Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych 311[31].Z5.04

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Honorata Życka Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych 311[31].Z5.04 Poradnik dla nauczyciela Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006

Recenzenci: mgr inż. Halina Bielecka dr Jacek Górski Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Małgorzata Urbanowicz Konsultacja: dr inż. Bożena Zając Korekta: Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[31].Z5.04 Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych zawartej w modułowym programie nauczania dla zawodu technik technologii chemicznej. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006 1

SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 2. Wymagania wstępne 3. Cele kształcenia 4. Przykładowe scenariusze zajęć 5. Ćwiczenia 5.1. Produkcja amoniaku 5.1.1. Ćwiczenia 5.2. Produkcja kwasu azotowego(v) 5.2.1. Ćwiczenia 5.3. Produkcja nawozów azotowych(v) 5.3.1. Ćwiczenia 6. Ewaluacja osiągnięć uczniów 7. Literatura 3 5 6 7 13 13 13 15 15 18 18 20 35 2

1. WPROWADZENIE Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie technik technologii chemicznej. W poradniku zamieszczono: wymagania wstępne, wykaz umiejętności, jakie uczeń opanuje podczas zajęć, przykładowe scenariusze zajęć, propozycje ćwiczeń, które mają na celu wykształcenie u uczniów umiejętności praktycznych, wykaz literatury, z jakiej uczniowie mogą korzystać podczas nauki. Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze szczególnym uwzględnieniem: tekstu przewodniego, metody projektów, pokazu z objaśnieniem, wycieczek dydaktycznych, ćwiczeń praktycznych. Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej. W celu przeprowadzenia sprawdzianu wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel może posłużyć się zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych oraz testem typu próba pracy. W tym rozdziale podano również: plan testu w formie tabelarycznej, propozycje norm wymagań, instrukcję dla nauczyciela, instrukcję dla ucznia, kartę odpowiedzi, zestaw zadań testowych. 3

311[31].Z5 Technologia wytwarzania półproduktów i produktów nieorganicznych 311[31].Z5.01 Wytwarzanie siarki odzyskiwanej z siarkowodoru 311[31].Z5.04 Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych 311[31].Z5.05 Wytwarzanie sody kalcynowanej 311[31].Z5.06 Wytwarzanie chloru i wodorotlenku sodu metodą elektrolizy przeponowej 311[31].Z5.02 Wytwarzanie kwasu siarkowego(vi) z siarki 311[31].Z5.03 Wytwarzanie kwasu fosforowego(v) oraz nawozów fosforowych i wieloskładnikowych Schemat układu jednostek modułowych 4

2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych uczeń powinien umieć: korzystać z różnych źródeł informacji, np. katalogi handlowe, opisy technologiczne, itp., czytać schematy procesów technologicznych, zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii, nazwać związki chemiczne na podstawie ich wzoru sumarycznego, pisać równania reakcji chemicznych, wykonywać proste obliczenia oparte na równaniach reakcji, interpretować przebieg reakcji odwracalnych, stosować regułę przekory, stosować prawo działania mas, określać zasady technologiczne, rozróżniać rodzaje zniszczeń korozyjnych. 5

3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć: zinterpretować schemat ideowy wytwarzania związków azotowych: NH 3, HNO 3, nawozów azotowych, scharakteryzować etapy wytwarzania i oczyszczania surowego gazu syntezowego do produkcji amoniaku, określić zależność wydajności reakcji syntezy amoniaku od temperatury i ciśnienia, określić sposób przygotowania katalizatora syntezy amoniaku, scharakteryzować pracę radialnego reaktora do utleniania amoniaku, wyjaśnić przebieg produkcji amoniaku w oparciu o uproszczony schemat instalacji przemysłowej, określić metody odzyskiwania energii w wytwórniach amoniaku, określić znaczenie amoniaku i kwasu azotowego(v) jako półproduktów w produkcji saletry amonowej i mocznika, przedstawić sekwencję zasadniczych reakcji przebiegających w aparatach wytwórni kwasu azotowego(v), ocenić wpływ temperatury i czasu zetknięcia reagentów na stopień utlenienia amoniaku na katalizatorze platynowo-rodowym, uzasadnić wybór temperatury i szybkości objętościowej w procesie utleniania amoniaku z zastosowaniem umiaru technologicznego, określić przebieg produkcji HNO 3 w oparciu o uproszczony schemat instalacji przemysłowej, uzasadnić korzyści z wyboru podwyższonego, ale różnego ciśnienia w węzłach utleniania NH 3 i absorpcji NO 2, scharakteryzować zasady bhp obowiązujące w wytwórniach NH 3 i HNO 3, ocenić zagrożenia wybuchowym rozkładem saletry amonowej podczas procesu wytwarzania, magazynowania i użytkowania zinterpretować uproszczony schemat wytwarzania saletry amonowej oraz zatężania jej roztworów i granulacji, wyjaśnić chemizm wytwarzania mocznika z ciekłego NH 3, podać przykłady zastosowania mocznika, zastosować zasady bhp, ochrony ppoż. oraz ochrony środowiska obowiązujące na stanowiskach prac, sporządzić prosty bilans materiałowy. 6

