4.4. Выбор реактора

4.4.1. Установите соответствие

А Б В Г

Д Е Ж З

И К Л М Н

1. реактор для гетерогенных процессов в псевдоожиженном слое (обжиг колчедана); Л)

2. емкостной твердофазный реактор (процесс коксования угля); Ж)

3. трубчатый проточный реактор (термический крекинг в нефтепереработке); З)

4. емкостной периодический реактор с пропеллерной мешалкой (процессы органического синтеза); Г)

5. колонный барботажный реактор (процессы органического синтеза); Н)

6. трубчатый реактор для каталитических процессов (процессы органического синтеза); К)

7. трубчатый проточный реактор (производство 3-хлоропрена); Б)

8. реактор для каталитических процессов в псевдоожиженном слое (окисление нафталина); М)

9. емкостной периодический реактор с лопастной мешалкой (производство красителей); Д)

10. емкостной периодический реактор с мешалкой для вязких жидкостей (производство полимеров); А)

11. емкостной полый пламенный реактор (синтез соляной кислоты); В)

12. радиальный каталитический реактор (паровая конверсия СО); И)

13. адиабатический реактор (каталитическая очистка отходящих газов). Е)

4.4.2. В изотермических условиях проводится простая необратимая реакция A→R до степени превращения x_A. В каких реакторах или системе реакторов потребуется для этого наименьшее время при прочих равных условиях?

1. в реакторе идеального смешения;

2. в реальном трубчатом реакторе;

3. в каскаде из трех реакторов смешения;

4. в реакторе идеального вытеснения;

5. в системе из последовательно соединенных реактора смешения и реактора вытеснения;

6. в реакторе идеального вытеснения с полным рециклом;

7. в реакторе идеального вытеснения с фракционным рециклом.

n₁ R

A

n₂ S

4.4.3. Проводится реакция c параллельной схемой превращения:

. В каких реакторах или системе реакторов можно достигнуть

максимального выхода продукта R при одинаковой степени превращения, если n₁ < n₂?

1. в реакторе идеального смешения периодическом;

2. в реакторе идеального смешения непрерывном;

3. в реакторе идеального смешения с полным рециклом;

4. в реакторе идеального смешения с фракционным рециклом;

5. в каскаде из 2-х реакторов смешения;

6. в каскаде из 2-х реакторов вытеснения;

7. в каскаде из 2-х последовательно соединенных реакторов смешения и вытеснения;

4.4.4. Какие реактор или система реакторов обеспечивает наибольшую интегральную селективность по продукту R при проведении реакции с па- раллельной схемой превращения , если n₁ > n₂?

1. реактор идеального вытеснения;

2. каскад из 3-х реакторов смешения;

3. реактор идеального смешения непрерывный;

4. каскад из 2-х реакторов вытеснения;

5. каскад из 2-х реакторов смешения.

4.4.5. Реакция A→R проводится в изотермических условиях. Порядок реакции n > 0. В каких реакторах или системе реакторов (при условии равенства их объемов) степень превращения при прочих равных условиях наибольшая?

1. в реакторе идеального вытеснения;

2. в реакторе идеального смешения непрерывном;

3. в каскаде из 2-х реакторов идеального вытеснения;

4. в каскаде из 3-х реакторов идеального смешения;

5. в реальном трубчатом реакторе.

4.4.6. В каких реакторах или системе реакторов потребуется при прочих равных условиях наибольшее время для проведения реакции A→R до степени превращения х_A? Порядок реакции n > 0.

1. в реакторе идеального смешения непрерывном;

2. в реакторе идеального смешения с полным рециклом;

3. в реакторе идеального смешения с фракционным рециклом;

4. в каскаде из 4-х реакторов смешения;

5. в реакторе идеального вытеснения;

6. в реальном трубчатом реакторе;

7. в последовательно соединенных реакторах смешения и вытеснения.

4.4.7. Проводится реакция с параллельной схемой превращения:

. В каком реакторе или системе реакторов выход побочного

продукта будет максимальным, если n₂ > n₁?

1. в 2-х последовательно соединенных реакторах смешения и вытеснения;

2. в каскаде из 3-х реакторов смешения;

3. в реакторе идеального вытеснения;

4. в реакторе идеального смешения непрерывном;

5. в каскаде из двух реакторов смешения.

4.4.8. Какой из реакторов или реакторных систем (при равенстве их общих объёмов) имеет большую производительность при проведении простой реакции А→R в одинаковых условиях?

