3 Гетерогенный химический процесс

• Название: 3 Гетерогенный химический процесс
• Дата: 14.12.2021
• Размер: 205.5 Kb.
• Имя файла: 3_Chem-proc.doc
• Тип: Документы; #302913

3. Химический процесс

3.1. Гетерогенный химический процесс

3.1.1. Какие факторы действуют на положение равновесия гетерогенных процессов "газ – твердое"?

1. 
   температура;
   
2. 
   радиус пор;
   
3. 
   давление;
   
4. 
   размер зерна;
   
5. 
   концентрация реагентов.
   

3.1.2. Какие из предложенных графиков характеризуют распределение концентрации газообразного реагента A вокруг и внутри твердой частицы для гетерогенного процесса "газ – твердое", протекающего в кинетической области?



3.1.3. Какие из представленных графиков отображают распределение концентрации газообразного реагента A вокруг и внутри твердой частицы для гетерогенного процесса "газ – твердое", протекающего во внутридиффузионной области?



3.1.4. Каким будет распределение концентрации газообразного реагента в ходе реакции, если лимитирующей стадией является внешняя диффузия?



3.1.5. Какие из предложенных зависимостей используются как математическое описание гетерогенного процесса "газ – твердое", протекающего во внешнедиффузионной области?

1) ; 2) ; 3) ;

4) ; 5) ; 6) .

3.1.6. Укажите, в чем практический смысл определения лимитирующей стадии гетерогенного процесса?

1) знание лимитирующей стадии позволяет ранжировать технологические мероприятия по степени их воздействия на процесс;

2) практического смысла не имеет, так как для эффективной реализации неисследованного процесса достаточно осуществить предварительное дробление твердых частиц, установить максимальный расход газа и предельно допустимую (по технологическим соображениям) температуру;

3) если известен основной фактор торможения процесса, возможно, оценить экономическую целесообразность его устранения за счет изменения регламента на предыдущих стадиях технологического цикла;

4) практического смысла не имеет, т.к. экономически не целесообразно;

5) определение лимитирующей стадии позволяет оптимизировать энергетические затраты на эффективное проведение гетерогенного процесса.

3.1.7. Какие технологические параметры являются определяющими при интенсификации гетерогенного процесса окисления сульфида цинка?

1. 
   температура, если процесс протекает во внешнедиффузионной области;
   
2. 
   температура, если процесс протекает в кинетической области;
   
3. 
   температура при любой области протекания процесса;
   
4. 
   концентрация кислорода только для кинетической области;
   
5. 
   концентрация кислорода для любой области;
   
6. 
   уменьшение размера частиц для любой области;
   
7. 
   уменьшение размера только для внешнедиффузионной области;
   
8. 
   увеличение скорости газового потока для кинетической области;
   
9. 
   увеличение скорости газового потока для внешнедиффузионной области.
   

3.1.8. Какая стадия гетерогенного процесса может быть лимитирующей при обжиге сульфида цинка?

1. 
   проникновение газового реагента через пограничную газовую пленку, если процесс ускоряется при повышении скорости газового потока;
   
2. 
   то же, если процесс ускоряется с ростом температуры;
   
3. 
   то же, если скорость процесса слабо зависит от температуры;
   
4. 
   химическая реакция, если скорость процесса резко увеличивается с ростом температуры;
   
5. 
   химическая реакция, если скорость процесса увеличивается при повышении скорости газового потока;
   
6. 
   проникновение газового реагента внутрь зерна, если скорость процесса резко увеличивается при измельчении твердых частиц;
   
7. 
   проникновение газового реагента внутрь зерна, если скорость процесса увеличивается при повышении температуры.
   

3.1.9. В какой области осуществляется гетерогенный процесс, если повышение температуры приводит к значительному возрастанию скорости процесса?

1. 
   в переходной;
   
2. 
   во внутридиффузионной;
   
3. 
   во внешнедиффузионной;
   
4. 
   в кинетической;
   
5. 
   влияние температуры на скорость процесса не характеризует область его протекания.
   

3.1.10. По результатам эксперимента получена линейная зависимость в координатах . Можно ли сказать, в какой области протекает процесс?

1. 
   да – кинетическая область;
   
2. 
   да – внешнедиффузионная область;
   
3. 
   да – внутридиффузионная область;
   
4. 
   да – переходная область.
   
5. 
   нельзя сказать по полученной зависимости, какая область лимитирует;
   

3.1.11. Получена линейная зависимость х_тв(t/t_к). Можно ли судить по ней об области протекания процесса?

1. 
   нельзя судить об области протекания процесса;
   
2. 
   процесс идет во внешнедиффузионной области;
   
3. 
   процесс идет во внутридиффузионной области;
   
4. 
   процесс идет в кинетической области;
   
5. 
   линейная зависимость не может иметь место.
   

