化学工艺设计学15章部分课后习题详解

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1、.第二章2-1为什么说石油、天然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？答：石油化工自20世纪50年代开场蓬勃开展至今，根本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有90%来源于石油和天然气。90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯乙烯、丙烯、丁二烯、三苯苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。2-2生物质和再生资源的利用前景如何？答：生物质和再生能源的市场在短期不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开场慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日

2、益紧的前提下，开发新能源也是势不可挡的，则在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开场往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开场慢慢走入人们的视线 2-3何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进展流程的设计。如洋葱模型。2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程是指未反响的反响物从产物中别离出来，再返回反响器。循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。其缺点

3、是动力消耗大，惰性物料影响反响速率及产品收率。2-5何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？对于多反响体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？答：转化率指*一反响物参加反响而转化的数量占该反响物起始量的分率或百分率，用*表示 ；选择性是指体系中转化成目的产物的*反响物量与参加所有反响而转化的该反响物总量之比，用S表示 ；收率 。原因：对于复杂反响体系，同时存在着生成目的产物的主反响和生产副产物的许多副反响只用转化率来衡量是不够的。因为，尽管有的反响体系原料转化率很高，但大多数转化为副产物，目的产物很少，意味着愈多原料浪费，所以需要用选择性这个指标来评价反响过程的效率，因此需要同时考虑这两个指标

4、。在化工生产常使转化率提高的反响条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。2-6催化剂有哪些根本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？答：催化剂有三个根本特征： 1；催化剂是参与反响的，但反响终了时催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。2；催化剂只能缩短到达化学平衡的时间，但不能改变平衡。3；催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反响。起到的作用：催化剂能够提高正逆反响速率，缩短反响时间：催化剂可以使反响向需要的方向进展。在生产中应注意以下几点： 1；在生产过程中要考虑催化剂的活性，即活性越高则原料的的转

5、化率、选择性越高，生产单位量的目的产物的原料消耗定额越低。假设反响原料昂贵或产物难以别离，宜选用选择性高的催化剂；假设原料廉价或产物易别离，则选用活性较高的催化剂；寿命化学稳定性、热稳定性、耐毒性和力学性能稳定性在实际生产中催化剂可能会衰退，导致产品产量和质量均不达标准，此时，应该更换催化剂。2；不同类型的催化剂要用不同的活化方法每种活化方法都有各自的活化条件和操作要求，应该按照操作规程进展活化。3；在化工生产中经常出现催化剂的失活和再生，对此在生产中应严格控制操作条件，采用构造合理的反响器，使反响器温度在催化剂最正确适用围合理的分布，反响器中的毒物杂质应预先加以脱除。在有碳反响的体系中，宜采

6、用有利于防止析碳的反响并选用抗积碳性能高的催化剂。2-10假设*天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成干基为86.4%N2、4.2%O2、9.4%CO2。试计算天然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。解：设烟道气干基的量为100mol。反响式： CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O分子量： 16 32 44 18 反响转化的量： 9.4 29.4 9.4 29.4则产物的量为：N2：86.4mol282419.2 g O2：4.2mol32134.4 g CO2：9.4mol44413.6 g H2O ：29.4mol18338.4 g 原料的量为：N2：

7、86.4mol282419.2 g O2：4.2+29.4mol32736 g CH4：9.4mol16150.4g CH4/空气摩尔比9.4/86.4+231008.6% 列物料衡算表得组分输入输出molmol%gWtmolmol%gWtN286.472.72419.273.286.472.72419.273.2O22319.473622.34.23.5134.44.1H2O 18.815.8338.410.2CH49.47.9150.44.5CO29.47.9413.612.5118.8100.03305.6100.0118.899.93305.6100.02-13一氧化碳与水蒸气发生的变

8、换反响为COH2OCO2H2，假设初始混合原料的摩尔比为H2OCO21，反响在500进展，此温度下反响的平衡常数KpP(CO2)P(H2)P(H2O)P(CO)4.88，求反响后混合物的平衡组成和CO的平衡转化率。解：设初始原料中1mol，则2mol，到达平衡时，CO转化了m mol。由 CO H2O CO2 H2转化量 m m m m平衡时 1m=2m 生成 m 产物总量n 3 ，平衡时 m/3 由4.88 得m0.865 *co0.865/186.5%平衡组成: 0.045 0.378 0.288 2-15将纯乙烷进展裂解制取乙烯，乙烷的单程转化率为60%，假设每100Kg进裂解器的乙烷可

9、获得46.4Kg乙烯，裂解气经别离后，未反响的乙烷大局部循环回裂解器设循环气只是乙烷在产物中除乙烯及其他气体外，尚含有4Kg乙烷。求生成乙烯的选择性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率。解：进反响器的乙烷量=100/30=3.333 kmol产物中乙烷量=4/30=0.133 kmol ，生成乙烯46.4所转化的乙烷量=46.4/28=1.657 kmol转化的乙烷量=60%3.333=2.000 kmol ，未转化的乙烷量=3.333-2.000=1.333 kmol设未反响的乙烷除了有0.133 kmol随产物乙烯带走外，其余全部返回到反响器中，即1.333-0.

10、133=1.2 kmol 则新鲜乙烷量=3.333-1.2=2.133 kmol ，乙烯选择性=1.657/2.0=82.9% 乙烷的全程转化率=2.0/2.133=93.8% ，乙烯的单程收=1.657/3.333=49.7% 乙烯全程收率=1.657/2.133=77.7% ， 乙烯全程质量收率=46.4/302.133=72.5% 补4.无机化学矿产量最大的两个产品分别是什么？如何加工利用？P12-13答：磷矿和硫铁矿。磷矿的加工利用方法有酸法和热法，主要是生产磷肥。硫铁矿用于制硫酸。补5.石油的蒸馏与一般的精馏相比，有哪些特点？答：石油蒸馏的特点有 根据一定的沸点围收集馏出物，不是别离

11、出纯组分 从塔的不同高度出料原油的加热在塔外加热炉中进展主要是防止长时间加热分解。补6.简述化工生产过程的三大步骤。P24答：原料预处理 主要目的是使初始原料到达反响所需要的状态和规格。化学反响 通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工生产过程的核心。产品的别离和精制 目的是获取符合规格的产品，并回收、利用副产物。补8.何谓生产能力？何谓生产强度？P27答：生产能力是指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间生产的产品量，或在单位时间处理的原料量。生产强度为设备单位特征几何量的生产能力，即设备的单位体积的生产能力，或单位面积的生产能力。补9.对于可逆放热反响，净反响速率随温度变化的规律如何？P3

12、1答：对可逆放热反响，净速率随温度变化有三种可能性，即，当温度较低时，净反响速率随温度的升高而增高；当温度超过*一值后，净反响速率开场随着温度的升高而下降。因此存在最正确反响温度Top。第三章3-1根据热力学反响标准自由焓和化学键如何判断不同烃类的裂解反响难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物；解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反响规律。造成裂解过程结焦生碳的主要反响是哪些？答：由表3-3 各种键能比拟的数据可看出： 1；同碳数的烷烃C-H键能大于C-C键能，断链比脱氢容易； 2；烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低; 3；异构烷烃的键能小于正构烷烃，异构烷烃更容易发生脱氢或断链。由表3-4数值，可看出

13、： 1；烷烃裂解是强吸热反响，脱氢反响比断链反响吸热值更高；断链反响的标准自由焓有较大的负值，是不可逆过程，脱氢反响的标准自由焓是正值或为绝对值较小的负值，是可逆过程，受化学平衡的限制； 2；乙烷不发生断链反响，只发生脱氢反响，生成乙烯；甲烷在一般裂解温度下不发生变化。烷烃热裂解的规律：烷烃热裂解的一次反响主要有：脱氢反响：RCH2-CH3CHCH2+H2断链反响：RCH2-CH2-RRCHCH2+RH不同烷烃脱氢和断链的难易，可以从分子构造中键能数值的大小来判断。a 同碳数的烷烃，断链比脱氢容易；b烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;c脱氢难易与烷烃的分子构造有关，叔氢最易脱去，仲氢次之，伯