1. реактор смешения благодаря интенсивному перемешиванию;

2. реактор смешения, потому что концентрация в нем мгновенно падает до конечной;

3. каскад реакторов смешения, потому что он сочетает достоинства реакторов смешения и вытеснения;

4. реактор смешения и вытеснения будут иметь равную производительность так как одна и та же реакция протекает в равных условиях;

5. реактор вытеснения, потому что в нем входной поток не разбавляется продуктами реакции и средняя концентрация выше, чем в реакторе смешения.

4.4.9. Зависит ли отношение времени реакции в режимах идеального смешения и вытеснения τ_см/τ_выт от порядка реакции n при прочих равных условиях?

1. зависит и возрастает с увеличением х_A при n > 0;

2. зависит от порядка реакции;

3. зависит и уменьшается с ростом степени превращения и порядка реакции;

4. не зависит для реакции любого порядка;

4.4.10. В каком реакторе или реакторной системе (при равенстве их общих объёмов) потребуется наибольшее время реакции для достижения равной степени превращения при протекании реакции, порядок которой n > 0?

1. в реакторе идеального вытеснения;

2. в реакторе идеального смешения периодического действия;

3. в каскаде реакторов идеального смешения;

4. в реакторе идеального смешения непрерывного действия;

5. для любого реактора или их произвольной комбинации время одинаково.

4.4.11. В каком реакторе или реакторной системе (при равенстве их общих объёмов) потребуется наименьшее время реакции для достижения равной степени превращения в автокаталитической реакции?

1. в реакторе идеального смешения непрерывном;

2. в реакторе идеального смешения с полным рециклом;

3. в реакторе идеального смешения с фракционным рециклом;

4. в каскаде из 4-х реакторов смешения;

5. в реакторе идеального вытеснения;

6. в реальном трубчатом реакторе;

7. в последовательно соединенных реакторах смешения и вытеснения;

8. в последовательно соединенных реакторах вытеснения и смешения.

4.4.12. Какой реактор или система реакторов (при равенстве их общих объёмов) обеспечивает большую селективность по продукту R при проведении последовательной реакции A  R  S?

1. реактор идеального вытеснения;

2. каскад из 3-х реакторов смешения;

3. реактор идеального смешения непрерывный;

4. каскад из 2-х реакторов вытеснения;

5. каскад из 2-х реакторов смешения.

4.4.13. В каком реакторе или системе реакторов (при равенстве их общих объёмов) потребуется наименьшее время для проведения реакции A  R + Q_p до степени превращения x_А? Порядок реакции n > 0. Режим изотермический.

1. в реакторе идеального смешения непрерывном;

2. в каскаде из 4-х реакторов смешения;

3. в реакторе идеального вытеснения;

4. в реальном трубчатом реакторе;

5. в системе из последовательно соединенных реакторов смешения и вытеснения;

6. выбор зависит от концентрации исходного компонента и заданной степени превращения x_А.

4.4.14. В каком реакторе или системе реакторов (при равенстве их общих объёмов) потребуется наименьшее время для проведения реакции A  R + Q_p до степени превращения x_А? Порядок реакции n > 0. Режим адиабатический.

1. в реакторе идеального смешения непрерывном;

2. в каскаде из 4-х реакторов смешения;

3. в реакторе идеального вытеснения;

4. в реальном трубчатом реакторе;

5. в системе из последовательно соединенных реакторов смешения и вытеснения;

6. выбор зависит от концентрации исходного компонента и заданной степени превращения x_А.

4.4.15. Расположите следующие реакторы в порядке возрастания интенсивности процесса в них:

1. реактор идеального вытеснения;

2. реактор идеального смешения;

3. каскад реакторов идеального смешения. Ответ: 2), 3), 1)

4.4.16. Как и почему изменяется производительность контактного аппарата для реакции А → R при увеличении нагрузки (объемной скорости)?

1. увеличивается, так как возрастает подаваемое количество перерабатываемого вещества;

2. увеличение объемной скорости не влияет на производительность, так как чем выше скорость подачи реагентов, тем ниже степень их превращения;

3. уменьшается, так как степень превращения исходных компонентов снижается;

4. увеличивается, так как возрастание количества подаваемого в единицу времени исходного компонента больше, чем уменьшение степени его превращения в продукт;

5. уменьшается, так как степень превращения исходного вещества в продукт снизится больше, чем увеличится количество подаваемого исходного компонента;

6. увеличивается, так как процесс протекает в области более высоких скоростей потока при одновременном увеличении количества перерабатываемого сырья.

5. Химико-технологическая система

5.1. Совокупность аппаратов (элементов) и потоков (связей) между ними, функционирующая как единое целое и предназначенная для переработки исходного сырья в продукты, – это:

1. химическое производство;

2. химико-технологическая система;

3. химико-технологический процесс;

4. химическая технология.

