Приложение 1. Термодинамические свойства веществ
Значения Ср, DН0298, DG0298, DS0298 чистых веществ (т – твердое вещество, ж – жидкость, г – газ)
| Вещество | Мольная теплоемкость, кал/моль×К | DН0298, ккал/моль | DG0298, ккал/моль | DS0298, ккал/(моль.К) | |||||
| коэффициенты уравнения | |||||||||
| а | b.103 | с’ .10-5 | с.106 | d.109 | |||||
| А1 (т) | 4,94 | 2,96 | — | — | — | 6,769 | |||
| С (т) - графит | 4,10 | 1,02 | -2,10 | — | — | 1,3609 | |||
| С12 (г) | 6,8214 | 5,709 | — | -5,107 | 1,547 | 53,286 | |||
| Fе-a (т) | 3,37 | 7,10 | -0,43 | — | — | 6,49 | |||
| Н2 (г) | 6,952 | -0,457 | — | 0,9563 | -0,2079 | 31,211 | |||
| N2 (г) | 6,903 | -0,375 | — | 1,930 | -0,6861 | 45,767 | |||
| O2 (г) | 8,643 | 0,202 | -1,030 | — | — | 49,003 | |||
| S (т) ромб. | 3,58 | 6,24 | — | — | — | 7,62 | |||
| А12O3-a (т) | 27,43 | 3,06 | -8,47 | — | — | -399,09 | -376,77 | 12,186 | |
| СО (г) | 6,726 | 0,400 | — | 1,283 | -0,5307 | -26,416 | -32,808 | 47,301 | |
| СО2 (г) | 10,55 | 2,16 | -2,04 | — | — | -94,052 | -94,260 | 51,061 | |
| СаСО3-кальцит | 24,98 | 5,24 | -6,20 | — | — | -288,45 | -269,78 | 22,2 | |
| СаО (т) | 11,67 | 1,08 | 1,56 | — | — | -151,9 | -144,4 | 9,5 | |
| СаSO4 (т) | 18,52 | 21,97 | -1,568 | — | — | -342,42 | -315,56 | 25,5 | |
| Fе2O3 (т) | 233,6 | 17,24 | -3,08 | — | — | -196,5 | -177,1 | 21,5 | |
| НС1 (г) | 6,34 | 1,10 | 0,26 | — | — | -22,063 | -22,769 | 44,17 | |
| Н2O (г) | 7,700 | 0,4594 | — | 2,521 | -0,8587 | -57,798 | -54,636 | 45,106 | |
| НNО3 (ж) | — | — | — | — | — | -41,404 | -19,10 | 37,19 | |
| Н2SO4 (ж) | — | — | — | — | — | -191,4 -104,175 -11,04 21,60 8,091 | (-164,2) | 37,49 | |
| КС1 (т) | 9,89 | 5,20 | 0,77 | — | — | -97,592 | 19,76 | ||
| NH3 (г) | 6,5846 | 6,1251 | — | 2,3663 | -1,5981 | -3,976 | 46,01 | ||
| NO (г) | 6,461 | 2,358 | — | -0,7705 | 0,08729 | 20,719 | 50,339 | ||
| NO2 (г) | 5,48 | 13,65 | — | -8,41 | 1,88 | 12,390 | 57,47 |
Продолжение таблицы
| NаС1 (т) | 10,98 | 3,90 | — | — | — | -98,232 | -91,785 | 17,30 |
| NаОН (т) | 19,2 | — | — | — | — | -102,0 | -91,0 | 15,34 |
| Nа2СО3 (т) | — | — | — | — | — | -271,02 | -251,11 | 32,5 |
| SO2 (г) | 6,157 | 13,84 | — | -9,103 | 2,057 | -70,96 | -71,79 | 59,40 |
| SO3 (г) | 13,70 | 6,42 | -3,12 | — | — | -94,45 | -88,52 | 61,24 |
| SiO2 - a-кварц | 11,22 | 8,20 | -2,70 | — | — | -205,4 | -192,4 | 10,00 |
| СН4 (г) | 4,750 | 12,00 | — | 3,03 | -2,63 | -17,889 | -12,140 | 44,50 |
| С2Н2 (г) | 5,21 | 22,00 | — | -15,59 | 4,349 | 54,190 | 50,000 | 48,00 |
| С2Н4 (г) | 0,944 | 37,35 | — | -19,93 | 4,220 | 12,498 | 16,295 | 52,45 |
| С2Н6 (г) | 1,648 | 41,24 | — | -15,30 | 1,740 | -20,236 | -7,860 | 54,85 |
| С3Н8 (г) | -0,966 | 72,79 | — | -37,55 | 7,580 | -24,82 | -5,61 | 64,51 |
| изо-С4Н10 (г) | -1,890 | 99,36 | — | -54,95 | 11,92 | -31,450 | -4,300 | 70,42 |
| С6Н6 (г) | -8,650 | 115,78 | — | -75,40 | 18,54 | 19,82 | 30,850 | 64,457 |
| С8Н10 (г) | -8,398 | 159,35 | — | -100,03 | 23,95 | -2,98 | 28,62 | 60,95 |
| СН3ОН (г) | 4,55 | 21,86 | — | -2,91 | -1,92 | -48,08 | -38,69 | 56,8 |
| С2Н5ОН (г) | 4,75 | 50,06 | — | -24,79 | 4,790 | -56,24 | -40,3 | 67,4 |
