化工工藝學(xué)期末復(fù)習(xí)題答案

1、合成氨合成氨1.合成氨生產(chǎn)過(guò)程主要分為哪幾個(gè)工序？合成氨生產(chǎn)過(guò)程主要分為哪幾個(gè)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？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)臏囟取毫?lái)解決。從反應(yīng)平衡及副反應(yīng)來(lái)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

2、.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(jì)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？?jī)啥无D(zhuǎn)化的供熱方式各有什么不同？如何確定和控制二段轉(zhuǎn)化的為什么采用兩段轉(zhuǎn)化？?jī)啥无D(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？溫度？全部采用高溫轉(zhuǎn)化，設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)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(duì)合金鋼管要求低，

3、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(shí)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(lái)確定。壓力和水碳比確定后，按甲烷平衡濃度來(lái)確定溫度，要求yCH40.005，出口溫度應(yīng)為1000℃左右。凱洛格凱洛格(Kellogg)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化工藝流程甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化工藝流程molkJHCOOHCH4.2063)1(224???催m

4、olkJHCOOHCO2.41)2(222???催124.9.742???molkJCHCH催12.4.1722????molkJCCOCO122.36.131????molkJCOHHCO催流程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？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

5、的脫碳和甲烷化兩個(gè)工序中除去，作為生產(chǎn)尿素或食品級(jí)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(guò)程進(jìn)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)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)(碳化度碳化度)的定義是什么？的定義是什么？原理：CO2的吸收過(guò)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K2

6、CO3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?；驶?.描述由描述由NH3和CO2合成尿素的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與相態(tài)。合成尿素的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與相態(tài)。（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）上述兩個(gè)反應(yīng)中，第一個(gè)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(gè)脫水生成尿素的

7、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(guò)程的主要副反應(yīng)及控制措施。尿素合成反應(yīng)過(guò)程的主要副反應(yīng)及控制措施。（熟悉就行）（熟悉就行）當(dāng)溫度在60℃以下時(shí)，尿素水解緩慢；溫度到100℃時(shí)尿素水解速度明顯加快；溫度在145℃以上時(shí)，水解速度劇增。尿素濃度低時(shí)，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(lái)的尿素溶液主要經(jīng)過(guò)了那些設(shè)備，溶液的溫尿素生產(chǎn)的氨汽提法流程中，

8、合成塔出來(lái)的尿素溶液主要經(jīng)過(guò)了那些設(shè)備，溶液的溫度、壓力、組成如何？（常識(shí)了解）度、壓力、組成如何？（常識(shí)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：溫度的影響：溫度較低時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加，在190℃時(shí)達(dá)最大，溫度進(jìn)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：組成的影響：CO2過(guò)量對(duì)轉(zhuǎn)化率影響很小，氨過(guò)量則明顯提高轉(zhuǎn)化率。氨碳比

9、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(guò)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molkJHCOOHCO2.41222???????催催催Q(aq)KHCOO(aq)H(aq)COK(aq)CO????32322214223.93.86)()()(2????molkJlCOONHNHlCOlNH122242.45.28)()()(????m