Учебное пособие по курсу «Общая химическая технология» для студентов специальностей 240701, 240702, 240706, 240901
Скачать 333.41 Kb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Бийский технологический институт (филиал) Г.В. Багров, А.М. Белоусов, О.Ю. Кравцова ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Учебное пособие по курсу «Общая химическая технология» для студентов специальностей 240701, 240702, 240706, 240901 очной и очно-заочной форм обучения Бийск 2007 УДК 66.01 Багров, Г.В. Общая химическая технология: учебное пособие по курсу «Общая химическая технология» для студентов специальностей 240701, 240702, 240706, 240901 очной и очно-заочной форм обучения / Г.В. Багров, А.М. Белоусов, О.Ю. Кравцова. Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2007. – 106 с. В учебном пособии рассматривается обязательный минимум содержания профессиональной образовательной программы по специальностям 240701, 240702, 240706, 240901, который включает в себя из курса «Общая химическая технология» следующие темы: - химическое производство: иерархическая организация процессов в химическом производстве; критерии оценки эффективности производства; общие закономерности химических процессов; промышленный катализ; - химические реакторы: основные математические модели процессов в химических реакторах; изотермические и неизотермические процессы в химических реакторах; промышленные химические реакторы; - химико-технические системы (ХТС): структура и описание ХТС; синтез и анализ ХТС; сырьевая и энергетическая подсистемы ХТС; - энергия в химическом производстве: важнейшие промышленные химические производства. Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей химико-технологических и смежных вузов. Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Процессы и аппараты химической технологии». Протокол № 4 от 25.09.2006 г. Рецензенты: ^ , к.т.н., БПГУ Ильясов С.Г., д.х.н., замдиректора по научной работе ИПХЭТ СО РАН © БТИ АлтГТУ, 2007 © Багров Г.В., Белоусов А.М., Кравцова О.Ю., 2007 СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ В подготовке инженеров-технологов и инженеров-механиков для химической и смежных с ней отраслей промышленности важное место занимает изучение дисциплины «Общая химическая технология» (ОХТ), формирующей технологическое мировоззрение специалистов. Грамотное выполнение разработки технологических процессов, работы по проектированию, конструированию и эксплуатации химического оборудования невозможно без знания основ теории химических процессов и реакторов, принципов рационального использования сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, без учёта задач охраны окружающей среды. Обязательный минимум содержания профессиональной образовательной программы по курсу «Общая химическая технология» специальностей 240701, 240702, 240706, 240901 включает в себя следующие вопросы: – химическое производство: иерархическая организация процессов в химическом производстве; критерии оценки эффективности производства; общие закономерности химических процессов; промышленный катализ; – химические реакторы: основные математические модели процессов в химических реакторах; изотермические и неизотермические процессы в химических реакторах; промышленные химические реакторы; – химико-технологические системы (ХТС): структура и описание ХТС; синтез и анализ ХТС; сырьевая и энергетическая подсистемы ХТС; – энергия в химическом производстве: важнейшие промышленные химические производства. Изучение этой дисциплины требует грамотной постановки задач, логически выдержанного хода решений, анализа полученных результатов – то есть постоянной работы на понимание. Успешность обучения будет зависеть и от индивидуальных особенностей студентов, и от степени их подготовки к овладению данной системой знаний и умений, степени мотивации, интереса к изучаемой дисциплине, общих интеллектуальных умений, уровня и качества организации учебного процесса и других причин. Предусмотреть, как пойдёт познавательный процесс у каждого студента, невозможно, но известно необходимое условие, которое определяет его успешность – это целенаправленная, планомерная самостоятельная работа студента. Данное учебное пособие предназначено для того, чтобы обеспечить методическое руководство самостоятельной работой студентов, изучающих курс ОХТ.  Рисунок 1 – Схема подготовки инженеров-химиков-технологов, инженеров-механиков ^ Иерархическая организация процессов в химическом производстве. Критерии оценкИ эффективности производства 1.1 Вопросы для повторения и самостоятельной проработки 1. Из каких основных стадий состоит химико-технологический процесс (ХТП)? В каких стадиях химико-технологического процесса участвуют химические реакции? 2. Что такое химический процесс? Почему химический процесс, как единый процесс химической технологии, сложнее по сравнению с тепловыми и массообменными? 