57. При производстве серной кислоты на последней стадии – абсорбции – протекает реакция:

SO3+H2O=H2SO4, ?H= -92 кДж.

Чем орошают абсорбер?

В чем противоречие ПНИП? Каковы способы увеличения движущей силы процесса?

Ответ: орошение проводят 98.3% серной кислотой, т.к. при орошении абсорбера водой возможно резкое увеличение температуры (реакция сильно экзотермична, а введение дополнительного количества реагента в сферу реакции сместит ее вправо. Увеличится т-ра, возможно образование сернокислотного тумана)

Противоречие ПНИП: мы умышленно уменьшаем движущую силу процесса, вводя продукт в сферу реакции. ?= pSO3- p* SO3. Надо орошать тем соединением, над которым p* SO3 min (над водой=0)

Увеличиваем движущую силу процесса, организуя противоток в системе.

58. Какими приемами увеличивают движущую силу процесса (принцип наибольшей интенсивности процесса)? Какие еще приемы применяются для реализации принципа наибольшей интенсивности процесса?

Ответ: Для увеличения движущей силы процесса

1) увеличивают концентрацию реагирующих веществ

2) увеличивают давление с учетом газовой фазы

3) выводят продукт из сферы реакции

4) проводят процесс вдали от состояния равновесия (с большими объемными скоростями или малым временем контактирования)

увеличение объемной скорости также является способом интенсификации технологического процесса,

направление потоков (прямоток, противоток или смешанный ток)

59. Каталитическую конверсию оксида углерода водяным паром :

СО + Н₂О ↔ СО₂ + Н₂ ∆Н = - 36,6 кДж/моль

проводят в две стадии, используя сначала высоко-, а затем низкотемпературные катализаторы. К каким изменениям расхода водяного пара это приводит по сравнению с одноступенчатым процессом?

Ответ: СО + Н₂О ↔ СО₂ + Н₂ ∆Н = - 36,6 кДж/моль – основная реакция; 2СО ↔ С + СО₂ – побочная реакция. При одноступенчатом процессе для подавления побочной реакции увеличивают скорость основной путем проведения процесса с избытком водяного пара, при этом увеличивается и конверсия. При двух стадийном способе на высокотемпературном катализаторе (Fe₃O₄ + Cr₂O₃, t = 400 – 500°C) селективно достигается большая скорость основной реакции, на низкотемпературном катализаторе (CuO + ZnO + Cr₂O₃, t ≈ 250°C) достигается большая конверсия. Таким образом, подавление побочной реакции производится с помощью высокотемпературного катализатора, поэтому расход водяного пара можно уменьшить.

60. Какие приёмы используют для подавления побочных реакций и повышения селективности?

Ответ: Рассмотрим параллельную реакцию:

a₁A → rR – основная реакция;

a₂A → sS – побочная реакция.

Константа скорости основной реакции – k₁, побочной реакции – k₂.

Для подавления побочной реакции и повышения селективности нужно увеличивать скорость образования целевого продукта R по отношению к скорости образования побочного S. Для этого применяют следующие способы:

1) Влияние концентраций исходного реагента.

Пусть t = const, целевая реакция имеет по исходному реагенту А порядок n₁, а побочная реакция – n₂.

Если n₁>n₂, то увеличение скорости образования целевого продукта по сравнению со скоростью образования побочного достигается за счет использования исходного реагента высокой концентрации.

Если n₁<n₂, то скорость образования целевого продукта по отношению к скорости образования побочного будет больше при использовании исходного реагента низкой концентрации.

Если n₁=n₂, то скорости образования целевого и побочного продуктов остаются постоянными при любых значениях концентрации исходных реагентов, их изменить в этом случае можно, лишь изменив k₁ и k₂. Это можно сделать за счет изменения температуры проведения реакции.

2) Влияние температуры проведения процесса.

Пусть n₁=n₂, энергия активации целевой реакции Е₁, побочной Е₂.

Если Е₁>Е₂, то с ростом температуры быстрей увеличивается скорость целевой реакции по отношению к скорости побочной.

Если Е₁<Е₂, то для более быстрого увеличения скорости основной реакции по отношению к скорости побочной температуру проведения процесса нужно уменьшать.

3) Влияние катализаторов.

Катализаторы применяют для уменьшения энергии активации реакции.

Пусть t = const, тогда при снижении энергии активации основной реакции с помощью селективного катализатора увеличивается k₁ по сравнению с k₂, поэтому увеличивается скорость образования целевого продукта по отношению к скорости образования побочного.

61. Что такое последовательные связи в ХТС и для чего их используют?

Какие ещё типы связей используются в ХТС и их назначение?

Ответ: Последовательная схема применяется для увеличения степени использования сырья и увеличения эффективности функционирования подсистем разделения.

Другие типы связей в ХТС

1. Параллельная – характеризуется наличием разветвлений в ХТС, при этом они имеют общий вход и выход. Применяется для резервирования мощностей при комплексном использовании сырся, при переработке одного вида сырья в различные химические формы.

2. Последовательно-обводная (байпас). Применяется для регулирования температуры экзотермического процесса

3. Перекрестные.

Все эти связи характеризуются однонаправленностью потоков.

61. Что такое байпасные связи в ХТС и для чего их используют?

Какие ещё типы связей используются в ХТС и каково их назначение?

Ответ: Байпас применяется для регулирования температауры экзотермического процесса. Это последовательная обводная связь, при которой часть потока минует аппарат. Используется в колнке синтезха аммиака и метанола.

В ХТС существуют другие типы связей:

1. Параллельная – характеризуется наличием разветвлений в ХТС, при этом они имеют общий вход и выход. Применяется для резервирования мощностей при комплексном использовании сырся, при переработке одного вида сырья в различные химические формы.

2. Перекрестные.

3. Последовательная схема применяется для увеличения степени использования сырья и увеличения эффективности функционирования подсистем разделения.