化工工艺学知识点
集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
第二章粗原料气制取
一、固体燃料气化法
名词解释：煤气化：使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为
燃料用煤气或合成用煤气。
加氮空气；水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N
的含量，用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气标准煤：含碳量为84%的煤（每千克标准煤的热值为7000千卡）1．煤气化有几种工业方法各有什么特点
蓄热法：将空气和水蒸气分别送入煤层，也称间歇式制气法
富氧空气气化法：用富氧空气或纯氧代替空气进行煤气化
外热法: 利用其他廉价高温热源来为煤气化提供热能，尚未达到工业化阶段2．气化炉有哪些床层类型，描述各自的特点工业用煤气化炉有几种类型固定床：气体从颗粒间的缝隙中穿过，颗粒保持静止
流化床：增大气速，颗粒开始全部悬浮于气流中，而且床层的高度随气速的增大而升高
气流床：气流速度增大至某一极限值时，悬浮于气流中的颗粒被气流带出间歇式气化炉、鲁奇炉、温克勒炉、K-T炉、德士古炉
3．煤的气化剂有哪些用不同气化剂进行煤气化，气体产物各是什么空气和水蒸气
空气煤气（N2、CO）、水煤气（H2、CO）、混合煤气、半水煤气
4．固定床煤气化炉燃料层如何分区各区进行什么过程
干燥区:使新入煤炉中的水分蒸发
干馏区：煤开始热解，逸出以烃类为主的挥发分，而燃料本身开始碳化
气化区:煤气化的主要反应在气化区进行
灰渣区：灰渣于该区域出炉
5．固定床气化炉燃料最下层是什麽区其有何作用
灰渣区可预热从底部进入的气化剂并保持不因过热而变形
6．间歇式制半水煤气的工作循环是什么为什么循环时间如何分配工业上将自上一次开始送入空气至下一次再送入空气为止，称为一个循环。
每个循环有五个阶段，吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净
7．什麽是加氮空气其作用为何使用中应注意什麽事项
水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含量。
用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气
使炉温下降慢调节合成氨气体成分，严格控制氮含量，以免引起事故
8．德士古炉废热如何回收？
直接激冷法、间接冷却法、间接冷却和直接淬冷
9．画出间歇式煤气化、德士古炉及谢尔废热锅炉连续气化工艺制备合成氨流程，为什么后两者流程有差别？
Ｐ７０Ｐ７２
二、一氧化碳变换
1、名词解释：高温变换：CO在320～350℃变换，使CO含量低于3%。使用Fe-
Cr催化剂，使大
部分CO转化为CO2 H2O
低温变换：CO在230~280℃变换，使CO含量低于0.3%,使用
Cu-Zn催化剂
耐硫变换：宽温变换在180~500℃，使用Co-Mo系催化剂
重油、煤气化制氨流程中将含硫气体进行CO变换，再脱硫、脱碳
2、高温变换催化剂由哪些成分组成各起什么作用
3、
以Fe2O3为主体，加入铬、钾、铜、锌、镍等的氧化物后可以提高催化剂的活性，加入铝、镁等的氧化物可以改善催化剂的耐热及耐毒性能
4、低温变换催化剂由哪些成分组成各起什么作用
5、
铜锌铝系和铜锌铬系两种，均以氧化铜为主体，经还原后具有活性的组分是细小的铜结晶-铜微晶。铜是催化剂的活性组分，铜对CO具有化学吸附作用，在较低温度下催化CO变换反应，铜微晶愈小，其比表面积愈大，活性愈高，为了提高微晶的热稳定性，需加入适宜的添加物，氧化锌、氧化铝、氧化铬对铜微晶都是有效的稳定剂
4．高温变换催化剂还原时，为什麽需要保证足量的水蒸汽？
加入足够量的水蒸汽以防止催化剂被过度还原为元素铁
5．低温变换催化剂还原时，为什麽要严格控制还原条件，氢气含量按程序逐步提高？
由于还原反应放热量大，工业生产上因还原操作不慎而烧坏催化剂、缩短使用寿命的实例不少。因此，一定要严格控制还原温度，精心做好配氢工作
6．分段高温变换时，段间冷却有哪些作用？
为了尽可能接近最佳温度线进行反应，可采用分段冷却。段数越多，越接近最佳反应温度线
7．为什么低温变换温度要高于露点温度有什么危害
当气体降温进入低变系统时，就有可能达到该条件下的露点温度而析出液滴。液滴凝聚于催化剂的表面，造成催化剂的破裂粉碎引起床层阻力增加，以及生成铜氨络合物而使催化剂活性减低。所以低变催化剂的操作温度不但受本身活性温度的限制，而且还必须高于气体的露点温度
8．以煤为原料制气，为什么高温变换要分段进行而低温变换不必分段进行以煤气化制得的合成氨原料气，CO含量较高，需采用多段中温变换。用铜氨液最终清除CO，该法允许变换气CO含量较高，故不设低温变换。低温变换过程温升很小，催化剂不必分段
9．如何确定变换工艺，以天然气或煤为原料各应采用什么变换工艺？说明原因。
①CO的含量；②进入系统的原料气温度及湿含量；③CO变换与脱除残余CO 的方法结合考虑
天然气：中（高）变-低变串联，原料气中CO含量低，中（高）变催化剂只需配置一段
煤：多段变换，CO含量高需采用多段变换
第三章粗原料气的净化
一、硫化物的脱硫
1、名词解释：脱硫：原料气中硫化物的脱除
脱碳：二氧化碳的脱除
最终净化：少量残余一氧化碳和二氧化碳的脱除
空间速度：指单位时间、单位体积催化剂通过的标准状态下反应器气体的体积
无机硫：在半水煤气中，无机硫是指H2S
有机硫：对于半水煤气，有机硫通常以硫氧化碳为主，其次为二硫化碳、硫醇，硫醚和噻吩的含量较少。天然气中有机硫主要成分是甲硫醇反应性硫化物：可被ZnO催化分解的硫化物
非反应性硫化物：噻吩及噻吩族属于最难脱除的硫化物，故称为非反应性硫化物
硫穿透：当清净区逐渐缩短直至从床层中完全消失时，继而当出口气中出现H2S时称为硫穿透
工作硫容：当整个床层由“饱和区”和“传质区”两部分组成时，床层脱硫剂的硫容称为穿透硫容或称工作硫容
穿透硫容：同上
饱和硫容：当整个床层由饱和区组成时，床层脱硫剂的硫容量称为饱和硫容
2、何为湿法脱硫，其有何优缺点主要用于哪些原料制气的脱硫为什么
液体脱硫剂。湿法脱硫特点：吸收速度或化学反应速度快，硫容大，适合于脱除气体中的高硫，脱硫液再生简单，且可循环利用，还可回收硫磺。但因受物理或化学反应平衡的制约，其脱硫精度不及干法
适用于煤和石油造气
3、何为干法脱硫，其有何优缺点主要用于哪种原料为什么
干法脱硫是利用固体脱硫剂。最大优点是精度高。主要缺点：脱硫设备机组庞大，更换脱硫剂工作笨重，再生能耗大
适用于低含量天然气
4、湿法脱硫方法的选择原则有哪些？
①满足特定工艺对脱硫要求的净化度②硫容量大③脱硫剂活性好，容易再生，且消耗定额低④不易发生硫堵⑤脱硫剂价廉易得⑥无毒性、无污染或污染小
> 0.2V？
5、氧化还原脱硫为什么必须满足下列条件0.75V > E
Q/H2Q
6、
为保证脱硫剂能充分氧化H2S，同时又能使脱硫后脱硫剂能被空气中氧所再生
7、氧化铁脱硫剂由什么构成？
以铁屑或沼铁矿、铁木屑、熟石灰拌水调制，并经干燥而制成
8、氧化锌脱硫法的优、缺点有哪些具体说明, 最大特点是什么主要用于哪种
原料脱硫
脱硫精度高，硫容量大，使用性能稳定可靠
可将原料气中的硫化物脱除到0.5~0.05cm3/m3数量级
天然气、石油馏分、油田气、炼厂气、合成气、以及二氧化碳原料气
9、氧化锌脱硫床层如何分区画出双床串联倒换法氧化锌脱硫流程,为什么这样设
计
9、以天然气或煤为原料制气，各用什么方法脱硫，为什么/
多采用有机溶剂法脱硫，因为有机溶剂对有机硫具有良好的溶解性
二、脱碳
1、物理与化学吸收法脱碳相比较，各有哪些特点和规律？
物理吸收：各分子间的作用力为范德华力，符合亨利定律，高压下，物理吸收的吸收量大，物理吸收的吸收能力比化学吸收大，物理吸收中，吸收剂的吸收容量随酸性组分分压的提高而增高，溶剂即是吸收剂，可采用简单闪蒸法（溶液再生中）
化学吸收：各分子间力为化学键力，低压下，化学吸收的吸收量大，化学吸收中吸收剂的吸收容量与吸收剂中活性组分的含量有关，热效应大，溶液再生时，需要用再沸器进行热再生，化学吸收的溶剂是有限的
2、热碳酸钾脱碳溶液包括哪些物质各起什么作用
