Материал: Методичка 4400 с ответами

3.2. Каталитический процесс

3.2.1. В чём сущность ускоряющего действия катализатора?

1. повышает значение свободной энергии;

2. снижает энергию активации реакции;

3. повышает энергию активации реакции;

4. смещает равновесие в обратимой реакции;

5. открывает новый реакционный путь.

3.2.2. Выбрать порядок соотношения между внутренней и наружной поверхностью пористого зерна катализатора S_вн/S_нар:

1) 100; 2) 0,01; 3) 10⁴; 4) 10⁸; 5)1; 6) 10⁶.

3.2.3. Выбрать уравнение для расчета параметра Зельдовича-Тиле  при проведении процесса на пористом зерне катализатора с реакцией первого порядка:

1) ; 2) ; 3) ;

4) ; 5) .

3.2.4. Указать способы увеличения степени использования внутренней поверхности зерна катализатора:

1. увеличение размера зерна катализатора;

2. уменьшение размера зерна катализатора;

3. увеличение размеров пор;

4. уменьшение коэффициента диффузии;

5. увеличение температуры;

6. уменьшение температуры.

3.2.5. Для процесса на пористом зерне катализатора правильно выбрать графическую зависимость степени использования внутренней поверхности  от параметра Зельдовича-Тиле  и области протекания процесса (I – кинетическая область; II – переходная область; III – внутридиффузионная область):

1 2 3

4 5 6

3.2.5. Зависит ли скорость химического процесса от размера зерна катализатора?

1. зависит, если процесс протекает в кинетической области;

2. не зависит, если процесс протекает во внутридиффузионной области;

3. не зависит, если режим в реакторе изотермический;

4. зависит, если внутренняя диффузия является лимитирующей стадией процесса;

5. не зависит, если лимитирующей стадией процесса является эндотермическая реакция.

3.2.6. Какое распределение концентрации внутри пористого зерна катализатора характерно для кинетической области?

1 2 3 4

3.2.7. Какое распределение концентрации внутри пористого зерна катализатора характерно для внутридиффузионной области?

4. Химический реактор

4.1. Общие положения

4.1.1. Чему равен порядок n реакции, протекающей в реакторах идеального смешения непрерывного и идеального вытеснения, включенных параллельно, если при одинаковых их объёмах нагрузки соотносятся как ?

1. n = 1;

2. n = 0;

3. данных недостаточно;

4. n = 0,5;

5. n = 2

4.1.2. В каких случаях оправдано проведение реакции при избытке одного из компонентов?

1. если реакция обратимая, один из компонентов (более дешёвый или более доступный) берется в избытке для повышения степени превращения другого (более ценного) компонента;

2. избыток одного из компонентов не оправдан, так как для наилучшего протекания реакции необходимо брать компоненты в стехиометрических количествах;

3. избыток одного из компонентов уместен в случае, когда другой компонент ядовит или когда продукты реакции повышенно токсичны;

4. когда один из компонентов токсичен или когда продукты реакции ядовиты, реагенты следует брать строго в стехиометрических количествах.

4.1.3. Чему равен порядок n реакции, протекающей в реакторах идеального смешения непрерывного и идеального вытеснения, соединенных параллельно, если одинаковы объемы реакторов, объемные скорости потока в них и достигаемые степени превращения?

1. n = 1;

2. n = 0;

3. данных недостаточно;

4. n = 0,5;

5. n = 2

4.1.4. Экзотермическая реакция осуществлена в адиабатическом режиме в в двух реакторах – с неподвижным и с псевдоожиженным слоем катализатора, – до достижения одинаковой степени превращения. Температура на входе в слой катализатора – одинаковая. Каковы температуры на выходе из слоя в обоих случаях?

1. в неподвижном слое выше;

2. в неподвижном слое ниже;

3. температуры одинаковы;

4. в псевдоожиженном слое выше.

4.1.5. С какой целью осуществляют теоретическую оптимизацию процесса:

1. для выбора наилучшего ввода реагента в реактор;

2. для эффективного отвода тепла из зоны реакции;

3. для организации процесса в реакторе, чтобы максимально приблизиться к оптимальному температурному режиму;

4. чтобы сместить равновесие реакции;

5. чтобы определить необходимый избыток реагента.

