化學(xué)工藝學(xué)考試要點(參考版)
2024-10-26 16:40本頁面
【正文】 圖表 1 輕烴 圖表 2 餾分油 。減少催化劑的粒徑，可提高其內(nèi)表面利用率，但床層阻力降增大，對于軸向流動的合成塔，由于床層高，阻力大，應(yīng)采用較大的顆粒，而對徑向流動的合成塔，氣流阻力較小，可采用較小顆粒的催化劑，以提高其內(nèi)表面利用率。低壓法常取 5000～ 10000h1中壓法取 15000～ 30000h1，而高壓法可達 60000h1。過大的空速對催化劑床層穩(wěn)定操作不利，導(dǎo)致溫度下降，影響正常生產(chǎn)。 (4)空間速度 空間速度直接影響氮合成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，空速太小，生產(chǎn)能力低，不能完成生產(chǎn)任務(wù)。循環(huán)氣體中氨含量的高低，取決于分離系統(tǒng)的效率。新鮮氣中惰性氣體含量僅 ％～ 1％，但因為合成率只有百分之十幾，未反應(yīng)的氫氮氣體要循環(huán)使用，因而循環(huán)氣中會積累一定最的惰性氣體，對中壓合成系統(tǒng)，其含量應(yīng)控制在 16％～ 20％，低壓合成系統(tǒng)控制在 8％～ 15％。故一般認為當壓力在 9MPa～98MPa下，最佳平衡氨含量時的氫氮比是 3:1左右。實際上，從反應(yīng)初期到快接近平衡，其氫氮比的最佳值都是在變化的，而在生產(chǎn)操作中不可能隨時補充氫氣。 (3)合成氣體的初始組成 由熱力學(xué)和動力學(xué)分析可知，其對氫氮比的要求是不一致 的，就反應(yīng)速率而言，不同氨含量下，有一個最大的瞬時速率，存在一個最佳的氫氮比。所有最適宜溫度點的連線稱為最適宜溫度曲線。 (2)操作溫度 氨合成反應(yīng)為一可逆放熱反應(yīng)因此存在最適宜反應(yīng)溫度 Top。壓力高可使設(shè)備體積縮小，但壓力過高，壓縮總功反而增加，且對設(shè)備的材質(zhì)、制造技術(shù)等要求更高。 合成氨的工藝條件如何確定？ (1)操作壓力 壓力對氨合成反應(yīng)是非常重要的，因為就現(xiàn)有的催化劑而言，反應(yīng)溫度不能太低 .受平衡限制，氨的合成率不高。 SiO2的加入雖然有削弱催化劑堿性作用，但起到穩(wěn)定鐵晶粒作用，增加催化劑的抗毒性和耐熱性等。 Al2O3是結(jié)構(gòu)型助催化劑，它均勻地分散在 αFe晶格內(nèi)和晶格問， 能增加催化劑的比表面，并防止還原后的鐵微晶長大，從而提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。如果反應(yīng)溫度相當高，動力學(xué)過程的步驟加快，即反應(yīng)速率加快，而氣體的擴散速度跟不上，則速率控制步驟可能由動力學(xué)控制轉(zhuǎn)向擴散控制。它反映了化學(xué)反應(yīng)本身的內(nèi)在規(guī)律。 合成氨反應(yīng)歷程包括幾個步驟？ 合成氨反應(yīng)歷程包括下列七個步驟： ①原料混合氣中的 H2和 N2從氣相主流體中擴散到鐵催化劑的外表面，屬外擴散過程； ② H2和 N2從催化劑外表面向內(nèi)孔擴散，到達催化劑微孔，屬內(nèi)擴散過程； ③擴散到內(nèi)孔的 H2和 N2氣被吸附在催化劑表面上，并被活化，屬吸附過程； ④吸附態(tài)的 H2和 N2在催化劑表面上進行反應(yīng)，經(jīng)過一系列的中間化合，最后形成吸附態(tài)的產(chǎn)物，屬表面反應(yīng)過程； ⑤吸附態(tài)的產(chǎn)物 NH3從催化劑表面脫附下來，屬脫附過程； ⑥脫附的產(chǎn)物從催化劑內(nèi)孔向催化劑外表面擴散，屬內(nèi)擴散過程； ⑦產(chǎn)物從催化劑的外表面向主流體中擴散，屬外擴散過程。 (2)氧油比 操作溫度不是一個獨立變量，它與氧、蒸汽的用量有關(guān)。 3 渣油部分氧化搡作條件 (1)溫度 烴類的完全燃燒和部分氧化反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，不存在平衡限制問題。應(yīng)特別注意的是，操作溫度必須控制在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，低于此范圍，催化劑活性太低，反應(yīng)速率太慢；高于此范圍，催化劑易過熱而受損，失去活性。 (3)溫度變換反應(yīng)的溫度最好沿最佳反應(yīng)溫度曲線變化，反應(yīng)初期，轉(zhuǎn) 化率低，最佳溫度高；反應(yīng)后期，轉(zhuǎn)化率高，最佳溫度低，但是 CO 變換反應(yīng)是放熱的，需要不斷地將此熱量排出體系才可能使溫度下降。 (2)水碳比高水碳比對反應(yīng)平衡和速率均有利，但太高時效果已不明顯，反而能耗過高，現(xiàn)常用 H2O／ CO 比為 4(水蒸氣／水煤氣為 ～ )。 (3)鈷鉬系耐硫催化劑 其化學(xué)組成是鉆、鉬氧化物并負載在氧化鋁上，反應(yīng)前將鈷、鉬氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧?(預(yù)硫化 )才有活性，反應(yīng)中原料氣必須含硫化物。 催化劑： (1)鐵鉻系變換催化劑其化學(xué)組成以 Fe2O3 為主，促進劑有 Cr2O3和 K2CO3，反應(yīng)前要還原成 Fe3O4才有活性。 1由天燃 氣、煤、渣油制合成氣的過程如何？ 1 一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成氫和二氧化碳的過程，稱為 CO 變換或水煤氣變換 (wat
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