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1、第一部分合成氨 緒論 1. 合成氨生產(chǎn)原料氣過程的主要步驟。 2. 氨的主要用途。 第一章天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化 1. 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化過程中提高壓力有何優(yōu)點？ 2. 簡述甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程中防止碳黑生成的條件及除碳方法。 3. 甲烷的蒸汽轉(zhuǎn)化為什么要分段？ 4. 從化學(xué)平衡角度分析，合成氨甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化應(yīng)盡可能在高溫、低壓、高水碳水條件下進行。 5. 天然氣蒸汽二段轉(zhuǎn)化反應(yīng)包括：H +1/2O =HO（g）、CH +H O（g）=CO+3H 和 2CO+O =2CO 2 2 2 4 2 2 2 2 6. 天然氣蒸汽二段轉(zhuǎn)化中熱保護催化劑一般放在二段爐的上部位置。 7. 簡述提高轉(zhuǎn)化壓

2、力對甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的好處。答：從烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)的化學(xué)平衡考慮，宜 在低壓下進行，但從20世紀(jì)50年代開始逐漸提高壓力。其原因如下： （1） 可以節(jié)省壓縮功消耗。烴類蒸汽轉(zhuǎn)化為體積增加的反應(yīng)，而氣體的壓縮功與被壓縮氣 體的體積成正比。所以壓縮含烴原料其和二段轉(zhuǎn)化所需要空氣的功耗比壓縮轉(zhuǎn)化氣節(jié)省。同 時，由于氨是在高壓下合成，氫氮混合氣壓縮的功耗與壓縮前后的壓力比對數(shù)車工內(nèi)正比。 這就是說，壓縮機的吸入壓力越高，功耗越低。 （2） 可以提高過量蒸汽余熱的利用價值。由于轉(zhuǎn)化是在過量的水蒸汽條件下進行，經(jīng)CO變 換后可以回收原料氣中大量的余熱，其中水蒸氣冷凝熱占相當(dāng)大的比重。這部分熱量與水蒸 氣分

3、壓尤直接關(guān)系。壓力越高，水蒸氣的分壓越高。因此其冷凝溫度越高。 （3） 可以減少原料氣制備與凈化系統(tǒng)的設(shè)備投資。轉(zhuǎn)化壓力提高后，變換、凈化以至到氫 氮混合氣壓縮機以前的全部設(shè)備的操作壓力都隨著提高。對于同樣的生產(chǎn)規(guī)模，在一定程度 內(nèi)可減少投資費用，而且加壓下操作，可提高轉(zhuǎn)化、變換的反應(yīng)速率，可以減少催化劑用量。 8. 使用不同的催化劑，甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)速度不相同。 9. 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化防止析碳的主要措施是適當(dāng)提高蒸汽用量（水碳比）。 10. 合成氨生產(chǎn)中，一段爐轉(zhuǎn)化管外部傳熱方式是輻射傳熱。 11. 不屬于甲烷轉(zhuǎn)化催化劑的組成是氧化鐵。 12. 在甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程中，防止碳黑生成的措

4、施有那些？ 答：（1）應(yīng)使轉(zhuǎn)化過程不在熱力學(xué)析碳的條件下進行。（2）選用適宜的催化劑并保持活性良 好，以避免進入動力學(xué)可能析碳區(qū)。（3）選擇適宜的操作條件。 13. 畫出以天然氣為原料生產(chǎn)合成氨的流程框圖并敘述。 （常用基本流程）流程敘述：天然氣經(jīng)機械及洗氣分離后，經(jīng)鉆鉬加氫氧化鋅脫硫后進入一 段爐與配入的水蒸氣，在催化劑NiO的作用下進行天然氣一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)，一段轉(zhuǎn)化氣進行二 段轉(zhuǎn)化爐，與通入的空氣進行未反應(yīng)原料氣的二段轉(zhuǎn)化反應(yīng)，制得的粗原料氣經(jīng)高低溫變換 爐，在催化劑（高溫：Fe-Cr系，低溫Cu-Zn系）的作用下使粗原料氣的大部分CO變換為CO2, 再經(jīng)過常用的MDEA溶液脫除粗

