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化工工艺学知识点第 二 章 粗 原 料 气 制 取一、 固体燃料气化法名词解释：煤气化：使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为燃料用煤气或合成用煤气加氮空气；水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含量，用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气标准煤：含碳量为 84%的煤（每千克标准煤的热值为 7000千卡）1．煤气化有几种工业方法各有什么特点蓄热法：将空气和水蒸气分别送入煤层，也称间歇式制气法富氧空气气化法：用富氧空气或纯氧代替空气进行煤气化外热法: 利用其他廉价高温热源来为煤气化提供热能，尚未达到工业化阶段2．气化炉有哪些床层类型，描述各自的特点工业用煤气化炉有几种类型 固定床：气体从颗粒间的缝隙中穿过，颗粒保持静止流化床：增大气速，颗粒开始全部悬浮于气流中，而且床层的高度随气速的增大 而升高气流床：气流速度增大至某一极限值时，悬浮于气流中的颗粒被气流带出间歇式气化炉、鲁奇炉、温克勒炉、K-T炉、德士古炉3．煤的气化剂有哪些用不同气化剂进行煤气化，气体产物各是什么空气和水蒸气空气煤气（N2、CO）、水煤气（H2、CO）、混合煤气、半水煤气4．固定床煤气化炉燃料层如何分区各区进行什么过程干燥区:使新入煤炉中的水分蒸发干馏区：煤开始热解，逸出以烃类为主的挥发分，而燃料本身开始碳化气化区:煤气化的主要反应在气化区进行灰渣区：灰渣于该区域出炉5．固定床气化炉燃料最下层是什麽区其有何作用灰渣区 可预热从底部进入的气化剂并保持不因过热而变形6．间歇式制半水煤气的工作循环是什么为什么循环时间如何分配工业上将自上一次开始送入空气至下一次再送入空气为止，称为一个循环。

每个循环有五个阶段，吹风阶段、蒸汽一次上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹、空气吹净7．什麽是加氮空气其作用为何使用中应注意什麽事项水蒸汽和空气同时加入，空气的加入增加了气体中N的含量用来调节原料气中氢氮比，制得合格煤气使炉温下降慢调节合成氨气体成分，严格控制氮含量，以免引起事故8．德士古炉废热如何回收？直接激冷法、间接冷却法、间接冷却和直接淬冷9．画出间歇式煤气化、德士古炉及谢尔废热锅炉连续气化工艺制备合成氨流程，为什么后两者流程有差别？二、一氧化碳变换1、 名词解释：高温变换:CO在320~350C变换，使CO含量低于3%使用Fe-Cr催化剂，使大部分CO转化为co2 h2o低温变换：CO在230〜280C变换，使CO含量低于%,使用Cu-Zn催化剂耐硫变换：宽温变换在180〜500C使用Co-Mo系催化剂重油、煤气化制氨流程中将含硫气体进行CO变换，再脱硫、脱碳2、 高温变换催化剂由哪些成分组成各起什么作用以Fe2O3为主体，加入铬、钾、铜、锌、镍等的氧化物后可以提高催化剂的活性，加入铝、镁等的氧化物可以改善催化剂的耐热及耐毒性能3、 低温变换催化剂由哪些成分组成各起什么作用铜锌铝系和铜锌铬系两种，均以氧化铜为主体，经还原后具有活性的组分是细小 的铜结晶-铜微晶。

铜是催化剂的活性组分，铜对 CO 具有化学吸附作用，在较低温度 下催化 CO 变换反应，铜微晶愈小，其比表面积愈大，活性愈高，为了提高微晶的热 稳定性，需加入适宜的添加物，氧化锌、氧化铝、氧化铬对铜微晶都是有效的稳定剂 4．高温变换催化剂还原时，为什麽需要保证足量的水蒸汽？加入足够量的水蒸汽以防止催化剂被过度还原为元素铁 5．低温变换催化剂还原时，为什麽要严格控制还原条件，氢气含量按程序逐步提 高？由于还原反应放热量大，工业生产上因还原操作不慎而烧坏催化剂、缩短使用寿命 的实例不少因此，一定要严格控制还原温度，精心做好配氢工作6．分段高温变换时，段间冷却有哪些作用？为了尽可能接近最佳温度线进行反应，可采用分段冷却段数越多，越接近最佳反 应温度线7．为什么低温变换温度要高于露点温度有什么危害当气体降温进入低变系统时，就有可能达到该条件下的露点温度而析出液滴液滴 凝聚于催化剂的表面，造成催化剂的破裂粉碎引起床层阻力增加，以及生成铜氨络合 物而使催化剂活性减低所以低变催化剂的操作温度不但受本身活性温度的限制，而 且还必须高于气体的露点温度 8．以煤为原料制气，为什么高温变换要分段进行而低温变换不必分段进行以煤气化制得的合成氨原料气，CO含量较高，需采用多段中温变换。

