Министерство образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра нефтехимии и химической технологии

Учебно-методические указания

для практических занятий

по дисциплине «Теория химико-технологических процессов

органического синтеза»

для подготовки инженеров по направлению

240400 «Химическая технология органических веществ и топлива»,

специальность 240401 «Химическая технология органических веществ»

РЕКОМЕНДОВАНО

научно-методическим советом УГНТУ

к использованию в учебном процессе

«____» _______________ 20 ___ г.

протокол №______

Уфа - 2012

В соответствии с рабочей программой дисциплины на практические занятия отводится 50 (25 по 2 часа) аудиторных часов на студенческую группу. Работа на практических занятиях ориентирована на освоение студентами методики составления молярных материальных балансов химических реакций (простых и сложных), лежащих в основе процессов органического синтеза, нахождения термодинамических и кинетических параметров простых и сложных реакций, состава сложных реакционных смесей в момент равновесия, расчета основных показателей процесса и технологических критериев оптимальности. Студент должен владеть навыками умения ставить и решать задачи по установлению и использованию количественных закономерностей протекания химических реакций для оптимальной промышленной реализации процесса органического синтеза на основании полученных теоретических знаний о закономерностях протекания основных типов реакции органического синтеза; теоретических основах кинетики, катализа и термодинамики гомогенных гетерофазных и гетерогенно-каталитических реакций; научно-методических основах исследования химических процессов. На этих занятиях закрепляется теоретический материал, изложенный в лекционном курсе, путем решения конкретных задач.

В процессе занятий обращается особое внимание на логику расчёта таких параметров химического процесса, как степень конверсии, селективность превращения, расходные коэффициенты, выход продукта, при ограниченной информации о результатах химического процесса. Рассматривается форма представления балансов расчётов. Закрепляются методики расчета термодинамических и кинетических параметров процесса: энтальпии, энтропии, энергии Гиббса реакций, констант скоростей и равновесия, энергии активации. Показываются пути расчета состава сложных реакционных смесей. Рассчитываются объем реактора, степень превращения, конечные концентрации веществ с использованием кинетических данных с учетом типа реактора. Для идеальных реакторов и каскада реакторов рассматриваются методики расчета удельной производительности и селективности при изменении параметров процесса.

Студентам самостоятельно следует повторить разделы высшей математики: дифференцирование и интегрирование функций, расчет ранга матрицы, преобразование многочленов; физической химии: термодинамика и кинетика; органическая химия: механизмы органических реакций.

Методически проведение практических занятий организуется в следующей последовательности. После сообщения преподавателем исходных данных задачи, каждый студент решает задачу самостоятельно. Для контроля за ходом решения, один из студентов решает задачу у доски. Последовательность расчётов и правильность промежуточных результатов устанавливаются самими студентами в результате обсуждения. Роль преподавателя в процессе решения задачи сводится к организации обсуждения хода расчёта и подчеркивания ключевых моментов логической последовательности решения данной задачи.

При подготовке к выполнению практических занятий студенту необходимо повторить пройденный материал по теме решаемых задач, выписать из курса лекций и материала учебной литературы основные формулы, которые могут понадобиться для решения задач. Необходимо подготовить карандаш, линейку, миллиметровую бумагу и калькулятор.

Проверка усвоения методик расчетов осуществляется путем выполнения самостоятельных работ (1 задача) и проверочных работ (2-3 задачи). При этом каждый студент самостоятельно решает свою индивидуальную задачу, аналогичную с решенным на практических занятиях. Результаты учитываются при расчете рейтинга в соответствии с БРС по изучаемой дисциплине. При подготовке к проверочным работам студентам следует просмотреть решения задач по теме лабораторной работы, повторить и выучить необходимые формулы, просмотреть математические выражения дифференцирования, матричного исчисления и интегрирования, если это необходимо по теме контрольной работы.

КОМПЛЕКС ЗАДАЧ

ДЛЯ ПРОРАБОТКИ НА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ

Комплекс 1.

Задачи на тему «Стехиометрия и материальные расчеты

химической реакции»

Задача №1.1

Рассчитать:

1. расход бензола [т],

2. расход пропан-пропиленовой фракции газов крекинга [т], содержащих 30% (об.) пропилена и 70% (об.) пропана, необходимых для производства 1 т фенола, если выход изопропилбензола из бензола составляет 90% (масс.) от теоретического, а фенола из изопропилбензола – 93% (масс.).

Сначала решить задачу в общем виде, составив уравнения материального молярного баланса, получить итоговую формулу, и лишь после этого подставит численные значения.