化工基础知识2

化工基础知识（二）讲课人：王磊21、甲醇合成催化剂为什么在投产前要进行还原？•我厂甲醇合成现用催化剂为铜基催化剂，铜基催化剂的化学组分CuO-ZnO-Cr2O3或CuO-ZnO-Al2O3，它们在还原前是没有活性的，只有经过还原将催化剂组分中的CuO还原成为Cu＋或金属铜，并和组分中的ZnO溶固在一起，才具有活性，因此，铜基催化剂在投产前要进行还原。甲醇合成催化剂还原的机理是什么？•工业上采用H2、CO或甲醇蒸汽作为还原剂，被还原的Cu＋或金属铜与组分中的ZnO溶固在一起，具有良好的甲醇合成催化作用，组分中的氧化镉和氧化铝起助催化剂的作用。甲醇合成铜基催化剂的还原是放热反应：•CuO+H2＝Cu+H2O△H0298=-86.5kJ/mol22、甲醇合成催化剂的寿命衰老和中毒•1）、催化剂寿命•催化剂在合成塔内长期使用，活性逐渐下降。那么把催化剂具有足够活性的期限，称为催化剂的寿命。催化剂的寿命一方面取决于其组成和制备的方法及工艺条件；另一方面取决于原料气的净化程度及操作质量。•原料气中某些组分与催化剂发生作用，使其组成结构发生变化，活性降低甚至使催化剂失去活性。由氧及含氧化合物引起的中毒，可以通过重新还原使催化剂恢复活性，这叫暂时性中毒。由S、Cl及一些重金属或碱金属、羰基铁、润滑油等物质引起的中毒，使催化剂原有的性质、结构彻底发生变化，不能再恢复催化活性，称为永久性中毒。S、Cl与催化剂中的Cu作用生成无活性的物质：CuS、CuCl2；而油受热析出碳，堵塞催化剂的活性中心，从而引起活性下降。•催化剂中毒•硫是最常见的毒物，也是引起催化剂活性衰退的主要原因。原料气中的硫一般以H2S和COS形式存在，通常认为H2S和活性组分铜起反应，使其失去活性，其反应式为：•H2S＋Cu≒CuS+H2•在合成甲醇的条件下，COS会分解成H2S而使催化剂中毒：•COS＋H2→CO＋H2S•催化剂吸硫量达到3.5%时，活性基本丧失。•应该指出，上述计算仅仅考虑催化剂的硫中毒，如果考虑到热老化等因素，入口气中H2S含量必须控制在0.1ppm以下，才能使催化剂有较长的使用寿命。•氯也是一种毒物，其毒害程度比硫还厉害。催化剂制造过程中，选择原料不当或工厂使用中由蒸汽系统可能引入氯。•热老化•甲醇催化剂一般在250－300℃下操作，使用过程中铜微晶逐渐长大，铜表面逐渐减小而引起活性下降，使用温度的提高将加速铜晶粒长大的速度，即加快活性衰退的速度。开停车对催化剂的影响及对策•停车对催化剂不利，但不管如何精心操作，在停车过程中不可避免地总会损害催化剂的活性，如处理不当，未及时置换合成塔内的原料气，将使催化剂活性受到严重损害。有资料介绍，ICI公司的一套装置，因循环机故障，塔内的原料气48小时内置换，催化剂在不流动的羰基气氛中活性的损失相当于催化剂的使用寿命减少了9个月；而在德国一炉催化剂曾因受羰基气氛的毒化而被迫更换。为此，在使用过程中应力争避免不必要的开停车。23、如何进行冲洗液位计？•先开启液位计的放水阀门进行气相、液相同时冲洗，然后关闭液位计液相阀门冲洗气相管道，再关闭液位计气相阀门打开液相阀门冲洗液相管道，这样一关一开重复多次。此时注意液位计内是否出现了水位。最后开启汽相、液相阀门，关闭放水阀门，使液位恢复正常。24、如何选用压力表的量程？•当测量稳定压力时，正常操作压力应为量程的1/3～2/3，最高不得超过量程的3/4。当测量脉动压力时，正常操作压力应为量程的1/3～1/2，最高不得超过测量上限的2/3。25、什么是甲醇的精馏操作？什么是轻馏分？什么是重馏分？•将甲醇的混合液（含有二甲醚、烷烃、水分、甲酸、异丁基油等）经过多次的部分汽化和部分冷凝，使溶液分离成较纯组分甲醇产品的操作，叫甲醇精馏，在塔顶得到产品精甲醇。