矿矿床类型以沉积磷块岩型为主,储量约占80%;内主磷灰石矿床,沉积变质型磷矿床次之;鸟粪型磷矿探明储量极少。
磷矿主要用于生产磷肥、磷酸、黄磷等,进而生产其它含磷物质。
(5)石墨,中国石墨矿资源相当丰富。全国20个省(区)有石墨矿产出,保有储量的矿区有91处,总保有储量矿物1.73亿吨,居世界第一位。从地区分布看,以黑龙江省为最多,储量占全国的64.2%,四川和山东石墨矿也较丰富,六型石墨矿床包括黑龙江柳毛,内蒙古黄土窑、山东南墅、四川攀枝花等。
(6)硅藻土,可用油漆、油墨、化妆品等做增稠剂及使用于石油钻井液配剂以及精密铸造涂料、玻璃纤维加工等。
3、简述我国金属矿产资源特点?
答:(1)大宗矿产数量相对不足,用量小的稀有、稀土金属矿产资源丰富。 (2)金属矿产富矿少,贫矿多。
(3)综合矿多,单一矿少。
(4)大、中型矿床占有储量比例大,并有一批世界级的超大型金属矿床。
4、简述煤的分类及特征?
答:按照成煤植物和形成条件分:
腐植煤——高等植物形成的煤,形成于沼泽环境。
残植煤——由角质、树皮、袍子、树脂等稳定成分形成的成为残植煤,形成于沼泽环境。 腐泥煤——湖沼中的浮游生物腐败分解而成。石煤是因地质活动而石化了的腐泥煤,热值较低,有的甚至不能燃烧升温,其可利用性较差,但有些石煤中含有一定量的有价元素。
根据煤化程度的不同,对腐植煤进行二次分类: ① 泥炭——又称草炭,是棕褐色或黑褐色的不均匀物质,含水量高,含有大量未分解的植物根、叶的残体,有时用肉眼就可以看出,因此泥炭中的木质素和碳水化合物的含量较高。含碳量不超50%(注:均指总碳而非固定碳)。此外,泥炭中还含有一定量的腐殖酸和可被某些有机溶剂抽出的酸性沥青等。在有的标准里泥炭不算煤。
② 褐煤——它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低,含有不同数量的腐殖酸。大多呈褐色或暗褐色,因而得名。无光泽,随煤化程度的加深,褐煤颜色变深变暗,相对密度增加,紧密程度增加,水分减少。含碳60%~70%,热值23~27MJ/kg(5500~6500kcal)。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料、也可用来提取褐煤蜡,腐殖酸,制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田,果园的有机肥料。褐煤用于直接还原炼铁和钛精矿预还原都表现出良好的反应活性。
③ 烟煤——灰黑色至黑色,燃烧时火焰长而多烟,含碳量为75%~90%,热值为27.2~37.2MJ/kg(相当于6500~8900MJ/kg)。在工业生产上,为更合理地利用煤炭资源,根据煤化程度结合煤的挥发分和粘结性,又将烟煤细分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等,其中大部分为炼焦或造气的优质原料,由于资源问题,应该尽量将烟煤用于炼焦等对煤品有严格要求的工艺,而不应用于造气或常规燃烧一类有替代品的用途。
④ 无烟煤——俗称白煤或红煤,呈灰黑色,带有金属光泽,是腐植煤类中最年老的一种煤。挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强、干馏不结焦,含碳量一般在90%以上,热值为32.76~36.1MJ/kg(8000~8500kcal)。通常作民用和动力燃料、质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧炼铁矿石的燃料,以及制渣电石、电极和炭素材料等,比无烟煤年龄更大的就是石墨。
5、简述石油的组成和分类?
答:通常,石油是暗黄到黑色液体,相对密度0.75~1,热值43.5~46MJ/kg,是多种烷烃、
环烷烃、芳烃的混合物(石油中决不可能显著的含有烯烃、炔烃之类在高压下不稳定的物质),含C85%~87%,H11%~14.
