合成氨生产常用的原料有哪些.docx

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合成氨生产常用的原料有哪些

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：

石脑汕、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+3H2206.3KJ/moI

（1）

CO+H2O（g）=CO2+H2-41.2KJ/mol

（2）

畐【J反应式：

CH4=2H2+C

2CO=CO2+C

CO+H2=H2O+C

（2）工艺条件:

压力3-4MPa：

一段转化反应温度800°C:

二段转化反应温度iooor:

水碳比S=3~4：

空间速度（根拯炉型、分段情况、催化剂的不同以及反应的不同时期来确立）

少量氮氢气

天然气T预热

辅助锅炉

一加0脱3—预热f一段转化—二段转化辅助锅炉I

废热锅炉

空气十水蕤气—预热

（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SOX10-6（无加氢）、S<2

X10-8（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H2S

Na2CO3+H2S==NaHS+NaHCO3

2硫氢化物被氧化为S

2NaHS+4NaVO3+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S

偏锐酸钠焦性偏帆酸钠（有还原性）

以上两步为脱硫，在脱硫塔中进行。

3氧化剂（偏轨酸钠）再生

Na2V4O9+2ADA（0）+2NaOH+H20==4NaVO3+2ADA（H）

4ADA再生

2ADA（H还原态）+02=2ADA（O氧化态）+2H2O以上两步为再生，在再生塔中进行。

ADA（O）懑醍二磺酸钠

6采用低温交换的目的

7写出苯菲尔法脱除C02吸收和再生主要反应，为什么要加入二乙醇

胺？

脱碳：

K2CO3+C02+H20=2KHCO3

钾碱再生：

2KHCO3=K2CO3+H2O+C02

吸收反应（脱碳）：

KH2ASO3+C02+H2O=KHC03+H3AsO3

K2CO3+C02+H20==2KHCO380~90°C

钾碱再生：

2KHCO3==K2CO3+H2O+C02105-110

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

O

8什么是平衡氨含量，影响平衡氨含■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）理论计算岀当XNH3为最大值时r=H2/N2=3：

实践证明在髙压下，最大氨含量时的r=2.9~3.0（3）惰性气体组分xi（甲烷、氮气）：

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）（Tn】＜Tc）

（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：

2OOOO-3OOOOh-1：

低压法：

10000h-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,425~490C,氢氮比=2.8~2.9,空间速度24000h-1,出口气氨含量为14~18%。

循环气中惰性气体含呈:

控制在16-20%,氨含虽控制在3.2~3.8%。

大型厂（低压法）：

操作压力15MPa,410~490°C,氢氮比=2.8~2.9,空间速度9000h-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%。

n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）,不承受髙温（40C）,采取层板包扎式。

内件：

承受髙温（500°C）,不承受髙压（l~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■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+1102==8SO2+2Fe2O3,AH=-3411KJ/mol

途径：

（1）提髙反应温度：

850~950°C,>950°C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）提髙入炉空气含氧量：

可增大氧气的扩散速度，但不经济，一般不允许炉气中02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：

酸雾的淸除

5试述文泡冷电酸洗净化流程？

炉气一文氏管一复挡除沫器一泡沫塔一复挡除沫器一冷凝器或增湿塔一电除雾器一净化器-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？

如何提髙二氧化硫的平衡转化率？

SO2+%02==SO3,△rHm（25°C）=-9&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，产率最髙

T升髙，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+02==SO3,ArHni（25°C）=-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：

尽疑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囤内操作：

尽可能接近最适宜温度进行反应：

采取分段操作。

2）S02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，S02控制在8-9%：

硫铁矿为原料的二转二吸流程中S02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，最终转化率髙（最后一段转化时02髙）；

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换热而积大（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，英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AEL和通过电极'导线、接点等的压降AER

3什么是电压效率，什么事电流效率？

它们与电能效率的关系是什

么？

电压效率：

HE：

t]E=E（理分）/E（槽），隔膜法t]E=60%

电流效率nI:

