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文檔簡介
1、1合成氨生產常用的原料有哪些?原料:(包括提供H2的原料和燃料)固體原料:焦碳、煤氣體原料:天然氣、重油、焦爐氣等液體原料:石腦油、重油、原油等常用的原料有:焦碳、煤、天然氣、重油2合成氨生產分哪幾個基本工序?三個基本工藝步驟是什么/(1)造氣:即制備含有氫、氮的原料氣(2)凈化:不論采用何種原料和何種方法造氣,原料氣中都含有對合成氨反應過程有害的各 種雜質,必須采取適當的方法除去這些雜質。(3)壓縮和合成:將合格的氮、氫混合氣壓壓縮到高壓,在鐵催化劑的存在下合成氨。3寫出天燃氣蒸汽轉化法生產合成氣的主要反應方程式、工藝條件和工藝流程圖,說明天然氣蒸汽轉化法為何要進行二段轉化操作?(1)主反應
2、式:CH4 + H2O(g) = CO + 3H2206.3KJ/mol ( 1)CO + H2O(g) = CO2 + H2-41.2KJ/mol (2)副反應式:CH4 = 2H2 + C2CO = CO2 + CCO + H2 = H2O + C(2)工藝條件:壓力34 MPa;一段轉化反應溫度800C ;二段轉化反應溫度1000C ;水碳比S=34;空間速度(根據爐型、分段情況、催化劑的不同以及反應的不同時期來確定)(4)書上18頁第一段4干法脫硫與濕法脫硫各有甚么優缺點?干法:優點:既能脫除有機硫,又能脫除無機硫;出口氣含SV1X10-6 (無加氫)、S2 X10-8 (有加氫)。缺
3、點:脫硫劑再生困難,只可用于脫微量硫。濕法:優點:液態脫硫劑易于輸送,可以再生,能回收硫磺,可用于脫除大量無機硫。5改良ADA法脫硫由哪幾個基本反應過程構成?原理:分為四步:用pH=8.59.2的稀堿溶液吸收H2SNa2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3硫氫化物被氧化為S2NaHS + 4NaVO3 + H2O = Na2V4O9 + 4NaOH + 2S偏釩酸鈉焦性偏釩酸鈉(有還原性)以上兩步為脫硫,在脫硫塔中進行。氧化劑(偏釩酸鈉)再生Na2V4O9 + 2ADA(O) + 2NaOH +H2O = 4NaVO3 + 2ADA(H)ADA再生2ADA(H 還原態)+ O2
4、= 2ADA(O 氧化態)+ 2H2O以上兩步為再生,在再生塔中進行。ADA(O):蒽醍二磺酸鈉6采用低溫交換的目的7寫出苯菲爾法脫除CO2吸收和再生主要反應,為什么要加入二乙醇胺?脫碳:K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO3鉀堿再生:2KHCO3 = K2CO3 + H2O + CO2吸收反應(脫碳):KH2AsO3 + CO2 + H2O = KHCO3 + H3AsO3K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO38090 C鉀堿再生:2KHCO3 = K2CO3 + H2O + CO2 105110因為在K2CO3溶液中加入少量二乙醇胺,可大大加快CO2的吸收速度,
5、降低CO2 的分壓,同時還可除去原料氣中的H2S等酸性組分O8什么是平衡氨含量,影響平衡氨含量的因素有哪些?有何影響?在一定溫度和壓強下,所生成的氨的含量,叫做平衡氨含量。影響因素:(1)溫度、壓強,(2)理論計算出當xNH3為最大值時r=H2/N2=3;實踐證明 在高壓下,最大氨含量時的r =2.93.0 (3)惰性氣體組分xi (甲烷、氬氣):應在高壓低溫下進行9影響氨合成反應速度的因素有哪些?有何影響?(1)溫度:為放熱的可逆反應,存在一個最適宜溫度(反應速率最快)(Tm950燒渣熔融結塊,熔化在礦石表面,阻滯了氧 氣的滲透。(2)減小礦石粒度:粒度小較好,但過細時(如硫精礦,0.070
