化工工藝學(xué)簡答題含答案

1、第一章合成氨1. 合成氨的主要生產(chǎn)工序，各工序的作用和任務(wù)？答：1原料氣制備，制備含有氫、氮的原料氣。用煤、原油或天然氣作原料，制備含氮、氫 氣的原料氣。2凈化，因為無論用何種方法造氣，原料氣中都含有對合成氨反應(yīng)過程有害的 各種雜質(zhì)，必須采取適當(dāng)?shù)姆椒ǔミ@些雜質(zhì)，主要包括變換過程、 脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。3壓縮和合成，將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在鐵催化劑的作用下合成氨。2. 寫出烴類蒸汽轉(zhuǎn)化的主要反應(yīng)。CH4+H2O(g)=CO+3H2, CH4=2 H2+C3. 簡述常用脫硫方法及技術(shù)特點以及適用流程。答：干法脫硫(氧化鋅法脫硫；鈷鉬加氫脫硫法 )是用固體吸收劑吸收原料氣體中

2、的硫化物一 般只有當(dāng)原料氣中硫化氫質(zhì)量濃度不高標準狀態(tài)下在3-5g/m3才適用。特點：能脫除有機硫和無機硫而且可以把脫得很精細， 但脫硫劑不能再生而且設(shè)備龐大占地多，不適用于脫除大量無機硫，只有天然氣、油田氣等含硫低時才使用；濕法脫硫(化學(xué)吸收法，物理吸收法， 化學(xué)-物理綜合吸收法)特點：脫硫劑是便于運輸?shù)囊后w物料，脫硫劑是可以再生并且能回 收的硫磺，適用于脫除大量無機硫。4. 改良ADA法脫硫的主要化學(xué)反應(yīng)和脫硫原理是什么？ADA法脫硫主要化學(xué)反應(yīng)及脫硫原理： 在脫硫塔中用PH為8.5-9.2的稀堿溶液吸收硫化氫并生成硫化氫物：H 2 Na?C03 = NaHS NaHCO 3液相中的硫化氫

3、物進一步與偏釩酸鈉反應(yīng)，生成還原性焦性偏釩酸鈉鹽并析出無素硫2NaHS 4NaVQ H20 二 NaVO 4NaOH 2S還原性焦性偏釩酸鈉鹽接著與氧化態(tài)ADA反應(yīng)，生成還原態(tài)的 ADA和偏釩酸鹽Na2V4O9 +2ADA2NaOH +H20 =4NaVQ +2ADAH) )還原態(tài)的ADA被空氣中的氧氣氧化成氧化態(tài)的ADA，其后溶液循環(huán)使用2 ADA (H) O2 = 2 ADA 2H 2O4. 少量CO的脫除方法有哪些？ 答：銅氨液洗滌法、甲烷化法、液氮洗滌法。5. 以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣過程有哪些主要反應(yīng)？答：主反應(yīng)：CO+H2O(g)=H2+CO2 , CH4+H2O(g)=CO+3H

4、2副反應(yīng)：CH4=2 H2+C , 2CO=C+CO2, CO+H2=H2O+C6. 簡述一段轉(zhuǎn)化爐的爐型結(jié)構(gòu)。答：例如側(cè)壁燒嘴轉(zhuǎn)化爐，在上面的對流段從上往下依次是，煙道氣出口、熱回收系統(tǒng)、進料氣和蒸汽進口，豬尾管。輻下面的射段有兩個反應(yīng)管，包括催化劑管、燒嘴(氣+空氣)下端連接豬尾管是氣體匯集總管，去往二段轉(zhuǎn)化爐。7. 寫出一氧化碳變換的反應(yīng)？影響該反應(yīng)的平衡和速度的因素有哪些？為什么該反應(yīng)存在最佳反應(yīng)溫度？最佳反應(yīng)溫度與哪些參數(shù)有關(guān)？答：CO+HO=CO+H,溫度、壓力、水蒸氣比例；因為變換反應(yīng)是可逆放熱的反應(yīng)，故存在最 佳反應(yīng)溫度。與平衡溫度、正逆反應(yīng)的活化能有關(guān)。8. 一氧化碳變換催化