| СН3СНО (г) | 4,19 | 31,64 | — | -5,15 | -3,800 | -39,76 | -31,96 | 63,5 |
| (СН3)2СО (г) | 1,625 | 66,61 | — | -37,37 | 8,37 | -51,79 | -36,5 | 72,7 |
| СН3СООН (г) | 5,20 | 46,16 | — | -18,35 | — | -104,3 | -91,2 | 70,1 |
| СНСl3 (г) | 7,61 | 34,61 | — | -26,68 | 7,344 | -24 | -16 | 70,62 |
| С6Н5Cl (ж) | — | — | — | — | — | 27,80 | 27,8 | 47,2 |
| С6Н5NО2 (ж) | — | — | — | — | — | 5,3 | 34,95 | 53,6 |
| С6Н5ОН (т) | — | — | — | — | — | -37,26 | -9,74 | 34,0 |
| СН3СНClСН3 (г) | 4,49 | 63,46 | — | -22,53 | — | -31,20 | — | 70,5 |
Приложение 2. Средняя мольная теплоемкость веществ
Средняя мольная теплоемкость 
(кал/моль×град) газов в интервале температур 0 - t, 0С
| t, 0С | Н2 | N2 | О2 | СО | NO | Н2O | СO2 | N2O | SO2 | Воздух | SO3 | СН4 | С2Н4 | С2Н2 |
| 6,92 | 6,97 | 7,05 | 6,97 | 7,14 | 8,03 | 9,17 | 9,79 | 9,74 | 6,96 | 12,39 | 8,73 | 11,45 | 11,12 | |
| 6,95 | 7,00 | 7,15 | 7,00 | 7,17 | 8,12 | 9,65 | 10,12 | 10,15 | 7,01 | 12,92 | 9,48 | 12,64 | 11,79 | |
| 6,97 | 7,04 | 7,26 | 7,06 | 7,22 | 8,22 | 10,06 | 10,45 | 10,52 | 7,06 | 13,38 | 10,20 | 13,73 | 12,36 | |
| 6,98 | 7,09 | 7,38 | 7,12 | 7,30 | 8,34 | 10,40 | 10,74 | 10,84 | 7,13 | 13,79 | 10,88 | 14,76 | 12,81 | |
| 6,99 | 7,15 | 7,49 | 7,19 | 7,38 | 8,47 | 10,75 | 11,02 | 11,11 | 7,20 | 14,14 | 11,53 | 15,69 | 13,21 | |
| 7,01 | 7,21 | 7,59 | 7,27 | 7,46 | 8,60 | 11,03 | 11,24 | 11,35 | 7,27 | 14,44 | 12,15 | 16,52 | 13,58 | |
| 7,03 | 7,27 | 7,68 | 7,34 | 7,54 | 8,74 | 11,28 | 11,50 | 11,55 | 7,34 | 14,69 | 12,74 | 17,26 | 13,90 | |
| 7,06 | 7,35 | 7,77 | 7,43 | 7,62 | 8,89 | 11,50 | 11,71 | 11,72 | 7,42 | 14,91 | 13,28 | 18,07 | 14,22 | |
| 7,09 | 7,42 | 7,85 | 7,50 | 7,70 | 9,04 | 11,70 | 11,90 | 11,88 | 7,49 | 15,11 | 13,79 | 18,62 | 14,49 | |
| 7,12 | 7,49 | 7,92 | 7,57 | 7,76 | 9,18 | 11,88 | 12,07 | 12,01 | 7,56 | 15,28 | 14,27 | 19,24 | 14,75 | |
| 7,15 | 7,56 | 7,98 | 7,64 | 7,83 | 9,32 | 12,05 | 12,21 | 12,13 | 7,62 | |||||
| 7,20 | 7,62 | 8,04 | 7,70 | 7,89 | 9,45 | 12,19 | 12,35 | 12,23 | 7,68 | |||||
| 7,24 | 7,67 | 8,11 | 7,76 | 7,94 | 9,58 | 12,32 | 12,48 | 12,33 | 7,73 | |||||
| 7,28 | 7,73 | 8,16 | 7,81 | 7,99 | 9,72 | 12,45 | 12,60 | 12,41 | 7,78 | |||||
| 7,32 | 7,78 | 8,20 | 7,85 | 8,03 | 9,84 | 12,56 | 12,69 | 12,48 | 7,84 | |||||
| 7,36 | 7,82 | 8,24 | 7,90 | 8,08 | 9,96 | 12,66 | 12,78 | 12,55 | 7,88 | |||||
| 7,40 | 7,86 | 8,28 | 7,94 | 8,12 | 10,09 | 12,75 | 12,88 | 12,61 | 7,92 | |||||
| 7,45 | 7,91 | 8,33 | 7,98 | 8,15 | 10,20 | 12,84 | 12,95 | 12,67 | 7,96 | |||||
| 7,49 | 7,94 | 8,38 | 8,02 | 8,19 | 10,30 | 12,92 | 13,01 | 12,71 | 7,99 | |||||
| 7,53 | 7,98 | 8,42 | 8,05 | 8,22 | 10,41 | 12,99 | 13,09 | 12,77 | 8,03 | |||||
| 7,57 | 8,01 | 8,45 | 8,09 | 8,26 | 10,52 | 13,06 | 13,17 | 12,81 | 8,06 | |||||
| 7,62 | 8,05 | 8,48 | 8,12 | 8,29 | 10,61 | 13,13 | 13,21 | 12,85 | 8,08 | |||||
| 7,66 | 8,08 | 8,52 | 8,15 | 8,31 | 10,71 | 13,19 | 13,28 | 12,89 | 8,12 | |||||
| 7,70 | 8,10 | 8,56 | 8,18 | 8,34 | 10,79 | 13,24 | 13,33 | 12,93 | 8,14 | |||||
| 7,74 | 8,14 | 8,59 | 8,21 | 8,36 | 10,87 | 13,30 | 13,38 | 12,96 | 8,18 | |||||
| 7,78 | 8,17 | 8,63 | 8,24 | 8,38 | 10,96 | 13,34 | 13,42 | 12,99 | 8,20 | |||||
