化工工艺学（高起专）

一、简答题（每小题6分，共36分）

1.常采用哪些方法对合成气精制？这些方法各有何优缺点。

答： 精制合成气的方法有铜氨液吸收法，甲烷化法，液氮洗涤法三种。三种精制方法比较，铜氨液精制法需建立一套加压铜氨液吸收塔及再生系统，设备投资增大管理复杂；甲烷化转化法只需增加一套甲烷化反应装置和催化剂，设备虽然简单，但消耗了合成气中的氢气，除了采用低温变换反应外，最好增加一套一氧化碳选择氧化反应器，以便进一步降低一氧化碳残余含量；液氮洗涤法需有空分装置，如果已具备此条件，只需增加一套高效热交换器和液氮洗涤泡罩塔。 2. 裂解气为何脱炔，如何脱炔？ 答： 乙烯和丙烯产品中所含炔烃对乙烯和丙烯衍生物生产过程带来麻烦。它们可能影响催化剂寿命，恶化产品质量，形成不安全因素，产生不希望的副产品。常采用脱除乙炔的方法是溶剂吸收法和催化加氢法。溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂解气中的乙炔以达到净化目的，同时也回收一定量的乙炔。催化加氢法是将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷，由此达到脱除乙炔的目的。溶剂吸收法和催化加氢法各有优缺点。

3. 简述工业制硫酸中三氧化硫的吸收原理及适宜的工艺条件。 吸收原理：nSO3 + H2O = H2SO4 + (n-1)SO3

吸收条件：影响吸收率有两个重要因素：吸收酸浓度及吸收酸温度。

（1）吸收酸浓度采用98.3%的浓硫酸作吸收剂，吸收率最大，高于或低于这个浓度的硫酸作吸收剂都会使吸收率下降。

（2）吸收酸温度：当吸收酸浓度一定时，温度越高，吸收率越低。单从吸收看，酸温越低越好。但温度过低会增加酸冷却器面积，同时低温热不能有效利用。所以通常的吸收酸温度控制在50℃以下，出塔酸的温度控制在70℃以下。

（3）进塔气温：从吸收角度看，温度低一点好。但进塔SO3气温太低生成酸雾机会多；提高进气温度，能有效减少酸雾形成。

4. 重油部分氧化法制取合成氨原料气的工艺流程包括几部分？ 答: 重油部分氧化法制取合成氨原料气的工艺流程包括五个部分：原料油和气化剂的加压、预热和预混合；高温非催化部分氧化；高温水煤气废热的回收；水煤气的洗涤和消除炭黑；炭黑回收及污水处理。

5. 丁烯催化氧化脱氢制丁二烯的过程有什么特点？工艺流程主要分哪几个部分？

答：特点：

(1)强放热反应，必须及时移去反应热； (2)产物沸点低，在酸存在下容易自聚；

(3)副产物类型多，其中不饱和的含氧化合物在一定压力、温度条件下，容易自聚，而且，在酸的存在下，加速了自聚的速度。副产物大部分溶于水，因此可用水作溶剂，使丁烯及丁二烯与副产物分离。

正丁烯氧化脱氢，生成丁二烯的工艺流程，主要分三部分： （1）反应部分；（2）丁二烯的分离和精制；（3）没有转化的正丁烯的回收。

6、温度对氨合成反应的平衡氨浓度有何影响？

答：对于氨合成反应，温度是一个矛盾的影响因素，从反应平衡角度出发，温度升高，对反应平衡不利，会降低氨的平衡浓度；从动力学的角度出发，提高温度

则可以加快反应速度，是反应能较快地达到较大的氨合成率，但其影响结果因反应状态不同而不同；当反应远离平衡时，升高反应温度，由于反应速度的加快，会使合成转化率明显提高，当合成反应接近平衡时，温度继续升高会降低氨合成率。因此温度对合成反应的影响存在着一个最适宜值，即在一定的工艺条件（反应物系组成、压力等）下，反反应温度在最适宜温度时平衡氨浓度达到最大值，不同的工艺条件下的最适宜温度点组成的线，只要使反应始终沿着最适宜温度线进行，就能获得最大的氨浓度和最大的转化率。 二、计算题（每小题10分，共30分）

1、试计算在甲醇生产甲醛溶液工业中，氧化剂为空气。反应耗氧量？（尾气组成：甲烷0.8％，氧气0.5％，氮气73.7％，二氧化碳4.0％，氢气21％） 解：取尾气100 Nm3为计算标准，氮作为联系物， 则进料空气量：73.7/0.79= 93.3 Nm3

3

其中氧量 93.3-73.7=19.6 Nm???

19.9?1000?875mol 换算为摩尔数 nO2?22473.3?1000nN2??3290mol

224n空气?875?3290?4165mol 反应耗氧量：875?0.5?1000?852.7mol

224

2、丙烷充分燃烧时要供入空气量为125％，问每100mol丙烷燃烧需空气量为多少。（空气中氧气为21％） 解：反应方程式?C3H8?5O2?3CO2?4H2O?

基准100mol丙烷

根据反应方程式燃烧需氧为500 mol?? 总需氧量为：1.25?500?625mol?? 折算为空气：625/0.21?2976mol

3、合成塔氨产量为15t/d,催化剂填装量为0.43m3,空间速度为25000Nm3/m3·h,求出塔气量。

解： 进塔气量=25000x0.43=10750Nm3/h

每小时氨产量=（15 x1000 x22.4）/24 x17=824Nm3/h 则出塔气量=10750-824=9926Nm3/h 答：出塔气量为9926 Nm3/h.