zestaw nr1
1. podać opis kolumny karbonizacyjnej w produkcji sody
2. koncepcja technologiczna wykorzystania CO2 z procesu otrzymania gazu do syntezy amoniaku (reakcje, etapy procesu, parametry)
3.podać etapy procesu przeróbki siarkowodoru metodą Clausa
4. efekt koagulacji osiąga się poprzez: a, b , c
5. o wzroście wydajności procesu utleniania NH3 do NO decydują: a, b, c
6. co to jest paliwo umowne, przeliczniki z układu SI
7. przemysłowa klasyfikacja metali
8. przeróbka rudy cynkowej na kwas siarkowy i cynk metaliczny (schemat)
9. Schemat: ekstrakcyjny kwasu fosforowego
10. strefy reakcyjne w piecu obrotowym do otrzymywania klinkieru, określić procesy jakie przebiegają
11. kombinowane metody Al2O3 tj. szeregowe i równoległe stosuje się ze względu na: a, b, c
12. charakterystyka zmiękczania wody (termiczna), jednostki twardości wody.
1. podać opis kolumny karbonizacyjnej w produkcji sody
W kolumnach solanka amoniakalna jest wzbogacana CO2 w przeciwprądzie. Mają budowę półkową. W dolnej części półki przedzielone są chłodnicami rurkowymi. Średnica kolumny 1,8-2,8 metra a wysokość do 30 metrów. Z powodu osadzania się kryształów kolumny karbonizacyjne łączy się w baterie 4-7 sztuk które kolejno się płucze solanką. Podczas płukania wprowadza się też do kolumny pewną ilość gazu z pieców wapiennych, dzięki czemu w kolumnie płukanej następuje wstępna karbonizacja solanki. Gazy zawierające CO2 pochodzą z dwóch źródeł: z wypalania wapna około 40% i rozkładu NaHCO3 60%. Gazy uboższe w CO2 wprowadza się w połowie wysokości kolumny, a gazy bardziej stężone wprowadza się od dołu kolumny. Ciśnienie słupa cieczy u dołu kolumny wynosi 0,3 MPa, wpływa to korzystnie na proces karbonizacji. Z kolumn karbonizacyjnych wypływa zawiesina kryształów NaHCO3 w ługu macierzystym (tzw. mleczko bikarbonatowe).
2. koncepcja technologiczna wykorzystania CO2 z procesu otrzymania gazu do syntezy amoniaku
Gaz do syntezy musi być bardzo czysty żeby nie było zatruwania katalizatora
Otrzym wodoru: 1) rozkład pary wodnej na Fe (historia), 2) elektroliza woda (dobra, ale droga), 3) zgazowanie paliw stałych (węgiel kamienny, brunatny, koks; zanieczyszczenia); 4) zgazowanie paliw ciekłych (nafta, ciężkie oleje, odpady porafineryjne); 5) konwersja lub rozdział paliw gazowych (gaz koksowniczy, ziemny, porafineryjny);
1)Przy konwersji metanu z parą wodną powstaje CO i CO2 (CH4+H2O). Konwersję nawilżonego CH4 prowadzi się w temp 700-900°C. 2) Konwersja CO+H2O->CO2+H2, niskotemperaturowa(200°C), kat CrO i CuO, 30atm(polepszenie wymiany ciepła). 3)wymywanie CO2:A) Met abs fiz (aceton, woda; w niskich temp.; pod cisn.), B) Abs chem. 25-35r-rwodny K2CO3 K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3; (115°C) Aparatura do wymywania CO2 wodą pod ciśnieniem: kolumna ads (sprężanie) i desorpcyj (rozprężanie); woda do układu; powietrze z CO2 możemy wykorzystać jako suchy lód; Aparatura do wymywania za pomocą K2CO3: kol adsorpcyjna - gaz zraszany węglanem: zachodzi reakcja; roztw do kol desorpcyjnej; następuje rozkład wodorowęglanu do CO2 → usuwamy go, a roztw dajemy z powrotem do kol ads.; 4)usuwanie CO i resztek CO2:absorpcja w amoniakalnych r-rach soli miedziowych(10°C).Aby usunąć resztki CO2 gaz kieruje się do kolumny zraszanej NaOH.
3.podać etapy procesu przeróbki siarkowodoru metodą Clausa
Proces Clausa; metoda otrzymywania siarki z gazów zawierających 60-80% siarkowodoru, wydzielanych zwłaszcza z niektórych gazów ziemnych (-> gaz ziemny, odsiarczanie) lub gazów rafineryjnych. Proces Clausa polega na dwustopniowym utlenianiu siarkowodoru do siarki wg reakcji:
H2S + 1,5O2 --> SO2 + H2O
2H2S + SO2 -->3S+2H2O
W pierwszym etapie następuje spalanie siarkowodoru, przeprowadzane w kotle-utylizatorze, w którym ciepło reakcji wykorzystuje się do produkcji pary. Drugi etap (reakcja siarkowodoru z dwutlenkiem siarki) przeprowadza się w tzw. piecach Clausa wobec aktywowanego boksytu jako katalizatora. Gazy poreakcyjne po wykropleniu ciekłej siarki i usunięciu dwutlenku siarki kieruje się do atmosfery.
