认识实习习题Microsoft Word 文档

1. 原料净化要解决的问题有哪些？

2. 如何分析化学反应进行的可能性？

3. 如何绘制物料流程图?

4. 如何阅读工艺流程图？

5. 在化工生产过程中，如何选择精馏设备？

6. 停留时间对化学反应过程有怎样的影响？如何确定反应的停留时间？

7. 工艺流程中一般包括哪些设备？

8. 简述化工三废的治理原则。

9. 简述天然气固体吸附脱水的基本过程。

10. 在甲烷水蒸汽转化制合成气过程中，析碳主要发生在哪些部位？如何防止？

11. 升高压力对体积增加的甲烷转化反应不利，但工业上仍采用加压操作，为什么？

12. 简述重力分离器的工作过程。

13. 低温甲醇洗工艺的特点有哪些？

14. 合成氨反应使用的催化剂由哪些成分组成？各组成成分有何作用？

15. 与冷管式氨合成塔相比，冷激式氨合成塔有何优点？

16. 简述美国凯洛格氨合成工艺的特点。

17. 在常减压蒸馏过程中为何要加入汽提水蒸气？

18. 催化裂化条件下主要发生了哪些反应？

19. 加氢裂化装置有哪些特点？

20. 请画出化工型催化重整加工方案的流程框图。

21. 乙烯的生产方法有哪些？

22. 在石油烃热裂解过程中，为什么要尽力促进一次反应，千方百计的抑制二次反应？

答案

1. 答：按照一般的规律，原料净化要解决以下问题：（1）提高原料的纯度（2）去除原料

中易使催化剂中毒的物质（3）脱除原料中对安全生产不利的物质（4）脱除反应过程的

阻化剂或对副反应有催化作用的物质（5）脱出水分等其它物质

2. 答：对于一个反应体系，其热力学分析的依据是热力学第二定律。可以用反应的吉布斯

函数变化值r T G ?来判断反应进行的可能性。当r T G ?＜0，反应自发进行，且r T G ?愈

小，反应的自发性越大。r T G ?＝0，反应达到平衡。r T G ?＞0，反应不能自发进行。

3. 答：物料流程图的要求：按流程顺序由左向右绘出有物料量变化的设备示意图；设备之

间绘出各股物料线，用粗实线绘制；物料流向用箭头表示，各物料进出设备的位置参照

工艺流程图的位置；从各股物料线上用指引线引出一表格，指引线与表格用细实线绘制；

表内注明物料名称，物料中各组分名称（或代号），质量，百分含量，物料总量。

4.答：一般读图的步骡如下：掌握设备的名称、数量及位号。例如指出空气压缩机、冷却

器、气液分离器、干燥器等有几台及其位号等；熟悉主要物料（例如反应原料等）的工艺流程；熟悉辅助物料（例如冷却水等）的工艺流程；熟悉管线、管件、阀门等的规格型号，控制点和控制方法等情况。

5.答：在选择精馏设备时要注意以下几个方面的要求：处理能力大、效率高、结构简单；

可靠性好；满足工艺要求；塔板压力降要小。在选择塔设备时必须根据塔设备在工艺流程中的地位和特点，注意满足主要的要求，同时结合各种塔型的特点和性能选择确定。

6.答：从化学平衡看，接触时间增长（空间速度减小），反应将向平衡接近，单程转化率

升高，循环原料量可减少，能量消耗也少一些。但停留时间太长也是不适宜的，首先是反应时间过长，导致平行副产物和连串副反应严重，使催化剂的中毒系数增大，缩短了催化剂的寿命，选择性也随之下降。结果使产物的收率反而下降。另一方面，停留时间过长，单位时间内处理的原料气量减少，大大降低了设备的生产能力。对每一个具体的化学反应，适宜的停留时间（或空间速度）应根据反应达到适当高的转化率（选择性等指标也较高）所需的时间以及催化剂的性能来确定。

