Материал: Методичка 4400 с ответами

6. Химические производства

6.1. Производство серной кислоты

6.1.1. В какой области протекает каталитический процесс окисления SO₂ в промышленном реакторе?

1. в кинетической;

2. во внутридиффузионной;

3. во внешнедиффузионной;

4. в переходной.

6.1.2. Укажите способы увеличения равновесного превращения SO₂ в SO₃:

1) увеличение концентрации SO₂ при постоянной концентрации О₂;

2) уменьшение концентрации SO₂ при постоянной концентрации О₂;

3) увеличение давления;

4) увеличение температуры;

5) уменьшение температуры;

6) вывод SO₃ из газовой смеси.

Выбрать сочетание правильных ответов:

1) 1, 2, 7; 2) 1, 3, 4, 6; 3) 1, 3, 5, 6; 4) 3, 5; 5) 3, 4, 6; 6) 2, 3, 5, 6.

6.1.3. Как влияет увеличение исходной концентрации SO₂ на равновесную степень превращения SO₂ в SO₃ при постоянном соотношении О₂:SO₂?

1. проходит через максимум;

2. уменьшается;

3. не влияет;

4. увеличивается;

5. проходит через минимум.

6.1.4. Как изменяется константа равновесия реакции окисления SO₂ с увеличением температуры?

1. увеличивается;

2. зависит от теплового режима в реакторе;

3. проходит через максимум;

4. проходит через минимум;

5. уменьшается.

6.1.5. Как изменяется фактическая степень превращения SO₂ с увеличением температуры при постоянном времени контакта ?

1. снижается;

2. возрастает;

3. проходит через минимум;

4. проходит через максимум;

5. характер изменения определяется моделью реактора.

6.1.6. Экспериментально получено, что при температуре Т₁ степень превращения равна х₁. Какое значение х₂ при температуре Т₂ можно ожидать, если Т₂ > Т₁ и остальные условия эксперимента сохранены?

1) х₂ = х₁; 2) х₂ < х₁; 3) х₂ ≥ х₁; 4) х₂ ≤ х_I; 5) х₂ > х_I.

6.1.7. Укажите способы увеличения скорости контактного окисления SO₂:

1. увеличение давления;

2. снижение давления;

3. увеличение температуры.

4. снижение температуры;

5. поддержание температуры на определенном уровне;

6. увеличение концентрации SO₂;

7. увеличение концентрации О₂;

8. увеличение концентрации SO₃.

6.1.8. Какие данные необходимы для определения необходимого объема катализатора в контактном аппарате?

1) производительность аппарата;

2) сопротивление слоя катализатора;

3) скорость химической реакции;

4) активность катализатора;

5) концентрация реагентов;

6) заданная степень превращения;

7) степень приближения режима к линии оптимальных температур.

Выбрать сочетание правильных ответов:

1) 1, 3, 4, 5, 6; 2) 1, 2, 4; 3) 2, 3, 6; 4) 1, 2, 4, 5, 6; 5) 2, 4, 6, 7; 6) 1, 2, 4, 5, 6, 7.

6.1.9. Какие показатели процесса окисления SO₂ могут быть улучшены, если процесс будет протекать в оптимальном температурном режиме при заданном времени реакции τ ?

1) степень превращения SO₂ в SO₃;

2) скорость процесса окисления SO₂;

3) тепловые потери в окружающую среду;

4) продолжительность срока службы катализатора;

5) качество получаемого продукта.

Выбрать сочетание правильных ответов:

1) 1, 3, 4; 2) 4, 5; 3) 1, 2; 4) 2, 4, 5; 5) 1, 4, 5; 6) 1.

6.1.10. Как влияет увеличение концентрации SO₂ в исходном газе на изменение температуры в слое катализатора в адиабатическом процессе?

1. температура уменьшается;

2. температура остается постоянной;

3. зависимость температуры от концентрации проходит через максимум;

4. температура увеличивается;

5. зависимость температуры от концентрации проходит через минимум.

6.1.11. Какой режим реализуется в реакционной зоне полочного контактного аппарата с неподвижным слоем катализатора для окисления SO₂ в SO₃?

1. идеального вытеснения, изотермический;

2. идеального смешения, адиабатический;

3. идеального смешения, политропический;

4. идеального смешения, изотермический;

5. идеального вытеснения, адиабатический.

6.1.12. Чем обусловлена необходимость секционирования реакционной зоны (слоя катализатора) в контактном аппарате?

