K

1
Kémiai és vegyipari technológiák

• 3 kredit, heti két óra, egy félév
• Eloadó Dr. Tungler Antal egyetemi tanár,
  tanszékvezeto, a MTA doktora

2

• A tárgy célja az, hogy bemutassa a kémiai
  eljárások szerepét a technológiákban, a gazdaság
  muködésében. Tárgyalásmódja olyan, hogy a
  korábban megszerzett alapismeretekre építve, nem
  teljes terjedelmében veszi sorra a vegyipart és a
  kapcsolódó ágazatokat, hanem megkísérli
  funkciójából kiindulva ismertetni azokat.
  Áttekintést ad azokról az ipari eljárásokról,
  amelyek kémiai alapokon muködnek.

3

• Témakörök
• a vegyipar szerkezete és jellegzetességei,
• energiatermelés,
• vízkémia,
• szénhidrogénipar,
• építoanyagok eloállítása,
• szerkezeti anyagok (fémek, muanyagok)
  eloállítása,
• mutrágyák,
• gyógyszerek,
• háztartásvegyipar.

4
Kémiai technológiák definíciója

• A kémiai technológia mindazon tudásanyag, ami a
  kémiai reakciók ipari hasznosítását lehetové
  teszi.
• A kémiai technológiák muködnek a vegyiparban és
  azon kívül is energiatermelés, kohászat,
  építoanyagipar, élelmiszeripar, közlekedés,
  víztisztítás, korrózióvédelem.

5
Kémiai technológiák jellemzoi

• Nagy számú változóval dolgoznak
• Vezérlo változó a költség
• Nagyméretu berendezések
• Szervezés dönto szerepet játszik

6
Az ipar fontosabb alágazatai, ahol kémiai
technológiák muködnek

• Papír és csomagolóanyag
• Vegyi anyagok
• Szénhidrogén és szénfeldolgozás
• Muanyag és gumi
• Szilikátok, építoanyag

7
Vegyianyagok fajtái

• Szervetlen vegyületek, ipari gázok (NaOH, klór,
  kénsav, O2, N2, CO)
• Muanyag monomerek (etilén, vinilklorid)
• Gyógyszerek (acetilszalicilsav, penicillin)
• Háztartási vegyszerek (szappan, mosószer)
• Szinezékek (indigó)
• Szerves vegyületek (metanol, ecetsav)
• Mezogazdasági kemikáliák (mutrágyák, gyomirtók)
• Egyebek (robbanószerek)

8
Vegyipar adatai

• A teljes ipari termelés kb 10-a (fejlett
  országokban)
• A fejlodése 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

9
Vegyipar jellemzoi

• Gyors növekedés
• Vegyianyagok nemzetközi kereskedelme
• Nagy KF ráfordítás
• (termelési érték 4-5-a)
• Eros verseny
• Nélkülözhetetlen, mindenre kiterjedo
• Tokeigényes
• Legkisebb, gazdaságos termelési volumen
• Gyors amortizáció
• Ciklikus árváltozások

