Zgazowanie i odgazowanie paliw stałych

Zgazowanie i odgazowanie paliw stałych
Inżynieria reaktorów chemicznych
1. Stechiometria reakcji prostych i złożonych.
2. Klasyfikacja reakcji chemicznych
3. Przemysłowe reaktory dla układów homogenicznych
4. Ogólny bilans materiałowy reaktora
5. Ogólny bilans cieplny reaktora
6. Reaktory idealne pracujące w warunkach izotermicznych
7. Reaktor rurowy
8. Dobór reaktora w przypadku reakcji prostych
9. Dobór reaktora dla reakcji złożonych
10. Wymień metody wyznaczania równań kinetycznych.
11. Co to jest równanie kinetyczne?
12. Przedstaw definicję stopnia przemiany (przereagowania) dla reakcji odwracalnych
i nieodwracalnych.
13. Przedstaw klasyfikację reaktorów chemicznych uwzględniając różne kryteria
podziału.
14. Wymień i opisz trzy podstawowe typy idealnych reaktorów chemicznych.
15. Przedstaw bilans materiałowy idealnego reaktora zbiornikowego przepływowego
dla reakcji nieodwracalnej drugiego rzędu (CSTR).
16. Przedstaw bilans materiałowy idealnego reaktora okresowego (BatchReactor).
17. Co to są reaktory okresowe, wymień ich wady i zalety.
18. Co to są reaktory przepływowe, wymień ich wady i zalety.
19. Co to jest kaskada reaktorów przepływowych, przedstaw jej zalety.
20. Przedstaw wady i zalety reaktorów fluidyzacyjnych.
Procesy katalityczne w energochemicznym przetwórstwie paliw stałych
21. Adsorpcja fizyczna i chemisorpcja. Wpływ postaci cząsteczki chemisorbowanej na
produkty reakcji.
22. Od czego zależy selektywność w adsorpcyjnych procesach rozdziału mieszanin?
23. Jakie warunki powinien spełniać dobry adsorbent?
24. Jaki parametr reakcji decyduje o tym , które reakcje warto katalizować?
25. Co należy optymalizować dla katalizatorów? Aktywność, selektywność czy czas
życia?
26. Sposoby wykorzystania aktywności katalizatora: stopień konwersji, T x, GHSV.
27. Co to jest czas kontaktu i jaki jest jego wpływ na aktywność i selektywność
katalizatorów? Omów na przykładzie procesu MTG.
28. Budowa katalizatora- rola materiału aktywnego, nośnika i promotorów.
29. Katalizatory kwasowe. Wpływ kwasowości katalizatora na reakcję na przykładzie
reakcji odwodnienia etanolu oraz na przykładzie reakcji krakingu.
30. Zeolity – budowa. Selektywność na kształt i jej rola w adsorpcji i katalizie na
przykładach reakcji krakingu, metylowania toluenu i MTG.
31. Jak można przewidzieć czas życia katalizatora przemysłowego.
32. Zatruwanie katalizatorów i sposoby jej zapobiegania.
33. Deaktywacja depozytem węglowym – wpływ na pracę katalizatora i sposoby
ograniczenia jej skutków.
34. Wpływ doboru struktury katalizatora na jego deaktywację – omów na przykładzie
procesu hydroodsiarczania ciężkich frakcji
35. Związek między skalą czasową deaktywacji katalizatora a doborem reaktora
przemysłowego
36. Synteza Fischera-Tropscha – znaczenie, mechanizm reakcji, katalizatory, produkty
37. Paliwa GTL.
38. Różnice w produktach syntezy Fischera-Tropscha i procesu MTG. Przyczyny tych
różnic.
39. Katalizatory procesów reformingu parowego.
40. Reakcja z gazem wodnym, jej znaczenie i używane w niej katalizatory.
Fizykochemiczne podstawy termochemicznej przeróbki węgla
41. Zdefiniować współczynnik ściśliwości gazu. Naszkicować typowy przebieg
współczynnika ściśliwości gazu od ciśnienia. Wyjaśnić jego znaczenie.
42. Podać równanie stanu van der Waalsa dla jednego mola gazu; naszkicować kilka
izoterm (na wykresie p = p(V)) w taki sposób, aby zilustrować obszar równowagi
ciecz-para oraz istnienie punktu krytycznego.
