{"paper":{"id":"a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny","subject":"a56","category":"egzamin-zawodowy","year":2018,"month":"czerwiec","level":null,"variant":null,"exam_pdf":"a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny/a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny.pdf","key_pdf":"a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny-zasady-oceniania/a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny-zasady-oceniania.pdf","question_count":1,"source_label":"A56 · Egzamin zawodowy · czerwiec 2018","subject_label":"a56","category_label":"Egzamin zawodowy"},"questions":[{"id":"a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny/zad/PE","paper_id":"a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny","number":"PE","points":null,"ptype":"open","subject":"a56","category":"egzamin-zawodowy","year":2018,"month":"czerwiec","level":null,"text":"Zadanie egzaminacyjne\nNa podstawie skróconego opisu procesu technologicznego oraz wykazu danych wyjściowych opracuj kartę\ntechnologiczną procesu produkcji aniliny metodą redukcji nitrobenzenu żelazem w środowisku kwaśnym\noraz wykonaj obliczenia dotyczące zapotrzebowania na składniki wprowadzane do instalacji w jednym cyklu\nprodukcyjnym. Uzupełnij uproszczony schemat ideowy procesu, wpisując w miejsce kropek brakujące nazwy\nsubstancji wprowadzanych do instalacji, produktów i operacji technologicznych. Uzupełnij Tabelę 1 - Opis\nuproszczonego schematu technologicznego. Uzupełnij Wykaz wybranych punktów kontroli temperatury,\npodając oczekiwaną wartość mierzonego parametru w każdym z nich. Wszystkie formularze niezbędne do\nsporządzenia dokumentacji znajdują się w arkuszu egzaminacyjnym.\nSkrócony opis okresowego procesu technologicznego produkcji aniliny metodą redukcji nitrobenzenu\nw środowisku kwaśnym\nProces produkcji aniliny metodą redukcji w środowisku kwaśnym przebiega zgodnie z reakcjami\nprzedstawionymi równaniami\nC6H5NO2 + 3Fe + 7 HCl → C6H5NH3Cl + 3FeCl2 + 2H2O (redukcja)\nC6H5NH3Cl + NaOH → C6H5NH2 + NaCl + H2O (neutralizacja)\nCykl produkcyjny rozpoczyna się od napełnienia reaktora kwasem solnym i wodą. Do roztworu dodaje się\nczęść opiłków żelaza. Po uruchomieniu mieszadła mieszaninę ogrzewa się bezprzeponowo parą wodną do\ntemperatury wrzenia, a następnie wprowadza się pierwszą porcję nitrobenzenu. Chwilę potem wyłącza się\ndopływ pary, ponieważ do utrzymania mieszaniny w stanie wrzenia wystarczy wydzielające się ciepło\nreakcji. Proces, który przebiega w temperaturze 85℃, prowadzi się dalej dodając kolejne porcje nitrobenzenu\ni opiłków żelaza specjalnymi dozownikami. Pary nitrobenzenu, aniliny i wody skraplają się w chłodnicy\nzwrotnej umieszczonej nad reaktorem i spływają z powrotem do cieczy, w której zachodzi reakcja.\nZabarwienie skroplin pozwala ocenić stopień zaawansowania procesu - żółte zabarwienie świadczy o tym, że\nw reaktorze jest jeszcze nieprzereagowany nitrobenzen. Proces redukcji należy uznać za zakończony, gdy\nskropliny są bezbarwne. Następnie zawartość reaktora, który zaopatrzony jest w płaszcz chłodzący zasilany\nwodą, należy ochłodzić do temperatury 70℃ i wprowadzić wodorotlenek sodu, którym zobojętnia się\nmieszaninę reakcyjną. Po zneutralizowaniu jest ona kierowana do kotła destylacyjnego ogrzewanego parą\nwodną. Destylacja przebiega w temperaturze 120℃. Z kotła odprowadzany jest szlam i mieszanina\nporeakcyjna składająca się z wody anilinowej i aniliny. Mieszanina ta jest następnie chłodzona w płaszczowo\n-rurowym wymienniku ciepła do temperatury 20℃. Po schłodzeniu poddawana jest procesowi ekstrakcji\ncelem oddzielenia wody anilinowej od aniliny. Ekstrakcja przebiega w 20℃ z użyciem eteru dietylowego.