7.答：工艺流程一般包括的设备有：

（1）反应物输送设备鼓风机、离心泵、输送带等；

（2）反应物洁净设备除尘器、洗涤塔等；

（3）反应物混合设备混合器；

（4）将反应物预处理到反应条件的设备预热器、压缩机、高压泵等；

（5）反应物进行反应的设备反应器；

（6）反应产物的分离设备冷凝器、气液分离器、旋风分离器、蒸发器、蒸馏塔、吸收塔、解吸塔等；

（7）主反应产物的精制设备精馏塔、膜分离设备等；

（8）反应副产物回收处理设备；

（9）催化剂处理设备；

（10）反应物、主产物、副产物、催化剂等贮存设备。

8.答：对于三废的防治，在进行工艺设计和工程设计时，要把三废治理作为重要环节，做

到“三同时”，即同时设计、同时施工、同时投产。对于已经投产的企业，如果三废不加治理时，可责令限期治理，不然可以令其停产。治理三废的积极的思路就是改造工艺，使其不产生无法治理或难以治理的三废；其次是“三废”资源化，回收利用或生产出新的产品（过去称综合利用产品），万不得已则使之无害化。这是总的原则。

9.答：天然气的固体吸附脱水装置多采用固定床吸附塔。塔内吸附床一般分为3 段。上

段为饱和吸附层，气体从塔顶进入后，其中的水分在此段被大量吸附；中段为吸附传质层，在饱和段未被吸附尽的水分在此段被进一步吸附, 其吸附程度呈一分布带；下段则吸附量极微, 称为未吸附段，用来保证出塔气能达到规定的脱水要求。

10.答：生产中出现析炭的部位常在距离反应管进口30% ~40% 的一段, 这是由于该段甲烷

浓度和温度都较高, 析碳反应速率大于脱除碳速率, 因而有碳析出。防止析炭的主要措施是适当提高水蒸汽用量, 选择适宜的催化剂并保持活性良好, 控制含烃原料的预热温度不要太高等。

11.答：升高压力对体积增加的甲烷转化反应不利, 平衡转化率随压力的升高而降低。但工

业生产上, 转化反应一般都在3~4 MPa 的加压条件下进行, 其原因主要是：

（1）烃类蒸汽转化是体积增加的反应, 而气体压缩功是与体积成正比的, 因此压缩原料气要比压缩转化气节省压缩功；

（2）由于转化是在过量水蒸气条件下进行, 经CO变换冷却后, 可回收原料气大量余热。其中水蒸气冷凝热占很大比重。压力愈高, 水蒸气分压也愈高, 其冷凝温度也愈高, 利用价值和热效率也较高；

（3）由于蒸汽转化加压后, 变换、脱碳到氢氮混合气压缩机以前的全部设备的操作压力都随之提高, 可减小设备体积, 降低设备投资费用；

（4）加压情况下可提高转化反应和变换反应的速率, 减少催化剂用量和反应器体积。

12.答：重力分离器按放置方式可分为立式和卧式两种, 其工作过程可分为4 段：

（1）分离段含有液滴和固体粒子的天然气进入分离器后, 由于离心力作用(立式) 或气流方向急剧改变的作用（卧式），大量的液滴和固体颗粒从天然气中初步分离出来。

（2）沉降段仍悬浮在天然气中的较小液滴和固体颗粒在此段由于气速的减小, 在自身重力的作用下从气流中沉降下来。为增强沉降分离效果, 在沉降段内还加有叶片式导流板等构件, 以缩短小液滴和固体粒子的沉降距离。

（3）除雾段天然气中尚未除去的雾状液滴和固体微粒在此段中用捕雾器进一步除去。

（4）储液段前三部分分离出的液体和夹带的固体粒子通过不同渠道流入此段。

13.答：工艺特点：（1）低温甲醇洗涤法可以脱除气体中的多种组分。（2）气体的净化度很

高。（3）可选择性地脱除原料气中的H2S和CO2，并分别加以回收。（4）甲醇的热稳定性和化学稳定性好。（5）甲醇的吸收能力大.

