Шпора к Рубежному Контролю №1 (Булатов-Суханова). ОХТ

1.Приведите примеры хим и функц схем химико-технолог системы.

Совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как единое целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций с целью выпуска конкретной продукции определенного качества – называется химико-технологической системой (ХТС). ХТС бывают: 1->открытые; 2-> закрытые ; 3->содержащие байпасные (обводные) потоки;

4-> содержащие рециклы, позволяющие повышать эффективность функционирования ХТС в целом.

2.Приведите примеры технолог связей между элементами ХТС.

1)Последовательные (для осуществления последовательных стадий процесса)

- применяют, когда необходимо провести химическое превращение в несколько стадий для эндо- или экзотермических реакций (особенно обратимых) протекающих в адиабатических реакторах, т.к. позволяет на каждой стадии поддерживать оптимальную температуру (каталитические реактора, например, окисления SO₂ в SO₃ или синтеза аммиака);

- применяют, когда необходимо провести технологический процесс с выделением какого либо компонента после каждой стадии (например, в многоступенчатом воздушном компрессоре после каждой ступени сжатия происходит охлаждение газа и выделение капельной влаги ).

2)Параллельные (для динамического резервирования (насосная гр., выпарные ап-ты); для ремонта(регенерации) оборудования, оперативного управления процессом в случае изменения производительности ) - параллельное подключение дополнительного аппарата позволяет увеличить нагрузку по сырью при сохранении неизменной степени превращения или, возможно, достичь более высокой степени превращения (без изменения скорости подачи сырья) за счет увеличения времени пребывания; - применяют, когда необходимо оптимальным образом распределить нагрузку между параллельно работающими линиями, отличающимися по производительности, например, вследствие падения активности катализатора, загрязнения теплообменной поверхности и пр.; - применяют, когда необходимо увеличить надежность производства и обеспечить возможность его работы с минимальной производительностью без снижения эффективности работы оборудования (в случае необходимости, параллельные линии могут быть отключены по экономическим соображениям или для ремонта);

3)Рециркуляция – возврат части потока с выхода на вход. Позволяет увеличивать время пребывания в реакторе и глубину реакционной смеси. Используют для поддержания заданного температурного режима.

- рециркуляция применяется в случаях, когда необходимо увеличить эффективность использования сырья и оборудования за счет увеличения времени пребывания в рециркулируемых аппаратах без изменения размеров оборудования и гидродинамической обстановки, т.е.; - рециркуляция позволяет достичь максимального использования сырья (особенно для обратимых реакций) и увеличить скорость процесса за счет увеличения концентрации исходных реагентов, которая достигается при выделении целевого продукта на линии рецикла и возвратом исходных реагентов в "голову" процесса (например, цикл синтеза аммиака); - рециркуляция позволяет уменьшить полноту протекания побочных химических реакций посредством разбавления сырья продуктами реакции, поступающими в "голову" процесса по линии рецикла.

4)Байпас (обводка) – перебрасывание исходной смеси с входа на выход для управления качеством. (С>[C]_{зад ,} T>[T]_зад) - при байпасном соединении вследствие уменьшения потока, идущего через реактор, увеличивается время пребывания в реакторе и увеличивается степень превращения сырья в продукты (в реакторе); - байпасное соединение применяется при конструировании реакторов для проведения обратимых экзотермических реакций путем смешения "горячего" потока после реактора с "холодным" байпасным потоком, что позволяет достичь высокой степени превращения и оптимальных температур, и следовательно высоких скоростей химических реакций (каталитические реактора, например, окисления SO2 в SO3 или синтеза аммиака);

5)Гидромеханические процессы для поддержания H-const

3.Как отображается операторная схема ХТС? Какие операторы Вам известны?

Осн.технолог.опер.: химическое превращение, смешение, разделение, межфазный массообомен.

Вспомогат.технолг .опер.: нагрева (охлаждения), сжатия (расширения), изменения агрегатного состояния вва.

Различия между основными и вспомогательными операторами заключаются в том, что основные технологические операторы обеспечивают функционирование ХТС в требуемом целевом направлении, а вспомогательные – повышают эффективность функционирования системы путем изменения ее энергетического и фазового состояний.

4.Что такое порядок химической реакции? Дайте определение. Каким может быть порядок реакции?

общее кинетическое уравнение:

z = x + y – общий порядок реакции.

Порядком реакции называется сумма показателей степеней у концентраций реагентов в кинетическом уравнении. Сущ-т Реакции 1-ого, 2, 3, и дробного порядка.

5.Какова связь между технологическими критериями Х_А, Ф_R, и ? Дайте вывод этой связи на конкретном примере.

6.Что собою представляет ХТП? Из каких основных стадий он состоит? Изобразите структуру ХТП.

Химическое производство представляет собой совокупность большого количества аппаратов, внутри которых протекают различные технологические процессы (ХТП), взаимосвязанные между собой потоками сырья, продуктов и энергоносителей.

7.Что такое технологический режим? Дайте определение. Какой технологический режим называют оптимальным?

Технологический режим – совокупность технологических параметров (t, C, p,V_{перемещ потоков}), определяющих условия работы аппарата или системы аппаратов. Оптимальные условия ведения процесса – это сочетание основных параметров (t, p, состава исходной смеси и т.д.), позволяющее получить наибольший выход продукта с высокой скоростью или обеспечить наименьшую себестоимость при соблюдении условий рационального использования сырья и энергии и минимализации возможного ущерба окружающей среде.

8.В чем различие между действительной и равновесной степенями превращения? Дайте определение этим критериям эффективности.

X_j – степень превращения. Равновесная ст превращения применяется для обратимых реакций. Характеризует долю прореагировавшего реагента; показывает на сколько используется исходное сырье; может быть использована для определения количества образовавшегося продукта R [кмоль]

n_j,o – начальное количество исходного реагента; n_j,f – количество не прореагировавшего исх реагента в РС .

9.Что такое селективность? Дайте определение.

– селективность [0;1] используется для оценки осуществления сложных химических реакций, характеризует долю исходного реагента вошедшего на целевую реакцию.

- интегральная селективность

10. Что такое выход продукта? Как он связан с другими технолг крит эффективности ХТС.

Ф_R – выход [0;1] – отношение количества образовавшегося продукта к максимально возможному

- теоретический выход