内容发布更新时间 : 2025/5/24 3:05:53星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
化学工艺学答案
合成气的生产方法如下：
① 以煤为原料的生产方法 有间歇和连续两种操作方式。煤制合成气中H2/ CO比值较低，适于合成有机化合物。
② 以天然气为原料的生产方法 主要有转化法和部分氧化法。目前工业上多采用水蒸气转化法，该法制得的合成气中H2/CO比值理论上是3，有利于用来制造合成氨或氢气。
③ 以重油或渣油为原料的生产方法 主要采用部分氧化法。
生产合成气的新方法：近年来，部分氧化法的工艺因其热效率较高。H2/CO比值易于调节，故逐渐收到重视和应用，但需要有廉价的氧源，才能有满意的经济性。最近开展了二氧化碳转化法的研究，有些公司和研究者已进行了中间规模和工业化的扩大试验。
2．为什么天然气—水蒸气转化过程中需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些型式？
答：从热力学角度看，高温下甲烷浓度低，从动力学看，高温使反应速率加快，所以出口残余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响，更要提高温度来补偿。甲烷与水蒸气反应生成CO和H2是吸热的可逆反应，高温对平衡有利，即H2及CO的平衡产率高，CH4平衡含量低。高温对一氧化碳变换反应的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而且高温也会抑制一氧化碳岐化和还原析碳的副反应。但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于700℃时，甲烷均相裂解速率很快，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。
一段转化采用管间供热；二段转化则是温度在800℃左右的一段转化气绝热进入二段炉，同时补入氧气，氧与转化气中甲烷燃烧放热进行供热。
一段转化炉的炉型主要有两大类，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。
3. 由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？较先进的方法是什么？
答：固定床间歇式气化制水煤气法：优点是只用空气不用纯氧，成本和投资费用低。
固定床连续式气化制水煤气法：优点是可连续制气，生产强度较高，而且煤
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气质量也稳定。
流化床连续式气化制水煤气法：优点是提高了单炉的生产能力，同时适应了采煤技术的发展，直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等高灰分煤。
气流床连续式气化制水煤气法：优点是扩散速率和反应速率均相当高，生产强度非常大，碳的转化率很高。
通过以上可以看出较先进的方法是固定床连续式气化制水煤气法、流化床连续式气化制水煤气法和气流床连续式气化制水煤气法。
4. 为什么一氧化碳变换过程要分段进行，要用多段反应器？段数的选定依据是什么？有哪些形式的反应器？
答：变换反应的温度最好沿最佳反应温度曲线变化，反应初期，转化率低，最佳温度高；反应后期，转化率高，最佳温度低，但是CO变换反应是放热的，需要不断地将此热量排出体系才可能使温度下降。在工程实际中，降温措施不可能完全符合最佳温度曲线，变换过程是采用分段冷却来降温，即反应一段时间后进行冷却，然后再反应，如此分段越多，操作温度越接近最佳温度曲线。应特别注意的是，操作温度必须控制在催化剂活性温度范围内，低于此范围，催化剂活性太低，反应速率太慢；高于此范围，催化剂易过热而受损，失去活性。
反应器分段太多，流程和设备太复杂，过程上并不合理，也不经济。具体段数由水煤气CO含量、所要达到的转化率、催化剂活性温度范围等因素决定，一般2-3段即可满足高转化率的要求。
变换反应器的类型有：中间间接冷却式多段绝热反应器、原料气冷激式多段绝热反应器和水蒸气或冷凝水冷激式多段绝热反应器。
5. 一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？
答：铁铬系变换催化剂 ：其化学组成以Fe2O3为主，促进剂有Cr2O3和K2CO3，反应前还原成Fe3O4才有活性。适用温度范围300～530℃。该类催化剂称为中温或高