5、劑有哪些類型？各適用于什么場合？使用中注意哪些事項？答：中變催化劑，即以三氧化二鐵為主體，以氧化鉻為主要添加物的多成分鐵鉻系催化劑。適用于一氧化碳或氫的含量不高，升溫速度緩慢的情況下。低變催化劑，主要是以氧化銅為主體。適用于操作溫度高于氣體的露點溫度的情況下。9. 氨合成反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度和壓力是如何變化的？答：平衡常數(shù)K僅與溫度有關(guān)，與壓力無關(guān)，隨溫度升高，K值減小。10. 合成氨中影響反應(yīng)速度的因素有哪些？答：溫度、壓力、空速、氫氮比。11. 簡述氨合成催化劑活性組分與助劑的作用。答：鐵系催化劑其活性組分為金屬鐵，促進劑作用如下：AI2O3能與氧化鐵生成 FeAl 2O4晶體，其晶體結(jié)

6、構(gòu)與 Fe2O3*FeO 相同，可增加催化劑表面積，提高活性。 MgO: 增強催化劑對 硫化物的抗毒能力，延長催化劑壽命。CaO:降低熔融物的熔點和粘度，提高催化劑熱穩(wěn)定性。K2O:促使催化劑的電子逸出功的降低。SiO2:中和堿性組分，提高催化劑抗水毒害和耐燒結(jié)的作用。12. 比較凱洛格和托普索氨合成工藝的優(yōu)缺點？答：凱洛格和托普索的最大區(qū)別其實還是在合成塔的內(nèi)件上的區(qū)別，其次就是合成回路中冷凍系統(tǒng)的設(shè)置，一個一般為三級氨冷；一個為二級氨冷。13. 簡述合成氨中徑向合成塔的特點。答： 1.氣體通過催化劑床層路徑短，通氣截面積大，氣流速度慢，氣流阻力只有軸向的 10%-30%，從而可以提高空速，

7、增大塔的生產(chǎn)能力。2.可采用小粒度的催化劑，減少內(nèi)擴散的影響， 提高內(nèi)表面利用率和凈氮值。 3.有利于粗哈靜的均勻還原， 得到活性良好的催化劑。 4.降低壓強降，適應(yīng)離心壓縮機的使用要求，降低動力消耗。14. 簡述合成氨中冷激式合成塔與冷管式合成塔相比主要優(yōu)缺點。優(yōu)點 1. 結(jié)構(gòu)簡單，安裝檢修方便。 2. 催化劑均勻填放，溫度和氣體分布均勻并可選用多種 活性溫度范圍的催化劑。 3. 用冷激氣量控制溫度，操作簡便，可接近最適溫度生產(chǎn)。 4.床層 通氣截面大，氣流阻力小。缺點 1. 冷激氣在匯合前未參與反應(yīng)，起稀釋作用，同樣產(chǎn)量時， 比冷凝塔用催化劑多，生產(chǎn)強敵度較低。 2. 換熱器換熱面積較大。

8、 3.冷激氣要求純度高。15. 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程中，析碳所發(fā)生的反應(yīng)有哪些？如何解決析碳的發(fā)生？答：CH C+2H, 2COC+CO C0+出C+HO從化學(xué)平衡的角度考慮，提高水碳比有利 于甲烷轉(zhuǎn)化，而且對抑制積炭也是有利的。但水炭比提高，會引起水蒸氣耗能增加，爐管熱 負荷加大, 爐管內(nèi)氣流阻力增加。 %因此,在滿足工藝要求的前提下, 要盡可能降低水碳比。16. 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)發(fā)過程中,影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化平衡組成的因素有哪些？ 答：溫度、壓力和水碳比。溫度對甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的平衡有很大影響,溫度越低,平衡常當(dāng)選 越大, 轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量越低。 加壓對甲烷的轉(zhuǎn)化不利, 由于甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化為體積增大的反 應(yīng),

