ВУЗ: Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова
Категория: Шпаргалка
Дисциплина: Химия
Добавлен: 14.02.2019
Просмотров: 951
Скачиваний: 15
Экзаменационные вопросы по ОХТ
Билет 1
1. Влияние температуры на равновесие и скорость химической реакции в химико-технологическом процессе. Технологические способы разрешения противоречий между благоприятным положений о равновесии в идентификации процесса. Показать на примерах окисления SO2 в SO3 и производства этанола прямой гидратацией этилена.
2. Производство метанола, равновесие и кинетика процесса. Обосновать выбор соотношений исходных компонентов и температуры процесса. Технологическая схема процесса. Устройство колонны синтеза метанола.
3. Каталитический процесс получения продукта С протекает в газовой фазе и имеет следующую стехиометрию:
2А+В=С
Продукт С участвует в побочных реакциях. Термодинамические характеристики имеют следующие величины
H= -45 Кдж/моль
S= -180 Дж/моль*К
Катализатор работоспособен в диапазоне температур 300-350С. Предложите функциональную технологическую схему процесса с учетом обеспечения реализации технологических принципов. Напишите расчетные формулы для определения значений технологических критериев качества для продукта С по каждому из реагентов.
РЕШЕНИЕ:
Построение графика lgK/1/T
Экзотермический процесс, протекает с уменьшением энтропии. Надо определить температуру, в которой график пересекает ось Х. Благоприятный диапазон температур будет ниже этой Т.
45000/180 = 250К – эта Т, при которой константа равновесия равна 1.
250К = -23С с точки зрения термодинамики, реакцию надо проводить при температурах ниже 0. А катализатор работает при Т=300-350, это значит что мы окажемся в жестких термодинамических ограничениях. Это значит, что равновесный выход будет маленький и нужен будет обязательно рецикл.
Нужно учесть, что продукт С участвует в побочных реакциях. Из этого следует что, хорошо что степень превращения будет маленькой, концентрация продукта будет маленькой, вероятность его последовательных превращений будет невелика. Процесс нужно проводить при прямом времени контактирования, продукт быстро выйдет из реактора и его можно будет закалить и отделить, до того как он успеет превратиться в побочные продукты.
Схема будет включать три-четыре блока, в зависимости от того, жидкий или газообразный продукт и какие реагенты. Рецикл газообразных продуктов, жидких реагентов (см. тетрадь) и продукт реакции.
1. Так как процесс идет с уменьшением энтропии, вероятно понадобится повышенное давление. На стадии подготовки – смешивание реагентов, нагрев, сжатие. Далее – химическое превращение. Далее – сепарация газов. И разделение жидких продуктов.
Важно напистаь все технологические критерии качества степень превращения для реагента: степень превращения для реагента, селективность, образование продукта по всем реагентам, выход продукта по всем реагентам, расходные коэффициенты продукта по всем реагентам.
(в 3 задании изменены технологические вариации и какие из реагентов участвуют в побочных реакциях)
Если температура попадает в диапазон работы катализатора – тогда нет т.д ограничений, но это не значит что можно обойтись без рециклов. – не только из т.д ограничений, но и из-за того, что реагенты берутся по стехиометрическим соотношений и из-за того, что хотим повысить селективность – нельзя доводить процесс до высокой степени превращения.
2 билет
1. Разработка энергосберегающих технологий, источники энергии в ХТС. Способы регенерации теплоты – показать на примерах синтеза аммиака и производства азотной кислоты. (схемы будут, главное узнать)
2. Производство этанола, обоснование выбора оптимальных условий процесса, технологическая схема.
3. Каталитический процесс получения продукта С протекает в газовой фазе и имеет следующую стехиометрию:
А+В = С+ 3D
Т.д. характеристики даны, катализатора работоспособен при данных температурах. Предложите функциональную схему и напишите для продукта по каждому из реагентов все показатели.