10
Vegyipar az iparon belül
11
Fizetések a vegyiparban
12
TOP 50 Termékek
13
TOP 50 Vállalatok US
14
TOP 50 Vállalatok Világ
15
MI AZ ENERGIA? Az energia változásokat idéz elo.
Hajtóero, mely mozgatja a testeket, gyártási
folyamatokat visz végbe, eloidézi az élolények
növekedését, szaporodását, mozgását, az emberi
gondolkodást. A tudósok szerint az energia
MUNKAVÉGZO KÉPESSÉG. Az energiának különbözo
megjelenési formáival találkozunk, de általánosan
két nagy csoportba osztható POTENCIÁLIS és
KINETIKUS ENERGIÁRA POTENCIÁLIS ENERGIA Ez
tárolt energia forma és helyzeti, gravitációs
energia. A potenciális energiának különbözo
formáit ismerjük Kémiai energia Az atomok és
molekulák kötéseiben tárolt energia. Ez az
energia tartja össze a részecskéket. A biomassza,
a koolaj, a földgáz jó példái a tárolt kémiai
energiának. Tárolt mechanikai energia Erok
alkalmazásakor a tárgyakban tárolt energia. Az
összenyomott rúgó, a kinyújtott gumiszalag jó
példák a tárolt mechanikai energiára. Nukleáris
energia Az atomok magjában tárolt energia, mely
az atommagokat alkotó nukleonokat tartja össze.
Ez az energia szabadul fel, ha atommagok
kapcsolódnak, vagy hasadnak. A jelenleg üzemelo
atomeromuvekben az urán atommagjait hasítják
(hasadási energia), a napban és a jövo fúziós
eromuveiben a hidrogén izotópjai egyesülnek
(fúziós energia). Gravitációs energia Ez a
helyzeti, vagy pozíciós energia. A hegyteton lévo
szikla a hegylábához képest gravitációs
energiával rendelkezik. A magasan fekvo duzzasztó
gát mögött lévo víz jó példája a helyzeti, vagy
gravitációs energiának.
16
KINETIKUS ENERGIA Ez a mozgási energia, a
hullámok, elektronok, atomok, molekulák, anyagok
és tárgyak mozgásából adódó energia. A kinetikus
energiának különbözo formáit ismerjük Elektromos
energia Az elektronok mozgásából adódó energia.
Világunk anyagai atomokból épülnek föl. Az
atomokat protonok, neutronok és elektronok
alkotják. Ero hatására az elektronok mozognak. A
vezetokben mozgó elektronokat elektromos áramnak
nevezzük. Az elektromos áram energiáját sok
helyen, így többek között a világításban,
futésben, mozgatásban használjuk föl. Sugárzási
energia Ez elektromágneses energia, mely a
transzverzális hullámokban terjed. Magában
foglalja a látható fény, a röntgen sugárzás, a
gamma sugárzás és a rádióhullámok tartományát. A
napsugárzás a sugárzási energia jellemzo
példája. Termikus energia Más néven hoenergia,
mely az anyag belso energiája és az anyagban lévo
atomok és molekulák rezgési és mozgási energiáját
jelenti. Mozgási energia Az anyag és a tárgyak
mozgását jelenti egyik helyrol a másik helyre. A
tárgyak és anyagok mozognak, ha a newtoni
törvények szerint ero hat rájuk. A szél jó
példája a mozgási energiának. Hangenergia Az
energia az anyagban longitudinális hullámokban
(surusödés és ritkulás) terjed. Hang keletkezik,
ha ero hatására egy anyag vagy tárgy rezgésre
kényszerül, a hangenergia az anyagban hullám
formájában terjed.
17
ENERGIAFORMÁK ÁTALAKÍTÁSA
Energia átalakítás hatásfok () Elektromos
melegíto 100 (elektromos/termikus) Elektromos
generátor 95 (mechanikus/elektromos) Elektromotor
nagy (kicsi) 90 (65) (elektromos/mechanikus) Akku
mulátor 90 (kémiai/elektromos) Gozkazán 85 (kém
iai/ho) Házi gáz (olaj,szén) kályha 85(65,55) (kém
iai/ho) Gozturbina (gázturbina) 45(30) (kémiai/mec
hanikai) Gépjármu motor 25 (kémiai/mechanikai) Fl
uoreszcens lámpa 20 (elektromos/fény) Szilícium
napcella 15 (nap/elektromos) Gozmozdony 10 (kémi
ai/mechanikai) Izzólámpa 5 (elektromos/fény)
18
Energiaátalakító technológiák területigénye
1000MWe területigénye
Technológia

• Nukleáris
• Szén
• Víz
• Napelem
• Szén
• Biomassza
• Geotermikus
• Gáz turbina/tüzeloanyag cella

• 8,8 km2
• 18,13-32,26 km2
• 72,5 km2
• 103,6 km2
• 259 km2
• 2590 km2
• 7,8 km2
• Esettol függ

19
Energiaátalakító technológiák hatásfokai
1 8 10 25 33 38 43 50 58 66 80
20
Energiagazdálkodás

• Energiaszükségletek és rendelkezésre álló energia
  fajták felmérése
• Termelés és szükséglet összehangolás
• Leggazdaságosabb energiaátalakítási módszerek
  meghatározása
• Környezeti hatás csökkentése
• (Üvegházhatású gázok!)

21
Fosszilis energiahordozók

• Szén
• Koolaj
• Földgáz
• Fa
• Magyarországon a szénhidrogének felhasználási
  aránya kb. 70

• Hatásfok
• Elektromos energia koszénbol 35-40
• Elektromos energia goz koszénbol ellennyomású
  eromuben 72
• Gozgép 11
• Diesel motor 30
• Háztartási futés olajkazánban 66

22
Mike Corradini, UW
Széndioxid emissziók
Beruházás/Üzemelés/Tüzeloanyag elokészítés
(kg CO
/ kWh)
2
1.4
1.18
/kWh)
1.2
1.04
2
Földgáz
1
0.8
0.79
Emissziók (kg CO
0.58
0.6
Biomassza/ goz
Geotermális
Napelem
Szén
Nukleáris
0.4
Szél
0.38
Víz
2
CO
0.2
0.1
0.06
0.025
0.004
0.02
0
23
Villamosenergia költség (Globális átlagos)
(/kWh)
24
Energiahordozók kiaknázása
25
Energiatermelés kémiai technológiái

