Кафедра ресурсосберегающих технологий


  Версия для печати

ВОПРОСЫ К ГОСУДАРСТВЕННОМУ ЭКЗАМЕНУ - 2012

Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения

  1. Проблемы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии. Показатели ресурсосбережения. Пути повышения эффективности производств.
  2. Материальный, энергетический и эксергетический балансы.
  3. Энергетические потери, обусловленные неравновестностью процессов.
  4. Анализ смешения потоков вещества.
  5. Физическая эксергия. Химическая эксергия. Эксергия соединений.
  6. Анализ эффективности адиабатического окисления метана.
  7. Понятие количества и качества теплоты
  8. Анализ химических превращений. Общий подход.
  9. Основные способы ресурсосбережения ХТС.

Явления переноса

  1. Движущие силы процессов диффузии и теплопроводности. Законы Фика и Фурье. Уравнение теплопроводности. Характер температурной зависимости коэффициента диффузии для жидкостей и газов.
  2. Начальные и граничные условия для уравнения теплопроводности. Численное решение уравнения теплопроводности методом сеток.
  3. Уравнение неразрывности. Объемные и поверхностные силы. Закон парности касательных напряжений. Закон вязкости Ньютона.
  4. Уравнение движения для несжимаемой ньютоновской жидкости с постоянной вязкостью.
  5. Уравнение переноса тепла для движущихся сред.
  6. Задача о ламинарном течении жидкости в плоском канале. Линейный профиль скоростей, профиль Пуазеля.

Автоматизированное проектирование предприятий отрасли

  1. Организация проектирования. Задание на проектирование.
  2. Раздел проекта: генеральный план и транспорт.
  3. Раздел проекта: технологические решения: производство готовой продукции.
  4. Раздел проекта: теплоэнергоснабжение.

Проектирование и аппаратурное оформление ресурсосберегающих технологий

  1. Математическое моделирование и методы расчета ХТС. Анализ, синтез, оптимизация. Взаимосвязь задач анализа, синтеза и оптимизации. Критерий эффективности функционирования и характеристические свойства ресурсосберегающих систем (надежность, параметрическая чувствительность, управляемость, устойчивость). Число степеней свободы ХТС.
  2. Расчет ректификационных колонн (уравнения Фенске и Андервуда). Расчет температур и давлений в различных сечениях колонн.
  3. Задача оптимизации ХТС. Классификация методов оптимизации. Ограничения типа равенств (уравнения математических моделей элементов ХТС) и неравенств (технико-экономические и технологические ограничения). Метод штрафных функций.
  4. Декомпозиционные методы оптимизации (метод закрепления промежуточных переменных).
  5. Интегральный метод синтеза ресурсосберегающих систем на основе структурных коэффициентов.
  6. Методы синтеза оптимальных систем теплообмена. Pinch-методы и эвристические методы
  7. Синтез систем разделения. Метод динамического моделирования при синтезе простых колонн.

Принципы процессов разделения смесей

  1. Законы Рауля, Дальтона, Рауля-Дальтона. Константа фазового равновесия химического компонента. Уравнение Антуана.
  2. Способы испарения сырья. Определение доли отгона сырья и состава фаз методом Тригубова.
  3. Принцип расчета ректификационной колонны. Метод ключевых компонентов. Материальный баланс. Принцип расчета температуры и давления в верхнем и нижнем сечении ректификационной колонны.
  4. Явления, нарушающие нормальную работу ректификационной колонны. Диаграмма производительности тарелки.
  5. Селективность растворителей по отношению к разделяемым компонентам. Зависимость коэффициентов активности углеводородов в растворителях от строения углеводородов. Закон Рауля для неидеальных систем. Условие образования азеотропов и вытекающие из него следствия.
  6. Процессы азеотропной и экстрактивной ректификации. Основные различия, преимущества и недостатки.
  7. Коэффициенты распределения компонентов и коэффициенты разделения при экстракции. Изображение процесса экстракции на треугольной диаграмме состава фаз. Типы бинодальных кривых.

