Vegyipari műveletek Bevezetés

1. Vegyipari műveletekBevezetés 1. előadás

2. A félév tematikája • Bevezetés • A kémiai technológia általános jellemzése • A víz technológiai kezelése • Nitrogénipar • A kénsav, a foszforsav és a műtrágyák előállítása • Szilikátkémiai technológia • Az alkáli-klorid elektrolízis • Timföldgyártás, alumíniumgyártás • Fémkohászat, a vas és az acél előállítása

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

4. Az európai vegyipar jellemzői • Rendkívül heterogén termékskála, közbenső termékek gyártója – a vegyipar saját output-jának kb. egynegyedét használja fel • Tőkeigényes • Energia-intenzív iparág • Magas tudástartalom, magasan kvalifikált munkaerő • Innováció és K+F fontossága • Koncentrált piacszerkezet

5. World chemicals sales: geographic breakdown • World chemicals turnover was valued at €2744 billion in 2011. • The European chemicals industry, including the European Union and the Rest of Europe, is still in a strong position, posting sales of €642 billion in 2011, 23.4 per cent of world chemicals sales in value terms.

6. World chemicals sales: geographic breakdown • Developments during the years from 2001 to 2011 indicate that the European Union was the overall leader in terms of world chemicals sales, but the region has gradually lost ground to China and Asia (excluding Japan). • The European Union contribution to world chemicals sales declined in 2011 by 10.2 percentage points compared with 2001. • The level of world chemicals sales in value terms increased by 95 per cent in 2011 compared with 2001.

7. Chemicals sales by country: top 30 • China – the biggest chemicals producer in 2011 • Twelve of the top 30 major countries are Asian, generating chemicals sales of €1278 billion • Eight of the top 30 major chemicalsproducing countries are European, generating chemicals sales of €480 billion

8. EU chemicals market share • EU market share nearly halved in 20 years • Developments during the previous 20 years from 1991 to 2011 indicate that the European Union was in a much stronger position than today, posting sales of €295 billion in 1991, 36 per cent of world chemicals sales in value terms. 

9. EU chemicals industry sales by geographic breakdown • Germany remains the largest chemicals producer in Europe, followed by France, Netherlands and Italy. Together, these four countries generated in 2011 64.4 per cent of EU chemicals sales, valued at €347.2 billion.  The share rises to nearly 90 per cent, or €480.3 billion, when including the United Kingdom, Spain, Belgium and Poland. 

10. EU chemicals industry sales by sectoral breakdown • Petrochemicals and polymers accounted for about half of EU chemicals sales in 2011 • Output from the EU chemicals industry covers three wide ranges of products: base chemicals, speciality chemicals and consumer chemicals.

12. A technológia fogalma • Technológia: • Technika • Tágabb: bármely emberi tevékenységgel kapcsolatos eszközök, módszerek • Szűkebb (műszaki): A termék előállításával kapcsolatos módszerek, eljárások, eszközök gyűjteménye • Logos (ész, gondolkodás) • Fogalma: a műszaki ember számára módszerek, eljárások, eszközök összessége, melyek segítségével tudatos eljárás keretében nyersanyagból, félkész termékből terméket állítunk elő

13. A technológiák fajtái • Az átalakítás jellege szerint: • Kémiai • Fizikai • Kohó • Élelmiszer • A kémiai technológiák működnek a vegyiparban és azon kívül is: energiatermelés, kohászat, építőanyag-ipar, élelmiszeripar, közlekedés, víztisztítás, korrózióvédelem. • Ha a termékekben több a logos , mint a technika (anyag) akkor korszerű a technológia. (Mo.: 20-30%)

14. Vegyipari üzem • Kémiai átalakítás: reakció, reaktor • Gazdaságosság!

15. A vegyipar fontosabb történeti vonatkozásai • Primitív társadalmak (i.e. 4000) • fazekasság, kohászat, textíliák festése, bőrcserzés, kozmetikumok • Egyiptom • kémia név eredete • balzsamozás, szóda, timsó használata • Főnícia - üveg • Mezopotámia - sörfőzés • Kína - porcelán, puskapor • nemfémes elemek - csak a kén • fémek felhasználása rézkor, bronzkor, vaskor

16. Az ókori hét fém és későbbi (alkimista) jelük • Az ókorban hét fémet és hét égitestet ismertek, s az idő múlását – többek között – hétnapos egységekkel mérték. Nem csoda, hogy a fémeket és a napokat megfeleltették az égitesteknek. A bolygót és a fémet gyakran a szín alapján kapcsolták össze. Az arany a Nap sárga koronájára emlékeztetett, az ezüst úgy csillogott, mint éjjel a Hold, és a Mars vöröséről a vasra (rozsdára?) asszociáltak. Az ólmot azért hozták összefüggésbe a Szaturnusszal, mert nehéz fém, és olyan "lassan mozogna", ahogy a Szaturnuszt látták keringeni.