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ Scenariusz zajęć 1 Osoba prowadząca.. Modułowy program nauczania: Technik technologii chemicznej 311[31] Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów nieorganicznych 311[31].Z5 Jednostka modułowa: Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych 311[31].Z5.04 Temat: Analiza zagrożeń środowiska w wyniku procesów prowadzonych podczas wytwarzania kwasu azotowego(v). Cel ogólny: scharakteryzować zasady ochrony środowiska i bhp w zakładzie wytwarzającym kwas azotowy(v). Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi: analizować schemat wytwarzania kwasu azotowego(v) pod kątem powstawania odpadów produkcyjnych, rozpoznać związki chemiczne szkodliwe dla środowiska, powstające w procesie technologicznym kwasu azotowego(v), podać sposób ograniczenia ich emisji do środowiska, określić wtórne zanieczyszczenia środowiska, scharakteryzować zasady bhp obowiązujące pracownika zakładu wytwarzającego kwas azotowy(v), podać sposób postępowania przy udzielaniu pierwszej pomocy poszkodowanemu w związku z istniejącymi zagrożeniami. Metody nauczania uczenia się: metoda tekstu przewodniego. Formy organizacyjne pracy uczniów: grupowa, jednolita Czas: 45 minut. Środki dydaktyczne: rysunek 9 z materiału nauczania (4.2.1), literatura do jednostki modułowej 311[31].Z5.04, Karta charakterystyki substancji niebezpiecznej i preparatu niebezpiecznego: amoniaku, kwasu azotowego(v) 50%, tlenków azotu. Przebieg zajęć: Zadanie dla ucznia Przeprowadź analizę zagrożeń środowiska w wyniku procesów prowadzonych podczas wytwarzania kwasu azotowego(v). FAZA WSTĘPNA Czynności organizacyjno-porządkowe, podanie tematu zajęć, zaznajomienie uczniów z pracą metodą tekstu przewodniego. 7

FAZA WŁAŚCIWA INFORMACJE 1. Czy potrafisz dokonać analizy schematu wytwarzania kwasu azotowego(v)? 2. W jaki sposób ustalisz, że dany związek chemiczny jest szkodliwy dla środowiska? 3. Czy potrafisz zastosować odpowiednie zasady bhp? PLANOWANIE 1. Dokonaj analizy schematu wytwarzania kwasu azotowego(v) i ustal substraty, produkt główny i produkty uboczne procesu. 2. Wymień, które z nich stanowią zagrożenie dla środowiska. 3. Zaplanuj kolejne czynności, jakie podejmiesz w celu ustalenia działań ograniczających wpływ zanieczyszczeń pierwotnych i wtórnych na środowisko otaczające zakład wytwarzający kwas azotowy(v). 4. Uwzględnij zasady bhp dla pracownika ww. zakładu. 5. Ustal formę sprawozdania z wykonanego ćwiczenia. UZGODNIENIE 1. Omów wszystkie punkty z fazy planowania z nauczycielem. 2. Odnieś się do uwag i propozycji nauczyciela. 3. Ustal wspólnie z nauczycielem kryteria oceniania zadania. WYKONANIE 1. Dokonaj analizy dostępnych źródeł informacji pod kątem zagrożeń, jakie stwarza dla środowiska produkcja kwasu azotowego(v). 2. Wymień i scharakteryzuj potencjalne zagrożenia, jakie stwarza dla środowiska oraz pracownika proces wytwarzania kwasu azotowego(v). 3. Zaproponuj sposób ograniczenia emisji szkodliwych związków do środowiska. 4. Wymień wtórne zanieczyszczenia środowiska, jakie mogą powstać z uwolnionych przez zakłady produkujące kwas azotowy(v). 5. Opisz sposób postępowania przy udzielaniu pierwszej pomocy poszkodowanemu w przypadku wystąpienia wypadku. 6. Zaproponuj rozwiązania pozwalające zminimalizować zagrożenia dla środowiska. 7. Sporządź sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, nie zapominając o podaniu wniosków. SPRAWDZANIE 1. Sprawdzenie przygotowanych sprawozdań. ANALIZA Uczniowie wraz z nauczycielem wskazują, które etapy ćwiczenia sprawiły im najwięcej trudności. Nauczyciel podsumowuje całe ćwiczenie, wskazuje, jakie nowe, ważne umiejętności zostały wykształcone, jakie wystąpiły nieprawidłowości i jak ich unikać w przyszłości. FAZA KOŃCOWA Zakończenie zajęć Praca domowa Odszukaj w dostępnych źródłach informacji, jakie działania w celu ochrony środowiska podejmują Zakłady Azotowe Puławy S.A. Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach: anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć, trudności podczas realizowania zadania i zdobytych umiejętności. 8

Scenariusz zajęć 2 Osoba prowadząca.. Modułowy program nauczania: Technik technologii chemicznej 311[31] Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów nieorganicznych 311[31].Z5 Jednostka modułowa: Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych 311[31].Z5.04 Temat: Obserwacja obsługi aparatów instalacji produkcyjnych przemysłu azotowego. Cel ogólny: kształtowanie umiejętności charakteryzowania pracy urządzeń, etapów wytwarzania produktów i zasad bhp zakładów azotowych. Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi: podać zasady bhp obowiązujące na terenie zakładów azotowych, ocenić zagrożenia pojawiające się w czasie pracy zakładów azotowych, scharakteryzować pracę wybranych urządzeń zakładów azotowych, scharakteryzować etapy produkcji wybranych produktów przemysłu azotowego, wymienić produkty odpadowe i uboczne pochodzące z zakładów przemysłu azotowego, scharakteryzować sposoby zagospodarowania i utylizacji wybranych produktów odpadowych i ubocznych z zakładów azotowych. Metody nauczania uczenia się: wycieczka dydaktyczna, metoda tekstu przewodniego. Formy organizacyjne pracy uczniów: grupowa, jednolita. Czas: 180 minut. Środki dydaktyczne: karta obserwacji, instrukcja dla ucznia, Karty charakterystyki produktów zakładów azotowych. Przebieg zajęć: 1. Czynności organizacyjne. Podział zespołu uczniowskiego na zespoły trzyosobowe. 2. Zapoznanie z celami zajęć. 3. Wydanie kart obserwacji i instrukcji. 4. Wprowadzenie na teren zakładu. 5. Zapoznanie z przepisami bhp na terenie zakładu. 6. Wycieczka po terenie zakładu. Zapoznanie z surowcami i produktami wytwarzanymi na terenie zakładu. Zapoznanie z technologią produkcji zakładów azotowych. Obserwacja pracy urządzeń i obsługi. 7. Podsumowanie zajęć. Sprawdzenie wypełnienia kart obserwacji. 8. Omówienie zasad wykonania sprawozdania 9

