无机化工工艺学
无机化学工艺学复习题
无机化工工艺学复习题一、填空题1、烃类造气一般有三种方法，即、、。
2、写出一氧化碳变换反应：，其特点为、。
3、一氧化碳变化催化剂主要有：系催化剂、系催化剂、系催化剂。
4、根据气化剂不同，工业煤气可以分为四种、、、。
5、间歇法制半水煤气时燃料分区从上往下依次是、、氧化区、灰渣层，其中以层温度最高。
6、合成氨原料气脱硫方法根据脱硫剂状态可以分为脱硫、脱硫。
7、甲烷化法的基本原理用方程式表示是。
8、制半水煤气的工艺条件：三高一短：、、、。
9、煤气化的工业方法：其供热方式可以采用以下几种方法：即、、。
10、用于合成氨的原料可分为：、和其中初始原料包括、、、、、。
11、烃类蒸汽转化反应最终可用来代表，其反应式为、。
12、催化剂的条件一般包括：、和13、催化剂中毒分为和其中硫可导致Ni中毒，而砷可导致Ni中毒。
14、一氧化碳变化工艺条件包括、、。
15、烃类蒸汽转化反应工艺条件包括、、、。
16、二段转化反应出口温度和一段转化反应出口温度一般分别为和17、烃类蒸汽转化反应工艺条设备主要包括和。
18、烃类蒸汽转化反应工艺条设中的空间流速主要包括、、和19、CO变换的反应中，分段冷却的方式可分为两种方式即为和20、铜氨液吸收法是一种常用的精制原料气方法，根据酸根不同，铜氨液可分为、和三种。
21、根据吸收剂性能不同，脱碳方法分物理吸收和化学吸收，碳酸丙烯酯法属于者。
22、目前常用的碳酸钾法脱碳流程是吸收与再生流程。
23、低价铜离子和高价铜离子浓度的总和称为，二者之比称为。
23、原料气的最终净化方法包括、和。
24、铜氨液吸的组成有、、和。
25、铜氨液吸的CO的基本原理为。
26、硫容量分为和。
二、选择题1．半水煤气中（CO+H2）与N2的比例为（）。
A．3.5～4.0∶1B．3～5∶1C．3.1～3.2∶1D．3∶1左右2．甲烷化法采用的催化剂是（）。
A．Cu B．Zn C．Fe D．Ni3．氨合成采用的催化剂是（）。
A．Cu B．Zn C．a-Fe D．Ni4．氨合成的温度一般控制在（）。
无机化工工艺学
第二章、固体燃料气化1、最近十多年我国合成氨原料构成是以煤、焦炭为主。
2、煤化过程的第一阶段，首先是形成年轻的泥炭，继后逐次形成褐煤、次烟煤、烟煤、最终形成无烟煤和天然石墨。
3、煤气的分类：（1）空气煤气以空气作为气化剂所制得的煤气，可作为合成氨原料气中氮的来源。
（2）水煤气以水蒸气作气化剂所制得的煤气。
其中氢气和一氧化碳的含量在85%以上。
主要作为合成氨原料气中氢气的来源。
（3）混合煤气以空气和适量水蒸气的混合物作气化剂所制得的煤气。
主要用作工业气体燃料。
半水煤气分别以空气和水蒸气作气化剂，然后将分别制得的空气煤气和水煤气按混合后气体中（H2+CO）与N2的摩尔比为3.1-3.2的比例进行掺配。
4、5、煤在汽化炉中进行的气化过程包括：干燥、热解以及由热解生成的碳与气化剂反应阶段。
一）、煤的干燥：煤中水分包括三类：1、吸附在煤表面的外表水，叫游离水；2、吸附于煤结构体毛细孔中的吸附水3、煤中含氧基团-OH和-COOH相连的水，叫化学键态水。
其中1和2中的水在温度高于100℃，即可缓慢的释出（此过程为蒸发）。
3中的键态水在150-300℃时，开始分解，放出CO2和CO。