14、氢最难；环烷烃裂解的规律：a侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。b环烷烃脱氢比开环反响容易，生成芳烃可能性大。c长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂，至烃环不带侧链为止；五元环比六元环较难开环。d环烷烃裂解反响难易程度：侧链环烷烃烃环，脱氢开环。原料中环烷烃含量增加，则乙烯收率下降，丙烯、丁二烯、芳烃收率增加。芳香烃热裂解的规律：a芳烃的脱氢缩合反响，生成稠环芳烃甚至结焦；b烷基芳烃的侧链发生断裂或脱氢反响，生成苯、甲苯和二甲苯；c芳香烃不宜作为裂解原料，因为不能提高乙烯收率，反而易结焦缩短运转周期；d各族烃的裂解难易程度：正构烷烃异构烷烃环烷烃(六元环五元环)芳烃。造成裂解过程结焦生碳

15、的主要反响：1；烯烃经过炔烃中间阶段而生碳CH2=CH2CH2=CHCHCHCHCCC2；经过芳烃中间阶段而结焦萘二联萘三联萘焦。3-3在原料确定的情况下，从裂解过程的热力学和动力学出发，为了获取最正确裂解效果，应选择什么样的工艺参数停留时间、温度、压力，为什么？P72-75答：应选择的工艺参数有裂解温度、停留时间、烃分压、稀释剂及裂解深度。应选择高温短停留时间和较低烃分压。3-4提高反响温度的技术关键在何处？应解决什么问题才能最大限度提高裂解温度？答：裂解反响的技术关键之一是采用高温-短停留时间的工艺技术。提高裂解温度，必须提高炉管管壁温度，而此温度受到炉管材质的限制。因此，研制新型的耐热合

16、金钢是提高反响温度的技术关键。当炉管材质确定后，可采用缩短管长实际上是减少管程数来实现短停留时间操作，才能最大限度提高裂解温度。或者改进辐射盘管的构造，采用单排分支变径管、混排分支变径管、不分支变径管、单程等径管等不同构造的辐射盘管，这些改进措施，采用了缩小管径以增加比外表积来提高传热面积，使壁温下降，提高了盘管的平均传热强度，由此到达高温-短停留时间的操作条件。3-5为了降低烃分压，通常参加稀释剂，试分析稀释剂参加量确定的原则是什么？P75答：裂解反响后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的别离，不会增加裂解气的别离负荷和困难。水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平衡时，可以起到稳定温

17、度的作用，保护炉管防止过热。抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀。脱除积碳，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反响。3-6试讨论影响热裂解的主要因素有哪些？答： 1；裂解条件(如温度、压力、烃分压)；2；裂解炉的型式和构造； 3；原料特性。3-8裂解气出口的急冷操作目的是什么？可采取的方法有几种，你认为哪种好，为什么？假设设计一个间接急冷换热器其关键指标是什么？如何评价一个急冷换热器的优劣？答：裂解气出口的急冷操作目的：从裂解管出来的裂解气含有烯烃和大量的水蒸气，温度为727927，烯烃反响性强假设任它们在高温下长时间停留，会继续发生二次反响，引起结焦和烯烃的损失，因此必须使裂解气急冷以终止反

18、响。急冷的方法有两种，一种是直接急冷，一种是间接急冷。我认为间接急冷好，因为直接急冷是用急冷剂与裂解气直接接触，急冷剂用油或水，急冷下来的油、水密度相差不大，别离苦难，污水量大，不能回收高品位的热量。采用间接急冷的目的是回收高品位的热量，产生高压水蒸气作动力能源以驱动裂解气、乙烯、丙稀的压缩机，汽轮机及高压水阀等机械，同时终止二次反响 。设计一个间接急冷换热器其关键指标是：为减少结焦倾向，应控制两个指标一是停留时间，一般控制在0.04s以；二是裂解气出口温度，要求高于裂解气的露点。急冷换热器是裂解装置中五大关键设备之一，是间接急冷的关键设备。急冷换热器的构造，必须满足裂解气急冷的特殊条件： 温

19、度高;降温快，热强度高，外温差高。3-9裂解气进展预别离的目的和任务是什么？裂解气中要严格控制的杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？P85，87-92答：目的和任务：经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩别离系统的负荷。在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式别离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。需严格控制的杂质有H2S，CO2，H2O，C2H2，CO等

