1合成氨生产常用的原料有哪些?原料:(包括提供H2的原料和燃料)固体原料:焦碳、煤气体原料:天然气、重油、焦炉气等液体原料:石脑油、重油、原油等常用的原料有:焦碳、煤、天然气、重油2合成氨生产分哪几个基本工序?三个基本工艺步骤是什么/(1)造气:即制备含有氢、氮的原料气(2)净化:不论采用何种原料和何种方法造气,原料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质,必须采取适当的方法除去这些杂质。
(3)压缩和合成:将合格的氮、氢混合气压压缩到高压,在铁催化剂的存在下合成氨。
3写出天燃气蒸汽转化法生产合成气的主要反应方程式、工艺条件和工艺流程图,说明天然气蒸汽转化法为何要进行二段转化操作?(1)主反应式:CH4 + H2O(g) = CO + 3H2 206.3KJ/mol (1)CO + H2O(g) = CO2 + H2 -41.2KJ/mol (2)副反应式:CH4 = 2H2 + C2CO = CO2 + CCO + H2 = H2O + C(2)工艺条件:压力3~4 MPa;一段转化反应温度800℃;二段转化反应温度1000℃;水碳比S=3~4;空间速度(根据炉型、分段情况、催化剂的不同以及反应的不同时期来确定)(4)书上18页第一段4干法脱硫与湿法脱硫各有甚么优缺点?干法:优点:既能脱除有机硫,又能脱除无机硫;出口气含S<1×10-6(无加氢)、S<2×10-8(有加氢)。
缺点:脱硫剂再生困难,只可用于脱微量硫。
湿法:优点:液态脱硫剂易于输送,可以再生,能回收硫磺,可用于脱除大量无机硫。
5改良ADA法脱硫由哪几个基本反应过程构成?原理:分为四步:①用pH=8.5~9.2的稀碱溶液吸收H2SNa2CO3 + H2S == NaHS + NaHCO3②硫氢化物被氧化为S2NaHS + 4NaVO3 + H2O == Na2V4O9 + 4NaOH + 2S偏钒酸钠焦性偏钒酸钠(有还原性)以上两步为脱硫,在脱硫塔中进行。
③氧化剂(偏钒酸钠)再生Na2V4O9 + 2ADA(O) + 2NaOH +H2O == 4NaVO3 + 2ADA(H)④ADA再生2ADA(H还原态) + O2 == 2ADA(O氧化态) + 2H2O以上两步为再生,在再生塔中进行。
ADA(O):蒽醌二磺酸钠6采用低温交换的目的7写出苯菲尔法脱除CO2吸收和再生主要反应,为什么要加入二乙醇胺?脱碳:K2CO3 + CO2 + H2O == 2KHCO3钾碱再生:2KHCO3 == K2CO3 + H2O + CO2吸收反应(脱碳):KH2AsO3 + CO2 + H2O == KHCO3 + H3AsO3K2CO3 + CO2 + H2O == 2KHCO3 80~90℃钾碱再生:2KHCO3 == K2CO3 + H2O + CO2 105~110因为在K2CO3溶液中加入少量二乙醇胺,可大大加快CO2的吸收速度,降低CO2的分压,同时还可除去原料气中的H2S等酸性组分。
8什么是平衡氨含量,影响平衡氨含量的因素有哪些?有何影响?在一定温度和压强下,所生成的氨的含量,叫做平衡氨含量。
影响因素:(1)温度、压强,(2)理论计算出当xNH3为最大值时r=H2/N2=3;实践证明在高压下,最大氨含量时的r =2.9~3.0(3)惰性气体组分xi(甲烷、氩气):应在高压低温下进行9影响氨合成反应速度的因素有哪些?有何影响?(1)温度:为放热的可逆反应,存在一个最适宜温度(反应速率最快)(Tm<Te)(2)压力:压力P增大,反应速率也增大,所以要求在高压下进行合成。