二）煤加热分解：三）、气化反应的化学平衡：1、以空气或富氧空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：C+O2= CO2；C+1/2O2=CO；C+CO2=2CO；CO+1/2O2=CO26、O2全部与C反应生成CO2，CO2的平衡转化率为α，总压为P；空气中N2∕O2的摩尔比为79∕21=3.76计算基准取1molO2。
C + CO2 = 2CO平衡时：1-ɑ2ɑ气相总量=1-ɑ+2ɑ+3.76=4.76-ɑmol由此求得各组分分压将分别代入平衡常数式中整理得：7、以水蒸汽作气化剂时碳与水蒸汽的反应为：C+H2O(g)=CO+H2 ，C+2H2O(g)=CO2+2H2 CO +H2O(g)=CO2+2H2 C +2H2=CH48、制取半水煤气的工业方法，按其供热方式可分为：①蓄热法也称间歇式制气法。
无机化工工艺学-尿素
半循环法：将一部 分或大部分未反应的 NH3和CO2返回合成塔 使用，这类循环氨的 利用率为42-73%。
1-二氧化碳压缩机；2-液氨泵；3-尿素合成塔； 4-预分离器；5-高压加热分离器；6-低压加热分 解器；7-高压吸收器；8-氨冷凝器
全循环法（流程附后1.4）：将未转化成尿素的NH3和CO2经减压加热 或气提分离后，全部返回合成系统循环利用，构成密闭的循环系统 ，原料的利用最充分，氨利用率高达98%以上。
④气提法 利用一种气体介质在与合成等压的条件下分解甲铵并将分解物返
回系统。 依气提介质的不同分为CO2气提法、NH3气提法、变换气气提法。
优点：热量回收完全，低压NH3和CO2处理量较少，技术经济指标先 进，是尿素发展的方向。
20世纪60年代初期, 斯塔米卡邦与DSM的研究中心一起开发了新的 尿素工艺———二氧化碳气提法,并于1967 年建成工厂投入生产,使尿 素生产的能耗大为降低。
意大利的SnamProgetti 也于1966 年建成了第一个以NH3作为气提 气的氨气提法尿素工厂(日产70 t) ,其设备采用框架式立体布置,而且 NH3直接加入气提塔底部,为第一代氨气提法。70 年代中期SNAM改进 了设计,设备改为平面布置,而且也不直接向气提塔加入气氨,即所谓的 自气提工艺或称为第二代氨气提法工艺。
由于添加的水量不同，又可分为两类：
添加水量较多，分子比近于1，称为碳酸铵盐水溶液全循环法。 添加水量较少，基本上以甲铵溶液返回系统，称为氨基甲酸铵溶
液全循环法。
难度—气液分离的温度不可太高，以免使生成的尿素分解；液体吸收 气体的温度不可太低，以防出现固体结晶；返回系统的水量必须控制 在最少，否则由于有水进入反应器，一次通过的尿素合成率太低，造 成大量溶液循环。
无机化工工艺学第三版
无机化工工艺学第三版《无机化工工艺学》是一本介绍无机化工工艺的教材，这是第三版的版本。
本书内容丰富全面，涵盖了无机化工工艺学的基本理论、技术应用和相关工程实践。
下面将简要介绍本书的主要内容和意义。
首先，本书的第一章到第四章主要介绍了无机化工工艺学的基本概念、基本原理和基本过程。
包括无机化工的定义、分类和特点，以及无机化工工艺的基本原理、传热传质过程、相变过程和反应动力学等内容。
这些章节对于初学者来说是很重要的，它们可以帮助初学者理解无机化工工艺学的基本理论和方法。
其次，本书的第五章到第九章介绍了无机化工工艺学的主要技术应用和相关工程实践。
其中包括无机化工反应器的设计与操作、燃烧和氧化过程、干燥和结晶过程、分离和纯化过程、以及催化剂和吸附剂的应用等。
这些章节详细讲解了各种无机化工工艺的原理、设备和操作方法，对于实际工程中的无机化工工艺设计和操作具有重要意义。