| 7,81 | 8,19 | 8,65 | 8,26 | 8,40 | 11,03 | 13,39 | 13,46 | 13,02 | 8,23 | |||||
| 7,85 | 8,22 | 8,68 | 8,28 | 8,42 | 11,11 | 13,43 | 13,51 | 13,04 | 8,25 | |||||
| 7,89 | 8,24 | 8,72 | 8,30 | 8,44 | 11,18 | 13,48 | 13,55 | 13,07 | 8,27 | |||||
| 7,92 | 8,26 | 8,76 | 8,32 | 8,45 | 11,23 | 13,52 | 13,59 | 13,10 | 8,29 |
Приложение 3. Соотношения размерностей физических величин
| Величина | Единица | ||
| Наименование | Обозначение | Соотношение с единицей СИ | |
| Температура | градус цельсия | t,0С | t=T-T0, T0=273,15 K, T - температура Кельвина |
| Давление | килограмм-сила на квадратный сантиметр = 1 ат | Р, ат | 98066,5 Па |
| миллиметр водяного столба | мм вод.ст. | 9,806 Па | |
| миллиметр ртутного столба | мм рт.ст. | 133,322 Па | |
| Количество теплоты, энтальпия, теплота фазового превращения, теплота химической реакции | калория килокалория | Кал ккал | 4,186 Дж 4,186×103 Дж |
| Удельная теплота фазового превращения, удельная теплота химической реакции | килокалория на килограмм | ккал/кг | 4,1868×103 дж/кг |
| Удельная теплоемкость вещества | килокалория на килограмм-кельвин | ккал/(кг×К) | 4,1868×103 Дж/К |
| Теплоемкость системы | килокалория на кельвин | ккал/К | 4,1868×103 Дж/(кг×К) |
| Поверхностная плотность теплового потока | килокалория в ч на квадратный метр калория в секунду на квадратный сантиметр | ккал/(ч×м2) кал/(с×см2) | 1,163 Вт/м2 4,1868×104 Вт/м2 |
| Коэффициент теплоотдачи и теплопередачи | килокалория в ч на квадратный метр-кельвин калория в секунду на квадратный сантиметр-кельвин | ккал/(ч×м2×К) кал/(с×см 2×К) | 1,163 Вт/м2 4,1868×104 Вт/м2×К |
| Теплопроводность | килокалория в ч на метр-кельвин калория в секунду на сантиметр-кельвин | ккал/(ч×м×К) кал/(с×см ×К) | 1,163 Вт/м×К 4,1868×102 Вт/м×К |
| Удельная газовая постоянная | килокалория на килограмм-кельвин калория на грамм-кельвин | ккал/(кг×К) кал/(г ×К) | 4,1868×103 Дж/(кг×К) 4,1868×103 Дж/(кг×К) |
Контрольные вопросы
Раздел 1
1. Обгрунтуйте класифікацію технологічних процесів за механізмом протікання реакцій. Зробіть їх порівнювальну характеристику й дайте оцінку. Наведіть приклади.
2. Проаналізуйте структурну схему хіміко-технологічного процесу (ХТП). Із яких основних підсистем вона складається? Обгрунтуйте питання, що підлягають вирішенню при вивченні ХТП.
3. Дайте визначення ступеня перетворення, виходу продукту й селективності. Наведіть необхідні визначення й формули. Який зв'язок між цими величинами?
4. Розкажіть про вихід продукту та способах його вираження. Дайте визначення ступеня перетворення (конверсії), селективності й виходу. Покажіть зв'язок між ними у вигляді математичних рівнянь та у графічній формі.
5. Проаналізуйте особливості матеріальних розрахунків в хімічній технології й методи складання матеріальних балансів ХТП, а також форми їх представлення. Наведіть приклади.
6. Дайте визначення поняттю "Технологія". Проаналізуйте, чим відрізняється "хімічна" та "механічна" технологія. Що є предметом їх вивчення? Наведіть приклади реальних виробництв.
7. Обгрунтуйте класифікацію технологічних процесів за характером протікання в чі. Зробіть їх порівнювальну характеристику й дайте оцінку. Наведіть приклади.