• Kémiai energia
• Hoenergia
• Mechanikai energia
• Villamos energia
• Mechanikai energia
• (közlekedés)

• Atomenergia
• Hoenergia
• Mechanikai energia
• Villamos energia
• kémiai folyamat

26
Energiatermelés kémiai technológiái
CH4 2 O2 CO2 2 H2O Égésho 5,55104 kJ/kg
Futoérték 4,99104 kJ/kg
Kémiai energia Hoenergia
Atomenergia Hoenergia
235 236 90 143 92U n ?
92U ? 36Kr 56Ba 3 n
Atommag hasadással termelodo energia 8,211010
kJ / kg 235U
27
Tüzeléstechnika

• Égésho kJ/kg 33808C 144184(H - 1/8 O)
  10460S
• 100
• Futoérték kJ/kg F É R
• R 2510 (9H nedv.)
• 100
• Égési homérséklet az a maximális homérséklet,
  amely a tüzeloanyag elméleti levegoszükséglettel
  való elégetése során keletkezik, ha nincs hocsere
  és veszteség.
• Légfelesleg tényezo a ténylegesen használt és az
  elméletileg szükséges levego hányada.
• Gyulladási homérséklet az a legkisebb
  homérséklet, amire ha az égheto anyagot
  felmelegítik levegon, akkor magától meggyullad.
• Túl gyors égés robbanás, robbanó elegy jellemzoi
  az alsó és felso robbanási határ.

28
Levego hozzávezetés, égéstermék elvezetés,
veszteségek, robbanó elegyek

• A levegot az égés sebességének megfelelo ütemben
  kell odavezetni, az égéstermékeket kello
  gyorsasággal kell eltávolítani.
• Hoveszteségek a füstgáz hotartalma, sugárzási és
  vezetési hoveszteség, tökéletlen égés miatti
  veszteség.
• Alsó és felso robbanási határ, a már és a még
  robbanó tüzeloanyag-levego elegy koncentrációja.

29
Tüzeloszerkezetek

• A tüzeloanyagok elégetésére és a keletkezo ho
  hasznosítására szolgálnak.
• Felépítésük a tüzeloanyag halmazállapotától függ.
• Muködés kívánalmai jó tüzelési hatásfok, sokféle
  tüzeloanyag elégetésére legyen alkalmas, jól
  szabályozható és gazdaságos legyen.
• Gáz, porlasztott olaj és szénpor tüzelés.

30
Tüzeloberendezések
31
Tüzeloberendezések
32
Tüzeloberendezések
33
Tüzeloberendezések
34
(No Transcript)
35
Fluidizációs tüzelés
36
Széntüzelésu hoeromu
37
A nukleáris energiatermelés elvi alapjai

• Ahogy no a nukleonok száma elérjük a vas
  környékén a kötési energia maximumát. A nagyobb
  tömegu magok kevésbé stabilak. Ezért egyaránt
  energia nyerheto a kis magok egyesülésébol
  fúziójából és a nagy magok hasadásából. Ezért
  jellemzo az alfa-bomlás a nehéz magok esetén.
• Így energia nyerheto kétféleképpen
• Maghasadással atomok elhasadása--gt ez történik a
  hasadási atomreaktorokban.
• energia nyerhato, ha nagy a mag
• minél kisebb a végtermék mag, annál stabilabb

38
A NUKLEÁRIS ENERGIATERMELÉS I. MAGHASADÁS
39
LÁNCREAKCIÓ
Kritikus reakcióamikor éppen elegendo hasadás
történik ahhoz, hogy a láncreakció fönnmaradjon.
Ez a nukleáris energiatermelés alapja.
Szuperkritikus reakció Amikor a láncreakcióban
hasítóképes neutronfelesleg keletkezik és no a
hasadás sebessége. Ez történik az
atombombákban. KRITIKUS TÖMEG a hasadóanyag
legkisebb tömege, mely fenntartja a láncreakciót.
Ez 235U esetében 56 kg.
40
HASADÁSI ENERGIA
A hasadási reaktorok zömében jelenleg az 235U az
alkalmazott hasadóanyag. Egy lehetséges hasadási
reakció 1n 235U --gt92Kr 141Ba 3 1n
energia vagy Egy urán atom elhasadásakor kb.
200 MeV energia szabadul föl. 100 g 235U
elhasadása 8,21 .1012 J1785 tonna TNT
energiájának megfelelo energiát képvisel.
41
Definíció