Zakończenie zajęć Praca domowa Na podstawie wypełnionej karty obserwacji przygotuj sprawozdanie z wycieczki. Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach: sprawdzenie przygotowanych sprawozdań. Załączniki do scenariusza: Załącznik 1: INSTRUKCJA DLA UCZNIA W czasie wycieczki po zakładzie przemysłu azotowego należy wykonać następujące zadania: 1) zapoznanie się z obowiązującymi na terenie zakładu przepisami bhp i stosowanie się do nich, 2) zebranie informacji o surowcach wykorzystywanych w procesie produkcyjnym, 3) zebranie informacji o produktach końcowych procesu, 4) zebranie informacji o urządzeniach stosowanych w procesie produkcji, 5) zebranie informacji o zagrożeniach związanych z procesem produkcji, 6) zebranie informacji o odpadach z procesu produkcyjnego i sposobach ich zagospodarowania, 7) narysowanie schematu blokowego obserwowanego procesu produkcyjnego. Ponadto w domu, na podstawie wypełnionej w czasie wycieczki karty obserwacji, powinniście przygotować sprawozdanie zgodnie z zasadami podanymi przez nauczyciela. W wykonaniu zadań opisanych w instrukcji pomoże Ci karta obserwacji, z którą należy się dokładnie zapoznać przed rozpoczęciem wycieczki. W przypadku problemów ze zrozumieniem informacji zapisanych w instrukcji lub karcie obserwacji poproś o pomoc nauczyciela. Załącznik 2: I. Osoby prowadzące obserwacje:......... KARTA OBSERWACJI II. Przepisy bhp obowiązujące w czasie zwiedzania zakładu 1. Wymień zakazy obowiązujące na terenie zakładu produkcyjnego 10

2. Wymień nakazy (bhp) obowiązujące na terenie zakładu produkcyjnego III. Surowce wykorzystywane w procesie produkcji Lp. Nazwa surowca Wzór chemiczny Zużycie surowca Sposób wprowadzania surowca Zagrożenia związane z użyciem surowca IV. Produkty końcowe Lp. Nazwa Właściwości Zastosowanie Zagrożenia związane z użyciem produktu V. Urządzenia i procesy w ciągu technologicznym Lp. Nazwa urządzenia Nazwa procesu technologicznego Warunki prowadzenia procesu Zagrożenia związane z prowadzonym procesem 11

VI. Odpady i produkty uboczne powstające w zakładzie Lp. Nazwa produktu odpadowego/ubocznego Miejsce powstawania (w ciągu technologicznym) Sposób zagospodarowania/utylizacji VII. Miejsce na schemat blokowy Poszczególne elementy schematu rysuj zgodnie z kolejnością zachodzących procesów, uwzględnij również wszystkie wykorzystywane w procesie surowce i powstające produkty. 12

5. ĆWICZENIA 5.1. Produkcja amoniaku 5.1.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dokonaj analizy instrukcji obsługi reaktora do syntezy amoniaku. Wskazówki do realizacji: Analizę instrukcji obsługi można przeprowadzić, w zależności od potrzeb, dla innego urządzenia biorącego udział w procesie produkcji amoniaku. Instrukcje obsługi urządzeń i aparatów znajdują się na każdym stanowisku pracy w zakładzie przemysłowym. Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia, a także sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) uważnie przeczytać instrukcję obsługi reaktora do syntezy amoniaku, 2) wypisać kolejne etapy obsługi urządzenia, 3) napisać cel wykonywanej czynności przy kolejnych etapach obsługi urządzenia, 4) podkreślić czynności o szczególnie istotnym znaczeniu dla prawidłowego przebiegu procesu, 5) wypisać zagrożenia związane z obsługą aparatu, 6) uzupełnić tabelę: Etapy obsługi urządzenia Cel wykonanej czynności Uwagi porady techniczne i technologiczne Uwagi (specjalne przepisy bhp) Zalecane metody nauczania uczenia się: metoda tekstu przewodniego, Środki dydaktyczne: instrukcja obsługi reaktora do syntezy amoniaku. Ćwiczenie 2 Zaprojektuj sposób prowadzenia ruchu w wytwórni amoniaku. Wskazówki do realizacji: Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia, a także sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. 13

Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem dotyczącym wytwarzania amoniaku (4.1.1), 2) określić, od jakich parametrów zależy wydajność procesu, 3) scharakteryzować te parametry, 4) wymienić, jakie czynniki mogą wpłynąć na zmianę poszczególnych parametrów, 5) zaproponować, jakie działania należy podjąć, jeżeli poszczególne parametry procesu ulegną zmianie, 6) zaprezentować wykonane ćwiczenie, 7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia. Zalecane metody nauczania uczenia się: metoda tekstu przewodniego, Środki dydaktyczne: materiał nauczania (4.1.1), literatura do jednostki 311[31].Z5.04. Ćwiczenie 3 Zanalizuj schemat obiegu kołowego gazów podczas wytwarzania amoniaku. Określ korzyści wynikające z zastosowania obiegu gazów. Wskazówki do realizacji: Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia a także sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem dotyczącym wytwarzania amoniaku (4.1.1), 2) określić zawartość amoniaku w gazach poreakcyjnych, 3) uzasadnić potrzebę zastosowania obiegu kołowego w procesie wytwarzania amoniaku, 4) zapoznać się z rysunkiem 5 (materiał nauczania punkt 4.1.1), 5) wyjaśnić, na podstawie schematu zasadę działania obiegu kołowego gazów w wytwórni amoniaku, 6) wymienić korzyści wynikające z zastosowania obiegu kołowego, 7) opisać zasady technologiczne realizowane w obiegu kołowym, 8) zaprezentować wykonane ćwiczenie, 9) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia. Zalecane metody nauczania-uczenia się: metoda projektów, Środki dydaktyczne: schemat otrzymywania amoniaku w obiegu kołowym, materiał nauczania (4.1.1), literatura dla jednostki 311[31].Z5.04. 14