8. Обгрунтуйте класифікацію технологічних процесів за кратністю обробки сировини. Зробіть їх порівнювальну характеристику й дайте оцінку. Наведіть приклади.
9. Поясніть, який смисл вкладається в поняття продуктивності й потужності? Розшифруйте поняття інтенсивності процесу та представте основні технологічні методи її збільшення.
10. Дайте поняття про тепловий баланс технологічного процесу. Проаналізуйте основні статті приходу й розходу теплового балансу процесу й методи їх визначення. Для чого складається тепловий баланс?
11. Обгрунтуйте класифікацію технологічних процесів за тепловим ефектом та за тепловим режимом. Зробіть їх порівнювальну характеристику й дайте оцінку. Наведіть приклади.
12. Обгрунтуйте класифікацію технологічних процесів за направленням взаємного переміщування реагуючих матеріальних (та теплових) потоків. Зробіть їх порівнювальну характеристику й дайте оцінку (шляхом аналізу DС). Наведіть приклади.
13. Обгрунтуйте класифікацію технологічних процесів за агрегатного стану реагуючих речовин. Зробіть їх порівнювальну характеристику й дайте оцінку. Наведіть приклади.
Раздел 2
1. Обгрунтуйте, як слідує змінити параметри (Т, Р, С), щоб збільшити селективність по R jRта вихід R (Ф R) в процесі з паралельними реакціями в газовій фазі: 2A+3B ÛR+2D-Q.
2. Обгрунтуйте, змінюючи які параметри (і як?) можна збільшити вихід продукту R в реакції між газами 4A + 3B Û 2R + S + Q, якщо Тконденсації S = 45 оС.
3. Обгрунтуйте, в якому напрямку необхідно змінити Т та Р для збільшення ФHNO3при абсорбції двоокису азоту у виробництві азотної кислоти:
3NO2 + H2O(p) Û 2HNO3(p) + NO + Q. Як і в скільки разів зміниться об'єм?
4. Обгрунтуйте, змінюючи які параметри (і як?) можна збільшити ступінь перетворення в реакціях 2SO2 + O2 Û 2SO3 + Q; SO3 + H2O Û H2SO4 + Q.
5. Проаналізуйте вплив температури на рівновагу хімічних реакцій. Наведіть графіки, рівняння та приклади. Що таке оптимальна температура? Які способи зміщення рівноваги за рахунок змінювання температури використовуються у технології і Вам відомі?
6. Визначити, застосовуючи принцип Ле-Шательє, куди буде зміщуватися рівновага реакцій, що мають місце при синтезі метанолу при змінені тиску:
CO + 2H2 Û CH3OH + Q; CO + H2 Û CH2O + Q; CO+ 3H2 Û CH4 + H2O + Q;
2CO + 2H2 Û CH4 + CO2 + Q. Як скажеться зростання тиску на селективнiсті (jCH3OH)?
7. Визначити, використовуючи принцип Ле-Шательє, як бути змінюватись рівноважний вихід водню при зростанні температури й тиску для реакцій
CH4 + H2O(пара)Û CO + 3H2 – Q; CO + H2O(пара)Û CO2 + H2 + Q.
8. Визначте поняття рівноваги в технологічних процесах. Охарактеризуйте відміну оборотних реакцій від необоротних. Визначте поняття рівноважного виходу (рівноважного ступеня перетворення) й константи рівноваги.
9. Визначте фактори, що оказують дію на рівновагу ХТП. Сформулюйте принцип Ле-Шательє й проілюструйте його застосування в хімічній технології на конкретних прикладах.
10. Проаналізуйте вплив складу реакційної суміші (концентрації реагуючих речовин) на рівновагу хімічних реакцій. Обгрунтуйте способи зміщення рівноваги шляхом змінювання концентрації компонентів суміші (сировини та продуктів).
11. Визначте, які методи зміщення рівноваги можуть бути використані для зсуву вправо рівноваги реакції в газовій фазі nA + mB Û pR + qS - Q (n+m<p+q). Обгрунтуйте свою відповідь.
12. При виробництві аміаку з природного газу послідовно здійснюються реакції:
CH4 + H2O(пара)Û CO + 3H2 – Q; CO + H2O(пара)Û CO2 + H2 + Q; N2+3H2Û2NH3+Q. Обґрунтуйте, за рахунок яких факторів можна змістити рівновагу цих реакцій вправо, щоб збільшити вихід продуктів?
13. Обгрунтуйте, змінюючи які параметри (і як?) можна зсунути вправо рівновагу реакції між газами A + 2B Û 3R + 4S-Q, якщо В значно дешевший за А.
14. Обгрунтуйте, як слід змінити параметри для збільшення виходу HCl при сульфатному методі виробництва та при синтезі з хлору та водню:
2NaCl(т) + H2SO4(р) Û Na2SO4(т) + 2HCl (г)- Q; H2 + Cl2 Û 2HCl + Q.
15. Охарактеризуйте вплив тиску на рівновагу хімічних реакцій. Проаналізуйте залежність ХА, рівн.= f(Р) для різних випадків. Обгрунтуйте способи зміщення рівноваги за рахунок зміни тиску.
