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. Kémiai technológiák definíciója • A kémiai technológia mindazon tudásanyag, ami a kémiai reakciók ipari hasznosítását lehetővé teszi. • A kémiai technológiák működnek a vegyiparban és azon kívül is: energiatermelés, kohászat, építőanyagipar, élelmiszeripar, közlekedés, víztisztítás, korrózióvédelem.

4. Kémiai technológiák jellemzői • Nagy számú változóval dolgoznak • Alap változó paraméter a költség • Nagyméretű berendezések • Szervezés döntő szerepet játszik

5. Az ipar fontosabb alágazatai, ahol kémiai technológiák működnek • Papír és csomagolóanyag • Vegyi anyagok • Szénhidrogén és szénfeldolgozás • Műanyag és gumi • Szilikátok, építőanyag

6. Vegyipar általános adatai • A teljes ipari termelés kb 10%-a (fejlett országokban) • A fejlődése az ipar átlagánál nagyobb (US 5%) • Kinek adják el a termékeiket? 52% iparágon belül, ipar más ágai 32%, kormány és a fogyasztók 16% (ezen belül 3,3% védelem) (US adatok) • Fizetések

7. Vegyipar jellemzői • Gyors növekedés • Vegyianyagok nemzetközi kereskedelme • Nagy K+F ráfordítás (termelési érték 4-5%-a) • Erős verseny • Nélkülözhetetlen, mindenre kiterjedő • Tőkeigényes • Legkisebb, gazdaságos termelési volumen • Gyors amortizáció • Ciklikus árváltozások

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

9. 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

10. 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

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

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

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

14. A műveleti egységek kapcsolási lehetőségei: I O Soros

15. O I Soros megkerülő bypass

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

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

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

19. I O Nyitott

20. I O Zárt

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

22. Gráf Reaktor Gáz Allaktor Folyadék Szilárd Tároló

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

24. Energiatermelés kémiai technológiái Atomenergia Hőenergia Mechanikai energia Villamos energia * kémiai folyamat • Kémiai energia * • Hőenergia • Mechanikai energia • Villamos energia • Mechanikai energia • (közlekedés)

25. Energiatermelés kémiai technológiái Kémiai energia Hőenergia CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O Égéshő: 5,55*104kJ/kg Fűtőérték: 4,99*104kJ/kg 235 236 90 143 92U + n  92U* 36Kr* + 56Ba* + 3 n Atomenergia Hőenergia Atommag hasadással termelődő energia 8,21*1010 kJ / kg 235U

26. A nukleáris energia nyerés alapjai

27. Tüzeléstechnika • Égéshő kJ/kg (É) 33808*C% + 144184*(H% - 1/8 O%) + 10460*S% 100 • Fűtőérték kJ/kg F= É– R R = 2510 (9*H% + nedv.%) 100 ahol R a füstgázzal távozó vízgőz párolgáshője • Égési hőmérséklet az a maximális hőmérséklet, amely a tüzelőanyag elméleti levegőszükséglettel való elégetése során keletkezik, ha nincs hőcsere és veszteség. • Légfelesleg tényező a ténylegesen használt és az elméletileg szükséges levegő hányada. • Gyulladási hőmérséklet az a legkisebb hőmérséklet, amire ha az éghető anyagot felmelegítik levegőn, akkor magától meggyullad. • Túl gyors égés: robbanás, robbanó elegy jellemzői az alsóés felső robbanási határ.

28. Az égetés hatásfokát befolyásoló tényezők • A levegőt az égés sebességének megfelelő ütemben kell odavezetni, az égéstermékeket kellő gyorsasággal kell eltávolítani. • Hőveszteségek: a füstgáz hőtartalma, sugárzási és vezetési hőveszteség, tökéletlen égés miatti veszteség. • Alsó és felső robbanási határ, a már és a még robbanó tüzelőanyag-levegő elegy koncentrációja.

29. Tüzelőszerkezetek • A tüzelőanyagok elégetésére és a keletkező hő hasznosítására szolgálnak. • Felépítésük a tüzelőanyag halmazállapotától függ. • Működés kívánalmai: jó tüzelési hatásfok, sokféle tüzelőanyag elégetésére legyen alkalmas, jól szabályozható és gazdaságos legyen. • Gáz, porlasztott olaj és szénpor tüzelés. • Egyéb éghető anyagok

30. Tüzelő berendezések típusai

31. A/ hengerrostély; B/ lengőrostély; 2. A/ lépcsős vándorrostély B/ visszatoló rostély; C/ lépcsős előtoló rostély

32. Forgókemence Veszélyes hulladék kazánrendszer 900 °C Folyékony hulladék 1200 °C Kilépő gáz gáztisztítóba Forgókemence hamu Olvadt salak

35. 1 füstgáz; 2. tüzelőanyag; 3. gőz/víz; 4. víz; 5. levegő; 6. homok; 7. durva idegen anyag; 8. rosta; 9. homok-visszavezetés

36. Olajégő típusok

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

39. Fázis elegyítés berendezései Rasching gyűrű Koller járat Keverők

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

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

42. A hőközlés, hőcsere berendezései Csöves hőcserélő Forgódob

43. Vízkezelés Atmoszférikus vízszűrők Egyszerű vastalanítók Nyomott vízszűrő Ioncserélő

44. 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 nitrogéipari kombinát blokksémája

45. 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

46. 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

50. N2 + 3 H2 2 NH3 Q= -45,8 kJ/mol