隔膜法T]I=96%

关系：

电能效率Tl：

T1=T1EXT]I,隔膜法T1<60%

4为什么离子膜法电解的阴极液中NaCI含量低，根据离子膜选择透

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、¥臬板等。

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+）<2X10-8mol/L。

（2）电解槽的操作温度：

电流密度降低时，温度也随之下降。

在生产中应该根据电流密度来调整温度，控制在70~90°C之间。

当T<65°C时，使离子膜的微观结构发生不可逆转的变化，电流密度也下降：

当T>92°C时，产生大量的水蒸气，这时槽电压升。

（3）阴极液中NaOH浓度：

控制在30-35%,不宜太高，否则电流效率下降。

（4）阳极液中NaCI的浓度：

控制在200~220g/L（约为4mol/L）,不宜太低，低盐浓度易损害膜材料，还形成OH-.C1-的反渗透。

（隔膜法为310~315g/L）

（5）阳极液的pH值：

阳极液呈酸性，以中和从阴极区迁移过来的OH-,否则副反应会增加，控制pH>20

8盐水一次精致和二次精致的工艺流程。

盐水的一次精制：

钙离子和镁离子可生成沉淀而积聚在隔膜上，使隔膜堵塞，影响了隔膜的渗透性，使电解槽运行恶化，较高浓度的S042-,将在电解槽的阳极发生氧化反应放岀02,将石墨电极氧化，增加阳极的腐蚀。

盐水的二次精制主要采取三步：

（1）进一步除游离C12、次氯酸'

（2）除悬浮物（3）螫合树脂塔除去微呈Ca2+.Mg2+,及螯合树脂的再生

9盐水一次精致和二次精致的目的是什么？

一次精制是除去盐水中的机械杂质、Ca2+、Mg2+及S042-O

二次精制是因为Ca2+,Mg2+透过阳离子交换膜，易使膜堵塞，所以必须通过二次精制，使c（Ca2+,Mg2+）<20ug/L；c（S042-）<4g/L

试叙述一次精致和二次精致的工艺流程？

1高压低密度聚乙烯生产的工艺条件是什么？

通常引发剂和分子■

调节剂分别使用的是什么物质？

温度：

13O~35O°C（温度过高会发生爆炸性分解，要防止聚合反应釜内产生局部过热）压力：

122~303MPa

反应停留时间:

15s~2min

引发剂：

引发剂

分子量调节剂：

丙烯、丙烷、乙烷等

2乙快法生产氯乙烯的反应原理和工艺条件是什么?

为什么在原料配

比中采用HCI略为过量？

（1）反应原理

C2H2+HC1-CH2=CHCI,AH=-124.7KJ/mol

⑵工艺条件：

用HgC12-活性炭为催化剂，在403~453K,HC1吸附于催化剂表而的活性中心上，然后吸附态的HC1再与气相主体中扩散到相界而上的乙块气发生表而反应而生成吸附态的氯乙烯，最后氯乙烯从催化剂表而解吸出来。

（3）当C2H2/HC1很大时:

（即C2H2过量）

C2H2+HgC12-Cl-CH=CH-HgCl

CI-CH=CH-HgCl+HgC12-C1-CH=CH-C1+Hg2C12

这时会使HgC12被还原成Hg2C12,甚至是Hg,使催化剂失去活性，并副产二氯乙烯。

3什么是乙烯液相直接氧化法生产乙醛的一步法工艺和三步法工

艺？

画出一步法工艺中粗乙醛的分离工艺流程图？

一步法工艺

一步法：

三个反应在同一反应器中进行，用氧气作氧化剂（氧气法）。

反应部分的工艺流程:

（其中反应器为具有循环管的鼓泡床塔式反应器）

二步法工艺

二步法：

乙烯按基化和Pd的氧化反应在同一台反应器中进行，CII+的氧化反应在列一台反应器中进行，用空气做氧化剂（空气法）。

4乙醛氧化生产醋酸的主要工序和反应原理是什么？

为什么要控制

尾气中氧气的含・？

主要工序：

反应原理：

CH3CH0+%02-*CH3C00HArHm=-320.64kJ/mol

因为乙醛吸收氧气生成过氧醋酸，过氧醋酸分解生成醋酸。

当过氧醋酸枳累到一左程度后会突发性分解而引起爆炸。

工业上有哪些安全措施?

