Экологическая безопасность:
Принцип экологической безопасности и приемы его реализации в ХТС. Причины образования отходов в ХТС. Проанализировать возможность создания безотходных производств на примере технологии производства серной кислоты и этанола.
Развитие хп:
Основные направления развития химической промышленности на современном этапе. Повышение степени энергосбережения на предприятиях. Какие признаки отличают энерготехнологические системы. Проиллюстрируйте ответ примерами конверсия метана в технологические газы, производство азотной кислоты.
Энергия:
1)Принцип наилучшего использования энергии. Источники энергии в химических системах. Понятие об эксергии. Способы рационального использования энергии. Показать на примерах производства водорода (производство технологических газов) и синтеза аммиака.
2) Принцип наилучшего использования энергии. Способы рационального использования энергии, снижение тепловых потерь. Регенерация теплоты. Проанализировать организацию энерготехнологической схемы производства азотной кислоты.
3) Принцип наилучшего использования энергии. Способы теплообмена и приемы рационального использования энергии для снижения тепловых потерь. Регенерация теплоты. Проанализировать организацию энерготехнологической схемы производства азотной кислоты.
Повышение степени энергосбережения на предприятиях, опишите применяемые приемы. Что такое эскера. Показать принцип организации энерго технологических схем, например конверсии метана и синтеза аммиака.
Системы:
1)Анализ равновесного состояния системы. Обосновать выбор температуры, давления и соотношения исходных веществ для процесса окисления SO2 в SO3 и синтеза этанола.
2)Анализ равновесного состояния системы. Выбор температуры, давления и соотношения исходных веществ для процессов синтеза аммиака и синтеза метанола.
3) Структура ХТС. Открытые и закрытые системы. Основные связи в ХТС и их применение (рециклы, байпасы, параллельные связи)
Катализаторы:
1)Катализ химической промышленности. Требования, предъявляемые к промышленным катализаторам. Причины потери активности катализатора. Обосновать необходимость использования катализатора процессов синтеза аммиака и конверсии метана.
Катализатор – это такое соединение, которое ускоряет химическую реакцию, не влияя на положение равновесия.
Требования к промышленным катализаторам:
1. Активность, интенсивность работы катализатора, удельная производительность (г/л·ч, моль/л·ч, г/кг·ч).
2. Стабильность – способность к сохранению необходимых показателей во времени использования (устойчивость к действию каталитических ядов, изменению условий процесса и т.д.).
3. Селективность (хемоселективность, региоселективность, стереоселективность, энантиоселективность).
4. Воспроизводимость и однородность состава и свойств.
5. Наличие методик регенерации и утилизации.
6. Экологичность (отсутствие в составе особо токсичных компонентов).
7. Экономичность.
Активность катализатора - мера ускоряющего воздействия по отношению к данной реакции. В связи с большим разнообразием каталитических процессов не существует единого количественного критерия активности. Это связано с тем, что применение различных катализаторов даже для одной и той же химической реакции может по-разному изменить ее механизм.
В технологических расчетах часто каталитическую активность определяют скоростью реакции в стандартных для этой реакции условиях, отнесенной к единице объема или массы катализатора. Если каталитическая реакция имеет такой же порядок, что и некаталитическая, т. е. их константы скорости kКт и k имеют одинаковые единицы измерения, активность катализатора А можно определить, как отношение констант
Из уравнения (10.1) следует, что активность тем выше, чем больше снижается активация в присутствии катализатора. Однако следует иметь в виду, что в присутствии катализатора меняется не только энергия активации, но и предэкспоненциальный множитель. Рост активности вследствие снижения энергии активации сдерживается уменьшением k0Кт по сравнению с k0 (имеет место так называемый компенсационный эффект).
Причины дезактивации катализаторов
1. Спекание (термическая дезактивация).
2. Отравление контактными ядами.
3. Блокировка активных центров катализатора продуктами побочных процессов:
• диспропорционирование: 2СО ↔ С + СО2 ΔНо = -162 кДж/моль
• крекинг: СН4 = С + 2Н2 ΔНо = 75 кДж/моль
• гидрирование: СО + Н2 ↔ С + Н2О ΔНо = -131 кДж/моль
• дегидрирование и конденсация: алканы → олефины → диены → ароматика → кокс.
4. Унос активных компонентов с поверхности катализатора.
5. Уменьшение числа активных центров за счёт агрегации (например, укрупнение кристаллитов активных компонентов на поверхности катализатора).
Катализатор в процессе синтеза аммиака необходим для (катализатор процесса: АктивированноеFe) Катализатор предназначен для среднетемпературной паровой конверсии СО в процессах производства аммиака, водорода, а также для очистки газовых выбросов от оксида углерода и органических примесей.
Катализатор в процессе конверсии метана небходим для: Катализатором же, ускоряющим реакции конверсии метана, является металлический никель.
2) Функции катализаторов в ХТП. Требования к промышленным катализаторам. Показатели, рассчитываемые для каталитических процессов. Приведите примеры гомогенных и гетерогенных каталитических процессов.
3) Катализ химической промышленности. Основные стадии гетерогенно каталитического процесса в (?) определяемые промышленным катализатором. Причины потери активности катализаторов. Обосновать причины использования катализаторов в процессах синтеза аммиака и конверсии метана.