化學(xué)工藝學(xué)課后習(xí)題答案(參考版)
2024-10-26 16:40本頁面
【正文】 最常用的濕式氧化法有蒽醌法（ ADA法）。再生時通入空氣將還原態(tài)的催化劑氧化復(fù)原，如此 循環(huán)使用。常用的吸收劑為環(huán)丁砜 烷基醇胺（例如甲基二乙醇胺）混合液，前者對硫化物是物理吸收，后者是化學(xué)吸收。冷甲醇法可以同時或 分段脫除 H2S、 CO2 和各種有機(jī)硫，還可以脫除 HCN、 C2H C3及 C3以上氣態(tài)烴、水蒸氣等，能達(dá)到很高的凈化 度。物理吸收法是利用有機(jī)溶劑在一定壓力下進(jìn)行物理吸收脫硫，然后減壓而釋放出硫化物氣體，溶劑得以再生。 化學(xué)吸收法是常用的濕式脫硫工藝。 濕法脫硫劑為液體，一般用于含硫高 、處理量大的氣體的脫硫。（脫硫有干法和濕法兩大類。濕法分為化學(xué)吸收法、物理吸收法、物理 化學(xué)吸收法和濕式氧化法。 515工業(yè)上氣體脫硫有哪些方法，各適用于哪些場合？（ P181182） 答：脫硫方法有干法和濕法。 物理 化學(xué)吸收法是將物理吸收劑與化學(xué)吸收劑結(jié)合起來的氣體凈化法，例如MDEA 法中用甲基二乙醇胺 環(huán)丁砜混合液作吸收劑，能同時脫硫和脫碳，可與改良熱鉀堿法相競爭，但溶劑較貴。 目前國內(nèi)外使用的物理吸收法主要有冷甲醇法 、聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯法。近年來出現(xiàn)了變壓吸附法、膜分離等固體脫除二氧化碳法。脫除二氧化碳的過程通常簡稱為脫碳。 在合成氣制造過程中，為什么要有脫碳（ CO2）步驟？通常有哪些脫碳方法，各適用于什么場合？ 答：在將氣、液、固原料經(jīng)轉(zhuǎn)化或氣化制造合成氣過程中會生成一定量的 CO2，尤其當(dāng)有一氧化碳變換過程時， 生成更多的 CO2，其含量可高達(dá) 28%～ 30%。適用溫度范圍 160～ 500℃ ，屬寬溫變換催化劑。銅基催化劑活性高，若原料氣中 CO含量高時，應(yīng) 先經(jīng)高溫變換，將 CO 降至 3%左右，再接低溫變換，以防劇烈放熱而燒壞低變催化劑。該類催化劑另一弱點(diǎn)是易中毒，所以原料氣中硫化物的體積分?jǐn)?shù)不得超過 106。該類催化劑稱為中溫或高溫變換催化劑，因?yàn)闇囟容^高，反應(yīng)后氣體中殘余 CO 含量最低為 3%～4%。 一氧化碳變換催化劑有哪些類型？各適用于什么場合？使用中注意哪些事項？ 答：鐵鉻系變換催化劑 ：其化學(xué)組成以 Fe2O3為主，促進(jìn)劑有 Cr2O3和 K2CO3，反應(yīng)前還原成 Fe3O4 才有活性。具體段數(shù)由水煤氣中 CO 含量、所要達(dá)到的轉(zhuǎn)化率、催化劑活性溫度范圍等因素決定。因該反應(yīng) 為可逆放熱反應(yīng)，所以存在最佳反應(yīng)溫度 Top， Top 與氣體原始組成、轉(zhuǎn)化率及催化劑有關(guān)。 510 一氧化碳變換的反應(yīng)是什么？影響該反應(yīng)的平衡和速度的因素有哪些？如何影響？為什么該反應(yīng)存在最佳反應(yīng)溫度？最佳反應(yīng)溫度與哪些參數(shù)有關(guān)？（ P175177） 答： CO變換反應(yīng) CO＋ H2 CO2＋ H2 影響平衡因素有溫度、水碳比、原料氣中 CO2 含量等。 