(3)氢氮比:仍要求H2:N2略低于3。
反应机理为氮的活性吸附所控制。
(4)惰性气体:增加惰性气体组分的含量,总反应速率下降。
(5)空间速度:中压法:20000~30000 h-1;低压法:10000 h-1(轴向冷激式合成塔,可充分利用反应热,降低功耗,延长催化剂的使用寿命)10氨合成的工艺影响因素有哪些?如何选择确定氨合成的工艺条件?因素:压力、温度、空间速度、合成气体的初始组成、惰性气体含量、初始氨含量合成氨的工艺条件:中小型厂(中压法):操作压力30MPa,425~490℃,氢氮比=2.8~2.9,空间速度24000 h-1,出口气氨含量为14~18%。
循环气中惰性气体含量控制在16~20%,氨含量控制在3.2~3.8%。
大型厂(低压法):操作压力15MPa,410~490℃,氢氮比=2.8~2.9,空间速度9000 h-1,出口气氨含量12%,循环气中惰性气体含量控制在8~15%,氨含量控制在2~3.2%。
11氨合成塔的结构有何特点?合成塔由内件和外筒所组成:外筒:承受高压(30MPa),不承受高温(40℃),采取层板包扎式。
内件:承受高温(500℃),不承受高压(1~2MPa),易受氢腐蚀。
内件包括:催化剂筐:催化剂床层+并流套管(冷管)+气体分配盒热交换器:列管式热交换器。
电加热器(在中心管内):催化剂的升温还原,催化剂使用后期活性降低时维持反应的热平衡(即补充热量)并流三套管合成塔内件和单管并流合成塔内件各有何优缺点?并流三套管优点具有操作稳定、适应性强、结构普可靠,缺点结构复杂,冷管与分气盒占据较多的空间,催化剂还原时床层下部受冷管传热的影响升温困难,还原不易彻底。
单管并流合成塔的优点是使结构简化,提高了塔的容积系数。
凯洛格立式轴向四段冷激式氨合成塔的优缺点?第57页最上面1硫酸生产的主要原料有哪些?目前用什么原料生产硫酸的产量较大?(1)硫酸生产用原料:硫铁矿、硫磺、硫酸盐(石膏)、含SO2烟气(有色金属冶炼副产物)及含H2S 废气。
(2)石油、天然气开采中的副产物硫磺。
2写出硫铁矿的焙烧反应,提高焙烧反应的速率的途径有哪些?4FeS2 + 11O2 == 8SO2+ 2Fe2O3 , △H=-3411KJ/mol途径:(1)提高反应温度:850~950℃,>950℃烧渣熔融结块,熔化在矿石表面,阻滞了氧气的渗透。
(2)减小矿石粒度:粒度小较好,但过细时(如硫精矿,0.07~0.15mm,为浮选法得到),易于粘连,限制了气流速度,炉气的含尘量也增大。
(3)增加空气与矿粒的相对运动:可采取流化状态反应以减小气体的扩散阻力,故使用沸腾炉燃烧硫铁矿。
(4)提高入炉空气含氧量:可增大氧气的扩散速度,但不经济,一般不允许炉气中O2过剩系数过大。
3沸腾焙烧炉由哪几部分构成,其作用是什么?沸腾炉的结构:风室、空气分布板、沸腾层、沸腾层上部燃烧空间。
作用:扩大部分的作用:细粒大部分顺炉壁流回到沸腾区风帽的作用:高速气流吹松炉料而不至于沉积到气体分布板上。
4二氧化硫炉气净化的目的是什么?除去这些杂质的方法是什么?目的:会带入转化系统会降低二氧化硫的转化率,腐蚀系统的设备和管道。
因此,必须对炉气进行进一步的净化。