16. Обгрунтуйте, зміною яких параметрів можна компенсувати зміщення рівноваги вліво, якщо реакцію типу A+B Û R + 3S-Q необхідно провести при підвищеному тискові.
17. Обгрунтуйте, використовуючи які параметри (і як?) можна зсунути вправо рівновагу реакцій
A + B Û R + 3S-Q; A+B Û R + S + Q.
18. Обгрунтуйте, як можна збільшити вихід цільового продукту (R) в реакції між газами: nA + mB Û pR + Q , якщо m + n > p; концентрація А - 97%, концентрація В - 34% (в вихідних сировинних матеріалах); А значно дешевший за В.
Раздел 3
1. Сформулюйте поняття швидкості гомогенних ХТП. Проаналізуйте основне рівняння швидкості й оцініть фактори, що впливають на швидкість.
2. Сформулюйте поняття про швидкість хіміко-технологічних процесів. Складіть та проаналізуйте кінетичну модель ХТП.
3. Проаналізуйте вплив температури на кінетику реакцій. Обгрунтуйте фізичний смисл та наведіть кількісну характеристику.3. Проаналізуйте вплив тиску на швидкість гомогенних реакцій в системах Г-Г та Р-Р. Обгрунтуйте способи збільшення швидкості. Визначте поняття "Економічно раціональний тиск".
4. Проаналізуйте вплив складу реакційної суміші (концентрації реагуючих речовин) на швидкість гомогенних реакцій. Напишіть кінетичні рівняння для різних типів реакцій:
AÞR; AÛR; AÞR ÞS; AìR
îS.Які способи збільшення швидкості випливають з аналізу цих рівнянь?
5. Проаналізуйте фактори, що обмежують підвищення температури технологічного процесу. Визначте поняття оптимальної (Топт.) та економічно раціональної (Тек. рац.) температури.
6. Сформулюйте поняття енергії активації та обгрунтуйте методи її зниження при здійсненні хімічних процесів.
7. Сформулюйте поняття про рушійну силу процесу. Обгрунтуйте способи збільшення швидкості гетерогенних процесів шляхом збільшення рушійної сили.
8. Сформулюйте поняття швидкості гетерогенних процесів. Дайте поняття про стадію, що лімітує процес, та методах її визначення. Перелічіть області протікання гетерогенних процесів. Запишіть основне рівняння швидкості й проаналізуйте його.
9. Проаналізуйте залежність швидкості гетерогенних процесів від поверхні міжфазного контакту. Оцініть способи збільшення поверхні контакту реагуючих фаз для системи Г-Т.
10. Проаналізуйте, в яких областях можуть протікати гетерогенні процеси. З цією метою зробіть вивід константи швидкості для гетерогенної реакції I-го порядку в системі Г-Т A(r) + B (т) Þ R(r).
11. Проаналізуйте вплив Т на швидкість хімічних реакцій. Визначте: що таке Топтимальна? ЛОТ? Текономічно раціональна?
12. Проведіть класифікацію каталітичних процесів. З яких елементарних стадій складається гетерогенний каталіз? Розкажіть про апаратурне оформлення процесів в системах Г-Т.
13. Проаналізуйте вплив Т на рівновагу й швидкість ХТП. Обгрунтуйте побудову оптимального температурного режиму для оборотної екзотермічної реакції AÛ R + Q
14. Оцініть застосування каталізу в хімічній промисловості. Сформулюйте основні положення каталізу. Визначте як впливає каталіз на оборотність хімічної реакції.
15. Відобразіть на графіках й поясніть залежність С = f(t) для простих (необоротної, оборотної) та складних (послідовної, паралельної) реакцій
AÞR, AÛR; AÞR ÞS; AìR
îS. Які практичні висновки можна з цього зробити?
16. Відобразіть на графіках й поясніть залежності r = f(T, X) та X = f(T, t) для простих оборотних екзотермічних реакцій . Які оптимальні температурні умови при проведенні цих реакцій, як їх практично реалізувати?
17. Визначте поняття "активність каталізатору" та "температура запалювання". Які способи підвищення активності каталізаторів Ви знаєте?
18. Поясніть фізико-хімічну сутність каталізу. Дайте визначення селективності каталізатора та розкажіть про її використання в хімічній технології.
19. Розкажіть про швидкість гомогенного хімічного процесу. Проаналізуйте рівняння швидкості гомогенного ХТП A + B Û 2S + Q ; оцініть фактори, що впливають на швидкість реакції.
Раздел 4
1. Дайте визначення реактору ідеального витіснення (РІВ). Покажіть характер змінювання основних параметрів в чі та просторі. Виведіть характеристичне рівняння реактору
2. Дайте визначення реактору ідеального змішування періодичної дії. Покажіть характер змінювання основних параметрів в чі та просторі. Проаналізуйте характеристичне рівняння РІЗ-П.
3. Розкажіть у чому суть реактора ідеального змішування безперервної дії. Виведіть характеристичне рівняння РІЗ-Б.
4. Розкажіть про каскад реакторів змішування. Покажіть характер змінювання основних параметрів у каскаді. Розкажіть про графічний метод визначення чу перебуття у каскаді.
