无机化工工艺复习题-.doc

2013.12.化11基本无机化工工艺学复习题一合成氨1.造气.用煤造气的半水煤气中的主要成分（1%）有_，_，_，_。微量成分有_，_，_，_，_。(2) 煤造气的半水煤气中，气体_/_=3.1-3.2(3) 某厂生产的半水煤气组成如下CO2COH2N2O2CH4ArMol%9.028.838.722.50.20.60.2求生产1吨合成氨需此半水煤气多少标准m3？(设无N2气损失)（4）用煤造气的方法煤的大小，种类固定床煤气发生炉加压气流床水煤浆气流床2. 脱硫（1）半水煤气的湿法脱硫，如ADA脱硫 、栲校脱硫，用催化剂代表之，试写出脱硫过程的反应式：_；再生过程的反应式：_。（2）半水煤气中的硫化物分为两大类：_和_。其中_主要是_，占总硫的_。.（3）在用煤造气的合成氨的流程中，半水煤气的硫含量会因为煤不同而不同，多的也只有约20-30g/m3,为什么还要专门脱除？（4）有机硫有_，_，_，_等，在只有一次湿法脱硫的流程中，有机硫是否被脱除？如果是没有被脱除，它们后面是如何被脱除的？3.变换（1）写出变换反应的反应方程式：_。吸热还是放热？（2）变换反应的实际生产中，n(H2O)/n(CO)= _,这些水蒸气是否全部由变换工序外部锅炉提供？若否，如何提供？（3）中温变换催化剂的主要成分是_，使用时要还原为_，才有活性。B104中温变换催化剂的操作温度范围是_。（4）变换炉装填俩段催化剂层，操作中其一段出口温度_二段出口温度（选择填入，=，或 ）。（5）脱硫气中含CO30%，变换气中含CO30%(皆为体积比，干基) 。求1000标准m3脱硫气，变换后变换气的体积及变换率。4.脱碳（1）. 半水煤气中的CO2约占9%，变换气中含CO2约占2%，多出的CO2由_生成。变换气中的CO2必须除去，因为_，_（2）变换气的脱碳方法分为湿法脱碳和干法脱碳。湿法脱碳分为：化学法，例如_，_；物理法，例如_，_干法脱碳，例如_，4.精制，铜洗(1) 在脱碳之后，气体精制的目的是除去其中剩余的_，_。精制的方法有：_，_，_等。（2）醋酸铜氨液吸收CO的反应式_（3）醋酸铜氨液的组成，溶剂是_，溶质有_，_，_。（4）醋酸铜氨液中的Cu+/Cu+称为_，生产中保持_，其中Cu+以_离子，Cu+以_离子形式存在。（5）醋酸铜氨液的再生是通过_，_实现，再生时间_分钟。（6）采用铜洗精制的工艺流程为：a,试将流程改为低变-甲烷化流程b,试将流程改为双甲工艺流程c,试将流程改为醇醚化-醇烃化工艺流程5氨的合成（1）.写出氨合成反应方程式_。吸热还是放热？_。工业生产中，该反应温度范围为_。中小合成氨厂该反应的压力范围为_。大型合成氨厂该反应的压力范围为_。（2）.什么叫氨净值？_合成氨厂实际氨净值在_范围，氨合成塔出口氨含量约为_，氨是如何与未反应的气体分离的？_。（3）.合成氨系统循环气中的惰性气体指_和_。其是在_工序产生的。循环气中的惰性气体的含量保持在_范围，超过范围应当_循环气。（4）.合成氨的催化剂主要成分为_，还有少量其他助剂。使用前要进行_，使之成为_，才有活性。（5）合成氨催化剂的还原是用_与_反应，放出_。生产中合成氨催化剂可能的永久毒物是_，可能的暂时毒物是_与_。（6）a.计算生产1吨合成氨需纯H2+N2(3:1)多少标准m3?b.若新鲜气中含惰性气1%，而循环气中保持含惰性气15%，则生产1吨合成氨需排放循环气多少标准m3?二尿素1.在尿素生产中，为了防腐，在CO2中加入_%的_气。2.尿素合成的总反应式：_。年产30万吨合成氨用于合成尿素，计算可生产尿素多少万吨？3. 画出水溶液全循环法生产尿素的方框工艺流程图4. 画出CO2气提法生产尿素的方框工艺流程图 5.