3. Какие вы знаете технологические критерии эффективности химико-технологического процесса? Дайте их определения. 4. Каковы пределы измерения степени превращения, выхода, селективности? 5. Что означает выражение: «реактивы взяты в стехиометрическом соотношении»? 6. В чем различие между действительной и равновесной степенями превращения реагента? 7. С какой целью при проведении химических процессов в промышленных условиях один из реагентов часто берут в избытке по отношению к стехиометрии реакции? Каковы пути использования реагента, взятого в избытке и не вступившего в реакцию? 8. Как связаны между собой: а) производительность и степень превращения реагента; б) производительность и выход целевого продукта? 9. Определите понятия «технологический режим», «технологическая схема процесса». ^ 1.2.1 На рисунке 1.1 укажите уровень: типовые химико-технологиеские процессы и САР: а)  ; б)  ; в)  ; г)  .1.2.2 На рисунке 1.1 укажите уровень: технологические цехи, участки и АСУ технологическими процессами: а) ; б) ; в) ; г) .1.2.3 На рисунке 1.1 укажите уровень: совокупность цехов по производству целевого продукта и АСУ цехами: а) ; б) ; в) ; г) .1.2.4 На рисунке 1.1 укажите уровень: химическое предприятие (завод) и АСУП: а) ; б) ; в) ; г) . Рисунок 1.1 – Иерархическая структура химического производства 1.2.5 На рисунке 1.2 укажите, что такое АСУП: а) система автоматического регулирования; б) автоматизированная система управления для решения задачи оптимальной координации работы аппаратов и оптимального распределения технологических потоков между ними; в) автоматизированная система управления технологическим и организационным функционированием производств; г) автоматизированная система управления предприятием.  Рисунок 1.2 – Иерархическая структура химического производства 1.2.6 На рисунке 1.2 укажите, что такое САР: а) система автоматического регулирования; б) автоматизированная система управления для решения задачи оптимальной координации работы аппаратов и оптимального распределения технологических потоков между ними; в) автоматизированная система управления технологическим и организационным функционированием производств; г) автоматизированная система управления предприятием? 1.2.7 На рисунке 1.2 укажите, что такое АСУ цехами: а) система автоматического регулирования; б) автоматизированная система управления для решения задачи оптимальной координации работы аппаратов и оптимального распределения технологических потоков между ними; в) автоматизированная система управления технологическим и организационным функционированием производств; г) автоматизированная система управления предприятием? 1.2.8 Выход продукта – это… а) отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции; б) доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию; в) отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (и целевую и побочные); г) количество продукта, полученное в единицу времени. 1.2.9 Степень превращения – это… а) отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции; б) доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию; в) отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (и целевую и побочные); г) количество продукта, полученное в единицу времени. 1.2.10 Полная или интегральная селективность – это… а) отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции; б) доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию; в) отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (и целевую и побочные); г) количество продукта, полученное в единицу времени. 1.2.11 Производительность – это… а) отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции; б) доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию; в) отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (и целевую и побочные); г) количество продукта, полученное в единицу времени. 1.2.12 Мгновенная, или дифференциальная, селективность – это… а) отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции; б) доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию; в) отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (и целевую и побочные); г) отношение скорости превращения исходных реагентов в целевой продукт к суммарной скорости расходования исходных реагентов. 1.2.13 Каковы пределы измерения степени превращения, выхода, селективности? а) больше 1; б) меньше 1; в) находятся в диапазоне от 0 до 1. 1.2.14  в уравнении  – это… а) выход продукта; б) полная селективность; в) мгновенная селективность; г) степень превращения. 1.2.15  в уравнении – это…а) выход продукта; б) полная селективность; в) мгновенная селективность; г) степень превращения. 1.2.16  в уравнении – это…а) выход продукта; б) полная селективность; в) мгновенная селективность; г) степень превращения; 1.2.17  в уравнении  – это…а) выход продукта; б) полная селективность; в) мгновенная селективность; г) степень превращения. 