5、原料氣中CO2,脫除CO2的凈化氣再進入甲烷化爐，在催化 劑NiO的作用下完成極少量CO和CO2的脫除，完成原料氣的最終精制，精制氣進入氨合成 爐，在鐵基催化劑的作用下完成氫氣與氮氣的合成氨氣的反應(yīng)。 第二章重油部分氧化 1. 重油部分氧化定義 2. 重油部分氧化制合成氨粗原料氣的工藝原理 3. 重油部分氧化制合成氨粗原料氣的基本工藝流程 第三章煤氣化 1. 間歇式制半水煤氣的工作循環(huán)分哪幾個階段？各階段的作用是什么？ 答：間歇式氣化式，自上一次開始送入空氣至下一次再送入空氣為止，稱為一個工作循環(huán)。 每個工作循環(huán)包括以下幾個階段： （1）吹風(fēng)階段：有煤氣發(fā)生爐底部送入空氣，以提

6、高燃料層的溫度；（2） 一次上吹制氣階 段：蒸汽由爐底部送入，經(jīng)灰渣區(qū)預(yù)熱，進入氣化區(qū)產(chǎn)生氣化反應(yīng)；（3）下吹制氣階段：為 了使氣化層穩(wěn)定在一個適當(dāng)?shù)膮^(qū)域，均勻氣化，在蒸汽自下而上吹過一段時間后必須改變氣 流方向。由于煤氣不行時，經(jīng)過灰渣區(qū)溫度下降，從而減少了煤氣帶走的顯熱損失；（4）二 次上吹制氣階段：蒸汽下吹完畢，如果立即進行吹風(fēng)，空氣和下行煤氣將在爐底相遇，勢必 引起爆炸。所以再作第二次水蒸氣上吹，把爐底的煤氣排凈后再準(zhǔn)備吹風(fēng)；（5）空氣吹凈階 段：在開始吹風(fēng)的短時間內(nèi)，將部分煤氣及吹風(fēng)氣的混合物加以回收，作為半水煤氣中氨的 主要來源。 2. 間歇式制半水煤氣中，通空氣和水蒸氣分開進行

7、，其中的反應(yīng)為：2C+O=2CO+221.19 kJ/mol， 2 C+H2O=CO+H2—131.39 kJ/molo為了生產(chǎn)合格的半水煤氣（CO+H2） /N2 = 3，求吹風(fēng)氣的回收 率？ 3. 德士古氣化爐的工作原理？ 4. 魯奇加壓氣化爐的工作原理？ 5. 謝爾廢熱鍋爐與德士古激冷流程的區(qū)別？ 第四章一氧化碳變換 1. 變換反應(yīng)的特點有哪些？ 2. 變換工序的任務(wù)是什么？ 3. 解釋變換率、平衡變換率的概念。 4. 溫度、蒸汽用量對平衡變換率的影響如何？ 5. 鐵鉻系變換催化劑的主要組成是什么？各組分的作用是什么？ 6. 催化劑為什么在使用前要進行升溫還原、卸

8、出前要鈍化？ 7. 什么是最適宜溫度？變換反應(yīng)存在最適宜溫度的原因是什么？ 8. 什么是最適宜溫度溫度曲線？工業(yè)生產(chǎn)中變換反應(yīng)如何按最佳溫度曲線實現(xiàn)工業(yè)化達(dá)到 最終轉(zhuǎn)化率？ 答：如果CO變換反應(yīng)能完全沿著最適宜溫度曲線進行，那么反應(yīng)速度最快，催化劑用量最 少。但在實際生產(chǎn)中不可能完全按照最佳反應(yīng)溫度進行，原因如下： 首先，在反應(yīng)前期，因距離平衡尚遠(yuǎn)，即使離開最佳反應(yīng)溫度曲線，仍有較高的反應(yīng)速度。 相反，如果開始就把溫度預(yù)熱到最佳反應(yīng)溫度。此時的Tm很高，此值大大超過一般中變催 化劑允許使用的溫度范圍。同時，原料預(yù)熱到如此高的溫度，需要大量額外的熱源。其次， 隨著反應(yīng)的進行，溫度逐漸降

9、低，即需在反應(yīng)過程中從催化劑床層中移走不均等的熱量，實 現(xiàn)這個過程，工業(yè)上有困難。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，一般并不把反應(yīng)混合物先加熱到與進入 反應(yīng)器氣體組成相當(dāng)?shù)淖钸m宜溫度。為了盡可能接近最佳反應(yīng)溫度曲線操作，可采用分段冷 卻。先進行絕熱反應(yīng)，當(dāng)體系溫度接近平衡溫度時，即進行冷卻處理，再反應(yīng)，接著冷卻。 段數(shù)越多，則越接近最適宜溫度曲線。 11. 衡量合成氨變換爐操作性能的尺度是出口 CO濃度。 12. 合成氨生產(chǎn)中，已知原料氣的CO含量為34%，變換氣中CO含量為3%，則CO實際變換率 88.5%。 12. 加壓變換有哪些優(yōu)點？ 13. 合成氨生產(chǎn)中，隨一氧化碳變換的進行其最適宜溫度的變