9、在一定溫度下, 壓力越高, 轉(zhuǎn)化氣甲烷含量越高。水碳比也是影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的主要 因素,在一定的壓力下,水碳比越高,轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量越低。第二章 化學(xué)肥料1 影響尿素合成反應(yīng)化學(xué)平衡的因素有哪些？答：溫度、壓力、氨碳比、水碳比。2尿素生產(chǎn)中發(fā)生的主要反應(yīng)有哪些？主要副反應(yīng)是什么？答 ：主要反應(yīng)： 2NH3(l)+CO2(l)=NH 4COON2(Hl) , NH4COON2(Hl)= CO(NH2) 2(l)+ H 2O(l) 副反應(yīng)：縮合反應(yīng)：2NH4CON2H= NH4CONHCO2N+NHH3水解反應(yīng)： CO(NH2)2+H2O= NH4COON2)H+H2O= (NH4) 2CO3 +

10、H2O=CO2+NH33 提高尿素合成反應(yīng)溫度的利與弊有哪些？答： 有利方面 ： 1、溫度升高,轉(zhuǎn)化率也升高；2 、溫度升高,加快反應(yīng)速度,使之很快接近平衡，每提高10C可以提高2 4倍；不利方面：1、當(dāng)溫度達到最高溫度限時，轉(zhuǎn)化率 開始下降；2、提高了溫度亦提高了溶液的平衡蒸汽壓，增加CO壓縮機等功耗；3、溫度升高，提高了溶液的腐蝕性4 吸收塔在尿素生產(chǎn)過程中有何作用 ？答： 1、尿素合成反應(yīng)是可逆的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率只有52%-79%，存在大量未反應(yīng)的氨和二氧化碳，需要回收；2、尿素合成均采用過剩 NH,系統(tǒng)中存在大量游離氨，需要回收；3、吸收通過水溶液方式，在吸收塔內(nèi)將未反應(yīng)的NH和CO予

11、以回收，返回合成系統(tǒng)，實現(xiàn)在不同壓力和溫度下的全循環(huán)，杜絕了浪費和環(huán)境污染；4、尿素全循環(huán)工藝決定的。5 尿素合成的反應(yīng)機理是什么？ 答：尿素合成反應(yīng)的機理分兩步： 第一步為液氨和二氧化碳反應(yīng)生成液體氨基甲酸銨， 此稱 為甲銨生成反應(yīng)：2NHI (I ) +CQg) NHCOONHI )第二步為甲銨脫水生成尿素 ，稱為 甲銨脫水反應(yīng)：NHCOON(I ) CO(N2)2 (I ) +HO (I )6 氨和硝酸中和反應(yīng)制取硝銨的過程中，影響氮損失的主要因素有哪些？答： 1.溫度高，氨和硝酸的揮發(fā)和分解加快，氮損失增加。2. 硝酸質(zhì)量分數(shù)高，中和反應(yīng)放熱多， 因而會提高反應(yīng)器內(nèi)溫度，使硝酸分解加快

12、，并且蒸出的水分也多，被他夾帶的含氮組分也多。 3. 氨氣純度低，惰氣含量多，排放尾氣多，排放損失也會增大。 4. 氨與硝酸的比 例。5. 中和器設(shè)計不當(dāng)，氣液兩相接觸不良都會加劇氮的損失。7 簡述濕法生產(chǎn)磷酸的基本原理，并寫出化學(xué)方程式。答：用酸分解磷礦制得的磷酸統(tǒng)稱濕法磷酸， 而用硫酸分解磷礦制取磷酸的方法是濕法磷酸 生產(chǎn)中最主要的方法。即用硫酸處理天然磷礦主要成分為3Ca( PQ) 2?CaH 分解生成磷酸溶液及難溶性的硫酸鈣沉淀。C&F(PQ) 3+ 5H2SO+ 5nHbC=3H3PQ+ 5CaSO nH20+ HF實際上，反應(yīng)分兩步進行。 第一步是磷礦和循環(huán)料漿 ( 或返回系統(tǒng)的磷