14.答：多数铁系催化剂都是用经过精选的天然磁铁矿通过熔融法制得, 其活性组分为金属

铁。作为促进剂的成分有Al2O3 , K2O, CaO, MgO和SiO2等多种。（1）加入Al2O3的作用：它能与氧化铁生成FeAl2O4 (或FeO·Al2O3 ) 晶体, 其晶体结构与Fe2O3·FeO相同。

（2）加入MgO的作用：与Al2O3有相似之处。但其主要作用是增强催化剂对硫化物的抗毒能力, 并保护催化剂在高温下不致因晶体破坏而降低活性, 故可延长催化剂寿命。

（3）加入CaO 的作用：降低熔融物的熔点和粘度, 并使Al2O3易于分散在FeO·Fe2O3中, 还可提高催化剂的热稳定性。（4）加入K2O的作用：促使催化剂的金属电子逸出功的降低。因为氮被吸附在催化剂表面，形成偶极子时, 电子偏向于氮。电子逸出功的降低有助于氮的活性吸附, 从而使催化剂的活性提高。（5）SiO2成分：一般是磁铁矿的杂质, 具有中和K2O, CaO等碱性组分的作用, 此外还具有提高催化剂抗水毒害和耐烧结的作用。

15.答：与冷管式合成塔相比，冷激式合成塔有如下主要优点：

①结构简单, 没有复杂的内冷装置, 安装检修方便, 也不需高大厂房和吊车。

②催化剂均匀填放(有冷管时造成不匀) , 温度和气体分布均匀, 并可选用多种活性温度范围的催化剂。

③用冷激气量控制温度, 调节灵活, 操作平稳, 可接近最适宜温度生产。

④床层通气截面大, 气流阻力小。

16.答：该工艺具有以下特点：采用离心式压缩机并回收合成氨的反应热预热锅炉给水；采

用三级氨冷、三级闪蒸将3种不同压力的氨蒸气分别返回离心式氨压缩机相应的压缩级中, 这比全部氨气一次压缩至高压、冷凝后一次蒸发到同样压力的冷冻系数大, 功耗少；

放空管线位于压缩机循环段之前, 此处惰性气体含量最高, 但氨含量也最高, 由于放空气回收氨, 故对氨损失影响不大；氨冷凝在压缩机循环段之后, 能够进一步清除气体中夹带的密封油、二氧化碳等杂质, 缺点是循环功耗较大。

17.答：原油蒸馏用的汽提水蒸汽一般都是用温度为400～450℃的过热水蒸汽，用过热蒸

汽主要原因是防止冷凝水带入塔内。侧线产品汽提的目的是驱除其中的低沸点组分，从而提高产品的闪点和改善蒸馏的精确度；常压塔汽提主要是为了降低塔底重油中﹤350℃馏分的含量，以提高直馏轻质油品的收率，同时也减轻了减压塔的负荷；减压塔汽提的目的则是降低汽化段的油气分压，从而在所能达到的最高温度和真空度之下尽可能提高减压塔的拔出率。

18.答：烷烃主要是发生分解反应，分解成较小分子的烷烃和烯烃；烯烃很活泼，反应速度

快。在催化裂化过程中，烯烃的主要反应也是分解反应，但还有异构化反应、氢转移反应和芳构化反应；环烷烃主要发生分解、氢转移和异构化反应；芳烃的苯环在催化裂化条件下十分稳定，例如苯、萘就难以进行反应，但是有侧链的芳烃，侧链容易从苯环根部断裂下来生产较小分子的烯烃。

19.答：（1）对原料油的适应性强，可加工直馏重柴油、催化裂化循环油，焦化馏出油，甚

至可用脱沥青重残油生产汽油、航空煤油和低凝固点柴油;（2）生产方案灵活，可根据不同季节要求来改变生产方案;（3）产品质量好，轻质油收率高。

20.答：制取乙烯的方法很多，主要有：管式炉裂解技术、催化裂解技术和甲醇制烯烃技术

（MTO）。

21.答：一次反应是生产的目的，而二次反应既造成烯烃的损失，浪费原料又会生碳或结焦，

致使设备或管道堵塞，影响正常生产，所以是不希望发生的。因此，无论在选取工艺条件或进行设计，都要尽力促进一次反应，千方百计地抑制二次反应。