此外，本书还介绍了一些无机化工工艺学的前沿技术和研究方向。
比如，杂质的控制与去除、废水处理和固体废弃物的处理等。
这些内容反映了无机化工领域的最新研究进展和工程实践，并提供了一些解决实际问题的方法和思路。
《无机化工工艺学》第三版的出版对于无机化工工程专业的学生和从事无机化工工程研究和实践的工程技术人员都具有重要意义。
通过学习本书，可以帮助学生掌握无机化工工艺学的基本理论和技术方法，培养工程实践能力。
对于工程技术人员来说，本书可以帮助他们理解新技术和新方法的原理，并提供实际操作和问题解决的参考。
综上所述，《无机化工工艺学》第三版是一本内容丰富、全面详细的教材，对于无机化工工程学科的学术研究和实际工程应用都具有重要意义。
希望通过学习本书，读者能够更好地理解无机化工的基本理论和技术方法，并在实际工程中能够灵活运用。
无机化工工艺学——纯碱
❖ 析出碳酸氢钠
❖
Na+ + HCO3－ = NaHCO3 (s)
❖ 反应到一定时间后，氨基甲酸铵的水解是控制步骤，所以
塔中要保持足够的溶液量使反应时间充分。
27
4.2.2 氨碱法的工业生产
碳酸化度R的定义
游离 已结合
R
溶 液 中 全 部CO2浓 度 总氨浓度
CCO2 2C NH3 C NH3,T
5
4.1 概述
四、生产方法
❖草木灰 ❖ 氨碱法生产纯碱 ❖ 联碱碱法生产纯碱（侯氏法） ❖ 路布兰法 湿法芒硝制碱法 干法芒硝制碱法 ❖ 天然碱加工提纯制纯碱
6
4. 2 碱法制纯碱
4.2.1 氨碱法的生产过程
（1）CO2气和石灰乳的制备。煅烧石灰石制得 石灰和二氧化碳，石灰消化而得石灰乳。
（2）盐水的制备、精制及氨化，制得氨盐水。 （3）氨盐水的碳酸化制重碱。来自石灰石煅烧 及重碱煅烧的CO2，经压缩、冷却送至碳化塔。 （4）重碱的过滤及洗涤（即碳化所得晶浆的液 固分离）。 （5）重碱煅烧制得纯碱成品及CO2。 （6）母液中氨的蒸馏回收。
❖ 总组成在 AC 线上，
只 析 出NaHCO3 时 ，
又必须在其饱和面
上 。 所 以 在 RS 线
无机化工工艺学全貌介绍
阐述蒸馏和萃取分离的原理、方法和设备， 以及操作条件的选择和控制。
结晶与沉淀分离
介绍结晶和沉淀分离的原理、方法及设备。
离子交换与吸附分离
分析离子交换与吸附分离的原理、方法和应 用范围。
废气、废水和固废的处理
废气处理
介绍废气的来源、危害及处理方法，包括吸收、吸附、催化燃烧 等方法及设备。
促进经济发展
无机化工工艺学的发展对于推动经济发展具有重要作用。通过改进生产工艺，提高生产效率，降低生 产成本，可以增加企业的竞争力，促进产业升级和转型。
无机化工工艺学的历史与发展
历史回顾
无机化工工艺学的发展可以追溯到古代的冶金和陶瓷制造。随着工业革命的兴起 ，无机化工工艺学得到了快速发展，各种新的提取、合成和加工技术不断涌现。
01
概述无机化工中常见的化学反应类型、特点和应用。
反应动力学与热力学
02
介绍反应速率、反应机理、活化能等反应动力学知识，以及反
应平衡常数、反应热等热力学知识。
反应器类型与选择
03
阐述不同类型反应器的原理、特点和使用范围，以及选择反应
器的原则和依据。
产品的分离与提纯
分离与提纯的目的与方法
说明分离与提纯的目的、基本原则和常用方 法。
03 无机化工工艺流程
原料的预处理
原料的来源与性质
介绍无机化工原料的来源、种类 及性质，说明原料选择的原则和
要求。
原料的破碎与混合
阐述原料破碎的目的、方法和设备， 以及混合操作的原理和设备。