3.1.12. Зависит ли скорость окисления ZnS от скорости подачи газового потока?

1. 
   да, если процесс протекает в кинетической области;
   
2. 
   нет, если процесс протекает в кинетической области;
   
3. 
   да, если процесс протекает во внешнедиффузионной области;
   
4. 
   нет, если процесс протекает во внешнедиффузионной области;
   
5. 
   да, если процесс протекает во внутридиффузионной области.
   

3.1.13. Влияет ли повышение скорости газового потока на изменение концентрации газового реагента у поверхности частицы?

1. 
   да, если лимитирующая стадия является стадией химического превращения;
   
2. 
   да, если процесс идет в области внутренней диффузии;
   
3. 
   да, если твердая частица имеет высокую пористость;
   
4. 
   да, если при этом процесс переходит из внешнедиффузионной области во внутридиффузионную;
   
5. 
   нет, если температура процесса высокая.
   

3.1.14. Какие преимущества имеет аппарат кипящего слоя при проведении гетерогенного процесса "газ-твердое"?

1. 
   снимает внутридиффузионное торможение;
   
2. 
   увеличивает скорость внешней диффузии;
   
3. 
   увеличивает поверхность контакта фаз;
   
4. 
   дает возможность повысить давление;
   
5. 
   позволяет получать более чистый продукт;
   
6. 
   позволяет снизить температуру процесса.
   

Выбрать сочетание правильных ответов:

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

3.1.15. Какое экспертное суждение справедливо для аппаратов кипящего слоя?

1) аппарат реализует режим идеального смешения твердой фазы и режим идеального вытеснения в газовой фазе;

2) имеет существенный недостаток: усиленное истирание твердых частиц, что требует дополнительных затрат на пылеочистку;

3) имеет существенное достоинство: усиленное истирание твердых частиц способствует увеличению скорости гетерогенного процесса;

4) режим кипящего слоя обладает гидродинамической неустойчивостью, что сужает область его применения;

5) аппарат кипящего слоя обеспечивает развитую поверхность межфазового взаимодействия.

3.1.16. Назовите способы ускорения окисления сульфида цинка при высоких температурах?

1. 
   повышение концентрации исходных веществ;
   
2. 
   увеличение температуры;
   
3. 
   снижение давления;
   
4. 
   увеличение расхода воздуха;
   
5. 
   дробление твердых частиц.
   

3.1.17. Какие из приведенных положений справедливы для окисления сульфида цинка, если процесс лимитируется внешней диффузией?

1. 
   повышение скорости газового потока не влияет на скорость процесса;
   
2. 
   повышение скорости газового потока значительно ускоряет скорость процесса;
   
3. 
   повышение температуры интенсифицирует процесс;
   
4. 
   измельчение твердого реагента незначительно интенсифицирует процесс;
   
5. 
   повышение температуры не влияет на скорость процесса;
   
6. 
   повышение концентрации газового реагента ускоряет процесс;
   
7. 
   изменение концентрации газового реагента не влияет на скорость процесса.
   

3.1.18. Окисление ZnS протекает в кинетической области. Изменением каких параметров можно интенсифицировать процесс?

1. 
   уменьшением радиуса частиц;
   
2. 
   снижением концентрации кислорода;
   
3. 
   увеличением концентрации кислорода;
   
4. 
   повышением температуры;
   
5. 
   увеличением скорости газового потока.
   

3.1.19. Какие факторы могут влиять (в общем случае) на скорость окисления сульфида цинка?

1. 
   давление;
   
2. 
   скорость подачи реагентов;
   
3. 
   поверхность контакта фаз;
   
4. 
   движущая сила процесса;
   
5. 
   применение катализатора;
   
6. 
   температура;
   
7. 
   концентрация кислорода в газе.
   

Выбрать сочетание правильных ответов:

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

3.1.20. Какой фактор интенсификации является наиболее эффективным при протекании гетерогенного процесса "газ-твердое" во внутридиффузионной области?

1. 
   использование катализатора;
   
2. 
   уменьшение пористости твердой частицы;
   
3. 
   турбулизация газового потока;
   
4. 
   измельчение твердой фазы;
   
5. 
   увеличение температуры процесса;
   
6. 
   повышение давления;
   
7. 
   изменение соотношения концентраций реагирующих компонентов.
   

3.1.21. Перечислите факторы, влияющие на скорость гетерогенного процесса "газ-твердое", протекающего в кинетической области?

1. 
   увеличение температуры;
   
2. 
   уменьшение размера частиц;
   
3. 
   увеличение концентрации газообразного потока;
   
4. 
   увеличение скорости газообразного потока;
   
5. 
   применение катализатора.
   