20、气体。这些杂质量不大，但对深冷别离过程是有害的，而且会使产品达不到规定的标准。酸性气体的脱除有碱洗法和醇胺法。脱水用吸附枯燥法。炔烃脱除有催化加氢法和溶剂吸收法。3-10压缩气的压缩为什么采用多级压缩，确定段数的依据是什么？P95-96答：压缩气压缩根本上是一个绝热过程，气体压力升高后，温度也上升。为了节约压缩功耗、降低出口温度、减少别离净化负荷，气体压缩采用多级压缩。3-12裂解气别离流程各有不同，其共同点是什么？答：在别离顺序上遵循先易后难的原则，先将不同碳原子数的烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃；将生产乙烯的乙烯精馏塔和生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最后，可确保这两个主要产品纯度，同时

21、也减少别离损失，提高烯烃收率。3-14对于一已有的甲烷塔，H2/CH4对乙烯回收率有何影响？采用前冷工艺对甲烷塔别离有何好处？答：一样压力一样温度下，乙烯在塔顶尾气中的含量，随H2/CH4比增加而增加，即乙烯的损失率加大，降低了乙烯的回收率。前冷是将塔顶馏分的冷量将裂解气预冷，通过分凝将裂解其中的大局部氢和局部甲烷别离，使H2/CH4比下降，提高了乙烯的回收率，减少了甲烷塔的进料量，节约能耗。3-15何谓非绝热精馏？何种情况下采用中间冷凝器或中间再沸器？分析其利弊？答：非绝热精馏在塔中间对塔物料进展冷却和加热的过程。使用条件：对于顶温低于环境温度、底温高于环境温度，且顶底温差较大的精馏塔。利：

22、可降低别离过程的有效能损失，到达节省能量的目的。对中间再沸器而言，还可减小提馏段塔径。弊：由于中间冷凝器和中间再沸器的设置，在降低塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷的同时，会导致精馏段回流和提馏段上升蒸气的减少，故为了到达别离要求，就相应增加塔板数，从而增加设备投资。3-16根据本章所学知识，试设计一个简单的流程表述烃类热裂解从原料到产品所经历的主要工序及彼此的关系。答：原料热裂解预别离裂解汽油芳烃裂解气净化脱酸、脱水、脱炔深冷压缩系统别离精馏系统 补10.正构烷烃热裂解过程的主要反响通式？P54-55：补11.在烃类热裂解过程中，何谓一次反响？何谓二次反响？P64答：一次反响是指原料烃在裂解过程中首

23、先发生的原料烃的裂解反响，二次反响则是指一次反响产物继续发生的后继反响。补12.试分别简述直馏汽油、重整汽油、催化裂化汽油和裂解汽油的生产过程。答：直馏汽油是以原油为原料经常压蒸馏得到沸程为175275的C9C16烃类。重整汽油是以直馏汽油为原料经催化重整制得的芳烃或异构烷烃等高辛烷值汽油。催化裂化汽油是以重质油为原料在450530，0.10.3MPa下经催化裂化得到的汽油。裂解汽油是以各种烃类为原料的裂解产物C5C9汽油。第四章4-1简述芳烃的主要来源及主要生产过程。P114-119答：芳烃的主要来源为焦化芳烃和石油芳烃。焦化芳烃生产过程为在高温作用下，煤在焦炉炭室进展干馏得到粗苯，粗苯再经

24、别离精制得到苯、甲苯和二甲苯等芳烃。石油芳烃是以石脑油和裂解汽油为原料经反响、别离和转化生产苯、甲苯和二甲苯等芳烃的过程。2、芳烃主要产品及其用途有哪些？芳烃主要产品：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、十二烷基苯和萘。用途：合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、增塑剂、染剂、医药、农药、炸药、香料、专用化学品等工业。苯：合成苯乙烯、环己烷、苯酚、苯胺及烷基苯等。甲苯：溶剂，合成异氰酸酯、甲酚。对二甲苯：对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯，与乙二醇反响生成的聚酯用于生产纤维、胶片和树脂，是最重要的合成纤维和塑料之一。邻二甲苯：邻苯二甲酸酐，增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯DOP、邻苯二甲酸二丁酯DBP等。