国际石油市场计价分类:API指数越小越粘稠(要扣点);S含量以0.5%~2%为限分为低硫和含硫,高硫三个品级,交易时也要按实际S含量扣点。
工业分类法,按化学成分分为石蜡基、环烷基两个典型类,加上石蜡一中间、中间、中间一环烷三个过渡类。石蜡基原油特点:烷烃含量50%以上、密度较小、含蜡量高、凝固点高、含S、N、胶质少。环烷基原油特点:环烷烃和芳烃含量高、密度大、凝固点低、含S、胶质、沥青较多。
工艺开发知识
1、列举描述工艺过程的指标,并简述含义。
答:转化率—发生反应的某原料量/反应前该原料总量;
收率—转化为目标产品的某原料量/反应前该原料总量;
选择率—转化为目标产品的某原料量/发生反应的该原料量;
单耗—生产单位量(通常为1t)的产品消耗的某项原料或能源的量;
开工率—其一为设计的每年开工时间,通常为300-330天;其二为实际开工时间占设计
开工时间的比例;
产能—按照设计的开工时间组织生产所能达到的生产能力; 产量—实际生产量;
原子利用率—(预期产物的分子量/反应物质的分子量总和)x100% 能耗因子—表征化工生产过程的能量总量和化石能源、可再生能源的消耗,也有以能量等级评定的。
碳排量—指生产单位量的产品或实现单位量的产值所排放的温室效应气体的量。
2、工艺过程是怎样开发的?简述你对各环节的认识
工 程 研 究 过 程 研 究 化学试验中间试验 小试验 大型冷模试验
其中,化学实验或称探索实验可由化学、材料等专业的研究人员完成,也可由化工专业的研究人员完成,其余工作全部属于化工专业的任务,基础设计和工程设计通常由具有一定资质的设计单位完成,主持设计的通常也是化工专业的资深专家。
小试、冷模试验、中间试验,概念设计等几个环节常常要相互应证,工作中也有部分交叉。
概念设计 各级经济评价 基础设计 工 程 设 计 3、举例说明单元工艺开发三要素。
答:一个完整的工艺过程是由很多的单元构成的,只有在其间传递的物料是相互影响因素。
一个科学的工艺开发过程中,中试前的概念设计阶段就必须考虑将工艺单元化,否则很容易出现实验目的不明、结论无用等现象,单元工艺开发的一般性方法如下:
(1)工艺目的分析
主要是明确某单元工艺是将什么物料(进口物料)通过什么方法(加工手段和设备)转化为什么(目标物料)。 这里不限于化学加工单元,诸如化工原理所学单元操作及设备选型等也属于工艺开发中要细化的内容。例如:
① 泵送:将低压的流体通过泵加压变成高压流体; ② 流固分离:将悬浊液通过沉降或过滤变成含少量固体的较纯净流体和含少量液体的滤饼(液固分离)或收尘料(气固分离)。
其它单元操作可作类似分析。 (2)辅剂选择
在明确了加工手段之后,就要选择合适的辅助条件,例如:氧化反应选择什么氧化剂,换热过程选择什么样的换热物料或公用工程。
(3)设备选型和操作参数选择
根据加工目的和辅剂条件,确定合理的设备和操作参数。
确定了单元工艺之后,就要将其组合成为流程,在确定单元工艺时,通常是按照局部优化思路进行的,组合后应进行工艺分析,从投资、操作费、运行可靠性等对流程进行全局优化。
4、通过计算说明操作压力及惰性组分对不同化学计量数的气相反应的影响。
答:对于气相反应aA?bB?cC?dD,将A、B、C、D均视为理想气体,则平衡常数为:
K?PC?PDP?PaAcdpbB
nC、设平衡时各组分物质的量为nA、惰性组分为nI,系统总压为P,记c+d-a-b=?n,nB、nD,
cd?nC?nD?P???ab?nA?nB?nA?nB?nC?nD?nI???n有:Kp
为了达到化学反应的目的——获得更多的产品,可根据反应的特点采取相应措施,以回避热力学劣势,例如:当?n>0时,降低系统总压,增加惰性组分含量可提高平衡转化率,反之
亦然。
5、如何通过控制温度、压力、惰性组分、原料配比,使得目标反应具有更大的热力学优势?
答:(1)温度:放热反应在较低温度下进行,吸热反应在高温下进行。
(2)压力和惰性组分:对于产物气体化学计量数大于反应物的多相反应及分子数增大的气相反应,采用较低压力或加入易于分离的气相惰性组分;对于产物气体化学计量数小于反应物的多相反应及分子数减少的气相反应,采用较高压力,减少体系惰性组分。
(3)进料组成:化学平衡关系表明,要增加关键组分的转化率,要提高非关键组分的比例,在反应物之一为水、O2(空气中的)等廉价原料,或者某种原料在反应体系中易于低成本分离回收即可采用这种操作方式。
6、进行新工艺开发时,对于反应A?B,查得两个平衡常数文献值为100、125;
对于反应C?D,查得两个平衡常数文献值为1、1.05,如果对热力学数据的精度要求为1%,通过计算说明,哪个反应的平衡数据尚需进一步证实?
答:对于所给反应A?B,其平衡常数K?CBCA,平衡转化率Xe?CBCA?CB?KK?1
将K=100代入得,Xe=99.01%,将K=125代入得,Xe=99.21%。绝对偏差和相对偏差均约0.2%。
对于C?D,将K=1代入得,Xe=50%,将K=1.05代入得Xe=51.2%,绝对偏差1.2%,相对偏差约2.4%。故第二组数据需进一步核实。
7、举例说明如何克服工艺中的热力学障碍?
??40kJ的反应,计算表明,平衡转化率太低,没有实用价值,可以采用以答:对于?rGm下办法克服气热力学障碍:
?(1)反应耦合——通过拼加一个?rGm??0的反应,使目标反应顺利进行。
例如:
?以C为目标产物的目标反应——A+B?C+D ?rGm?40kJ
向系统中添加E,与D发生反应,生成F。
?E+D?F ?rGm??0
?总反应: A+B+E?C+F ?rGm?0
工程上有很多这样的实例: a、富钛料的氯化;
富钛料是TiO2含量在88%以上(一般90%~94%,金红石型)的复合氧化物,氯化的目的是获得TiCl4,进而制得海绵钛或钛白粉, 目标反应: TiO2?s??2Cl2?g??TiCl4?g??O2?g?
?.3?0.058T?400K?2000K? 在温度T下 ?rGm?184?rGm即便将反应温度提高到2000K以上(反应器耐火材料无法在高温氯气环境下工作哦),
?仍有较大的正值,在氯化钛白、海绵钛等工艺中,将富钛料与石油焦混和氯化,发生如下反
应:
TiO2?s??2Cl?g??2C?s??TiCl同时伴随以下反应:
TiO2?s??2Cl?g??2CO?g??TiCl4?g??2CO?g?
?rGm??48?0.226T
??g??2CO2?g? 4?rGm??389.1?0.125T
?