43. Zdefiniować następujące procesy: adiabatyczny, diatermiczny, kwazistatyczny
(podać przykłady).
44. Zdefiniować I zasadę termodynamiki; definicja entalpii; I zasada wyrażona
poprzez entalpię.
45. Zdefiniować entalpię reakcji na przekładzie reakcji konwersji metanu za pomocą
pary wodnej w warunkach standardowych. Co to są warunki standardowe?
46. Jakie są główne składowe entalpii fizycznej strumienia mieszaniny gazu np. gazu
koksowniczego ogrzanego do temperatury T wyższej od temperatury
standardowej T0?
47. Napisać stechiometryczną reakcję spalania butanu i zdefiniować entalpię reakcji
oraz ciepło spalania. W jaki sposób określić można te wielkości?
48. Jak zdefiniowana jest entalpia tworzenia czystego związku chemicznego, a jak
węgla? Jak określić entalpię tworzenia węgla i od czego ona głównie zależy?
49. Zadanie: Bryła koksu o masie 1 kg chłodzona jest od temperatury 1000 oC do
250 oC. Obliczyć ciepło odebrane w czasie chłodzenia przez wodę, która uległa
odparowaniu. Średnie ciepło właściwe koksu przyjąć 1,0 kJ/kgK.
50. Zadanie: 1 kmol metanu ulega spalaniu w warunkach stechiometrycznych.
Obliczyć molowy udział wody w produktach spalania.
51. Znane jest równanie opisujące ciepło właściwe ditlenku węgla w postaci C p=f(T).
Napisać wzór pozwalający obliczyć średnie ciepło właściwe substancji w zakresie
temperatur 300-800K.
52. Dlaczego bilans pierwiastkowy a nie bilans mas strumieni odgrywa zasadniczą rolę
w bilansowaniu procesów z reakcją chemiczną?
53. Podać przykład zastosowania prawa Hessa.
54. Naszkicować najprostszy (tzn. 3 fazy – stała, ciekła i gazowa) diagram fazowy
substancji czystej we współrzędnych (p,T); zaznaczyć obszary występowania
poszczególnych faz, punkt potrójny i krytyczny.
55. Jaka wielkość termodynamiczna (funkcja stanu) jest uważana za podstawową do
określenia stanu równowagi termodynamicznej mieszaniny reakcyjnej? Co jest
kryterium stanu równowagi?
56. Jakie jest podstawowe równanie kinetyczne dla pirolizy węgla. Przedyskutować
wpływ temperatury.
57. Jakie są podstawy termodynamiczne obliczenia składu mieszaniny poreakcyjnej
metodą Gibbsa?
58. Proszę przedstawić podstawowe reakcje zgazowania węgla. Omówić ich efekty
energetyczne. W którym typie reaktora osiągany jest największy stopień
przereagowania węgla i dlaczego?
59. Przedyskutować modele kinetyczne pirolizy węgla (objętościowy) i dla zgazowania
węgla (kurczącego się jądra).
60. Napisać wzory i naszkicować przebieg zmian entalpii w procesie ogrzewania smoły
węglowej od temperatury standardowej T0 do temperatury T, w której występuje
ona w postaci gazowej.
61. Jakie główne składowe są potrzebne do obliczenia średniego ciepła właściwego
węgla w temperaturze T?
62. Opisać schemat obliczeń entalpii reakcji C+CO2=2CO wykorzystując znajomość
entalpii wiązań.
63. Proszę naszkicować wykres zmian entalpii substratów i produktów w reakcji
chemicznej, biorąc pod uwagę stan początkowy i końcowy oraz przejście przez
maksimum energii. Omówić pojęcia entalpii reakcji i energii aktywacji.
64. Podać definicyjne równania dla szybkości reakcji konwersji tlenku węgla za
pomocą pary wodnej i reakcji konwersji pierwiastka węgla w reakcji Boudouarda.
65. Napisać równanie kinetyczne dla reakcji pierwszorzędowej termicznego rozkładu
węgla W=K+V; gdzie W-węgiel, K-karbonizat, V-części lotne. Co to jest efekt
kompensacyjny?
