Билет №1 Вопрос №1 Абсорбция (абсорберы: насадочные, трубчатые, пластинчатые). Абсорбция - избирательное поглощение газов или паров поглотителями (абсорбентом). Этот процесс представляет собой переход вещества из газовой или паровой фазы в жидкую. Абсорбцией называется процесс поглощения газов или паров из газовых парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами). При физической абсорбции, поглощаемый газ (абсорбатив) образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией. Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора - десорбция. Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощённый компонент в чистом виде. В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для: 1) извлечения ценных компонентов из газовых смесей; 2) для очистки этих смесей от вредных примесей (например, поглощение аммиака, бензола из коксового газа, абсорбция хлористого водорода водой и др.) В качестве абсорбентов могут применяться вода, органические растворители. На хим. комбинате в основном применяются высококипящие углеводороды: пентан, гексан и др. Метод применяется, когда разница между температурами кипения не менее 10. Разделение идёт за счёт разницы температур кипения, но с помощью холодного абсорбента, который орошает колонну сверху. Абсорбцию проводят при температуре не выше 20. т.к. резко падает растворимость газов. Абсорбент увлекает за собой вниз колонны высококипящий компонент. Соотношение абсорбента и углеводорода составляет 5-8:1. Абсорбенты должны обладать избирательным действием, т.е. хорошо поглощать не всю смесь газов или паров, а лишь определенные компоненты. При абсорбции процесс массопередачи протекает на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому в аппаратах для поглощения газов жидкостями (в абсорберах) должна быть создана развитая поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. По способу образования этой поверхности абсорбционные аппараты можно разделить на: 1)поверхностные; 2)бар6отажные; 3)распыливающие. Насадочные абсорберы. Представляет собой колонны, загруженные насадкой - твёрдыми телами различной формы, при наличии насадки увеличивается поверхность соприкосновения газа и жидкости. Наиболее распространены насадки в виде тонкостенных колец высотой равной диаметру, который колеблется в пределах 15- 150 мм. В качестве насадок применяют также кокс и дробленый кварц, засыпаемые в виде кусков размером 25 - 100 мм. Нужно распределить насадки равномерно, для увеличения продуктивности. А при подаче жидкости на беспорядочно загруженную насадку не достигается равномерное распределение жидкости по сечению насадки на высоте её слоя.

Трубчатый абсорбер. Сходен по устройству с теплообменником плёночного типа. Поглотитель поступает на верхнюю трубную решётку, распределяется по трубам и стекает из внутренней поверхности в виде тонкой плёнки. Газ движется по трубам снизу вверх навстречу стекающей жидкой плёнке. Для отвода выделяющегося при абсорбции тепла по межтрубному пространству пропускают воду или другой охлаждающий агент.

Пластинчатый абсорбер состоит из двух систем каналов. По каналам сечения 1 движется противотоком газ и жидкость (абсорбент), но каналам меньшого сечения 2 - охлаждающая вода. Пластинчатые абсорберы могут быть изготовлены из графита, гак как он хорошо проводит теплоту и является весьма стойким химическим материалом. Поверхностные абсорберы имеют ограниченное применение вследствие громоздкости и относительно малой эффективности.

