1. Co to są obliczenia stechiometryczne? Jak się je wykonuje? Czemu służą w procesie projektowania technologi chemicznej? Podaj przykład.

Stechiometria - dział chemii zajmujący się podstawowymi prawami dotyczącymi składu ilościowego związków chemicznych oraz stosunkami masowymi, w jakich reagują pierwiastki i zwiąki chemiczne.

Obliczenia stechiometryczne są wstępem do analizy koncepcji i wyznaczają teoretyczne zużycie surowców. Jest to elementarny rachunek oparty na znajomości ciężarów cząsteczkowych reagentów.

Wykonanie:

• Zapisujemy równanie reakcji chemicznej np;

H₂ + Cl₂ = 2HCl (chlorowodór)

• Na podstawie masy atomowej obliczamy masy molowe substratów i produktu, które są podstawą do obliczenia zużycia materiałów podstawowych i pomocniczych.

1 mol = 6,02 x 10²³ cząst. = 22,4 dm³

• stężenie %

M_s - masa substratu [ g, kg ]

M_roztw - roztworu [ g, kg ]

M_rozp - roztworu [ g, kg ]

M_roztw = M_s + M_rozp

• stężenie molowe

n - ilość moli

V - obj. roztw. [dm³]

Ms - masa subst.[g]

M - masa molowa [g/mol]

• gęstość roztworu

2. W procesie projektowania technologi chemicznej wykonuje się obliczenia termodynamiczne, co wnioskuje się na podstawie termodynamiki. Podać podstawowe wzory.

Na podstawie obliczeń termodynamicznych możemy określić teoretyczną wydajność procesu oraz określić optymalne warunki jego przeprowadzenia, aby wydajność procesu głównego była największa.

Entalpia H - termodynamiczna funkcja stanu określona równaniem

• H = U + pV

gdzie U - energia wewnętrzna, p - ciśnienie, V - objętość.

Podobnie jak w przypadku energii wewnętrznej możemy określać jedynie wartości zmian entalpii ΔH a nie jej wartość absolutną. W warunkach izobarycznych ciepło reakcji równe jest co do wartości zmianie entalpii.

Entropia S - jest również funkcją stanu, tak jak energia wewnętrzna i entalpia, tzn. jeżeli stan układu zmienił się od stanu 1 do stanu 2 to różnica wartości entalpii, entropii czy innych funkcji stanu nie zależy od tego po jakiej drodze następowała zmiana stanu, a jedynie od parametrów początkowych i końcowych przemiany. W czasie procesów odwracalnych wartość entropii nie zmienia się, w procesach samorzutnych entropia rośnie (ΔS>0). 

dla obliczenia entropii pomiędzy dwoma dowolnymi stanami ukłądu, najpierw nalezy znaleźć drogę odwracalna łącząca te stany, a poźniej scałkować ciepło dostarczane na każdym etapie podzielone przez temperaturę, w jakiej ono zostało dostarczone.

Duża wartość stałej równowagi układu K( tutaj Kp - w odniesieniu do ciśnienia) jest warunkiem wysokiej wydajności procesu.

Π - Iloczyn wyrazów

3. Na czym polega proces koksowania węgla? Jakie są produkty koksowania? Jakie są zastosowania produktów koksowania węgla?

Koksowanie ( pyroliza ) węgla - odgazowanie węgla poprzez wygrzewanie w wys. temp. bez dostępu powietrza.

Produkty:

• Koks

• wielkopiecowy,

• odlewniczy,

• do wytopu metali nieżelaznych ( cynk, ołów, miedź, nikiel, kobalt ),

• do spiekania rud ( uziarnienie poniżej 10 mm ),

• opałowy,

• gazy koksownicze (wodór, etan, etylen, acetylen i cykliczne węglowodory).

Zastosowanie:

• energetyka,

• hutnictwo,

• ogrzewanie,

• przemysł chemiczny.

