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1、流程框图一、烃类蒸汽转化催化剂烃类蒸汽转化都是在1000下反应，其反应速度也很慢，需加催化剂。 活性组分：1025（重量）Ni 载体：-Al2O3,MgO-Al2O3,ZrO2-Al2O， CaO-Al2O3 活化：原因，镍的氧化物无活性 目的，还原氧化物、脱除微量毒物 中毒：硫和铅等。 对催化剂的要求：高活性；高强度；较好的热稳定性 和抗析碳能力 1、催化剂的活性组分、助催化剂和载体 活性组分：从性能和经济方面考虑，活性组分，镍为最佳。 NiO为最主要活性成份。实际加速反应的活性成份是Ni， 助催化剂：提高镍的活性、延长寿命和增加抗析碳能力。 镍催化剂的载体：使镍高度分散、晶料变细、抗老化和
2、抗析碳等作用。 催化剂中毒 （1）S S 0.5ppm,可逆性中毒 催化剂活性越高，允许S含量越低。 温度越低，S对镍催化剂毒害越大。 （2） As 永久性中毒 As来源:含As碱液脱碳 （3）卤素 卤素 0.5ppm,永久性中毒二、合成气催化剂u 铁系催化剂 u 未还原前FeO+Fe2O3，可视为Fe3O4，尖晶石结构。 u Al2O3: 结构型促进剂，改善还原态铁的结构 u MgO K2O :电子型促进剂，有利于氮气的吸附和活化 u CaO 二、催化剂的还原与活性保持u （1）还原 u 反应的活性组成是金属铁，所以使用前要将催化剂还原。通常用氢气作还原剂： u Fe3O4(s) + 4H2
3、(g) = 3Fe(s) + 4H2O kJ/kmol u 确定还原条件的原则：使完全还原为a-Fe。保持还原铁晶粒具有大的表面积、大的活性中心。 u 还原温度一般选500-520，根据反应式可确定H2/H2O之比要尽可能高三、乙苯催化脱氢催化剂的选用n 乙苯在高温下脱氢时，主要产物是苯！n 脱氢反应是在高温、有氢和大量水蒸气存在下进行的 n 脱氢催化剂的活性组分是氧化铁，助催化剂有钾、钒、钼、钨、铬等氧化物 Fe2O3:K2O: Cr2O3=87:10:3组成的催化剂乙苯的转化率可达60%，选择性为87%催化剂种类 Cr2O3/Al2O3 烷烃 烯 不能有水(侵占活性中心) 减压操作 失活快
4、（易结焦），用含O2的烟道气再生。 氧化铁系催化剂 H2O：稀释剂，氧化剂 助剂: Cr2O3 热稳定性 K2O 降低酸度，防结焦 氧化铁系催化剂： n （1）助催化剂 Cr2O3 - 提高热稳定性 K2O - 改变催化剂表面酸度，防止结 焦，催化水煤气反应，促进催化剂的自再生能力 n （2）小粒径，低比表面，异型，大空隙率，减少内扩散阻力，可提高选择性 n （3）催化剂及催化剂再生的优化配置 a. 第一段：高选择性催化剂，然后高活性催化剂 b. 水蒸汽管插入不同位置，轮流开启活化 催化剂颗粒度对反应的影响n 脱氢反应的选择性随粒度的增加而降低 n 解释为主反应受内扩散影响比较严重，而副反应受
5、内扩散影响较小的缘故 n 工业上常采用较小的颗粒度催化剂，以减少催化剂的内扩散阻力同时还可将催化剂进行高温焙烧改性，以减少催化剂的微孔结构 四、二氧化硫氧化用催化剂铂 活性高；价贵，易中毒。氧化铁 价廉；640才有活性。钒催化剂 活性高，价中，稳定性好。 主催化剂 V2O5 助催化剂 K2O,Na2O 载体 SiO2n 钒催化剂的主要毒物是砷、硒、氟和酸雾。 1. 砷的毒害主要体现在两个方面：一是钒催化剂能吸附As2O3，堵塞催化剂活性表面；二是在 500以上高温V2O5能与As2O3生成V2O5As2O5 ，这是一种易挥发物质，从而造成钒的损失。 2. 硒在温度较低时对钒催化剂有毒害，但加热