1.2.18 Для получения высокого значения выхода целевого продукта (  ) необходимо иметь:а) высокое значение только селективности; б) высокое значение только степени превращения; в) высокое значение селективности и степени превращения. 1.2.19  в уравнении  – это… а) производительность; б) количество продукта; в) концентрация продукта; г) объемный расход реакционной смеси. 1.2.20  в уравнении  – это…а) производительность; б) количество продукта; в) концентрация продукта; г) объемный расход реакционной смеси. 1.2.21  в уравнении  – это…а) производительность; б) количество продукта; в) концентрация продукта; г) объемный расход реакционной смеси. 1.2.22  в уравнении  – это…а) производительность; б) количество продукта; в) концентрация продукта; г) объемный расход реакционной смеси. 1.2.23  в формуле  – это…а) производительность; б) количество продукта; в) концентрация продукта; г) объемный расход реакционной смеси; д) интенсивность. ^
2 Общие закономерности химических процессов ^ 1. Сформулируйте основной круг задач, решаемых в химической технологии при выборе технологического режима на основании законов химической кинетики. 2. Как определить направленность химической реакции? Как, сравнивая значения энергии Гиббса ∆G для различных реакций, можно определить, какая из них является спонтанной (самопроизвольной)? 3. Сформулируйте основные условия равновесия. 4. Что характеризует химическое равновесие? 5. Сформулируйте принцип Ле Шателье. Каким образом он помогает предсказать влияние изменения температуры и давления на состояние равновесия химической реакции? 6. Что такое эксэргия? 7. Каковы возможности и цели эксэргетического анализа технологических процессов? 8. Как рассчитать эксэргию реакционного потока? 9. С какой целью в технике используют эксэргетический КПД? Каковы пути увеличения эксэргетического КПД? 10. Чем различаются определения скорости гомогенной и гетерогенной реакций? 11. В чем заключается различие между микрокинетикой и макрокинетикой? 12. Как составляют кинетические уравнения простых реакций? 13. Как составляют кинетические уравнения сложных реакций: а) с известным механизмом реакции; б) с неизвестным механизмом реакции? 14. От каких микрокинетических факторов зависит скорость химической реакции? 15. Запишите уравнение Аррениуса в дифференциальной, интегральной и логарифмической форме. В чем суть уравнения Аррениуса? 16. В чем заключается главная особенность гетерогенных химических процессов? 17. Какие кинетические модели обычно используют для описания гетерогенных процессов в системах газ–твердое тело, газ–жидкость? 18. Какой смысл вкладывается в понятия «кинетическая область гетерогенного процесса», «диффузионная область»? 19. Как увеличить коэффициент массотдачи на стадии внешней диффузии? 20. Сформулируйте основные свойства лимитирующей стадии. 21. Как определить лимитирующую стадию гетерогенного процесса, экспериментально изучая влияние температуры на скорость образования продуктов в ходе этого процесса? 22. Как определить лимитирующую стадию гетерогенного процесса в системах газ–твердое тело, используя теоретические зависимости между временем пребывания в реакторе и степенью превращения твердой фазы для различных областей протекания гетерогенного процесса? 23. В чем заключается различие в расчете реакторов для проведения гетерогенных процессов в системе газ–твердое тело в случаях, когда твердая фаза состоит из частиц одного размера и когда она характеризуется каким-то распределением частиц по размерам? 24. Какая величина называется коэффициентом ускорения абсорбции? Почему можно говорить об ускорении абсорбции, если в жидкой фазе протекает химическая реакция? 25. Сравните достоинства и недостатки пленочной модели и моделей обновления поверхности, используемых при описании газожидкостных реакций. ^ 2.2.1 Величины, пропорциональные массе (или количеству вещества) рассматриваемого рабочего тела или термодинамической системы, называются… а) экстенсивными; б) интенсивными. 2.2.2 Величины, которые не зависят от массы термодинамической системы, называются… а) экстенсивными; б) интенсивными. 2.2.3 Значение стандартных энергий Гиббса можно определить по уравнению  , где  – это…а) стандартное значение энтальпии; б) стандартное значение энтропии; в) термодинамическая константа равновесия. 2.2.4 Значение стандартных энергий Гиббса можно определить по уравнению , где  – это…а) стандартное значение энтальпии; б) стандартное значение энтропии; в) термодинамическая константа равновесия. 2.2.5  в уравнении изотермы Вант Гоффа  –это… а) стандартное значение энтальпии; б) стандартное значение энтропии; в) термодинамическая константа равновесия; г) универсальная газовая постоянная. 2.2.6  в уравнении изотермы Вант Гоффа – это…а) стандартное значение энтальпии; б) стандартное значение энтропии; в) термодинамическая константа равновесия; г) универсальная газовая постоянная. 