17. Középkor • alkémia - aranycsinálás • eszközök (izzító kemence, deszt. lombik) fejlesztése • salétrom- és szódafeldolgozó ipar • anyagtisztítás és anyagosztályozás • salétromsav és királyvíz felhasználás puskapor • anyagok bepárlása, 2-3 hétig tartó tisztítása! • jatrokémia - orvosikémia • Paracelzus - arany helyett gyógyszer (Kísérleti tanulmányozás!) • kohászat • Agricola (Georg Bauer)(1494-1555) • „A fémekről” az első kémiai technológia tankönyv

18. Frisstűzi kemence • egyenletes hőmérséklet (1100-1300 °C) • 2 óra alatt ~ 10 kg-os szivacsos vas „buca” • tömörítés kalapálással, kis széntartalmú lágyvas

19. Damaszkuszi kard készítése

20. Kémia és technológia az újkorban • A 17. sz.-ban tért hódít a tudományos gondolkodás a misztikus spekulációk helyett • előbb kísérletezni, majd az eredményekből elmélet • Robert Boyle (1627-1691) - gáztörvény • könyve: The sceptical chemist - Kétkedőkémikus • 1661 - a kémiai újkor kezdete • oktatás - a 18. sz. elejétől önálló kémiai intézetek • 1735 - Selmecbányai Bányászati Akadémia • laboratóriumi képzés • fémanalitika európai jelentőség!

21. Kémia és technológia az újkorban • 17. sz. legnagyobb kémiai technológusa: Glauber • finomvegyszereket állított elő: kristályosítás • kőszén száraz lepárlása: benzol, fenol, toluol • Glaubersó • 18. sz. Priestley • szódavíz

22. Az ipari forradalom kezdete

23. A vegyipar kialakulása • A 18. sz. második fele, angol textilipar fejlődése: nő a fehérítő anyagok (kénsav, szóda, klór) iránti kereslet • H2SO4 • ólomkamrás kénsavgyártás -1760 Anglia - az első gyár • SO2 <=> SO3 reakció katalizátorai nitrogén-oxidok • Na2CO3 • 2 NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCl (Leblanc, 1791) • Na2SO4 + 2 C + CaCO3 = Na2CO3 + CaS + 2 CO2 • Cl2 • fehérítésre: hypo - NaOCl • klórmész - CaCl(OCl)

24. 19. sz. eleje, gőzgép, ipari forradalom • gőzgép működéséhez: szén bányászat, feldolgozás, kokszolás • készítéséhez acél tömegtermelés • Henry Bessemer (1813-1898) • a kohóban kapott nyersvas fölös szén tartalmát konverterben kiégetik • előny: nem kell külső fűtés • Termelékeny - t/perc • hátrány: kén és foszfor szennyezés bent maradt

27. 19. sz. vége és 20. sz. eleje • Szénfeldolgozás (kokszolás, lepárlás, kigázosítás) • koksz - vasgyártás • gáz - vílágítógáz, városigáz • kátrány (aromások) - szerves vegyipar • színezékek - indigó • gyógyszerek - aszpirin (1899) • robbanóanyagok - nitroglicerin • Szervetlen vegyipar • új szódagyártás - Solvay • elektrolízis - Al, NaCl • ammónia szintézis, műtrágyák • 20. sz. petrolkémia - műanyagok

28. A kémia fejlődése Magyarországon • alkémia, pl. a királyi udvarokban aranycsinálás • jatrokémia - gyógyvizek vizsgálata • analitika - az erdélyi és felvidéki bányászathoz kapcsolódva • A tellúr felfedezése • Müller Ferenc erdélyi szász bányamérnök, 1782 erdélyi aranyércben egy új félfémet talált se nem antimon, se nem bizmut • Klaproth berlini kémikus kért mintát 1798-ban bejelentette a felfedezést nevet is adott, Tellúr = Földanya • Kitaibel Pál 1789-ben egy börzsönyi ércben - vita • Selmecbányán kidolgozták az előállítást • a 19. sz-ban hazánk fedezte a világ tellúr szükségletét