Dobór aparatu do procesu technologicznego opiera się na warunkach pracy i bilansie ciepła. W treści podano ciśnienie 1,5 MPa, co oznacza, że proces nie może być realizowany w reaktorze otwartym. Reaktor otwarty nie utrzyma nadciśnienia, a dodatkowo zwiększa ryzyko emisji i utrudnia stabilną kontrolę parametrów procesu. Z tego powodu właściwym wyborem jest autoklaw, czyli reaktor ciśnieniowy o konstrukcji umożliwiającej bezpieczną pracę w układzie zamkniętym.
Drugą kluczową informacją jest to, że polimeryzacja przebiega egzotermicznie, czyli wydziela ciepło. W takich procesach najważniejszym zagrożeniem operacyjnym jest niekontrolowany wzrost temperatury, który może przyspieszać reakcję i powodować dalszy wzrost wydzielania ciepła. Dlatego autoklaw powinien być wyposażony w płaszcz chłodzący, aby możliwy był odbiór ciepła z mieszaniny reakcyjnej i utrzymanie zadanej temperatury (tu: 45°C). Równocześnie konieczny jest pomiar temperatury (dla kontroli kinetyki i bezpieczeństwa) oraz ciśnienia (dla nadzoru nad stanem układu i pracy aparatu).
Odpowiedzi z płaszczem grzejnym nie pasują do procesu egzotermicznego jako rozwiązanie podstawowe: ogrzewanie może być potrzebne jedynie w fazie rozruchu, ale w trakcie reakcji kluczowe jest chłodzenie. Opcje z reaktorem otwartym są niezgodne z wymaganiem pracy pod ciśnieniem 1,5 MPa. Z kolei akcent na pomiar pH nie wynika wprost z treści jako parametr krytyczny do doboru aparatu: informacja o wytrącaniu polimeru koagulantem może mieć znaczenie procesowe, ale nie zastępuje konieczności kontroli T i p w reaktorze ciśnieniowym.
- Dlaczego "autoklaw z możliwością pomiaru ciśnienia i temperatury, wyposażony w płaszcz chłodzący"? Bo łączy wymagania: układ zamknięty dla nadciśnienia + odprowadzanie ciepła dla egzotermii + nadzór T i p.
- Dlaczego nie "autoklaw z pomiarem pH i płaszczem grzejnym"? Pomiar pH nie wynika jako krytyczny do doboru, a płaszcz grzejny jest sprzeczny z dominującą potrzebą chłodzenia.
- Dlaczego nie "reaktor otwarty …"? Reaktor otwarty nie jest przeznaczony do prowadzenia procesu przy 1,5 MPa.
Wskazówka egzaminacyjna: w pytaniach o dobór aparatury najpierw sprawdź, czy w treści pojawia się praca pod ciśnieniem (wymusza aparat ciśnieniowy), a następnie oceń, czy proces jest endo- czy egzotermiczny (kierunek wymiany ciepła i dobór płaszcza).
