天然气的组成与化工利用;天然气 的分离与净化;天然气提氦;天然气制碳黑;天然气转化合成甲醇 目的要求 1、了解有机化工工艺的任务、作用、发展和前景。 2、了解天然气的利用途径 3、掌握分离器的工作原理 4、掌握重力分离器的工艺计算 5、了解天然气脱水的常用方法,了解天然气脱硫及硫磺回收的方法 6、掌握三甘醇脱水工艺流程和计算 7、掌握膜分离的方法和甲醇合成工艺 8、了解碳黑的用途和生产工艺 化工工艺学教学指导与习题集 宁夏大学 机械工程学院 过程装备与控制系 石油的化学组成;燃料油的生产;润滑油生产;炼油厂典型流程目的要求 1、了解石油的一般性质和组成 2、掌握原油的预处理和精馏,掌握常减压蒸馏装置及主要影响因素 3、掌握延迟焦化的基本原理 4、掌握催化裂化的特点、反应、催化剂和工艺流程 5、了解加氢裂化和精制 6、掌握润滑油的使用性能和一般生产流程 7、掌握炼油厂典型流程 石油烃裂解;烃类裂解炉;裂解气的压缩与净化;裂解气分离;催化重整;裂解汽油加 掌握烃类裂解反应的工艺计算,了解管式裂解炉型及工艺流程3、掌握裂解气压缩的目的和流程 4、掌握裂解气净化过程中酸性气体脱除、脱水和脱炔的要求和工艺流程 5、掌握深冷分离流程以及甲烷塔、乙烯精馏塔和丙烯精馏塔的流程和特点 6、了解催化重整的化学反应 7、掌握催化重整催化剂的组成和要求,掌握重整过程操作因素和流程 8、掌握汽油加氢反应及工艺条件,了解目前汽油加氢反应常用的催化剂 煤及其转化利用;煤的气化;煤的液化;煤的焦化 目的要求 了解煤炭资源,煤的性质,煤的分类,煤的转化利用。 掌握煤气化基本原理,煤气化炉原理和分类,固定床气化法,沸腾床气化化法,气流床气化 法,煤气化发展和方法选择。 掌握煤液化原理,煤加氢液化工艺。 了解炼焦化学产品的性质与回收。 化工工艺学教学指导与习题集 宁夏大学 机械工程学院 过程装备与控制系 说明湿基组成与干基组成的定义,并计算:已知某混合气体中MA=4.2mol,MB =2.3mol, =5.5mol。则A、B物质各自的湿基组成和干基组成各为多少? CO变化过程中(高)温变换和低温变换催化剂的组成分别是什么? 绘出以煤为原料生产合成氨的典型工艺流程简图?10、 结合工艺流程比较说明分别以天然气、重油和煤为原料生产合成氨工艺的优缺点? 11、 合成氨的性质,主要用途? 12、 原料气制取过程中,造成析碳的原因是什么?析碳的危害表现有哪些?如何防止? 13、 合成氨生产中操作温度最高的设备是什么? 设备投资最大的是什么? 14、 苯菲尔法脱碳液的主要成分有哪些?各起什么作用? 15、 简述间歇制气过程中半水煤气呈周期性变化的组成和原因? 16、 绘出两段变换过程中原料气冷激的T—X 图,并加以说明。 17、 绘出两段变换过程中软水冷激的T—X 图,并加以说明 18、 绘出两段变换过程中(间接换热,催化剂改变)的T—X 图,并加以说明。 19、 绘出两段变换过程中(间接换热,催化剂不变)的T—X 图,并加以说明。 20、 乙烷与过量50%的空气燃烧,乙烷的转化率为90%,燃烧的乙烷有25%生成CO, 其余生成CO ,试计算烟道气干、湿基组成(摩尔分率)?21、 氨合成催化剂在使用前要进行升温还原。若假设每吨催化剂中有 FeO:10%, Fe :22%(重量%)。试写出还原反应并计算每吨催化剂的还原出水量。22、 已知某反应:A 为惰性物质。反应器进口混合气体中MA =2.2mol,MB =0.8mol,MC =0.1mol,MD =7.9mol,M水=10.3mol,若A 物质的转化 率为90%时,试计算反应器出口混合气体中各物质的干基和湿基组成? 