• Nyersolajnak nevezzük azokat a szerves anyagokat,
  amelyek folyékony halmazállapotúak az öket
  tartalmazó réteg körülményei között.
• A koolaj összetétele
• - szénhidrogének
• -S, O, N, P vegyületek
• -fém vegyületek (V, Ni, Cu, Co, Mo, Pb, Cr, As)
• H2S és víz
• Elemi összetétel C 79,5-88,5, H 10-15,5

42
A koolaj összetevoi

• Alkánok
• Naftének
• Aromások

43
A nyersolajok osztályozása

• Paraffin alapúak mélyebb rétegekben találhatóak
• Naftén vagy aszfalt bázisúak felsobb rétegekben
  vannak
• Kevert bázisúak közbenso zónákban vannak
• Összetétel a világ összes koolaját tekintve
• 30 paraffinok, 40 naftének, 25 aromások

44
Földgáz

• Száraz és nedves földgáz
• Összetevok metán, nehezebb szénhidrogének,
  nitrogén, széndioxid, hidrogén szulfid, hélium
• Kiséro gáz, koolajhoz kötodik
• Földgáz---önálló lelohelyen

45
Koolaj és földgáz keletkezése és elofordulása

• Tengerben élt egysejtuek elhalása nyomán
  keletkezett iszap (szapropél) anaerob(légmentes)
  bomlása révén.
• A koolaj és a földgáz gyakran együtt fordulnak
  elo. Tengeri eredetu üledékes kozetekben
  találhatók, parthoz közeli tengerek alatt.
• Jellegzetes telepek gázenergiával és
  vízenergiával.

46
Koolaj és földgáz elofordulások

• Európa Északi Tenger (UK, Norv.) Románia
• Amerika Texas, Alaszka, Mexico, Venezuela
• Ázsia Oroszo., Kaukázus, Aral tó, Kína, Vietnam,
  Irak, Irán, Szaud-Arábia, Arab Emirátusok, Kuvait
• Afrika Nigéria, Líbia, Algéria
• Ausztrália, Indonézia
• Koolaj világtermelés 3109 tonna/év
• (1 Barrel 159 liter)

47
Production and reserves
48
Koolaj logisztikája

• Kutatás geológiai, fúrás
• Feltárás fúrás (rotary, turbinás)
• Termelés elsodleges (saját nyomás hozza
  felszínre), másodlagos (visszasajtolt gáz vagy
  víz hozza fel)
• Elokészítés víz és gáz elválasztás
• Tárolás fix vagy úszó fedelu tartályokban,
  kisebb, föld alatti tartályok (benzin kutaknál)
• Szállítás csovezetéken, tartályhajókon, vasúti
  tartálykocsikban, tankautókon

49
A mélyfúrás története
50
A mélyfúrás technológiája
Rotari fúrás Furó szerszám fogas görgot Fúró
iszap tixotrop folyadék, adalékokat tartalmaz,
mint a bentonit, celluloz, emulgeátorok,
inhibítorok, surusége 1.1 and 1.4 g/cm3
között Van. Vízszintes fúrás aktív irányítással
51
A legfontosabb tengeri olajbányászati
technológiák
52
Földgáz logisztikája

• Kutatás geológiai, fúrás
• Feltárás fúrás (rotary, turbinás)
• Termelés elsodleges (saját nyomás hozza
  felszínre)
• Elokészítés víz és magasabb forrpontú
  komponensek elválasztása
• Tárolás föld alatti, kimerült gázmezokbe
  visszasajtolva
• Szállítás csovezetéken, tartályhajókon
  mélyhutéssel

53
Földgáz kezelése
Kéneltávolítás Higany eltávolítás Víztelenítés Szé
nhidrogének kivonása Széndioxid és kénvegyületek
eltávolítása
54
Fölgáz földalatti tárolóhelye
55
Európai fölgáz vezetékek
56
Koolaj és földgáz kémiai összetétele

• Koolaj
• Paraffinos
• Közbülso
• Nafténes (aszfaltos)
• Kéntartalom szerinti osztályozás
• Technikai szempontú frakciók
• Benzin, petróleum, kerozin, gázolaj (fehérárúk)
• Kenoolajok
• Paraffin
• Aszfalt, bitumen

• Földgáz
• CH4, E, PB, H2S, CO2, H2O, He
• Metános, széndioxidos, nedves gázok

57
Koolajfeldolgozás

• Desztilláció atmoszférikus, vákuum
• Forrpont szerinti elválasztás
• benzin 50-200oC
• petróleum 150-250oC
• gázolaj 200-360oC
• Futo és kenoolajok, szilárd termékek, paraffin,
  bitumen