\nMieszanina ulega rozwarstwieniu - wodę anilinową odprowadza się jako produkt odpadowy, a warstwa\nanilinowa poddawana jest procesowi destylacji w temperaturze 170℃. Proces destylacji przebiega w kotle\ndestylacyjnym, z którego u dołu odpływa anilina, a u szczytu odbierane są opary eteru dietylowego. Eter po\nskropleniu i schłodzeniu jest zawracany do procesu ekstrakcji. Gotowy produkt chłodzony jest do\ntemperatury 20℃ w płaszczowo- rurowym wymienniku ciepła.\nWykaz danych wyjściowych do wykonania obliczeń dotyczących zapotrzebowania na surowce\npotrzebne do wyprodukowania czystej aniliny w jednym cyklu produkcyjnym\nCzas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 180 minut.\nOcenie podlegać będzie 5 rezultatów:\n karta technologiczna procesu,\n zestawienie obliczeń dotyczących zapotrzebowania na surowce potrzebne do wyprodukowania czystej\naniliny w jednym cyklu produkcyjnym,\n uproszczony schemat ideowy procesu produkcji aniliny,\n opis uproszczonego schematu technologicznego procesu produkcji aniliny - Tabela 1,\n wykaz wybranych punktów kontroli temperatury.\n masa aniliny otrzymywana w jednym cyklu produkcyjnym: 1 tona\n stopień przemiany nitrobenzenu do aniliny: 0,92\n stężenie HCl wprowadzanego do instalacji: 30 % (m/m)\n w procesie produkcyjnym na 1 kmol nitrobenzenu zużywa się\n 3,5 kmola Fe\n 7,4 kmola HCl (100 % (m/m))\n 4,0 kmola H2O\n 1,4 kmola NaOH\n 2,0 kmola (C2H5)2O\nJeżeli nie jest podane inaczej, wyniki obliczeń podaj we wskazanych jednostkach z dokładnością do liczb\ncałkowitych.\nmol\ng\nM\nNO\nH\nC\n123\n2\n5\n6\n\nmol\ng\nM\nNH\nH\nC\n93\n2\n5\n6\n\nmol\ng\nM HCl\n5,\n36\n\nmol\ng\nM\nO\nH\n18\n2 \nmol\ng\nM Fe\n56\n\nmol\ng\nM NaOH\n40\n\nmol\ng\nM\nO\nH\nC\n74\n2\n5\n2\n)\n(\n\nKarta technologiczna procesu\nKARTA TECHNOLOGICZNA PROCESU\nProces technologiczny\nMetoda\nRodzaj procesu\nReakcje procesu\n1. reakcja redukcji - równanie reakcji:\n2. reakcja neutralizacji - równanie reakcji:\nSubstancje wprowadzane\ndo instalacji\n1.\n2.\n3.\n4.\n5.\n6.\nGłówny produkt\nProdukty odpadowe\nMasa aniliny otrzymywana\nw jednym cyklu produkcyjnym\n[t]\nStopień przemiany nitrobenzenu\ndo aniliny\nStężenie HCl wprowadzanego\ndo instalacji [%] (m/m)\nZestawienie obliczeń dotyczących zapotrzebowania na surowce potrzebne do wyprodukowania czystej\naniliny w jednym cyklu produkcyjnym\nMasa aniliny uzyskiwana w trakcie jednego cyklu produkcyjnego [kg]\nStechiometryczna (przy teoretycznej wydajności 100 %) ilość nitrobenzenu potrzebnego do wyprodukowania\nwskazanej ilości aniliny [kg]\nMasa nitrobenzenu potrzebnego do wyprodukowania wskazanej ilości aniliny przy założonym stopniu przemiany\nnitrobenzenu do aniliny [kg]\nLiczba moli nitrobenzenu potrzebnego do wyprodukowania wskazanej ilości aniliny przy założonym stopniu\nprzemiany nitrobenzenu do aniliny [kmol]\nWynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku\nZapotrzebowanie na pozostałe składniki wprowadzane do instalacji niezbędne do wyprodukowania wskazanej\nilości czystej aniliny zgodnie z warunkami zadania [kg]\n1a. HCl (100 % (m/m))\n1b. HCl (30 % (m/m))\n2\n3\n4\n5\nUproszczony schemat ideowy procesu produkcji aniliny\nUproszczony schemat technologiczny procesu produkcji aniliny\nTabela 1. Opis uproszczonego schematu technologicznego procesu produkcji aniliny\nNazwa urządzenia\nOznaczenie urządzenia\nna schemacie technologicznym (numer)\nWymiennik ciepła/chłodnica\n2 i 5\n1\nSeparator/ekstraktor\nWykaz wybranych punktów kontroli temperatury\nPunkt kontroli temperatury\nWartość temperatury\n[°C]\nTemperatura w dowolnym punkcie reaktora w trakcie prowadzenia procesu redukcji\nTemperatura w dowolnym punkcie reaktora w trakcie prowadzenia procesu\nneutralizacji\nTemperatura w dowolnym punkcie kotła destylacyjnego oddzielającego szlam od\nmieszaniny poreakcyjnej\nTemperatura w rurociągu odprowadzającym mieszaninę aniliny i wody anilinowej\nz chłodnicy\nTemperatura w dowolnym punkcie separatora\nTemperatura w dowolnym punkcie kotła destylacyjnego, z którego odbierana jest\nanilina i eter dietylowy\nTemperatura w rurociągu odprowadzającym gotowy produkt z chłodnicy do\nzbiorników magazynowych","answer":null,"answer_text":"Nazwa\nkwalifikacji:\nOrganizacja i kontrolowanie procesów technologicznych w przemyśle chemicznym\nOznaczenie\nkwalifikacji:\nA.56\nNumer zadania:\n01\nKod arkusza:\nA.56-01-01_zo\nLp.\nElementy podlegające ocenie/kryteria oceny\nDopuszcza się możliwość użycia innych sformułowań oddających treść, jaka została podana w kryteriach pod warunkiem\nich poprawności merytorycznej\nR.1\nRezultat 1: Karta technologiczna procesu\nR.1.1\nZapisany proces technologiczny: produkcja aniliny\nR.1.2\nZapisana metoda: redukcja nitrobenzenu w środowisku kwaśnym\nR.1.3\nZapisana reakcja redukcji: C6H5NO2 + 3Fe +7 HCl → C6H5NH3Cl + 3FeCl2 + 2H2O\nR.1.4\nZapisana reakcja neutralizacji: C6H5NH3Cl + NaOH → C6H5NH2 + NaCl + H2O\nR.1.5\nZapisane składniki wprowadzane do instalacji:\n- nitrobenzen/C6H5NO2\n- kwas solny/HCl\n- opiłki żelaza/Fe\n- woda/H2O\n- wodorotlenek sodu/NaOH\n- eter dietylowy/(C2H5)2O\nUWAGA: Kryterium należy uznać za spełnione, jeżeli zapisane są co najmniej 4 pozycje spośród wyżej wymienionych.\nR.1.6\nZapisany główny produkt: anilina\nR.1.7\nZapisany przynajmniej 1 z produktów odpadowych:\n- szlam\n- woda anilinowa\nR.1.8\nZapisana masa aniliny otrzymywana w jednym cyklu produkcyjnym: 1 tona lub 1 t lub 1\nR.1.9\nZapisany stopień przemiany nitrobenzenu do aniliny: 0,92\nR.1.10\nZapisane stężenie HCl wprowadzanego do instalacji: 30% lub 30\nR.2\nRezultat 2: Zestawienie obliczeń dotyczących zapotrzebowania na surowce potrzebne do wyprodukowania\nczystej aniliny w jednym cyklu produkcyjnym\nUwaga: Kryteria R.1.5 - R.1.10 należy uznać za spełnione, jeżeli uzyskany wynik jest poprawny dla wyliczonej ilości moli\nnitrobenzenu w kryterium R.2.4\nR.2.1\nZapisana masa aniliny uzyskiwana w trakcie jednego cyklu produkcyjnego: 1000 kg\nR.2.2\nObliczona stechiometryczna (przy teoretycznej wydajności 100 %) ilość nitrobenzenu potrzebnego do wyprodukowania wskazanej\nilości aniliny: 1323 kg\nR.2.3\nObliczona masa nitrobenzenu potrzebnego do wyprodukowania wskazanej ilości aniliny przy założonym stopniu przemiany\nnitrobenzenu do aniliny: 1438 kg\nR.2.4\nObliczona ilość moli nitrobenzenu potrzebnego do wyprodukowania wskazanej ilości aniliny przy założonym stopniu przemiany\nnitrobenzenu do aniliny: 11,7 kmoli\nR.2.5\nObliczone