23、 根据22 题的计算结果,列出该过程的物料衡算表? 24、 平衡温距的定义和意义是什么?一般工业上认为生产情况正常时的平衡温距是多 25、合成氨制气是吸热过程,根据热量来源的不同,供热的方法有哪些? 26、 烃类蒸气转化一段转化炉由哪些部分组成,简单绘图说明其结构? 27、 分析说明烃类蒸气转化采用两段转化的原因? 28、 1mol 混合气(C 各占50%)与1molCH 29、烃类蒸气转化,已知原料气的处理气量为 2000Kmol/h,催化剂有效体积为 15.2m 和原料气组成,求原料气的空间速度和理论碳空速。组分 CH 12CO 81.187.31 3.37 1.10 0.15 0.01 化工工艺学教学指导与习题集宁夏大学 机械工程学院 过程装备与控制系 30、甲烷与水蒸气混合物中设S/C=5,若转化过程中没有炭黑析出,试计算1atm 和600 条件下各组分干、湿基的平衡组成,并列出物料衡算表。已知此条件下Kp1=0.9618,Kp2=2.7 31、 转化反应CH (平衡),已知操作温度为799C,操作压力为30.1atm,转化气的组成为: 组成 CO 摩尔%(湿基)6.26 5.32 38.42 5.05 40.46 0.49 试就天然气甲烷蒸气转化制氢气过程进行物料衡算:生产能力每小时消耗4700m 天然气,其组成(体积%)见表。在初始混合物中,水蒸气与天然气之比为 2.5,烃的转化率为 67%。 此过程包括下列反应:CH (6),在已转化的气体中,CO对CO2 之比率可取为在气体离开转换器的温度, 即700C 下式(6)呈平衡时的比率。 另知,上述反应700 时Kp1=2.5;Kp3=20;Kp6=1.54 组成 CH 体积%97.8 0.5 0.2 0.1 1.4 32、 燃料用过量 20%的空气燃烧,得到燃烧气组成见表,假设燃料组成为甲烷、乙烷 和氮气,试计算燃料的组成。(提示:元素守恒法) 组成 CO 体积%8.4 1.2 4.2 86.2 33、 0.2MPa,500下含苯蒸气的物流通过两个换热器 后被冷却至 200,其中 在换热器2 中锅炉给水由 75、5MPa 被加热至饱 和,由气液分离器出来的 饱和水在换热器1 中加热 至沸腾。该气液混合物与 换热器2 出来的饱和水在 混合器中混合,然后进入 气液分离器分离出饱和蒸 汽。如果通过换热器1 的水量为通过换热器2 水量的12 倍。求换热器1 所产生的蒸汽 量和每摩尔工艺物料所产生的蒸汽量。 化工工艺学教学指导与习题集 宁夏大学 机械工程学院 过程装备与控制系 34、已知以煤为原料制取空气煤气的 化学反应方程式,试计算该反应体系的 独立反应数。 化工工艺学教学指导与习题集宁夏大学 机械工程学院 过程装备与控制系 10 1、工业上常用的20%发烟硫酸A,又常称105 酸B,试述其两种表示法中是以何种物质含 量为基准的,并写出由A 的互换关系。2、简述工业接触法生产硫酸的步骤和反应方程式 3、硫酸的性质,用途和含量的表示? 4、为何要根据气候选择硫酸产品的浓度? 5、为何不能用浓缩的方法得到纯态的硫酸? 6、硫酸工业的生产原料有哪些? 7、从动力学分析提高硫铁矿焙烧反应速率的措施? 8、硫铁矿焙烧过程的物料衡算? 9、绘出硫铁矿原料预处理的流程简图? 10、绘出硫铁矿沸腾炉的结构简图,并说明其特点? 11、硫铁矿焙烧后炉气中的杂质有哪些,各有什么危害? 12、如何选择除尘的方法? 13、二氧化硫在催化剂表面和氧进行的氧化反应共分为几个步骤? 14、二氧化硫转化反应的段间冷却有那几种形式? 15、比较说明一转一吸和两转两吸流程的特点? 