66. Naszkicować przebieg stopnia przereagowania węgla w procesie pirolizy
w zależności od temperatury przy różnych szybkościach ogrzewania. Na czym
polega metoda izokonwersyjna wyznaczania parametrów kinetycznych?
67. W procesie zgazowania węgla przebiegają zarówno reakcje pirolizy jak
i zgazowania. Wyjaśnić etapy konwersji węgla i wpływ poszczególnych reakcji.
Jaka reakcja jest źródłem ciepła dla procesu?
68. Scharakteryzować przebieg zgazowania w reaktorze fluidalnym i w reaktorze ze
złożem stałym. Jaki jest rozkład temperatur wzdłuż wysokości i dlaczego się
różnią?
69. Naszkicować mapę (wykres fazowy) dla układów dyspersyjnych gaz – ciało stałe
i wskazać obszary różnych struktur wykorzystując zależności opisujące prędkości
charakterystyczne i średnice ziarna.
70. Naszkicować mapę (wykres fazowy) dla układów dyspersyjnych gaz – ciało stałe
i wskazać obszary różnych struktur w układzie P=f(Ug).
Modelowanie systemów przesyłowych płynów
71. Zmiany ciśnienia w funkcji długości czynnego gazociągu magistralnego.
72. Systemy dystrybucyjne w miastach i osiedlach.
73. Metody zwiększania przepustowości gazowej sieci rozdzielczej niskiego ciśnienia.
74. Zasady obliczania gazowych sieci rozdzielczych.
75. Układy monitorowane na stacjach gazowych.
76. Urządzenia zabezpieczające na stacjach gazowych.
77. Urządzenia do pomiaru przepływu gazu.
78. Stacje sprężarkowe.
79. Ochrona gazociągów przed korozją.
80. Magazynowanie paliw gazowych
81. Podziemne magazyny gazu.
82. Budowa gazociągów magistralnych.
83. Gazociągi z tworzyw sztucznych.
84. Metody prognozowania zapotrzebowania na gaz ziemny.
85. Obliczanie sieci pierścieniowych metodą Hardy-Crossa.
86. Zadania i podział tłoków stosowanych w gazownictwie.
87. Zadania i rodzaje korekcji pomiaru ilości gazu.
88. Budowa sieci ciepłowniczych.
89. Budowa sieci wodociągowych.
90. Zmiany ciśnienia w układach wodociągowych.
91. Obliczanie spadków ciśnienia w układach wodociągowych.
92. Metody prognozowania zapotrzebowania na wodę.
93. Nierównomierności zużycia wody.
94. Wskaźniki sumaryczne zapotrzebowania na wodę.
95. Wskaźniki cząstkowe zapotrzebowania na wodę.
96. Powierzchnie cząstkowe przy obliczania sieci wodociągowych.
97. Lokalizacja i znaczenie wodnych zbiorników sieciowych.
98. Straty ciepła w sieci ciepłowniczej.
99. Obliczanie spadków ciśnienia w sieciach ciepłowniczych.
100. Armatura układów wodociągowych i ciepłowniczych.
Podstawy biotechnologii
101. Porównanie bioprocesów z klasycznymi procesami chemicznymi – fazy i etapy
opracowywania bioprocesu.
102. Drobnoustroje przemysłowe - ich klasyfikacja (kryteria mikrobiologiczne i
technologiczne) oraz czynniki wpływające na wzrost aktywności
mikroorganizmów.
103. Biozwiązki organiczne: sacharydy, lipidy, białka i kwasy nukleinowe –
klasyfikacja, budowa i ich znaczenie w biotechnologii.
104. Metabolizm komórkowy: anabolizm i katabolizm - przemiany chemiczne
(biosynteza, biorozkład, biokonwersja) i energetyczne.
105. Procesy biotechnologiczne w ochronie środowiska: bioremediacja gruntów,
biooczyszczanie ścieków i biodeodoryzacja emisji przemysłowych.
106. Procesy biotechnologiczne w utylizacji odpadów organicznych: fermentacja
a kompostowanie.
107. Biotechnologia w przemyśle paliwowo-energetycznym: biodesulfuryryzacja węgla
kamiennego i ropy naftowej, produkcja biopaliw, bioproblemy przy
magazynowaniu paliw.