25、间二甲苯：间苯二甲酸。乙苯：苯乙烯。异丙苯：苯酚/丙酮。萘：染料、鞣料、润滑剂、杀虫剂、防蛀剂4-3试论芳烃转化的必要性与意义，主要的芳烃转化反响有哪些？P123-124答：开发芳烃的转化是为了依据市场的供求调节和平衡各种芳烃的产量，解决供需不平衡的矛盾。主要的芳烃转化反响如下a.异构化反响：间二甲苯转化为对二甲苯及邻二甲苯。b.歧化反响：甲苯歧化为二甲苯。c.烷基化反响：苯与乙烯通过烷基化转化为乙苯。5、简述苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程，并说明各自的特点。简述苯、甲苯和各种二甲苯单体的主要生产过程，并说明各自的特点。苯、甲苯和各种二甲苯单体可以从由煤焦油、石油芳烃主要来源于石脑油重

26、整生成油及烃裂解生产乙烯副产的裂解汽油中经过精制、芳烃抽提、精馏及通过吸附、结晶等过程别离提炼而得。除此之外，还可以通过以下各工艺来补充生产。1苯单体的其他主要生产过程脱烷基化：甲苯脱甲基制苯。甲苯的歧化反响:通过甲苯歧化反响可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料。2各种二甲苯单体的其他主要生产过程。甲苯的歧化反响。通过甲苯歧化反响可使用途较少并有过剩的甲苯转化为苯和二甲苯两种重要的芳烃原料。C8芳烃的异构化：C8芳烃的异构化是以不含或少含对二甲苯的C8芳烃为原料，通过催化剂的作用，转化成浓度接近平衡浓度的C8芳烃，从而到达增产对二甲苯的目的。5-2 合成气的用途：1合成

27、氨；甲醇；乙烯；乙醛；乙二醇；丙酸；甲基丙烯酸；醋酸乙烯；醋酸；醋酐。还有托过费托合成制合成油烃；2近年来有机金属络合物催化剂体系的技术开发已取得长足的进步，利用CO为原料的液相催化羰基化工艺在工业上被大量应用，导致人们对开发合成气制备新工艺的兴趣愈来愈大。第五章5-1有哪些原料可生产合成气？合成气的生产方法有哪些？近年来出现哪些生产合成气的新方法？它们与原有生产方法相比有什么优点？答：原料：煤、天然气、石油馏分、农林废料、城市垃圾等。合成气的生产方法：1.以天然气为原料的生产方法：主要有转化法和局部氧化法。2.以重油或渣油为原料的生产方法：主要采用局部氧化法3.以煤为原料的生产方法：有间歇式

28、和连续式两种操作方式。以上几种方法的比拟：1.以天然气为原料制合成气的本钱最低；2.重质油与煤炭制造合成气的本钱差不多，重油和渣油制合成气可以使石油资源得到充分的综合利用；3.轻质油价格很贵，用它来制造合成气的本钱较高，而它很容易经其他方法加工成液体燃料和化工原料，不必走合成气路线。其他含碳原料(包括各种含碳废料)制合成气在工业上尚未形成大规模生产，随着再生资源的开发、二次原料的广泛利用，今后会迅速开展起来的。生产合成气的新方法：近年来，局部氧化法的工艺因其热效率较高。H2/CO比值易于调节，故逐渐收到重视和应用，但需要有廉价的氧源，才能有满意的经济性。最近开展了二氧化碳转化法的研究，有些公司

29、和研究者已进展了中间规模和工业化的扩大试验。5-3以天然气为原料生产合成气的过程有哪些主要反响？从热力学角度考虑，对反响条件有哪些要求？从动力学角度考虑又有哪些要求？P161，165-168答：甲烷蒸汽转化反响CH4H2O CO3H2 CO变换反响 COH2O CO2H2 析碳反响 CH4 C2H2热力学：温度800以上，水碳比3.5以上，压力2MPa左右。动力学：温度高温使反响速率加快，所以出口剩余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响，更要提高温度来弥补、压力在反响初期，增加系统压力，相当于增加了反响物分压，反响速率加快；但到反响后期，反响接近平衡，反响物浓度很低，而产物浓度高，加压反而会降低