原料的干燥与除杂
分析原料干燥和除杂的必要性，介 绍常用的干燥和除杂方法及设备。
化学反应原理与设备
无机化工中的化学反应
无机化工工艺学 Word 文档
一、填空或选择✧硫酸的制造方法有：铅室法、塔式法和接触法；其中接触法常用。
✧硫铁矿制酸工艺有沸腾焙烧、电除尘、酸洗净化、电除雾、塔式干吸、两转两吸✧硫铁矿是中国硫酸生产的主要原料，硫铁矿的主要成分是二硫化铁（FeS2）✧接触法制硫酸的三个基本工序：焙烧、转化、吸收✧硫铁矿是处理方法有：硫铁矿的破碎、筛分、配矿、脱水✧硫铁矿焙烧反应是一个气-固相非催化反应✧提高硫铁矿焙烧反应速率的途径有：1、提高反应温度，2、减小矿料粒度，3、提高气体与矿粒的相对运动速度，4、提高入炉气体的氧含量。
✧硫铁矿焙烧炉有：块矿炉、机械炉、沸腾炉，其中现代工业均使用沸腾炉✧焙烧工段的主要作用是制出合格的SO2炉气，并清除炉气中的矿尘✧影响沸腾炉焙烧温度的主要因素有投矿量、矿料的含硫量和水分，以及风量。
✧调节炉底压力可采用调节风量和投矿量两个措施✧炉气的冷却方式有：1、绝热降温（只降温不移热量）2、移热降温✧净化工序由洗涤设备、除雾设备和除热设备组成✧炉气净化流程分湿法和干法两类，目前湿法用得最普遍。
湿法因洗涤液不同分为酸洗和水洗两种，以酸洗为主✧要提高SO2的平衡转化率可降低反应温度、提高系统压力和使用富氧焙烧等措施，还可以移去生成物SO3✧钒催化剂以五氧化钒为主要活性组分，以碱金属（主要是钾）硫酸盐为助催化剂，以硅胶、硅藻土、硅酸铝等作载体✧钒催化剂的毒物有砷、氟、酸雾和水分，还有矿尘✧SO2转化为SO3是从经典的气-固相催化理论走向气-液相催化理论。
✧一般，换热方式有冷激式、间接换热式、冷激与间接换热组合式。
其中冷激式又分原料气冷激和空气冷激两种，冷激与间接换热组合式用得最多✧经两次转化后，SO2的转化率可表示为：X f=X1+(1-X1)X2,其中X1、X2、X f表示第一、第二、最终转化率✧氮肥、磷肥与钾肥是三大营养元素肥料，称为大量元素肥料。
硫肥、钙肥和镁肥称为中量营养元素肥料。
硼、锌、铁、锰、铜、钼等称为微量元素肥料。
无机化工工艺学复习题库及答案
无机化工工艺学复习题库及答案一、填空1．氨是由 H 2 和 N 2 直接合成的，主要用于 农业肥料 。
2．合成氨生产的原料，按物质状态可分为 焦炭 、 天然气 、 石脑油 三类 。
3．生产合成氨的主要步骤有___造气___、___净化__、_压缩和合成___三个。
4．蒸汽转化法制得的粗原料气应满足 残余甲烷含量的体积分数不超过0.5% 和22N CO H (摩尔比)≈2.8~3.1 要求。
5．影响重油气化反映的主要因素是 温度 、 压力 、 氧油比 和 蒸汽油比 。
6．煤气中的硫化物分为无机硫和有机硫，其中无机硫约占系统的 90%~95% ，有机硫化物约占 10% 左右。
7．采用物理吸收法脱除CO 2适用于 CO 2>15% 的煤气，常用方法是 低温甲醇法（或聚乙二醇二甲醚法—NHD 法） 。
8. CO 变换反应 CO+ H 2O== CO 2+ H 2 。
9．工业上制取氢气的方法主要是 固体燃料气化法 、 气态烃蒸汽转化法 和 液态烃部分氧化法 。
10．中国合成氨总产量位居世界第一，其中大型企业占总产能的 22% ；用煤为原料生产合成氨的约占总产量的 67% 。
11．合成氨工业上应用较多的粉煤气化炉有 K —T 炉 和 德士古炉 炉。