A碳酸钾，提高吸收能力，加快反应速率 B活性剂，提高净化度 C缓蚀剂，保护钢表面，防腐蚀 D消泡剂，破坏气泡间液膜的稳定性，加速气泡的破裂，降低溶液的起泡高度
3、两段脱碳吸收塔外形如何设计，为什么？
吸收塔：吸收塔是加压设备，进入上塔的溶液量仅为全部溶液量的四分之一至五分之一，气体中大部分二氧化碳是在塔下部被吸收，因此塔分上下两段，上塔塔径较小而下塔塔径较大
再生塔：再生塔也分上下两段，上下塔的直径可以不同。因其为常压设备，为制作和安装方便，上下塔也可以制成同一直径
4、为什么用缓蚀剂，其作用原理是什么？
缓蚀剂会在铁表面起钒化作用，使铁氧化成四氧化三铁，形成牢固致密的钝化膜，保护钢表面，使之不遭受腐蚀
5、低温甲醇洗涤法脱碳有什么优缺点？
优点：A可以脱除气体中的多种组分 B净化度高
C可以选择性的脱除原料气中H2S和CO2,，并分别加以回收D热稳定性和化学稳定性好
E利于后续工艺
缺点：工艺流程长，再生过程复杂，甲醇具有毒性
6、甲醇富液如何再生？
A减压闪蒸解吸B气提再生C热再生
7．脱碳后溶液再生时，加热减压可以促进二氧化碳的解吸，请问解吸压力如何确定为什麽
解吸压力低，对多回收二氧化碳是有利的，但考虑到下游工序对二氧化碳气体产品压力要求，二氧化碳解吸压力一般在0.18~0.3MPa。
8．为什么煤、重油的气化工艺不同，低温甲醇洗流程也不相同？解释原因并画出两流程简图。
两步法低温甲醇洗适用于废热锅炉流程，进变换系统的原料气脱硫要求严格，用低温甲醇洗脱硫，脱硫后进变换，在CO变换后在用低温甲醇洗脱除
CO2 。
一步法甲醇洗适用于激冷过程，原料气经耐硫变换后，用低温甲醇洗同时进行脱硫和脱碳
9．聚乙二醇二甲醚法脱碳可以百分之百回收二氧化碳，为什么？
该法净化度可达10-6级，二氧化碳在聚乙二醇二甲醚溶剂中的溶解度关系在较宽的压力范围内都符合亨利定律，闪蒸的压力越低，二氧化碳的回收率越高，真空闪蒸的级数完全由经济效益决定
三、原料气的最终净化
1、名词解释：
原料气的最终净化（有哪几种方法）
：残余少量CO、CO2的脱除，CO+CO2＜10ppm
铜氨液：铜盐氨溶液在高压低温下生成CO的络合物
铜洗气：铜氨液吸收法净化后的气体
精练气：铜氨液吸收法净化后的气体
氮洗：用液体氮洗涤CO的操作
甲烷化：在催化剂上用氢气把CO还原成甲烷
2、铜氨液由哪些物质组成铜氨液中有几种铜离子（分子式），各起什么作用，它们间有什么关系
铜氨液中低价铜是吸收CO的活性组分，为什么要有高价铜的存在？极限铜
比的意义及变化规律。
铜氨液中氨有几种存在形式，各有什么作用？
铜氨液是铜离子、酸根及氨组成的水溶液
Cu+以【Cu（NH3）2】+形式存在，是吸收CO的活性组分；Cu2+以【Cu
（NH3）4】2+形式存在，没有吸收CO的能力，但溶液中必须有，否Cu（NH3）4 Ac2+Cu= 2Cu（NH3）2Ac 向左进行有金属铜析出
防止金属铜的生成，极限铜比RM随TCu增大而减小
络合氨、固定氨、游离氨
3．用铜氨液进行最终净化时，工业生产常选用醋酸，为什麽其浓度如何确定若总铜离子浓度为2.5mol/L, 醋酸浓度应达何浓度？
不论何种铜氨溶液，溶液中的络离子【Cu（NH3）2】+ 、【Cu（NH3）4】2+都需要酸根与之结
合，为确保总铜含量，使用醋酸铜氨溶液，其吸收能力与蚁酸铜氨溶液接近，组成稳定，再生损失小。操作中醋酸含量以超过总铜含量10%~15%较为合适，一般为2.2~3.0mol/L
4、铜氨液吸收CO原理，解释吸收系数和吸收能力的影响因素。铜氨液吸收
CO
2、O
2
、H
2
S反应式。
P183
增大低价铜含量、降低温度、提高压力都能增大铜液的吸收能力。
当游离氨浓度较大时，影响吸收速率的主要是气膜阻力
5、铜氨液再生（解吸及还原的反应方程式、操作条件），画出简单的铜氨液再
生流程图，解释再生操作条件与设备叠合设置的巧妙原理。（重点）
铜液中CO残余量是再生操作的主要指标之一，影响CO残余量的因素有压力、温度和停留时间
A再生压力：通常只要保持再生器出口略有压力，以使再生器能够克服管路和设备阻力达到回收系统即可
B再生温度：在兼顾铜液再生及氨的损失的条件下，接近沸腾情况的常压再生温度以76~80℃为宜，而离开回流塔的铜液温度不应超过60℃
C：在铜液循环量一定时，铜液的停留时间，用再生器的液位来控制，一般控制在1/2~2/3高度比较合适
6、甲烷化法的工作原理和对原料气的要求是什么为什么
CO+3H2===CH4+H2O △H298= -206.16kJ/molCO
CO2+4H2===CH4+2H2O △H298= -165.08kJ/molCO2
原料气中的碳的氧化物含量（体积分数）一般应小于0.7%
7、甲烷化催化剂和甲烷转化催化剂的相同点和不同点？
A要求离开甲烷化反应器的碳的氧化物含量是极小的，这就要求甲烷化催化剂有很高的活性，而且在更低的温度下进行
B碳的氧化物与氢的反应是强放热反应，要求甲烷化催化剂能承受很大的温升8、甲烷化催化剂还原时，为什么对还原气中碳氧化物的含量有要求是多少为什么
进行甲烷化最终净化时，为什麽要控制入口气中碳氧化物的含量应控制在多少为什麽
甲烷化催化剂的中毒及注意事项有哪些为什麽T<200度时，甲烷化催化剂不能与一氧化碳接触
再用原料气还原时，为了避免床层温升过高，必须尽可能控制碳的氧化物含量在1%以下
只需原料气中碳氧化物的含量在0.5%~0.7%，甲烷化反应放出的热量就能足够将进气口气体预热到需要的温度
除羰基镍为甲烷化催化剂的毒物外，硫、砷和卤素也能使它中毒，即使这些元素微量也会降低催化剂的活性和寿命
还原后的催化剂不能用含有CO的气体升温，以防止低温时生成羰基镍
9、深冷分离法：原理及其特点，氮气的作用，原料气预处理的原因。
深冷分离法是在深度冷冻(<100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气（突出优点）
气体混合物的冷凝系由汽液两相平衡决定，即由冷凝液组成与其气相各组分的平衡分压决定。分离气体混合物中某些组分，可以利用各种气体的沸点（即冷凝温度）不同，以部分冷凝或精馏方法实现。
液氮洗涤是用高纯的氮在-190℃左右将原料气中所含的少量CO分离的过程。
预处理：分子筛吸附CO、CO2；活性炭除去NO、NO2
第四章氨的合成
1、氨的合成为什么采用循环的回路流程？
由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用分离氨后的氢氮气体循环的回路流程
2、惰性气体浓度在进塔和出塔时不同，对吗为什么请推导出其变化关系式（重点）
氨合成反应过程中物料的总摩尔随反应的进行而减小，惰性气体不参与反应，故惰性气体浓度在进塔和出塔时不同。
P207
3、氨合成催化剂主要有哪些物质构成，各物质主要起什么作用何为结构型促进剂、电子型促进剂
铁系催化剂活性组分为金属铁，为还原前为FeO、Fe2O3，，作为促进剂的成分为K2O、CaO、MgO、Al2O3、SiO2等
Al2O3、MgO的加入使催化剂的表面积增大，氨含量亦随之增加。K2O使催化剂的表面积有所下降，活性显着增加。CaO能降低熔体的熔点和粘度，还可以提高催化剂的热稳定性。SiO2具有中和碱性组分的作用，还具有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能。
结构型促进剂：通过改善还愿态铁的结构而呈现出促进作用
电子型促进剂：使金属电子逸出功降低，有利于氮的活性吸附，从而提高活性
4、氨合成催化剂活性下降的原因有哪些，如何预防？
细结晶长大改变了催化剂的结构，催化剂中毒以及机械杂质遮盖而使比表面积下降
氢氮原料气送往合成系统前应充分清除各类毒物以保证原料气的纯度
5、理论上如何调整氨合成工艺温度以达到最大平衡氨含量
氨合成的温度一般控制在400~500℃，催化剂的床层进口温度比较低，大于或等于催化剂使用温度的下限，依靠反应热床层温度迅速提高，而后温度再次下降，生产后期，催化剂活性降低，操作温度应适当提升
6、氨合成时如何调整压力达到最佳经济效益？
通常原料气和设备的费用对过程的经济指标影响较大，在10~35MPa范围内，压力提高，综合费用下降，从能量消耗和综合费用分析，可以认为30MPa 左右是氨合成的比较适宜的操作压力
7、增大氨合成时的空间速度，会对生产效益带来负面影响，试进行分析。