13、酸 ) 進行頂分解反 應(yīng)，循環(huán)的料漿中含有磷酸且循環(huán)量很大， 磷礦首先溶解在過量的磷酸溶液中生成磷酸一鈣： CctF(PO4) 3+ 7H3P=：5Ca(H2P)2 + HFT第二步為上述的磷酸一鈣料漿與稍過量的硫酸反應(yīng) 生成硫酸鈣結(jié)晶與磷酸溶液：Ca(H2PO) 2+ 5fSO+ 5nHbO=：5CaS(4 nH2O+ 1OHPO8 簡述普通過磷酸鈣的生產(chǎn)原理以及為何第二階段反應(yīng)慢？ 答：主要化學(xué)反應(yīng)是硫酸與礦粉中的氟磷灰石的作用， 首先生成磷酸和半水硫酸鈣， 然后硫 酸鈣再與礦粉反應(yīng)生成磷酸二氫鈣。 第二階段反應(yīng)慢是因為第二階段還存在硫酸鈣脫水反應(yīng)9 試寫出尿素合成過程中發(fā)生的三個主要副反

14、應(yīng)的名稱及化學(xué)反應(yīng)方程式。答： 尿素水解反應(yīng)：NHCONHHO=2N3+CO; 縮合反應(yīng)：2 NHCONHk NHCONHNH; 異構(gòu)反應(yīng)：NHCONHk NHNCO NHNC3 NH+HNCO10解吸塔在尿素生產(chǎn)中的作用？ 答：1、回收蒸發(fā)冷凝液及其它含 NH液體中的NH和CO返 回合成系統(tǒng)。 2、排掉尿素生產(chǎn)過程中生成的水。第三章 硫酸與硝酸1 簡述接觸法生產(chǎn)硫酸，生產(chǎn)過程通常包括的基本步驟。答： 二氧化硫爐氣的制造、二氧化硫的催化氧化、三氧化硫的吸收。2爐氣凈化的目的如何？為什么爐氣中含SO反而不利？答：避免使二氧化硫轉(zhuǎn)化的釩催化劑中毒， 和成品酸的著色， 減少雜質(zhì)對設(shè)備和管道的腐蝕 性

15、。SO本身無毒，但在一定條件下可與氟結(jié)合形成酸霧，酸霧在洗滌設(shè)備中較難吸收，帶 入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)會降低二氧化硫轉(zhuǎn)化率，腐蝕設(shè)備和管道。3分析SO吸收過程換熱器設(shè)置的方式及特點簡述兩次轉(zhuǎn)化兩次吸收流程的優(yōu)點。 答：催化氧化后的轉(zhuǎn)化氣從吸收塔底進入，98.3%的濃硫酸從塔頂噴淋，氣液兩相逆流接觸SO被完全吸收。進塔氣體溫度維持在 140-160 C空塔氣速在0.5-0.9m/s，吸收在常壓下進行。 噴淋酸溫度控制在 50 C以下，出塔酸溫度用噴淋量控制，使之小于70 C。吸收塔流出的酸濃度比進塔酸提高 0.3%-0.5%，經(jīng)排管冷卻器冷卻后送往循環(huán)槽，用干燥塔來的變稀硫混合，不足的水分由新鮮水補充， 再

16、用酸泵輸送， 除循環(huán)外， 不分送往干燥塔， 部分抽出作為產(chǎn)品。 此流程冷卻器位于泵前， 為泵前流程。特點是輸送過程中酸的壓頭小， 操作安全。 冷卻器位 于泵后，為泵后流程，酸由泵強制輸送通過冷凝器，傳熱效果好，但酸因受壓易泄露4簡述沸騰焙燒爐的優(yōu)點和缺點 答：優(yōu)點： 1 生產(chǎn)強度大 2硫的燒出率高 3傳熱系數(shù)高 4能得到較高濃度的二氧化硫爐氣 5 適用的原料范圍廣 6結(jié)構(gòu)簡單， 材料省缺點： 爐氣帶出爐塵量大， 使爐氣凈制系統(tǒng)的負荷加 重，加重了設(shè)備的磨損，要增加粉碎系統(tǒng)和高壓鼓風(fēng)機，動力消耗多。5提高硫鐵礦焙燒速率的主要途徑有哪些 ?答:1 提高焙燒溫度 2減少礦石粒度 3增加空氣與礦粒的相