Walidacja metod badania paliw
108. Wyjaśnić termin walidacja metody badawczej (analitycznej).
109. Powtarzalność i granica powtarzalności.
110. Odtwarzalność i granica odtwarzalności.
111. Niepewność wyniku badania (pomiaru): standardowa, rozszerzona.
112. Budżet niepewności: definicja i sposób jego opracowania.
113. Materiały referencyjne (odniesienia) w analityce.
114. Kryteria stosowane w badaniach biegłości i porównaniach międzylaboratoryjnych.
115. Dokładność, poprawność i precyzja metody analitycznej (pomiarowej).
116. Wzorcowanie i legalizacja przyrządów pomiarowo – badawczych.
117. Techniki sprawdzania dokładności metody badawczej.
118. Ogólne zasady nadzoru nad wyposażeniem pomiarowo badawczym.
119. Akredytacja laboratoriów badawczych na zgodność z normą PN-EN ISO/IEC
17025:2005.
120. Spójność pomiarowa i metody jej realizacji.
121. Rola Głównego Urzędu Miar w zapewnieniu spójności pomiarowej na terenie
Polski.
122. Powtarzalność, odtwarzalność i odtwarzalność wewnątrz laboratoryjna – definicje
i sposoby ich wyznaczenia.
Fizykochemia paliw
123. Kryteria klasyfikacji paliw - definicje i przykłady; paliwa rzeczywiste a umowne.
124. Paliwa nieorganiczne - skład chemiczny, właściwości fizykochemiczne i użytkowe.
125. Kaloryczność paliw – wartość opałowa a ciepło spalania paliw o różnej
strukturze chemicznej.
126. Porównanie paliw organicznych o różnym stanie skupienia w kontekście stosunku
C:H i ich właściwości użytkowych (wady i zalety).
127. Podstawowe parametry fizykochemiczne charakteryzujące paliwa stałe, ciekłe lub
gazowe – metody ich wyznaczania oraz praktyczne wykorzystanie.
Ochrona środowiska w technologii chemicznej
128. Omówić pojęcia związane z ochroną środowiska typu: ekosystem -jego rodzaje,
czynniki biotyczne i abiotyczne
129. Co to są czynniki ekologiczne i jaki mogą mieć wpływ na degradacje naturalnego
środowiska?
130. Omówić obieg materii w środowisku naturalnym
131. Przybliżyć pojęcia biosfery (z jakich elementów się składa) i jaką rolę odgrywa
organosfera i antroposfera.
132. Co to jest atmosfera, jakiego podziału można dokonać i proszę omówić każdy z
elementów tej powłoki gazowej?
133. Co to jest ozonosfera, jakie czynniki wpływają na powstawanie dziury ozonowej?
134. Co to jest efekt cieplarniany i jakie czynniki maja wpływ na jego postawanie?
135. Omówić zjawisko smogu, określić jego rodzaje i podać warunki w jakich należy
liczyć się z występowaniem tego zjawiska.
136. Omówić rolę wody w środowisku naturalnym.
137. Z jakiego typami zanieczyszczeń wody mamy do czynienia, proszę omówić
szczegółowo każde z nich?
138. Co to są pestycydy i dioksyny, jak wpływają te grupy związków na
zanieczyszczenie środowiska naturalnego?
139. Omówić mechanizm działania oczyszczalni ścieków.
140. Co to jest gleba i jaka pełni rolę w środowisku naturalnym?
141. Z jakiego typu sorbentami mamy do czynienia i jaką rolę mogą pełnić
w środowisku naturalnym?