4. W procesie narażenia oceny pracownika przed podjęciem pomiarów stężeń substancji w powietrzu na stanowisku pracy najpierw wykonuje się analizę procesu technologicznego. Proszę wymienić i uzasadnić jakie dane należy zastosować przed podjęciem pomiarów stężeń na stanowisku pracy.

Podział procesu na operacje.

• Analiza strumieni materiałowych.

• Bilans materiałów i zanieczyszczeń.

• Lista substancji emitowanych na stan pracy.

• Sprawdzenie NDS, NDSCH, NDSP.

• Rozpoznanie właściwości toksycznych, działanie kancerogennego i właściwości fizyko - chemicznych substancji.

• Wybór substancji do pomiarów.

• Wybór metody pomiarowej.

5. Wyjaśnić pojęcie dozymetrii stacjonarnej. Jak oblicza się wskaźniki narażenia dla dozymetrii stacjonarnej.

• DOZYMETRIA STACJONARNA - POMIARY STACJONARNE ( PN/02/z-04008-7:2002 )

Wykonuje się spełniając następujące warunki:

• 1 pracownik lub grupa na 1 stanowisku pracy - min. 5 próbek / zmianę roboczą

• 1 pracownik na 2 lub 3 stan. - min. 4 próbki

• 1 pracownik lub grupa na więcej niż 3 stanowiskach lub w całym pomieszczeniu - min. 6 pkt. pomiarowych - po 5 próbek / pkt.

• Obliczania wskaźników narażenia - pomiary stacjonarne

Na podstawie wyników pomiarów stężeń badanych substancji lub pyłów w próbkach powietrza pobranych zgodnie z zasadami pomiarów stacjonarnych, oblicza się wartości wskaźników narażenia - dolną i górną granicę przedziału ufności - DG i GG. W celu obliczenia tych wskaźników oblicza się logarytmy stężeń otrzymanych w wyniku oznaczania poszczególnych próbek (x_i) i średnią arytmetyczną logarytmów    (
) wg wzoru:




w którym n oznacza liczbę pobranych próbek. Wielkość ta po odlogarytomowaniu stanowi średnią geometryczną wyników oznaczań stężenia danej substancji lub pyłu  (
). Następnie oblicza się logarytm geometrycznego odchylenia standardowego (lg S_g) wg wzoru:




oraz logarytmy dolnej i górnej granicy przedziału ufności dla średniej rzeczywistej wg wzorów:




 


w których t oznacza wartość parametru rozkładu Studenta-Fischera dla prawdopodobieństwa 0,95 i liczby stopni swobody n-1.

    Po odlogarytmowaniu lgGG i lgDG uzyskuje się wskaźniki ekspozycji: górną i dolną granicę przedziału ufności dla średniej rzeczywistej (GG i DG). Wartości te są wykorzystywane bezpośrednio do oceny narażenia zawodowego, gdy okres pomiarowy pokrywa się ze zmianą roboczą.
 
    W przypadku kilku okresów pomiarowych w czasie jednej zmiany roboczej lub wykonywania czynności na kilku stanowiskach, wartość granic przedziału ufności dla średniego stężenia ważonego dla całej zmiany roboczej oblicza się wg wzorów:




 


w których:
 DG₁/GG₁ ... DG_k/GG_k - dolna lub górna granica przedziału ufności dla poszczególnych okresów pomiarowych, mg/m³,
 t₁, t₂ ,..., t_k - czas trwania poszczególnych okresów pomiarowych, min.
 k - liczba okresów pomiarowych

   Suma czasów okresów pomiarowych we wzorach powinna wynosić 8 godzin.

6. Podać definicję NDS substancji chemicznej w powietrzu na stanowisku pracy. Podać definicję NDSCh i NDSP.

NDS - Najwyższe Dopuszczalne Stężenie - wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w Kodeksie pracy, przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.

NDSCh - wartość średnia stężenia, która nie powinna spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina.

NDSP - wartość stężenia, która ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być przekroczona w środowisku pracy w żadnym momencie.

---