5.2. Produkcja kwasu azotowego(v) 5.2.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Sporządź bilans materiałowy procesu utleniania amoniaku w odniesieniu do masy amoniaku potrzebnej do wyprodukowania 1000 kg 100% kwasu azotowego(v). Obliczenia należy przeprowadzić, przyjmując następujące dane wyjściowe: zawartość amoniaku w mieszaninie amoniakalno-powietrznej wynosi 10,5% obj., z czego 97% utlenia się do tlenku azotu(ii), a pozostałe 3% do azotu, powstały tlenek azotu(ii) przereagowuje na kwas azotowy z wydajnością procesu 98%. Wskazówki do realizacji: Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia, a także sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Szczególny nacisk należy położyć na zasady wykonywania bilansów materiałowych. Nauczyciel powinien również omówić sposób prezentacji wyników obliczeń. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) obliczyć teoretyczną masę NH 3 potrzebną do wyprodukowania 1000 kg 100% HNO 3, 2) obliczyć rzeczywistą masę NH 3 potrzebną do wyprodukowania 1000 kg 100% HNO 3, uwzględniając wydajność procesu, 3) ustalić objętość mieszaniny amoniakalno-powietrznej zawierającej potrzebną ilość amoniaku do wyprodukowania 1000 kg 100% HNO 3, 4) obliczyć masę tlenku azotu(ii) otrzymanego w wyniku utlenienia amoniaku, 5) obliczyć masę azotu otrzymanego w wyniku utlenienia amoniaku, 6) obliczyć masę pary wodnej wytworzonej w reakcji utlenienia amoniaku, 7) obliczyć masę nieprzereagowanego tlenu, 8) obliczyć masę azotu w gazach odlotowych, 9) sporządzić zestawienie bilansowe. Zalecane metody nauczania uczenia się: ćwiczenia obliczeniowe. Środki dydaktyczne: układ okresowy pierwiastków, przykładowe zestawienie bilansowe, kalkulator, literatura z rozdziału 7. Ćwiczenie 2 Jednym z etapów procesu otrzymywania kwasu azotowego(v) z amoniaku jest utlenianie kontaktowe amoniaku w reaktorze. Ustal optymalny skład mieszaniny amoniaku z powietrzem, uwzględniając wydajność tego etapu produkcji i zagrożenia wynikające z właściwości wybuchowych mieszaniny, w oparciu o załączone wykresy fizykochemiczne. 15

A B Rys. 11. A zależność wydajności NO od stosunku stężenia O 2 : NH 3 w mieszaninie, B zawartość NH 3 w powietrzu, powodująca niebezpieczeństwo wybuchu mieszaniny [4] Wskazówki do realizacji: Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia, a także sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) napisać równanie reakcji utleniania amoniaku tlenem do NO, 2) odczytać z wykresu (rys. 11 A) stosunek tlenu do amoniaku, jeżeli wydajność procesu otrzymywania NO wynosi od 90 100%, 3) obliczyć, jaki musi być stosunek powietrza z amoniakiem, aby wartości stosunku stężenia tlenu i amoniaku w mieszaninie reakcyjnej ustalone na podstawie wykresu zostały zachowane (do obliczeń przyjmij zawartość tlenu w powietrzu 21%), 4) odczytać z wykresu zawartość amoniaku w powietrzu, powodującą niebezpieczeństwo wybuchu mieszaniny, 5) ocenić, czy ustalony skład mieszaniny reakcyjnej amoniaku w powietrzu w procesie utleniania do NO jest bezpieczny i nie grozi wybuchem, 6) ustalić, jakie czynniki zwiększają granice wybuchowości mieszaniny, 7) ustalić, jakie czynniki powodują zmniejszenie granicy wybuchowości mieszaniny, 8) porównać otrzymane wyniki z danymi zawartymi w materiale nauczania (4.2), 9) dokonać oceny poprawności wykonanych obliczeń. 16

Zalecane metody nauczania uczenia się: metoda tekstu przewodniego. Środki dydaktyczne: kalkulator, wykresy fizykochemiczne zamieszczone w treści ćwiczenia, podstawy fizykochemiczne produkcji kwasu azotowego(v) (materiał nauczania 4.2.), przybory do pisania. Ćwiczenie 3 Przeprowadź analizę zagrożeń środowiska w wyniku procesów prowadzonych podczas wytwarzania kwasu azotowego(v). Wskazówki do realizacji: Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia, a także sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z materiałem nauczania punkt 4.2.1, 2) zapisać wzory i nazwać tlenki azotu znajdujące się w gazach odlotowych wytwórni kwasu azotowego(v), 3) zaproponować sposób usunięcia ich z gazów odlotowych, napisać równania reakcji ilustrujące te procesy, 4) ustalić, jakie wartości NDS (Największe Dopuszczalne Stężenie) są dopuszczalne dla środowiska, 5) wymienić, jakie zagrożenia dla środowiska wynikają z przekroczenia NDS dla tlenków azotu, 6) określić, jakie inne związki chemiczne szkodliwe dla środowiska mogą powstać z uwolnionych do otoczenia tlenków azotu, napisać odpowiednie równania reakcji, 7) przewidzieć, jakie reagenty procesu wytwarzania kwasu azotowego(v) mogą powodować zagrożenia dla pracowników wytwórni, 8) zaproponować środki ochrony osobistej dla pracowników wytwórni kwasu azotowego(v) w związku z istniejącymi zagrożeniami, 9) opisać po zapoznaniu się z Kartą charakterystyki substancji niebezpiecznej i preparatu niebezpiecznego sposoby postępowania przy udzielaniu pierwszej pomocy poszkodowanym w związku z istniejącymi zagrożeniami, 10) zaprezentować wykonane ćwiczenie, 11) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia. Zalecane metody nauczania uczenia się: metoda tekstu przewodniego. Środki dydaktyczne: materiał nauczania (4.2.1), literatura do jednostki 311[31].Z5.04, Karta charakterystyki substancji niebezpiecznej i preparatu niebezpiecznego dla: amoniaku, kwasu azotowego(v) 50%, tlenków azotu. 17