Odgazowanie paliw stałych
123. Geneza złóż węglowych
124. W jaki sposób można ocenić stopień uwęglenia paliwa stałego
125. Na czym polega analiza techniczna paliwa stałego
126. Na czym polega analiza elementarna węgla
127. Porównać węgiel i biomasę jako surowce energetyczne
128. Omówić główne etapy wytlewania drewna i scharakteryzować otrzymane
produkty
129. Przedstawić polską klasyfikacje węgla kamiennego wg typów i sortymentów
130. Opisać przebieg procesu pirolizy węgla kamiennego
131. Od czego zależy uzysk i właściwości głównych produktów pirolizy węgla
132. Scharakteryzować warstwowy przebieg procesu koksowania w komorze
koksowniczej
133. Bilans materiałowy procesu koksowania
134. Bilans cieplny procesu koksowania
135. Skład surowego gazu koksowniczego
136. Skład i właściwości gazu koksowniczego oczyszczonego
137. Omówić proces usuwania kondensatu wodno-smołowego z surowego gazu
koksowniczego
138. Scharakteryzować osprzęt odbieralniczy baterii koksowniczej
139. Omówić zasadę działania chłodnicy wstępnej poziomorurkowej
140. Zasada działania elektrofiltru
141. Metody sytnikowe usuwania amoniaku z gazu koksowniczego
142. Metody neutralizacyjne usuwania amoniaku z gazu koksowniczego
143. Główne formy występowania siarki w gazie koksowniczym, podział metod
odsiarczania gazu koksowniczego
144. Zasada metody neutralizacyjnej usuwania siarkowodoru z gazu koksowniczego
145. Ogólny schemat metody utleniającej usuwania siarki z gazu koksowniczego
146. Omówić główne źródła ścieków koksowniczych
147. Charakterystyka surowej wody amoniakalnej
148. Metoda benzolowo-ługowa usuwania fenolu z wody amoniakalnej
149. Usuwanie fenoli ze ścieków koksowniczych metodą fenolowego osadu czynnego
150. Omówić operacje stosowane podczas mechanicznego oczyszczania ścieków
koksowniczych.
151. Koncepcja koksowni dwuproduktowej
152. Technologia produkcji koksu formowanego metodą IChPW
Technologie zgazowania węgla
153. Podstawowe reakcje zgazowania węgla
154. Klasyfikacja metod zgazowania.
155. Zalety procesów zgazowania paliw stałych
156. Wpływ temperatury i ciśnienia na przebieg zgazowania
157. Reaktory zgazowania.
158. Charakterystyka generatorów ze złożem ruchomym
159. Charakterystyka generatorów ze złożem fluidalnym
160. Charakterystyka generatorów ze złożem dyspersyjnym
161. Dobór i przygotowanie surowców do procesu zgazowania.
162. Zgazowanie autotermiczne i allotermiczne
163. Wykorzystanie ciepła wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych do procesu
zgazowania węgla.
164. Zgazowanie węgla metodą Winklera
165. Zgazowanie węgla metodą Lurgi
166. Zgazowanie węgla metodą Koppers-Totzek
167. Zgazowanie węgla metodą GE/Texaco
168. Zgazowanie węgla metodą Shell
169. Zgazowanie węgla metodą E-Gas
170. Technologie hydrozgazowania
171. Technologie zgazowania węgla parą wodną ze stałym nośnikiem ciepła
172. Omówić różnice w poszczególnych technologiach zgazowania węgla w złożu
dyspersyjnym
173. Układy gazowo-parowe zintegrowane ze zgazowaniem (IGCC)
174. Technologie podziemnego zgazowania węgla.
175. Generatory zgazowania biomasy – charakterystyka
176. Kierunki wykorzystania gazu syntezowego.
177. Technologie zgazowania biomasy i odpadów.
Procesy oczyszczania i uzdatniania gazów i ich konwersja
178. Charakterystyka zanieczyszczeń gazów ze zgazowania paliw stałych.
179. Wpływ rodzaju technologii zgazowania i rodzaju paliwa na rodzaj i ilość
zanieczyszczeń gazów ze zgazowania.
180. Podstawowe elementy klasycznego systemu oczyszczania gazu ze zgazowania
oraz ich charakterystyka
181. Podział metod oczyszczania gazów.
182. Nisko- i wysokotemperaturowe metody oczyszczania.
183. Smoła i metody jej usuwania
184. Sposoby usuwania pyłów
185. Związki siarki i metody ich usuwania
186. Metody separacji ditlenku węgla.
187. Dobór metod oczyszczania gazu w zależności od jego zastosowania.
188. Kierunki wykorzystania gazów ze zgazowania paliw stałych.
189. Procesy konwersji tlenku węgla w gazie ze zgazowania
190. Metanizacja gazu ze zgazowania.
191. Produkcja wodoru z gazów ze zgazowania
192. Opisać odsiarczanie gazu metodą SELEXOL
193. Odsiarczanie gazu metodą Rectisol
194. Proces Clausa
195. Charakterystyka zanieczyszczeń w gazach ze zgazowania biomasy
Paliwa ciekłe z węgla
196. Podział procesów upłynniania węgla.
197. Charakterystyka węgli do bezpośrednich procesów upłynniania.
198. Istota ekstrakcji węgla, czynniki wpływające na wydajność i jakość ekstraktów
199. Produkty upłynnienia węgla i ich wykorzystanie.
200. Źródła wodoru w technologiach bezpośredniego upłynniania węgla.