4.2. Математическая модель процесса в реакторе

4.2.1. Какие из приведенных уравнений можно использовать для расчета времени пребывания реагентов в реакторе идеального вытеснения при проведении реакции первого порядка A→R?

1 2 3 4

3.2.8. При каком режиме в центре пористого зерна будет достигнута максимальная степень превращения?

1. кинетическом;

2. внутридиффузионном;

3. внешнедиффузионном.

3.2.8. Зависит ли скорость превращения вещества в пористом зерне ката-лизатора от температуры при протекании процесса во внутридиффузионной области?

1. зависит;

2. не зависит;

3. слабо зависит.

3.2.9. Зависит ли скорость превращения вещества в пористом зерне катализатора от температуры катализатора при протекании процесса во внешнедиффузионной области?

1. зависит;

2. не зависит;

3. слабо зависит.

3.2.10. Активность катализатора – это характеристика:

1. замедляющего действия на данную реакцию;

2. ускоряющего действия на данную реакцию;

3. избирательности в процессе органического синтеза;

4. термостойкости при проведении сильно экзотермических процессов;

5. стойкости к действию контактных ядов.

3.2.11. Какие способы интенсификации каталитического процесса, протекающего в кинетической или во внутридиффузионной области, можно использовать?

1. измельчение катализатора;

2. повышение температуры;

3. понижение температуры;

4. увеличение концентрации исходных веществ в объеме потока;

5. повышение давления в аппарате;

6. понижение давления;

7. организация псевдоожижения.

3.2.13. Укажите причину увеличения скорости реакции в присутствии катализатора:

1. изменяется энергия активации реакции;

2. увеличивается движущая сила процесса;

3. изменяется константа равновесия;

4. изменяется фазовый состав реагентов;

5. изменяется температурный режим.

3.2.14. Экзотермический каталитический процесс протекает стационарно в области внешней диффузии. Будут ли различаться температура потока и катализатора, почему и насколько?

1. нет. Теплопроводность твердого катализатора большая, что выравнивает температуры потока и катализатора.

2. нет. Вследствие интенсивного теплообмена выравнивается температура между катализатором и потоком.

3. да. Теплообмен между катализатором и потоком не достаточен для полного выравнивания их температур, которые будут различаться на несколько градусов.

4. да. Тепло- и массообмен между катализатором и окружающим потоком имеют одинаковый механизм переноса (молекулярный перенос через пограничный слой), т.е. процесс протекает адиабатически и температура катализатора отличается от температуры потока на величину адиабатического разогрева T_ад.

5. да. Но часть тепла реакции расходуется на нагрев катализатора, и его температура меньше величины адиабатического разогрева T_ад.

4.2.2. Какими уравнениями можно пользоваться для расчета времени пребывания реагентов в реакторе идеального сиешения непрерывном при проведении необратимой реакции второго порядка A + B = R + S?

4.2.3. Изменение концентрации исходного реагента с во времени t и по объему  в реакторе идеального вытеснения имеет вид:

1 2 3 4

4.2.4. В изотермическом реакторе идеального смешения непрерывном проводится реакция первого порядка A → R. Какие из приведенных уравнений пригодны в этом случае для расчета времени пребывания реагентов?

4.2.5. Какие из приведенных уравнений пригодны для расчета времени пребывания в изотермическом реакторе идеального вытеснения при проведении необратимой реакции второго порядка A + B = R + S (реагенты A и B взяты в стехиометрическом соотношении).

4.2.6. Какую зависимость надо построить для нахождения времени реакции в реакторе идеального вытеснения и реакторе идеального смешения непрерывном графическим способом?

4.2.7. Какие из представленных уравнений используются в различных случаях как математическая модель процесса в изотермическом реакторе идеального вытеснения?

4.2.8. Какие из приведенных уравнений пригодны для расчета времени пребывания в изотермическом реакторе идеального вытеснения при проведении простой необратимой реакции второго порядка A + B = R + S?