zapotrzebowanie na HCl (100 %) wprowadzany do instalacji: 3158 lub 3160 lub 3176 kg\nR.2.6\nObliczone zapotrzebowanie na HCl (30 %) wprowadzany do instalacji: 10527 lub 10533 lub 10534 lub 10587 kg\nR.2.7\nObliczone zapotrzebowanie na Fe wprowadzane do instalacji: 2291 lub 2293 lub 2296 kg\nR.2.8\nObliczone zapotrzebowanie na wodę wprowadzaną do instalacji: 842 lub 846 kg\nR.2.9\nObliczone zapotrzebowanie na NaOH wprowadzany do instalacji: 640 lub 655 kg\nR.2.10\nObliczone zapotrzebowanie na eter dietylowy wprowadzany do instalacji: 1702 lub 1730 lub 1732 kg\nR.3\nRezultat 3: Uproszczony schemat ideowy procesu produkcji aniliny\nUwaga: określenia wpisane w miejscach zgodnie ze schematem zamieszczonym na końcu niniejszych zasad oceniania\nR.3.1\nW odpowiedniej pozycji wpisan nazwa składnika wprowadzanego do instalacji: opiłki żelaza/Fe\nR.3.2\nW odpowiedniej pozycji wpisana nazwa składnika wprowadzanego do instalacj: eter dietylowy/(C2H5)2O\nR.3.3\nW odpowiedniej pozycji wpisane: redukcja\nR.3.4\nW odpowiedniej pozycji wpisane: neutralizacja\nR.3.5\nW odpowiedniej pozycji wpisane: ekstrakcja\nR.3.6\nW odpowiedniej pozycji wpisane: destylacja\nR.3.7\nW odpowiedniej pozycji wpisane: chłodzenie\nR.3.8\nW odpowiedniej pozycji wpisane: szlam\nR.3.9\nW odpowiedniej pozycji wpisane: woda anilinowa\nR.3.10\nW odpowiedniej pozycji wpisana nazwa produktu głównego: anilina (lub C6H5NH2)\nR.4\nRezultat 4: Uproszczony schemat technologiczny procesu produkcji aniliny\nW Tabeli 1 przypisane poszczególnym urządzeniom lub oznaczeniom na uproszczonym schemacie technologicznym\nprocesu produkcji aniliny następujące oznaczenia lub nazwy urządzeń:\nR.4.1\nWymiennik ciepła/chłodnica: 3 i 6\nR.4.2\nNumer 2 i 5: Kocioł destylacyjny\nR.4.3\nNumer 1: Reaktor/reduktor\nR.4.4\nSeparator/ekstraktor: 4\nR.5\nRezultat 5: Wykaz wybranych punktów kontroli temperatury\nR.5.1\nPodana wartość temperatury w dowolnym punkcie reaktora w trakcie prowadzenia procesu redukcji: 85 °C lub 85\nR.5.2\nPodana wartość temperatury w dowolnym punkcie reaktora w trakcie prowadzenia procesu neutralizacji: 70 °C lub 70\nR.5.3\nPodana wartość temperatury w dowolnym punkcie kotła destylacyjnego oddzielającego szlam od mieszaniny poreakcyjnej: 120 °C\nlub 120\nR.5.4\nPodana wartość temperatury w rurociągu odprowadzającym mieszaninę aniliny i wody anilinowej z chłodnicy: 20 °C lub 20\nR.5.5\nPodana wartość temperatury w dowolnym punkcie separatora: 20 °C lub 20\nR.5.6\nPodana wartość temperatury w dowolnym punkcie kotła destylacyjnego, z którego odbierana jest anilina i eter dietylowy: 170 °C lub\n170\nR.5.7\nPodana wartość temperatury w rurociągu odprowadzającym gotowy produkt) z chłodnicy do zbiorników magazynowych: 20 °C lub\n20\nRezultat 3 (czcionką w kolorze zielonym sa wyróznione zapisy zdajacych, które powinny być zamieszczone w pracy)\nRedukcja\nChłodzenie I\nNeutralizacja\nDestylacja I\nopiłki\nFe\nnitrobenzen\nChłodzenie II\nEkstrakcja\nDestylacja II\nChłodzenie III\nNaOH\neter\ndietylo\nwy\nwoda\nanilin\nwa\nanilina\nszlam\nHCl","solution":null,"image":"img/a56-2018-czerwiec-egzamin-zawodowy-praktyczny/zad-PE.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":2,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":null,"text_source":"ocr","source_label":"A56 · Egzamin zawodowy · czerwiec 2018","subject_label":"a56","category_label":"Egzamin zawodowy"}]}