16、二氧化硫氧化时,若采用常压操作,起始反应温度为420,原料气中SO 浓度为8%。采用一段钒催化剂催化转化,其转化率是否可以达到90%? 17、在“文-泡-冷-电”净化流程中,文、泡、冷、电各代表什么设备,有什么作用? 化工工艺学教学指导与习题集 宁夏大学 机械工程学院 过程装备与控制系 11 1、我国工业生产烧碱有哪些?其中采用较多的方法是什么?又可分为哪些方法?并比较说 明各方法的优缺点? 2、写出纯碱和烧碱的分子式和俗称,各有哪些性质和用途? 3、采用联合法制纯碱和氯化铵时,其制铵过程的主要设备是什么?设计时应满足的要求有 哪些? 4、比较说明联合法制纯碱与氨碱法制纯碱的优缺点? 5、绘出联合法制纯碱与氨碱法制纯碱的工艺流程简图? 6、写出电解法制NaOH 的电极反应,若忽略阴、阳极溶液对分解的影响,试计算电解时的 理论分解电压是多少? 已知:(φ /Cl-=1.3583V)7、写出石灰石煅烧的反应式,并从热力学分析其影响因素? 8、已知石灰石煅烧反应在298K 的焓值为181KJ/mol,熵值为160.8 J/molK,求常压下石灰 石分解的最低温度是多少? 9、25C 的氨母液Ι ,C(NH 投入结晶器中,冷析温度计10C,主泵循环 量2500m )为67.2tt,试求(1)稀释倍率(2)以温度和浓度表示的 过饱和度。 10、某一氯碱厂电解车间有40 个电解槽,每个电解槽通过的电流为10000A,实际每天产出 342.912Kg 氢气,求电流效率和每天生产NaOH 和Cl 11、新建一电解车间,年产含30%NaOH 的烧碱6000t,采用隔膜电解槽进行生产,已知槽 电流为29000A,电流效率为96%,求每年运行时间为8400h 所需的电解槽数。 12、试进行氨盐水碳酸化系统的物料与热量衡算, 已知:进入系统的气体:(炉气与窑气)平均温度30、压力0.4MPa、CO %=57%排出系统气体:平均温度42、压力0.25MPa CO 在碳化系统的吸收率为93%13、简述氨碱法生产的步骤? 14、绘出石灰窑的结构简图,并标示从窑顶向下共分为几个区/ 15、盐水精制的目的和方法? 16、盐水吸氨的目的、主要反应和吸氨过程的变化? 17、氨盐水碳酸化的目的和基本原理/ 18、碳化吸收速度的影响因素? 19、碳化塔的适宜控制条件? 20、重碱煅烧的原理和化学反应? 21、氨碱法生产中出现的三废组成有哪些? 22、如何选择联碱法的工艺条件? 23、影响氯化铵结晶过程的主要因素? 24、电解过程的法拉第第一、第二定律? 25、绘出隔膜电解槽的结构示意简图? Cl/tt O2/tt NH3l/tt NH3l/tt 密度/Kg/m 温度/热容/KJ/KgK 氨盐水 89.8 24.1 100.8 1175.035 3.266 取出清液 97.5 41.1 25.0 71.5 303.266 化工工艺学教学指导与习题集 宁夏大学 机械工程学院 过程装备与控制系 12 1、尿素的性质和用途? 2、尿素合成反应,并从热力学分析其合成反应的主要影响因素? 3、写出尿素的化学名称和分子式,计算尿素的理论含N 量为多少? 4、尿素生产工艺方法主要有哪些?其中建厂最多,生产能力最大的工艺是什么?并绘出流 程简图? 5、尿素结晶造粒时采用加入晶种的优点有哪些? 6、化学肥料的品种有哪些? 7、写出尿素合成的化学反应方程式? 8、影响尿素合成反应化学平衡的因素? 9、填表比较水溶液循环法和CO 气提法工艺参数的区别生产工艺 氨碳比NH 压力/MPa 水溶液循环法 CO 气提法10、绘出斯特米卡帮公司CO 气提法的工艺流程简图?