6.3. Производство азотной кислоты

6.3.1. В функциональной схеме производства разбавленной азотной кислоты из аммиака

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

1. очистка нитрозных газов;

2. экстракция оксида азота;

3. (1)окисление аммиака;

4. (3)окисление оксида азота до диоксида;

5. (2)охлаждение нитрозного газа;

6. (4)адсорбция диоксида азота;

6.3.2. Как влияет понижение температуры на процесс абсорбции оксидов азота водой?

1. не оказывает влияния;

2. увеличивает степень абсорбции;

3. снижает степень абсорбции.

6.3.3. Окисление аммиака на катализаторе протекает в области:

1. кинетической;

2. внутренней диффузии;

3. внешней диффузии.

6.3.4. Почему концентрация аммиака в исходной смеси в производстве азотной кислоты не превышает 11 об.%?

1. будет превышен предел взрывобезопасности;

2. уменьшится максимальная (равновесная) степень превращения;

3. катализатор дезактивируется при высокой концентрации NH₃;

4. слой катализатора перегреется;

5. будет недостаточно кислорода для полного окисления NH₃.

6.3.5. Рассчитайте максимальную (теоретическую) концентрацию азотной кислоты при ее получении из аммиака:

1. 56%; 2) 74%; 3) 100%; 4) 83%.

6.3.6. Какой массовой концентрации соответствует 10 об.% NH₃ в воздухе?

1) 6,2; 2) 10,0; 3) 8,7; 4) 12,0.

6.3.7. Какой температурный режим реализуется в процессе окисления аммиака на платиновом катализаторе в контактном аппарате?

1. изотермический;

2. адиабатический с последовательным повышением температуры реакционной смеси по мере увеличения степени превращения;

3. политермический с отводом тепла;

4. политермический с подводом тепла;

5. адиабатический с изотермией в слое сеток.

6.3.8. Как изменится степень окисления оксида азота NO в реакции

NO + 0,5O₂  NO₂ – H при повышении температуры?

1. увеличится;

2. уменьшится;

3. не изменится.

6.3.9. При абсорбции диоксида азота водой 3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO образуется оксид азота NO. Как происходит его переработка в производстве азотной кислоты?

1. выбрасывается с отходящими газами;

2. возвращается на повторное окисление (рецикл);

3. окисляется в окислительном реакторе до NO₂ и направляется на следующую ступень адсорбции;

4. окисляется между ступенями (тарелками) в абсорбере; ??????

5. утилизируется с получением дополнительного продукта.

6.3.10. Какой график правильно отображает влияние температуры Т на выход оксида азота Е_NO в реакторе окисления аммиака?

1 2 3

6.3.11. Из каких соображений выбирают давление выше атмосферного в производстве азотной кислоты?

1. для увеличения общей скорости окисления аммиака;

2. для достижения максимальной скорости окисления аммиака в оксид азота;

3. для увеличения скорости абсорбции диоксида азота;

4. для получения максимальной селективности по оксиду азота;

5. для снижения потерь платиноидов, уносимых газовой реакционной смесью с катализатора при высокой температуре.

6. для создания энерготехнологической схемы

7. для уменьшения габаритов технологических аппаратов

6.3.12. Выбрать правильный рисунок, изображающий влияние времени контакта  аммиачно-воздушной смеси с катализатором на выход оксида азота Е_NO.

1 2 3

6.3.13. Как влияет соотношение О₂ : NH₃ в аммиачновоздушной смеси на выход оксида азота?

1. не влияет на выход;

2. с увеличением содержания кислорода против стехиометрии выход оксида азота увеличивается;

3. отклонение соотношения О₂ : NH₃ от стехиометрического всегда уменьша-ет выход оксида азота;

4. повышение содержания NH₃ против стехиометрии увеличивает выход оксида азота;

5. уменьшение содержания NH₃ на входе против стехиометрии повышает выход оксида азота.

6.3.14. Какие данные необходимо иметь для расчета выхода оксида азота?

1. концентрацию аммиака на входе и выходе;

2. концентрацию аммиака на входе и оксида азота на выходе;

3. концентрацию оксида азота и аммиака на выходе;

4. степень превращения аммиака, концентрацию аммиака и оксида азота на выходе;

5) концентрацию аммиака и кислорода на входе и на выходе.

6.3.15. Какие реакции из приведенной ниже химической схемы окисления аммиака следует взять для проведения балансовых расчетов процесса?

1 NO

NH₃ 4 2

3 N₂

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

6.3.16. Как происходит санитарная очистка отходящих газов от оксидов азота в производстве азотной кислоты?

1. адсорбцией на твердых поглотителях;

2. фильтрованием на специальных фильтрах-мембранах;

3. абсорбцией щелочным раствором;

4. каталитическим восстановлением до азота;

5. промывкой газа в скруббере.

Тесты с защиты лабораторной работы

1. 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.

7) Иное – раскрыть.

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; 7) Иное

2. С какой целью осуществляют теоретическую оптимизацию процесса:

6. для выбора наилучшего ввода реагента в реактор;

7. для эффективного отвода тепла из зоны реакции;

8. для увеличения скорости процесса;

9. чтобы сместить равновесие реакции;

чтобы определить необходимый избыток реагента.

3. Экспериментально получено, что при температуре Т₁ степень превращения х₁. Какое значение х₂ можно ожидать, если Т₂ > Т₁ и остальные условия эксперимента (V_p, V₀) постоянны?