5.2. Определите последовательность этапов исследования и анализа химико-технологических систем (ХТС):

1. выделение связей между элементами, ответственных за проявление интересующих свойств ХТС

2. исследование ХТС – решение математического описания ХТС и расчет показателей функционирования ХТС, определение свойств, изучение эволюции ХТС для улучшения ее показателей и свойств;

3. выделение элементов, определяющих интересующие или необходимые свойства ХТС;

4. установление зависимости параметров выходных потоков от параметров входных потоков для каждого элемента, т.е. создание математической модели ХТС. 3-1-4-2

5.3. Установите соответствие схем связей ХТС их названиям:

А Б В Г

Д Е Ж З И

1. обратная с фракционным рециклом; З)

2. обводная (байпас) сложная; Д)

3. разветвленная; Б)

4. обратная с полным сложным рециклом; Ж)

5. параллельная; В)

6. обводная (байпас) простая; Г)

7. обратная перекрёстная с фракционным рециклом; И)

8. последовательная; А)

9. обратная с полным простым рециклом. Е)

5.4. Для чего используют математические модели (описания ) ХТС?

1. для украшения научных отчетов;

2. для решения задач анализа и синтеза ХТС;

3. для решения на компьютерах и расчетов материально-тепловых балансов, последующего вычисления необходимых показателей функционирования ХТС;

4. для снижения энергоемкости продукции;

5. для повышения качества отходов и вторичных энергетических ресурсов.

5.5. Установите соответствие вида схемы ХТС ее названию:

N₂ + 3H₂  2NH₃ + Q_р

А

Б

В

Г Д

1. структурная схема синтеза аммиака; Г)

2. технологическая схема синтеза аммиака (упрощенная); Б)

3. химическая схема; А)

4. операторная схема синтеза аммиака; Д)

5. функциональная схема синтеза аммиака. В)

5.6. В каких случаях применяют технологические схемы циркуляционного типа?

1. для уменьшения капитальных затрат;

2. при малом выходе продукта в данном аппарате;

3. для упрощения схемы производства;

4. при большом выходе продукта в одном аппарате.

5.7. Выберите систему разделения смеси компонентов А, В и С:

Обе схемы

примерно равноценны

1 2 3

Состав смеси и свойства компонентов:

Компонент Температура кипения, ⁰С Состав смеси, мол. %

А 80 10

В 82 15

С 100 75

5.8. Выберите систему разделения смеси компонентов А, В и С:

Обе схемы

примерно равноценны

1 2 3

Состав смеси и свойства компонентов:

Компонент Температура кипения, ⁰С Состав смеси, мол. %

А 60 70

В 80 15

С 120 15

5.9. Выберите систему разделения смеси компонентов А, В и С:

Обе схемы

примерно равноценны

1 2 3

Состав смеси и свойства компонентов:

Компонент Температура кипения, ⁰С Состав смеси, % мол

А 60 30

В 80 40

С 120 30

5.10. Химико-технологическая система (ХТС) состоит из следующих стадий:

• регенерация тепла продуктов реакции исходным веществом;

• химическое превращение;

• разделение реакционной массы на ее составляющие.

Какая из указанных схем отвечает описанной ХТС?

1

2 3

5.11. Что такое совмещенный процесс?

1. последовательная переработка сырья в продукт в технологической системе;

2. совместное проведение двух типов процессов в одном аппарате;

3. получение двух продуктов в технологической системе/

5.12. Ниже приведены некоторые эвристические приемы построения химико-технологической системы:

1. избыток одного из компонентов;

2. противоток фаз в двухфазных процессах;

3. фракционный рецикл;

4. полный рецикл;

5. утилизация отходов;

6. обезвреживание отходов;

7. комбинирование производств;

8. регенерация энергии;

9. утилизация энергии;

10. использование вторичных энергетических ресурсов;

11. совмещение процессов;

12. комплексная переработка сырья;

13. регенерация вспомогательных веществ.

Какие из перечисленных приемов используются для решения следующих проблем?

А) максимального использования сырьевых и материальных ресурсов; 1, 2, 3, 5, 7, 11, 12

Б) максимального использования энергетических ресурсов; 3, 8, 9, 10

В) минимизации отходов производства. 5, 6, 9, 12, 13

5.13. Что является причиной появления неустойчивых режимов в химико-технологической системе?

1. влияние результатов работы одного аппарата на технологический режим другого;

2. наличие обратных технологических и тепловых связей между аппаратами;

3. неудовлетворительная работа обслуживающего персонала;

4. непродуманное расположение технологических аппаратов и машин на производственной площадке.