Интеграция основных процессов в химической и нефтехимической технологиях

  1. Критерии интеграции. Сопряжение и совмещение как способ преодоления термодинамических, кинетических ограничений и рационального использования материальных и энергетических ресурсов.
  2. Сопряжение процессов с рекуперацией механической и тепловой энергии в нефтепереработке. Cопряжение химических превращений на мембранах.
  3. Реакционно-ректификационный процесс на примере обратимой реакции с одновременным разделением ее продуктов. Альтернативные варианты технологических схем, основанных на принципе раздельного проведения химической реакции и выделения целевых продуктов. Синтез метилтретбутилового и третамилэтилового эфиров.
  4. Проблема использования низкопотенциальной тепловой энергии.

Катализ. Каталитические процессы и реакторы

  1. Диффузия и реакция. Характеристика различных областей протекания реакции. Диффузионный поток. Пути устранения внешне- и внутридиффузионных торможений. Модуль Тиле.
  2. Определение удельной поверхности носителя и металла, нанесенного на носитель. Затрудненные и незатрудненные реакции. Дисперсность.
  3. Каталитическая изомеризация низкомолекулярных парафиновых углеводородов. Назначение, механизм реакции, катализаторы, варианты технологических схем.
  4. Каталитический риформинг, выбор и обоснование параметров процесса, пути снижения энергозатрат (ко-генерация).
  5. Гидроочистка моторных топлив, параметры процесса, катализаторы. Устройство реакторов.

Системный анализ процессов химической технологии

  1. Основные понятия теории систем и системного анализа. Классификация, свойства и закономерности систем. Методы системного анализа ХТС. Основные формы и параметры математических моделей ХТС. Основные задачи системного анализа ХТС, их взаимосвязь. Применение методов системного анализа для решения практических задач анализа и синтеза химико-технологических систем.
  2. Иерархическая структура химического производства; взаимовлияние аппаратов и технологических блоков; декомпозиция.
  3. Методы безусловной минимизации нулевого, первого, второго порядка и квазиньютоновские как инструмент системного анализа и оптимизации ХТС.
  4. Методы условной минимизации с ограничениями в форме равенств как инструмент системного анализа и оптимизации ХТС. Метод множителей Лагранжа.
  5. Методы условной оптимизации с ограничениями в форме неравенств как инструмент системного анализа и оптимизации ХТС. Условия Куна-Таккера.
  6. Системный анализ в проектировании промышленных комплексов. Оценки эффективности функционирования, оптимизация больших систем. Линейное программирование. Симплекс метод. Целочисленная оптимизация. Метод ветвей и границ. Транспортная задача.

Техно-экономический анализ в химических, нефтехимических производствах и биотехнологии

  1. Основные принципы техноэкономического анализа, классификация и характеристика.
  2. Соотношения техноэкономического анализа в технологическом цикле
  3. Методика проведения и основные направления анализа себестоимости продукции
  4. Оценка затрат на оборудование
  5. Методы коэффициентов и среднего коэффициента в техноэкономическом анализе
  6. Анализ рентабельности предприятия

Ресурсосбережение в химической технологии

  1. Устойчивое развитие и ресурсосбережение.
  2. Параметры устойчивости и использования ресурсов.
  3. Энергетические потери в обрабатывающей промышленности.
  4. Эффективность первичной перегонки нефти.
  5. Эффективность процесса каталитического риформинга.
  6. Эффективность процессов алкилирования.
  7. Эффективность процесса каталитического крекинга.
  8. Эффективность процесса гидрокрекинга.
  9. Эффективность процесса гидроочистки.
  10. Эффективность процесса пиролиза.
  11. Эффективность процесса получения аммиака.
  12. Оценка эффективности схем производства аммиака.
  13. Определение минимальных затрат сырья при производстве аммиака.
  14. Интеграция синтеза аммиака с производством метанола.
  15. Постадийный анализ технологических схем.
  16. Оптимальный расход топлива в энерготехнологических схемах.
  17. Общее превращение биомассы.
  18. Промышленные процессы получения биобензина.
  19. Промышленные процессы получения биодизельного топлива.
  20. Зеленая химия. Основные идеи и положения.

Опубликовано 06.03.2012 00:00  Модифицировано 06.03.2012 00:00

Powered by DynaPort v. 0.23.2