西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷 学期：2020年春季 课程名称【编号】：化学工艺【0745】 A 卷 考试类别：大作业 满分：100 分 以下题中，1-4题任选两道作答，每题30分，第五题必答，40分。 一、尿素是含氮量最高的氮肥，除了用作化肥外，工业上还有许多别的用途，是典型的无机化工产品。试述尿素合成反应机理是什么？控制步骤是什么？ 二、合成氨过程中为什么需要净化工序？包括哪些内容？ 三、硝酸是重要的无机酸化工产品，广泛用于医药、炸药、硝酸盐等工业。简述由氨直接合成浓硝酸生产过程的原理和主要步骤。 四、纯碱是非常重要的无机化工原料，工业上比较重要的生产方法是氨碱法。分析氨碱法制碱的原料饱和食盐水为什么需要除钙镁离子？如何除去？ 五、接触法生产硫酸的工业过程中，二氧化硫在焙烧炉里面的催化氧化反应是非常关键的步骤。如何确定二氧化硫催化氧化的工艺条件？ 一、答：液氨和二氧化碳直接合成尿素的总反应为： 反应在液相中是分两步进行的。首先液氨和二氧化碳反应生成甲铵，故称其为甲铵生成反应： 然后是液态甲铵脱水生成尿素，称为甲铵脱水反应； 该步反应反应速率很快，客易达到平衡。且此反应二氧化碳的平衡转化率很高。 而此步反应是一个可逆的微吸热反应，平衡转化率不是很高，一般为50%－70％。 此步反应的速率也较缓慢，是尿素合成中的控制反应。 三、答：直接法由氨和空气经氧化直接合成浓硝酸，生产的关键是除去反应生成的水.反应经历以下五个步骤： - 1 - ①制一氧化氮 氨和空气通过铂网催化剂，在高温下被氧化成一氧化氮，并急冷至40～50℃，使生成的水蒸气经冷凝而除去。 ②制二氧化氮 一氧化氮和空气中的氧反应，生成NO2后，残余的未被氧化的NO和浓度大于98%的浓硝酸再反应,被完全氧化成二氧化氮。 ③分出二氧化氮 在低温下用浓硝酸（>98%）吸收二氧化氮成为发烟硝酸，不能被吸收的惰性气体（N2等）排出系统另行处理。 ④制纯NO2并冷凝聚合为液态四氧化二氮 加热发烟硝酸，它热分解放出二氧化氮，然后把这纯的NO2冷凝成为液态四氧化二氮： 2 温度：Tb—Tm 即催化剂起燃温度与耐热极限温度之间，即活性温度范围内420-600℃。从t—X*—γ关系曲线可知：存在最佳反应温度Tma（反应速率最大）反应温度原则：在催化剂活性温度范围内催化剂床层温度应沿最佳温度线变化：即先高后低原则。 3 SO2原始浓度：根据硫酸生产总费用最少原则，进入SO2转化器浓度存在最佳浓度：7%～7.5%。 4 压力： P↑→X*↑SO2↑，设备尺寸减小。不利条件：加压对设备要求提高，反应压力最好在常压。 5 最佳转化率：转化率提高→提高硫的利用率，减小尾气SO2含量和对大气污染。不利条件→催化剂用量增加，设备尺寸增大。即存在最佳转化率。工艺上采用两次转化、两次⑤高压釜反应制浓硝酸 将液态四氧化氮与稀硝酸混合（要求稀硝酸中水分与液态N2O4成一定比例）送入高压釜，在5.0MPa压力下通入氧气，四氧化二氮与水（来自稀硝酸）和氧反应直接生成98%浓硝酸。 为了加快反应的进行，加入的液态N2O4应比理论量多些，这样制得的是含大量游离二氧化氮（即发烟硝酸）的白色浓硝酸，将它放到漂白塔内，通入空气，把游离的NO2吹出，制到98%成品浓硝酸.二氧化氮经回收冷凝后再送到高压釜使用.如果氨的氧化不用空气，而采用纯氧（需加水蒸气稀释以防爆炸），制得的一氧化氮浓度可高些，这对以后的制酸操作是有利的.但需建造制氧装置和增加动力消耗。 吸流程，转化率99%以上。 五、答：1 催化剂——钒催化剂 V2O5 5%～9%，为活性组份。K2O 9%～13% 碱金属盐为助催化剂。SO3 10%—20% SiO2 50%～70%，为载体 。制成环形、球形、或粒状。 - 2 -
西南网络教育20.6月化学工艺【0745】答案