1. для уменьшения механической нагрузки на опору слоя катализатора;

2. для улучшения условий теплообмена;

3. для снижения гидравлического сопротивления аппарата;

4. для приближения температурного режима процесса к оптимальному;

5. для сдвига равновесия реакции.

6.1.13. Можно ли получить степень превращения SO₂, равную 98,5%, в контактном аппарате с одним слоем катализатора?

1. нет, потому что линейная скорость потока мала;

2. да, в трубчатом реакторе с использованием хладагента;

3. да, но только в адиабатическом режиме;

4. да, в схеме с рециклом;

5. да, если слой катализатора функционирует в режиме псевдоожижения.

6.1.14. Почему в промышленности для окисления SO₂ в SO₃ используют многослойные полочные реакторы с неподвижным слоем катализатора:

1. в адиабатическом режиме в одном слое реактора невозможно достигнуть степени превращения SO₂, близкой к 100%;

2. в трубчатом реакторе из-за ограниченного количества трубок практически невозможно расположить необходимый объем катализатора для обеспечения производительности 300 т/сутки и выше;

3. несколько слоев нужны для удобства размещения теплообменников;

4. из-за низкой активности катализатора и его высокой температуры зажигания;

5. из-за низкой коррозионной стойкости конструкционных сталей.

6.1.15. Какой критерий оптимальности используется при построении линии оптимальных температур?

1. минимальная степень превращения SO₂;

2. минимальная концентрация сернистого ангидрида;

3. максимальная скорость реакции при заданном составе реакционной смеси;

4. минимальная степень превращения по кислороду;

5. максимальный выход SO₃.

6.1.16. Почему процесс окисления SO₂ в промышленных условиях начинают при 420⁰С?

1. при этом достигается максимальная степень превращения в первом слое катализатора;

2. это минимальная температура, обеспечивающая необходимую скорость процесса;

3. эта температура соответствуют оптимальному режиму работы предшествующих стадий процесса – отделение обжига и очистки газа;

4. при этом достигается автотермичность работы контактного аппарата;

5. это оптимальная температура, обеспечивающая максимальный коэффициент теплопередачи в теплообменнике после первого слоя контактного аппарата.

6.1.17. Почему в многослойном контактном аппарате объём катализатора увеличивается в каждом слое по ходу газа?

1. это определяется конструктивными соображениями;

2. это определяется условиями теплообмена;

3. это связано с уменьшением скорости реакции по слоям из-за снижения концентраций;

4. это определяется гидродинамическим расчетом;

5. это зависит от активности катализатора.

6.1.18. Какое максимальное содержание SO₂ в газовой смеси может быть получено при сжигании серы в кислороде воздуха?

1) 100%; 2) 21%; 3) 16%; 4) 79%; 5) 8,2%.

6.1.19. Какие конструкции реакторов для проведения процесса окисления SO₂ в присутствии катализатора можно использовать?

1. реактор идеального смешения изотермический;

2. реактор идеального вытеснения с отводом тепла;

3. многослойный реактор с подводом тепла;

4. многослойный реактор с промежуточным отводом тепла;

5. реактор с псевдоожиженным слоя катализатора и отводом тепла;

6. адсорбер с кольцевыми насадками.

6.1.20. Чем определяется минимальное время контакта реакционного потока в слое катализатора для процесса окисления SO₂ при заданной степени превращения SO₂?

1. условиями оптимального температурного режима;

2. гидравлическим сопротивлением слоя катализатора;

3. адиабатическим разогревом;

4. равновесной степенью превращения;

5. размером зерна катализатора;

6. объемной скоростью подачи реагентов;

7. температурным интервалом работы катализатора.

6.1.21. Как определяется оптимальное количество катализатора в реакторе и его секционирование по слоям для процесса окисления SO₂ в SO₃?

1. по значению равновесной степени превращения SO₂;

2. из условий оптимизации режима;

3. типом катализатора;

4. по начальным концентрациям SO₂ и О₂;

5. по количеству катализатора, загруженного в аппарат;

6. по температуре хладагента в теплообменниках.

6.1.22. Зачем в процессе окисления SO₂ используют катализатор?

1. для смещения равновесия в сторону образования конечного продукта SO₃;

2. для снижения температуры процесса;

3. для повышения степени превращения SO₂;

4. для повышения скорости процесса окисления SO₂;

5. для повышения избирательности процесса;

6. для снижения константы скорости обратной реакции;

7. для увеличения константы скорости прямой реакции окисления SO₂.