5. Зробіть вивід рівняння теплового балансу для адіабатичних реакторів змішування й витіснення.
6. Розкажіть про вплив теплових факторів на вибір моделі реактора. Проведіть класифікацію реакторів по тепловому режиму.
7. Проведіть зрівнювання РІЗ-П та РІВ по продуктивності.
8. Проведіть вибір моделі реактору для забезпечення селективності необоротного процесу з паралельними реакціями, кожна з яких протікає з константами швидкості к1та к2та порядками реакцій n1та n2.
9. Обгрунтуйте спосіб організації технологічної схеми, що забезпечує селективність при протіканні послідовних реакцій, в залежності від величини співвідношення к1/к2.
10. Наведіть графіки, які характеризують зміну концентрації реагентів в просторі та чі для різних моделей ідеальних реакторів та прокоментуйте їх.
11. Проведіть вибір моделі реактору для здійснення оборотних екзотермічних реакцій в адіабатичних умовах. Проаналізуйте способи наближення до оптимальної температурної послідовності.
12. Проведіть порівняння реакторів ідеального витіснення й ідеального змішування безперервної дії по продуктивності. Визначте співвідношення tРІС-Б/tРІВ при одержанні одного й того ж ступеня перетворення.
13. Проведіть вибір моделі реактора для забезпечення максимального виходу продукту для випадку росту селективності при збільшенні ступеня перетворення.
14. Розкажіть про способи забезпечення оптимального температурного режиму при проведенні оборотних екзотермічних реакцій в окремому реакторі й реакторних системах. Для кожного випадку зобразіть графічні залежності Х= f(T).
15. Проведіть вибір моделі реактора для забезпечення селективності при протіканні простих необоротних послідовних реакцій.
16. Розкажіть про каскад реакторів змішування та графічний метод визначення числа реакторів у каскаді.
17. Розкажіть про каскад реакторів змішування та алгебраїчний метод визначення числа реакторів у каскаді.
18. Здійсніть порівняння (якісне) реакторів ідеального витіснення й ідеального змішування безперервної дії по продуктивності для простих необоротних реакцій.
19. Проведіть вибір моделі реактора для проведення ендотермічних реакцій в адіабатичних умовах.
20. Проведіть вибір моделі реактора та способу організації процесу для забезпечення селективності при протіканні паралельних реакцій.
Раздел 5
1. Розкажіть, які задачі вирішуються на стадіях сухої та мокрої очистки випального газу? Які фізико-хімічні основи стадії очистки? Які методи й апарати використовуються для очистки від пилу?
2. Викладіть фізико-хімічні основи процесів окислення NO до NO2та абсорбції NO2водою. Як вибираються оптимальні параметри процесу - температура, тиск? Як визначається реакційний об'єм апаратури?
3. Викладіть фізико-хімічні основи процесу окислення аміаку на каталізаторі. Дайте характеристику каталізаторів, що застосовуються у промисловості. Намалюйте та поясніть технологічну схему окислення NH3на каталізаторі.
4. Викладіть фізико-хімічні основи процесу синтезу аміаку й наведіть його апаратурне оформлення. Сформулюйте вимоги, що пред'являються до колони синтезу. Як реалізується оптимальний температурний режим у колоні синтезу?
5. Як вибираються оптимальні параметри процесу синтезу аміаку - температура, тиск, об'ємна швидкість? Які каталізатори використовують?
6. Викладіть фізико-хімічні основи процесу конверсії окису вуглецю водяною парою та наведіть його апаратурне оформлення. Як реалізується оптимальний температурний режим у контактному апараті?
7. Викладіть фізико-хімічні основи процесу конверсії метану водяною парою та киснем при виробництві азото-водневої суміші. Охарактеризуйте технологічні схеми, що використовуються у промисловості та зробіть вибір.
8. Розкажіть про фізико-хімічні основи та апаратурне оформлення процесу окислення сірчистого ангідриду на каталізаторі. Як реалізується оптимальний температурний режим в контактному апараті?
9. Дайте хімічну схему виробництва сірчаної кислоти з колчедану й розкажіть про фізико-хімічні основи та апаратурне оформлення процесу окислення сірчистого ангідриду на каталізаторі.
10. Проаналізуйте вплив тиску, температури, об'ємної швидкості й характеру каталізатора, що застосовується, на процес отримання синтетичного аміаку. Намалюйте принципову та технологічну схеми.
11. Розкажіть, якими окислювачами можна здійснити конверсію метану? Напишіть рівняння й дайте фізико-хімічні основи процесу. Поясніть, якими способами підтримують необхідний температурний режим при конверсії метану?
12. Розкажіть, яке значення мають сполуки азоту? Які існують методи зв'язування (фіксації) атмосферного азоту? Дайте їх порівнювальну характеристику.
13. Сформулюйте, яким основним вимогам повинна відповідати конструкція контактних апаратів для окислення SO2до SO3? Накресліть криву зміни температурного режиму в багатошаровому контактному апараті. Як вона погоджується з лінією оптимальних температур? Наведіть схему контактного відділення.
14. Обгрунтуйте, чому в умовах клімату України доцільно виробляти, перевозити, зберігати та використовувати сірчану кислоту з концентраціями » 75% та » 92,5%, а не 100%. Які властивості має сірчана кислота? Назвіть області її застосування.