Hajtóanyagok felhasználása Otto motor, benzin
(oktánszám, aromás tartalom, illékonyság) Gázturb
ina, kerozin (kéntartalom) Diesel motor,
gázolaj (cetánszám, kéntartalom, dermedéspont)
58
Finomítói folyamatok desztilláció
Feladat elválasztás
a) sótlanító b) hevíto c) Fo rektifikáló
oszlop d)Kondenzátor e) Kerozin kigozölo
f ) Könnyu gázolaj kigozölo g) Nehéz gázolaj
kigozölo h) Vákuum hevíto i) Vákuum desztilláló
59
Desztillált koolajfrakciók továbbfeldolgozása

• Kénmentesítés katalitikus!
• Krakkolás katalitikus!
• Hidrokrakkolás katalitikus!
• Reformálás katalitikus!
• Maradékfeldolgozás termikus
• Kevero komponens gyártás katalitikus!

60
Katalitikus krakkolás
Feladat molekulatömeg és forrpont
csökkentés Katalizátor savas zeolit
a) reaktor, b) sztrippelo c) regenerátor d)
rizer e1) regenerátor vezetéke e2) sztripper
vezetéke f) ciklon g) légfúvó h) füstgáz
turbina i) kazán j) frakcionáló k) abszorber
l) debutanizáló m) depropanizáló.
61
Gázolaj hidrodeszulfurizálás
Feladat kéntartalom csökkentése Katalizátor Mo,
Co, Ni szulfid
a) folyamat kemence, b) reaktor, c) nagy
nyomású szeparátor, d) kis nyomású szeparátor,
e) gázolaj sztrippelo, f) gázolaj szárító, g)
sztrippelo fej tartály
62
Katalitikus reformálás
Feladat oktán szám növelés, aromás
termelés Katalizátor Pt alumíniumoxidon (ónnal
ötvözve Sn)
a) Hocserélo, b) kemence, c), d), e) reformáló
reaktorok, f) katalizátor regeneráló, g)
szeparátor, h) stabilizáló oszlop, i) gáz
recirkuláltató kompresszor, j) termék huto.
63
Benzin keverokomponens gyártás
MTBE oktánszám javító és égésfokozó Alkilát
benzin jó oktánszámú mubenzin finomítói C4
frakcióból Mindkét eljárásban savas katalízis!
64
Maradékfeldolgozó eljárások
Feladat a fehérárúk arányának növelése
H-be és C-ki folyamatok
65
Integrált finomítói struktúrák
Hydroskimming Atmoszférikus desztilláció Kéntelení
to (Claus üzem) Reformáló
Katkrakk és viszkozitástörés Atmoszférikus és
vákuumdesztilláció Viszkozitástöro Katkrakk
(FCC) Kénteleníto Reformáló Hidrogénez
o
Hidrokrakkkatkrakk Atmoszférikus és
vákuumdesztilláció Viszkozitástöro Katkrakk
(FCC) Kénteleníto Reformáló Hidrogénez
o Hidrokrakk Alkilezo Mindegyikbol
jön ki futoolaj!!!
66
Integrált finomítói struktúrák
Hidrokrakkkésleltetett kokszolás
Nincs futoolaj, csak petrokoksz!
67
Európai finomítók anyagfelhasználása és
kibocsátásai
68
Modern üzemanyagok benzin

• Otto motorhoz
• Négyütemu
• Beszívja az üzemanyag-levego keveréket
• Komprimálja és adott idoben gyújt
• Égés és kiterjedés (munkavégzo ütem)
• Kipufogás

a) gyulladás nélkül, b) normál égés, c) kopogó
égés, d) felso holtpont
69
Modern üzemanyagok gázolaj

• Diesel motor
• Az üzemanyag-levego keverék heterogén, a gyújtás
  termikus
• Az üzemanyagot a felhevült levegobe fecskendezi
  be a kompressziós ütem végén, ahol magától
  begyullad.

a) zajos égés, b) normál égés, c) égés nélkül, d)
késleltetett gyulladás1, e) késleltetett
gyulladás2, f) felso holtpont, g) injektálási
periódus
70
Benzin minosége Oktánszám kompresszióturés
jellemzoje Suruség Illékonyság Kezdo és
végforrpont Aromástartalom Kéntartalom Keverokompo
nensek Straight-run benzin, bután, pirolízis
benzin, krakk benzin, kokszoló benzin,
reformátum, izomerizátum, alkilát benzin, polimer
benzin, MTBE
71
Benzin komponensek

• Straight-run benzin
• Krakkbenzin termikus és katalitikus
• Reformátum
• Izomerizátum
• Alkilátbenzin
• Polimer benzin
• Oxigenátok (MTBE, ETBE)