3 билет
1. Катализ в химической промышленности. Основные стадии гетерогенно-каталитического процесса. Требования, предъявляемые к промышленным катализаторам. Причины потери активности катализаторы. Реакции, катализируемые металлическими катализаторами. (синтез аммиака (Pt), окисление спиртов (Ag))
2. Производство азотной кислоты под давлением, основные стадии процесса. Получение нитрозных газов и их абсорбция. Очистка отходящих газов. Технологическая схема процесса.
3. Каталитический процесс получения продукта С протекает в газовой фазе и имеет следующую стехиометрию:
2А+В=С
Реагент А участвует в побочных реакциях, В – нет.
Решение: нужно взять один из реагентов в избытке, чтобы селективность процесса была высокой. значит рецикл, не превратиться, независимо от того, попадет ли термодинамика в диапазон работы катализатора или нет.
4 билет
1. Принцип наилучшего использования сырья. Выбор соотношения исходных веществ. Способы подавления побочных реакции. Показать на примерах синтеза этанола и окисления аммиака. ( и там и там берется один из реагентов в избытке для увеличения селективности процесса)
2. Производство азотной кислоты под давлением. Нитрозные газы, их абсорбция, очистка отходящих газов. Технологическая схема.
3. Как в 3 билете.
5 билет
1. Принцип наилучшего использования сырья, способы их реализации. Показать на примерах окисления аммиака и синтеза метанола.
2. Производство азотно-водородной смеси в синтезе аммиака на базе двухступенчатой конверсии метана. Основные стадии процесса паро-воздушной конверсии метана. Выбор катализатора и оптимальных условий процесса. Технологическая схема.
6 билет
1. Анализ равновесного состояния системы. Выбор температуры, давления, соотношения исходных веществ для процесса синтеза аммиака и метанола.
2. Производство азотно-водородной смеси в синтезе аммиака на базе двухступенчатой конверсии метана. Основные стадии процесса паро-воздушной конверсии метана (в 5 билете паровая!) Равновесие и кинетика процесса. Обоснование и выбор катализатора и оптимальных условий. Технологическая схема конверсии метана.
7 билет
1. Принцип наилучшего использования сырья. Способы увеличения степени использования сырья путем продолжения побочных реакции изотропной системы. Показать на примерах окисления аммиака и синтеза метанола.
2. Синтез аммиака. Равновесие и кинетика процесса.
8 билет
1. Гетерогенный процесс, основные этапы протекания процесса в системе газ – твердое тело. Лимитирующая стадия. Способы идентификации гетерогенных процессов. Показать на примере обжига колчедана.
2. Производство этанола. Метод прямой гидратации этилена. Обоснование выбора температуры, давления и соотношения исходных веществ и объемной скорости процесса.. Технологическая схема.
9 билет
1. Применение законов химической кинетики для идентификации химико-технологических процессов. Кинетика гомогенных процессов. Влияние температуры на дифференциальную селективность. Кинетика реакции окисления NO в NO2.
2. Производство этанола. Метод прямой гидратации этилена. Обоснование выбора температуры, давления и соотношения исходных веществ и объемной скорости процесса. Технологическая схема процесса.
10 билет
1. Основные направления развития химической промышленности на современном этапе. Повышения степени энергосбережения на предприятиях.
2. Показать принцип организации энерготехнологических систем на примерах конверсии метана и окисления аммиака. (окисления аммиака – стадия производства азотной кислоты)
11 билет
1. Применение законов химической кинетики для идентификации химико-технологических процессов. Кинетика гомогенных процессов. Влияние температуры на дифференциальную селективность. Кинетика реакции окисления NO в NO2
2. Производство азото-водородной смеси для синтеза аммиака на базе двухступенчатой конверсии метана. Основные стадии процесса. Конверсия СО. Равновесие и кинетика процесса. Обоснование выбора катализатора и оптимальных условии. Технологическая схема конверсии метана.