•比甲醇的沸点64.7℃低的组分叫轻馏分，比甲醇的沸点64.7℃高的组分叫重馏分。26、填料塔中填料的作用是什么？•填料的作用是提供气液两相接触面积，常用比表面积来评论它的性能。比表面积是指单位质量物质的总表面积，比表面积越大越好。填料的自由体积是指单位堆体积所具有的缝隙体积，此时在同样的条件下，自由体积越大，气体通过的阻力越小，动力消耗也越小，其次要求填料耐腐蚀、机械强度大、密度小、价格便宜。27、Co－Mo系催化剂失活的原因主要有几点？•①活性组分的流失与变化，碱金属盐因溶于水而流失，高温下因为高温而使晶粒增大；②活性组分中毒，常见空气入炉发生硫酸盐化作用失活；③催化剂孔结构与表面改变；④发生反硫化；⑤催化剂质量问题或硫化不当，引起催化剂的初期活性差，也往往造成其失活，使寿命缩短；⑥催化剂结疤、结块、引起偏流。28、动力设备缺油、缺水会造成什么问题？如何预防？•动力设备的油、水都是降温、润滑和隔离的作用。如果动力设备缺油、缺水，会造成动力设备损坏（如轴承缺油会造成轴承温度高磨损，严重时会烧电机）影响生产，危及安全。•预防：（1）定时巡回检查，加油。检查冷却水系统是否畅通。（2）开启动力设备之前，要检查是否缺油或冷却水系统是否正常，有无堵塞。29、哪些设备、管道需要进行保温？•具有下列工况之一的设备、管道及其附件必须保温：•（1）外表面温度高于323K（50℃）者；•（2）工艺生产中不需要减少介质的温度降或延迟介质凝结的部位；•（3）工艺生产中不需保温的设备、管道及其附件，其外表面温度超过333K（60℃）而又需要经常操作维护，又无法采用其它措施防止引起烫伤的部位。30、水煤气中硫化物主要有哪些？为什么要脱硫？•主要有硫化氢、二硫化碳、羰基硫、硫醇等．•半水煤气或水煤气中含有机硫和无机硫，这些硫化物会腐蚀管线、阀门、设备，更会使合成触媒中毒，所以要脱硫。31、简述风机工作原理？•电动机带动风机叶轮高速运转，叶轮内部的空气通过叶轮上的叶片被甩出去，此时叶轮中心产生负压，外界空气受大气压作用经鼓风机入口管被吸入叶轮中心，而后又被叶片甩出去，如此反复进行，升压后的空气就被输送到所需空气的设备中去。什么是物料衡算？什么是热量衡算？•根据物质守恒定律，在一个稳定的生产过程中向系统或设备所投入的物料量必等于所得产品量及过程损失量之和。即：•W原＝W产＋W损•W原：投入物料量•W产：所得的产品量•W损：损失的物料量•按照这一规律对总物料或其中某一组分进行的计算，称为物料衡算。•根据能量守恒定律，对于一个稳定的生产过程，向系统或设备内输入的热量应等于输出的热量加上损失的热量，即：•Q入＝Q出＋Q损•Q入：输入的热量•Q出：输出的热量•Q损：损失的热量•按照这一规律对系统或设备热量进行的计算称为热量衡算。33、锅炉的基本工作参数是什么？什么叫锅炉的蒸发量？•表示蒸汽锅炉工作特性的基本参数主要有额定蒸发量、额定蒸汽压力和温度。•锅炉每小时产生蒸汽的数量称为锅炉蒸发量，单位t/h。•我公司锅炉为240t/h三台•额定蒸发量240t/h，额定压力9.8MPa，温度540℃34、什么叫锅炉的热效率？什么叫燃烧？煤的燃烧分为几个阶段？•锅炉有效利用热量与单位时间内所消耗燃料输入热量的百分比叫锅炉的热效率。•燃料中的可燃物质与空气中的氧，在一定温度下进行剧烈的化学反应，发生光和热的过程称为燃烧。煤的燃烧分为加热干燥、干馏（即逸出挥发分形成焦炭的过程）、挥发分着火燃烧、焦炭燃烧形成灰渣四个过程。35、燃烧的三个基本条件是什么？•可燃物质、助燃物资和明火或达到一定温度。•王磊•邮箱：[e-mail]