15. Обгрунтуйте вибір температури, тиску, концентрації аміаку в аміачно-повітряній суміші, що забезпечують оптимальний вихід окису азоту на стадії контактного окислення аміаку. Яку роль відіграє каталізатор? З чим пов'язані утрати каталізатора та їх величина.
16. Поясніть, який механізм утворення азотної кислоти на стадії абсорбції нітрозних газів? Якими технологічними параметрами визначається ступінь поглинання двоокису азоту?
17. Розкажіть, в чому полягають переваги схем подвійного контактування та подвійної абсорбції (ПКПА) перед схемами з одинарним контактуванням? За рахунок чого досягається збільшення ступеня перетворення двоокису сірки при проведенні процесу по схемі ПКПА?
Раздел 6
1. Охарактеризувати основні види енергії в хімічній промисловості.
2. Охарактеризувати основні джерела енергії в хімічній промисловості.
3. Раціональне використання енергії. Пояснити дію рекуператорів, регенераторів та котлів – утілізаторів.
4. Навести приклади енерготехнологічних схем в хімічній технології.
5. Використання води у хімічній промисловості.
6. Характеристика різних вод у хімічній промисловості.
7. Якість води та методи її оцінки.
8. Промислове водопідготування (відстоювання, коагуляція, фільтрування, пом"ягчення, обезсолювання, нейтралізація, дегазація, обеззараження).
9. Вплив виробничої діяльності людини на довкілля.
10. Поняття про гранично допустимі концентрації (ГДК) ти викиди (ГДВ).
11. Охорона природи та необхідність очистки промислових викидів від шкідливих домішок.
12. Класифікація сировини хімічної промисловості за різними ознаками.
13. Підготування сировини у хіміко-технологічних процесах.
14. Принципи збагачення (концентрування) твердої, рідкої та газоподібної сировини.
15. Механічні засоби збагачення твердих матеріалів. Опис та принципови схеми.
16. Хімічне виробництво як складна система.
17. Види моделей (описів) ХТС: хімічна схема процеса та математична модель; функціональна, структурна, операційна, технологічна та ін.
18. Приклади опису різних конкретних технологічних процесів (бажано пов"язаних з вибраною спеціальністю).
19. Характеристика та запаси сировини у хімічній промисловості.
20. Пошук найбільш дешевих видів сировини у хімічній промисловості.
21. Компексне використання сировини та комбінування підприємств.
22. Заміна харчової сировини нехарчовою та рослинної сировивни мінеральною.
23. Поняття екології.
24. Причини викнення протиріч між науково-технічною революцією та довкіллям.
25. Охорона природи на необхідність очищення промислових викидів.
26. Знешкодження стічних вод.
27. Створення водооберненних циклів.
28. Утилізація та знешкодження твердих відходів.
29. Флотаційний метод збагачення сировини. Принцип дії флотаційних машин, ескізи.
30. Загальні вимоги до хіміко-технологічних систем.
31. Склад ХТС. Елементи та потоки.
32. Технологічні зв"язки елементів ХТС. Потоки. Види зв"язків.
33. Приклади застосування різних видів зв"язків в синтезі хіміко-технологічних систем.
Задачи
Задание 1
Сколько граммов сухого вещества (CB) и воды (H2O) содержится в А мл раствора B концентрацией С плотностью d?
| Параметр | № варианта | |||||||||||||||
| B | KOH | NaCl | KNO3 | (NH4)2SO4 | Na2HPO4 | |||||||||||
| M,г/моль | 56,11 | 58,44 | 101,11 | 132,16 | 141,96 | |||||||||||
| А,мл | 30 | 25 | 38 | 42 | 53 | 62 | 75 | 87 | 97 | 100 | 12 | 13 | 15 | 8 | 9 | |
| С | 20% | 1N | 0,5M | 34% | 2N | 3M | 6% | 3N | 1M | 1% | 2N | 9M | 22% | 1N | 2M | |
| d,г/см3 | 1,176 | 1,192 | 1,175 | 1,336 | 1,442 | 1,554 | 1,052 | 1,155 | 1,056 | 1,0117 | 1,334 | 1,667 | 1,190 | 1,334 | 1,443 | |
| Параметр | № варианта | |||||||||||||||
| B | K2CO3 | KCl | CuCl2 | Na3PO4 | NaOH | |||||||||||
| M,г/моль | 138,21 | 74,56 | 134,45 | 163,94 | ||||||||||||
| А,мл | 20 | 25 | 38 | 42 | 53 | 62 | 75 | 87 | 97 | 100 | 11 | 9 | 7 | 6 | 3 | |
| С | 20% | 1N | 0,5M | 34% | 2N | 3M | 6% | 3N | 1M | 1% | 7N | 9M | 22% | 1M | 2N | |
| d,г/см3 | 1,176 | 1,334 | 1,282 | 1,336 | 1,668 | 1,887 | 1,015 | 1,999 | 1,335 | 1,012 | 1,889 | 1,882 | 1,196 | 1,223 | 1,329 | |
Задание 2
Сколько граммов раствора F концентрацией СF и плотностью dF потребуется для взаимодействия с V мл раствора G концентрацией CG плотностью dG.
