Đề thi tốt nghiệp cao đẳng nghề khóa I (2009 - 2012) Môn thi: Lý thuyết chuyên môn nghề Đề 10

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ THI TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG NGHỀ KHÓA I (2009 - 2012) NGHỀ: VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ MÔN THI: LÝ THUYẾT CHUYÊN MÔN NGHỀ Mã đề số: 50511005 – LTNHD10 Hình thức thi: Viết tự luận Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian chép/giao đề thi ) ĐỀ BÀI Câu1: (2,0 điểm) Sự hồi lưu là gì? Ý nghĩa của sự hồi lưu. Nêu và giải thích các dạng hồi lưu. Câu 2: (2,0 điểm) Nêu sơ đồ và giải thích nguyên lý làm việc của công nghệ FCC? Câu3: (2,0 điểm) Tại sao phải Izome hóa? Nêu chất xúc tác cho quá trình, từ đó viết cơ chế phản ứng để minh họa ứng dụng của chất xúc tác để biến n-pentan thành iso-pentan. Câu 4: (2,0 điểm) Anh (chị) hãy trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ. Câu 5: (2,0 điểm) Định nghĩa và trình bày các sản phẩm thu được của quá trình Alkyl hóa. Vẽ và thuyết minh quá trình làm việc của thiết bị phản ứng ống chùm sử dụng để alkyl hoá các hyđrocacbon thơm với xúc tác AlCl3. …………………………..Hết……………………… Quảng Ngãi, ngày tháng năm 2012 DUYỆT HỘI ĐỒNG THI TỐT NGHIỆP TIỂU BAN RA ĐỀ THI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐÁP ÁN ĐỀ THI TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG NGHỀ KHÓA I (2009 - 2012) NGHỀ: VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ MÔN THI: LÝ THUYẾT CHUYÊN MÔN NGHỀ Mã đề số: 50511005 – LTNHD10 Câu Nội dung Điểm 1 Sự hồi lưu là gi? Ý nghĩa của sự hồi lưu. Nêu và giải thích các dạng hồi lưu. 2,0 Sự hồi lưu là gì: Để tăng độ phân tách, người ta đem một phần lỏng chưng cất được tưới trở lại tháp chưng cất. Quá trình đó được gọi là sự hồi lưu. Ý nghĩa của sự hồi lưu : + Làm tăng độ phân tách của các phân đoạn + Cân bằng nhiệt của các vùng trong tháp + Điều chỉnh lưu lượng trong tháp Các dạng hồi lưu : a. Hồi lưu đỉnh : Được chia làm 2 dạng là hồi lưu nóng và hồi lưu nguội + Hồi lưu nóng được thực hiện bằng cách cho ngưng tụ một phần hơi sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó, sau đó cho tưới lại đỉnh tháp. + Hồi lưu nguội được thực hiện bằng cách làm nguội và ngưng tụ sản phẩm đỉnh rồi tưới trở lại đỉnh tháp. b. Hồi lưu hơi : Được thực hiện bằng cách đun sôi để bay hơi một phần sản phẩm đáy (AR) rồi đưa về vùng đáy tháp. c. Hồi lưu vòng : Để phân bố lưu lượng lỏng và hơi được đồng đều hơn cũng như việc điều chỉnh nhiệt độ của các vùng trong tháp, người ta rút bớt một lượng lỏng ở một độ cao thích hợp nào đó, làm lạnh nó rồi lại đưa vào tháp ở vài ba đĩa cao hơn. 0,5 0,5 1,0 2 Nêu sơ đồ và giải thích nguyên lý làm việc của công nghệ FCC. 2.0 Giải thích nguyên lý: Nguyên liệu đã được đun nóng đến khoảng 200oC và bột chất xúc tác có nhiệt độ khoảng 700oC từ lò tái sinh được dẫn vào đáy ống nâng, tại đó nguyên liệu bay hơi lập tức và hoàn toàn. Cả hỗn hợp đó dược thổi lên trên trong lòng ống nâng bởi một dòng khí nâng (CH4 hoặc hơi nước quá nóng). Thành phần hỗn hợp có nhiệt độ chung là 500oC. Hỗn hợp bay lên với tốc độ khá lớn khoảng 2 đến 5 giây, khoảng thời gian này, các phản ứng cracking xảy ra. Ra khỏi ống nâng, vào bụng lò phản ứng có tiết diện lớn hơn, các hạt bột chất xúc tác mất tốc độ và rơi xuống đáy bụng lò phản ứng. Lúc này chất xúc tác đã bị ngộ độc nên cần được tái sinh. Chất xúc tác bị ngộ độc được dẫn theo đường ống sang phân dưới của lò tái sinh(3). Tại đây, cốc dầu mỏ bám trên các hạt bột xúc tác bị đốt cháy bởi dòng không khí nghèo oxy. Chất xúc tác đã được tái sinh theo đường ống để vào đáy ống nâng. Hỗn hợp hơi ra từ ống nâng, bay ra ở đỉnh (2), được làm lạnh ngưng tụ một phần ở thiết bị (4) rồi vào tháp chưng cất (5), từ đó ta có Crackat và các phân đoạn như hình vẽ. Sơ đồ công nghệ FCC: 1,0 1,0 3 Tại sao phải Izome hóa? Nêu chất xúc tác cho quá trình, từ đó viết cơ chế phản ứng để minh họa ứng dụng của chất xúc tác để biến n-pentan thành iso-pentan. 2,0 Tại sao phải Izome hóa: Phân đoạn xăng nhẹ C5, C6 chứa chủ yếu là n-parafin nên trị số ON thấp hơn 70 khó đáp ứng tiêu chuẩn để pha trộn thành xăng thương phẩm. Vì thế, người ta cần chế biến chúng để nâng cao trị số ON. Tuy nhiên, không thể reforming C5, C6 không nên reforming vì tạo benzen. Do đó, người ta biến các C5, C6 ở dạng mạch thẳng thành mạch nhánh để tạo isoparafin vì isoparafin có trị số ON cao hơn nhiều, đáp ứng được yêu cầu cao của xăng thương phẩm. Nêu chất xúc tác cho quá trình: Chất xúc tác cho quá trình Izome hóa được tạo thành từ 2 phần: + Kim loại đặc trưng thúc đẩy phản ứng hydro hóa là Pt + Chất xúc tác axit thường dùng là Al2O3 được clo hóa. Người ta dùng CCl4 để clo hóa Al2O3 (8 ÷ 15% Cl) Như vậy, chất xúc tác cho quá trình thường là alu-platin được hoạt hóa bằng clo hữu cơ. (cũng có thể dùng zeolit HZ chứa Pt) Viết cơ chế phản ứng để minh họa ứng dụng của chất xúc tác? -H2 , Pt CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH=CH-CH3 +H+ , Al2O3 CH3-CH2-CH=CH-CH3 CH3-CH2-CH+-CH2-CH3 CH3 CH3-CH2-C+-CH3 Đồng phân hóa CH3-CH2-CH+-CH2-CH3 CH3 CH3-CH2-C=CH2 -H+, Al2O3 CH3 CH3-CH2-C+-CH3 +H2 , Pt CH3 CH3-CH2-C=CH2 CH3 CH3-CH2-CH-CH3 0,5 0,5 1,0 4 Hãy trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ. 