5.3. Produkcja nawozów azotowych 5.3.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Obserwacja pracy sterowni zakładów azotowych. Wskazówki do realizacji: W celu przeprowadzania poniższego ćwiczenia, konieczne jest zorganizowanie wycieczki na teren zakładów azotowych, najlepiej o pełnym zakresie produkcji produktów azotowych (amoniak, kwas azotowy(v), nawozy). Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien zapoznać uczniów z przepisami bhp obowiązującymi na terenie zakładu przemysłowego. Powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia ze szczególnym uwzględnieniem sposobu wypełnienia karty obserwacji i sposobu przygotowania sprawozdania. Należy zwrócić uwagę na konieczność zadawania pytań oprowadzającemu grupę personelowi zakładu w celu uzyskania potrzebnych, do wykonania ćwiczenia, informacji. Przed wejściem na teren zakładu, nauczyciel powinien również rozdać uczniom instrukcje i karty obserwacji. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z obowiązującymi na terenie zakładu przepisami bhp i stosować się do nich, 2) pobrać od nauczyciela instrukcję i kartę obserwacji, która pomoże Ci w zbieraniu informacji, 3) zebrać informacje o zasadach pracy sterowni, 4) zebrać informacje o obowiązkach pracowników sterowni, 5) zebrać informacje o monitorowanych w sterowni procesach produkcyjnych, 6) narysować uproszczony schemat blokowy monitorowanej wytwórni, 7) na podstawie wypełnionego arkusza obserwacji przygotować sprawozdanie zgodnie z zasadami podanymi przez nauczyciela. Zalecane metody nauczania uczenia się: wycieczka dydaktyczna, metoda tekstu przewodniego. Środki dydaktyczne: karta obserwacji, instrukcja dla ucznia. Ćwiczenie 2 Obserwacja obsługi aparatów instalacji produkcyjnych przemysłu azotowego. Wskazówki do realizacji: W celu przeprowadzania poniższego ćwiczenia konieczne jest zorganizowanie wycieczki na teren zakładów azotowych, najlepiej o pełnym zakresie produkcji produktów azotowych (amoniak, kwas azotowy(v), nawozy). 18

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, nauczyciel powinien zapoznać uczniów z przepisami bhp obowiązującymi na terenie zakładu przemysłowego. Powinien omówić zakres i technikę wykonania ćwiczenia ze szczególnym uwzględnieniem sposobu wypełnienia karty obserwacji i sposobu przygotowania sprawozdania. Należy zwrócić uwagę na konieczność zadawania pytań oprowadzającemu grupę personelowi zakładu w celu uzyskania potrzebnych, do wykonania ćwiczenia, informacji. Przed wejściem na teren zakładu, nauczyciel powinien również rozdać uczniom instrukcje i karty obserwacji. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapoznać się z obowiązującymi na terenie zakładu przepisami bhp i stosować się do nich, 2) pobrać od nauczyciela instrukcję i kartę obserwacji, 3) zebrać informacje o wykorzystywanych w procesie produkcyjnym surowcach, 4) zebrać informacje o produktach końcowych procesu, 5) zebrać informacje o urządzeniach stosowanych w procesie produkcji, 6) zebrać informacje o zagrożeniach związanych z procesem produkcji, 7) zebrać informacje o odpadach z procesu produkcyjnego i sposobach ich zagospodarowania, 8) narysować schemat blokowy obserwowanego procesu produkcyjnego, 9) na podstawie wypełnionego arkusza obserwacji przygotować sprawozdanie zgodnie z zasadami podanymi przez nauczyciela Zalecane metody nauczania uczenia się: wycieczka dydaktyczna, metoda tekstu przewodniego. Środki dydaktyczne: karta obserwacji, instrukcja dla ucznia, karty charakterystyki produktów. 19

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego Test dwustopniowy do jednostki modułowej Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których: zadania 1, 2, 4, 5, 9, 11, 13, 15, 16, 17, 18, 20 są z poziomu podstawowego, zadania 3, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 19 są z poziomu ponadpodstawowego. Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak uczeń otrzymuje 0 punktów. Proponuje się następujące normy wymagań uczeń otrzyma następujące oceny szkolne: dopuszczający za rozwiązanie co najmniej 8 zadań z poziomu podstawowego, dostateczny za rozwiązanie co najmniej 12 zadań z poziomu podstawowego, dobry za rozwiązanie 16 zadań, w tym co najmniej 4 z poziomu ponadpodstawowego, bardzo dobry za rozwiązanie 19 zadań, w tym co najmniej 7 z poziomu ponadpodstawowego. Klucz odpowiedzi: 1. b, 2. c, 3. a, 4. d, 5. b, 6.c, 7. d, 8. b, 9. a, 10. c, 11. b, 12. b, 13. c, 14. a, 15. d, 16. c, 17. d, 18. a, 19. c, 20. c Plan testu Nr zad. 1 2 3 4 5 Cel operacyjny (mierzone osiągnięcia ucznia) Scharakteryzować przygotowanie surowca do syntezy amoniaku Określić skład gazu syntezowego stosowanego do syntezy amoniaku Scharakteryzować zależność wydajności syntezy amoniaku do ciśnienia i temperatury Określić wpływ czynników zewnętrznych na proces korozji wodorowej Określać sposób przygotowania katalizatora/kontaktu do syntezy amoniaku Kategoria celu Poziom wymagań Poprawna odpowiedź B P B A P C C PP A A P C A P B 20