| Параметр | № варианта | |||||||||||||||
| F | NaOH | H2SO4 | NH4OH | NaCl | HCl | |||||||||||
| MF, г/моль | 98,08 | 35,05 | 58,44 | 36,5 | ||||||||||||
| СF | 20% | 1N | 0,5M | 35% | 2N | 3M | 5% | 3N | 1M | 3% | 2N | 4M | 45% | 1N | 2M | |
| dF, г/см3 | 1,043 | 1,021 | 1,066 | 1,219 | 0,982 | 0,992 | 1,155 | 1,226 | 1,018 | 1,038 | ||||||
| G | HNO3 | KOH | H2SO4 | H2SO4 | NH4OH | |||||||||||
| MG,, г/моль | 63,01 | 56,11 | 98,08 | 98,08 | 35,05 | |||||||||||
| VG,мл | ||||||||||||||||
| CG,% | ||||||||||||||||
| dG, г/см3 | 1,031 | 1,054 | 1,09 | 1,336 | 1,134 | 1,156 | 1,03 | 1,287 | 1,263 | 1,05 | 1,054 | 1,155 | 0,910 | 0,898 | 0,958 | |
| Параметр | № варианта | |||||||||||||||
| F | NaOH | H2SO4 | NH4OH | NaCl | HCl | |||||||||||
| MF, г/моль | 98,08 | 35,05 | 58,44 | 36,5 | ||||||||||||
| СF | 20% | 1N | 0,5M | 35% | 2N | 3M | 5% | 3N | 1M | 9% | 5N | 4M | 32% | 1N | 2M | |
| dF г/см3 | 1,043 | 1,021 | 1,066 | 1,219 | 0,982 | 0,992 | 1,155 | 1,226 | 1,018 | 1,038 | ||||||
| G | CaCl2 | K2CO3 | HNO3 | H3PO4 | NaOH | |||||||||||
| MG, г/моль | 110,99 | 138,21 | 63,01 | |||||||||||||
| VG,мл | ||||||||||||||||
| CG ,% | ||||||||||||||||
| dG г/см3 | 1,121 | 1,129 | 1,131 | 1,336 | 1,332 | 1,245 | 1,031 | 1,089 | 1,153 | 1,051 | 1,11 | 1,121 | 1,263 | 1,219 | 1,430 | |
Задание 3
Привести к нормальным условиям объем газа V мл, собранного над водой при температуре t0С и давлении P, кПа. Определить степень отклонения объема от измеренного.
| Параметр | № варианта | ||||||||||||||
| V,мл | 20 | 25 | 38 | 42 | 53 | 62 | 75 | 87 | 97 | 50 | 12 | 13 | 15 | 16 | 18 |
| t0С | 20 | 30 | 10 | 50 | 80 | 60 | 40 | 70 | 100 | 80 | 40 | 10 | 70 | 30 | 70 |
| P,кПа | 105,3 | 112,5 | 103,2 | 132,3 | 106,6 | 204,5 | 115,2 | 146,3 | 200,1 | 120,5 | 200,5 | 103,5 | 110,6 | 102,8 | 110,6 |
| Параметр | № варианта | ||||||||||||||
| V,мл | 86 | 28 | 39 | 43 | 59 | 64 | 99 | 77 | 40 | 10 | 12 | 13 | 15 | 18 | 22 |
| t0С | 20 | 30 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 73 | 80 | 40 | 58 | 70 | 50 | 60 |
| P,am | 104,7 | 202,8 | 109,9 | 105,9 | 105,3 | 112,5 | 103,2 | 132,3 | 106,6 | 105,3 | 112,5 | 103,2 | 132,3 | 106,6 | 204,5 |
Задание 4
Составить материальный баланс в общем виде, рассчитать состав равновесной смеси (в мольных долях) и вывести формулу для расчета равновесной степени превращения XA* по Kp для газофазной реакции Y при нормальных условиях и начальных концентрациях веществ NA,0 =NA,0; NB,0 = NB,0 ; NR,0 = NS,0 = 0
| Пара-метр | № варианта | ||||
| Y | AÛR+S | A+BÛ2R | 2AÛR | AÛ2R+S | AÛR+S |
| Пара-метр | № варианта | ||||
| Y | A+BÛR+S | A+BÛR | 2A+BÛR | A+2BÛ2R | AÛR+2S |
| Пара-метр | № варианта | ||||
| Y | A+BÛ2R | 2A+BÛ2R | AÛ2R | 2AÛ2R+S | A+2BÛR |
| Пара-метр | № варианта | ||||
| Y | 2AÛR+2S | A+2BÛR | 2AÛR | AÛR+3S | AÛ3R |
| Пара-метр | № варианта | ||||
| Y | A+BÛR+3S | A+3BÛ2R | 2A+BÛ2R | 2A+BÛ2R | AÛR+2S |
| Пара-метр | № варианта | ||||
| Y | 3A+BÛ2R | A+BÛ3R | 3A+2BÛR | 2AÛR+3S | A+2BÛ3R |
Задание 5
Рассчитать материальный баланс процесса Y при фактической степени превращения ХA; на вход реактора поступает вещество A в количестве WA.