30、反响速率，所以从化学角度看，压力不宜过高、组分。5-5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展转化？用哪些方法较好？P169，181-182答：预先脱硫是为了防止蒸汽转化催化剂中毒。脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。5.6为什么天然气水蒸气转化过程中需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些型式？答：从热力学角度看，高温下甲烷浓度低，从动力学看，高温使反响速率加快，所以出口剩余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响，更要提高温度来补偿。甲烷与水蒸气反响生成CO和H2是吸热的可逆反响，高温

31、对平衡有利，即H2及CO的平衡产率高，CH4平衡含量低。高温对一氧化碳变换反响的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而且高温也会抑制一氧化碳岐化和复原析碳的副反响。但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于700时，甲烷均相裂解速率很快，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。一段转化采用管间供热；二段转化则是温度在800左右的一段转化气绝热进入二段炉，同时补入氧气，氧与转化气中甲烷燃烧放热进展供热。一段转化炉的炉型主要有两大类，一类是以美国凯洛格公司为代表所采用的顶烧炉，另一类是以丹麦托普索公司为代表所采用的侧烧炉。预先脱硫是为了防止蒸汽转化催化剂中毒。脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法

32、。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。5-7为什么说一段转化管属于变温反响器？为什么天然气-水蒸气转化要用变温反响器？答：一段转化炉温度沿炉管轴向分布是：在入口端甲烷的含量最高，应着重降低裂解的速率，故温度应低些，一般不超过500，因有催化剂，转化反响的速率不会太低，析出的少量碳也及时气化，不会积碳。在离入口端1/3处，温度应严格控制不超过650，此时氢气已增多，同时水碳比相对增大，可抑制裂解，温度又高，消碳速率大增，因此不可能积碳，之后温度继续升高，直到出口处到达800左右，以保证低的甲烷剩余量。因而，一段转化炉是变温反响器。天然气-水蒸气转化过程分为两段进展：第一

33、段转化在多管变温反响器中进展，管间供热，反响器称为一段转化炉，最高温度(出口处)控制在800左右，出口剩余甲烷10(干基)左右。第二段转化反响器为大直径的钢制圆筒，衬耐火材料，可耐1000以上高温。5-9由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比拟各有什么优点？较先进的方法是什么？P156-159答：生产方法有固定床间歇式气化法、固定床连续式气化法、流化床连续式气化法、气流床连续式气化法。固定床间歇式气化法优点：只用空气而不用纯氧，本钱和投资费用低。固定床连续式气化法优点： 可控制和调节炉中温度； 因无N2存在，不需放空，故可连续制气，生产强度较高，而且煤气质量也稳定。流化床连续式气化法特点：提

34、高了单炉的生产能力，适应了采煤技术的开展，直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等高灰分煤。气流床连续式气化法优点：一种在常压、高温下以水蒸气和氧气与粉煤反响的气化法，生产强度非常大。5-10一氧化碳变换的反响是什么？影响该反响的平衡和速度的因素有哪些？如何影响？为什么该反响存在最正确反响温度？最正确反响温度与哪些参数有关？P175-177答：CO变换反响COH2O CO2H2影响平衡因素有温度、水碳比、原料气中CO2含量等。影响速度因素有压力加压可以提高反响物分压，在3.0MPa以下，反响速率与压力的平方根成正比，压力再高，影响就不明显了、温度CO的变换反响为可逆放热反响，所以存在最正确反响

35、温度Top、水蒸气水蒸气的用量决定了H2O/CO比值，在水碳比低于4时，提高水碳比，可使反响速率增长较快，但水碳比大于4后，反响速率的增长不明显，故一般选用H2O/CO比为4左右。因该反响为可逆放热反响，所以存在最正确反响温度Top，Top与气体原始组成、转化率及催化剂有关。5-11为什么一氧化碳变换过程要分段进展，要用多段反响器？段数的选定依据是什么？有哪些形式的反响器？P178-179答：在工程实际中，降温措施不可能完全符合最正确温度曲线，因此采用分段冷却，段数越多操作温度越接近最正确温度曲线。具体段数由水煤气中CO含量、所要到达的转化率、催化剂活性温度围等因素决定。变换反响器的类型有中间

