《陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院過程裝備與控制工程工業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)期末考試復(fù)習(xí)資料匯總總結(jié)(共43頁)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院過程裝備與控制工程工業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)期末考試復(fù)習(xí)資料匯總總結(jié)(共43頁)（43頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 2.2.2 有關(guān)物料計(jì)算的基本概念 一、物料、能量與熱量的平衡： 穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)中， 進(jìn)入系統(tǒng)的質(zhì)量（能量）=離開系統(tǒng)的質(zhì)量（能量） 絕大多數(shù)化工過程無其他能量輸入、輸出，也無熱量與其他形式能量間的相互轉(zhuǎn)化，則作“熱量守恒”計(jì)算（近似絕熱）。 2、 化學(xué)反應(yīng)效率——反應(yīng)度： 定義：表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度； 對(duì)單一化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)的反應(yīng)度稱為某種原料的轉(zhuǎn)化率（轉(zhuǎn)化反應(yīng)）、變換率（變換反應(yīng)）、合成率（合成反應(yīng)）。 計(jì)算原則:選擇反應(yīng)物系中不過量的關(guān)鍵組分或限制組分的轉(zhuǎn)化率。 1.限制反應(yīng)物 化學(xué)反應(yīng)原料不

2、按化學(xué)計(jì)量比配料時(shí)，其中以最小化學(xué)計(jì)量數(shù)存在的反應(yīng)物稱為限制反應(yīng)物。 2.過量反應(yīng)物 不按化學(xué)計(jì)量比配料的原料中，某種反應(yīng)物的量超過限制反應(yīng)物完全反應(yīng)所需的理論量，該反應(yīng)物稱為過量反應(yīng)物。 注意 1. 復(fù)雜反應(yīng)：反應(yīng)度≠轉(zhuǎn)化率（因?yàn)橛修D(zhuǎn)化成別種物質(zhì)的可能）； 2. 原料按方程式計(jì)量系數(shù)配備時(shí)，各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等； 3.反應(yīng)度≠產(chǎn)物濃度（因?yàn)橛懈狈磻?yīng)、副產(chǎn)物存在）。 三、產(chǎn)率和選擇性 1.產(chǎn)率 產(chǎn)率指的是化學(xué)反應(yīng)過程中得到目的產(chǎn)品的百分?jǐn)?shù)。常用的產(chǎn)率指標(biāo)為理論產(chǎn)率。理論產(chǎn)率是以產(chǎn)品的理論產(chǎn)量為基礎(chǔ)來計(jì)算的產(chǎn)率，即化學(xué)反應(yīng)過程中實(shí)際所得目的產(chǎn)品量

3、占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般情況下，實(shí)際得到的目的產(chǎn)品數(shù)量只會(huì)比理論產(chǎn)量小，因此理論產(chǎn)率總是小于100%。根據(jù)計(jì)算目的產(chǎn)品理論產(chǎn)量的基準(zhǔn)不同，理論產(chǎn)率又有兩種不同的表示方法。 2.選擇性 φ=生成目的產(chǎn)物所消耗的反應(yīng)物的量（mol） / 轉(zhuǎn)化了的反應(yīng)物的量（mol）； φ ≤ 1,并且具有——針對(duì)性。 四、收率 收率=生成產(chǎn)物所消耗的反應(yīng)物的量（mol）與 進(jìn)入系統(tǒng)的反應(yīng)物的量（mol）的比值 說明 在某些生產(chǎn)過程中，由于采用的原料是復(fù)雜的混合物，其中的各種成分都有可能轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物，而各種物料在反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的情況又很難確定（比如石

4、油裂解生產(chǎn)有機(jī)原料乙烯過程），此時(shí)，無法或很難用產(chǎn)率來表示產(chǎn)品的得率。為了表明反應(yīng)效果，就常以收率來計(jì)算目的產(chǎn)物的得率。 五、原材料消耗指標(biāo)： 消耗指標(biāo)又稱單耗，指制造單位數(shù)量（噸產(chǎn)品）的產(chǎn)品所消耗原材料和能量的數(shù)量；為重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 按反應(yīng)方程式計(jì)算的叫理論單耗。 六、氣相反應(yīng)過程體積膨脹比或體積縮小比： E=反應(yīng)生成產(chǎn)物的體積 / 反應(yīng)前原料的體積 七、空速、接觸時(shí)間和空時(shí)得率： 空速：對(duì)于氣-固相催化反應(yīng)，說明了催化劑床層處理氣體的能力； 定義：每小時(shí)通過1m3催化劑床層的氣體標(biāo)準(zhǔn)體積數(shù)，m3（氣體）/m3(催化劑）h 若空速大，

5、說明反應(yīng)器生產(chǎn)能力大。 Vsp= V Vcat 空時(shí)（接觸時(shí)間）：虛擬時(shí)間，表示氣體混合物流過床層的平均逗留時(shí)間。 τ=1/Vsp= Vcat V 3. 空時(shí)得率：㎏（產(chǎn)品）/m3(催化劑）h, 用來衡量催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度。 4.單程收率 選擇性和單程收率的關(guān)系： 選擇性單程轉(zhuǎn)化率＝單程收率 Y=αφ 二、 穩(wěn)定過程與非穩(wěn)定過程 1. 定義： 若一個(gè)過程的所有變量（p、T、流量、組成等）

6、僅隨空間而變化（設(shè)備內(nèi)不同點(diǎn)有差別），而不隨時(shí)間而變化，則此過程為穩(wěn)定過程。反之為非穩(wěn)定過程。 2. 穩(wěn)定條件 質(zhì)量流量不變：即單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的物料總量等于離開系統(tǒng)的物料總量。 熱流不變： 單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入和離開系統(tǒng)的熱量相等。 狀態(tài)不變（進(jìn)出口狀態(tài)不隨時(shí)間而變化） 3. 實(shí)際過程的處理 實(shí)際的化工生產(chǎn)中一般常常是連續(xù)操作的過程（如化肥廠，與機(jī)加工有很大區(qū)別），除開、停車階段外，其他階段可按穩(wěn)定過程處理。 對(duì)于間歇操作，從長時(shí)間看，其物料及產(chǎn)物的平均值也基本穩(wěn)定，故也可按穩(wěn)定過程對(duì)待。 4. 通式： 〔輸入的物料量〕+〔反應(yīng)生成的物料量〕= 〔輸

7、出的物料量〕+ 〔 積累的物料〕+〔消耗的物料量〕 P15式（2-2 合成氨原料氣的制備 1. 固體燃料氣化: 是指用氧或含氧氣化劑對(duì)固體燃料(指煤和焦炭)進(jìn)行熱加工，使其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，簡(jiǎn)稱為“造氣”。氣化所得到的可燃性氣體稱為煤氣，進(jìn)行氣化反應(yīng)的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐。 2. 煤氣種類： 空氣煤氣：是以空氣作為氣化劑所制得的煤氣。其成分主要為氮和二氧化碳。 水煤氣：系以水蒸氣為氣化劑制得的煤氣，主要成分為氫氣和一氧化碳，兩者含量之和可達(dá)到85％左右。 混合煤氣：以空氣相水蒸氣同時(shí)作為氣化劑所制得的煤氣，其配比量以維持反應(yīng)能夠自熱進(jìn)行為原

8、則。 半水煤氣：以適量空氣(或富氧空氣)與水蒸氣作為氣化劑，所得氣體的組成符合(co十H2)／N z＝3.1—3.2(摩爾比)以能滿足生產(chǎn)合成氨對(duì)氫氧比的要求。 3. 間歇式制取半水煤氣的工作循環(huán) （1） 吹風(fēng)階段 由煤氣發(fā)生爐底部送入空氣，提高燃料層溫度，吹風(fēng)氣放空。 （2）上吹制氣階段 水蒸氣由爐底送入，經(jīng)灰渣層預(yù)熱、進(jìn)入氣化層進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成的煤氣送入氣柜。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，燃料層下部溫度下降，上部升高，造成煤氣帶走的顯熱增加。因此，操作一段時(shí)間后需更換氣流方向。 (3) 下吹制氣階段 水蒸氣自上而下通過燃料層進(jìn)行氣化反應(yīng)。