Вопрос №2 Технологическая схема: осушка растворителя. Очищенная изопреновая фракция из промежуточного склада подается в холодильник 2, где охлаждается испаряющимся при О°С пропаном; сепарация парожидкостной смеси осуществляется через отделитель. Охлажденная до 10°С изопентан-изопреновая фракция подается на осушку в осушители 3, заполненные алюмогелем. Осушенный растворитель направляется на полимеризацию. Осушители работают в периодическом режиме: один осушитель находится в работе, второй на регенерации, третий — в резерве. Растворитель из выключенного на регенерацию осушителя переводится в емкость 4, откуда периодически насосом 5 откачивается на щелочную отмывку. Перед регенерацией осушитель пропаривается перегретым паром с температурой 400 -450 °С. Отпаренные углеводороды вместе с водяным паром поступают из осушителей 3 в сепаратор 6 и далее в конденсатор 7, охлаждаемый промышленной водой. Несконденсированные пары углеводородов поступают в конденсатор 8, охлаждаемый охлажденной водой. Конденсат углеводородов с водой сливается в отстойник 9, откуда верхний органических слой самотеком поступает в емкость 10, а из нее насосом 11подается на склад. Нижний слой из отстойника 9 направляется на отпарку углеводородов. После пропарки осушителя перегретым паром проводится регенерация алюмогеля горячим азотом. Сжатый азот под давлением около 0,25 МПа подается на подпитку в систему циркуляции азота в линию всасывания газодувки 13, оттуда в печь 14, где подогревается до 400 С, и затем в осушители. Азот нагревается в печи 14 за счет теплоты, выделяющейся при сгорании топливного газа, который подается из сети. Горячий азот из осушителей 3 проходит сепаратор 6, охлаждается в конденсаторах 7 и 8 и холодильнике 12, подается в линию всасывания газодувки 13, подпитывается свежим азотом и подогревается в печи 14. Циркуляция азота газодувкой 13 через печь 14 и осушители 3 производится в течение 6—7 ч, после чего осушители 3 охлаждаются до 10°С циркулирующим холодным азотом. По окончании охлаждения осушители 3 включают на прием изопентан-изопреновой фракции.

Вопрос №3 Мономеры. Общие сведения. Это низкомолекулярные соединения, молекулы которых способны реагировать между собой или с молекулами других веществ подобных ему. Если соединить до 30000 молекул мономера - это олигомеры, а больше 30000 - полимеры. Углеводороды, из которых можно получить мономеры: алфины (имеют 1 двойную связь), диеновые углеводороды (имеют 2 двойные связи), ацитиленистые (имеют 1 тройную связь), ароматические углеводороды (имеющие бензольное кольцо). Важнейшие мономеры: бутадиен, изопрен, хлоропрен, стирол.

Билет №2

Вопрос №1Понятие о простой перегонке. Одним из наиболее распространенных методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или более компонентов, является перегонка (дистилляция и ректификация). В основе разделения жидкостей, путем их перегонки, лежит различная летучесть жидкостей при одной и той же температуре. Более летучая жидкость при нагревании смеси до температуры кипения переходит в парообразное состояние интенсивнее, чем менее летучая жидкость. Если смесь постепенно нагревать, то при некоторой температуре начтет кипеть жидкость, имеющая более низкую температуру кипения и обладающая большей летучестью. Эту жидкость называют низкокипящим компонентом (НКК). При этой температуре можно перевести в пар практически весь НКК, содержащийся первоначально в смеси. После этого остаток жидкости будет состоять из высококипящего компонента (ВКК), обладающего меньшей летучестью. Этот остаток называют кубовым остатком, а пары НКК после их конденсации в холодильнике называется дистиллятом. Однако простая перегонка не дает возможности произвести полное разделение компонентов и получить их в чистом виде. Оба компонента являются летучими и, поэтому, оба переходят в пары, хотя и в различной степени. Поэтому образующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого НКК, поскольку он, вследствие большей летучести, испаряется в большей степени, чем ВКК, то пары обогащены НКК, по сравнению с содержанием его в исходной смеси, а в остатке, наоборот, содержание НКК ниже, чем в исходной смеси. Перегонка чаще всего применяется для разделения бинарных смесей, т.е. смесей, содержащих два компонента. Состав таких смесей выражают в весовых или в молярных процентах.

Классификация бинарных смесей. В зависимости от взаимной растворимости компонентов различают смеси жидкостей:

1) с неограниченной взаимной растворимостью;

2) взаимно растворимые;

3) ограниченно растворимые друг в друге.