Nr zad. 6 7 8 9 Cel operacyjny (mierzone osiągnięcia ucznia) Scharakteryzować trucizny kontaktu w reaktorze radialnym do otrzymywania amoniaku Ocenić, które parametry mają wpływ na stopień utlenienia amoniaku Scharakteryzować, zawartość amoniaku w powietrzu, powodującą wybuch Określić, które z niebezpiecznych substancji stosowanych w zakładach wytwarzających kwas azotowy(v) stanowią zagrożenie dla środowiska Kategoria celu Poziom wymagań Poprawna odpowiedź C PP D C PP D C PP B A P A 10 Sporządzać prosty bilans materiałowy C PP D 11 12 Rozróżniać reakcje zachodzące w wytwórni kwasu azotowego(v) Scharakteryzować przebieg produkcji HNO 3 w oparciu o uproszczony schemat instalacji przemysłowej B P B C PP B 13 Określić skład saletry amonowej A P C 14 15 16 17 18 19 20 Przedstawić chemizm produkcji mocznika Podać przykłady zastosowania mocznika Zinterpretować uproszczony schemat wytwarzania saletry amonowej Dobrać surowce do produkcji saletry amonowej jako nawozu Scharakteryzować zasady ochrony ppoż. w zakładzie produkcji saletry amonowej Scharakteryzować zasady ochrony środowiska w zakładach nawozów azotowych Zinterpretować schemat wytwarzania związków azotowych C PP A A P D C P C B P D B P A C PP C C P C 21

Przebieg testowania INSTRUKCJA DLA NAUCZYCIELA 1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z wyprzedzeniem co najmniej jednotygodniowym. 1. Omów cel stosowania pomiaru dydaktycznego. 2. Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania. 3. Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi). 4. Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy. 5. Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, podaj czas przeznaczony na udzielanie odpowiedzi. 6. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości). 7. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się czasie zakończenia udzielania odpowiedzi. 8. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych. 9. Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego. 10. Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które sprawiły uczniom największe trudności. 11. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności. 12. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń dydaktycznych niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu. INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Test zawiera 20 zadań wielokrotnego wyboru o różnym stopniu trudności. W każdym zadaniu tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa. 5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową. 6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania. 7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. 8. Na rozwiązanie testu masz 45 min. Powodzenia Materiały dla ucznia: instrukcja, zestaw zadań testowych, karta odpowiedzi. 22

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 1. Gaz syntezowy używany do produkcji amoniaku musi być oczyszczony z: a) związków siarki, b) związków siarki, CO i CO 2, c) związków siarki i CO, d) CO i CO 2. 2. Skład procentowy gazu syntezowego używanego do produkcji amoniaku to: a) 75% N 2 i 25% H 2, b) 50% N 2 i 50% H 2, c) 25% N 2 i 75% H 2, d) 65% N 2 i 35% H 2. 3. Aby zwiększyć wydajność reakcji N 2 + 3H 2 2 NH 3 ΔH 0 = -92,4 kj/mol należy układ: a) ochłodzić i zwiększyć ciśnienie, b) ogrzać i zwiększyć ciśnienie, c) ochłodzić i zmniejszyć ciśnienie, d) ogrzać i zmniejszyć ciśnienie. 4. Korozja wodorowa polegająca na przenikaniu wodoru do sieci krystalicznej, tworzeniu metanu i pękaniu metalu: a) nasila się tylko ze wzrostem temperatury, b) nasila się tylko z obniżeniem ciśnienia, c) nasila się ze wzrostem ciśnienia i temperatury d) nie zależy od ciśnienia i temperatury. 5. Najlepszym kontaktem w syntezie amoniaku jest: a) żelazo aktywowane dodatkiem Al 2 O 3, b) żelazo aktywowane tlenkami glinu i potasu, c) stop platyny i rodu, d) żelazo i platyna. 6. Do zatrucia kontaktu w syntezie amoniaku może dojść na skutek obecności: a) siarki i węglowodorów w tym metanu, b) siarki, metanu i wody, c) węglowodorów z wyjątkiem metanu, d) siarki, węglowodorów (z wyjątkiem metanu) i wody. 7. Na wydajność procesu utleniania amoniaku na katalizatorze platynowo-rodowym wpływa: a) tylko temperatura siatki Pt Rh, b) tylko czas zetknięcia gazu z kontaktem, c) tylko zawartość amoniaku w mieszaninie, d) wszystkie wymienione parametry. 23

8. Do wybuchu mieszaniny amoniaku z powietrzem nad wodnym roztworem amoniaku może dojść, jeżeli zawartość amoniaku w temperaturze 30ºC w mieszaninie wynosi: a) 11%, b) 18%, c) 28%, d) 16%. 9. Która/które z substancji stanowią największy problem ekologiczny dla zakładów wytwarzających kwas azotowy(v): a) tlenki azotu, b) amoniak, c) kwas azotowy(v), d) kwas siarkowy(vi). 10. Podczas syntezy amoniaku wg równania N 2 + 3H 2 2 NH 3 otrzymano 140 t amoniaku w ciągu doby. Ile azotu zużyto w procesie jeżeli wydajność procesu wynosiła 98%: a) 105 ton, b) 107 ton, c) 36 ton, d) 143 tony. 11. W procesach technologicznych wytwórni kwasu azotowego(v) nie zachodzi reakcja: a) 3NO 2 + H 2 O 2HNO 3 + NO, b) NH 4 NO 3 NH 3 + HNO 3, c) 2NO + O 2 2NO 2, d) 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O. 24