9、煤氣由爐底引出，經(jīng)回收熱量后送入氣柜。由于煤氣下行時(shí)經(jīng)過灰渣層溫度下降，從而減少了煤氣帶走的顯熱損失，燃料層溫度均衡。 (4)二次上改階段 水蒸氣自爐底送入，煤氣爐底部的煤氣排凈，氣作好安全準(zhǔn)備。目的是要將存在于為下一循環(huán)吹入空 (5)空氣吹凈階段 目的是要回收存在于煤氣爐上部及管道中殘余的煤氣，此部分吹風(fēng)氣亦應(yīng)加以回收，作為半水煤氣中N2的來源。 制氣工藝條件：提高燃料層溫度的方法，增加吹風(fēng)速度，延長吹風(fēng)時(shí)間（降低含CO量） 5. 烴類蒸氣轉(zhuǎn)化法是以氣態(tài)烴和石腦油為原料生產(chǎn)合成氨最經(jīng)濟(jì)的方法。具有不用氧氣、投資省和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。 原理

10、：烴類蒸氣轉(zhuǎn)化系將烴類與蒸汽的混合物流經(jīng)管式爐管內(nèi)催化劑床層，管外加燃料供熱，使管內(nèi)大部分烴類轉(zhuǎn)化為H2、co和coB。然后將此高溫(850一860℃)氣體送入二段爐。此處送入合成氨原料氣所需的加N2空氣，以便轉(zhuǎn)化氣氧化并升溫至1000℃左右，使cH4的殘余含量降至約o．3％，從而制得合格的原料氣。 平衡溫距 所謂平衡溫距是指轉(zhuǎn)化爐出口氣體的實(shí)際溫度與出口氣體組成相對(duì)應(yīng)的平衡溫度之差，通常被稱作“接近平衡溫度差”，簡(jiǎn)稱為“平衡溫距”，用AT表示。 蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑： 由于烴類蒸氣轉(zhuǎn)化過程是在高溫下進(jìn)行的，且存在析碳問題，這樣就要求催化劑除具有活性、高強(qiáng)度外，還要具有較好的熱穩(wěn)

11、定性和抗析碳能力。 以鎳活性最佳，以NiO狀態(tài)存在的，其含量在4％一30％（單位質(zhì)量催化劑的活性以鎳的含量為15％一35％時(shí)最高。） 空間速度： (1) 原料氣空速 表示每立方米催化劑每小時(shí)通過的含烴原料的標(biāo)準(zhǔn)立方米數(shù)(Nm3／m3.h)。 (2) 碳空速 以碳數(shù)為基準(zhǔn)，用含烴原料中所有的烴類碳數(shù)都折算成甲烷的碳數(shù)，即每立方米催化劑每小時(shí)通過甲烷的標(biāo)準(zhǔn)立方米數(shù)或干摩爾數(shù)。 (3)理論氫空速 假定含烴原料全部進(jìn)行轉(zhuǎn)化和CO變換，將其折合成H2，其中1Nm3CO相當(dāng)于I Nm3的H 2，1Nm3的CH4相當(dāng)于4Nm3的H2。因此，理論氫空速應(yīng)指每立方米催

12、化劑每小時(shí)通過理論H 2的標(biāo)準(zhǔn)立方米數(shù)。 (4)液空速 指每升催化劑每小時(shí)通過液態(tài)烴的升數(shù)。只用于以液態(tài)烴類原料時(shí)。 6.甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)為什么要分段進(jìn)行？ 在加壓操作條件下，相應(yīng)地蒸汽轉(zhuǎn)化溫度應(yīng)控制在1000℃以上。因烴類蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故應(yīng)在高溫下進(jìn)行。鑒于目前耐熱合金鋼管只能在800—900℃下工作，合成氨過程中不僅要有氫氣，而且還應(yīng)有氮?dú)?。因此，工業(yè)上采用了分段轉(zhuǎn)化的流程。 7.甲烷蒸汽為什么要加壓轉(zhuǎn)化？ 答：為了減少原料氣的壓縮功耗，加壓的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約動(dòng)力消耗；提高過星蒸汽熱回收的價(jià)值；減小設(shè)備容積，降低投資費(fèi)用 。 8.一段反應(yīng)與二

13、段反應(yīng)的區(qū)別及結(jié)構(gòu)的區(qū)別？ (1)平衡溫距不同：一段在10-15℃間，二段在15-30℃間 (2)出口氣體殘余甲烷含量不同：一段CH4＜10%，二段CH4＜0.5% (3)一段轉(zhuǎn)化爐的受熱程度受到棺材耐溫性能的限制 (4)轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)不同：一段轉(zhuǎn)化爐 由若干根反應(yīng)管相加熱室的輻射段及回收熱量的對(duì)流段兩個(gè)主要部分組成。反應(yīng)管要長期處于高溫、高壓和氣體腐蝕的苛刻條件下運(yùn)行，需要采用耐熱合金鋼管。二段轉(zhuǎn)化爐與一段轉(zhuǎn)化不同，這里加入空氣燃燒一部分轉(zhuǎn)化氣以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部自熱，同時(shí)也補(bǔ)入了必要的氮。二段轉(zhuǎn)化爐為一直立式圓筒。殼體材質(zhì)為碳鋼，內(nèi)襯耐火材料，爐底有水夾管。 第二章 合成氨原料氣的凈

14、化 硫容量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量脫硫劑所能脫除硫的最大數(shù)量 1. 比較干、濕法脫硫的特點(diǎn)？ 干法脫硫：指采用固體吸收劑或吸附劑以脫除硫化氫或有機(jī)硫。 常見的干法脫硫有：氧化鐵法、活性炭法、鉆—鑰加氫和氧化鋅法等。 特點(diǎn)：由于固體脫硫劑硫容量有限，—般適于脫低硫且反應(yīng)器體積較龐大。雖然干法脫硫凈化度高，并能脫除各種有機(jī)硫化物，但脫琉劑難于或不能再生，且系間歇操作，設(shè)備龐大。因此不適于用作對(duì)大量硫化物的脫除。 濕法脫硫：采用溶液吸收硫化物的脫硫方法通稱為濕法脫硫。適用于含大量硫化氫氣體的脫除。其優(yōu)點(diǎn)之一是脫硫液可以再生循環(huán)使用并回收富有價(jià)值的硫磺。脫硫效果沒有干法脫硫

15、好。 濕法脫硫方法，可分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理—化學(xué)吸收法三類。 常見的有碳酸納、氨水和醇胺溶液等吸收硫化氫的方法屬化學(xué)吸收法，用冷甲醇吸收硫化氫的方法屬物理吸收法。 依再生方式又可分為循環(huán)法和氧化法。循環(huán)法是將吸收硫化氫后的富液在加熱降壓或氣提條件下解吸硫化氫。氧化法是將吸收硫化氫后的富液用空氣進(jìn)行氧比，同時(shí)將液相中的HS—氧化成單質(zhì)硫。 2. 氨水催化法 對(duì)苯二酚為催化劑，通常認(rèn)為對(duì)苯二酚為還原劑，在堿性溶液中能被空氣氧化為對(duì)苯醌： 3.改良ADA法 反應(yīng)歷程： 改良ADA法脫硫范圍較寬，精度較高[H2S含量可脫至小于110—

16、1，溫度從常溫到60℃間變化。其成分復(fù)雜，溶液費(fèi)用較高。 4.一氧化碳變換 此反應(yīng)過程中消耗的只是水蒸汽。因此，一氧化碳變換既是原料氣的凈化過程，又是原料 氣制備的繼續(xù)。而殘余的少量一氧化碳再通過其他凈化方法加以脫除。 根據(jù)使用催化刑活性溫度的高低，又可分為中溫變換(或稱高溫變換)和低溫變換。 中溫變換是以Fe3O4為催化劑主體，反應(yīng)溫度為350一550℃，變換后氣體中仍含有3％左右的CO。低溫變換是以銅或硫化鈷-硫化鉬為催化劑主體，操作溫度為180一280℃，出口氣中殘余CO可降至0.3％左右。 5.為什么一氧化碳變換存在最佳溫度？ 答：變換反應(yīng)是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)。從