加大空速将使系统阻力增大、循环功耗增加，氨分离所需的冷冻负荷也加大。同时，单位循环气量的产氨量减少，所获得的反应热也相应减少，当反应热减少到一定程度，合成塔就难以维持“自热”。
8、试分析合成塔进口气组成对氨合成的影响。
当氢氮比为3时，对于氨合成反应，可得最大平衡氨含量
氨合成反应中氢和氮总是按3:1消耗，新鲜空气氢氮比控制为3，否则循环系统中多余的氢或氮就会积累起来，造成循环气中氢氮比失调。维持过低的惰性气体含量需要大量排放循环气，导致原料气消耗量增加，循环气中惰性气体含量一定，新鲜气消耗随之增大，循环气中惰性气体的含量应根据新鲜气惰性气含量、操作压力、催化剂活性等条件而定。进塔气体中氨含量越高，氨净值越小，生产能力越小。初始氨含量的高低取决于氨分离的方法。
9、氨有哪些分离方法各有什么优、缺点
水吸收法：氨在水中的溶解度很大，与溶液平衡的气相氨分压很小，因此用水吸收法分离氨效果良好。但气相亦为水蒸气饱和，为防止催化剂中毒，循环气需要严格脱除水分后才能进入合成塔。水吸收法的产品是浓氨水冷凝法：该法是冷却含氨混合气使其中大部分气氨冷凝以便于不冷凝的氢氮分开，加压下，气相中饱和氨含量随温度的降低、压力的增高而减少。水冷仅能分离一部分氨，气相尚含氨7%~9%，需要进一步以液氨做冷冻剂冷却到0℃以下，才可能使气相中氨含量降至2%~4%、
10、氨合成塔由哪两部分构成为什么要这样设计
氨合成塔通常都由内件和外筒两部分构成，内件置于外筒之内。内件由催化剂筐、热交换器、电加热器三个主要部分构成。进入合成塔的气体先经过内件与外筒之间的环隙，内件外面设有保温层，以减少向外筒的散热。氢氮对碳钢有明显的腐蚀作用，在高温高压下，氮与钢中的铁及其他很多合金元素生成硬而脆的氮化物，导致金属机械性能降低，因此需要设计成外筒主要承受高压，不承受高温，内件只承受高温不承受高压、
11、何为驰放气，如何回收其中的氢？
液氨冷凝过程中，部分氢氮气及惰性气体溶解其中，溶解气体大部分在液氨贮槽中减压释放出来，称之为贮槽气或驰放气。
回收：中空纤维膜分离法、变压吸附分离法、深冷分离法
第五章合成氨综述
1、名词解释：冷法净化：把采用像低温甲醇洗涤法脱硫、脱碳，深冷分离法脱
除少量CO的操作
热法净化：把采用像热钾碱法脱碳、甲烷化法脱除少量CO与CO2的操作
2、重油为原料含硫量较高，用德士古气化炉或谢尔气化炉各应采用什么工艺流程，画出并说明原因？
德士古激冷发流程:重油+纯氧+蒸汽→德士古制气→消除炭黑→耐硫变换→一步低温甲醇法脱硫脱碳→深冷洗涤法最终净化→压缩→合成→氨谢尔废热锅炉造气流程：重油+纯氧+蒸汽→谢尔炉→清除炭黑→低温甲醇法脱硫→高低变换→低温甲醇法脱碳→深冷洗涤法最终净化→压缩→合成→氨
3、煤为原料用UGI炉气化的工艺总流程？
煤+空气+蒸汽→半水煤气→氧化法制硫→高温变换→低温变换→氨吸收法脱碳→铜氨液吸收最终净化→压缩→合成→氨
4、煤为原料用德士古炉气化的工艺总流程，用谢尔气化炉的工艺总流程
德士古激冷流程：70%水煤浆+纯氧→造气→耐硫变换→一步法低温甲醇法脱硫脱碳→深冷洗涤法最终净化→压缩→合成→氨
谢尔废热锅炉造气流程：粉煤+纯氧+蒸汽→造气→低温甲醇法脱硫→高变低变→低温甲醇法脱碳→深冷洗涤法最终净化→压缩→合成→氨
5、天然气为原料制氨的总流程？
天然气→脱硫→一段转化→二段转化→高低变换→热碳酸钾脱碳→甲烷化法最终净化→压缩→合成→氨
《化工工艺学》 一、填空题 1. 空间速度的大小影响甲醇合成反应的选择性和转化率。 2. 由一氧化碳和氢气等气体组成的混合物称为合成气。 3. 芳烃系列化工产品的生产就是以苯、甲苯和 二甲苯为主要原料生产它们的衍生物。 4. 石油烃热裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间、低烃分压。 5. 脱除酸性气体的方法有碱洗法和乙醇胺水溶液吸附法。 6. 天然气转化催化剂，其原始活性组分是，需经还原生成才具有活性。 7. 按照对目的产品的不同要求，工业催化重整装置分为生产芳烃为主的化工型，以生产高辛烷值汽油为主的燃料型和包括副产氢气的利用与化工燃料两种产品兼顾的综合型三种。 8. 高含量的烷烃，低含量的烯烃和芳烃是理想的裂解原料。 9. 氨合成工艺包括原料气制备、原料气净化、原料气压缩和合成。
10.原油的常减压蒸馏过程只是物理过程，并不发生化学变化，所以得到的轻质燃料无论是数量和质量都不能满足要求。 11. 变换工段原则流程构成应包括：加入蒸汽和热量回收系统。 12. 传统蒸汽转化法制得的粗原料气应满足：残余甲烷含量小于0.5% 、（H2）2在 2.8~3.1 。 13. 以空气为气化剂与碳反应生成的气体称为空气煤气。 14. 低温甲醇洗涤法脱碳过程中，甲醇富液的再生有闪蒸再生、_ 汽提再生 _、_热再生_三种。 15．石油烃热裂解的操作条件宜采用高温、短停留时间和低烃分压。 16. 有机化工原料来源主要有天然气、石油、煤、农副产品。 18. 乙烯直接氧化过程的主副反应都是强烈的放热反应，且副反应（深度氧化） 防热量是主反应的十几倍。 19. 第二换热网络是指以_ _为介质将变换、精炼和氨合成三个工序联系起来，以更合理充分利用变换和氨合成反应热，达到节能降耗的目的。 20. 天然气转化制气，一段转化炉中猪尾管的作用是
化工工艺学知识点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
第二章粗原料气制取一、固体燃料气化法 名词解释：煤气化：使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为燃料 用煤气或合成用煤气。 加氮空气；水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含 量，用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气 标准煤：含碳量为84%的煤（每千克标准煤的热值为7000千卡）1．煤气化有几种工业方法各有什么特点 蓄热法：将空气和水蒸气分别送入煤层，也称间歇式制气法 富氧空气气化法：用富氧空气或纯氧代替空气进行煤气化 外热法: 利用其他廉价高温热源来为煤气化提供热能，尚未达到工业化阶段 2．气化炉有哪些床层类型，描述各自的特点工业用煤气化炉有几种类型 固定床：气体从颗粒间的缝隙中穿过，颗粒保持静止 流化床：增大气速，颗粒开始全部悬浮于气流中，而且床层的高度随气速的增大而升高 气流床：气流速度增大至某一极限值时，悬浮于气流中的颗粒被气流带出 间歇式气化炉、鲁奇炉、温克勒炉、K-T炉、德士古炉 3．煤的气化剂有哪些用不同气化剂进行煤气化，气体产物各是什么 空气和水蒸气
空气煤气（N2、CO）、水煤气（H2、CO）、混合煤气、半水煤气 4．固定床煤气化炉燃料层如何分区各区进行什么过程 干燥区:使新入煤炉中的水分蒸发 干馏区：煤开始热解，逸出以烃类为主的挥发分，而燃料本身开始碳化 气化区:煤气化的主要反应在气化区进行 灰渣区：灰渣于该区域出炉 5．固定床气化炉燃料最下层是什麽区其有何作用 灰渣区可预热从底部进入的气化剂并保持不因过热而变形 6．间歇式制半水煤气的工作循环是什么为什么循环时间如何分配 工业上将自上一次开始送入空气至下一次再送入空气为止，称为一个循环。每个循环有五个阶段，吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净7．什麽是加氮空气其作用为何使用中应注意什麽事项 水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含量。 用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气 使炉温下降慢调节合成氨气体成分，严格控制氮含量，以免引起事故 8．德士古炉废热如何回收？ 直接激冷法、间接冷却法、间接冷却和直接淬冷 9．画出间歇式煤气化、德士古炉及谢尔废热锅炉连续气化工艺制备合成氨流程，为什么后两者流程有差别？ Ｐ７０Ｐ７２ 二、一氧化碳变换
2014 学年第 2 学期 函授 13化学工程（专升本）专业《化工工艺学》课程教案 4课时/次共10次 40课时 教师： 教研室：