1) х2 = х1	4) х2 ≤ хI
2) х2 < х1	5) х2 > хI
3) х2 ≥ х1

4. Каким будет содержание кислорода при сжигании сероводорода в потоке воздуха при стехиометрическом соотношении O₂ к H₂S, если концентрация SO₂ в сернистом газе составляет 10 об.%?

Ответы:

1) 11%; 2) 12%; 3) 10%; 4) 15%; 5) Иное.

5. 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;

8) Иное – раскрыть.

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;

7) Иное.

6. В функциональной схеме производства серной кислоты из серосодержащего сырья расставьте потоки над стрелками

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

1. очистка и промывка обжигового газа - 2

2. окисление SO₂ - 3

3. обжиг серосодержащего сырья -1

4. десорбция SO₂

5. абсорбция SO₃ - 4

F) десорбция SO₃

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

1. ИВ, изотермический;

2. ИС, адиабатический;

3. ИС, политропический;

4. ИС, изотермический;

5. ИВ, адиабатический.

8. Как изменяется фактическая степень превращения SO₂ с увеличением температуры при условие, что τ = const?

1. снижается;

2. возрастает;

3. проходит через минимум;

4. проходит через максимум;

5. характер изменения определяется моделью реактора.

9. Чем обусловлена необходимость секционирования реакционной зоны в контактном аппарате?

1. требованиями по снижению механической нагрузки на поддерживающие устройства;

2. для улучшения условий теплообмена;

3. для снижения гидравлического сопротивления аппарата;

4. для приближения режима процесса к ЛОТ;

5. для сдвига равновесия реакции;

6. Иное – раскрыть.

10. Почему процесс окисления SO₂ в промышленных условиях начинают при 420°С?

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

2. это минимальная температура, обеспечивающая необходимую скорость процесса;

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

4. при этом достигается автотермичность работы контактного аппарата;

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

11. Какой критерий оптимальности используется при построении ЛОТ?

1. максимальная степень превращения SO₂;

2. минимальная концентрация сернистого ангидрида;

3. максимальная скорость реакции;

4. максимальная степень превращения по кислороду;

5. максимальный выход SO₃.

6. Минимальное время пребывания.

12. Укажите способы увеличения скорости контактного окисления SO₂:

5. увеличение давления;

6. снижение давления;

7. увеличение температуры.

8. снижение температуры;

9. поддержание температуры на определенном уровне;

10. увеличение концентрации SO₂;

11. увеличение концентрации О₂;

12. увеличение концентрации SO₃;

13. Объясните экстремальный (если он реализуется) характер зависимости объёма катализатора по слоям? ??????????? точно не 3

1. объясняется конструктивными соображениями;

2. определяется условиями теплообмена;

3. объясняется гидродинамическим расчетом;

4. объясняется изменением активности катализатора.

5) Иное – раскрыть.

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

Ответы:

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

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

1. РИС-Н изотермический;

2. РИВ с отводом тепла;

3. многослойный реактор с подводом тепла;

4. многослойный реактор с отводом тепла;

5. реактор с псевдоожжижением и отводом тепла;

16. 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. заданной степенью превращения;

5. равновесной степенью превращения;

6. размером зерна катализатора;

7. объемной скоростью подачи реагентов;

8. температурным интервалом работы катализатора.

17. Как определяется оптимальное количество катализатора в реакторе при его послойном секционировании для процесса окисления SO₂ в SO₃?

1. по значению равновесной степени превращения SO₂;

2. из условий оптимизации режима;

3. по типу катализатора;

4. по начальным концентрациям SO₂ и О₂;

5. по количеству катализатора, загруженного в аппарат;

6. по температуре хладагента в теплообменниках.

18. 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;

19. Может ли быть достигнута заданная степень превращения SO₂ в присутствии катализатора, если процесс вести не по ЛОТ, но в интервале работы катализатора?

1. да, но количество катализатора в реакторе надо увеличить;

2. нет, т.к. ЛОТ 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.

20. На каких показателях технологического режима положительно сказывается осуществление процесса окисления SO₂ в оптимальном температурном режиме при заданной производительности ?

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) 2.

21. Расставьте потоки над стрелками и расшифруйте подсистемы в функциональной схеме ХТС производства серной кислоты из серного колчедана:

1-обжиг серосодержащего сырья; 2 — очистка и промывка обжигового газа; 3 - окисление SO2; 4 - абсорбция SO3

22. Почему в промышленных условиях концентрацию SO₂ в исходной смеси не рекомендуется превышать выше 10 об.%?

1. будет превышен предел взрывобезопасности;

2. уменьшится максимальная (равновесная) степень превращения;

3. катализатор дезактивируется при высокой концентрации SO₂;

4. головной слой катализатора перегреется;

5. экономически невыгодно;

6. будет недостаточно кислорода для полного окисления SO₂.

23. За счет чего достигается более полное окисление диоксида серы в производстве серной кислоты по схеме "двойного контактирования - двойной абсорбции"?

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. улучшаются условия абсорбции SO₃;

7. Иное - раскрыть

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

1. использование серы в качестве сырья;

2. выбор оптимальной концентрации орошающей кислоты;

3. внедрение схемы ДК-ДА;

4. использование контактного аппарата с кипящими слоями катализатора;

5. Иное - раскрыть

88