12. Zgodnie z poniższym schematem produkcja kwasu azotowego(v) przebiega w następującej kolejności procesów jednostkowych: a) utlenianie amoniaku, absorpcja NO 2, utlenianie NO do NO 2, chłodzenie, b) utlenianie amoniaku, chłodzenie, utlenianie NO do NO 2, absorpcja NO 2, c) chłodzenie, utlenianie amoniaku, utlenianie NO do NO 2, absorpcja NO 2, d) utlenianie amoniaku, chłodzenie, absorpcja NO 2, utlenianie NO do NO 2. Rys. 9. Schemat produkcji kwasu azotowego(v) [2] 1a 1d sprężarki, 2 reaktor, 3 wymiennik ciepła, 4 chłodnica wodna, 5 oddzielacz, 6 kolumna dotleniająca, 7 kolumna absorpcyjna, 8 kolumna bieląca 13. W celu zmniejszenia właściwości wybuchowych saletry w procesie produkcji dodaje się do niej: a) pył węglowy, b) mocznik, c) węglan wapnia, d) sole miedzi. 14. Reakcją niepożądaną w procesie produkcji mocznika jest: a) 2NH 2 CO NH 2 NH 2 CO NH CO NH 2 + NH 3, b) 2NH 3 + CO 2 NH 2 CO NH 2 + H 2 O, c) 2NH 3 + CO 2 NH 2 CO ONH 4, d) NH 2 CO ONH 4 NH 2 CO NH 2 + H 2 O. 15. Mocznika nie wykorzystuje się w produkcji:. a) środków chwastobójczych, b) melaminy, c) dodatków do pasz, d) superfosfatów. 25

16. Zgodnie z poniższym schematem do granulacji mechanicznej saletry amonowej wykorzystuje się: a) zawrót i NH 3, b) surowce stałe i roztwór NH 3, c) surowce stałe i roztwór NH 4 NO 3, d) roztwór NH 4 NO 3 i HNO 3. HNO 3 neutralizacja NH 3 odparowanie (1) (2) granulacja mechaniczna podziarno frakcjonowanie nadziarno kruszenie granulowana saletra amonowa 17. Do produkcji saletry amonowej jako nawozu używa się: a) ciekłego NH 3 i gazowego CO 2, b) gazowego NH 3 i 96% HNO 3, c) ciekłego NH 3 i 56% HNO 3, d) gazowego NH 3 i 56% HNO 3. 18. W miejscu produkcji i magazynowania saletry amonowej nie wolno pracować z otwartym ogniem, ponieważ: a) saletra amonowa jest utleniaczem i podtrzymuje palenie innych materiałów, b) saletra amonowa jest łatwo palna, c) ogień powoduje, że saletra amonowa zmniejsza wilgotność i zbryla się, d) powoduje to wysychanie powietrza, a saletra amonowa powinna być przechowywana w środowisku wilgotnym. 19. Wody odpadowe z produkcji saletry amonowej nie są w Polsce: a) wykorzystywane jako ciecz absorpcyjna przy produkcji kwasu azotowego, b) poddawane wymianie jonowej, a odzyskane w ten sposób związki azotu wykorzystywane do produkcji saletry, c) poddawane odwróconej osmozie, a odzyskane w ten sposób związki azotu wykorzystywane do produkcji amoniaku, d) wykorzystywane jako surowiec do produkcji nawozów płynnych głównie RSM. 26

20. Zgodnie z poniższym schematem do produkcji roztworów azotowych jako nawozów używa się: a) HNO 3, NH 3, dolomit, b) HNO 3, mocznik, NH 3, c) NH 3, mocznik, saletra amonowa, d) NH 4 NO 3, dolomit, amoniak. amoniak techniczny biomasa woda powietrze wytwórnia amoniaku amoniak nawozowy NH 3 + CO 2 wytwórnia nitrofosfatów nitrofosfaty NP gaz ziemny węgiel nafta NH 3 powietrze HNO 3 wytwórnia kwasu azotowego(v) techniczny kwas azotowy gaz rafineryjny CO2 -produkt uboczny produkcji amoniaku NH 3 NH 3 roztwór NH 4NO 3 wytwórnia saletry amonowej dolomit wytwórnia roztworów azotowych CO(HN 2) 2 HNO 3 roztwór NH 4NO 3 wytwórnia azotanu amonowego z wypełniaczem roztwory azotowe saletra amonowa saletrzak RMA RSM RSA NH 3 wytwórnia mocznika techniczny mocznik CO 2 mocznik nawozowy wytwórnia ciekłego CO 2 techniczny CO 2 27

KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko... Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych Zakreśl poprawną odpowiedź. Nr Odpowiedź zadania 1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d 10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d Razem Punktacja 28