17、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可知，溫度升高，反應(yīng)速度常數(shù)增大，而 平衡常數(shù)隨溫度的升高而減小。CO平衡含量增大，反應(yīng)推動(dòng)力將變小?？梢姕囟葘?duì)兩者的影 響互為矛盾。因此，對(duì)于一定催化劑和氣相組成以及對(duì)應(yīng)每一個(gè)轉(zhuǎn)化率時(shí)，必定對(duì)應(yīng)有——個(gè) 最大的反應(yīng)速度值。與該值相對(duì)應(yīng)的溫度稱為最適宜溫度。 6.二氧化碳的脫除 物理吸收法是利用CO2能溶解于水或有機(jī)溶劑的特性進(jìn)行操作的。常用的方法有水洗法、低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法、聚乙醇二甲醚法等。吸收能力的大小取決于co2在該溶液中的溶解度。溶液的再生采用減壓閃蒸法。 缺點(diǎn)：由于選擇性差，且僅以減壓閃蒸的方法進(jìn)行再生．一般CO2回收率不高．此法僅適用于CO2有富

18、余的合成氨廠。 化學(xué)吸收法是用熱碳酸鉀、有機(jī)醇胺和氨水等堿性溶液作為吸收劑，實(shí)際上屬于酸堿中和反應(yīng)。 7. 熱碳酸鉀脫除法 生成的KHCO3在減壓和受熱時(shí)分解吸出CO2，溶液重新再生為K2CO3循環(huán)使用。 脫碳應(yīng)用最多的方法有：以氦基酸為活化劑、五氧化二釩為緩燭劑的氨基乙酸法；以二乙醇胺為活化劑、五氧化二釩為緩蝕劑的改良熱鉀堿法；以二乙醇胺和硼酸的無機(jī)鹽為活化劑、五氧化二釩為緩蝕劑的催化熱鉀堿法。 轉(zhuǎn)化度： 再生度： 熱碳酸鉀脫除CO2的流程： 8.甲烷化法的中變-低變串聯(lián)流程 變換工藝流程的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)依據(jù)

19、原料氣中CO含量高低來加以確定。CO含量高，應(yīng)采用中溫變換。這是由于中變催化劑操作溫度范圍較寬、而且價(jià)廉易得，使用壽命長。當(dāng)CO含量高于15％時(shí)，應(yīng)考慮將反應(yīng)器分為二段或三段變換。其次是根據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)的原料氣溫度和濕含量，考慮氣體預(yù)熱和增濕，合理利用余熱。第三應(yīng)將CO變換和脫除殘余CO的方法結(jié)合考慮，如果CO脫除方法允許CO殘量較高，則僅用中變即可。否則，采用中變與低變串聯(lián)，以降低變換氣中CO含量。 1、 催化裂化條件下，主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)？ l 烷烴的的裂解，產(chǎn)物以C3、C4和中等大小的分子居多 l 異構(gòu)化、芳構(gòu)化、環(huán)烷化，使裂解產(chǎn)物中異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴的含量增多； l 氫轉(zhuǎn)

20、移反應(yīng)（即烯烴還原成飽和烴），使催化汽油中容易聚合的二烯烴類大為減少 l 聚合、縮合反應(yīng) 2、 催化重整過程所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要有那幾類？ 六環(huán)環(huán)烷烴的脫氫；五元環(huán)烷烴異構(gòu)化再脫氫；烷烴環(huán)化再脫氫；烷烴異構(gòu)化；加氫裂化 3、 加氫裂化過程發(fā)生的主要反應(yīng)有哪些？ 加氫裂化是催化裂化技術(shù)的改進(jìn)，在臨氫條件下進(jìn)行催化裂化，可抑制催化裂化時(shí)的發(fā)生的脫氫縮合反應(yīng)，避免焦炭的生成。主要反應(yīng)有加氫精制、加氫裂化。加氫精制，以除去原料中的硫、氮、氧等雜質(zhì)，和二烯烴，以改善加氫裂化所得的油料的質(zhì)量；加氫裂化，在裂化活性較高的催化劑上進(jìn)行裂化反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)，最大限度的生產(chǎn)汽油和中間餾分油 1. 石油

21、的主要組成是什么？常、減壓蒸餾有哪幾類？ 答：石油的化合物可以分為烴類、非烴類以及膠質(zhì)和瀝青三大類。烴類即碳?xì)浠衔?，在石油中占絕大部分。非烴類指含有碳、氫及其他雜原子的有機(jī)化合物。 常、減壓蒸餾有三類：（1）燃料型 （2）燃料—潤滑油型 （3）燃料—化工型 4. 石油的一次加工、二次加工介紹 答：石油一次加工的方法為常壓蒸餾和減壓蒸餾。 石油的二次加工方法有：（1）催化重整 催化重整的原料是石腦油，催化重整裝置能提供高辛烷值汽油，還為化纖、橡膠、塑料和精細(xì)化工提供苯、甲苯、二甲苯等芳烴原料以及提供液化氣和溶劑油，并副產(chǎn)氫氣。其催化劑是由活性組分（鉑）、助催化劑和酸性載

22、體（如經(jīng)HCl處理的Al2O3）組成。 （2）催化裂化 原料是直餾柴油、重柴油、減壓柴油或潤滑油餾分，甚至可以是渣油焦化制石油焦后的焦化餾分油。獲得的產(chǎn)品是高質(zhì)量的汽油，并副產(chǎn)柴油、鍋爐燃油、液化氣和氣體等產(chǎn)品。催化劑是過去采用硅酸鋁催化劑，目前采用高活性的分子篩催化劑。 （3）催化加氫裂化 加氫裂化的原料油可以是重柴油、減壓柴油，甚至減壓渣油，另一原料是氫氣。催化加氫裂化系指在催化劑存在及高氫壓下，加熱重質(zhì)油使其發(fā)生各類加氫和裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成航空煤油、柴油、汽油（或重整原料）和氣體等產(chǎn)品的加工過程。 催化劑分為兩類，即Ni、Mo、W、Co的非貴金屬氧化物和Pt、Pd貴金屬氧化物，

23、均用硅酸鋁加分子篩或氧化鋁為載體。非貴金屬氧化物催化劑要先進(jìn)行還原活化才有活性。 （4）烴類熱裂解 烴類熱裂解主要目的是為了制取乙烯和丙烯，同時(shí)副產(chǎn)丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳烴及其他化工原料。熱裂解的原料較優(yōu)者是乙烷、丙烷和石腦油。 8. 濃度、溫度、壓力對(duì)化學(xué)平衡、反應(yīng)速率的影響？ 答：濃度 根據(jù)反應(yīng)平衡移動(dòng)原理，反應(yīng)物濃度越高，越有利于平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng) 。 從反應(yīng)速率式可知，反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越快。 溫度 對(duì)于吸熱反應(yīng)，△H＞0,平衡常數(shù)隨著溫度升高而增大，有利于反應(yīng)，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增加。對(duì)于放熱反應(yīng)，△H＜0，平衡常數(shù)隨著溫度

24、升高而減小，平衡產(chǎn)率降低。 反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度升高而增加。 壓力 壓力對(duì)液相和固相反應(yīng)的平衡影響較小。氣體的體積受壓力影響大，故壓力對(duì)有氣相物質(zhì)參加的反應(yīng)平衡影響很大，其規(guī)律為：（1）對(duì)分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率；（2）對(duì)分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大；（3）對(duì)分子數(shù)沒有變化的反應(yīng)，壓力對(duì)平衡產(chǎn)率無影響。 在一定的壓力范圍內(nèi)，加壓可減小氣體反應(yīng)體積，且對(duì)加快反應(yīng)速率有一定好處。 9. 什么是最佳反應(yīng)溫度？ 答：正、逆反應(yīng)速率之差即為產(chǎn)物生成的凈速率有一個(gè)極大值，此極大值對(duì)應(yīng)的溫度稱為最佳反應(yīng)溫度。 10. 催化劑的作用？催化劑的三