用煤制气合成氨用于生产尿素，半水煤气的组成为（体积比）CO2COH2N2惰性气含量%83039221CO2与NH3比较，CO2是否够用？为什么？7.尿素合成反应的反应机理：（1）_，（2）_。步骤（2）是慢反应，工业上反应时间约为_分钟。8.尿素生产中为了提高对铬镍不锈钢的耐腐蚀性，在CO2中加入0.1-0.3%的_气。三硫酸1.用硫铁矿生产硫酸的工艺流程硫铁矿焙烧得到的气体中主要有_，_，_。入转化炉的气体中含SO2约_，催化剂活性成分是_。转化与吸收现在大多采用_工艺流程。2.如果焙烧硫铁矿时加入理论量的空气（包括后续SO2转化为SO3的O2气），炉气中SO2的含量最多是多少（计算）？实际炉气中SO2的含量_此值。（选择填入，=，或 ）3.硫铁矿焙烧温度_，硫磺燃烧得到SO2的温度约_。4.炉气净化包括_，_，_。干燥用_的硫酸。5.SO2转化为SO3的催化剂活性组分为_，在催化剂中含量为_，催化剂活性温度_，使用期限_。6.转化炉人口气体SO2的含量一般为_，2转2吸可增加为_。四硝酸1.氨氧化法生产硝酸的总反应式：_；反应分3步：（1）_（2）_（3）_2. 氨氧化法生产硝酸的关键一步是_。所用催化剂为_；氧化剂是_；反应温度_；反应压力不同，低的为_，最高_；反应时间_。3. 氨氧化法生产硝酸的第一步是用空气氧化为NO,反应式为_。（1）若按此反应配入NH3和相应的空气（O2:N2=21:79）计算其中的氨含量为几%（2）若按氨氧化法生产硝酸的总反应式：NH3+2O2=HNO3+H2O配入NH3和相应的空气（O2:N2=21:79）计算其中的氨含量为几%（3）实际生产中氨含量为9.5-11.5%，故在吸收前要配入_。4.浓硝酸的生产（1）为什么不能用稀硝酸直接蒸馏制取浓硝酸？（2）在101.325kPa下硝酸水溶液的恒沸组成为_（w%）(3)在常压下，浓度低于68.4%（质量百分数）的稀硝酸进行蒸馏，塔顶得到_，塔低得到_。浓度大于68.4%（质量百分数）的浓硝酸进行蒸馏，塔顶得到_，塔低得到_。（4）欲用稀硝酸蒸馏制取浓硝酸，因为H2O-HNO3系统是最大_偏差系统，因此要加入_，常用的脱水剂有_，_。五纯碱A氨碱法1.纯碱的分子式是_，工业上大规模制碱的方法有_和_，另外也有少量的_。2. 氨碱法生产纯碱的原料有_和_。生产过程的主要反应有：_3.石灰窑得到的气体称为_，其成分主要是_和_。焙烧温度一般控制在_。4.饱和盐水精制的目的是除去其中的Mg2+和Ca2+离子，加入_除去Mg2+离子，加入_或_除去Ca2+离子。5.碳化塔中段通入气体中CO2的含量为_，主要是_气；碳化塔下段通入气体中CO2的含量为_，主要是_气。6.重碱煅烧的温度范围为_，用_间接加热。计算重碱煅烧的理论烧成率。7.过滤所得的母液中的氨经_和_方法回收。B.联合制碱法1.氨碱法联合制碱法原料产物2, 联合制碱法流程如下，请在方框中填入词：六烧碱1. 烧碱的生产方法是逐步改进的。最先用的是苛化法；后来发展了电解法，电解法先后有3种：（1）_，（2）_，（3）_。2. 电解法制烧碱的原料是_，产品是_，_和_。3.离子膜法制烧碱与传统的隔膜法相比。优点有：（1）投资_；（2）出碱浓度_，NaOH浓度达质量分数_%；（3）能耗_，直流电耗_KWh/吨碱。（4）碱液质量_，含NaCl_;（5）氯气和氢气纯度_；（6）_污染。不足之处有：（1）对盐水质量要求_，用进行_；（2）离子膜价格_，易_。4.离子膜法制烧碱直流电总效率约为63%，总效率=电流效率x电压效率。其电流效率约为_，不是100%的原因是因为_。其电压效率约为_，不是100%的原因是因为_，_，_造成的电位降，槽电压约为_V，理论分解电压约为_V。5. 离子膜法制烧碱用的盐水要进行一次精制和二次精制。