3.1.22. Какой способ интенсификации гетерогенного процесса "газ-твердое" является наиболее характерным для внешнедиффузионной области его протекания?

1. 
   снижение температуры;
   
2. 
   уменьшение размера частиц;
   
3. 
   увеличение поверхности реагирующих компонентов;
   
4. 
   увеличение концентрации компонента в газовой фазе;
   
5. 
   увеличение скорости газового потока;
   
6. 
   механическое перемешивание твердой фазы.
   

3.1.23. Назовите способы интенсификации гетерогенного процесса "газ-твердое", протекающего во внутридиффузионной области?

1. 
   увеличение концентрации реагента в газовой фазе;
   
2. 
   увеличение пористости частиц твердой фазы;
   
3. 
   измельчение частиц твердой фазы;
   
4. 
   уменьшение скорости газового потока;
   
5. 
   снижение температуры процесса;
   
6. 
   увеличение температуры процесса.
   

3.1.24. Установите область протекания процесса, если частицы сульфида цинка диаметром 4 мм выгорают полностью за 1200 с, а частицы диаметром 2 мм – за 300 с.

1. 
   кинетическая;
   
2. 
   внутридиффузионная;
   
3. 
   внешнедиффузионная;
   
4. 
   переходная от кинетической к внутридиффузионной.
   

3.1.25. Расположите в ряд режимы по возрастанию влияния степени измельчения твердой фазы на уменьшение времени полного превращения:

1. 
   внутридиффузионный кинетический внешнедиффузионный;
   
2. 
   внутридиффузионный  внешнедиффузионный  кинетический;
   
3. 
   кинетический  внутридиффузионный внешнедиффузионный;
   
4. 
   внешнедиффузионный кинетический внешнедиффузионный;
   
5. 
   кинетический и внешнедиффузионный (влияние измельчения примерно равноценно)  внутридиффузионный.
   
6. 
   влияние измельчения примерно равноценно для всех рижимов протекания процесса.
   

3.1.26. Какие аппараты обеспечивают наибольшую интенсивность при проведении гетерогенного процесса "газ-твердое", протекающего во внутридиффузионной области?

1. 
   полочные;
   
2. 
   трубчатые;
   
3. 
   кипящего слоя;
   
4. 
   пылевидного обжига;
   
5. 
   с движущимся слоем.
   

Выбрать сочетание правильных ответов:

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

3.1.27. Для интенсификации стадии внутренней диффузии в процессе обжига серного колчедана его частицы надо:

1. 
   измельчить;
   
2. 
   укрупнить;
   
3. 
   раздробить;
   
4. 
   агломерировать.
   

3.1.28. По какой формуле рассчитывается коэффициент массообмена  между газом и жидкостью (_г, _ж – коэффициенты массообмена со стороны газа и жидкости, соответственно)?

1)  = _г + _ж; 2)  = (1/_г + 1/_ж)^1;

3)  = (К_абс/_г + 1/_ж)^1 3)  = _г/К_абс + _ж;

3.1.29. Гетерогенный процесс A_г + В_ж = R_ж протекает в кинетической области. Чему равна концентрация компонента А в жидкости?

1. 
   близка к нулю;
   
2. 
   концентрации компонента А в газовой фазе;
   
3. 
   концентрации насыщения жидкости компонентом А;
   
4. 
   концентрации компонентов А и В в жидкости отвечает стехиометрии реакции.
   

3.1.30. Гетерогенный процесс A_г + В_ж = R_ж протекает в диффузионной области. Чему равна концентрация компонента А в жидкости?

1. 
   близка к нулю;
   
2. 
   концентрации А в газовой фазе;
   
3. 
   концентрации насыщения жидкости компонентом А;
   
4. 
   концентрации компонентов А и В в жидкости отвечает стехиометрии реакции.
   

3.1.31. Какие способы интенсификации гетерогенного процесса "газ-жидкость" можно предложить?

1. 
   в барботажный слой вводить газ мелкими пузырьками;
   
2. 
   увеличить высоту барботажного слоя;
   
3. 
   перейти от барботажного аппарата к насадочному;
   
4. 
   использовать насадочный аппарат с самыми мелкими элементами.
   

3.1.32. Расположите указанные типы реакторов для процесса "газ-жидкость" в порядке возрастания интенсивности процесса в них:

1. 
   барботажный реактор;
   
2. 
   реактор с орошаемой насадкой и противоточным движением фаз;
   
3. 
   реактор с распылом жидкости через эжектор.
   
4. 
   трубчатый реактор со скоростным прямоточным движением фаз.
   

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?



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.