17、對運動，采用沸騰焙燒爐 4 提高 入爐空氣氧體積分數(shù)6簡述氨催化氧化制取硝酸的主要反應(yīng)和副反應(yīng) .答：主反應(yīng)： 4NH3+5O2=4NO+62HO, 4NH3+4O2=2N2O+6H2O, 4NH3+3O2=2N2+6H2O 副反應(yīng)： 2NH3=3N2+3H2， 2NO=N2+O2，4NH3+6NO=52N+6H2O,7硫酸生產(chǎn)中兩轉(zhuǎn)兩吸流程的基本特點是什么？答：二氧化硫爐氣經(jīng)過三段轉(zhuǎn)化后，送入中間吸收塔吸收SO,未被吸收的氣體返回第四段轉(zhuǎn)化氣轉(zhuǎn)化，然后送吸收塔吸收 SO。由于兩次轉(zhuǎn)化間增加了吸收工藝除去SQ，有利于后續(xù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)進行的更完全。8SQ催化氧化工藝條件如何確定？答：1催化劑一一釩催

18、化劑 VQ 5%9%為活性組份。K2O 9%- 13% 堿金屬鹽為助催化 劑。SO 10% 20% SiO2 50%70% 為載體。制成環(huán)形、球形、或粒狀2溫度：TbTm即催化劑起燃溫度與耐熱極限溫度之間，即活性溫度范圍內(nèi)420-600 C。從t X* 丫關(guān)系曲線可知：存在最佳反應(yīng)溫度 Tma （反應(yīng)速率最大）反應(yīng)溫度原則：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：即先高后低原則3 SO原始濃度：根據(jù)硫酸生產(chǎn)總費用最少原則， 進入SO轉(zhuǎn)化器濃度存在最佳濃度：7%7.5% 4壓力：Pff X*f SO2T，設(shè)備尺寸減小。不利條件：加壓對設(shè)備要求提高，反應(yīng)壓力最 好在常壓5最佳轉(zhuǎn)化

19、率：轉(zhuǎn)化率提高T提高硫的利用率，減小尾氣SO2含量和對大氣污染。不利條件T催化劑用量增加，設(shè)備尺寸增大。即存在最佳轉(zhuǎn)化率。 工藝上采用兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸流程,轉(zhuǎn)化率 99%以上9在制取硫酸過程中,常易形成酸霧,試解釋酸霧形成的原因,以及酸霧怎樣清除之。答：酸霧的形成：酸霧是指含有粒徑小于 5卩m的液體顆粒的氣溶膠SO3（g）+H2O（g）tH2SO4 （g）, H2SO4 （g） 冷凝 H2SO4 （l）, 或以雜質(zhì)微粒為凝結(jié)中心形成 酸霧。2）酸霧的清除：必須要用特殊的方法和設(shè)備清除較大的粒子（2卩m）用一般除塵設(shè)備除去（如電除霧器、文氏管等裝置 ）較小的粒子（2卩m采用先增濕后清除。即增大霧

20、粒 直徑,再用相應(yīng)的設(shè)備清除。10闡述制取硫酸中,煙氣凈化的目的及凈化的原則。目的： 爐氣含塵若不除凈,進入后制酸系統(tǒng), 則會堵塞設(shè)備和管道,且使催化劑失活或中毒 凈化原則： 1） 懸浮微粒,應(yīng)先大后小,先易后難進行分級處理 2） 先重后輕即先固、液, 后氣 （ 汽） 體 3） 不同大小的粒子,選擇配套有效的分離設(shè)備 11、硫酸工業(yè)中,沸騰焙燒得到的爐氣中有害雜質(zhì)有哪些？怎么樣除去這些雜質(zhì)？ 答：主要雜質(zhì)有三氧化硫、水分、三氧化二砷、二氧化硒、氟化氫以及礦塵。1.礦塵的清除，依據(jù)塵粒的大小，可相應(yīng)采取不同的凈化方法，對于塵粒較大的（10um以上）可采用自由沉降室或旋風(fēng)分離器等機械除塵設(shè)備；對于