一次精制是用_，_和_除去_，_和_；二次精制包括_和用_除去剩余的_和_离子。七综合反应式温度压力催化剂变换CO+H2O=CO2+H2中变350-550低变320-1.2-1.8MPa中变Fe3O4,钴钼耐硫催化剂氨合成3H2+N2=2NH3350-51015MPa,32MPaFe尿素水溶液19020MPa无CO2气提18514MPa硫酸SO2+O2=SO3400-550常压V2O5(6-8%)硝酸NH3+O2=NO+H2O750-850870-900常压加压Pt网纯碱CaCO3=CaO+CO21200常压无NaHCO3+160-190烧碱电解槽隔膜法95常压无离子膜法80-90八原料，反应，产品1.尿素合成：总反应 机理2步2.硫酸：原料（4种），反应如S+O2=SO2,SO2+0.5O2=SO3,SO3+H2O=H2SO43.硝酸：总反应NH3+2O2=HNO3+H2O， 分步4NH3+5O2=4NO+6H2O， NO+0.5O2=NO2 3NO2+H2O=NO+2HNO34. 纯碱：氨碱法：原料CaCO3,NaCl; NH3循环 总反应：CaCO3+2NaCl=Na2CO3+CaCl2 CaCO3焙烧 CaO消化 氨盐水碳化 NaHCO3煅烧 母液蒸氨主产品Na2CO3，副产CaCl2联碱法：原料NH3,CO2,NaCl; 主产品Na2CO3，副产NH4Cl盐水精制：石灰-纯碱法5.烧碱：总反应：2NaCl+H2O=2NaOH+Cl2+H2 盐水精制 脱SO42+(BaCl2，膜法)6. 合成氨：合成氨用的N2从_中来，H2从_中来。 合成氨的原料有_，或_，或_。由煤制半水煤气的反应有：C+O2=CO2,C+0.5O2=CO, C+H2O=CO+H2,C+2H2O=CO2+2H2,湿法脱硫总反应H2S+0.5O2=H2O+S7.对行放热反应，温度的控制对反应器出口产品的含量有重要影响。其最佳反应温度应为_（先高后低，先低后高，高低相间，不变）。试举例_（氨合成反应，变换反应，二氧化硫氧化反应）补充一合成氨1. 脱碳后的半水煤气中还有少量_，_，_需要脱除，用_液体脱除的方法称为_。该溶液中Cu+/Cu2+之比称为_。2. 醋酸铜氨溶液吸收_后，在再生系统放出并将Cu2+还原为_，可以加入_使它氧化为Cu2+从而保持铜比，吸收的CO则氧化为CO2.因此铜洗总的作用是吸收_，并使之与半水煤气分离，然后氧化为CO2.3. 湿法脱硫过程，用适当的碱液吸收H2S并使之与半水煤气分离，在再生阶段，H2S放出并被空气氧化，氧化反应的方程式是：_，该溶液中除含有碱性物质（如NH3,Na2CO3）外，还有_（如ADA,栲胶）和_（NaVO3）,脱硫过程脱除的硫最终生成硫锭。4. 变换反应操作中控制n(H2O)/n(CO)=_.判断下列3句对错变换工段反应所需的水蒸气全部由外部锅炉提供。变换工段反应所需的水蒸气全部由本工段回收循环，不需要外部锅炉提供。变换工段反应所需的水蒸气部分由本工段回收循环，部分由外部锅炉提供。变换工段除将CO变换外，还可以将90%以上的_转变为_。单独中温变换可以将CO降到_%,中温变换串低温变换可以将CO降到_%。变换工段回收水和热的主要设备有_，_，_。2 纯碱1. 石灰消化的过程，反应是_。石灰消化时因加入的水量不同可得到_，_，_，_。在氨碱法制碱过程中用其中的_，因为Ca(OH)2在水中的溶解度_，温度升高其溶解度_。2.NaCl在水中的溶解度为_g/L，温度变化其溶解度变化_。3.氨碱法制碱过程中盐水精制的目的是除去_，_。方法有_，_。4.氨碱法制碱过程盐水吸氨工段，理论上NH3/NaCl的消耗比例是1:1，实际控制在_。（1.08-1.12）5.氨碱法制碱工艺流程图（方框图）3 烧碱1. 离子膜制碱工艺流程图（方框图）13