§1 第一章合成氨原料气的制备 教学目的：掌握优质固体燃料气化、气态烃蒸汽转化、重油部分氧化等不同原料制气过程的基本原理；原料和工艺路线；主要设备和工艺条件的选择；消耗定额的计算和催化剂的使用条件。 教学重点：优质固体燃料气化、气态烃蒸汽转化、重油部分氧化等不同原料制气过程。教学难点：消耗定额的计算和催化剂的使用条件。 新课内容： 第一节固体燃料气化法 一、概述 固体燃料（煤、焦炭或水煤浆）气化：用氧或含氧气化剂对其进行热加工，使碳转变为可燃性气体的过程。气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉。 二、基本概念 1、煤的固定碳；固体燃料煤除去灰分、挥发分、硫分和水分以外，其余的可燃物质称为固定碳。 2、煤的发热值：指1公斤煤在完全燃烧时所放出的热量。 3、标煤：低位发热值为7000kcal/kg的燃料4．空气煤气：以空气作为气化而生成的煤气其中含有大量的氮(50％以上)及一定量的一氧化碳和少量的二氧化碳和氢气。 5．混合煤气(发生炉煤气)：以空气和适量的蒸汽的混合物为气化剂生成的煤气，其发热量比空气煤气为高。在工业上这种煤气一般作燃料用。 6．水煤气：以蒸汽作为气化剂而生成的煤气，其中氢及—氧化碳的含量高在85％以上，而氮含量较低。 7．半水煤气：以蒸汽加适量的空气或富氧空气同时作为气化剂所创得的煤气或适当加有发生炉煤气的水煤气，其含氮量为21—22％。 三、气化对煤质的基本要求 (1)保持高温和南气化剂流速 (2)使燃料层各处间一截而的气流速度和温度分布均匀。这两个条件的获得，除了与炉子结构(如加料、排渣等装置)的完善程度有关外，采用的燃料性质也具有重大影响。 1水分：<５％ 2挥发份：<６％ 煤中所含挥发分量和煤的碳化程度有关，含量少的可至I一2％，多的可达40％以上。它的含量依下列次序递减： 泥煤褐煤烟煤无烟煤焦炭 3灰份：15-20％ 灰分中主要组分为二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁等无机物质。这些物质的含量对灰熔点有决定性影响。 4硫分：<1.5g/m3 煤中的硫分在气化过程中，转化为含硫的气体，不仅对金属有腐蚀作用，而且会使催化剂中毒。在合成氨生产系统中，根据流程的特点，对含硫量有一定的要求，并应在气体净化过程中将其脱除。 5灰熔点：>1250℃ 6机械强度和热稳定性
精心整理 第二章粗原料气制取 一、固体燃料气化法 名词解释：煤气化：使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为燃料 用煤气或合成用煤气。 加氮空气；水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含 量，用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气 标准煤：含碳量为84%的煤（每千克标准煤的热值为7000千卡） 1 外热法: 2 而升高 3 空气和水蒸气 空气煤气（N2、CO）、水煤气（ 4 干燥区: 气化区: 5．固定床气化炉燃料最下层是什麽区？其有何作用？ 灰渣区可预热从底部进入的气化剂并保持不因过热而变形 6．间歇式制半水煤气的工作循环是什么？为什么？循环时间如何分配？ 工业上将自上一次开始送入空气至下一次再送入空气为止，称为一个循环。每个循环有五个阶段，吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净7．什麽是加氮空气？其作用为何？使用中应注意什麽事项？ 水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含量。 用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气 使炉温下降慢调节合成氨气体成分，严格控制氮含量，以免引起事故
精心整理 8．德士古炉废热如何回收？ 直接激冷法、间接冷却法、间接冷却和直接淬冷 9．画出间歇式煤气化、德士古炉及谢尔废热锅炉连续气化工艺制备合成氨流程，为什么后两者流程有差别？ Ｐ７０Ｐ７２ 二、一氧化碳变换 1、名词解释：高温变换：CO在320～350℃变换，使CO含量低于3%。使用Fe-Cr 催化剂，使大 部分CO转化为CO2H2O 低温变换：CO在230~280℃变换，使CO含量低于0.3%,使用Cu-Zn 催化剂 耐硫变换：宽温变换在 2、 以Fe2O3 3、 小的铜结晶- 温度下催化CO 稳定剂 4 5．为什麽要严格控制还原条件，氢气含量按程序逐步提高？ 6 为了尽可能接近最佳温度线进行反应，可采用分段冷却。段数越多，越接近最佳反应温度线 7．为什么低温变换温度要高于露点温度？有什么危害？ 当气体降温进入低变系统时，就有可能达到该条件下的露点温度而析出液滴。液滴凝聚于催化剂的表面，造成催化剂的破裂粉碎引起床层阻力增加，以及生成铜氨络合物而使催化剂活性减低。所以低变催化剂的操作温度不但受本身活性温度的限制，而且还必须高于气体的露点温度 8．以煤为原料制气，为什么高温变换要分段进行？而低温变换不必分段进行？ 以煤气化制得的合成氨原料气，CO含量较高，需采用多段中温变换。用铜氨液最终清除CO，该法允许变换气CO含量较高，故不设低温变换。低温变换过程温升很小，催化剂不必分段
乙苯脱氢制苯乙烯实验指导书 一、实验目的 1、了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。 2、学会稳定工艺操作条件的方法。 3、掌握乙苯脱氢制苯乙烯的转化率、选择性、收率与反应温度的关系；找出最适宜的反应温度区域。 4、了解气相色谱分析方法。 二、实验的综合知识点 完成本实验的测试和数据处理与分析需要综合应用以下知识： （1）《化工热力学》关于反应工艺参数对平衡常数的影响，工艺参数与平衡组成间的关系。 （2）《化学反应工程》关于反应转化率、收率、选择性等概念及其计算、绝热式固定床催化反应器的特点。 （3）《化工工艺学》关于加氢、脱氢反应的一般规律，乙苯脱氢制苯乙烯的基本原理、反应条件选择、工艺流程和反应器等。 （4）《催化剂工程导论》关于工业催化剂的失活原因及再生方法。 （5）《仪器分析》关于气相色谱分析的测试方法。 三、实验原理 1、本实验的主副反应 主反应： 副反应： 在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应： 此外还有芳烃脱氢缩合及苯乙烯聚合生成焦油和焦等。这些连串副反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。 2、影响本反应的因素 （1）温度的影响 乙苯脱氢反应为吸热反应，?H o ＞0，从平衡常数与温度的关系式20ln RT H T K p p ?= ???? ????可知，
提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。但是温度过高副反应增加，使苯乙烯选择性下降，能耗增大，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。本实验的反应温度为：540~600℃。 （2）压力的影响 乙苯脱氢为体积增加的反应，从平衡常数与压力的关系式Kp＝Kn= γ? ? ? ? ? ? ? ∑i n P 总可知，当?γ＞ 0时，降低总压P总可使Kn增大，从而增加了反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压，以提高乙苯的平衡转化率。较适宜的水蒸气用量为：水﹕乙苯＝1.5﹕1(体积比)或8﹕1(摩尔比)。 （3）空速的影响 乙苯脱氢反应系统中有平行副反应和连串副反应，随着接触时间的增加，副反应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，故需采用较高的空速，以提高选择性。适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以0.6h-1为宜。 3、催化剂 本实验采用氧化铁系催化剂，其组成为：Fe2O3-CuO-K2O3-CeO2。 四、预习与思考 1、乙苯脱氢生成苯乙烯反应是吸热还是放热反应?如何判断?如果是吸热反应，则反应温度为多少?