72
Kenoanyagok

• Kenoanyagok feladata surlódási ellenállás
  csökkentése, tömítés, súrlódási ho elvezetése,
  védelem a kémiai behatásokkal szemben.
• Motorolajok (lt0,5-a az üzemanyagnak)
• Intermedierbázisú koolajból, vákuumdesztillációval
  , majd finomítással. Fontos jellemzo a
  viszkozitás és a viszkozitási index.
• Adalékok javítják az olaj tulajdonságait,
  kenoképesség, szennyezésfelvétel, stabilitás,
  viszkozitási index növelo, dermedéspont
  csökkento, inhibítorok, detergensek.
• Szintetikus kenoanyagok, különleges
  tulajdonságúak, könnyebben lebomlanak a
  környezetben.
• Huto-keno folyadékok, fémmegmunkáláshoz.

73
Hidrosztatikus kenés folyadéktöréssel
74
Viszkozitási index ábrázolása
75
Kenoanyag szerkezetek, amelyek érzékenyek a
nyírófeszültséggel szemben
76
Petrolkémiakoolajbázison eloállított
intermedierek, monomerek technológiái

• Etilén, propilén, butadién
• Pirolízis hobontás vízgoz jelenlétében, utána
  gyors hutés, alacsony homérsékletu desztilláció,
  frakcionálás.
• Aromások (BTX)
• Reformátumból aromás extrakcióval,
  desztillációval.
• Szintézisgáz (COH2)
• Metánból vízgozzel nikkel katalizátoron
• Acetilén
• CaC2 Karbidból és metán részleges oxidációjával
• Korom (gumigyártáshoz)
• Szénhidrogének oxigénszegény elégetésével

77
A pirolízis során lejátszódó reakciók

• Láncindítás C-H vagy C-C kötéshasadás
• C2H6?CH3CH3
• Láncátadás
• CH3C2H6?CH4C2H5
• C2H5?C2H4H
• HC2H6?H2C2H5
• Lánczárás gyökök rekombinálódnak
• HH?H2
• CH3 C2H5?C3H8
• Molekuláris reakciók
• C2H4C4H6?C6H6

78
500 000 t/év etilén üzem nyersanyag igénye
79
A pirolízis kemence
80
Pirolízis hozamok a különbözo alapanyagokra
81
1 kg etilén eloállításának energia igénye
különbözo alapanyagokból
Az olefin gyártás nagyon energia intenzív, a
gazdaságosság az energia áraktól és az
energiaintegrációtól függ.
82
A finomítókból származó alapanyagok a kémiai ipar
számára
Aromás vegyületek (BTX) Olefinek Savak Alkoholok O
ldószerek
83
Szervetlen vegyipar ágazatai

• Kénsav és származékai H2SO4, H3PO4, Al-szulfát
• Ipari gázok nitrogén, oxigén, széndioxid,
  szintézis gázok
• Nitrogén vegyületek ammónia, salétromsav,
  ammónium nitrát és szulfát
• Mészko termékek mész, szóda, kalciumklorid,
  nátriumszilikát (vízüveg)
• Kosó termékek nátriumhidroxid, klór, hidrogén,
  sósav
• Egyebek titándioxid, káliumhidroxid, korom

84
Víz kémiai technológiája

• Víz felhasználása ivóvíz, hoközlo anyag,
  oldószer
• Víz jellemzoi fajho, párolgásho, pH,
• Oldott anyagok gázok, sók
• Lebego szennyezések ásványi, növényi, állati,
  ipari eredetuek
• Víz keménység Ca és Mg sók, állandó és változó
  keménység, oldott szénsav
• 1 német keménységi fok egyenértéku 10 mg/liter
  CaO-dal

85

• Vízforrások
• Felszini vizek
• Folyó
• Tó
• Talajvíz
• Kavicsrétegen szurt folyóvíz
• Csapadékvíz
• Tengervíz
• Só kinyerése

• Vízelokészítési muveletek
• Ulepítés, derítés, szurés, gáztalanítás,
  vastalanítás, mangántalanítás, arzén-, nitrát,
  szilikátmentesítés, olajtalanítás, fertotlenítés,
  lágyítás, sótalanítás

