Szervetlen t echnológiai alap i smeretek

1. Szervetlen technológiai alapismeretek

2. techno:mesterség, szakma • logosz:ismeret, tudás, tudomány • Technológia: • Tudatosság • Újérték teremtés (pozitív gazdasági mérleg)

3. A gyártás “eredményessége” • 1. Anyag és energiamérleg • 2. Gazdasági mérleg • 3. Környezeti hatások • Anyagmérleg (sztöchiometria) • A  B - - -  konszekutív (soros) • - - -  • parallel • Konverzió: - összes, • - hasznos

4. Kitermelés – növelés lehetőségei: • recirkuláció:- műveletek (kristályosítás, desztilláció, aprítás) • egyensúlyi reakcióban • - el nem reagált kiindulási ag. • - melléktermék recirk. • szelektivítás:- katalizátor (aktivitás, szelektivitás) • konszekutív reakció: konverzió csökkentése • Energiamérleg • exoterm • endoterm eljárások • autoterm

5. Gazdasági mérleg • Gyártó kapacitás fogalma, • növelésének lehetőségei • – bruttó gyártókapacitás: • méretnövelés • üzemmód (szakaszos, folyamatos) összefüggése a fajlagos költséggel • - fajlagos gyártókapacitás: • intenzifikálás (T, felület, katal.) • koncentráció növelése • konverzió növelése • szelektivítás

6. Termelékenység (produktivítás) fogalma • Összefüggése • műszaki szinvonallal • szervezéssel (rendszer-, munka-) • gyártókapacitással • a fajlagos kapacitással • szellemi ráfordítással • a “feldolgozottság” fokával

7. A kémiai technológia alaptörvényei • Léptékhatás törvény • A paraméterek nagy számának törvénye • Az automatizáció törvénye • Költségparaméter törvénye Tiszta technológia fogalma

8. A kémiai technológiák legkisebb egysége: -a műveleti egység T I O Z

9. A műveleti egységek kapcsolási lehetőségei: I O Soros

10. O I Soros megkerülő bypass

11. O I Párhuzamos „és ill. is” „vagy”

12. I O Keresztirányú Az anyagáramok nem keverednek!!!

13. I O Visszavezetéses: Az anyag és energiaáram is keveredik

14. I O Nyitott

15. I O Zárt

16. A kémiai technológia jelrendszere • Gráf • Elvi folyamatábra • Gyártástechnológiai leirat

17. Gráf Reaktor Gáz Allaktor Folyadék Szilárd Tároló

18. Elvi folyamatábra 200-220 kg/h I O 50 bar 313 K Zárt

19. Az aprítás eszközei Pofástörő Hengeres törő Golyós v. rudas malom

20. Fázis elegyítés berendezései Rasching gyűrű Koller járat Keverők

21. Az elválasztás, dúsítás berendezései Nehézszuszpenziós dúsító Mágneses szeparátor Szérasztal Flotálás

22. Az elválasztás, dúsítás berendezései Ciklon, hidrociklon Vibroszita Keretes szűrőprés Dobszita Vákuum dobszűrő Elektrosztatikus porleválasztó

23. A hőközlés, hőcsere berendezései Csöves hőcserélő Forgódob

24. Vízkezelés Atmoszférikus vízszűrők Egyszerű vastalanítók Nyomott vízszűrő Ioncserélő

25. NH3 levegő Finomtisztítás CO konverzió Salétromsav gyártás HNO3 cseppfolyósítás Szintézis Kénmentes földgáz Nyers szintézisgáz CO2 Parciális oxidáció vízgőz Karbamid gyártás Műtrágya gyártás Pétisó Karbamid A nitrogénipari kombinát blokksémája

26. Szintézisgáz előállítása Nitrogén: levegő cseppfolyósítás, frakcionált desztilláció (FpO2:- 183 oC, FpN2: -195 oC) Hidrogén: - vízbontás - alacsony szénatomszámú szénhidrogének parciális oxidációja CH4 + H2O  CO + 3 H2 Q= 206 kJ/mol CH4 + 1/2O2 CO + 2 H2 Q= -35,6 kJ/mol katalizátor Ni CO + H2O  CO2 + H2 Q= -41 kJ/mol

