Kwalifikacja: CHM.06 - Organizacja i kontrolowanie procesów technologicznych w przemyśle chemicznym
Produkcja acetylenu (etynu) zachodzi zgodnie z równaniem przedstawionym w reakcji
2CH4 → 3H2 + C2H2 ΔH = 377 kJ Ciepło wymagane do realizacji procesu w temperaturze 1500°C pozyskiwane jest
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Odpowiedź „ze spalania części metanu wprowadzonego do reaktora” jest prawidłowa, ponieważ produkcja acetylenu wymaga wysokiej temperatury, która jest osiągana poprzez reakcję spalania. W procesie tym część metanu, który jest substratem, jest spalana do dwutlenku węgla i wody, generując ciepło potrzebne do utrzymania wymaganej temperatury 1500°C. To podejście jest zgodne z najlepszymi praktykami w przemysłowej produkcji acetylenowej, gdzie kontrola temperatury ma kluczowe znaczenie dla efektywności reakcji. Przykładem zastosowania tego procesu może być przemysł chemiczny, gdzie acetylen jest wykorzystywany jako surowiec do syntez organicznych, w tym w produkcji tworzyw sztucznych, włókien syntetycznych oraz jako gaz spawalniczy. Wysoka temperatura, osiągana dzięki spalaniu metanu, nie tylko przyspiesza reakcję, ale również zapewnia odpowiednie warunki do uzyskania wysokiej wydajności acetylenu. Takie podejście pokazuje, jak istotne jest zrozumienie chemicznych i termodynamicznych aspektów procesu technologicznego w celu optymalizacji produkcji.
Analizując inne opcje, należy zauważyć, że odpowiedzi dotyczące wykorzystania gazów odlotowych, przegrzanej pary wodnej lub gorącego powietrza jako źródła ciepła są niewłaściwe z kilku powodów. Gazy odlotowe wytwornicy acetylenowej, mimo że mogą być gorące, zazwyczaj mają zbyt niską temperaturę oraz nie są wystarczająco skoncentrowane, aby efektywnie podnieść temperaturę reakcji do poziomu wymagającego do produkcji acetylenu. Ogrzewanie reaktora przegrzaną parą wodną może wydawać się atrakcyjną opcją, jednak para wodna nie dostarcza wystarczającej ilości energii potrzebnej do utrzymania tak wysokiej temperatury, a jej obecność może prowadzić do niepożądanych reakcji ubocznych. Z kolei ogrzewanie reaktora gorącym powietrzem również nie spełnia wymogów, gdyż powietrze, będące mieszaniną azotu i tlenu, nie jest efektywnym nośnikiem ciepła w porównaniu z produktami spalania metanu. Typowym błędem myślowym jest zakładanie, że inne metody dostarczania ciepła mogą zastąpić bezpośrednie spalanie substratu. W praktyce, spalanie metanu wprowadza nie tylko ciepło, ale również dodatkowe reakcje chemiczne, które są korzystne dla zachowania równowagi termodynamicznej w procesie produkcyjnym. Zrozumienie tych fundamentalnych zasad jest kluczowe dla efektywnego zarządzania procesami chemicznymi w przemyśle.