内容发布更新时间 : 2024/12/31 21:02:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
主要反应？从热力学角度考虑，对反应有哪些要求？从动力学角度考虑又有哪些要求？ 答：主反应：CH4+H2O ?H?206KJ/mol
298K?CO+3H2 CO2+4H2 CO2+H2
CH4+2H2O
?H298K?165KJ/mol? （5-22） CO+H2O
??H298K??41.2KJ/mol （5-23）
?副反应：主要是析碳反应
CH4
K3 （5-24）
歧化：2CO K4 （5-25）
还原（消碳）：CO+H2
?H298K??131.4KJ/molC+2H2
??H298K?74.9KJ/mol
C+CO2
?H298K??172.5KJ/mol?C+H2O
K5 （5-26）
从化学反应平衡（热力学角度）考虑：甲烷水蒸气转化过程条件是适当的高温、稍低的压力、高水碳比。
从动力学角度考虑：高温、一定的压力、适当的水碳比。
（1）温度的影响：k随温度的升高而升高，反应速率增大。（2）压力的影响：总压增高，则
各组分分压提高，反应速率提高，同时使体积减少。（3）组成的影响（实质由水碳比决定）：原料的组成由水碳比决定，H2O/ CH4过高时，甲烷分压过低，水蒸气分压高，则反应速率不一定高；反之，H2O/ CH4过低时，反应速率也不会高，故水碳比要适当。
5-5 天然气-水蒸汽转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些脱硫方法较好？
答：基本步骤有：原料气脱硫、脱硫后的原料气与水蒸气在一段转化炉中进行反应生成合成气、未反应的甲烷与补入的氧气或空气燃烧放热，进行转化反应、根据对合成气使用目的不同选择是否进行变换反应、脱除合成气中的二氧化碳，使成品气中只含有CO和H2。
因为原料气中的硫化物主要是硫化氢和有机硫化物，后者在高温和水蒸气、氢气作用下也转变成硫化氢，催化剂表面吸附硫化氢后反应生成硫化镍，发生暂时性中毒，在轻微中毒后，当原料气中清除了硫化物后，硫化镍会逐渐分解释放出硫化氢，催化剂得到再生，但若频繁的反复中
毒和再生，镍晶粒要长大，活性降低。即极少量的硫化物就会使催化剂中毒，使活性明显降低，时间不长就完全失活，所以必须先脱硫才能进行转化。
用天然气制合成气时，先将原料气彻底脱硫，使总含硫量（体积分数）小于0.1?10，则采用钴钼加氢转化-氧化锌组合法较好。原因是： 钴钼加氢脱硫剂先将原料中的有机硫化物氢解，转化成易于脱除的硫化氢，硫化氢再与氧化锌发生反应生成稳定的硫化锌固体，由于硫化锌难离解，净化气中总硫含量（体积分数）可降低至0.1?10以下，符合要求。
5-6 为什么天然气-水蒸汽转化过程需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些型式？ 答：蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成H2、CO等混合气，其主反应为：CH4+H2O ==== CO+3H2
?H298K?206KJ/mol-6
-6
从?H?0可知，是强吸
热反应，需外界供热。
转化过程分为两段进行，第一段转化在多管反应器进行，管间供热（加热炉），反应器称为一
段转化炉；由一段转化炉出来的转化气绝热进入二段转化炉，补入氧气，氧气与转化气中甲烷燃烧放热，使转化反应继续进行。
一段转化炉主要有两种炉型：一类是以美国凯洛格公司为代表所采用的顶烧炉，另一类是以丹麦托普索公司为代表所采用的侧烧炉。
5-7为什么说一段转化管是变温反应器？为什么天然气-水蒸汽转化要用变温反应器？ 答：由于在一段转化炉中可能会产生较多的碳，影响主反应的进行，故操作中必须重视析碳反应的产生条件，采用控制反应温度沿炉管轴向分布不同的方法，以减少析碳反应的发生。 A.在入口处，由于甲烷含量最高，在高温下（>700℃），甲烷会均相裂解，析出大量碳，故应着重降低裂解速率，降低温度<500℃，因存在催化剂，故反应速率不会太低，且析出的碳（少量）也及时气化，不会积碳。
B.离入口1/3处，温度必须严格控制在<650℃，使甲烷充分反应，减少裂解反应的产生。 C.离入口1/3处以后，温度高于650℃，此时，生成的氢气，可抑制甲烷的裂解析碳反应；同时
温度逐步升高（副反应放热，加热炉供热），故有利于逆反应的发生——消碳反应速率增加，不可能积碳。
综上所述，一段转化炉只有采用变温反应器，才可以减少裂解反应，保证低的甲烷残余量。
显然，一段转化炉是变温反应器，同时也说明了必须采用变温反应器。
第6章加氢与脱氢
6-4.氨合成反应的平衡常数Kf随温度和压力是
如何变化的？
答：Kf仅与温度有关，与压力无关。随着温度升高，Kf降低。
6-6. 温度和压力对氨合成反应的平衡氨浓度及
反应速率的影响？
答：当温度降低，或压力增高时，都能使平衡氨浓度增大。当压力增高时，正反应速率加快，逆反应速率减慢，净反应速率提高。合成氨的反应是可逆反应，温度对正逆反应速率常数都有影响，存在最适宜温度，具体值由气体组成、压力和催化剂活性而定。
6-7. 惰性气体对氨合成反应的平衡浓度及反应
速率的影响？