《天然气化工工艺学》复习资料

《天然气化工工艺学》复习资料

考试时间：11 月 9 日，14：30～16：10 考试地点：明德楼 B303、B307、A304、A312 考试题型：名词解释、填空、选择、问答 说明：

1.本资料根据上课 PPT 及教材归纳整理，第一、二、三章由化工 3 班蒋鹏同 学完成，四、六、八章由化工 3 班李超同学完成，五、六章由化工 4 班张颖超同 学完成，旨在方便复习，减轻为考研和找工作的同学负担；

2.红色标注的是未找到或者归纳得不全面的内容，有待进一步整理及优化； 3.本资料整理的时间比较仓促，统稿完成后迫不及待与大家分享，不可能完 全保证答案的正确性，仅仅为复习提供一个参考。

Chapter 1 概述 1.天

然气的定义? 答：广义上看：指在自然界中天然生成的气体化合物。

能源工业：专指岩石圈中生成并蕴藏的以气态烷烃混合物为主的可燃性气 体。

2.干气、湿气、贫气、富气、凝析井气、伴生气、气井气的定义？ 答：干气与湿气：C5 界定法

①干气(dry gas)：1Sm3 井口流出物中，C5 以上烃液含量＜13.5cm3 的天然气。 ②湿气(wet gas)：1Sm3 井口流出物中，C5 以上烃液含量＞13.5cm3 的天然气。 （注：Sm3 指基本立方米，标准参比条件，压力 101.325kPa、温度 20℃（CHN） 或 15.6℃（GPA））

贫气与富气：C3 界定法

①贫气(lean gas)：1Sm3 井口流出物中，C3 以上烃液含量＜94cm3 的天然气。 ②富气(rich gas)：1Sm3 井口流出物中，C3 以上烃液含量＞94cm3 的天然气。 凝析井气(condensate gas)：在井口减压后可分成气、液两相，液相主要为凝 析油；除甲、乙烷外，还含一定量丙、丁烷及戊烷(C5+)以上烃类。

伴生气(associated gas) ：伴随原油共生并与原油同时被采出，亦称油田气(oil field gas) ，在地层中为油、气两相。 除甲、乙、丙、丁烷外，还含有戊、已烷， 甚至 C9、C10 组分。

气井气(gas well gas)：在气藏中天然气以气相形式在在；主要为甲烷，及少 量乙、丙、丁烷和非烃气体。 3.酸性天然气的定义？

答：含硫量高于 20mg/Sm3 的天然气，必须经过处理才能达到管输标准或商品气 气质指标。

4.我国天然气主要产地有哪些？ 答：我国天然气主要分布在四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木、准格尔、松辽六 大盆地。 5.天然气质量标准中对硫化物的要求？

答：分类 1：含硫气(0.3%～1.0%)、中含硫气(1.0%～5.0%)、高含硫气(＞5.0%)。

分类 2：含硫气藏(2%～5%)、高含硫气藏(5%～20%)、特高含硫气藏(20% 以上)、“纯”硫化氢气藏(80%以上)。

6.天然气作为清洁能源有哪些优点？ 答：1）天然气是高热值能源；2）天然气是清洁能源；3）利用效率高；4）天然 气是资源丰富的能源。

7.我国最长的天然气输气管线有哪些？ 答：1）西气东输：起点：西部的塔里木盆地、柴达木盆地、陕甘宁盆地以及川 渝盆地。2）川气东送：从重庆忠县到湖北武汉。3）俄气南供。 8.在我国天然气利用政策中，天然气利用分为哪几类？ 答：1）城市居民应用；2）天然气发电；3）天然气汽车；4）燃料电池 9.天然气化工利用有哪些？ 答：目前天然气利用以合成氨和甲醇为主。氨、甲醇、乙炔是天然气化工的三大 基础产品。

