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化工工艺学复习题
一、简答题：
1.氧化锌脱硫的工作原理是什么？其脱硫过程如何？
原理：氧化锌法可脱除无机硫和有机硫，主要脱除无机硫，使硫含量<0.1×10。
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ZnO(s)?H2S(g)＝ZnS(s)?H2O(g)?79kJ/molZnO(s)?C2H5SH(g)＝ZnS(s)?C2H5OH(g)ZnO(s)?CH3SCH3(g)＝ZnS(s)?C2H4(g)?H2O(g)CS2?4H2＝H2S?CH4（6分）
脱硫过程：氧化锌脱硫就是H2S气体在固体ZnO上进行反应，生成H2O进入气相，ZnS则沉积在ZnO固体表面上。需要将氧化锌脱硫剂都做成高孔率的小颗粒以增大反应和沉积面积，反应速度主要是内扩散控制。
2. 描述由NH3和CO2合成尿素的化学反应过程与相态。
答：目前，工业合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反应合成的，属于有气相存在的液相反应，如下图所示。反应被认为分两步进行：
2NH3(l)?CO2(l)?NH2COONH4(l)?86.93kJ.mol?1NH2COONH4(l)?NH2CONH2(l)?H2O(l)?28.45kJ.mol
上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应，反应程度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵(Ammonium Carbonate，简写AC，甲铵)；第二个脱水生成尿素(Urea，简写Ur)的反应为慢速吸热反应，且为显著可逆反应。
① 尿素生成反应为液相可逆反应，应该具备一定的压力(液化NH3和CO2)和温度(保证反应速度)。② 未反应原料必须循环利用，循环的NH3和CO2水溶液也必然携带一定量的水。③合成尿素的原料中有NH3、CO2和H2O，物料配比中采用NH3过量；④ 合成反应开始，溶液中的CO2以AC形式存在，溶液中存在NH3、AC和H2O；⑤合成反应过程，溶液中存在NH3、AC、H2O和Urea。
3. 合成氨生产过程主要分为哪几个工序？画出以天然气为原料合成氨的框图。 答：合成氨的生产过程主要分为3个工序： 造气：制备含氮、氢气的原料气
净化：将原料气中的杂质如CO、CO2、S等脱除到ppm级(10)
压缩和合成：净化后的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、450℃左右 以天然气为原料合成氨的框图：
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4. 以天然气为原料合成氨工艺中，天然气水蒸汽转化制气的主反应和副反应有哪些？抑制副反应的策略如何？
主要反应： (1)CH?HO＝CO?3H?206.4kJmol422 副反应：
(2)CO?H2O＝CO2?H2?41.2kJ/molCH4＝2H2?C?74.9kJ.mol?1?12CO?CO2?C?172.4kJ.mol
CO?H2＝H2O?C?131.36kJ.mol?1抑制副反应的策略：（1）生成碳黑。为控制积碳，主要通过增加水蒸汽用量以调整气体组成和选择适当的温度、压力来解决。
（2）两段转化。工业中采用串联的两段转化工艺，保证甲烷转化彻底。（5分） 5. 天然气中的硫成分有哪些？干法脱硫和湿法脱硫的主要方法有哪些？
答：天然气中的硫化物主要是硫化氢(H2S)，同时此外还可能有一些有机硫化物，如硫醇(C2H5SH)、硫醚(CH3SCH3)及噻吩(C4H4S)、二硫化碳(CS2)等。 （4分）
干法脱硫：一般适用于含S量较少的情况，氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等。 （3分）
湿法脱硫：一般适用于含S量较大的场合，化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等。 （3分） 6. 写出尿素合成反应过程的反应和主要副反应，副反应有哪些控制措施？
副反应：
2NH3(l)?CO2(l)?NH2COONH4(l)?86.93kJ.mol?1NH2COONH4(l)?NH2CONH2(l)?H2O(l)?28.45kJ.mol?12NH2CONH2(l)?NH2CONHCONH2(l)?NH3(g) （5分） NH2CONH2(l)?H2O(l)?2NH3(g)?CO2(g)控制副反应措施：
在尿素生产过程中的副反应主要有尿素缩合反应和水解反应，它们存在于整个尿素的分
离纯化过程中。温度越高，副反应速度越快；时间越长，被消耗的尿素越多。 当温度在60℃以下时，尿素水解缓慢；温度到100 ℃时尿素水解速度明显加快；温度在145 ℃以上时，水解速度剧增。尿素浓度低时，水解率大。氨也有抑制尿素水解的作用，氨含量高的尿素溶液的水解率低。
7. 简述氨碱法制纯碱的生产原理（主要反应和生产过程）。 氨碱法制备纯碱是以氯化钠(NaCl)和碳酸钙(CaCO3)为原料。
生产过程：①碳酸钙经过焙烧产生CO2和CaO； ②CO2与NH3在NaCl水溶液中沉淀出碳酸氢钠(NaHCO3)；③ NaHCO3再经焙烧制得纯碱(Na2CO3)；④副产CaO经水合、NH4Cl反应制得氯化钙；⑤释放的NH3循环利用，再与NaCl 和CO2制备NaHCO3 。
8. 氨碱法制纯碱的主要原料有哪些？制碱过程的主要反应有哪些？主要副产物是什么？
氨碱法制备纯碱是以氯化钠(NaCl)和碳酸钙(CaCO3)为原料。
主要副产物：氨，氯化钙
9. 简述煤的液化--费托法合成原理，所用催化剂以及主要有哪些工艺？
CO + H2 →（CH2）n + H2O
CO + H2O → CO2 + H2
目前工业上主要用铁催化剂。 主要的合成工艺：
Arge固定床合成液体燃料的工艺 Synthol气流床合成工艺 MFT法合成液体燃料的工艺
其他合成工艺 10. 简述聚合反应中以本体聚合和溶液聚合的聚合机理和产品特性。 遵循自由基聚合一般规律，提高速率的因素往往使分子量下降。 本体聚合：单体本身加少量引发剂（甚至不加）的聚合。 溶液聚合：单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。
本体聚合散热难,自加速显著。可制板材；产品特性：纯度高，分子量分布宽。 溶液聚合散热易，反应平稳，产物宜直接使用。产品特性：纯度、分子量较低。
二、图形分析题
1. 从干盐相图分析，为什么在P1点NaHCO3的结晶析出最多？1、2、3区主要析出那些晶体？
答案：
ⅠP2、P2Ⅱ、P2P1、P1Ⅲ、P1Ⅳ为饱和线； P1点可析出三种结晶。
氨盐水碳酸化后的组成在AC线上。如果只需析出NaHCO3时，组成应R-S线内，超过S析出NH4HCO3,超过R析出NaCl。
如果总组成在X点，T点为饱和溶液，结晶与溶液比为TX:XD，比值越大，析出结晶越多。可见P1点操作最好。 1,2,3区为NaHCO3、NH4HCO3、NH4Cl的析出区；
2. 从干盐相图分析，1、2、3区主要析出那些晶体？如何控制操作点的位置。升高温度对最佳操作点P1、Na利用率和NaHCO3结晶有什么影响？