25、個(gè)基本特征？ 答：催化劑的作用：（1）提高反應(yīng)速率和選擇性；（2）改進(jìn)操作條件：（3）催化劑有助于開發(fā)新的反應(yīng)過程，發(fā)展新的化工技術(shù)。（4）催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用。 催化劑的三個(gè)基本特征：（1）催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時(shí)，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。（2）催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間（即加速作用），但不能改變平衡。（3）催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)。 11. 反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算的現(xiàn)實(shí)意義？ 答：物料衡算和熱量衡算是化學(xué)工藝的基礎(chǔ)之一，通過物料、熱量衡算，計(jì)算生產(chǎn)過程的原料消耗指標(biāo)、熱負(fù)荷和產(chǎn)品產(chǎn)率等，為設(shè)計(jì)和

26、選擇反應(yīng)器和其他設(shè)備的尺寸、類型及臺(tái)數(shù)提供定量依據(jù)；可以核查生產(chǎn)過程中各物料量及有關(guān)數(shù)據(jù)是否正常，有否泄露，熱量回收、利用水平和熱損失的大小，從而查找出生產(chǎn)上的薄弱環(huán)節(jié)和瓶頸部位，為改善操作和進(jìn)行系統(tǒng)的最優(yōu)化提供依據(jù)。 1. 影響氨平衡濃度的因素有哪些？ 答：① 溫度和壓力 溫度降低或壓力增高，都能使平衡常數(shù)及相應(yīng)的平衡氨含量增大；② 氫氮比 當(dāng)氫氮比為3時(shí)，平衡氨含量最大；③ 惰性氣體 惰性氣體會(huì)使平衡氨含量明顯下降。 2. 惰性氣體對(duì)氨合成反應(yīng)的平衡濃度及反應(yīng)速率的影響。 答：惰性氣體含量對(duì)平衡氨濃度有影響，對(duì)反應(yīng)速率也有影響，而且對(duì)兩方面的影響是一致的，即惰氣含量增加，會(huì)使

27、反應(yīng)速率下降，也使平衡氨濃度降低。 第1章 合成氨 本章主要從原料氣制取、原料氣凈化及氨的合成等工藝過程，詳細(xì)講述了氨的合成原理、工藝方法、工藝條件的選擇及工藝計(jì)算。 緒論 本門課程的性質(zhì)和任務(wù)，課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)的安排，課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求。合成氨生產(chǎn)的概況。 目的要求 1） 了解合成氨的發(fā)展歷史和我國合成氨的工業(yè)概況 （2） 了解合成氨生產(chǎn)的典型流程 （一）原料氣的制取 1． 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)理論，烴類蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，工業(yè)生產(chǎn)方法和美國凱洛格工藝流程和設(shè)備 目的要求 （1）了解氣態(tài)烴類轉(zhuǎn)化的主要

28、反應(yīng) （2） 掌握甲烷氣態(tài)烴類轉(zhuǎn)化的基本理論 （3） 了解烴類蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的性質(zhì)作用 （4） 掌握烴類蒸汽轉(zhuǎn)化的工業(yè)生產(chǎn)方法 2． 重油部分氧化 油氣化和碳黑回收 目的要求 （1） 掌握重油氣化基本原理及工藝條件分析 （2） 了解工藝流程及主要設(shè)備 3. 煤氣化 煤氣化基本原理和制取半水煤氣的方法， 目的要求 （1）掌握煤氣化的基本原理 （2）掌握半水煤氣制取的工業(yè)方法 4.一氧化碳變換 目的要求 （1） 掌握一氧化碳變換的基本原理 （2） 掌握一氧化碳變換的工藝條件 （3） 了解工藝流程及熱能回收 （2） 原

29、料氣凈化 5. 原料氣脫硫 目的要求 （1） 掌握干法脫硫、濕法脫硫的基本原理 （2） 了解氧化法催化劑的選擇 6. 二氧化碳的脫除 目的要求 （1） 掌握物理吸收法脫除二氧化碳的一般問題 （2）掌握化學(xué)吸收法脫除二氧化碳的過程，原理，工藝流程條件 7. 原料氣的最終凈化 目的要求 （1） 掌握銅氨液吸收法 （2） 掌握甲烷化法的基本原理 （3） 合成與綜述 8.氨的合成 合成熱力學(xué)基礎(chǔ)，合成反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)分析，氨的合成 目的要求 1） 掌握氨合成的熱力學(xué)基礎(chǔ)及工藝條件，參數(shù)的選擇 （2） 了解氨合成的反應(yīng)動(dòng)力

30、學(xué)和氨合成的催化劑 （3） 了解氨的分離及合成流程 （4） 了解氨合成的主要設(shè)備 9.合成氨生產(chǎn)綜述 目的要求 （1） 評(píng)價(jià)生產(chǎn)總流程 （2） 掌握合成氨生產(chǎn)中能量消耗及節(jié)能措施 第2章 硫酸 緒論 硫酸生產(chǎn)的概括和本篇主要內(nèi)容。 目的要求 （1） 了解硫酸在國民經(jīng)濟(jì)中的地位及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r （2）熟悉H2SO4性質(zhì)及其生產(chǎn)中的幾種重要原料 1.從硫鐵礦制SO2爐氣 硫鐵礦焙燒（反應(yīng)、速度、物料及能量衡算），沸騰焙燒（原理、設(shè)備、流程、工藝條件），幾種焙燒方法。 目的要求 （1） 掌握硫鐵礦焙燒的基本原理，焙燒的

31、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。 （2） 熟悉沸騰焙燒的原理、設(shè)備和工藝條件的選擇。 （3） 了解硫鐵礦焙燒的工藝流程 （4） 了解幾種焙燒方法。 2. 爐氣的凈化與干燥 爐氣凈化（原理、濕法流程、文丘里除塵），酸霧形成原理及控制方法，爐氣干燥（工藝條件、流程） 目的要求 （1） 掌握爐氣凈化的基本原理 （2） 熟悉濕法流程和文丘里除塵 （3） 了解酸霧形成原理及控制方法 （4） 掌握爐氣干燥的工藝條件，了解其流程 3．SO2催化劑 SO2催化氧化原理，工藝條件，催化氧化工藝流程 目的要求 （1） 掌握SO2催化氧化原理（熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)）

32、 （2） 掌握催化氧化工藝條件的選擇 （3） 了解催化氧化工藝流程 4. SO2吸收 SO2吸收原理、工藝條件，干燥-吸收系統(tǒng)（產(chǎn)量、物料衡算、工藝條件） 目的要求 （1） 掌握SO2吸收的基本原理和工藝條件的選擇 （2） 了解干燥-吸收系統(tǒng)的流程 （3） 掌握產(chǎn)量等物料的衡算 5. 三廢治理 硫酸尾氣的環(huán)境保護(hù)及處理 石油化學(xué)及煉制 石油的化學(xué)組成；燃料油的生產(chǎn)；潤滑油生產(chǎn)；煉油廠典型流程 目的要求 1、了解石油的一般性質(zhì)和組成 2、掌握原油的預(yù)處理和精餾，掌握常減壓蒸餾裝置及主要影響因素 3、 掌握延遲焦化的基本原

33、理 4、 掌握催化裂化的特點(diǎn)、反應(yīng)、催化劑和工藝流程 5、 了解加氫裂化和精制 6、掌握潤滑油的使用性能和一般生產(chǎn)流程 7、 掌握煉油廠典型流程 石油化工原料合成 石油烴裂解；烴類裂解爐；裂解氣的壓縮與凈化；裂解氣分離；催化重整；裂解汽油加氫 目的要求 1、 掌握烴類裂解反應(yīng)的機(jī)理和操作條件對(duì)裂解結(jié)果的影響 2、 掌握烴類裂解反應(yīng)的工藝計(jì)算，了解管式裂解爐型及工藝流程 3、 掌握裂解氣壓縮的目的和流程 4、掌握裂解氣凈化過程中酸性氣體脫除、脫水和脫炔的要求和工藝流程 5、 掌握深冷分離流程以及甲烷塔、乙烯精餾塔和丙烯精餾塔的流程和