实验室是如何来实现的，工业上又是如何来实现的? 2、对本反应而言是体积增大还是减小?加压有利还是减压有利，工业上是如何来实现加减压操作的?本实验采用什么方法?为什么加入水蒸气可以降低烃分压? 3、在本实验中你认为有哪几种液体产物生成?有哪几种气体产物生成?如何分析? 4、进行反应物料衡算，需要—些什么数据?如何搜集并进行处理? 五、实验装置及流程 乙苯脱氢制苯乙烯实验装置及流程见图1。 六、实验步骤及方法 1、反应条件控制 汽化温度300℃，脱氢反应温度540~600℃，水﹕乙苯＝1.5﹕1(体积比)，相当于乙苯加料0.5mL／min，蒸馏水0.75 mL／min (50毫升催化剂)。 2、操作步骤 （1）了解并熟悉实验装置及流程，搞清物料走向及加料、出料方法。 （2）接通电源，使汽化器、反应器分别逐步升温至预定的温度，同时打开冷却水。 （3）分别校正蒸馏水和乙苯的流量(0.75mL／min和0.5mL／min) （4）当汽化器温度达到300℃后，反应器温度达400℃左右开始加入已校正好流量的蒸馏水。当反应温度升至500℃左右，加入已校正好流量的乙苯，继续升温至540℃使之稳定半小时。 （5）反应开始每隔10~20分钟取一次数据，每个温度至少取两个数据，粗产品从分离器中放入量筒内。然后用分液漏斗分去水层，称出烃层液重量。 （6）取少量烃层液样品，用气相色谱分析其组成，并计算出各组分的百分含量。 （7）反应结束后，停止加乙苯。反应温度维持在500℃左右，继续通水蒸气，进行催化剂的清焦再生，约半小时后停止通水，并降温。
化学工艺学 第一章绪论 1、化学工业：运用化学工艺、化学工程及设备，通过各种化工单元操作，高效、节能、经济、环保和安全地将原料生产成化工产品的特定生产部门。 2、化学工艺即化工生产技术，是指将各种原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施。 3、化学工艺学是根据化学、物理和其他科学的成就，研究综合利用各种原料生产化学产品的方法原理、操作条件、流程和设备，以创立技术先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺的学科。 4、21世纪，化学工业的发展趋势？ 答：（1）产品结构精细化和功能化；（2）生产装置微型化和柔性化；（3）生产过程绿色化和高科技化；（4）市场经营国际化、信息化。 5、绿色化工就是用先进的化工技术和方法减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的各种物质的一种技术手段。 6、化学工业的基础原料指可以用来加工生产化工基本原料或产品的在自然界天然存在的资源。 7、化工产品一般是指由原料经化学反应、化工单元操作等加工方法生产出来的新物料（品）。 8.煤化工：以煤为原料，经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品的工业。 9.煤的干馏：是指在隔绝空气条件下将煤加热，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程。 10．一次加工方法主要包括一次加工和二次加工，一次加工方法主要包括常压蒸馏和减压蒸馏。 11.蒸馏是一种利用液体混合物中各组分挥发度的差别（沸点不同）进行分离的方法，是一种没有化学反应的传质、传热物理过程，主要设备是蒸馏塔。 12.常用的二次加工方法主要有催化重整、催化裂化、催化加氢裂化和烃类热裂解四种。 13.催化重整：是在铂催化剂作用下加热汽油馏分(石脑油)，使其中的烃类分子
《化工工艺学》教学大纲 一、课程属性 1.课程的性质 《化工工艺学》课程是化学工程与工艺专业的核心课程。本课程从化工生产工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，介绍典型化工产品的生产方法与原理、流程组织、关键设备、操作条件以及介绍生产中的设备材质安全技术、三废治理、节能降耗等问题。 2.课程定位 本课程在第6学期开设，是一门专业核心课程，在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。其前导课程是化工原理、物理化学、化工热力学等，与其平行学习的专业课为分离过程、化学反应工程等。 3.课程任务 本课程的主要任务是使学生全面的掌握石油化工生产方面的知识以及各个生产工艺流程。通过本课程的学习，培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力，以便在石油化工生产、科研和设计工作中达到强化生产过程。为使学生在今后的学习和工作中能正确而有效的联系石油化工生产实际打下坚实的基础。 二、课程目标 知识目标 1.掌握化工工程的基本原理。 2.掌握化工工艺的基本概念和基本理论。 3.掌握典型化工产品的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。 4.了解化工生产中设备材质、安全生产、三废治理等问题。 能力目标 培养学生应用已学过的基础理论解决实际工程问题的能力，使学生了解当今化学工业的概貌及发展方向，使学生在以后的生产与开发研究工作中能掌握基本的方法，做到触类旁通、灵活应用，不断开发应用新技术、新工艺、新产品和新设备，降低生产过程中的原料与能源消耗，提高经济效益，更好地满足社会需要。 素养目标 1.培养具有良好的职业道德、精湛的专业技能、较强的竞争能力和可持续发展的学习与适应能力的德、智、体等方面全面发展的高端高级技能型专门人才。 2.具备从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能，并且熟悉某些石油化工生产流程、某些化工车间管理的高素质技能型专门人才。 3.养成认真细致、积极探索的科学态度和工作作风，形成理论联系实际、自主学习和探索创新的良好习惯。 三、课程内容及实施 1、课程结构
第三章机械分离 本章学习指导 1．本章学习目的 通过本章学习能够利用流体力学原理实现非均相物系分离（包括沉降分离和过滤分离），掌握过程的基本原理、过程和设备的计算及分离设备的选型。 建立固体流态化的基本概念。 2．本章重点掌握的内容 （1）沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算和旋风分离器的选型。 （2）过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。 （3）用数学模型法规划实验的研究方法。 本章应掌握的内容 （1）颗粒及颗粒床层特性 （2）悬浮液的沉降分离设备 本章一般了解的内容 （1）离心机的类型与应用场合 （2）固体流态化现象（包括气力输送） 3．本章学习中应注意的问题 本章从理论上讨论颗粒与流体间相对运动问题，其中包括颗粒相对于流体的运动（沉降和流态化）、流体通过颗粒床层的流动（过滤），并借此实现非均相物系分离、固体流态化技术及固体颗粒的气力输送等工业过程。学习过程中要能够将流体力学的基本原理用于处理绕流和流体通过颗粒床层流动等复杂工程问题，即注意学习对复杂的工程问题进行简化处理的思路和方法。 4．本章教学的学时数分配 知识点3-1 授课学时数1 自学学时数2 知识点3-2 授课学时数3 自学学时数6 知识点3-3 授课学时数3 自学学时数6 知识点3-4 授课学时数1 自学学时数2 参考书籍 （1）柴诚敬，张国亮.化工流体流动与传热.北京:化学工业出版社,2000 （2）陈维枢主编.传递过程与单元操作.上册.浙江:浙江大学出版社,1993 （3）陈敏恒等,化工原理(上册).北京:化学工业出版社,1999 （4）机械工程手册编辑委员会.机械工程手册(第二版),通用设备卷.北京:机械工业出版社,1997 （5）大连理工大学化工原理教研室.化工原理,上册.辽宁:大连理工大学出版社,1993 （6）时钧等.化学工程手册,上卷.2版.北京:化学工业出版社,1996 （7）McCabe W. L. and Smith. J. C. Unit Operations of Chemical Engineering. 5th. ed. New York: McGraw Hill,1993 （8）Foust A. S. and Wenzel. L.