用铜氨液最 终清除co,该法允许变换气CO含量较高，故不设低温变换低温变换过程温升很 小，催化剂不必分段 9．如何确定变换工艺,以天然气或煤为原料各应采用什么变换工艺？说明原因①co的含量；②进入系统的原料气温度及湿含量；③co变换与脱除残余co的方法结合考虑天然气：中（高）变-低变串联，原料气中CO含量低，中（高）变催化剂只需配置 一段煤：多段变换，co含量高需采用多段变换第三章 粗原料气的净化一、硫化物的脱硫1、名词解释：脱硫：原料气中硫化物的脱除脱碳：二氧化碳的脱除最终净化：少量残余一氧化碳和二氧化碳的脱除 空间速度：指单位时间、单位体积催化剂通过的标准状态下反应器气体的体积 无机硫：在半水煤气中，无机硫是指 H2S 有机硫：对于半水煤气，有机硫通常以硫氧化碳为主，其次为二硫化碳、硫醇， 硫醚和噻吩的含量较少天然气中有机硫主要成分是甲硫醇反应性硫化物：可被ZnO催化分解的硫化物非反应性硫化物：噻吩及噻吩族属于最难脱除的硫化物，故称为非反应性硫化物硫穿透：当清净区逐渐缩短直至从床层中完全消失时，继而当出口气中出现 H2S 时称为硫穿透工作硫容：当整个床层由“饱和区”和“传质区”两部分组成时，床层脱硫剂的硫容 称为穿透硫容或称工作硫容穿透硫容：同上饱和硫容：当整个床层由饱和区组成时，床层脱硫剂的硫容量称为饱和硫容2、何为湿法脱硫，其有何优缺点主要用于哪些原料制气的脱硫为什么液体脱硫剂。

湿法脱硫特点：吸收速度或化学反应速度快，硫容大，适合于脱除 气体中的高硫，脱硫液再生简单，且可循环利用，还可回收硫磺但因受物理或化学 反应平衡的制约，其脱硫精度不及干法适用于煤和石油造气 3、何为干法脱硫，其有何优缺点主要用于哪种原料为什么干法脱硫是利用固体脱硫剂最大优点是精度高主要缺点：脱硫设备机组庞 大，更换脱硫剂工作笨重，再生能耗大适用于低含量天然气4、湿法脱硫方法的选择原则有哪些？①满足特定工艺对脱硫要求的净化度②硫容量大③脱硫剂活性好，容易再生，且 消耗定额低④不易发生硫堵⑤脱硫剂价廉易得⑥无毒性、无污染或污染小5、 氧化还原脱硫为什么必须满足下列条件 > EQ/H2Q>为保证脱硫剂能充分氧化H2S,同时又能使脱硫后脱硫剂能被空气中氧所再生6、 氧化铁脱硫剂由什么构成？以铁屑或沼铁矿、铁木屑、熟石灰拌水调制，并经干燥而制成7、 氧化锌脱硫法的优、缺点有哪些 具体说明, 最大特点是什么主要用于哪种原料脱硫脱硫精度高，硫容量大，使用性能稳定可靠可将原料气中的硫化物脱除到〜m3数量级天然气、石油馏分、油田气、炼厂气、合成气、以及二氧化碳原料气8、 氧化锌脱硫床层如何分区画出双床串联倒换法氧化锌脱硫流程,为什么这样设计9、 以天然气或煤为原料制气，各用什么方法脱硫，为什么/ 多采用有机溶剂法脱硫，因为有机溶剂对有机硫具有良好的溶解性二、脱碳1、物理与化学吸收法脱碳相比较，各有哪些特点和规律？物理吸收：各分子间的作用力为范德华力，符合亨利定律，高压下，物理吸收的吸 收量大，物理吸收的吸收能力比化学吸收大，物理吸收中，吸收剂的吸收容量随酸性 组分分压的提高而增高，溶剂即是吸收剂，可采用简单闪蒸法（溶液再生中）化学吸收：各分子间力为化学键力，低压下，化学吸收的吸收量大，化学吸收中吸 收剂的吸收容量与吸收剂中活性组分的含量有关，热效应大，溶液再生时，需要用再 沸器进行热再生，化学吸收的溶剂是有限的2、热碳酸钾脱碳溶液包括哪些物质各起什么作用A碳酸钾，提高吸收能力，加快反应速率B活性剂，提高净化度C缓蚀剂，保护钢表面，防腐蚀 D 消泡剂，破坏气泡间液膜的稳定性，加速气泡的破裂，降低溶液的 起泡高度3、 两段脱碳吸收塔外形如何设计，为什么？吸收塔：吸收塔是加压设备，进入上塔的溶液量仅为全部溶液量的四分之一至五分 之一，气体中大部分二氧化碳是在塔下部被吸收，因此塔分上下两段，上塔塔径较小 而下塔塔径较大再生塔：再生塔也分上下两段，上下塔的直径可以不同。

