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《化工基础》模拟试卷（三）参考答案
一、 选择题
1D、2A、3C、4A、5B、6A、7D、8C、9B、
10B、11D、12C、13B、14C、15A
二、 简答题
1． 孔板流量计的结构如图所示
1 2
R
1、 2两截面处列柏努利方程（忽略阻力损失），则有：
用u0代替u2，并加入校正常数C, 得
又因为
，则有：
2. 图解描述如下
操作线，斜率=L/G(液气比)
Y1
Y 斜率=(L/G)min(最小液气比)
平衡线
Y2
X2 X1 X1,max
X 最大出塔吸收液浓度
3. 由公式
知：当q 不变时，t2升高，qm必减小，操作费减少，但t2升高，Dtm必减小，A（换热面积）必增加，设备费增加。因此，冷流体出口温度的选择必须兼顾上述两个因素，选择一个总费用最低的t2。
总费用
费用 设备费
操作费
t2,opt
t2
三、 计算题
列粗管口到细管口的柏努利方程
依题意
u1=0，u2=7.5m，p1=250kPa，p2=100kPa，
u1=(d1/d2)2u2=4/9u2，Hf=5m，He=0
将上述数据代入柏努利方程，可求得
u2=8.26m/s
四、 计算题
(0C)
五、 计算题
，
(1).
L=1.43G=1.43´100=143kmol/h
(2).
(3).
六、 计算题
醋酸(A)投料体积：VA = 60 / 960 = 0.0625 m3，
丁醇(B)投料体积：VB = (74×4.96) / 740 = 0.496 m3，
反应总体积VR = VA + VB = 0.559 m3。
CA0 = NA0 / VR = 1 / 0.559 = 1.79 k mol / m3
转化率为0.5时：
转化率为0.9时：
七、 讨论题
合成氨的工艺流程
(1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
① 一氧化碳变换过程
在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：
CO+H2O→H2+CO2
由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
② 脱硫脱碳过程
各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)等。
粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。
一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。
③ 气体精制过程
经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。
目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：
CO+3H2→CH4+H2OCO2+4H2→CH4+2H2O
(3)氨合成 将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：
N2+3H2→2NH3(g)