34、特點(diǎn) 6、 了解催化重整的化學(xué)反應(yīng) 7、掌握催化重整催化劑的組成和要求，掌握重整過程操作因素和流程 8、掌握汽油加氫反應(yīng)及工藝條件，了解目前汽油加氫反應(yīng)常用的催化劑 7-2 合成氨原料氣的制取 制氣工作：循環(huán)說明——5個(gè)階段 ①吹風(fēng)階段：自下而上送入空氣，提升爐溫，吹風(fēng)氣（生成氣體）大部分放空； ②一次上吹階段：自下而上送入水蒸汽，經(jīng)灰渣區(qū)預(yù)熱，進(jìn)入氣化區(qū)進(jìn)行氣化，爐溫下降； 為保證穩(wěn)定爐溫，采用加氮空氣（水蒸汽中配入部分空氣），增加水煤氣中含氮?dú)饬俊? ③下吹階段：加氮空氣、水蒸汽自上而下，煤氣由下部引出，使燃料層溫度均衡； 思考：為何又改下吹？ 原因：

35、從反應(yīng)熱效應(yīng)入手，水蒸汽溫度下降、氣化反應(yīng)大量吸熱→使氣化區(qū)底強(qiáng)烈冷卻，溫度顯著下降，而燃料層上部因生成的煤氣通過，溫度上升造成煤氣帶走的顯熱損失增加，所以，改下吹； ④二次上吹階段：蒸氣 原因：下吹完畢，若立即吹風(fēng)，空氣與下行煤氣在爐底勢(shì)必爆炸，所以二次上吹，把爐底煤氣排凈，為吹入空氣做準(zhǔn)備。 ⑤空氣吹凈階段：短時(shí)間內(nèi)吹入。 注意：尾氣不可排空。 因?yàn)椋捍碉L(fēng)氣經(jīng)爐內(nèi)時(shí)混入煤氣，若從煙囪放掉時(shí)則或者損失或者與空氣接觸，一遇到火星則有可能爆炸。 所以：回收吹風(fēng)氣，作為半水煤氣中氮?dú)獾闹饕獊碓?；并回收設(shè)備管路中的煤氣。 制氣循環(huán)

36、特點(diǎn)： T隨空氣通入而上升，燃料層溫度與氣化產(chǎn)物組成呈周期性變化。 T隨水通入而下降。 優(yōu)點(diǎn)：氣化設(shè)備簡(jiǎn)單、便于控制； 缺點(diǎn)：能耗大，約有一半原料被當(dāng)作燃料燒掉，生產(chǎn)能力低，產(chǎn)生三廢(煤渣、含氰廢水、含硫廢氣等)較多。 3. 工藝流程及操作條件： （1） 工藝流程： 主要設(shè)備 （1）煤氣發(fā)生爐 1， 產(chǎn)生半水煤氣。 （2）燃燒室 2，起蓄熱作用。 （煤氣發(fā)生爐來的吹風(fēng)氣中尚未反應(yīng)的CO在此燃燒，產(chǎn)生的熱量蓄于耐火磚中，待下吹時(shí)預(yù)熱氮空氣。） （3）廢熱鍋爐 4 列管式換熱器，傾斜7以便于排液并平衡重心（因另一側(cè)有一個(gè)汽包）。 其作用是將燃燒室來的

37、氣體在此回收熱量。產(chǎn)生中壓蒸汽，冷卻氣體。 （4）洗氣箱 3 水封圓筒，起水封作用，以免停車時(shí)水煤氣回流。另有除塵、降溫、除部分CO2的作用。 （5）洗滌塔 5 繼續(xù)降溫、除部分CO2 、H2S 。 （2）主要操作條件： ①燃料層溫度：指氧化層溫度，1000～1200℃； 選擇原因——不結(jié)疤、且有較高煤氣質(zhì)量及產(chǎn)量； ②循環(huán)時(shí)間及分配： 分析： 如果時(shí)間長——?dú)饣瘜訙囟扰c煤氣的產(chǎn)量、質(zhì)量波動(dòng)大； 時(shí)間過短 ——?jiǎng)t閥門開閉占有時(shí)間相對(duì)加長，降低氣化強(qiáng)度，且閥門易損。 結(jié)論：考慮自控及維持爐內(nèi)條件穩(wěn)

38、定——≤3mins。 ③氣體成分：主要調(diào)節(jié)（CO+ H2）/ N2值，通過改變加氮空氣量或調(diào)整空氣吹凈時(shí)間； 注：半水煤氣中O2≤0.5%（從爆炸方面考慮） 7.3 合成氨原料氣的凈化 問題：脫硫、變換、脫碳順序不可變。 一、原料氣的脫硫： 硫化物：H2S （無機(jī)） CS2，COS （有機(jī)） C2H5SH 乙硫醇 C4H4S 噻吩 1.脫硫原因： （1）對(duì)多種催化劑特別是合成催化劑（Fe3O4）有害； （2）增加壓縮機(jī)動(dòng)力消耗； （3）腐蝕設(shè)備，管道。 2.脫硫方法分類： 干法：固體脫硫劑（活性炭 ZnO CoO MoO）無機(jī)S和有機(jī)S，出口

39、總S小于1ppm； 反應(yīng)器 濕法：液體脫硫劑 (A.D.A 氨氧化法)；適用含硫↑，凈化度要求不高場(chǎng)合。無機(jī)硫：出口小于20ppm； 思考：如何選擇？ 3.脫硫方法選擇： 原則：據(jù)含硫形式，含硫量，脫硫后要求，脫硫劑； （1）若為有機(jī)硫——干法，出口總硫小于1ppm 若為無機(jī)硫： ①微少量——鈷鉬 + ZnO （因?yàn)閆nO不能再生）； 大量——濕法； 總S≈10ppm——活性炭 （及少部分有機(jī)硫）； ②H2S少，CO2多——A.D.A； H2S多， CO2多——低溫甲醇洗，因?yàn)榧状紝?duì)H2S、 CO2吸收特別好； H2S含30～45g

40、/m3——烷基醇胺法（如：乙醇胺）。 （2）原料氣： 焦?fàn)t氣——含硫多，含氨，所以氨氧化法，對(duì)苯二酚或硫酸亞鐵； 天然氣——含硫少，鈷鉬加ZnO，即在H2存在下將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成無機(jī)硫，再用ZnO脫除。 二、CO的變換： 用煤或烴生產(chǎn)出的氣體都含有相當(dāng)量的CO，如固體燃料制得的半水煤氣含CO28－31％，氣體烴蒸汽轉(zhuǎn)化法含CO15～18％，重油氣化法含CO46％左右。CO對(duì)氨合成催化劑有毒害，必須除去。變換利用水蒸氣把CO變換為H2和易清除的CO2，同時(shí)又制得了所需的原料氣H2。 三、CO2的脫除：變換氣中含有大量的CO2 (15~35％)，對(duì)原料氣的精制及氨合成不利。 脫

41、除CO2的方法很多，工業(yè)上常用的是溶液吸收法，分為物理吸收和化學(xué)吸收兩種。 物理吸收是利用CO2能溶于水和有機(jī)溶劑的特點(diǎn)（物理溶解度）。常用的有加壓水洗、低溫甲醇洗滌等。如在3MPa、-30— -70℃下，甲醇洗滌氣體后氣體中的 CO2可以從 33％降到10μg/g，脫碳十分徹底。 四、原料氣的最終凈化 將少量的CO、CO2進(jìn)一步脫除，常用的有銅洗法和甲烷化法。 硫酸工業(yè) 一、凈化原則及凈化指標(biāo)： 原則： 懸浮微粒粒徑廣—— 分級(jí)逐段、先大后小、先易后難； 懸浮微粒密度相差大—— 先重后輕，先固、液，后氣（汽）體； 不同粒徑選擇相應(yīng)有效設(shè)備，分離效率一定要與粒子大小聯(lián)系考