86
Víztisztítás

• Ülepítés megfelelo méretu medencékben
• Derítés nagyfelületu csapadékképzés, szervetlen
  sók (Al, Fe)
• Szurés aprószemcsés kavicsrétegen
• Gáztalanítás széndioxid és oxigén eltávolítása,
  fizikai és kémiai módszerek szelloztetés, meszes
  kezelés, termikus, gozzel való kezelés, kémiai
  oxigén eltávolítás, hidrazinnal
• Vas és mangán eltávolítása ivóvízbol oxidációval
• Szilikátmentesítés csapadékképzéssel vagy
  ioncserével
• Olajtalanítás adszorpcióval
• Víz fertotlenítése ózon, UV fény, klór, klórmész,
  hipoklorit, fluor, hidrogénperoxid
• Vízlágyítás termikus, meszes-szódás, foszfátos,
  ioncserés, teljes sótlanítás kation és anion
  cserélo gyantával, membrános ionmentesítés

87
Víz szurése homokon
a) Biológiai szuro réteg b) Finom homok,
rétegmagasság 0.8  1.5 m c) Hordozó rétegek,
0.2  0.4 m d) csatornarendszer e)
kifolyásszabályzó                             
                                                  
                                                  
                
88
Elválasztási folyamatok membránokon
a) Részecskék b) Makromolekulák c) Kis
molekulatömegu oldott anyagok (mikrosolutumok)
d) oldószer e) gáz                          
                                                  
                  
89
Szennyvíztisztítás

• Ülepítés, szurés, derítés
• Öntözés, elárasztás (területigényesek)
• Oxidáció mikroorganizmusokkal-biológiai
  szennyvíztisztítás
• Csepego testes
• Aktivált iszapos módszer
• Mindketto levegoztetést igényel!
• Szennyvíz iszapot rothasztják, biogáz keletkezik.
• Membrános tisztítás

90

91
A teljes oxidációs folyamat reakciói a formiát
oxidációjának példáján
92
Fokozottan szennyezett vizek tisztítása

• Tömény kommunális szennyvizek
• Mezogazdasági, állattartásból származó
  szennyvizek
• Ipari szennyvizek
• Szénhidrogének
• Fémvegyületek
• Vegyianyagok
• Élelmiszeripari szennyvizek

93
Biológiai tisztításhoz elokészítés

• KOI (kémiai oxigén igény) csökkentése
• Mérgezo anyagok eltávolítása vagy elbontása
• WAO-wet air oxidation- nedves levegos oxidáció,
  emelt homérsékleten és nyomáson (gt250oC és gt100
  bar)

94
(No Transcript)
95
(No Transcript)
96
Szilikátiparok

• Kerámiai iparok fogyasztói építoipar,
  hiradástechnika, kohászat, fémmegmunkálás
• Aluminoszilikátok, több komponensu rendszerek
• Durva- (tégla, cserép), finomkerámia (porcelán),
  oxidkerámia (félvezetok, ferritek), fémkerámia
• Építoipari kötoanyagok
• Mész, cement, beton
• Üvegipar zománcipar
• Síküveg, öblösüveg, hoálló üveg, vegyipari
  készülékek

97
Kerámia fajták
Pórusos szövetü gyártm. Tömör szövetü gyártm.
Az anyag sárga v. vörös Az anyag sárga v. vörös Az anyag fehér Az anyag nem fehér Az anyag nem fehér Az anyag fehér
Máz nélkül mázzal Átlátszó vagy színes máz Máz nélkül Mázzal bevonva
Tégla, cserép Tuzálló építoanyag Kályha-csempe, majolika Koedény-fajansz Klinker, keramit, saválló burkoló Koagyag csatornák porcelán
98
Szilikátipar alapanyagai

• Agyag aluminoszilikát
• Vízzel összegyúrva képlékeny, száradáskor és
  kiégetéskor alakját megtartja
• SiO2 kvarchomok, homokko
• Földpát kálium-aluminoszilikát
• Tömörré teszi a kerámiát
• Mészko, márga, magnezit, dolomit
• Kalcium és magnéziumkarbonátok
• Porozitást növelik

99
Kerámiák gyártástechnológiája

• Aprítás, orlés szemcseméret csökkentése,
  homogenizálás
• Formázás nedves és száraz sajtolás, korongozás
• Szárítás természetes, mesterséges,
  hoigényes, közben zsugorodás
• Égetés kémiai és fizikai folyamatok, fontos
  paraméterek felfutés sebessége, égetés
  homérséklete, ideje, lehutés módja,
• Kemencék lehetnek szakaszos és folytonos
  muködésuek, gáz, olaj, fa tüzelés, elektromos
  futés
• Égetési homérsékletek tégla 920-1000oC
• koedény 1100-1250oC
• koagyag, keramit 1200-1350oC
• porcelán 1250-1450oC
• tuzálló anyagok 1300-1700oC