乙醛氧化生成醋酸，有气相法和液相法。

气相法反应热移岀困难，容易引起局部过热，导致乙醛深度氧化，而且，乙醛与空气混合形成爆炸混合物，不利于安全生产。

措施：

氧气的扩散与吸收、催化剂的用量、反应的温度与压力、原料组成和配比

6乙醛氧化法和甲醇拨基化法生产醋酸的工艺中，其催化剂回收原理

分别是什么？

7什么是液相本体聚合法？

在液相本体法生产聚丙烯的生产工艺流

程中，是怎样完成产品的催化剂脱活和产品的脱氯？

液相本体法：

任液体丙烯中聚合的方法

闪蒸逸岀的气体，经旋风分离器与袋式过滤器与夹带岀来的聚丙烯粉末分离后，送至气柜回收。

通氮气将有机气体置换后，再通如空气使催化剂脱活，得到聚丙烯粉料产品。

当需要低氯含呈的产品时，将聚丙烯送脱氯工序进行脱氯。

8苯乙烯有哪些用途？

乙苯脱氢生产苯乙烯的反应原理和工艺条件

和主要生产工序是什么？

用途：

用作合成橡胶和塑料的单体（丁苯橡胶、聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯），与英他单体共聚制造各种工程塑料，与丙烯腊、丁二烯共聚得到ABS树脂。

反应原理：

C6H5-CH2CH3-C6H5-CH=CH2+H2ArHm=117kJ/mol

工艺条件：

（1）反应温度

高温对脱氢反应有利，但副反应苯乙烯的裂解、结焦和聚合反应也增加，所以必须使用铁催化剂以降低反应温度（600~660C）。

（2）反应压力

脱氢反应是体积增大的反应，降压对其反应有利，当采取600~660C反应温度时,

要达到50%以上的转化率，在常压（0.1MPa）下反应即可。

因为减压生产不安全。

（3）水蒸气用呈

水蒸气作为稀释剂（惰性组分），以降低物料的分压，还可以对物料进行加热、

消除催化剂表面的结焦。

乙苯/水蒸气（wt.）=1:

1.2~2.6o

（4）原料纯度

二乙基苯＜0.04%（质呈分数）（二乙苯脱氢生成二乙烯基苯，在分离与精制过程中生成聚合物）；

为了保证催化剂的活性与寿命，必须要求原料：

乙1^^10X10-6；H2SW2X10-6；HCIW2X10-6；水^10X10-6

（5）催化剂

氧化锌系催化剂、氧化铁系催化剂（常用）

氧化铁系催化剂：

Fe203-Cr203-K2C03,

主催化剂：

Fe203；助催化剂：

K2C03；Cr203稳定剂

在还原气氛中脱氢时，Fe203被还原，选择性下降：

Fe203+H2FeO+H20

但在大呈水蒸气的存在下，可以阻止Fe203被过度还原。

故水蒸气的存在可使催化剂自行再生。

9异丙苯法生产苯酚和丙酮的主要反应原理和工艺条件是什么？

反应原理：

第159页中间的化学方程式

工艺条件

催化剂及用量：

催化剂有硫酸、二氧化硫以及磺酸型阳离子交换树脂等。

其中磺酸树脂常用。

反应温度：

采用硫酸作催化剂，适宜温度在60〜90°C；以磺酸树脂为催化剂，适宜温度在

80C左右。

原料组成：

过氧化氢异丙苯和分解液的配比为1：

4（防止过氧化氢异丙苯浓度过髙而剧烈

分解）。

反应压力：

常压。

10在异丙苯氧化过程中，为什么要控制氧化液中过氧化氢异丙苯的

浓度？

因为过氧化氢异丙苯的分解是放热反应，反应速度过快，如果过氧化氢异丙苯浓度过高，会剧烈放热而发生事故。

11过氧化氢异丙苯的分解，为什么要控制原料液的比例？

因为过氧化氢异丙苯的分解是放热反应，反应速度过快，为防止过氧化氢异丙苯浓度过髙,避免剧烈放热而发生事故，在原料中加入分解液稀释过氧化氢异丙苯，过氧化氢异丙苯和分解液的配比为1:

4.