42、慮。 二、爐氣除塵（干法）：硫酸生產(chǎn)中大多采用 機(jī)械除塵——自然沉降及慣性除塵；電除塵。 集塵器除塵：分為 自然沉降——借助重力來分離，粒徑越小，其速度越慢；僅能除去粒徑＞40μm； 慣性除塵——當(dāng)?shù)V塵與氣體均以高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在除塵設(shè)備中急劇改變氣流方向，礦塵由于運(yùn)動(dòng)的慣性即可與氣體分離。 三、爐氣中氟、砷、硒和酸霧的清除: 1、氟的清除：HF、少部分SiF4 利用其極易被水或稀酸吸收的特點(diǎn)，效率很高。 注： （1）酸洗洗滌酸循環(huán)使用， 因而要定期排出部分洗滌酸； （2）HF強(qiáng)烈腐蝕硅酸鹽，避免使用硅酸鹽陶瓷材料。 2、砷、硒的清除： 原理：與除酸霧結(jié)合；

43、 濕法凈化的重要特點(diǎn)：除霧是關(guān)鍵； 原因——As2O3、SeO2高溫時(shí)以氣態(tài)存在，使用液體洗滌爐溫迅速降低，出現(xiàn)凝華： As2O3 （g）→ As2O3 （s）；SeO2（g）→ SeO2 （s） 凝華速度很快，使生成的固體顆粒非常細(xì)小，不易被液體吸收或捕捉，而成為酸霧凝結(jié)的核心；酸霧在細(xì)小的As2O3、SeO2表面形成后就很快將其溶解；所以可通過除霧除去砷、硒。 酸霧的形成：霧的概念：含有粒徑小于5μm的液體顆粒的氣溶膠，是一兩相體系； 濕法凈化過程中，由于爐氣被洗滌冷卻，大量水蒸氣進(jìn)入氣相： SO3（g）+ H2O（g）= H2 SO4（g）

44、 當(dāng)氣相中硫酸蒸氣壓大于洗滌液液面上的飽和蒸氣壓時(shí)，硫酸蒸氣冷凝，而快速冷凝會(huì)形成酸霧；由于爐氣在洗滌中冷卻速度很快，因而會(huì)產(chǎn)生酸霧液滴；若存在凝結(jié)中心，則生成的酸霧粒子就大。 酸霧的清除： 不能以普通方法除去，因?yàn)椋? ①宏觀方法： 細(xì)小的微粒（滴）傾向于跟隨流體的流線運(yùn)動(dòng)，難以通過撞擊方式捕捉； ②微觀方法：霧粒直徑比分子直徑大得多，不能通過擴(kuò)散使之進(jìn)入液相，即不能被液體吸收。 酸霧的清除：當(dāng)爐氣溫度快速降至100℃以下時(shí)，硫酸蒸氣幾乎全部變成酸霧； ①較大粒子——由電除霧器、文氏管、沖擋式洗滌器除去，電除霧器最為可靠； ②粒徑小于2μm的霧粒，電除霧器效率也不高，為增加效率

45、，采用對(duì)爐氣增濕，使酸霧液滴長大后再清除，設(shè)備：增濕塔； ③增加除霧段數(shù)、降低爐氣流速； ④積極方法：控制SO3含量。 4、 濕法凈化流程 前面干法凈化無洗滌劑，用旋分、電除塵、袋式除塵器等， （適于小廠，設(shè)備少）；而濕法凈化有洗滌劑。 濕法又分為水洗流程、酸洗流程，其中水洗由于大量排污，在國外大都已被淘汰，而國內(nèi)大多仍在沿用。 1、酸洗凈化流程：普通酸洗、稀酸洗、絕熱增濕酸洗、熱濃酸洗； 2、水洗凈化流程： （1）二文-器-電流程：多用于大中型廠； （2）文-泡-電流程： 五、爐氣的干燥： 1、干燥原因：濕法凈化除去塵、霧、大部分雜質(zhì)后，爐氣中已飽和了水蒸氣，所以會(huì)

46、在SO2轉(zhuǎn)化生成SO3之后再次生成酸霧——次生酸霧； 危害： 若在熱交換器中發(fā)生——腐蝕設(shè)備、管道； 若開停車時(shí)在催化劑上發(fā)生——損壞催化劑； 損失硫、污染大氣。 2、爐氣干燥原理：濃硫酸有較強(qiáng)的吸濕性，且在同一溫度下，硫酸濃度愈高，硫酸液面上水蒸氣平衡分壓愈小，例如：98.3%的濃硫酸，溫度為40℃時(shí)，水蒸氣平衡分壓僅0.0039Pa；當(dāng)水蒸氣分壓大于硫酸液面上平衡水蒸氣分壓時(shí)，水蒸氣會(huì)被硫酸溶液吸收。 3. 干燥方法： 干燥酸：92.5～94% 溫度40～50℃，爐氣溫度不高于40℃； 4. 干燥流程： 設(shè)備：填料塔，完成逆流傳質(zhì)； 爐氣在凈化、干燥之后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，

47、即催化氧化系統(tǒng)，組成（體積）： 7～7.5% SO2、10.5～11% O2； 轉(zhuǎn)化的任務(wù)就是在催化劑的作用下，生成SO3。 一、基本原理： SO2氧化反應(yīng)的化學(xué)平衡： 研究SO2氧化反應(yīng)特點(diǎn)： SO2+0.5 O2 = SO3 +96.25kJ/mol 可逆，體積減小，氣固相催化——V2O5； 影響平衡轉(zhuǎn)化率的因素：是理論上確定實(shí)際操作條件的依據(jù)； 平衡移動(dòng)原理——呂-查德理定律，如果把決定化學(xué)平衡的因素加以改變，則化學(xué)反應(yīng)重新開始，新的化學(xué)平衡向著抵消或削弱這種因素改變的方向移動(dòng)； 溫度：因?yàn)槭欠艧岱磻?yīng)，T增加，Kp減小→x*減??； 氣

48、體原始組成：雖然不影響Kp，但O2增加從有利于SO2氧化，所以x*增大； 壓力： 理論：為體積減小反應(yīng)→減小P有利于反應(yīng)進(jìn)行；（在一定空間內(nèi)，P↑物質(zhì)多，為削弱，所以減少物質(zhì)）；結(jié)論——加壓； 實(shí)際：在常壓、T=400℃時(shí)，SO2的x*已經(jīng)為95～98%，再加壓對(duì)x*的增大不明顯，而且加壓后，使設(shè)備操作復(fù)雜化，所以生產(chǎn)中只用常壓。 小結(jié)： ① 平衡移動(dòng)原理； ② 此反應(yīng)各因素對(duì)Kp或平衡組成的影響具有一定的典型性。 （2）工藝條件： 反應(yīng)溫度：溫度對(duì)于平衡轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速度影響最大； ① 隨催化劑活性定：420（或430）～600℃間； ② 不同SO2的平衡轉(zhuǎn)化率溫度不同

49、： 反應(yīng)速度隨溫度增加而增加，但是達(dá)到一定值又下降； 原因：可逆，溫度既促進(jìn)V正又促進(jìn)V逆，V總＝V正－V逆，當(dāng)越接近平衡時(shí)V總越趨近于0。 最適宜溫度：在一定SO2的平衡轉(zhuǎn)化率下，隨溫度升高反應(yīng)速度出現(xiàn)最大值，該值所對(duì)應(yīng)的溫度； 引申：對(duì)所有可逆、放熱反應(yīng)，通常都存在最適宜溫度線。 小結(jié)： ① 確定反應(yīng)溫度原則：在催化劑活性溫度內(nèi)，床層盡量沿“最適宜溫度線”變化——因?yàn)榇藭r(shí)達(dá)到同樣轉(zhuǎn)化率所需催化劑量最??； ② 措施：換熱——原料氣預(yù)熱后，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)適當(dāng)移去反應(yīng)熱，而且這也是反應(yīng)器分段原因。 (2) SO2起始濃度： 對(duì)反應(yīng)速度、生產(chǎn)每噸硫酸所需原料氣量（系統(tǒng)生產(chǎn)能力）有