27. Szintézisgáz tisztítás • CO konverzió • CO + H2O  CO2 + H2 Q= -41 kJ/mol • a. 400 oC körül katalizátor Fe2O3 • b. 250 oC körül katalizátor ZnO-Cr2O3 • CO2 eltávolítás • abszorpció 28-30 %m/m kálium-karbonát oldatban • finomtisztítás • Rézlúgos abszorpció [Cu(NH3)4]OOCH, [Cu(NH3)4]2CO3 • Mosás cseppfolyós levegővel • Metanizálás • CO + 3 H2 CH4 + H2O • CO2 + 4 H2  CH4 + 2 H2O katalizátor aktív Ni

31. N2 + 3 H2 2 NH3 Q= -45,8 kJ/mol

33. Ammónia konverter

34. Katalizátor az ammónia szintézisnél

35. Ammónia oxidációja, salétromsav gyártás • 4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O Hr = - 907 kJ • 4 NH3 + 4 O2 = 2 N2O + 6 H2O Hr = - 1105 kJ • 4 NH3 + 3 O2 = 2 N2 + 6 H2O Hr = - 1269 kJ • Mellékreakciók • 2 NH3 = N2 + 3 H2 • 2 NO = N2 + O2 • 4 NH3 + 6 NO = 5 N2 + 6 H2O

36. Nitrogén-dioxid abszorpciója • 3 NO2 + H2O  2 HNO3 + NO • Hr = -136,2 kJ/mol Részfolyamatok6 NO2 + 3 H2O  3 HNO3 + 3 HNO23 HNO2 HNO3 + 2 NO + H2O

37. Tömény salétromsav gyártás • Pauling-eljárás: híg salétromsav és tömény kénsav vákuum desztillációja • HOKO-eljárás: N2O4 + H2O + 1/2 O2 = 2 HNO3

38. Katalizátor képzés, alak

40. MŰTRÁGYAGYÁRTÁS Pétisó előállítás: NH3 + HNO3NH4NO3 NH4NO3NH3 + HNO3 (170 – 185 oC) bomlás: NH4NO3N2O + 2 H2O (185 - 210 oC) 2 NH4NO32 N2 + O2 + 4 H2O (210 oC fölött)

41. Pétisó üzem elvi folyamatábrája

42. Karbamid 2 NH3 + CO2NH4-OCO-NH2 (ammóniumkarbamát) (ΔHr = - 160 kJ/mol) Exoterm, reverzibilis, molekulaszám csökkenéssel végbemenő reakció Hőmérséklet: 180 – 220 oC Nyomás: 150-200 bar Tartózkodási idő: 30-60 perc 50-200%-os ammóniafölösleg bepárlás, kristályosítás dermesztés kondenzációs termékek: haszonnövény „kiégése” NH4-OCO-NH2→ NH2-CO-NH2 + H2O (karbamid (ΔHr = 30 kJ/mol)

45. Kénipar • Kénsavgyártás • Műtrágyagyártás • Mosóaktív anyag gyártás Kénsavgyártás: Nyersanyagok: - Szulfidos ércek, elsősorban pirit olcsó As, Se szennyeződés Pörk feldolgozása megoldatlan

46. - Elemi kén „tiszta” drága - Földgáz és ipari melléktermékek kén-hidrogén tartalma környezetbarát, az összes kénigény fele fedezhető drága, de ez a jövő

47. Kénforrások előkészítése olvasztás szivattyúzás szeparálás hőntartás deponálás Frasch

48. Pirit -- pörkölés FeS2 FeS + S kb. 600 oC endoterm 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2600-700 oC endoterm 3 FeS2 + 8 O2 Fe3O4 + 6 SO2 800-1000 oC exoterm Reakcióidő: 700-800 oC-on 2-3 óra 1000 oC-on 1-2 perc Etázsos kemence Fluidágyas pörkölő Elektrosztatikus porleválasztó