2,0 Dung môi: Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định. Một dung môi tốt cần có những tính chất sau: - Có tính chất hòa tan chọn lọc, nghĩa là chỉ hòa tan tốt cấu tử cần tách ra và không hòa tan các cấu tử còn lại hoặc chỉ hòa tan không đáng kể. Đây là tính chất chủ yếu của dung môi. - Độ nhớt dung môi bé, độ nhớt càng bé chất lỏng chuyển động càng dễ, trở lực sẽ nhỏ hơn và hệ số chuyển khối sẽ tăng lên. - Nhiệt dung riêng bé, ít tốn nhiệt khi hoàn nguyên dung môi. - Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của chất hòa tan như vậy dễ thực hiện quá trình nhả hấp thụ. Nhiệt độ đóng rắn thấp, tránh được hiện tượng đóng rắn làm tắt nghẽn thiết bị. - Ít bay hơi, mất mát ít. Không độc với người, không ăn mòn thiết bị. Nhiệt độ và áp suất: Nhiệt độ và áp suất là những yếu tố có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình. Cụ thể là chúng có ảnh hưởng lên trạng thái cân bằng và động lực học của quá trình. Nếu nhiệt độ cao độ nhớt dung môi giảm, vận tốc khí tăng, cường độ chuyển khối tăng. Có ảnh hưởng tốt Mặt khác nhiệt độ tăng động lực trung bình sẽ giảm, cường độ chuyển khối sẽ giảm. Nếu tăng lên đến một giới hạn thì không thể đạt được nồng độ cuối Xc. Có ảnh hưởng xấu. Nếu tăng P, quá trình chuyển khối tăng vì động lực trung bình tăng. Tuy nhiên sự tăng áp suất luôn kèm theo sự tăng nhiệt độ, cho nên nó cũng có ảnh hưởng xấu cho quá trình. Mặt khác sự tăng áp xuất gây khó khăn cho việc chế tạo thiết bị. Thường ta chỉ thực hiện quá trình ở áp suất cao đối với những khí khó hòa tan. 1,0 1,0 5 Định nghĩa và trình bày các sản phẩm thu được của quá trình Alkyl hóa? Vẽ và thuyết minh quá trình làm việc của thiết bị phản ứng ống chùm sử dụng để alkyl hoá các hyđrocacbon thơm với xúc tác AlCl3? 2,0 Định nghĩa quá trình alkyl hoá: Alkyl hoá là quá trình đưa các nhóm alkyl vào phân tử các chất hữu cơ hoặc vô cơ. Các phản ứng alkyl hoá có giá trị thực tế cao trong việc đưa các nhóm alkyl vào hợp chất thơm, izo – parafin, mecaptan, sunfit, amin, ete,… Trình bày các sản phẩm thu được của quá trình Alkyl hoá: - Alkyl hoá vào Benzen tạo ra alkyl benzen làm nguyên liệu tổng hợp hoá dầu. - Alkyl hoá vào izo – C4H10 tạo ra izo – octan có ON = 100. - Đưa nhóm alkyl vào nguyên tử oxy được các ete. Đưa vào metanol được MTBE phụ gia cho xăng. - Đưa nhóm alkyl vào nitơ được các amin. - Đưa nhóm alkyl vào kim loại làm phụ gia chống kích nổ cho xăng. - Đưa nhóm alkyl vào lưu huỳnh được các sunfua. - Đưa nhóm alkyl vào oxyt etylen tạo ra các chất hoạt động bề mặt. Vẽ thiết bị phản ứng ống chùm: Hơi H2O Sản phẩm alkylat Benzen + olefin (hay RCl) + xúc tác Thuyết minh: Thiết bị phản ứng dạng ống, phần dưới của thiết bị có bộ phận khuấy mạnh để nhũ hoá hỗn hợp phản ứng. Các tác nhân ban đầu và phức xúc tác được đưa vào phần dưới của thiết bị, còn nhũ tương tạo thành sẽ trồi lên phía trên theo giữa các ống (được làm lạnh bằng nước). Trong thiết bị tách hyđrocacbon được tách khỏi lớp phức xúc tác và sau đó đưa vào xử lý. Thời gian lưu của hỗn hợp phản ứng trong thiết bị phản ứng phải đảm bảo để kết thúc phản ứng. 0,5 0,5 0,5 0,5 Quảng Ngãi, ngày 07 tháng 6 năm 2012 DUYỆT HỘI ĐỒNG THI TỐT NGHIỆP TIỂU BAN RA ĐỀ THI