化工工艺学期末考试总结 1. 二氧化硫接触氧化制三氧化硫。 （1）化学反应：SO2 + 1/2O2 SO3 （2）催化剂：活性组分：V2O5。载体：硅胶、硅藻土及其混合物。助催化剂：K2O、K2SO4、TiO2、MoO3等。（3）反应压力：常压。（4）反应温度：400~600℃ 2. 氧气氧化法乙烯环氧化制环氧乙烷。 （1）化学反应：C2H4 + 1/2O2 C2H4O （2）催化剂：活性组分：Ag。载体：碳化硅，α—Al2O3和含有少量SiO2的 α—Al2O3，助催化剂：碳酸钾、碳酸钡和稀土元素化合物。 （3）反应压力：1.0~3.0 MPa。（4）反应温度：204~270℃ 3. 氢氮气合成氨 （1）化学反应：N2 + 3H2 2NH3 （2）催化剂：α—Fe-Al2O3-MgO-K2O-CaO-SiO2 （1）反应压力：15MPa。（4）反应温度：390~520℃。 4.丙烯氨氧化制丙烯腈。 （1）化学反应：CH2=CHCH3 + NH3 + 3/2O2 CH2=CHCN + 3H2O （2）催化剂：①钼酸铋系：P-Mo-Bi-Fe-Co-Ni-K-O/Si2O；②锑系：Sb-Fe-O。 （3）反应压力：常压。（4）反应温度：最佳温度：440℃。 5.乙苯脱氢制苯乙烯 （1）化学反应：C2H5 CH=CH2 + H2 （2）催化剂：Fe2O3-Cr2O3-K2O （3）反应压力：常压。 （4）反应温度：600~630℃ 6..写出合成气制甲醇的主反应及主要副反应方程式。 答：主反应：CO +2H2CH3OH 当有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇： CO2 + H2 CO + H2O CO + 2H2CH3OH 两步反应的总反应式为：CO2 + 3H2CH3OH+ H2O 副反应：（1）平行副反应 CO + 3H2CH4 + H2O 2CO + 2H2CO2 + CH4 4CO + 8H2C4H9OH+3 H2O 2CO + 4H2CH3OCH3+ H2O 当有金属铁、钴、镍等存在时，还可以发生生碳反应。 （2）连串副反应 2CH3OH CH3OCH3 + H2O CH3OH + nCO +2nH2CnH2n+1CH2OH + nH2O CH3OH + nCO +2（n－1）H2CnH2n+1COOH + （n－1）H2O 1. 什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？ 答：一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应 二次反应：主要指由一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或炭的反应。 2. 什么叫烃类的热裂解? 答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同
1 石油化工工艺学重点 1. 按一般化工产品生产过程和作用划分，化工工艺流程可概括为哪几个过程？ 按一般化工产品生产过程的划分和它们在流程中所担负的作用可概括为以下几个过程： （1）生产准备过程——原料工序 包括反应所需的主要原料、氧化剂、氮化剂、溶剂、水等各种辅助原料的贮存、净化、干燥以及配制等等。 为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格，根据具体情况，不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳 化或粉碎（对固体原料）等多种不同的预处理。 （2）催化剂准备过程——催化剂工序 包括反应使用的催化剂和各种助剂的制备、溶解、贮存、配制等。 （3）反应过程——反应工序 是化学反应进行的场所，全流程的核心。经过预处理的原料，在一定的温度、压力等条件下进行反应，以达 到所要求的反应转化率和收率。反应类型是多样的，可以是氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙烧等。 通过化学反应，获得目的产物或其混合物。以反应过程为主，还要附设必要的加热、冷却、反应产物输送以及反 应控制等。 （4）分离过程——分离工序 将反应生成的产物从反应系统分离出来，进行精制、提纯、得到目的产品。并将未反应的原料、溶剂以及随 反应物带出的催化剂、副反应产物等分离出来，尽可能实现原料、溶剂等物料的循环使用。分离精制的方法很多， 常用的有冷凝、吸收、吸附、冷冻、蒸馏、精馏、萃取、膜分离、结晶、过滤和干燥等，对于不同生产过程可以 有针对性的采用相应的分离精制方法。 （5）回收过程——回收工序 对反应过程生成的一些副产物，或不循环的一些少量的未反应原料、溶剂，以及催化剂等物料均应有必要的 精制处理以回收使用，因此要设置一系列分离、提纯操作，如精馏、吸收等。 （6）后加工过程——后处理工序 将分离过程获得的目的产物按成品质量要求的规格、形状进行必要的加工制作，以及贮存和包装出厂。 （7）辅助过程 除了上述六个主要生产过程外，在流程中还有为回收能量而设的过程（如废热利用），为稳定生产而设的过程 （如缓冲、稳压、中间贮存），为治理三废而设的过程（如废气焚烧）以及产品贮运过程等。这些虽属于辅助过程， 但也不可忽视。 化工过程通常包括多步反应转化过程，因此除了起始原料和最终产品外，尚有多种中间产物生成，原料和产 品也可能是多个；因此化工过程通常由上述步骤交替组成，以化学反应为中心，将反应与分离有机地组织起来。 4.催化剂的基本特征有哪些？催化剂的评价指标有哪些？ 催化剂有以下三个基本特征： （1）催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。因此催化剂在生产过程 中可以在较长时间内使用。 （2）催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速作用），但不能改变平衡。即当反应体系的始末状态相同时， 无论有无催化剂存在，该反应的自由能变化、热效应、平衡常数和平衡转化率均相同。因此催化剂不能使热力学 上不可能进行的反应发生；催化剂是以同样的倍率提高正、逆反应速率的，能加速正反应速率的催化剂，必然也
《化工工艺学》复习题初步整理 1 绪论 1.掌握以下概念 化学工业：又称化学加工工业，泛指生产过程中化学方法占主要地位的制造业。化学工艺学：即化工生产技术，系指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括实现这种转变的全部化学的和物理的措施。 化学工程学：化学工程学主要研究：化学工业和其它过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，它的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是放大中的效应。 2．现代化学工业特点。 1．原料、生产方法和产品的多样性与复杂性； 2．向大型化、综合化发展，精细化率也在不断提高； 3．是多学科合作、生产技术密集型的生产部门； 4．重视能量合理利用,以及采用节能工艺和方法； 5．资金密集，投资回收速度快，利润高； 6. 化工生产中易燃、易爆、有毒仍然是现代化工企业首要解决的问题。 3．化学工业发展方向。 1.面向市场竞争激烈的形势，积极开发高新技术，缩短新技术、新工艺工业化的周期，加快产品更新和升级的速度； 2.最充分、最彻底地利用原料； 3.大力发展绿色化工； 4.化工过程要高效、节能和智能化； 5.实施废弃物的再生利用工程。 4．化学工业的原料资源
自然资源：矿物、生物、空气和水。 矿物资源：金属矿、非金属矿、化石燃料矿 生物资源：农、林、牧、副、鱼的植物体和动物体 另外：再生资源（废物利用） 化学工业主要产品 无机化工产品：酸、碱、盐 基本有机化工产品：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、合 成气等。 高分子化工产品：塑料、合成橡胶、合成纤维、橡胶制品、涂料和胶粘剂等。精细化工产品：涂料、表面活性剂、粘合剂、催化剂、食品添加剂等。 生物化工产品：甘油、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、各种氧基酸、酶制剂、核酸、生物农药、饲料蛋白抗生素、维生素、甾体激素、疫苗等。 2 化学工艺的共性知识 1.为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源 答：⑴基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有90℅来源于石油和天然气，有机化工产品的上游原料之一：三烯主要由石油 制取； ⑵天然气的热值高、污染少、是一种清洁能源，同时又是石油化工的重要 原料资源；⑶从煤中可以得到多种芳香族化合物，是精细有机合成的主要原料，煤的综合利用可为能源化工和冶金提供有价值的原料。 他们的综合利用途径有哪些 ⑴石油：①一次加工：常压蒸馏、减压蒸馏 ②二次加工：催化重整、催化裂化、催化加氢裂化、烃类热裂解、烷 基化、异构化、焦化等。 ⑵天然气：①天然气制氢气和合成氨；