6、后(400-500)可以复原。 3. HF能与二氧化硅生成SiF4，破坏载体，使催化剂粉碎。F还能与V反应生成VF5, 其沸点低(112.2 )，也要造成钒的损失。 4. 酸雾腐蚀钢设备，腐蚀的粉尘落在催化剂表面上使其活性降低。同时积累的Fe2SO4可能使催化剂结块。 反应器37、乙苯催化脱氢合成苯乙烯工艺中脱氢部分用哪两种类型的反应器，各有什么优缺点。答：分为：（1）等温反应器和 (2)绝热反应器。等温反应器优点是出口温度高于进口，对动力学、热力学有利：采用等温反应器 脱氢，乙苯转化率选择性都好，另外水仅作为稀释，用量为绝热的1/2，缺点是结构复杂，成本高；绝热反应器优点是简单，生产能力大，
7、成本低。缺点：出口温度低于进口影响转化率，因此绝热反应器脱氢，不仅转化率较低，选择性也较低。27、气固相催化氧化反应常用的反应器有哪些两种类型，如何及时移走反应热？答：烃类气固相催化氧化反应器常用的有固定床反应器、流化床反应器。 对于固定床反应器，常见的为列管式换热反应器。催化剂装填在管内，管间载热体循环以移出热量；流化床反应器床层内设置U形垂直冷却管，内走载热体将反应热带出。28、烃类气固相催化氧化反应常用的流化床反应器，为什么设U形垂直管？答：烃类气固相催化氧化反应器常用的流化床反应器。设置U形垂直冷却管，不仅移走了反应热，维持适宜的反应温度,而且还起到破碎流化床内气泡,改善流化质量的作用
8、。25、氧气法生产环氧乙烷和一氧化碳变换过程都属于放热反应，采用什么类型的反应器？它们如何移走热量的？答：氧气法生产环氧乙烷采用列管式反应器，移热是通过管间通加压热水产生蒸汽带走热量；一氧化碳变换采用多段绝热反应器，移热方式：中间间接冷却式，原料气冷激式，水冷激式。28、烃类气固相催化氧化反应常用的流化床反应器，为什么设U形垂直管？答：烃类气固相催化氧化反应器常用的流化床反应器。设置U形垂直冷却管，不仅移走了反应热，维持适宜的反应温度,而且还起到破碎流化床内气泡,改善流化质量的作用。反应原理净化分离20、裂解气中主要有哪些杂质？为何脱除？如何脱除？答：裂解气中的杂质主要有酸性气体、水、炔等酸性
9、气体主要是CO2，H2S和其他气态硫化物。 其危害有：(1)乙烯、丙烯纯度降低；(2)H2S：腐蚀设备管道；分子筛寿命降低；使加氢脱炔用催化剂中毒；(3)CO2：低温下结成干冰堵塞设备管道；在生产聚乙烯等时酸性气体积累造成聚合速度降低、聚乙烯的分子量降低。 脱除方法：化学吸收法 水：危害：低温下，水冻结成冰，而且与轻质烃形成白色结晶水合物，如CH46H20、C2H67H20、C3H87H20等。这些固体附着在管壁上，既增加动能消耗，又堵塞管道。脱水方法分子筛吸附法 脱炔危害：炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程影响催化剂寿命；恶化产品质量；形成不安全因素；产生不希望的副产品脱除方法：催化加氢脱炔和
10、溶剂吸收法 2、合成气中主要有哪些杂质？有何危害？如何脱除？答：合成气中主要含有硫化物、CO和CO2、少量碳氧化物等杂质 （1）硫化物主要是有机硫和无机硫，催化剂中毒，有机硫的脱除以干法为主，无机硫可以采用干法和湿法;（2）CO变换为CO2，CO2是合成氨催化剂毒物，太高CO2影响甲醇收率CO2可以再利用合成尿素、纯碱、NH4HCO3等；CO2采用吸收法（3）少量碳氧化物的清除，防止CO、CO2、O2和硫化物等对氨合成催化剂的毒害作用液氮洗涤法,铜氨液吸收法, 甲烷化法11、硫铁矿焙烧炉气的主要杂质有哪些危害？怎样清除？通过沸腾炉培烧硫铁矿得到的炉气中，除了含有 SO2和O2是转化工序所需的有