50、明顯影響； 適宜濃度（硫鐵礦）：7～7.5％ （3）最終轉(zhuǎn)化率： 分析：若增加，可增加硫的利用率，從而降低原料消耗及尾氣處理負(fù)荷； 適宜最終轉(zhuǎn)化率：97.5～98.0％ “兩轉(zhuǎn)兩吸”——99％以上， “一轉(zhuǎn)一吸”雖然達(dá)97～98.5％，但是尾氣中SO2含量高。 壓力：常壓 加壓好處：可增加SO2轉(zhuǎn)化率，減小設(shè)備尺寸，降低SO3吸收速度； 提出問題：為何不加壓？ 回答： 常壓轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若加壓則會(huì)使設(shè)備復(fù)雜化。 三氧化硫的吸收 基本原理：濃硫酸吸收 2.影響吸收過程主要因素： （1）吸收酸濃度：不用水或稀

51、硫酸， SO3與水在氣相中很快生成氣態(tài)硫酸，不易吸收，為防止酸霧；98.3％； 要求：僅上升0.2～0.4％，達(dá)到98.6％； 防酸霧條件：若想防止酸霧形成，要求吸收劑液面上方氣相中SO3和水汽的總壓盡量低。 原因：量少，生成氣態(tài)硫酸的機(jī)會(huì)少。 98.3%的濃硫酸具有防酸霧條件 研究表明： 98.3%的濃硫酸在任何溫度下，總蒸汽壓最低。故用98.3%的濃硫酸作為SO3的吸收劑。 （2）進(jìn)酸溫度：40～50℃，上升15℃，小于70℃； 原因：放熱，所以低溫下吸收完全為使吸收劑溫升不致過高； （3）轉(zhuǎn)化氣溫度：140～160℃，為防止溫度過低產(chǎn)生酸霧。 石油煉制

52、 9.3 石油的蒸餾 常減壓蒸餾裝置概述 常壓蒸餾就是在常壓下對(duì)原油進(jìn)行加熱氣化分餾和冷凝.原油經(jīng)過常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分. 減壓蒸餾就是原料經(jīng)加熱后,在一定的真空度下使更高沸點(diǎn)的烴類氣化分餾再冷凝. 將常壓塔底油進(jìn)行減壓蒸餾,得到的餾分視其原油性質(zhì)或加工方案不同,可以作裂化(熱裂化、催化裂化、加氫裂化等)原料或潤滑油原料,也可以作乙烯裂解原料.減壓塔底油可作為燃料油、瀝青焦化或其他渣油加工(溶劑脫瀝青、渣油催化裂化、渣油加氫裂化等)的原料. 常減壓蒸餾是指在常壓和減壓條件下,根據(jù)原油中各組分的沸點(diǎn)不同,把原油切割成不同餾分的工藝過程. 常壓塔的作用是在接近

53、常壓狀態(tài)下分離出原油中的部分組分,獲得汽油煤油柴油,為了使常壓側(cè)線產(chǎn)品初餾點(diǎn)和閃點(diǎn)合格,在常壓塔側(cè)還設(shè)有一汽提塔,采用水蒸汽蒸餾的方式分離出常壓側(cè)線產(chǎn)品中的部分組分,一般常一線常結(jié)線需設(shè)汽提塔,常壓汽提塔是各側(cè)線汽提塔連接起來的組合塔. (1) 分餾塔-----減壓塔 減壓塔的作用是在減壓狀態(tài)下,對(duì)經(jīng)常壓塔分餾后的常底油繼續(xù)進(jìn)行分餾獲得重柴蠟油潤滑油基礎(chǔ)油等產(chǎn)品。 (2) 加熱爐 7.3 催化裂化 回顧：對(duì)比裂化、裂解 裂化(Cracking) ——裂化就是在一定的條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過程。烴類分子可能在碳-碳鍵、碳-氫鍵

54、、無機(jī)原子與碳或氫原子之間的鍵處分裂。在工業(yè)裂化過程中，主要發(fā)生的是前兩類分裂。 工業(yè)上，烴類裂化過程是在加熱，或同時(shí)有催化劑存在，或在臨氫的條件下進(jìn)行，這就是石油煉制過程中常用的熱裂化、催化裂化和加氫裂化。 石油的催化裂化就是將石油在一定溫度和壓強(qiáng)下，經(jīng)催化劑的作用，使石油中分子量大、沸點(diǎn)高、具有較長碳鏈的烴轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿恿啃?、沸點(diǎn)低、碳鏈較短的烴，從而得到質(zhì)量較高的汽油和其他低碳?xì)浠衔铩? 單純的裂化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，如果在裂化反應(yīng)同時(shí)又發(fā)生大量的催化加氫反應(yīng)(如加氫裂化)，則為放熱反應(yīng)。 一、催化裂化的目的及主要步驟： 催化裂化是與熱裂化并行的重油加工方法，但催化裂化有催化劑存在，

55、反應(yīng)選擇性好，輕質(zhì)油收率高，汽油安定性好，辛烷值高。 催化裂化的原料: 常減壓餾分油、催化裂化回?zé)捰?、延遲焦化的重質(zhì)餾分油等。 1、目的：常減壓精餾所得的輕質(zhì)油太少，為獲得更多輕質(zhì)油，對(duì)重質(zhì)餾分二次加工，也是得到“三烯”、“三苯”的重要手段； 輕質(zhì)油——直餾汽油、煤油、柴油 催化裂化產(chǎn)物 氣體: （占原料總質(zhì)量的10~17%）含烯烴、烷烴 液體: 汽油（占原料總質(zhì)量的40~50%. ）、 輕柴油、重柴油（占原料總質(zhì)量的30~40%. ）渣油 2、主要步驟： （1）反應(yīng)-再生系統(tǒng)：反應(yīng)和再生分別在反應(yīng)器和再生器中完成。熱的催化劑和（由減壓塔來）重質(zhì)油一起進(jìn)入反應(yīng)器，原料

56、在催化劑的作用下吸收催化劑的熱量而裂化；積炭后的催化劑送再生器，通入空氣燒掉表面積炭成為再生催化劑，即恢復(fù)了催化劑的活性，又被加熱到反應(yīng)所需要的溫度，再返回反應(yīng)器，這樣就構(gòu)成了反應(yīng)—再生系統(tǒng)的循環(huán)。 催化裂化過程在催化劑表面仍有結(jié)焦，所以催化劑使用一段時(shí)間后必須再生。 再生反應(yīng)為放熱反應(yīng)，而裂化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)裝置必須處理好這一矛盾。 （2）分餾系統(tǒng)： 裂化反應(yīng)器——高溫油氣——分餾塔 塔頂：富氣、粗汽油、輕重柴油 塔底：重質(zhì)油、油漿（含催化劑細(xì)粉）。 （3）吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)： 作用：加工富氣、粗汽油； 吸收塔（1Mpa）——用粗汽油吸收富氣中大于C3的組分；

57、 干氣—— H2、C、C2； 烴—— 合成氨原料、燃料氣； 穩(wěn)定塔——分離（精餾）含液態(tài)烴汽油、液化氣（C3、C4） 得到 “穩(wěn)定汽油”（高辛烷值）。 9.4 催化重整 一、催化重整的目的及主要步驟： 提出問題：為何在裂化之后要重整？ 回答：對(duì)于油品中烴類分子結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整和排列過程； 實(shí)際應(yīng)用：以直餾汽油為原料，在催化劑作用下進(jìn)行，稱“催化重整”。 催化劑：鉑、鉑錸重整； 鉑+其他兩種或以上（錸、鈀、銥、銠） 1、目的： （1）獲得高辛烷值汽油——使正構(gòu)烷烴異構(gòu)化； （2）生產(chǎn)芳烴（比如三苯）——非芳烴發(fā)生芳構(gòu)化。 2、步驟：（若主要