课程设计 专业名称 班级 学生姓名 学号 课题名称化工工艺学课程设计指导教师
目录 1 课程设计任务书 2 概述 (6) 2.1乙醇的性质及质量标准 (6) 2.1.1物理性质 (6) 2.1.2化学性质 (6) 2.1.3生化性 (6) 2.1.4质量标准 (6) 2.2乙醇生产的意义及发展史 (7) 2.2.1乙醇生产的意义 (7) 2.2.2乙醇生产的发展 (7) 2.3乙醇的应用领域 (8) 2.4主要生产工艺 (8) 2.5 乙醇发酵常用的微生物 (10) 3 乙醇发酵工艺 3.1 乙醇发酵分类 (10) 3.2 操作要点 (12) 3.3 结果 (12) 4 参考文献 5 感谢
1 “精细化工工艺学”课程设计任务书 1.1课程设计的目的： 精细化工是化学或化工专业的一门专业课，是继无机化学、有机化学、化工原理等专业基础课之后，把基础知识用于具体化工生产的一个专业体现。而精细化工课程设计是继前面专业课之后的一个总结性教学环节，是化工类人才培养中进行的一次实践，它犹如学生搞毕业设计那样的一次“预演习”，无疑对学生毕业前进行毕业设计将有很大的帮助，而对于一些毕业前只搞毕业论文不搞毕业设计的学生，是使他们得到工程师训练的不可缺少的一环。 1.2课程设计的要求： 以表面活性剂、涂料、香料、化妆品、抗静电剂、热稳定剂、纳米材料以及新型功能材料等精细化工研究领域为基本方向，相应的组别选择相应的方向中具体的精细化学品作为设计目标，进行合成设计。 设计题目举例：
1.3 设计内容 课程设计的基本要求就是要对所选择的设计目标做出文献综述及实验方案的设计，具体要求为： 1、查阅至少四篇相关文献，写出文献综述，并设计相应的设计方案； 2、设计方案要求画出具体的设计工艺及参数，要求工艺及方案合理可行； 3、课程设计期间遵守有关规章制度； 1.4 设计数据基础 可查相关教材或工具手册 1.5 工作计划 1、领取设计任务书，查阅相关资料（3天）； 2、确定设计方案，进行相关的工艺设计（5天）； 3、校核验算，获取最终的设计结果（2天）； 4、编写课程设计说明书（论文），绘制工艺流程图（3天）。 1.6设计成果要求 1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书（论文）电子稿及
基本有机化工工艺学 第一章 化工生产中的常用指标与催化剂（1） 【考纲要求】掌握化工生产中的常用指标（转化率、产率、收率、消耗定额、空间速度、接触时间）的概念及其计算 【基本知识点】 1．转化率 （1）定义：转化率是（ ）。转化率越大，说明参加反应的原料量越（ ），转化程度越（ ）。由于进行反应器的原料一般不会全部参加反应，所以转化率的数值（ ）1（填大于、小于或等于）。 （2）符号：（ ） （3）表达式：（ ） 工业生产中有单程转化率和总转化率之分。 A.单程转化率 a.定义：表示反应物一次通过反应器，参加反应的反应物量与输入反应反应器的反应总量的百分比。 b.公式：单程转化率＝进入反应器的反应物量 参加反应的反应物量×100% ＝ 进入反应器的反应物量量－反应后剩余的反应物进入反应器的反应物量×100% c.习题巩固：以乙烷为裂解原料生产乙烯，在一定的生产条件下，通入裂解炉的乙烷量为7000kg/h ，反应后，尾气中含乙烷2450kg/h ，求乙烷的转化率。 B.总转化率 a.定义：表示输入到过程参加反应的反应物量与输入到过程的反应物的总量的百分数。 对于有循环和旁路的生产过程，常用总转化率。
b.公式：总转化率＝量 进入到过程的反应物总物量过程中参加反应的反应×100% c.习题巩固：用乙烷作原料裂解生产乙烯，通入裂解炉的新鲜原料乙烷为5000 kg/h ，裂解气分离后，没有反应的乙烷2000kg/h 又返回了裂解炉进行反应，最终分析裂解气中含乙烷1500 kg/h ，求乙烷的总转化率。 2．产率（或选择性） A.理论产量 （1）定义：理论产量是指（ ）。 （2）计算公式： 对于反应aA+bB====pP+qQ mp 理（A 反）=？ B.产率 （1）定义：产率（ ）。 即参加反应的原料有一部分被副反应消耗掉了，而没有生成目的产物。产率越高，说明参加反应的原料生成的目的产物越多（ ）。 （2）符号：（ ） （3）公式：产率＝参加反应的原料量 原料量生成目的产物所消耗的×100% （4）习题：用乙烷作裂解原料生产乙烯，在一定的生产条件下，通入裂解炉的乙烷量 为7000kg/h ，反应后，尾气中含乙烷2450kg/h ，得到乙烯量为3332 kg/h ，求乙烯的产 率。
《化工工艺学》试题填空选择部分 一、填空题（本题共20分，共10小题，每题各2分） 1、在合成氨烃类蒸汽转化的过程中，从热力学角度分析有三个副反应存在析炭的可能性，这三个副反应的化学反应方程式分别为242H C CH +?、22CO C CO +?和O H C H CO 22+?+，而从动力学角度分析只有 242H C CH +?才可能析炭。 2、按照用途的不同可将工业煤气分为四类，分别为：空气煤气、半水煤气_、水煤气和混合煤气_。 3、煤中的水分主要分为三类，其中包括：游离水、吸附态水和化学键水。 4、在合成氨CO 变换工序阶段低温变换催化剂主要有铜锌铝系和铜锌铬系两种。 5、在合成氨原料气的净化过程中脱硫的方法主要分为：湿法脱硫和干法脱硫两 种类型。 6、氨合成塔的内件主要由催化剂筐、热交换器和电加热器三个部分组成。 7、尿素的合成主要分两步进行分别为：2NH 3 (g)+CO 2 (g)=NH 4COONH 2 (l)和NH 4COONH 2 (l)＝NH 2CONH 2 (l)+H 2O (l)。 8、在以硫铁矿为原料生产硫酸过程中，硫铁矿在进入沸腾焙烧炉前需要达到的 组成指标为：S>20%、As<0.05%；C<1%；Pb<0.6%；F<0.05%和H 2O<8%。 9、在沸腾炉焙烧硫铁矿时要稳定沸腾炉的炉温需要做到的三个稳定分别为：①稳定的空气量、②稳定的矿石组成和③稳定的投矿量。（甲胺水溶液循环法和CO2汽提法） 10、电解法生产烧碱的电解反应为2NaCl+H 2O→Cl 2↑+H 2↑+2NaOH 11、在合成氨工艺中应用蒸汽转化制得的粗原料气应满足：①残余甲烷含量的体积分数小于0.5%；②(CO+H 2)/N 2(摩尔比)在2.8-3.1之间。 12、在合成氨烃类蒸汽转化的过程中，当析炭较轻时可采用降压减量和提高水碳比两种法将积炭消除。(书上调节蒸汽量、选择适宜的温度压力) 13、在煤热解的过程中，对热解产物的组成有较大影响的因素有温度、加热速率和压力。 14、煤气化的工业方法要有蓄热法、富氧空气气化法和外热法。 15、在用铜氨液对合成氨原料气进行最终净化时，对CO 的吸收具有活性的离子为Cu(NH 3)2+。 16、在用甲烷化法脱碳时的主反应为CO+3H 2=CH 4+H 2O 和 CO 2+3H 2=CH 4+2H 2O ；副反应为2CO ＝C+CO 2和 Ni+4CO ＝Ni(CO)4。 17、在合成尿素时适当提高氨碳比是有利的，其有利方面主要表现在抑制缩二脲的生成；降低物系介质的腐蚀性和有利于调节操作的热平衡。 18、硫铁矿接触法生产硫酸的过程包括焙烧_、转化和吸收三个基本过程。 19、目前，世界上生产纯碱的方法主要有氨碱法、天然碱加工和联合制碱法。 20、生物质是指自然界中含有纤维素、半纤维素、淀粉、糖类和油脂等的物质。 21、合成氨生产过程包括造气 、净化 和压缩和合成 三大步骤。 22、写出甲烷蒸汽转化反应的独立主反应：4223CH H O CO H +=+ ；222CO H O CO H +=+
化工工艺学课程简介 《化工工艺学》是化工及相关专业一门重要技术基础课。《化工工艺学》课程适应高等教育发展需要，以培养高等工程技术应用性人才为目标，以化工工艺为主线，突出“宽、精、新、用”思想，即强调口径宽阔、简明精练、新技术新工艺、应用型实用化，使课程体系更加科学化，教学容更加合理化，便于学生熟悉和掌握生产第一线生产技术岗位所必需的基本理论和专业知识。有机化工、无机化工、精细化工、高分子化工、煤化工、石油加工、生物化工等各方面理论和知识有机统一，形成完整的大化工系统知识体系，体现一定的科学性、先进性、完整性、充实性，奠定现代化工工艺技术基础，满足企业生产第一线必需的基本理论和专业知识。 个人简介 景崮，男，1949年7月生，中共党员，副教授，1982年毕业于师大学化学系，82年起在师学院化学系工作至今，一直致力于从事化学教育和教学研究，主讲课程有：《化工基础》、《化工原理》、《绿色化学与化学工业》、《化工工艺学》。研究方向：化学工程及化学工艺。近年来撰写论文20余篇，并从事了化工生产的科技实践。