10、化是不斷降低。 14. 某廠低溫變換H2O/CO=5，反應(yīng)溫度為260^，氣體組成為：CO 6%，CO23%，其余為3： 1的氫氮氣， 求此條件下的平衡變換率。（已知260^時，Kp=103.4） 第五章原料氣脫硫 1. 合成氨生產(chǎn)中為什么要脫除原料氣中的硫化物？ 2. 干法脫硫與濕法脫硫各自的優(yōu)缺點是什么？ 3. ADA法脫硫的原理是什么？簡述工藝流程 4. 氧化鋅法脫硫的原理是什么？溫度對脫硫過程有何影響？ 5. 鉆鋁加氫脫硫的作用是什么？它常與什么工藝流程配套的？ 6. 活性炭脫硫的原理是什么？脫硫后的活性炭如何再生？ 7. 什么是鉆鋁加氫催化劑的“硫化”？為什么要“硫

11、化”？ 8. 硫容的定義？ 9. 脫硫工序中，硫化物有硫化氫、硫醇、硫醚和噻吩，其中最難脫除是分子結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的 噻吩。 10. 在塔設(shè)備中用液體脫硫劑吸收氣體中的硫化物稱為濕法脫硫，鉆鉬加氫脫硫是以鉆鉬為 催化劑，加氫使有機硫轉(zhuǎn)變％S。然后用氧化鋅脫除原料氣中的硫化物，達(dá)到凈化的目的。 2 11. 在合成氨生產(chǎn)中，為什么要脫除原料氣中的硫化物？ 答：（1）原料氣中的硫化物對金屬管道、閥門、設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕。（2）對催化劑的影響： 雖然原料氣中的硫化物較低，但因通過催化劑床層的氣體量很大，對于催化劑活性的累積影 響相當(dāng)可觀。因此在合成按生產(chǎn)中硫化物應(yīng)盡量脫除干凈。如對中變、低變

12、、甲烷化、氨合 成催化劑等。（3）對后工序一脫碳、銅洗過程的影響：①脫碳：若用熱鉀堿法脫碳時，原料 氣中的HS會使鉀堿液中五價釩還原成四價釩，造成緩腐蝕能力下降，對設(shè)備腐蝕加強；② 2 銅洗：銅氨液吸收HS后，生成CuS ，CuS會引起總銅下降，同時使溶液的黏度加大，發(fā) 2 泡性增強，銅耗上升，破壞銅洗系統(tǒng)的正常進行。 第六章二氧化碳的脫除 1. 原料氣中的二氧化碳脫除的方法有哪些？各有什么特點？ 2. 物理法脫碳和化學(xué)法脫碳有什么特點和區(qū)別？ 3. 簡述熱鉀堿法脫除二氧化碳的基本原理。畫出熱鉀堿法兩段吸收兩段再生的工藝流程，簡 述該流程特點。 4. 熱鉀堿法吸收二氧化碳時，比較

13、添加活化劑與不加添加劑對反應(yīng)速度的影響。 5. 什么是轉(zhuǎn)化度和再生度？他們?nèi)绾斡绊懭芤旱奈蘸驮偕? 6. 簡述低溫甲醇洗脫碳原理和主要工藝條件及流程圖。 7. 什么是貧液？什么是半貧液？ 8. 熱鉀堿法脫除二氧化碳，試分析設(shè)備腐蝕機理及防腐措施。 9. 合成氨生產(chǎn)二氧化碳的脫除過程中貧液循環(huán)量越高，脫碳吸收塔出口殘余CO含量越低。 2 10. 下列物質(zhì)中屬于苯菲爾溶液的組成成分是：KCO、KHCO和VO。 2 3 3 2 5 11. 合成氨生產(chǎn)中脫碳工序采用的苯菲爾法屬于化學(xué)吸收。 12. 合成氨熱鉀堿法脫除CO2的流程中，為什么會產(chǎn)生氣泡？如何消泡？ 答：在熱鉀堿法脫