方法:酸雾的清除5试述文泡冷电酸洗净化流程?炉气→文氏管→复挡除沫器→泡沫塔→复挡除沫器→冷凝器或增湿塔→电除雾器→净化器→去干燥工序写出二氧化硫催化氧化的反应,此反应有什么特点?如何提高二氧化硫的平衡转化率?SO2 + ½O2 == SO3 ,△rHm(25℃)=-98.89kJ/mol为放热的可逆反应T降低,P升高,都能使平衡转化率增大6何谓最适宜温度,它与气体组成有什么关系?最适宜温度是:当达到一定温度时,反应最完全,产率最高T升高,正反应速率增大,逆反应速率也增大,但平衡向左移动,所以必然会有一个最适宜的反应温度Tm,在此温度下反应,总反应速率最大。
7写出二氧化硫催化氧化反应,此反应有什么特点?如何提高二氧化硫平衡转化率?SO2 + ½ O2 == SO3 ,△rHm(25℃)=-98.89kJ/mol特点:为放热的可逆反应,T降低,P升高,都能使平衡转化率增大,8转化过程的工艺条件是如何确定的?(1)最适宜反应温度:尽量使反应按照最适宜温度线进行,采取的方法:在催化剂活性温度范围内操作;尽可能接近最适宜温度进行反应;采取分段操作。
2)SO2的起始浓度根据充分利用原料、减少尾气污染和生产总成本最低的原则,要求:含煤硫铁矿为原料的一转一吸流程中,炉气中SO2控制在<7%;硫磺制酸时,SO2控制在8~9%;硫铁矿为原料的二转二吸流程中SO2控制在9~10%(3)最终转化率根据最低生产成本(降低催化剂用量)和提高S利用率及减轻污染(高转化率)的原则:对于中间换热、一次转化的流程(一转一吸流程)选取最终转化率为97.5~98%;对于两转两吸流程的最终转化率可达99.5%。
9转化器为什么分段操作,中间冷却有哪几种方式,其优缺点是什么?冷却方式:间接换热式和冷激式两种优缺点①反应速度快,最终转化率高(最后一段转化时O2高);②可采取高SO2炉气(最后一段转化时先除去了SO3);③减轻尾气污染(尾气中SO2达到排放标准);④换热面积大(增加的中间吸收再去转化时又需加热);⑤动力消耗大(气流阻力大)。
10硫酸生产为何选择98.3%的硫酸来吸收三氧化硫?当吸收酸<98.3%时,吸收慢,且易生成酸雾;当吸收酸>98.3%时,P(SO3)较大,吸收率低;当吸收酸=98.3%时,P(H2O)最低,形成的酸雾最少。
所以98.3%浓硫酸为最佳吸收剂。
1画出隔膜法氯碱生产的基本工艺过程示意图?第98页图2什么是理论分解电压?什么是槽电压?槽电压由哪几部分构成?理论分解电压:为了使物质能在两电极上连续不断析出时外界所加的最小电压,其理论计算值称理论分解电压,它等于阳极与阴极电极电位之差。
槽电压:电解槽两电极上所加的电压称为槽电压。
槽电压包括:理论分解电压E、过电位E0、电流通过电解液的电压降△EL和通过电极、导线、接点等的压降△ER3什么是电压效率,什么事电流效率?它们与电能效率的关系是什么?电压效率:ηE:ηE = E (理分) /E(槽) ,隔膜法ηE = 60%电流效率ηI :隔膜法ηI = 96%关系:电能效率η:η = ηE×ηI ,隔膜法η < 60%4为什么离子膜法电解的阴极液中NaCl含量低,根据离子膜选择透过性示意图分析。
5导致离子膜性能下降的主要因素有哪些?离子膜长期处于NaOH低浓度下运行,还会使膜膨胀、严重起泡、分离直至永久性破坏。
6离子膜电解槽的主要阴阳极材料有哪些?阳极为金属阳极(DSA),阴极为铁板、不锈钢板、镍板等。
7试论述电解工艺条件的选择?(1)饱和食盐水质量:影响到离子膜的使用寿命、槽电压及电流效率,如含Ca2+ 、Mg2+ ,通过膜孔时易堵塞,所以控制c(Ca2+) +c( Mg2+ ) <2×10-8mol/L 。