化工工艺学复习题

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1、化工工艺复习资料一、问答题：1、了解尿素合成反应中的相平衡和化学平衡计算的基本方法、影响因素。2、尿素合成反应过程的主要副反应及控制。3、尿素生产的汽提法流程原理及特点。4、中和法生产硝酸铵的热利用及减少氨损失措施。5、结合相图分析湿法磷酸生产中控制硫酸钙的结晶对过程的影响。6、简述过磷酸钙生产过程两个阶段的特点。7、为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪 些？8、以农副产品为原料生产化工产品的例子，简单地描述一下它们的生产过程。9、对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？10、二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，为什么要在不同温度条件下分段进行

2、？11、焙烧和煅烧有哪些相同和不同之处？12、在湿法磷酸生产中， 可采用哪些措施来提高磷的总收率？在诸多生产方法中， 你认为哪 种比较好？13、合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务？14、合成气的制取方法有哪些？15、写出烃类蒸汽转化的主要反应。16、简述一段转化炉的炉型结构。17、简述常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。18、少量 CO 、 CO2 、 O2 的脱除方法有哪些？19、有哪些原料可生产合成气？合成气的生产方法有哪些？20、合成气可用来制造什么化工产品？为什么近年来合成气的生产和应用受到重视？21、以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？22、由煤制合成气有哪些生产方法？

3、这些方法相比较各有什么优点？23、煤的热分解过程条件的变化对煤的干馏和气化有什么影响？24、简述常压固定床煤气炉操作循环和炉内煤气化主要区域。25、天然气 - 水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么天然气要预先脱硫才能进行 转化？用哪些脱硫方法较好？26、为什么天然气 - 水蒸气转化过程需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些型 式？27、写出一氧化碳变换的反应？影响该反应的平衡和速度的因素有哪些？为什么该反应存在 最佳反应温度？最佳反应温度与哪些参数有关？28、为什么一氧化碳变换过程要分段进行并要用多段反应器？段数的选定依据是什么？29、一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？

4、使用中注意哪些事项？30、 氨合成反应的平衡常数Kf随温度和压力是如何变化的？31、影响氨平衡浓度的因素有哪些？32、论述温度和压力对氨合成反应速率的影响。33、惰性气体对氨合成反应的平衡氨浓度及反应速率的影响？34、简述氨合成催化剂活性组分与助剂的作用。35、在氨合成工艺流程中，排放气为什么在循环压缩机前，而氨冷则在循环压缩机之后？36、影响尿素合成的因素有哪些？37、硫铁矿焙烧炉气的主要杂质有哪些危害？怎样清除？38、为什么一氧化氮氧化反应速度常数不符合阿累尼乌斯定律？39、氨合成中，提高氨平衡含量的主要途径有哪些？40、普钙生产分几步？各步有什么特点？41、氨碱法制纯碱的主要步骤有哪些？

5、42、氨氧化反应在没有催化剂的情况下，最终产物是什么？为什么？43、水溶液循环法和气提法生产尿素的流程各有什么特点？44、普钙和重钙的生产有什么不同？45、硝铵的生产方法有哪些？写出其方程式。46、写出氨盐水碳酸化的反应机理，其控速步是什么？47、合成氨生产主要分几个工序？各部分任务如何？48、天然气蒸汽转化制气过程的基本原理与工艺流程如何？能量利用特点如何？49、脱硫的主要方法有哪些？天然气为原料的厂和煤焦为原料的厂，脱硫工序安排的流程 顺序为什么不同？50、变换工序主要任务是什么？为什么要分中压变换和低压变换？各部分特点如何？51、脱碳工序基本原理和流程特点是什么？能量消耗主要在哪个设备上

6、？52、高压氨合成系统平衡计算特点是什么？53、氨合成流程中先分离氨与后分离氨为什么都可采用？各自特点如何？简述轴向和径向冷 激式合成塔的特点。二、填空题：1、合成氨原料气制备的主要方法有、。2、合成氨原料气的最终净化方法有:、。3、氨氧化法生产硝酸的三个工序：、。4、硫酸钙的三种晶型分别为、。5、 、是含有两种或两种以上主要营养元素的化肥。6、 纯碱生产的主要方法有 、|1I卜一烟道气空气 JL 选 100mol C3H8 进料为基准100molC3H8 完全燃烧需 02 量100 X 5= 500mol实际进料 02500X 125%= 625mol进料空气量625/21% = 2976m

7、ol其中N2 = 2976 X 79%= 2351mol100molC3H8 完全燃烧后产生(300+ 400 + 2351 + 125= 3176mol):CO2100 X 3=300molH2O100X 4= 400molN22351molO2625-500=125mol2976mol空气 3仃6mol烟道气x100x=2976X 100/3仃6=93.7mol例4试计算年产15000吨福尔马林所需的工业甲醇原料消耗量，并求甲醇转化率和甲醛产率。已知条件：（1）氧化剂为空气，用银cat固定床气相催化（2）过程损失为甲醛总量的2%（重），年开工时数8000小时（3） 有关数据a.工业甲醇组成

8、% （重）：CH3OH98，H2O 2b.反应尾气组成 % （体积）CH4 ； Q ； 2 ； CO ； Ht = 0.8 ； 0.5 ； 73.7 ； 4； 21c. 福尔马林组成 % （重量）HCHQ CH3OH ； H2Q = 36.22 ； 7.9 ； 55.88d. 进料空气含氧摩尔比为21%，氮气79%主反应CH 3 OH +1/2 O HCHO+巴0CH3OH HCHO+ H 2副反应CH3OH +3/2 O CO2 + 2 H2OCH3OH+ H2CH4 + H2O流程图福尔马林解：(1)计算空气消耗量取100标准立方米尾气作衡算基准，氮气为惰性物质，作为联系物组分CHO22C