36、间接冷却式多段绝热反响器、原料气冷激式多段绝热反响器、水蒸气或冷凝水冷激式多段绝热反响器等。5-12一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？P176答：一氧化碳变换催化剂有三大类，铁铬系变换催化剂，反响前复原成Fe3O4才有活性，适用温度为300530，为中温或高温变换催化剂；铜基变换催化剂，反响前要复原成具有活性的小铜晶粒，适用温度为180260，为低温变换催化剂；钴钼系耐硫催化剂，反响前将钴、钼氧化物转变为硫化物才有活性，适用温度为160500，为宽温变换催化剂。13、写出渣油制合成气的加工步骤渣油制合成气的加工步骤：渣油水蒸气氧水煤气变换气合成气33 工业气体

37、的脱硫方法有：1干法脱硫：吸附法；催化转化法加氢催化转化。2湿法脱硫：化学吸收法；物理吸收法；物理-化学吸收法；湿式氧化法。5-14在合成气制造过程中，为什么要有脱碳CO2步骤？通常有哪些脱碳方法，各适用于什么场合？P183-185答：在将气、液、料经转化或气化制造合成气过程中会生成一定量的CO2，尤其当有一氧化碳变换过程时，生成更多的CO2，因此需要脱除CO2。通常脱碳方法有化学吸收法本菲尔法、复合催化法、空间位阻胺促进法、氨基乙酸法、物理吸收法低温甲醇洗涤法、聚乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法、物理-化学吸收法、变压吸附法。5-15工业上气体脱硫有哪些方法，各适用于哪些场合？P181-182答

38、：脱硫方法有干法和湿法。干法分为吸附法和催化转化法。湿法分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。干法脱硫适用于低含硫气体的精脱硫；湿法脱硫一般用于含硫量高、处理量大的气体的脱硫。脱硫有干法和湿法两大类。干法脱硫又分为吸附法和催化转化法：吸附法是采用对硫化物有强吸附能力的固体来脱硫，吸附剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁、分子筛等；催化转化法是使用加氢脱硫催化剂，将烃类原料中所含的有机硫化合物氢解，转化成易于脱除的硫化氢，再用其他方法除之。湿法脱硫剂为液体，一般用于含硫高、处理量大的气体的脱硫。按其脱硫机理的不同又分为化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。 化学吸收

39、法是常用的湿式脱硫工艺。有一乙醇胺法MEA、二乙醇胺法DEA、二甘醇胺法DGA、二异丙醇胺法DIPA、以及近年来开展很快的改进甲基二乙醇胺法MDEA。物理吸收法是利用有机溶剂在一定压力下进展物理吸收脱硫，然后减压而释放出硫化物气体，溶剂得以再生。主要有冷甲醇法Rectisol，此外还有碳酸丙烯酯法Fluar和N-甲基吡啶烷酮法Purisol等等。冷甲醇法可以同时或分段脱除H2S、CO2和各种有机硫，还可以脱除H、C2H2、C3及C3以上气态烃、水蒸气等，能到达很高的净化度。 物理-化学吸收法是将具有物理吸收性能和化学吸收性能的两类溶液混合在一起，脱硫效率较高。常用的吸收剂为环丁砜-烷基醇胺例如

40、甲基二乙醇胺混合液，前者对硫化物是物理吸收，后者是化学吸收。湿式氧化法脱硫的根本原理是利用含催化剂的碱性溶液吸收H2S，以催化剂作为载氧体，使H2S氧化成单质硫，催化剂本身被复原。再生时通入空气将复原态的催化剂氧化复原，如此循环使用。湿式氧化法一般只能脱除硫化氢，不能或只能少量脱除有机硫。最常用的湿式氧化法有蒽醌法ADA法。补13.何谓合成气？何谓C1化工？P152答：合成气是指一氧化碳和氢气的混合气。凡包含一个碳原子的化合物参与反响的化学称为C1化学，涉及C1化学反响的工艺过程和技术称为C1化工。补14.甲烷水蒸气转化体系中的独立反响？P160-161答：甲烷蒸汽转化反响CH4H2OCO3H2CO变换反响COH2OCO2H2析碳反响CH4C2H2补15.如何计算吸热反响或放热反响的平衡温距？答：.