6、.15mm,為浮選法得到), 易于粘連,限制了氣流速度,爐氣的含塵量也增大。(3)增加空氣與礦粒的相對運動:可采取流化狀態反應以減小氣體的擴散阻力,故使用沸 騰爐燃燒硫鐵礦。(4)提高入爐空氣含氧量:可增大氧氣的擴散速度,但不經濟,一般不允許爐氣中O2過 剩系數過大。3沸騰焙燒爐由哪幾部分構成,其作用是什么?沸騰爐的結構:風室、空氣分布板、沸騰層、沸騰層上部燃燒空間。作用:擴大部分的作用:細粒大部分順爐壁流回到沸騰區風帽的作用:高速氣流吹松爐料而不至于沉積到氣體分布板上。4二氧化硫爐氣凈化的目的是什么?除去這些雜質的方法是什么?目的:會帶入轉化系統會降低二氧化硫的轉化率,腐蝕系統的設備和管道。
7、因此,必須對爐 氣進行進一步的凈化。方法:酸霧的清除5試述文泡冷電酸洗凈化流程?爐氣一文氏管一復擋除沫器一泡沫塔一復擋除沫器一冷凝器或增濕塔一電除霧器一凈化器 一去干燥工序寫出二氧化硫催化氧化的反應,此反應有什么特點?如何提高二氧化硫的平衡轉化率?SO2 + 男 O2 = SO3,rHm(25C)=-98.89kJ/mol為放熱的可逆反應T降低,P升高,都能使平衡轉化率增大6何謂最適宜溫度,它與氣體組成有什么關系?最適宜溫度是:當達到一定溫度時,反應最完全,產率最高T升高,正反應速率增大,逆反應速率也增大,但平衡向左移動,所以必然會有一個最適宜 的反應溫度Tm,在此溫度下反應,總反應速率最大。
8、7寫出二氧化硫催化氧化反應,此反應有什么特點?如何提高二氧化硫平衡轉化率?SO2 + % O2 = SO3,rHm(25C)=-98.89kJ/mol特點:為放熱的可逆反應,T降低,P升高,都能使平衡轉化率增大,8轉化過程的工藝條件是如何確定的?(1)最適宜反應溫度:盡量使反應按照最適宜溫度線進行,采取的方法:在催化劑活性溫度范圍內操作;盡可能接近最適宜溫度進行反應;采取分段操作。2)SO2的起始濃度根據充分利用原料、減少尾氣污染和生產總成本最低的原則,要求:含煤硫鐵礦為原料的一轉一吸流程中,爐氣中SO2控制在7%;硫磺制酸時,SO2控制在89%;硫鐵礦為原料的二轉二吸流程中SO2控制在910
9、%(3)最終轉化率根據最低生產成本(降低催化劑用量)和提高S利用率及減輕污染(高轉化率) 的原則:對于中間換熱、一次轉化的流程(一轉一吸流程)選取最終轉化率為97.598%;對于兩轉兩吸流程的最終轉化率可達99.5%。9轉化器為什么分段操作,中間冷卻有哪幾種方式,其優缺點是什么?冷卻方式:間接換熱式和冷激式兩種優缺點反應速度快,最終轉化率高(最后一段轉化時O2高);可采取高SO2爐氣(最后一段轉化時先除去了 SO3);減輕尾氣污染(尾氣中SO2達到排放標準);換熱面積大(增加的中間吸收再去轉化時又需加熱);動力消耗大(氣流阻力大)。10硫酸生產為何選擇98.3%的硫酸來吸收三氧化硫?當吸收酸9
10、8.3%時,吸收慢,且易生成酸霧;當吸收酸98.3%時,P(SO3)較大,吸收率低;當吸收酸=98.3%時,P(H2O)最低,形成的酸霧最少。所以98.3%濃硫酸為最佳吸收劑。1畫出隔膜法氯堿生產的基本工藝過程示意圖?第98頁圖2什么是理論分解電壓?什么是槽電壓?槽電壓由哪幾部分構成?理論分解電壓:為了使物質能在兩電極上連續不斷析出時外界所加的最小電壓,其理論計算 值稱理論分解電壓,它等于陽極與陰極電極電位之差。槽電壓:電解槽兩電極上所加的電壓稱為槽電壓。槽電壓包括:理論分解電壓E、過電位E0、電流通過電解液的電壓降AEL和通過電極、導 線、接點等的壓降AER3什么是電壓效率,什么事電流效率?