201. Rola rozpuszczalników w bezpośrednich procesach upłynniania węgla.
202. Katalizatory jednokrotnego użycia.
Gospodarka wodno-ściekowa
203. Budowa i właściwości fizykochemiczne wody.
204. Zasoby wody na ziemi i ich struktura.
205. Woda jako akumulator ciepła i jej wykorzystanie w procesach chłodzenia.
206. Znaczenie wody w realizacji procesów technologicznych.
207. Pozorne anomalie we właściwościach wody.
208. Ogólne zasady pobierania próbek wód iścieków oraz zasady postępowania z nimi.
209. Znaczenie parametrów: ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu), BZT
(biochemiczne zapotrzebowanie tlenu), OWO (ogólny azot organiczny) w
analityce wód i ścieków.
210. Metody zmiękczania (usuwania twardości) w przemyśle.
211. Dobór metod oczyszczania ścieków w zależności od charakteru występujących w
nich zanieczyszczeń.
212. Filtracja pospieszna i powolna w oczyszczaniu ścieków i uzdatnianiu wód.
213. Podstawy teoretyczne i przemysłowe realizacje procesu sedymentacji.
214. Koagulacja jako metod stosowana do usuwania zanieczyszczeń o charakterze
koloidalnym.
215. Ogólna charakterystyka metod membranowy w technologii wody.
216. Mechanizm i zastosowanie procesu odwróconej osmozy.
217. Biologiczne oczyszczanie ścieków metodami: osadu czynnego i złóż
biologicznych.
218. Zastosowanie nitryfikacji i denitryfikacji do usuwania azotu organicznego i
amonowego ze ścieków.
219. Denitryfikacja z wewnętrznym i zewnętrznym źródłem energii.
220. Biodegradacja zanieczyszczeń organicznych w warunkach tlenowych – warunki i
zastosowanie.
221. Samooczyszczanie się zbiorników wód powierzchniowych.
222. Wymagania jakie muszą spełniać ścieki kierowane do biologicznego
oczyszczania.
Overview of Fuel Conversion Processes
223. Describe how a gas fired power station works (NGCC)? Draw a diagram of
process arrangement.
224. Name three typical fossil fuels used for power generation and characterize them
in terms of CO2 emission intensity.
225. What is the integrated coal gasification combined cycle (IGCC) and how does it
impact the efficiency of a power plant?
226. How is coal appraised and tested for gasification and combustion?
227. Discuss the status of current energy sources (gas, coal, etc.), their advantages,
disadvantages, and projected growth in Europe and in the world.
228. What makes hydrogen an attractive energy source and how might it be
implemented?
229. What are the four components of proximate analysis and what do they measure?
Which one is the most important to use in pyrolysis process modeling?
230. Explain what biomass gasification is and its purpose.
231. What is meant by a hydrogen economy? In your opinion, how feasible is this
idea?
232. Discuss the factors that currently prevent renewable energy sources such as
wind or biomass from contributing to a greater percentage of primary energy
consumption.
233. What is heat of reaction for coal combustion? What is the difference between
measured coal calorific value and thermodynamically calculated reaction
enthalpy of elements composing the coal organic matter?
234. How can you describe a chemical equilibrium? What thermodynamics quantity is
used to describe equilibrium?
235. What does Arrhenius law says?
236. What types of gasifies can you list depending on the way gas and coal contact?
237. What are the three basic contributions to enthalpy of a process gas containing
mixture of different species?
238. List the main gasification reaction and explain their role in a process.
239. What chemical species form the syngas and what is the effect of gasification
process?
240. There are different methods of carbon dioxide capture. Some take advantage of
physical absorption and others a chemical one. What is the difference? Name
typical physical and chemical solvents.
241. What are the technologies that are used to mitigate pollution from coal fired
power plants? What types of pollutants are currently treated?
242. What are the carbon dioxide storage and use opportunities? List them and
describe shortly.