21、塵粒較小的（0.110um）可采用電除塵器；對于更小顆粒的礦塵（0.05um）可采用液相洗滌法。2.砷和硒的清除，采用濕法凈化工藝，用水或者稀硫酸洗滌爐氣，在50 C以下可達到較好的凈化效果。砷、硒氧化物一部分被洗滌液帶走, 其余部分呈固體微粒懸浮于氣相中, 形成酸霧中心。 3. 酸霧的清除 , 通常是在電除霧器中完成。 電除霧器的除霧效率與霧粒直徑成正比, 為提高電除霧效率, 一 般采用逐級增大粒徑、逐級分離的方法。 一是逐級降低洗滌酸濃度,從而使氣體被增濕,酸 霧吸收水分而增大粒徑。 二是氣體逐級冷卻, 使酸霧也被冷卻, 同時氣體中的水分在酸霧表 面冷凝而增大粒徑。 4. 水分的清除 ,用

22、濃硫酸干燥。 原理為： 同一濃度下, 硫酸的濃度越高, 其液面上水蒸氣的平衡分壓越小,當(dāng)爐氣中的水蒸氣分壓大于硫酸液面上的水蒸氣分壓時, 爐氣即被干燥。第四章純堿與燒堿1什么是聯(lián)合法制堿？其工藝過程有什么特點？答：聯(lián)合以食鹽、氨及合成氨工業(yè)副產(chǎn)的二氧化碳為原料，同時生產(chǎn)純堿及氯化銨兩種產(chǎn)品簡稱 聯(lián)合制堿”。其總反應(yīng)方程式為 NaCI+H 2O+NH 3+CO 2=NaHC0 3+NH4CI。保留了氨 堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96 %； NH4CI可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2，革除了 CaCO3制C02這一工序。2在氨堿法制堿中，飽和食鹽水

23、為什么要進行精制？工業(yè)生產(chǎn)中精制食鹽水主要 采用哪種方法？為什么？答：由于食鹽水中含有鈣鹽和鎂鹽等雜質(zhì)，在后續(xù)鹽水吸氨及碳酸化過程中能和NH3及CO2作用生成沉淀或復(fù)鹽，會使設(shè)備和管道結(jié)垢、堵塞并造成氨及食鹽損失，若不將這些雜質(zhì)去 除會影響純堿的質(zhì)量，故飽和食鹽水要精制。工業(yè)生產(chǎn)中精制食鹽水主要采用石灰-純堿法， 因為此法使鈣鎂沉淀、加入、脫除是一次完成的，且操作簡單、勞動條件好、精制度高。3為什么重堿過濾后要進行洗滌？對洗滌水有何要求？為什么？洗水量應(yīng)如何 控制？答：重堿過濾時，須對濾餅進行洗滌，將重堿中殘留的母液洗去，降低成品純堿中 氯化鈉的含量。洗滌要用軟化水，以免帶入鈣鎂離子形成沉淀堵塞濾布，洗水量應(yīng)控制適當(dāng)，以保證重堿的質(zhì)量及減少損失為宜。4簡述聯(lián)堿法和氨堿法的優(yōu)缺點。答：氨堿法優(yōu)點：原料（食鹽和石灰石）便宜且要求低；產(chǎn)品純堿的純度高； 副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于 大規(guī)模生產(chǎn)。缺點：1、必須用質(zhì)量較高的固體鹽，氯化鈉的利用率低，并且只利用了其中 的鈉離子，其中全部的氯離子被廢棄。2、生產(chǎn)中排放大量廢液，難以處理。3生產(chǎn)過程需要消耗石灰石和焦炭，能耗高。聯(lián)合制堿法優(yōu)點：食鹽的利用率提高到 96%以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時，生產(chǎn)出兩