12 билет
1. Принцип наилучшего использования сырья. Способы увеличения степени использования сырья путем смещения равновесия выбора соотношения исходных веществ. Показать на примерах окисления SO2 в SO3 и синтеза метанола
2. Производство ацетальдегида. Окисления этилена в жидкой фазе. Каталитическая система и ее особенности. Условия и химизм процесса. Возможные варианты организации процесса. Достоинства и недостатки одной и двух реакторной схемы. __________________________________.
13 билет
1. Принцип наилучшего использования сырья. Выбор соотношения исходных веществ. Способы подавления побочных реакции. Показать на примерах синтеза этанола и окисления аммиака. ( и там и там берется один из реагентов в избытке для увеличения селективности процесса)
2. Производство азотной кислоты. Основные стадии процесса. Полуение нитрозных газов и их абсорбция. Очистка отходящих газов. Технологическая схема.
15 билет
1. Анализ равновесного состояния системы. Выбор температуры, давления, соотношения исходных веществ для процесса синтеза аммиака и метанола.
2. Производство серной кислоты. Получение SO2 сжиганием серы. Окисление SO2 в SO3. Обосновать выбор оптимальных условий. Устройство контактного аппарата. Технологическая схема процесса.
16 билет
1. Классификация процессов по фазовому признаку. Кинетика гетерогенных процессов. Модель с фронтальным перемещением зоны реакции и ее анализ. Способы интенсификации гетерогенных процессов. Показать на примере обжига колчедана.
2. Производство метанола. Химизм равновесия и кинетика процесса. Обосновать выбор соотношения исходных компонентов при температурах процесса. Технологическая схема процесса колонны синтеза метанола. 21:00
17 билет
1. Основные направления развития химической промышленности на современном этапе. Повышения степени энергосбережения на предприятиях. Показать принцип организации энерготехнологических систем на примерах производства азотной кислоты и конверсии метана.
2. Синтез аммиака. Колонна синтеза аммиака.
18 билет
1. Анализ равновесного состояния системы. Выбор температуры, давления, соотношения исходных веществ для процесса синтеза аммиака и метанола.
2. Производство азотной кислоты под давлением. Основные стадии процесса. Окисление NO в NO2. Абсорбция нитрозных газов. Каталитическая очистка выхлопных газов.
19 билет
1. Классификация химико-технологических систем по структуре. Причины организации рециклов. Проанализировать причины организации рециклов в синтезе аммиака и в синтезе метанола.
2. Ацетальдегид. Окисление этилена.
20 билет
1. Причины организации рециклов исходных и конечных веществ. Влияние инертных примесей. Обосновать применение рециклов в процессах синтезе аммиака и метанола.
2. Производство метанола. Оптимальные условия. Технологическая схема
21 билет
1. Разработка энергосберегающих технологий. Источники энергии в ХТС. Понятие об эксергии. Способы регенерации теплоты. Показать на примерах синтеза аммиака и производства азотной кислоты.
2. Производство метанола
22 билет
1. Химико-технологический процесс. Условия реализации химической реакции в промышленном масштабе. Последовательность разработки ХТП соответствующей ему ХТС. Оценить равновесие химической системы в синтезе метанола и окисления аммиака в оптимальных условиях проведения этих процессов.
2. Производство азотной кислоты
23 билет
1. Катализ в химической промышленности. Требования к промышленным катализаторам…
2. Производство серной кислоты. Получение SO2 сжиганием серы. Окисление SO2 вSO3. Обосновать выбор оптимальных условий. Устройство контактного аппарата. Технологическая схема производства серной кислоты из серы методом ДКДА двойного контактирования двойной адсорбции.
24 билет
1. Структура ХТС. Открытые и закрытые системы. Основные связи в ..(Экдс)
их особенности и применение. (последовательные /параллельные /байпасные / перекрестные, как применяются, как меняется взаимная зависимость элементов и для чего используются байпасы и рециклы)