2.2.7 Порядок и знак величины  позволяет качественно предвидеть положение равновесия реакции, если  , то…а) равенство сдвинуто вправо, выход продукта велик, константа равновесия имеет большое значение; б) равенство сдвинуто влево, выход продукта мал,  ;в) существует равновесие. 2.2.8 Порядок и знак величины позволяет качественно предвидеть положение равновесия реакции, если  , то…а) равенство сдвинуто вправо, выход продукта велик, константа равновесия имеет большое значение; б) равенство сдвинуто влево, выход продукта мал, ;в) существует равновесие. 2.2.9 Порядок и знак величины позволяет качественно предвидеть положение равновесия реакции, если  , то…а) равенство сдвинуто вправо, выход продукта велик, константа равновесия имеет большое значение; б) равенство сдвинуто влево, выход продукта мал, ;в) существует равновесие; 2.2.10 Значение  можно определить по уравнению  .Укажите условия протекания экзотермической реакции: а)  ;  ;  ;б)  ;  ;  ;в) и имеют один и тот же знак, термодинамическая вероятность протекания процесса определяется конкретными значениями , и  .2.2.11 На рисунке представлена зависимость равновесной степени превращения от температуры.  Кривая 1 – это для… а) экзотермических реакций; б) эндотермических реакций. 2.2.12 На рисунке представлена зависимость равновесной степени превращения от температуры. Кривая 2 – это для… а) экзотермических реакций; б) эндотермических реакций. 2.2.13 Для определения термодинамической константы равновесия пользуются приближенным уравнением  .Для экзотермической реакции при повышении температуры  …а) увеличивается; б) уменьшается; в) остается неизменной. 2.2.14 Для определения термодинамической константы равновесия пользуются приближенным уравнением  .Для эндотермической реакции при повышении температуры …а) увеличивается; б) уменьшается; в) остается неизменной. 2.2.15 Для экзотермической реакции с повышением температуры равновесная степень превращения … а) увеличивается; б) уменьшается; в) остается неизменной. 2.2.16 Для эндотермической реакции с повышением температуры равновесная степень превращения… а) увеличивается; б) уменьшается; в) остается неизменной. 2.2.17 Для смещения равновесия слева направо для реакции  необходимо давление…а) повышать; б) понижать; в) изменение давления не влияет на равновесие реакции. 2.2.18 Для смещения равновесия слева направо для реакции  необходимо давление…а) повышать; б) понижать; в) изменение давления не влияет на равновесие реакции. 2.2.19 Для смещения равновесия слева направо для реакции  необходимо давление…а) повышать; б) понижать; в) изменение давления не влияет на равновесие реакции. 2.2.20 При увеличении концентрации исходных реагентов равновесие смещается в сторону… а) исходных реагентов; б) целевых продуктов; в) увеличение концентрации реагентов не влияет на равновесие.  Рисунок 2.1 – Зависимость общей скорости гетерогенного процесса от температуры 2.2.21 На рисунке 2.1 кривая 1 – это… а) скорость диффузии; б) скорость химической реакции; в) общая скорость процесса, теоретическая; г) общая скорость процесса, установленная экспериментально. 2.2.22 На рисунке 2.1 кривая 2 – это… а) скорость диффузии; б) скорость химической реакции; в) общая скорость процесса, теоретическая; г) общая скорость процесса, установленная экспериментально. 2.2.23 На рисунке 2.1 кривая 3 – это… а) скорость диффузии; б) скорость химической реакции; в) общая скорость процесса, теоретическая; г) общая скорость процесса, установленная экспериментально. 2.2.24 На рисунке 2.1 кривая 4 – это… а) скорость диффузии; б) скорость химической реакции; в) общая скорость процесса, теоретическая; г) общая скорость процесса, установленная экспериментально.  Рисунок 2.2 – Зависимость общей скорости гетерогенного процесса от температуры 2.2.25 На рисунке 2.2  – это…а) кинетическая область; б) переходная область; в) диффузионная область. 2.2.26 На рисунке 2.2  – это… а) кинетическая область; б) переходная область; в) диффузионная область. 2.2.27 На рисунке 2.2  – это…а) кинетическая область; б) переходная область; в  ) диффузионная область. Рисунок 2.3 – Зависимость общей скорости гетерогенного процесса от линейной скорости газового потока 2.2.28 На рисунке 2.3 – это…а) кинетическая область; б) переходная область; в) диффузионная область. 2.2.29 На рисунке 2.3 – это…а) кинетическая область; б) переходная область; в) диффузионная область. 2.2.30 На рисунке 2.3 – это…а) кинетическая область; б) переходная область; в  ) диффузионная область. Рисунок 2.4 – Зависимость общей скорости гетерогенного процесса от температуры 2.2.31 На рисунке 2.4 – это… а) кинетическая область; б) переходная область; в) диффузионная область. 2.2.32 На рисунке 2.4 – это…а) кинетическая область; б) переходная область; в) диффузионная область. 