58、目的為（2）時(shí)） （1）原料油預(yù)處理：預(yù)分餾——切去65/80℃； 預(yù)加氫——除雜：H2O、As、S、N2、Cu （2）催化重整：多段固定床催化反應(yīng)器 （3）溶劑抽提（萃?。狠腿》紵N（如二甘醇） 注：重整液態(tài)產(chǎn)物中含25-60%芳烴。 提出問題：為何不精餾？ ∵碳原子數(shù)同，芳烴與非芳烴沸點(diǎn)相近，∴無法精餾。 （4）芳烴混合物的分離：精餾，三苯及其他 說明：若以目的（1）為主要目的，則步驟僅（1）、（2）兩步。 二、催化重整反應(yīng)過程特點(diǎn)： 1、氣-固相催化反應(yīng)： 催化劑活性組分：鉑、錸為活性組分，0.3-0.8% 載體：Al2O

59、3 助催化劑：加入0.4-1.0%的F、Cl化合物； 注：貴金屬呈氧化物狀態(tài)，用H2還原成金屬才具活性； 2、平行進(jìn)行多個(gè)反應(yīng)： （1）正構(gòu)烷烴異構(gòu)化：提高辛烷值 （2）C6環(huán)烷烴脫氫 →芳烴； 3）C5環(huán)烷烴異構(gòu)、脫氫 →芳烴（速度低于（2），強(qiáng)吸熱）； （4）烷烴（或烯烴）環(huán)化脫氫生成芳烴。 小結(jié)：（1）-（4）作用—— 提高辛烷值； 使重整產(chǎn)物進(jìn)一步→芳烴變?yōu)榭赡埽? （5）加氫裂化反應(yīng)：屬綜合反應(yīng)，包括裂化、加氫、異構(gòu)化 作用：提高辛烷值，但同時(shí)生成小于C5的小分子烴使汽油產(chǎn)率降低； （6）副反應(yīng)：生成焦炭 3、吸熱反應(yīng)：絕大多數(shù)為分子數(shù)增加的反應(yīng)。 催化

60、重整是石油加工過程中重要的二次加工方法，其目的是用以生產(chǎn)高辛烷值汽油或化工原料－芳香烴，同時(shí)副產(chǎn)大量氫氣，用作加氫工藝的氫氣來源。 　　重整工藝裝置大致包括原料油預(yù)處理、重整反應(yīng)、產(chǎn)品后加氫和穩(wěn)定處理。生產(chǎn)芳烴為目的的重整裝置還包括芳烴抽提和芳烴分離部分。 　　廣義處理包括預(yù)分餾、預(yù)脫砷、預(yù)加氫、脫水、脫硫等。 　　重整反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度約為500℃左右。重整反應(yīng)部分一般設(shè)置3～4個(gè)反應(yīng)器串連操作。穩(wěn)定塔的作用是從塔頂脫除溶于重整產(chǎn)物中的少量氣體烴和戊烷，塔底出汽油（對(duì)生產(chǎn)高辛烷值汽油的重整）。 三、主要操作條件： 1、溫度： 分析：∵主要反應(yīng)吸熱，∴提高溫度可增加芳烴產(chǎn)率，但溫度過

61、高會(huì)導(dǎo)致裂化加劇——增加輕組分，降低汽油產(chǎn)量，積炭。 結(jié)論：反應(yīng)器入口——480-520℃ 2、壓力： 分析:（1）絕大多數(shù)為分子數(shù)增加的反應(yīng)，∴↑P不利于反應(yīng)，但加壓可抑制積炭，有利于催化劑長期操作； （2）原料性質(zhì)： （3）催化劑性能：鉑錸雙金屬、多金屬——穩(wěn)定性↑，容焦↑，定為1.8MPa； 鉑——2.0-3.0MPa 3、氫油比：分析：配入氫氣作用— （1）保護(hù)催化劑，“循環(huán)氫”； （2）熱載體——減少床層溫度降低； （3）稀釋原料——原料均布催化劑床； 結(jié)論：氫氣/原料油=5-8（mol比）、120

62、0-1500（體積比） 四、工藝流程和主要設(shè)備： 1、工藝流程： 2、主要設(shè)備：反應(yīng)器 合成氨的生產(chǎn)方法： 1、原料： 空氣——N2； H2O（汽）——H2，大部分來自水蒸氣，少量來自烴類原料； 燃料——固體：煤或焦炭(C); 氣體：氣態(tài)烴，天然氣或油田伴生氣CH4; 液體：輕油或重油。 2. 生產(chǎn)步驟： （1）造氣——制備含有H2、N2及CO、CO2、少量硫化物的氣體； （2）凈化——上述CO、CO2、少量硫化物對(duì)合成氨催化劑（Fe3O4）有毒性作用，所以需凈化脫除； 凈化三過程：脫硫

63、 變換：CO+H2O= CO2+H2，催化劑為Fe2O3， 脫碳：CO2及少量CO脫除。 （3）合成——凈制的H2、N2壓縮到15～30MPa， 3 H2 +N2=2 NH3+Q 最后NH3經(jīng)冷卻液化與H2 、N2分離。 1 原料氣的制備 → 制N2 、H2 （造氣） C +(O2 +3.76N2)=CO2+3.76N2 +Q 2C +(O2 +3.76N2)=2CO+3.76N2

64、 + 221.89kJ/mol 制H2 吸熱 C + H2O(g) = CO + H2 –131.39kJ/mol C + 2H2O(g) = CO2 + 2H2 – Q 2 原料氣的變換 → N2 :H2=1:3 （變換） ▲ “變換”是指：由 CO → CO2 CO + H2O(g) = CO2 + H2 3 凈化 脫硫、 去CO、CO2 。 4 原料氣的壓縮 （壓縮） 將凈化后的混合氣壓至反應(yīng)壓

65、力。 5 合成 3H2 + 2N2 = 2NH3 + Q 一、固體燃料氣化法： 1. 概念： (1) 固體燃料氣化——工業(yè)上用氣化劑加工煤或焦炭，使碳變?yōu)榭扇細(xì)怏w的過程； 目的：制原料氣：（CO+ H2）/ N2=3.1～3.2（摩爾比） 注：經(jīng) 后續(xù)過程才保證H2/ N2≈3 (2) 水煤氣——水蒸汽為氣化劑所得的氣體產(chǎn)物， C+ H2O= CO+ H2 -Q C+2 H2O = CO2+2 H2 -Q 可燃?xì)怏w：含H2、CO85% （3）空氣煤氣——空氣氣化劑，可燃?xì)怏w減少但N2多 (主要是N2) C+

66、(O2+3.76 N2)= CO2+3.76 N2 +Q 2C+(O2+3.76 N2)=2CO+3.76 N2 +Q （4）半水煤氣——以空氣及水蒸氣為氣化劑， 氣化設(shè)備：煤氣發(fā)生爐。 2. 半水煤氣工業(yè)生產(chǎn)方法： 2C+(O2+3.76 N2)=2CO+3.76 N2+Q ① C+ H2O= CO+ H2-Q ② 提出問題：空氣、水蒸汽同時(shí)進(jìn)行氣化反應(yīng)時(shí)，若不提供外部熱源，則理論上半水煤氣中（CO+ H2）太低，不能滿足合成氨的要求。 解決方法： (1) 自熱——富氧空氣氣化法（比較①+Q與②-Q） 含O250%的空氣（減少N2)與水蒸汽同時(shí)氣化反應(yīng)， 關(guān)鍵：廉價(jià)的富氧空氣； (2)間歇法或蓄熱法：優(yōu)點(diǎn)——設(shè)備簡(jiǎn)單，中小型氨廠（以煤為原料） 含義：空氣、水蒸汽分別送入燃料層間歇制氣； 固定層煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)：