4. efekt koagulacji osiąga się poprzez:
-dodanie do r-ru koloidalnego elektrolitu obniżającego potencjał elektronik.; -wytworzenie się wodorotlenków metali na których adsorbują się jony, koloidy; -wzajemne przyciąganie się i aglomeracja cząstek o różnoimiennym ładunku pow.
6. co to jest paliwo umowne, przeliczniki z układu SI
Paliwo umowne, umowna jednostka miary wartości opałowej różnych paliw energetycznych. Miara jednostkowa jest równa 7000 kcal/kg=2,93·107 J/kg (jako ekwiwalent węgla kamiennego - c.e.) lub 4,2·107 J/kg (jako ekwiwalent ropy naftowej - o.e.)
7. przemysłowa klasyfikacja metali
1)met.grupy żelaza(Fe,Cr,Mn); 2)met.nieżelazne: A)lekkie-Al,Na,Ca; B)ciężkie-Cu,Ni,Pb,Zn; C)Szlachetne-Ag,Au,Pt; D)Rzadkie (trudnotopliwe-Mo,Ti,V,W; Rozproszone-Ga,Ge; lekkie-Li,Sr,Cz; met.pierw.ziem rzadkich); E)radioaktywne; F)kruche-Bi,Sb
8. przeróbka rudy cynkowej na kwas siarkowy i cynk metaliczny (schemat)
Ruda ZnS,PbS>rozdrabnianie i mielenie>flotacja>1)-konc.galenowy(79%Pb);2)konc.Zn(zaw.Zn61%)>utl.koncentratu(ZnS+1,5O2->ZnO+SO2)>1)7%SO2 do prod H2SO4;2)prażonka(technicznyZnO)>1)redukcja(ZnO+C->Zn+CO-prod.ZnO;2)ługowanie(ZnO+H2SO4->ZnSO4+H2O)>oczyszczanie r-ru>rozdział faz>1)szlamy;2)elektroliza>prod.ZnO
9. Schemat: ekstrakcyjny kwasu fosforowego
Ca5(PO4)3F+10HRaq→5CaR2+2 H3PO4+HF↑
CaR2:CaSO4(słabo rozp. w H3PO4, wypada w post. osadu, rozdział przez filtracją, zwykle używanyH2SO4); Ca(NO3)2i CaCl2 (dobrze rozp. w H3PO4)
Sur.fosforonośny (konc.apatytowy)+H2SO4 > P2O5 (rozkład konc.T=75-80°C ) >stabilizacja (mieszanie) w 65°C> +H2O>filtracja> 1)fosfogips 4% P2O5 2)surowy H3PO4>oczyszczanie surowego kw.->rozdział faz>H3PO4
Po stabilizacji pulpa cyrkulacyjna (H3PO4 + CaSO4,2H2O)zawracana do etapu rozkładu surowca. Z filtracji popłuczyny (18 - 24% P2O5)zawracane do etapu rozkładu surowca. Zawracanie zarodków krystalizacji - dobra jakość kryształów(płytkowe)
Parametry: T = 75 - 80°C, stężenie - 30% P2O5
10. strefy reakcyjne w piecu obrotowym do otrzymywania klinkieru, określić procesy jakie przebiegają
Aparatem do wypalania klinkieru jest piec obrotowy. Piec zasila się szlamem, który najpierw ulega wysuszeniu, następnie traci wodę konstytucyjną kaolitu(Al2O3x2SiO2xH2O).Dalej przebiegają reakcje między wapniakiem i składnikami gliny w którym panuje najwyższa temperatura, tworzenie się klinkieru. Klinkier chłodzi się podgrzewając część pow. Wtórnego wchodzącego do pieca.
12. charakterystyka zmiękczania wody (termiczna), jednostki twardości wody.
Zmiękczanie termiczne wody o twardości głównie węglanowej może być prowadzone metodą termiczną. Wodę podgrzewa się bezprzeponowo parą w granicach 70-90stC. Wytrącane osady oddziela się w odstojnikach. Zmiękczanie termiczne jest połączone z daleko idącym odgazowaniem wody.
Twardość wyraża się w stopniach twardości lub w milimolach soli wapnia i magnezu zawartych w 1dm3 wody. Stopień niemiecki (1°u) odpowiada 10mg CaO lub 7,19mg MgO zawartych w 1dm3 wody.
Reakcje metody termicznej:
Ca(HCO3)2->CaCO3+H2O+CO2
Mg(HCO3)2->MgCO3+H2O+CO2
MgCO3+H2O->Mg(OH)2+CO2+H2O