12．甲烷蒸汽转化反应一、二段转化气中残余甲烷含量分别按 10% 和 0.5% 设计。
13．重油气化反应过程十分复杂，主要过程是重油雾滴升温气化、 气态烃的氧化燃烧 、 气态烃高温热裂解和气态烃与蒸汽反应四类过程。
14．干法脱硫最大优点是 脱硫精度高 ，适用于脱除 低硫或微量硫 。
15．采用化学吸收法脱除CO 2适用于 CO 2<15% 的煤气，常用方法是 热碳酸钾法（或有机胺法——活化MDEA 法） 。
16．氨的合成反应后气体中氨含量不高，一般只有 10%~20% ，工业上常采用 冷凝 法将氨从气体混合物中分离。
，二、判断题1、以空气为气化剂生产的煤气叫做水煤气，其组成中含有大量的H 2和CO ，发热量很高，可作为燃料。
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无机化工工艺学
1、传统蒸汽转化法制得的粗原料气应满足下述要求：
1：残余甲烷含量的体积分数一般不超过0.5%。
2：（H2+CO）/N2（摩尔比）在2.8~3.1
2、烃类蒸汽转化过程的析炭的不利：炭黑生成会堵塞反应
管道，增大压降，使局部区域高温损坏催化剂，增大反映阻力。
3、防止炭黑生成的条件：a.水碳比大于理论水碳比
b.选择合适催化剂并保持活性，避免进入动力学析炭区
c.选择合适操作条件
d. 通过观察管壁颜色检查转化管内是否有炭沉积
4、消除炭黑的方法：a.析炭较轻：降压、减量、提高水碳
比b.析炭较重：蒸汽除炭（12-24h）
5、二段转化反应的目的：a.将一段转化气中的甲烷进一步
转化b.加入空气提供N2，燃烧部分H2实现内部给热6、催化剂还原：工业上常用天然气与蒸汽混合气进行还
原，开始还原的温度一般为250~300℃
7、平衡温距：一、二段转化炉实际出口温度都比出口气体
组成相对应的平衡温度高，这两个温度之差称之为“接近平衡温度差”或简称为“平衡温距”。
即⊿T=T-Tｐ式中T—实际出口温度；Tｐ—与出口气体组成相对应的平衡温度。
8、煤在气化炉中进行的气化过程包括：干燥、热解，以及
由热解生成的炭与气化剂反应三个阶段。
9、煤气化的工业方法：其供热方式可以采用以下几种方
法：①蓄热法②富氧空气气化法③外热法
10、气化炉的床层类型按物料流动的床层分类计有固
定床、流化床及气流床三种。
11、制取半水煤气需要满足的工艺条件：1、（CO+H2 ）与
N2的比例为3.1～3.2. 2、以空气为气化剂时，得含
N2的吹风气，以水蒸气为气化剂时，得到含H2的水
煤气。
12、气化炉燃料层分为以下几个区域：①干燥区②干馏区③
气化区④灰渣区
13、间歇式制半水煤气的工作循环，每个循环分为下列五个
阶段：①吹风阶段②蒸汽一次上吹③蒸汽下吹④蒸汽二次上吹⑤空气吹净
14、制半水煤气的工艺条件：三高一短：高炉温、高风量、
高炭层、短循环。
15、耐硫变换催化剂组成：通常是将活性组分
Co—Mo,Ni—Mo等负载在载体上组成，载体多为
Al2O3 ，Al2O3＋Re2O3(Re代表稀土元素）。
16、特点：（1）有很好低温活性（2）有突出的耐硫和抗毒
性（3）强度高，遇水不粉化（4）可再硫化
17、一氧化碳变换为什么存在最佳反应温度，最佳反应温度
随变换率如何变化？答：温度是CO变换的重要工艺条件随着温度的升高，速率常数k增加的影响大于Kp的影响，此时对反应速度有利，继续升高温度，反应速度随温度的增值为零，再提高温度，Kp的不利影响大于
k值的增益影响，此时反应速度会随温度升高而下降。