11、用气体、N2是惰性气体外，还含有其它一些有害物质，必须除去。 1、矿尘的清除工业上对炉气矿尘的清除，依尘粒大小，可相应采取不同的净化方法。 尘粒较大的(10m以上)可采用自由沉降室或旋风分离器等机械除尘设备； 尘粒较小的(0.110m)可采用电除尘器； 更小颗粒的矿尘(0.05m)可采用液相洗涤法。 2、砷和硒的清除三氧化二砷和二氧化硒常用水或稀硫酸洗涤炉气来清除。从表4-5可以看出，两者饱和蒸汽压随温度下降显著降低。温度降到50以下气相中含量已经很少。洗涤形成的固体颗粒，形成酸雾凝聚中心，在除雾器可以将其除去。 3.酸雾的清除酸雾雾滴的直径很小，很难除去，洗涤时只有小部分被酸吸收，大部分只能
12、在后续的电除雾器中除去。电除雾器的原理与电除尘器一样，只不过是除去液态雾滴罢了。即使用电除雾器，也要采取增大雾滴直径的基本措施来保证除雾效果。雾滴直径越大，表面效应越少，与平面液体差异越小。工业上往往设置冷却塔既降低温度又通过增湿来增大雾滴直径。流程分析42、根据氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图和合成氨工艺流程示意图，请回答以下问题：（1）它们是如何移热的？（2）氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图中原料气（乙烯和氧气）为什么要混合后通入？（3）氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图中为什么通入致稳气？（1）氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图，移热是通过管间通加压热水产生蒸汽带走热量，而合成氨工艺流程中，
13、移热是采取原料气四段冷激式直接接触。（2）由于是纯氧加入到循环气和乙烯混合气中，必须使氧和循环气迅速混合达到安全组成，如混合不好很可能形成氧浓度局部超过极限浓度，进入热交换器时易引起爆炸危险。（3）致稳气是惰性的，能减小混合气的爆炸限，增加体系安全性；具有较高的比热容，能有效地移出部分反应热，增加体系稳定性。43、根据氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图和一段法乙烯络合催化氧化生产乙醛工艺流程，请回答以下问题：(1)氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图中为什么通入致稳气？(2)氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图中原料气（乙烯和氧气）为什么要混合后通入，而一段法乙烯络合催化氧化生产乙醛工艺流程中原料气（乙烯和氧气）可分别进入反应器？(3)它们是如何移热的？答：（1）致稳气是惰性的，能减小混合气的爆炸限，增加体系安全性；具有较高的比热容，能有效地移出部分反应热，增加体系稳定性。（2）由于是纯氧加入到循环气和乙烯混合气中，必须使氧和循环气迅速混合达到安全组成，如混合不好很可能形成氧浓度局部超过极限浓度，进入热交换器时易引起爆炸危险。（3）氧气法生产环氧乙烷工艺流程示意图，移热是通过管间通加压热水产生蒸汽带走热量，而一段法乙烯络合催化氧化生产乙醛工艺流程，移热是靠水和乙醛汽化带走热量。10根据下面的流程图叙述生产发烟硫酸的工艺流程。1