因其为常压设备，为制作 和安装方便，上下塔也可以制成同一直径4、 为什么用缓蚀剂，其作用原理是什么？缓蚀剂会在铁表面起钒化作用，使铁氧化成四氧化三铁，形成牢固致密的钝化膜， 保护钢表面，使之不遭受腐蚀5、 低温甲醇洗涤法脱碳有什么优缺点？优点：A可以脱除气体中的多种组分B 净化度高C可以选择性的脱除原料气中H2S和C02,,并分别加以回收D热稳定性和化学稳定性好E 利于后续工艺缺点：工艺流程长，再生过程复杂，甲醇具有毒性6、甲醇富液如何再生？A 减压闪蒸解吸 B 气提再生 C 热再生7．脱碳后溶液再生时，加热减压可以促进二氧化碳的解吸，请问解吸压力如何确定 为什麽解吸压力低，对多回收二氧化碳是有利的，但考虑到下游工序对二氧化碳气体产品 压力要求，二氧化碳解吸压力一般在~8．为什么煤、重油的气化工艺不同，低温甲醇洗流程也不相同？解释原因并画出两 流程简图两步法低温甲醇洗适用于废热锅炉流程，进变换系统的原料气脱硫要求严格，用低温甲醇洗脱硫，脱硫后进变换，在CO变换后在用低温甲醇洗脱除CO2一步法甲醇洗适用于激冷过程，原料气经耐硫变换后，用低温甲醇洗同时进行脱硫 和脱碳9．聚乙二醇二甲醚法脱碳可以百分之百回收二氧化碳，为什么？该法净化度可达10-6级，二氧化碳在聚乙二醇二甲醚溶剂中的溶解度关系在较宽的压力范围内都符合亨利定律，闪蒸的压力越低，二氧化碳的回收率越高，真空闪蒸的 级数完全由经济效益决定三、原料气的最终净化1、名词解释：原料气的最终净化(有哪几种方法):残余少量co、CO2的脱除，CO+CO2<10ppm铜氨液：铜盐氨溶液在高压低温下生成CO的络合物铜洗气：铜氨液吸收法净化后的气体精练气：铜氨液吸收法净化后的气体氮洗：用液体氮洗涤CO的操作甲烷化：在催化剂上用氢气把CO还原成甲烷2、铜氨液由哪些物质组成铜氨液中有几种铜离子(分子式)，各起什么作用，它们 间有什么关系铜氨液中低价铜是吸收CO的活性组分，为什么要有高价铜的存在？极限铜比的 意义及变化规律。

铜氨液中氨有几种存在形式，各有什么作用？铜氨液是铜离子、酸根及氨组成的水溶液Cu+以【Cu (NHJ 2】+形式存在，是吸收CO的活性组分；Cu2+以【Cu (NHJ 4】2+形式存在，没有吸收CO的能力，但溶液中必须有，否Cu (NHJ 4 Ac2+Cu= 2Cu(NH3) 2Ac 向左进行有金属铜析出防止金属铜的生成，极限铜比Rm随TCu增大而减小络合氨、固定氨、游离氨3．用铜氨液进行最终净化时，工业生产常选用醋酸，为什麽其浓度如何确定若总铜离子浓度为L,醋酸浓度应达何浓度？不论何种铜氨溶液，溶液中的络离子【Cu （NHJ 2】+、【Cu （NHJ J 2+都需要酸根与之结合，为确保总铜含量，使用醋酸铜氨溶液，其吸收能力与蚁酸铜氨溶液接近，组成稳定，再生损失小操作中醋酸含量以超过总铜含量10%~15%较为合适，一般为 ~L 4、铜氨液吸收CO原理，解释吸收系数和吸收能力的影响因素铜氨液吸收理、O2、 H2S 反应式183液的吸收能力。