Тема 3. Электрохимические производства

Теоретические основы и области применения электрохимических имииссов Производство хлора, едкого натра, водорода. Теория процессов и принципиальные промышленные схемы. Критерии эффективности элек­трохимических процессов.

Литература: [l-7, 16].

Вопросы для самопроверки

1.Сформулируйте основные законы и понятия электролиза. Какие имиические процессы происходят на электродах? Привести примеры.

2.Как вычислить теоретический потенциал разряда, напряжение разложения и теоретический выход веществ при электролизе?

3.Как определяется выход по току и коэффициент использования энергии?

4.Какие факторы влияют на порядок выделения продуктов при электролизе?

5.Какие химические процессы протекают на катоде, аноде и в растворе при электролизе поваренной соли в ваннах со стальным и ртутным катодом?

Контрольные задания

В состав контрольного задания включаются 4 теоретических вопроса и 2 расчетные задачи. При выполнении теоретической части работы необ­ходимо ознакомиться с учебной и периодической литературой по данному вопросу, а затем кратко и конкретно изложить материал. Не допускается списывание из учебной литературы. При ответах на вопросы надо обязательно приводить соответствующие химические реакции, прилагать схемы процессов.

При решении задач необходимо привести расчетную формулу в общем виде, вычисления и дать точный результат. Табличные данные, необходимые для расчетов и методы расчетов можно использовать из литературных источников[6-8].Можно использовать и другую справочную литературу.

Контрольные задания следует выполнять четко и аккуратно, оставляя поля 25 мм. Работа должна быть подписана студентом В конце работы привести список литературы и указать дату выполнения. На титульном листе указывается: название дисциплины; номер контрольной работы; фамилия и инициалы студента; специальность; курс; группа; домашний адрес.

Контрольные задания выполняются индивидуально по вариантам, соответствующим последней цифре шифра студента.

Распределение вопросов и задач к контрольному заданию

Вопросы для контрольного задания

1.Химическая технология как наука. Значение химической промышленности в развитии народного хозяйства.

2.Основные тенденции развития современной химической промышленности.

3.Структура химического производства. Роль отдельных элементов структуры химического производства. Показатели химического производства.

4.Компоненты химического производства. Значение воды для химической промышленности. Виды и качество воды.

5.Подготовка воды для производственных процессов. Изложите способы водоподготовки на Вашем предприятии.

6.Подготовка питьевой воды. Сущность и перспективы различных способов.

7.Современные способы умягчения и обессоливания воды. Сравнительный анализ способов умягчения воды.

8.Источники сырья для химической промышленности, обогащение и рациональное использование сырья. Примеры.

9. Сырьевые ресурсы, сырьевые проблемы химической технологии. Направления рационального использования сырья.

10. Современное состояние топливно-энергетической проблемы и пути ее решения.

П. Равновесие в гомогенных и гетерогенных технологических процессах. Константа равновесия. Использование принципа Ле-Шателье для повышения выхода продуктов. Привести конкретные примеры.

12. Классификация ХТП. Процессы, идущие в диффузионной и кинетической областях. Способы интенсификации этих процессов.

13. Факторы, определяющие скорость гомогенных и гетерогенных технологических процессов. Способы повышения скорости. Конкретные примеры.

14. Значение температурного фактора в химической технологии. Влияние температуры на равновесие и скорость экзотермических и эндотермических технологических процессов.

15. Гомогенные некаталитические процессы., протекающие в жидкой и газовой фазах. Их закономерности и способы интенсификации.

16. Гетерогенные некаталитические процессы, протекающие в системе Г-Ж. Примеры. Их закономерности и способы интенсификации.

17. Гетерогенные некаталитические процессы, протекающие в системе Г-Т. Примеры. Их закономерности и способы интенсификации.

18. Гетерогенные некаталитические процессы, протекающие в системе Ж-Т. Примеры. Их закономерности и способы интенсификации

19. Катализ в химической технологии. Сущность катализа. Технологические и экономические преимущества, достигаемые с помощью катализаторов. Свойства и способы изготовления тверды); катализаторов.

20. Перспективные методы интенсификации ХТП. Технологические критерии эффективности ХТП.

21. Общие сведения о химических реакторах. Классификация химических реакторов и режимов их работы.

22. Структура математической модели химического реактора.

23. Реактор идеального смешения.

24. Реактор идеального вытеснения.

25. Сравнение различных типов химических реакторов.

26. Каскад реакторов идеального смешения.

27. Химические реакторы с неидеальной структурой потоков.

28. Причины отклонения от идеальности в проточных реакторах.

29. Основные типы химических реакторов, применяемых для систем Г-Ж, Г-Т, Ж-Т.

30. Тепловые режимы химических реакторов.

31. Основы разработки химических производств. ХТС - конкретное представление химического производства.

32. Использование методов и принципов системного исследования при разработке ХТС.

33. Основные этапы создания ХТС.

34. Классификация моделей ХТС. Химические модели ХТС. Математические модели: ХТС.

35. Технологические связи между элементами ХТС.

36. Синтез ХТС. Технологические концепции (эвристики) создания эффективной ХТС.

37. Анализ ХТС. Технологический анализ. Технико-экономический анализ, анализ функционирования ХТС.

38. Материальный и тепловой балансы ХТС.

39. Иерархическая структура ХТС. Пример.

40. Графические модели ХТС.

Задачи для контрольного задания

1. Вычислить при нормальных условиях массовый состав газовой смеси содержащей углекислый газ, кислород и азот: φ(СО₂) - 20 % (об.), φ(О₂) - 30 % (об.), φ(N₂) - 50 % (об.).

2. На кристаллизацию поступает 5000 кг 96%-иого раствора аммиачной селитры. Готовый продукт (аммиачная селитра) содержит 99,8% NH₄NO₃ и 0,2% влаги. Составить материальный баланс процесса кристаллизации.

3. Чему равна кальциевая жесткость воды (в ммоль-экв/л), если для ее устранения к 50л воды добавлено 8,1г карбоната натрия?

4. Определить объем аммиака и воздуха для производства 1000кг азотной кислоты. Степень превращения аммиака в оксид азота (II) Х₁=0,97, степень абсорбции Х₂=0,92; концентрация аммиака в аммиачно-воздушной смеси φ(NН₃) = 11,5 % (об.).

5. Найдите загрузку каждого компонента при приготовлении 3т смеси следующей рецептуры, % масс.: изобутен – 17,6; изопрен – 0,6; хлористый метил – 81,8%.

6. Какое количество 98%-ной и 10%-ной Н₂SО₄ необходимо взять, чтобы получить 8т 40%-ной серной кислоты?

7. Найдите загрузку каждого компонента при приготовлении смеси следующей рецептуры, % масс.: изобутен – 17,6; изопрен – 0,6; хлористый метил – 81,8%, если в наличии имеется 0,5т изобутена.

8. Рассчитать массовый, мольный и объемный состав смеси бензола (ρ=879кг/м³) и толуола (ρ=867кг/м³), взятых в мольном соотношении 1:1.

9. Какое количество воды необходимо взять для получения 10т разбавленного до 10% раствора NаОН, если имеется 40% раствор NаОН?

10. Какое количество NН₃ и О₂ необходимо взять для того, чтобы приготовить 60 кг смеси в массовом соотношении NН₃:О₂ =1:2.

ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания

Составили: КОНОНЕНКО Светлана Галактионовна

КАДЫКОВА Юлия Александровна