6.1.23. Какие данные необходимы для расчета величины адиабатического разогрева окисления SO₂?

1. концентрация SO₃;

2. теплоемкость реакционной смеси;

3. концентрации всех исходных веществ;

4. заданная степень превращения SO₂;

5. температура зажигания катализатора;

6. равновесная степень превращения SO₂ ;

7. тепловой эффект реакции;

8. температурный режим работы катализатора;

9. количество катализатора в слое;

10. концентрация SO₂ на входе в реактор.

6.1.24. Может ли быть достигнута заданная степень превращения SO₂ в присутствии катализатора, если процесс вести не по линии оптимальных температур (ЛОТ), а в интервале температур работы катализатора?

1. да, но необходимо обеспечить дополнительный теплоотвод;

2. нет, так как линия оптимальных температур определяет достигаемую степень превращения;

3. да, но время контакта для достижения заданной степени превращения при этом возрастет;

4. нет, поскольку катализатор работает не в оптимальном режиме.

6.1.25. В функциональной схеме производства серной кислоты из серосодержащего сырья

установите соответствие порядкового номера на схеме стадиям процесса, поименованным ниже:

1. (2)очистка и промывка обжигового газа;

2. (3)окисление SO₂;

3. (1)обжиг серосодержащего сырья;

4. десорбция SO₂;

5. (4)абсорбция SO₃;

6. десорбция SO₃.

6.1.26. В функциональной схеме производства серной кислоты из серного колчедана

установите соответствие порядкового номера на схеме стадиям процесса, поименованным ниже:

1. десорбция SO₂;

2. десорбция SO₃;

3. (1)обжиг серосодержащего сырья;

4. (3)окисление SO₂;

5. (2)очистка и промывка обжигового газа;

6. (4)абсорбция SO₃.

6.1.27. В схеме реактора окисления SO₂ в SO₃ в производстве серной кислоты

установите соответствие номера элемента реактора его наименованию:

1. слой колец Рашига;

2. (3)смеситель;

3. (1,4,5)слой катализатора;

4. (2)промежуточные теплообменники;

5. слой активированного угля;

6. (6)внешний теплообменник.

6.1.28. Чем определяется выбор концентрации 98,3% серной кислоты в качестве орошающей жидкости при абсорбции SO₃?

1. минимальным разогревом;

2. максимальной движущей силой;

3. минимальной коррозионной активностью жидкости в абсорбере;

4. минимальной коррозионной активностью отходящих газов.

5. экономическими соображениями;

6.1.29. Если SO₃ на стадии получения серной кислоты абсорбировать олеумом, то поглощение будет:

1. полным;

2. неполным;

3. отсутствовать.

6.1.30. В функциональной схеме производства серной кислоты по методу «двойное контактирование – двойная абсорбция» на основе серы

установите соответствие порядкового номера на схеме стадиям процесса, поименованным ниже:

1. (3)первая стадия окисления SO₂;

2. (5)вторая стадия окисления SO₂;

3. (6)вторая стадия абсорбции SO₃;

4. (4)первая стадия абсорбции SO₃;

5. (2)промывка обжигового газа;

6. (1)обжиг серосодержащего сырья.

6.1.31. Почему концентрация SO₂ в исходной смеси в промышленных условиях не превышает 10 об. %?

1. будет превышен предел взрывобезопасности;

2. уменьшится максимальная (равновесная) степень превращения;

3. катализатор дезактивируется при высокой концентрации SO₂;

4. слой катализатора перегреется;

5. экономически невыгодно;

6. будет недостаточно кислорода для полного окисления SO₂.

6.1.32. За счет чего достигается более полное окисление диоксида серы в производстве серной кислоты по схеме "двойное контактирование  двойная абсорбция"?

1. увеличивается объём катализатора;

2. улучшаются условия отвода тепла;

3. увеличивается скорость процесса;

4. сдвигается равновесие реакции;

5. осуществляется вывод продукта из зоны реакции.

6.1.33. Предложите мероприятия, способствующие реализации концепции минимизации отходов в производстве серной кислоты:

1. уменьшение концентрации диоксида серы;

2. выбор оптимальной концентрации орошающей кислоты;

3. внедрение схемы ДК-ДА;

4. использование контактного аппарата с кипящими слоями катализатора.