Chapter 2 天然气转化

1.合成气、空速、水碳比、硫容量、析碳的定义？ 答：合成气：CO 和 H2 的混合物。

空速：单位时间单位催化剂所处理的进料量。 水碳比：进口气体中水蒸气与烃原料中所含的碳的物质的量之比。 硫容量： 析碳：

2.天然气转化前，脱硫的原因？脱硫方法？及各类的特点？ 答：原因：1）硫化物是各种催化剂的毒物；2）硫化物腐蚀设备和管道。天然气 进入转化工序之前，必须进一步脱除硫化物，要求：硫化物含量＜0.5×10-6，甚 至 0.1×10-6。

脱硫方法：脱硫方法可分干法脱硫（活炭法、氧化铁法、氧化锌法、氧化锰 法、分子筛法）和湿法脱硫（化学吸收法、物理化学吸收法：环丁砜、烷基醇胺 法、物理吸收法：低温甲醇法、Selexol 法、碳酸丙烯酯法等） 3.氧化锌脱硫原理?硫容量的大小受哪些因素影响？

答：H2S＋ZnO ＝ H2O＋ZnS，将硫化氢转化为硫化锌固体。 4.钴—钼加氢能独立脱硫么？什么场合使用钴—钼加氢？

5.天然气蒸汽转换催化剂的活性组分？催化剂的使用操作需注意哪些？催化剂 中毒类型？

答：活性组分：以镍为最佳，一般以 NiO 形式存在，含量约为 4%～30%。 使

用时：1）使用前必须还原成为具有活性的金属镍；2）不采用纯 H2 还原， 而是通入水蒸气和天然气混合物；3）还原后的催化剂不能与氧气接触，否则会 产生强烈的氧化反应，催化剂钝化。

原料中的硫、砷、氯都是催化剂的毒物。 催化剂中毒分为暂时性中毒和永 久性中毒。

6.天然气转化生成合成气的方法？主要反应式？ 答：1）天然气水蒸气转化法：CH4+H2O=CO+3H2;CO+H2O=CO2+H2

2）天然气 CO2 转化：CH4+CO2=2CO+2H2 3)天然气部分氧化法：CH4+1/2O2=CO+2H2

4）联合转化制备合成气

7.分析甲烷水蒸气转化时，温度、压力、H/C 对甲烷水蒸气转化过程的影响？ 答：1）压力 升高压力对于体积增加的甲烷转化反应不利，平衡转化率随着压 力的升高而降低。采用加压蒸汽转化；一般控制在 3.0～4.0MPa，最高已达 5MPa。

2）温度 从化学平衡或反应速度考虑，↗温度对转化反应都是有利的。一 段转化炉出口温度温度决定出口气体组成，↗出口温度，可↙残余甲烷含量；温 度一般在 800～860℃。 二段转化炉出口温度：合成气的最终组成取决于二段转 化炉出口温度，一般在 1000～1200℃。

3）水碳比 ↗进入转化系统的水碳比，有利于↙甲烷平衡含量，有利于↗ 反应速度，有也利于防止析炭。

Chapter 3 合成氨及下游产品

1.CO 变换、甲烷化以及氨合成过程的主要反应式？ 答：CO 变换：CO+H2O=CO2+H2

甲烷化：CO+3H2=CH4+H2O;CO2+4H2=CH4+2H2O 氨的合成：N2+3H2=2NH3

2.在氨合成中，为什么要脱除 CO2 中的 CO？有哪些方法？

答：CO2 也合成氨催化剂的一种毒物，需要脱除。采用吸收法如 Benfield 法、 aMDEA 法、Selexol 法。

3.氨合成时催化剂的活性成分？毒物有哪些？ 答：铁系催化剂活性成分：Fe；未还原前：氧化铁和氧化亚铁，Fe2+/Fe3+约 0.5， 催化剂主要可视为 Fe3O4，具有尖晶石结构。

毒物：1）氧及氧的化合物：CO、CO2、H2O，可逆毒物，中毒为暂时性的。 2）硫及硫的化合物：H2S、SO2 3）磷从磷的化合物：磷化氢等 4）砷及砷的化台物 氯及氯的化合物 5）其它：润滑油、铜液等。

4.以天然气为原料的节能型合成氨工艺中 H20/C 控制多少？