11、它們與電能效率的關系是什么?電壓效率:nE:nE = E任里分)/E(槽),隔膜法nE = 60%電流效率n I :隔膜法n I = 96%關系:電能效率n:n = nEXni,隔膜法n 60%4為什么離子膜法電解的陰極液中NaCl含量低,根據離子膜選擇透過性示意圖分析5導致離子膜性能下降的主要因素有哪些?離子膜長期處于NaOH低濃度下運行,還會使膜膨脹、嚴重起泡、分離直至永久性破壞。6離子膜電解槽的主要陰陽極材料有哪些?陽極為金屬陽極(DSA),陰極為鐵板、不銹鋼板、鎳板等。7試論述電解工藝條件的選擇?(1)飽和食鹽水質量:影響到離子膜的使用壽命、槽電壓及電流效率,如含Ca2+、Mg2+,通
12、過膜孔 時易堵塞,所以控制 c(Ca2+) +c( Mg2+ ) 2X10-8mol/L。(2)電解槽的操作溫度:電流密度降低時,溫度也隨之下降。在生產中應該根據電流密度來調整溫度,控制 在7090C之間。當T92C時,產生大量的水蒸氣,這時槽電壓升。陰極液中NaOH濃度:控制在3035%,不宜太高,否則電流效率下降。陽極液中NaCl的濃度:控制在200220g/L (約為4mol/L),不宜太低,低鹽濃度易損害膜材料,還形成 OH-、Cl-的反滲透。(隔膜法為310315g/L) 陽極液的pH值:陽極液呈酸性,以中和從陰極區遷移過來的OH-,否則副反應會增加,控制pH2。8鹽水一次精致和二次
13、精致的工藝流程。鹽水的一次精制:鈣離子和鎂離子可生成沉淀而積聚在隔膜上,使隔膜堵塞,影響了隔膜的 滲透性,使電解槽運行惡化,較高濃度的SO42-,將在電解槽的陽極發生氧化反應放出O2,將石墨電極氧化,增加陽極的腐蝕。鹽水的二次精制主要采取三步:(1)進一步除游離C12、次氯酸、(2)除懸浮物(3)鰲合樹脂塔除去微量Ca2+,Mg2+,及螯合 樹脂的再生9鹽水一次精致和二次精致的目的是什么?一次精制是除去鹽水中的機械雜質、Ca2+、Mg2+及SO42-。二次精制是因為Ca2+,Mg 2+透過陽離子交換膜,易使膜堵塞,所以必須通過二次精制,使 c(Ca2+,Mg 2+) 20ug/L; c(SO4
14、 2-) 4 g/L試敘述一次精致和二次精致的工藝流程?1高壓低密度聚乙烯生產的工藝條件是什么?通常引發劑和分子量調節劑分別使用的是什么物質?溫度:130350C(溫度過高會發生爆炸性分解,要防止聚合反應釜內產生局部過熱)壓力:122303MPa反應停留時間:15s2min引發劑:引發劑分子量調節劑:丙烯、丙烷、乙烷等2乙炔法生產氯乙烯的反應原理和工藝條件是什么?為什么在原料配比中采用HCl略為過量?(1)反應原理C2H2 + HCl 一 CH2=CHCl , AH= -124.7KJ/mol(2)工藝條件:用HgCl2-活性炭為催化劑,在403453K, HCl吸附于催化劑表面的活性中心 上