Смеси с неограниченной растворимостью компонентов в свою очередь делятся на:

а) идеальные смеси;

б) неидеальные смеси с положительным или отрицательным отклонением от закона Рауля.

1) Идеальные смеси – это смеси, в которых силы сцепления между молекулами обоих компонентов такие же, что и между молекулами каждого из компонентов.

2) С положительными отклонениями – в которых силы сцепления между молекулами НК и ВК меньше, чем между молекулами каждого из компонентов.3) С отрицательными отклонениями – в которых силы сцепления между молекулами НК и ВК больше, чем между молекулами каждого из компонентов.

Вопрос №2. Технологическая схема: Приготовление каталитического комплекса СКИ. Приготовление каталитического комплекса осуществляется в атмосфере азота, очищенного от примесей кислорода и воды. Тетрахлорид титана поступает со склада в мерник 1. При наличии примесей тетрахлорид титана переиспаряется в колонне 2, заполненной насадкой из медной стружки. Очищенный продукт конденсируется в водяном конденсаторе 3, охлаждается в рассольном холодильнике 4 и поступает в мерник 5.

Каталитический комплекс готовится в реакторе 9, снабженном мешалкой и рубашкой, в которую подается хладагент. Реактор 9 продувается азотом, после чего в него загружаются необходимые количества толуола из мерника 7 и триизобутилалюминия из мерника 6, включается мешалка и вводится необходимое количество тетрахлорида титана из мерника 5 и модификатора из меринка 8. Порядок загрузки компонентов каталитического комплекса можно варьировать. Чтобы образующийся при смешении нерастворимый в толуоле каталитически комплекс не оседал, осуществляется его циркуляция насосом 10. Теплота, выделяющаяся при взаимодействии компонентов, отводится хладагентом, подаваемым в рубашку реактора 9. Готовый каталитический комплекс насосом 10 перекачивается в мерник, где хранится при охлаждении и дозируется на полимеризацию.

Температура приготовления и соотношение компонентов в модифицированных катализаторах Циглера-Натта оказывает существенное влияние на их активность: комплексы, приготовленные при низких температурах (до -70 С), являются более активными по сравнению с приготовленными при высоких температурах. Скорость полимеризации изопрена на модифицированном катализаторе ниже, чем на двухкомпонентном, что позволяет снизить дозировку катализатора и повысить стабильность полиизопрена за счет уменьшения содержания в нем металлов переменной валентности. В качестве модификаторов используют анизол, n-хлоранил, дифенилоксид. Чтобы гетерогенный катализатор имел стабильную активность и не происходило бы агломерации его частиц (только при этом достигается воспроизводимость процесса полимеризации), следует поддерживать условия, обеспечивающие необходимый теплообмен и массообмен, исключающие протекание вторичных реакции с образованием продуктов, которые снижают активность и стереоспецифичность каталитического комплекса и ухудшают свойства полимера.

Контроль приготовления модифицированного каталитического комплекса осуществляется по составу его гетерогенной или растворимой части, по электрохимическим или магнитным параметрам. В настоящее время разработаны автоматические методы контроля и соответствующая аппаратура, обеспечивающие получение каталитического комплекса с высокой активностью, однородного по составу и с заданным соотношением

компонентов.

Вопрос №3 Равновесие в технологических процессах. Большинство химических реакций являются обратимыми. По прямой реакции с течением времени поднимается температура и начинается обратный процесс. Через некоторое время скорость прямой реакции будет равна скорости обратной. Такое состояние называется химическим равновесием, а выход продукта в этот момент называется равновесным выходом. Сколько бы ни продолжался процесс, равновесный выход остается неизменным, пока мы не будем влиять на условия процесса. Условия смещения равновесия определяется по принципу Ле-Шателье: « Если на систему, находящейся в состоянии равновесия воздействовать из вне, изменяя какой-либо из параметров, определяющих состояние равновесия, то равновесие смещается таким образом, чтобы ослабить эффект воздействия».