《化工工艺学》课程教学大纲 （Chemical Technology） 课程编号： 学时数：32 学分数：2 适用专业：应用化学、化学工程与工艺 1、课程的性质、目的和任务 本课程是化学工程与工艺专业本科生学习的专业课。本课程从化工生产的工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，阐明化工工艺的基本概念和基本理论，介绍典型产品的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。通过本课程学习，培养学生应用已学过的基础理论解决实际工程问题的能力，使学生了解当今化学工业概貌极其发展方向；掌握化工过程的基本原理，典型工艺过程的方法、原理、流程及工艺条件；了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。以便学生在以后的生产与开发研究工作中开拓思路、触类旁通、灵活应用，不断开发应用新技术、新工艺、新产品和新设备，降低生产过程中的原料与能源消耗，提高经济效益，更好地满足社会需要。 2、课程教学的基本要求 重点放在分析和讨论生产工艺中反应、分离部分的工艺原理、影响因素、确定工艺条件的依据、反应设备的结构特点、流程的组织等。同时，对工艺路线、流程的经济技术指标、能量回收利用、副产物的回收利用以及废物处理作一定的
化工工艺学知识点 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
第二章粗原料气制取 一、固体燃料气化法 名词解释：煤气化：使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为 燃料用煤气或合成用煤气。 加氮空气；水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N 的含量，用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气标准煤：含碳量为84%的煤（每千克标准煤的热值为7000千卡）1．煤气化有几种工业方法各有什么特点 蓄热法：将空气和水蒸气分别送入煤层，也称间歇式制气法 富氧空气气化法：用富氧空气或纯氧代替空气进行煤气化 外热法: 利用其他廉价高温热源来为煤气化提供热能，尚未达到工业化阶段2．气化炉有哪些床层类型，描述各自的特点工业用煤气化炉有几种类型固定床：气体从颗粒间的缝隙中穿过，颗粒保持静止 流化床：增大气速，颗粒开始全部悬浮于气流中，而且床层的高度随气速的增大而升高 气流床：气流速度增大至某一极限值时，悬浮于气流中的颗粒被气流带出间歇式气化炉、鲁奇炉、温克勒炉、K-T炉、德士古炉 3．煤的气化剂有哪些用不同气化剂进行煤气化，气体产物各是什么空气和水蒸气 空气煤气（N2、CO）、水煤气（H2、CO）、混合煤气、半水煤气 4．固定床煤气化炉燃料层如何分区各区进行什么过程
干燥区:使新入煤炉中的水分蒸发 干馏区：煤开始热解，逸出以烃类为主的挥发分，而燃料本身开始碳化 气化区:煤气化的主要反应在气化区进行 灰渣区：灰渣于该区域出炉 5．固定床气化炉燃料最下层是什麽区其有何作用 灰渣区可预热从底部进入的气化剂并保持不因过热而变形 6．间歇式制半水煤气的工作循环是什么为什么循环时间如何分配工业上将自上一次开始送入空气至下一次再送入空气为止，称为一个循环。 每个循环有五个阶段，吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净 7．什麽是加氮空气其作用为何使用中应注意什麽事项 水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含量。 用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气 使炉温下降慢调节合成氨气体成分，严格控制氮含量，以免引起事故 8．德士古炉废热如何回收？ 直接激冷法、间接冷却法、间接冷却和直接淬冷 9．画出间歇式煤气化、德士古炉及谢尔废热锅炉连续气化工艺制备合成氨流程，为什么后两者流程有差别？ Ｐ７０Ｐ７２ 二、一氧化碳变换
第一章合成氨原料气的制备 1.何为固体燃料气化？ 2.煤气的成分由哪些因素决定？（影响煤气组成的因素有哪些？） 3.常用的工业煤气有哪些？制合成氨所用的煤气是什么/ 4.何为独立反应数？如何计算/ 5.以煤和水蒸气反应，欲制得含CO和H2较高的水煤气，应在什么 条件下进行反应？欲制得CH4含量高的高热值煤气，应在什么条件下进行反应？ 6.以空气和水蒸气为汽化剂，对煤进行热加工，在自热平衡条件下 获得的煤气是什么煤气？ 7.什么是半水煤气？ 8.固体燃料间歇气化的原因是什么？ 9.如何进行煤气化过程的连续生产？ 10.间歇制半水煤气的工作循环包括哪几个阶段？用于制气的阶段有 哪些？各阶段的作用是什么？ 11.间歇制水煤气的工作循环包括哪几个阶段？ 12.间歇制低氮煤气的工作循环包括哪几个阶段？ 13.间歇制半水煤气中，炉内温度过高会造成什么影响？ 14.分析间歇制半水煤气中的能耗问题。 15.气化炉的操作温度即炉温指的是何处的温度？ 16.间歇制半水煤气各阶段时间分配的原则是什么？ 17.间歇制半水煤气中，调节气体组成常用的方法有哪些？ 18.燃烧室的作用是什么？ 19.富氧空气—水蒸气连续气化过程中，用调节什么的方法，保持燃 料层在允许温度范围内维持系统的自热平衡？ 20.富氧空气—水蒸气连续气化制半水煤气时，主要操作指标有哪 些？ 21.天然气蒸汽转化反应过程的主副反应主要有哪些？ 22.何为烃类蒸气转化？ 23.生产合成氨最经济的原料气生产方法是什么？ 24.影响天然气蒸汽转化反应平衡的因素有哪些？有何影响？ 25.提高温度，降低压力，提高水碳比，均有利于降低烃类蒸气转化 的转化气中的哪种组分含量。 ①H2②CO ③CH4④CO2 26.烃类蒸气转化过程为何分两段进行？二段转化的目的是什么？ 27.在天然气蒸气转化系统中，将水碳比从3.5~4降至2.5，试分析一 段转化炉可能出现的问题和解决的方法。 28.试分析烃类蒸气转化过程中加压的原因和确定操作温度的依据。
1在工厂实际生产中，影响反应平衡和速率、关系到生产过程效率的重要因素有哪些？ 答：温度、压力、反应时间、原料纯度及配比和惰性介质浓度。 2工业使用的催化剂有哪些性能指标？催化剂的基本特征是什么？答：活性、选择性和寿命；⑴催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化⑵催化剂只能缩短到达化学平衡的时间（即加速作用），但不能改变平衡⑶催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。 3化工过程中经常用流程图来描述所生产的化工工程，工艺流程图中包括哪些内容？ 答：带控制点的工艺流程图包括全部工艺设备、物料管路、阀件、主要管路、辅助管路和管径，以及工艺和自控仪表的图例、符号等。4、烃类热裂解过程中存在许多二次反应，请问：什么是二次反应？为什么要抑制二次反应？ 答：一次反应：原料烃在裂解过程中首先发生的原料烃的裂解反应。二次反应：一次反应产物继续发生的后继反应。 二次反应的发生，不仅多消耗了原料，降低了主产物的产率，而且结焦生炭会恶化传热，堵塞设备，对裂解操作和稳定生产都带来极不利的影响，应设法抑制其进行。 5、什么叫停留时间，停留时间对裂解产物分布有何影响？ 答：物料从反应开始到达某一转化率时在反应器内经历的时间叫停留时间。由于存在二次反应，故每一种原料在某一特定温度下裂解时，
都有一个得到最大乙烯收率的适宜停留时间。 6、烃类热裂解反应为什么要加入稀释剂？工业上常采用什么作为稀释剂？为什么？ 答：添加稀释剂可降低烃分压，这样设备仍可在常压或正压操作，而烃分压则可降低。采用水蒸气做稀释剂。 ①裂解反应后通过急冷即可实现稀释剂与裂解气的分离，不会增加裂解气的分离负荷和困难；②水蒸气热容量大，使系统有较大热惯性，当操作供热不平稳时，可以起到稳定温度的作用，保护炉管防止过热； ③抑制裂解原料所含硫对镍铬合金炉管的腐蚀；④脱除积炭，炉管的铁和镍能催化烃类气体的生碳反应。 7、裂解气的精馏分离系统中，何种情况下采用中间冷凝器和中间再沸器？中间冷凝器和中间再沸器分别设在什么地方？并分析其利弊。答：对于顶温低于环境温度，而且顶底温差较大的精馏塔，在精馏段设置中间冷凝器，在提馏段设置中间再沸器， 中间冷凝塔优点：节省能耗塔顶可省去外来冷剂制冷的冷凝器降低乙烯的损失；缺点：若中间冷凝器负荷大时会导致板数增加，投资经费增加 中间再沸器优点：节省能量有助于回收冷量 缺点：一般塔板数会大于不设中间再沸器的板数 8、裂解气在进行深冷分离之前为什么需要进行净化处理？净化主要为了除去哪些杂质？用什么方法除掉这些杂质？ 答：裂解气中含H2S,CO2,H2O,C2H2,CO等气体杂质，这些杂质的含量