15、,然后吸附態的HCl再與氣相主體中擴散到相界面上的乙快氣發生表面反應而生成吸附 態的氯乙烯,最后氯乙烯從催化劑表面解吸出來。(3)當C2H2/HCl很大時:(即C2H2過量)C2H2 + HgCl2 Cl-CH=CH-HgClCl-CH=CH-HgCl + HgCl2 一 Cl-CH=CH-Cl +Hg2Cl2這時會使HgCl2被還原成Hg2Cl2,甚至是Hg,使催化劑失去活性,并副產二氯 乙烯。3什么是乙烯液相直接氧化法生產乙醛的一步法工藝和三步法工藝?畫出一步法工藝中粗乙醛的分離工藝流程圖?一步法工藝一步法:三個反應在同一反應器中進行,用氧氣作氧化劑(氧氣法)。反應部分的工藝流程:(其中反
16、應器為具有循環管的鼓泡床塔式反應器)二步法工藝二步法:乙烯羰基化和Pd的氧化反應在同一臺反應器中進行,Cu+的氧化反應在另一臺反 應器中進行,用空氣做氧化劑(空氣法)。4乙醛氧化生產醋酸的主要工序和反應原理是什么?為什么要控制尾氣中氧氣的含量?主要工序:反應原理:CH3CHO + 男 O2 一 CH3COOHrHm = -320.64 kJ/mol因為乙醛吸收氧氣生成過氧醋酸,過氧醋酸分解生成醋酸。當過氧醋酸積累到一定程度后 會突發性分解而引起爆炸。5乙醛氧化生產醋酸存在哪些安全問題?工業上有哪些安全措施?乙醛氧化生成醋酸,有氣相法和液相法。氣相法反應熱移出困難,容易引起局部過熱,導致 乙醛深
17、度氧化,而且,乙醛與空氣混合形成爆炸混合物,不利于安全生產。措施:氧氣的擴散與吸收、催化劑的用量、反應的溫度與壓力、原料組成和配比6乙醛氧化法和甲醇羰基化法生產醋酸的工藝中,其催化劑回收原理分別是什么?7什么是液相本體聚合法?在液相本體法生產聚丙烯的生產工藝流程中,是怎樣完成產品的催化劑脫活和產品的脫氯?液相本體法:在液體丙烯中聚合的方法閃蒸逸出的氣體,經旋風分離器與袋式過濾器與夾帶出來的聚丙烯粉末分離后,送至氣柜回 收。通氮氣將有機氣體置換后,再通如空氣使催化劑脫活,得到聚丙烯粉料產品。當需要低 氯含量的產品時,將聚丙烯送脫氯工序進行脫氯。8苯乙烯有哪些用途?乙苯脫氫生產苯乙烯的反應原理和工
18、藝條件和主要生產工序是什么?用途:用作合成橡膠和塑料的單體(丁苯橡膠、聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯),與其他單體共 聚制造各種工程塑料,與丙烯月青、丁二烯共聚得到ABS樹脂。反應原理:C6H5-CH2CH3 C6H5-CH=CH2 + H2 rHm=117 kJ/mol工藝條件:(1)反應溫度高溫對脫氫反應有利,但副反應苯乙烯的裂解、結焦和聚合反應也增加,所以 必須使用鐵催化劑以降低反應溫度(600660C)。(2)反應壓力脫氫反應是體積增大的反應,降壓對其反應有利,當采取600660C反應溫度時, 要達到50%以上的轉化率,在常壓(0.1MPa)下反應即可。因為減壓生產不安全。(3)水蒸氣用量水蒸氣作為稀釋劑(惰性組分),以降低物料的分壓,還可以對物料進行加熱、 消除催化劑表面的結焦。乙苯/水蒸氣(wt.) = 1:1.22.6。(4)原料純度二乙基苯0.04% (質量分數)(二乙苯脫氫生成二乙烯基苯,在分離與精制過 程中生成聚合物);為了保證催化劑的活性與壽命,必須要求原
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