9、OHbhiM0.80.573.7421mol35.722.33290.2178.6937.5进料空气量3290.2/79% = 4164.8 mol其中 Q量 4164.8 X 21%= 874.6mol反应掉的 Q量 874.6-22.3 = 852.3mol注意：主副反应的比例未知，但尾气中 CH、CO可以是认为是由副反应生成的H 2是和的结果(2)计算甲醇消耗量3反应消耗甲醇量 4 X 10 /22.4 =178.6 mol3反应消耗甲醇量 0.8 X 10 /22.4 =35.6 mol反应生成的H,部分消耗于反应，现尾气中H 21%321 X 10 /22.4 =937.5 mol则

10、反应消耗甲醇量为 937.5+35.6=937.1mol按反应生成水35.6 mol从氧消耗量计算反应的甲醇消耗量反应消耗氧量为1786 X 1.5=267.9反应消耗氧量为 852.3-267.9=584.4反应消耗甲醇量为 584.4/0.5=1168.8每生成 100标准立方米尾气时消耗甲醇量为178.6+35.6+973.1+1168.8=2356.1mol =75.4kg(3) 计算甲醛总消耗量每消耗 2356.1mol 甲醇生成甲醛的量为1168.8+973.1=2141.9mol=64.26kg机械损失 2% 实得 64.26 X0.98=63.0 kg 得工业福尔马林 63.0

11、/0.3622=174 kg 其中含未反应的甲醇 174 X 7.9%=13.74 kg 每生成 174kg 的福尔马林共消耗工业甲醇(75.4+13.74 )/0.98 =91kg由此得甲醇转化率为 75.4/ (75.4+13.74 )X 100%=84.5% 甲醛的重量收率 63.0/(75.4+13.74 )X 100%=70.8%(4) 工业甲醇年耗量15000/8000= 1.875吨/h考虑工业设计消耗量 设福尔马林产量 2 吨 /h消耗工业甲醇 2000/174 X91= 1046 kg/h =8368 吨/年 空气2000/174X93.3=1073 标准立方米 /时5)用水

12、量计算工业福尔马林含水 174 X 0.558=97.1 kg工业甲醇含水91 X 0.02 =1.82kg按反应生成水1169.4 mol共生成水 1169.4+356+35.6=1561 mol1561 x 18/1000=28.12kg为制取174kg福尔马林需补充水：97.1 - 1.82 - 28.12 = 67.16kg按产量 2 吨/h 须补充水 2000/174 x 67.16=772kg/h六、完成工艺流程图，并简述过程1 硫铁矿为原料生产硫酸P56-58原料破碎.筛分、配料或干燥:(2) 硫铁矿焙烧；(3) 炉气净化与干燥(4) n化硫催化何化：(5) 三氧化硫吸收;尾气回

13、收4和污水处理.其生产流程如图3.1|FeS2+O2二SO2+Fe3O4 （850-95度）2SO2+O2=2SO3（450-6（度，钒催化剂）SO3+H2O=H2SO42 以焦炭为原料制氨2（1）原料气的制备。利用焦炭的燃烧将水蒸汽分解，将空气中的氧与焦 炭反应而制得氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳等的气体混合物。（2）原料气的净化。原料中含有一定量的硫化物、 二氧化碳，以及部分灰尘、焦炭等杂质，为了防止管道设备堵塞和腐蚀以及避免催化剂中毒，必须将杂质除净。（3）氨的合成。C+H2O=CO+H吸热）C+2H2O=CO2+2H!热）C+02二CO放热)N2+3H2=2NH3铁催化剂，高温高压)3

14、.氨碱法制纯碱熬碱法牛产纯碱过胖上要分以卜几个!J 艺流程示意如图61所小图庁,1 H碱法工艺潼壮示意图(1) .氧化碳和石灰乳的制备。将石灰石于940-1200在锻烧窑内分解得到生石灰 CaO和CO3气体，氧化钙加水制成氢氧化初乳涯。(2) 盐水的制篇和辅制。将原盐溶丁水制得饱和肯盐水溶液.由于從水中含有Ca匕 等离子.它们影响后续I序的正常进f所以盐水溶液必须精制*(3) 宓盐水的制备.精制后的盐水吸氨制备舎氨的盐水溶液。(4) 瓠盐水的碳酸化.麵盐水的碳酸化是竄礙法的一个最重聲工序亠将氨盐水与CO: 作用，牛咸碳他氮钠心尺臨和氯化侵*碳战氮新浓度过饱和后结晶析出,从而与溶液分离. 这-过程也括了吸收、气裁相反应、结晶和传热瞬”其总反应可表示为NaCl-NH3+CO2 +H;O=NaHCOj i -XHCl(5) 碳酸氢钠的熾烧*锻烧的目的是为了分解碳權氢(Kb以快得纯NaOj,同时回 收近-半的CO气休(瓦含最约均90%)，供碳根化使用*其反应式为2NaHCO =Na: COt +H3 OCO:訊的冋收m碳(8化后分离出来的母液中含有NHjCL NH4OH. (NHihCOj和MH1HCO.弊需塑将負回收循环忡用