西南科技大学 化工工艺与设备 期末考试 复习习题集.doc

第一章 一、填空题 德士古气化炉是一种以 水煤浆 进料的 加压气流床 气化装置，该炉有两种不同的炉型，根据粗煤气采用的冷却方法不同，可分为 淬冷型 和 全热回收型。 目前常用的气化炉有移动床、流化床、气流床、熔融床。 煤气发生炉可根据使用气化剂和煤气热值不同，一般可以分为空气煤气、混合煤气、水煤气、半水煤气。 气化的基本过程包括煤的干燥、煤的干馏、煤的热解、煤的反应等几个过程。 煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢气、甲烷的过程。 对于移动床气化炉而言，炉内料层可分为六个层带，自上而下分别为 空气层、 干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层。 7、合成氨过程中，要求半水煤气的组成满足：n(CO+H2)/n(N2)=3.1-3.2。 8、根据自控水平及维护炉内工作状况稳定的原则，一般循环时间为2.5-3min。 9、在间歇制气过程中，要求在正常生产条件下，吹出物量不应超过总入炉燃料量的4%，一般生产1 m3的半水煤气，约消耗0.95-1.05m3的空气。 10、烃类蒸汽转化催化剂中，活性组分是 镍，但其以 氧化镍 形式存在于催化剂中，因此在使用时必须先用 氢气 或 一氧化碳 进行 还原 。 二、判断题 1、以空气为气化剂生产的煤气叫做水煤气，其组成中含有大量的H2和CO，发热量很高，可作为燃料。（× ） 2、煤中灰分高，有利于气化生产，气化率高。（ ） 3、在气化过程中，煤的粒度越小，气化率越高。（ × ） 4、经常使用及长时间停炉的煤气发生炉可直接点火，可以不经烘炉直接投入生产运行。（ × ） 5、如果生产中没有及时给煤，炉内料层高度下降，煤气出口温度会带上升。（√ ） 6、如果气化炉卸炉不充分，不会影响出口煤气温度。（√ ） 7、从发生炉出来的粗煤气温度很高，带有大量的热量同时带有大量的固体杂质。（√） 8、煤气中的硫主要以SO2、硫醇形式存在。（× ） 9、水碳比越高，越有利于甲烷的蒸汽转化。（√） 10、压力越高，越有利于甲烷的蒸汽转化。（ × ） 11、提高转化温度，有利于甲烷的蒸汽转化，同时可抑制析碳反应的进行。（×） 12、二段转化过程中，要求催化剂中镍含量要高。（×） 13、烃类蒸汽转化催化剂的永久性毒物主要是硫化物及砷化物。（×） 三、名词解释 1、空气煤气：以空气为气化剂生成的煤气。主要成分： N2，CO，CO2，H2。 2、水煤气：以水蒸气为气化剂生成的煤气。主要成分： H2，CO，CO2，N2。 3、混合煤气：以空气和适量水蒸气的混合物为气化剂生成的煤气。主要成分： N2，CO，H2，CO2。 4、半水煤气：以水蒸气加适量的空气或富氧空气为气化剂生成的煤气。主要成分： H2，CO，N2，CO2。 5、 6、循环时间：每一工作循环所需要的时间，成为循环时间。包括五个阶段：吹风阶段、一次上吹、下吹、二次上吹、空气吹净阶段。 7、水碳比：是指进口气体中水蒸气与烃原料中所含碳的摩尔比。 8、空间速率：单位体积催化剂每小时处理的气量，建成空速。 五、论述题 1、论煤质中水分含量对气化的影响。 答：（1）煤中水分的存在形式有：内在水、外在水、化合水。 （2）常压气化：水分含量过高，煤料未经充分干燥就进入干馏层，影响干馏的正常进行，而没有彻底干馏的煤进入气化阶段后，又会降低汽化段的温度，使得甲烷的生成，CO2和H2O的还原反应速率降低，降低煤气产率和气化率。 （3）加压气化：适量的水分有好处，因为水分高，挥发分也高，在干馏阶段半焦的气孔率也较大，当进入气化层时，气化速率快，生成的煤气质量好。 （4）炉型不同对气化用煤的水分含量也不同。固定床水分含量要求在8-10%，而流化床和气流床要求较低，水分含量要求小于5%。 2、论F-T合成反应的影响因素。 答：（1）原料气组成：①的高低影响合成反应速率的快慢。CO和H2含量高合成反应速率快，但放热量多易引起床层超温，且成本高，故要求含量在80-85%之间。 ②V（H2）/V(CO)的体积比影响反应进行的方向。V（H2）/V(CO)比值高有利于饱和烃、轻产物及甲烷的生成；V（H2）/V(CO)比值低有利于烯烃、重产物及氧化物的生成。 ③提高合成气中的V（H2）/V(CO)和反应压力可提高利用率。 （2）反应温度 F-T合成反应温度主要取决于合成时所选用的催化剂。每一种催化剂都有合适的温度范围，如钴催化剂合适的温度范围为170-210℃。 （3）反应压力 反应压力不仅影响催化剂的活性和寿命，而且也影响产物的组成与产率。 （4）空间速度 对于不同催化剂和不同合成方法，都有最适宜的空间速度范围。 3、论煤的粒度对气化过程的影响。 答：（1）粒度大小与比表面间的关系 煤的粒度越小，其比表面积越大。气