流化床連續(xù)式氣化法特點(diǎn)：提高了單爐的生產(chǎn)能力，適應(yīng)了采煤技術(shù)的發(fā)展，直接使用小顆粒碎煤為原料，并可利用褐煤等高灰分煤。 固定床間歇式氣化法優(yōu)點(diǎn)：只用空氣而不用純氧，成本和投資費(fèi)用低。 顯然，一段轉(zhuǎn)化爐是變溫反應(yīng)器，同時也說明了必須采用變溫反應(yīng)器。 1/3 處以后，溫度高于 650℃ ，此時，生成的氫氣，可抑制甲烷的裂解析碳反應(yīng)；同時溫度逐步升高（副反應(yīng)放熱，加熱爐供熱），故有利于逆反應(yīng)的發(fā)生 —— 消碳反應(yīng)速率增加，不可能積碳。 ，由于甲烷含量最高，在高 溫下（ 700℃ ），甲烷會均相裂解，析出大量碳，故 應(yīng)著重降低裂解速率，降低溫度 500℃ ，因存在催化劑，故反應(yīng)速率不會太低，且析出的碳（少量）也及時氣化，不會積碳。濕法分為化學(xué)吸收法、物理吸收法、物理 化學(xué)吸收法和濕式氧化法。脫硫方法有干法和濕法。 一段轉(zhuǎn)化爐的爐型主要有兩大類，一類是以美國凱 洛格公司為代表所采用的頂燒爐，另一類是以丹麥托普索公司為代表所采用的側(cè)燒爐。但是，溫度過高，會有利于甲烷裂解，當(dāng)高于 700℃ 時，甲烷均相裂解速率很快，會大量析出碳，并沉積在催化劑和器壁上。甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成 CO 和 H2 是吸熱的可逆反應(yīng)，高溫對平衡有利，即 H2 及CO的平衡產(chǎn)率高， CH4平衡含量低。 為什么天然氣 — 水蒸氣轉(zhuǎn)化過程中需要供熱？供熱形式是什么？一段轉(zhuǎn)化爐有哪些型式？ 答：從熱力學(xué)角度看，高溫下甲烷濃度低，從動力學(xué)看，高溫使反應(yīng)速率加快，所以出口殘余甲烷含量低。 用天然氣制合成氣時，先將原料氣徹底脫硫， 使總含硫量（體積分?jǐn)?shù)）小于6，則采用鈷鉬加氫轉(zhuǎn)化 氧化鋅組合法較好。 因?yàn)樵蠚庵械牧蚧镏饕橇蚧瘹浜陀袡C(jī)硫化物，后者在高溫和水蒸氣、氫氣作用下也轉(zhuǎn)變成硫化氫，催化劑表面吸附硫化氫后反應(yīng)生成硫化鎳，發(fā)生暫時性中毒，在輕微中毒后，當(dāng)原料氣中清除了硫化物后，硫化鎳會逐漸分解釋放出硫化氫，催化劑得到再生，但若頻繁的反復(fù)中毒和再生，鎳晶粒要長大，活性降低。因加壓對平衡的不利影 響，更要提高溫度來彌補(bǔ)）、壓力（在反應(yīng)初期，增加系統(tǒng)壓力，相當(dāng)于增加了反應(yīng)物分壓，反應(yīng)速率加快；但到反應(yīng)后期，反應(yīng)接近平衡，反應(yīng)物濃度很低，而產(chǎn)物濃度高，加壓反而會降低反應(yīng)速率，所以從化學(xué)角度看，壓力不宜過高）、組分。 53 以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣的過程有哪些主要反應(yīng)？從熱力學(xué)角度考慮，對反應(yīng)條件有哪些要求？從動力學(xué)角度考慮又有哪些要求？（ P161， 165168） 答：甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) CH4
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