14、硫過程中，造成溶液起泡的原因主要有二，一是溶液中混入某些有機雜質(zhì) 降低了其表面張力，是氣體容易進入液體表面而形成氣泡；二是溶液中某些物質(zhì)增加了氣泡 的穩(wěn)定性。防止和消除氣泡的措施有：（1）系統(tǒng)開車前進行機械清洗和化學(xué)清洗；（2）加強 溶液的過濾，過濾掉因副反應(yīng)生成的不溶物及雜質(zhì)；（3）使用消泡劑。 第七章原料氣的最終凈化 1. 原料氣的精制有哪幾種方法？ 2. 醋酸銅氨液由哪些組分組成，各組分的作用是什么？ 3. 什么是濕法燃燒，寫出方程式，說明它的作用。 4. 銅洗過程的主要任務(wù)是什么？再生的任務(wù)又是什么？ 5. 什么是銅比？ 6. 銅氨液吸收一氧化碳、二氧化碳、氧氣、硫化氫等

15、氣體的原理是什么？影響吸收能力的因 素有哪些？進入銅洗的原料氣中二氧化碳、氧氣、硫化氫過高有何危害？ 7. 為什么要控制回流塔銅氨液的出口溫度？影響出口溫度的因素有哪些？ 8. 為什么要求入甲烷化系統(tǒng)的CO和CO2含量之和一般在0.7%以下？ 9. 甲烷化催化劑還原反應(yīng)是一個弱放熱反應(yīng)。 10. 合成氨原料氣的最終凈化中，少量CO和CO2脫除的方法主要有甲烷化法和銅氨液洗滌法 和液氮洗滌法。 11. 銅洗工段進氣量為31000Nm3/h，氣體含CO 3.5%，O2 0.2 %，銅液中總銅TCu=2.4mol/L, 銅比R=6，試計算銅液的循環(huán)量。 12. 合成氨原料氣凈化中少量CO

16、的脫除反應(yīng)稱為甲烷化反應(yīng)。 第八章合成氨 1. 氨合成催化劑：溫度越高，內(nèi)表面利用率越小。 2. 氨濃度接近平衡時，提高溫度，則正逆反應(yīng)速度都加快，且逆反應(yīng)速度增加的更快。 3. 氫氮比上升對合成塔出口平衡氨濃度的影響是：存在一個最佳氫氮比。 4. 合成氨催化劑還原好壞會影響：催化劑生產(chǎn)能力、氨凈值、壓縮機功耗。 5. 導(dǎo)致合成塔入口氨含量高的原因有：高壓氨分離器故障、氨冷卻換熱效果差。 6. 影響氨凈值的因素有：壓力、空速、合成氣體的組成部分和觸媒活性。 7. 工業(yè)上合成氨工藝的原則是在高溫、高壓和催化劑的作用下將氫氮氣合成為氨。 8. 為使氨合成反應(yīng)盡可能按最適溫度線

17、進行，必須將催化劑床層分段設(shè)置及采用熱交換器等 措施。 9. 畫出合成氨回路流程框圖，并說明流程設(shè)計中，新鮮氣的加入位置、排放氣的位置、循環(huán) 壓縮機的位置主要有哪些？加入位置不同，對正常生產(chǎn)有何影響？ 答：氨合成回路的原則流程框圖如下： （1） 新鮮氣的加入位置及原則：新鮮氣盡管經(jīng)過一系列凈化處理，但仍會含有水蒸氣，微 量的CO和CO2。因此補充新鮮氣需經(jīng)冷凝液氨的洗滌，最終脫除水分，油滴和微量等雜質(zhì)， 才能確保催化劑的活性。新鮮氣的補充位置通常有三種方式：①新鮮氣補入循環(huán)壓縮機油分 離器入口；②新鮮氣補充位置設(shè)在冷交換器一次出口管線至氨冷器之間；③新鮮氣補充位置 設(shè)在冷交換器二次出

18、口管線上。 （2） 排入器（或放空氣）位置：惰性氣體放空應(yīng)選擇在循環(huán)機前，惰性氣體濃度最高而有 效氣濃度最低的位置。如果放空氣的氨己回收，則排空位置應(yīng)在單體惰性氣體排放所引起的 h2、N2損失最小處。放空氣位置一般設(shè)置在補充氣加入前，水冷后出口位置，此處惰性氣體 含量高而H2、N2含量較低。（3）循環(huán)壓縮機位置：傳統(tǒng)流程中由于受油潤滑壓縮機的影響， 循環(huán)壓縮機位置一般放在水冷器和氨冷器之間，以利用冷凝液氨將油霧凝集而分離。隨著無 油潤滑壓縮機的使用，循環(huán)壓縮機已不再污染循環(huán)氣體，故循環(huán)壓縮機一般設(shè)置在氨冷器后、 合成塔前。 10. 合成氨催化劑中A12O3的作用是增加催化劑表面積、增加熱