2.2.33 На рисунке 2.4 – это…а) кинетическая область; б) переходная область; в) диффузионная область. 2.2.34 Скорость гетерогенного процесса можно определить по уравнению  , где  – это…а) коэффициент скорости процесса; б) поверхность контакта фаз; в) движущая сила процесса. 2.2.35 Скорость гетерогенного процесса можно определить по уравнению  , где  – это…а) коэффициент скорости процесса; б) поверхность контакта фаз; в) движущая сила процесса. 2.2.36 Скорость гетерогенного процесса можно определить по уравнению , где  – это…а) коэффициент скорости процесса; б) поверхность контакта фаз; в) движущая сила процесса. 2.2.37 Для гетерогенного процесса  в уравнении  – это…а) коэффициент скорости процесса; б) коэффициент скорости массоотдачи в газовой фазе, отнесенной к единице поверхности; в) константа скорости реакции. 2.2.38 Для гетерогенного процесса  в уравнении  –это… а) коэффициент скорости процесса; б) коэффициент скорости массоотдачи в газовой фазе, отнесенной к единице поверхности; в) константа скорости реакции. 2.2.39 Для гетерогенного процесса  в уравнении –это… а) коэффициент скорости процесса; б) коэффициент скорости массоотдачи в газовой фазе, отнесенной к единице поверхности; в) константа скорости реакции. 2.2.40 Для гетерогенного процесса  .Если  , то  . Следовательно, процесс протекает… а) в кинетической области; б) в переходной области; в) в диффузионной области. 2.2.41 Для гетерогенного процесса  .Если  , то  . Следовательно, процесс протекает… а) в кинетической области; б) в переходной области; в) в диффузионной области. 2.2.42 Для повышения скорости гетерогенного процесса, протекающего в диффузионной области ( ), необходимо:а) увеличивать скорость газового потока, усиливать его турбулизацию; б) повышать температуру; в) повышать температуру и применять катализатор. 2.2.43 Для повышения скорости гетерогенного процесса, протекающего в кинетической области ( ), необходимо:а) увеличивать скорость газового потока, усиливать его турбулизацию; б) повышать температуру; в) повышать температуру и применять катализатор. 2.2.44 Для реакции  при увеличении температуры равновесие смещается в сторону образования…а) целевого продукта; б) исходного реагента; в) не изменяется. 2.2.45 Для реакции  при увеличении температуры равновесие смещается в сторону образования…а) целевого продукта; б) исходного реагента; в) не изменяется. |
Похожие:
 | Учебное пособие по курсу «Общая химическая технология» для студентов специальностей 240701, 240702, 240706, 240901 Данное учебное пособие предназначено для того, чтобы обеспечить методическое руководство самостоятельной работой студентов, изучающих... | | Башкирский государственный университет Методическое указание по курсу «Общая химическая технология, ч. 1» для студентов 3 курса химического факультета |
| Высшего профессионального образования «вятский государственный университет» Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 280201 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных... | | Учебное пособие для студентов химического факультета. Уфа: риц башГУ, 2012. 89с. Введение Химическая технология. Часть Физико-химические закономерности в химической технологии: Учебное пособие для студентов химического... |
| Учебное пособие для студентов химического факультета. Уфа: риц башГУ, 2013. 89с. Введение Химическая технология. Часть Важнейшие производства: Учебное пособие для студентов химического факультета. – Уфа: риц башГУ, 2013.... | | Учебное пособие для студентов педагогических специальностей Тула 2013 Радченко, С. А Охрана труда в образовательных учреждениях: Учебное пособие для студентов педагогических специальностей / С. А. Радченко, М. С. Петрова,... |
| Методическое указание по курсу «Общая химическая технология» для студентов 3 и 4 курсов химического факультета Башгосуниверситета. Уфа рио башГУ Печатается в соответствии с решением кафедры вмс и охт (протокол №11 от 13. 04. 2005 г.) | | Задача химической технологии Методическое указание по курсу «Общая химическая технология» для студентов 3 и 4 курсов химического факультета Башгосуниверситета Печатается в соответствии с решением кафедры вмс и охт (протокол №11 от 13. 04. 2005 г.) |
| Учебное пособие для студентов педагогических вузов и педагогических колледжей. Под ред. П. И. Пидкасистого М., 1995 Крысько В. Г. Общая психология в схемах и комментариях: Учебное пособие. – Спб., 2007 | | С. А. Еварович Ассессмент-центр как технология оценки компетенций персонала в практике государственного управления. Учебное пособие Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям государственное и муниципальное управление, управление... |
| Учебное пособие для студентов экономических специальностей г. Симферополь, 2005 удк 331. 45 Ббк 65. 247 А 44 Акуличев Ю. Ф., Глухенко Н. В. Основы охраны труда: учебное пособие для студентов экономической специальности. // Под общей редакцией... |