对一定催化剂和一定的气体组成而言，此时必将出现最大的反应速度值，与其对应的温度，称为最佳温度或称最适宜温度。
对一定初始组成的反应系统，随着CO变换率x的增加，平衡温度Te及最佳温度Tm均降低。
18、脱硫方法的分类：工业上分为湿法和干法两类。
湿法脱
硫方法的特点：吸收速度或化学反应速度快，硫容大，适合于脱除气体中高硫；脱硫液再生简便，且可循环使用，还可回收硫磺。
按其作用原理可分为物理法、化学法和物理化学法三种。
干法主要缺点：脱硫设备机组庞大，更换脱硫剂笨重，再生能耗大，因其工业应用受到限制，仅适用于脱除低硫或微量硫。
19、湿法脱硫法选择原则：1、能满足特定工艺对脱硫要求
的净化度2、硫容量大。
20、ADA法脱硫为什么容易发生堵塞现象？如何防止？
答：脱硫过程中发生的一些副反应生成的副产物逐渐积累于循环液中，不仅浪费大量碱，而且影响脱硫活性组
分的活性，使吸收H2S 的能力下降，达到饱和程度会从系统中析出，堵塞塔和管道。
当副产物积累到某个程度时需要排除一部分废液并进行处理。
21、 早期ADA 法与改良ADA 法相比，其缺点：1、硫容低
2、脱硫设备庞大
3、要增设脱炭工序。
22、 氧化锌法脱硫的优点：脱硫精度高、硫容量大、使用性
能稳定可靠，但不能脱除噻吩。
23、 原料气最终净化的目的：为了防止一氧化碳、二氧化碳
和硫化物对氨合成催化剂的毒害。
24、 甲烷法催化剂的要求：活性组分高度分散，具有良好的
表面积和孔隙容积，而且其载体能耐高温。
25、 提高平衡氨含量的途径：降低温度、提高压力、保持氢
氮比为3左右并减少惰性气体含量。
18（2）催化剂的还原和使用
反应的活性组成是金属铁，所以使用前要将催化剂还原。
通常用氢气作还原剂：
1、还原反应式：
确定还原条件的原则：①使完全还原为a-Fe 。
②保持还原铁晶粒具有大的表面积、大的活性中心。
还原温度一般选500-520°C ，根据反应式可确定H 2/H 2O 之比要尽可能高。
除了反应因素需要水蒸气含量较低之外，水蒸气含量高可使催化剂颗粒变粗、降低表面积。
压力一般较低为好，空速要较高。
m
ol /KJ 9.149H ),g (O H 4Fe 3H 4O Fe 02982243=∆+=+
26、合成氨生产流程的根据：原料和各工序生产方法。
1、
冷法净化流程：低温甲醇洗涤法脱硫、脱碳，深冷分离
法脱除少量CO的操作2、热法净化流程：热甲碱法脱
碳，甲烷化法脱除少量CO与CO2。
27、气提技术实质：在与合成压力相等的压力条件下，用
一种气体介质通过反应物系，伴有加热，只要气相中
NH3或CO2分压低于液相中相应的平衡分压，就可使
该组分从液相转入气相，从而可把未反应物进行分离。
尿素生产流程
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29、共沸点和顶脊点
共沸点的特征：①温度一定，饱和蒸汽压最低②压力一定，沸点最高；③气液平衡组成相同。
顶脊点的特征：①压力和溶剂量一定，温度最高；②温度和溶剂量一定，压力最低；③不是三元系统的共沸点。
30、高压圈
①合成塔②气提塔③高压甲铵冷凝器
31、颗粒长大的机理：A.团块B.层化C.累积
32、气提水解法的原则流程：将冷凝液中的NH3和CO2用气提方法除去，然后进入水解器，使尿素水解成为NH3和CO2。
水解后的液体再次用水蒸气气提，逐出其中残余的氨和CO2。
33、气提法的种类：1、二氧化碳气提法2、氨气气提法3、ACES法4、等压双气提法。