氫氣加成，這個過程稱為催化加氫18.

催化加氫反應(yīng)一般是加熱反應(yīng)過程19.

催化脫氫反應(yīng)一般是吸熱反應(yīng)過程20.

乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯的反應(yīng)體積增大，應(yīng)采用較低的壓力提高平衡轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)吸熱，應(yīng)采用較高的溫度21.

合成氣主要成分是氫氣和一氧化碳，用于制甲醇，應(yīng)采用較高的壓力22.

乙苯脫氫生產(chǎn)苯乙烯工藝采用稀釋劑水蒸氣的目的是降低苯乙烯的分壓二、名詞解釋1．芳烴脫烷基化：烷基芳烴中與苯環(huán)相連接的烷基，在一定的條件可以脫去，此類反應(yīng)稱為烷基的脫烷基化2．烷基化劑能為烴的烷基化提供反應(yīng)的物質(zhì)成為烷基化劑3．芳烴烷基化是芳烴分子中苯環(huán)的一個或幾個氫被烷基所取代而生成烷基芳烴的反應(yīng)4．芳烴歧化指兩個相同的芳烴分子在酸性催化劑的作用下，一個芳烴分子上的烷基轉(zhuǎn)移到另一個芳烴分子上的反應(yīng)5．烷基轉(zhuǎn)移指兩個不同芳烴分子之間發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移的過程6．催化加氫系指有機化合物中一個或幾個不飽和的官能團在催化劑的作用下與氫氣加成7．催化脫氫在催化劑作用下，烴類脫氫生成兩種或兩種以上物質(zhì)稱為催化脫氫8．破壞加氫又叫氫解，在加氫過程的同時有機化合物分子發(fā)生分解，此時氫分子一部分進入生成物大分子中，另一部分進入氫解所得的小分子中三、簡答題1．簡述芳烴轉(zhuǎn)化包括的化學(xué)反應(yīng)包括異構(gòu)化反應(yīng)，歧化反應(yīng)，烷基化反應(yīng)，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，脫烷基化反應(yīng)2．列出芳烴轉(zhuǎn)化的催化劑種類有酸性催化劑和固體酸，固體酸又分為浸附在適當(dāng)載體上的質(zhì)子酸；浸附在適當(dāng)酸性鹵化物，混合氧化物催化劑，貴金屬-氧化硅-氧化鋁催化劑；分子篩催化劑3．C8芳烴異構(gòu)化反應(yīng)所用的催化劑無