19、穩(wěn)定性。 11. 在生產(chǎn)負(fù)荷和催化劑活性穩(wěn)定條件下，維持較低的合成塔入口溫度會降低合成塔出口溫度、提高氨合 成反應(yīng)平衡常數(shù)和延長催化劑使用壽命。 12 .新鮮氣量不變，當(dāng)合成塔進口氨濃度降低時，會導(dǎo)致合成回路壓力下降、合成氣壓縮機功耗降低和合 成塔出口氨含量降低。 13. 氨合成催化劑的鐵比是指Fe2+/Fe3+之比。 14. 分離含氨混合氣的方法主要有冷凝法和水吸收法。 15. 合成氨生產(chǎn)中，高溫高壓下，氫對材質(zhì)的腐蝕主要包括氫脆和氫腐蝕兩種情況。 16. 一般情況下，合成塔的內(nèi)件主要承受高溫，其外筒主要承受高壓。 17. 某氨合成塔裝催化劑4300kg，催化劑鐵比M=0.62

20、,總鐵T=67.85%，實際出水量為760kg，求還原度。 第二部分純堿 1. Na2CO3水溶液呈堿性。 2. 碳酸化反應(yīng)CO濃度低會造成轉(zhuǎn)化率降低。 2 3. 結(jié)晶質(zhì)量包括粒度、形狀等。結(jié)晶質(zhì)量好，收率高，成品鹽分少，并且有利于過濾洗滌。 4. 純堿生產(chǎn)中影響碳酸化及重堿結(jié)晶的因素有：碳化溫度、清液總堿度、CO2的濃度、壓力 流量和雜質(zhì)的影響。 5. 衡量純堿質(zhì)量的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要是：總堿度、鹵化物含量、硫酸鹽含量和水不溶物及燒失量、 粒度。 6. 從溶液中分離晶體后剩余的溶液稱為母液。 7. 碳化塔菌帽頂周邊制作成大小相同的鋸齒結(jié)構(gòu)，其目的是使氣體通過齒間時被破碎成更多

21、 更小的氣泡，提高其分散度，以增大相際面面積。 8. 氨鹽水碳酸化速度是由液膜控制的。 9. 在化工生產(chǎn)中，為了精制固體物質(zhì)，使溶液中的溶質(zhì)呈晶體狀態(tài)而析出的操作稱為結(jié)晶操作。 10. 結(jié)晶是一個放熱過程。 11. 純堿生產(chǎn)中，碳酸化反應(yīng)在結(jié)晶初期維持56 r左右高溫度，就不至于形成過多的細(xì)小結(jié)晶。 12. 純堿生產(chǎn)中，碳化塔的運轉(zhuǎn)周期一般為72小時。 13. 純堿工業(yè)產(chǎn)品純度一般為98—99%，依顆粒大小，堆積密度不同，可分為超輕質(zhì)純堿、輕質(zhì)純堿和重 質(zhì)純堿，輕質(zhì)純堿其大致范圍0.45—0.69 t/m3。 14. 不飽和溶液是不穩(wěn)定溶液。 15. 天然堿生產(chǎn)的優(yōu)勢是流程

22、短，投資小、產(chǎn)品優(yōu)勢，質(zhì)量好和效益優(yōu)勢。 16. 不凝氣是在常壓下不能被冷凝的氣體，叫q、空氣和惰性氣體均屬于不凝氣。 17. 純堿生產(chǎn)中，晶體的生長中心，稱為晶格。 第三部分燒堿 第一章緒論 1. 燒堿工業(yè)的特點 第二章電解法制堿原理 1. 鹽水中Ca、Mg、Sr、B、Ba、I、SS、TOC物質(zhì)超標(biāo)，都會對離子膜的電流效率影響較大。 2. 目前，工業(yè)化生產(chǎn)燒堿的方法有：隔膜法、水銀法、苛化法、離子膜法。 3. 電解法生產(chǎn)燒堿，氯氣含氫偏高的原因之一是氫氣壓力過高。 4. 燒堿制備過程中，在蒸發(fā)裝置中加熱設(shè)備和管道保溫是降低散熱損失的一項重要措施。 5. 在電解液蒸發(fā)過程中，適當(dāng)提高電解液中氫氧化鈉的濃度可降低蒸汽消耗，提高裝置生產(chǎn)能力。 6. 燒堿蒸發(fā)的主要目的是提高燒堿濃度。 7. 燒堿生產(chǎn)中，離子膜的種類有全氟磺酸膜、全氟羧酸膜和全氟復(fù)合膜。 第三章電解制燒堿技術(shù) 1.敘述電解鹽水制燒堿工藝基本原理