Zadanie praktyczne wysoko symulowane Proponowany test sumujący jest przeznaczony do przeprowadzenia po zakończonym procesie kształcenia w jednostce modułowej Wytwarzanie amoniaku, kwasu azotowego(v) i nawozów azotowych. Test ma charakter próby pracy i pozwala na ocenę umiejętności uczniów w zakresie, posługiwania się schematem aparatu, interpretowania wykresów fizykochemicznych i wzorów matematycznych, dobierania parametrów procesu, obliczania wydajności, scharakteryzowania wpływu różnych czynników na wydajność procesu technologicznego. Test ma charakter sprawdzający, tzn. ukierunkowany jest na porównanie wyników z założonymi w programie celami kształcenia. Instrukcja dla nauczyciela 1. Czas trwania testu 60 minut. 2. Należy przygotować indywidualne stanowisko pracy dla każdego ucznia. 3. Zapewnić dostęp do literatury potrzebnej do wykonania zadania. 4. Omówić z uczniami przebieg testu praktycznego. 5. Podczas przeprowadzenia testu nauczyciel pełni rolę obserwatora. Uczeń może maksymalnie otrzymać 21 punktów. Test uczeń zaliczy, jeśli uzyska 9 punktów, aby otrzymać ocenę dostateczną, powinien uzyskać 11 14 punktów, na ocenę dobrą, powinien uzyskać 15 18 punktów, na ocenę bardzo dobrą, powinien uzyskać 19 21 punktów wykonując wszystkie zadania. Instrukcja dla ucznia 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Możesz korzystać z dołączonego materiału do zadania (załącznik), tablic matematycznych, kalkulatora. 3. Obliczając wydajność aparatu do syntezy amoniaku, przyjmij następujące dane techniczne i ruchowe: wysokość reaktora 14 m, średnica wewnętrzna reaktora 850 mm, zawartość inertów w gazach obiegowych 7%, wkraplanie amoniaku w temperaturze 5ºC, szybkość objętościowa gazu 25000 h -1, ciśnienie 300 atm, współczynnik wykorzystania wewnętrznej przestrzeni reaktora 35%. 4. Zanim przystąpisz do wykonania zadania, zaplanuj pracę. Pomoże Ci w tym KARTA PRACY. 5. Odpowiedzi wpisuj w wyznaczonych miejscach KARTY. 6. Pracuj samodzielnie. 7. Po zakończeniu zadania oddaj nauczycielowi KARTĘ PRACY. 8. Na wykonanie zadania masz 45 minut. Powodzenia 29

Treść zadania Scharakteryzuj budowę i pracę reaktora radialnego do syntezy amoniaku Działanie Twoje powinno przebiegać w trzech etapach: ETAP I faza przygotowawcza: zapoznaj się z dołączoną dokumentacją do zadnia, zapoznaj się ze schematem reaktora radialnego do syntezy amoniaku, zinterpretuj wzór na obliczanie wydajności reaktora radialnego, odczytaj potrzebne dane z wykresów do obliczenia wydajności reaktora. ETAP II faza realizacyjna: opisz pracę reaktora radialnego do syntezy amoniaku, scharakteryzuj budowę reaktora radialnego, pamiętając, że jest to aparat pracujący pod zwiększonym ciśnieniem, oblicz wydajność reaktora, oceń, jak na wydajność aparatu wpłynie wzrost objętości masy kontaktowej oraz zużycie katalizatora. ETAP III faza oceniająca: zinterpretuj uzyskane wyniki. 30

Załącznik Schemat reaktora radialnego do syntezy amoniaku [4] 1 kosz z kontaktem, 2 zewnętrzny płaszcz ciśnieniowy, 4 dolna warstwa kontaktu, 5 rura wymiennika ciepła Wydajność aparatu do syntezy amoniaku oblicza się ze wzoru: [4] G = ( V v C2 C1)0,771 100 + C 1 gdzie: G wydajność aparatu, kg/h, 3 m V szybkość objętościowa gazu,, 3 m h v objętość masy kontaktowej, m 3, C 1 zawartość amoniaku w mieszaninie azotowo-wodorowej przy wejściu do aparatu, %, C 2 zawartość amoniaku przy wyjściu z aparatu, %, 0,771 gęstość amoniaku, kg/m 3. 31

Dane do obliczeń odczytasz z wykresów: [4] 32

Karta pracy Nazwa i adres szkoły Nazwisko i imię ucznia Data Uzyskana suma punktów Zadanie Odpowiedź Opisz pracę reaktora radialnego do syntezy amoniaku Opisz budowę aparatu do syntezy amoniaku Wykonaj obliczenia dotyczące wydajności reaktora Wnioski dotyczące aktywności reaktora Cechy materiału, z jakiego jest wykonany (trzy cechy Kształt Budowa ścianek aparatu Sposób łączenia elementów Zasady bhp podczas obsługi aparatu Ustalenie wzoru na objętość walca Obliczenie objętości masy kontaktowej w reaktorze Odczytanie wartości C 1, C 2, z wykresów Obliczenie wydajności reaktora Zmniejszenie aktywności katalizatora Zwiększenie masy kontaktowej 33

Lp. 1 Proponowana ocena zadania Maksymalna liczba punktów Czynności możliwa do uzyskania Opisanie pracy reaktora radialnego 5 do syntezy amoniaku na podstawie schematu podanie trzech cech Opisanie materiału, z jakiego jest 3 budowy aparatu wykonany do syntezy amoniaku określenie kształtu Uzyskana liczba punktów 2 określenie sposobu wykończenia ścianek aparatu podanie sposobu łączenia elementów podanie zasad bhp w przypadku usuwania zauważonych nieszczelności 3 2 3 Obliczenie dotyczące wydajności reaktora ustalenie wzoru na objętość walca 1 obliczenie objętości masy kontaktowej w reaktorze 1 odczytanie wartości C 1, C 2, z wykresów 2 obliczenie wydajności reaktora 2 4 Ocena dotyczące aktywności reaktora określenie, jak wpłynie zmniejszenie aktywności katalizatora na aktywność reaktora określenie, jak wpłynie na aktywność reaktora zwiększenie masy kontaktowej 1 1 34

7. LITERATURA 1. Bortel E., Koneczny H.: Zarys technologii chemicznej. PWN, Warszawa 1992 2. Molenda J.: Chemia techniczna. WNT, Warszawa 1985 3. Molenda J.: Technologia chemiczna. WSiP, Warszawa 1996 4. Muchlenow I., Kuzniecow D. i inni: Ogólna technologia chemiczna. WNT, Warszawa 1974 5. Najlepsze Dostępne Techniki (BAT). Wytyczne dla Branży Chemicznej w Polsce. Przemysł Wielkotonażowych Chemikaliów Nieorganicznych, Amoniaku, Kwasów i Nawozów Sztucznych. Wersja II. Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2005 6. www.hse.gov.uk/pubns/indg230.pdf- The Health and Safety Executive UK 35