100
Építoipari kötoanyagok

• A kötoanyagok kémiai és fizikai folyamatokban
  pépes vagy folyékony állapotból szilárd
  állapotúvá válnak és a beléjük kevert szilárd
  anyagokat összeragasztják.
• Természetes (agyag, bitumen) vagy mesterséges
  (mész, gipsz, cement) eredetuek.
• Hidraulikus (cement) és nem hidraulikus (mész,
  gipsz) kötoanyagok.
• Két fázis kötési és szilárdulási szakasz.
• Mész
• égetés CaCO3 ? CaO CO2
• oltás CaO H2O ? Ca(OH)2
• kötés Ca(OH)2 CO2 ? CaCO3 H2O
• Gipsz
• CaSO4 2 H2O ? CaSO4 anhidrit 2 H2O 180-200oC
• Cement
• Alapanyag agyag és mészko Muveletek orlés és
  égetés 1100-1450oC
• Szilárdulás, kötés hidrolízis és hidratáció
• Beton cementkavicsacél nagynyomószilárdság jó
  húzószilárdság

101
(No Transcript)
102
(No Transcript)
103
Klinker kemence rácsos elomelegíto-hutovela)
Tablettázó b) Köztes porgyujto c) Szárító
kamra d) Forró kamra e) Rács f) Forgó
kemence g) Égo h) Rácsos huto i) Klinker
szalag                                        
                                                  
                                                  
   
104
Cementgyártás folyamata
105
A fajlagos energiafogyasztás változása a
cementgyártásban Németországban
106
Portlandcement szilárdulási folyamata
a) Porozitás b) Kalcium szilikát hidrát, hosszú
szálak c) Kalcium szilikát hidrát, rövid
szálak d) Kalcium hidroxid e) Kalcium
aluminát hidrát, vas(III)oxid tartalommal f)
Monoszulfát g) Triszulfát
107
Üvegablakok a Charles katedrálisból Fáraó fej,
üvegbe öntve
108
Mi az üveg?
Az üveg megszilárdult folyadék, aminek nem állt
elegendo ido arra, hogy kristályosodjon lehutés
közben.
109
Üvegipar

• Üveg olyan anyag, aminek energiatartalma a
  folyadék és kristályos állapot között van.
• Üveg közelíto összetétele R2ORO6SiO2
• Ahol R és R lehet Ca, Mg, Al, B, Na, K, Fe, Pb,
  Mn
• Nyersanyagok kvarchomok, szóda, mészkoliszt,
  ólomoxid, bórsav, dolomit, timföld.
• Üveggyártás folyamatai keverés, olvasztás,
  formálás, hutés, megmunkálás, hokezelés-feszültség
  mentesítés
• Formálás fúvás, húzás, öntés, hengerlés,
  sajtolás.

110
(No Transcript)
111
Regeneratív, kereszttüzelésu üvegolvasztó kemence
112
Sorg LoNOx olvasztókemence palacküveg
eloállításhoz
113
Palackfújás folyamata

• Beadagolás b) Lefújás c) Ellenfújás
• d) Átbillentés talpára e) Újrahevítés
• f) Végso fújás belso hutéssel g) Kivétel

114
A Danner eljárás üvegcso eloállítására
115
Üvegszövet gyártása a) Olvasztó tartály b)
Centrifúga fúvókákkal c) Kötoanyag befújása d)
Üvegszövedék e) Kötésképzo kemence f) Bárd g)
Termék
116
A Pilkington síküveg gyártási eljárás a)
Kemence b) Olvasztott ón c) Síkfürdo d)
Nitrogén-hidrogén elegy az ón oxidációjának
megakadályozására e) Kivezeto nyílás f)
Hengerek
117
Üvegfelhasználások megoszlása
118
Vas és acél gyártás

• Vasércek összetétele vaskarbonát, vasII és
  vasIII oxidok, vasszulfid
• Kohósítás
• indirekt és direkt
  redukció
• (400-1000 fok) (1000-2000 fok)
• FeO CO Fe CO2 FeO C Fe CO
• Alapanyagok vasérc, koksz, salakképzok (CaO,
  szilikátok, aluminátok)?nyersvas
• Acélgyártás szennyezések (C, Si, S, P)
  eltávolítása a nyersvasból oxidációval, levegovel
  vagy oxigénnel
• Elektroacél gyártás
• Ötvözött acélok (Ni, Cr-korrózióálló)

119
Acélgyártás folyamata a) Tablettázó b)
Szinterezo c) Kokszoló d) Nagyolvasztó e)
Torpedó kanál f) Buga önto g) Alap oxigénes
konverter h) Siemens  Martin kemence i)
Elektromos ív kemence j) Folyamatos öntés k)
Nedves akna l) Buga öntés m) Hengerdébe n)
Szállításhoz
120
A világ acéltermelése és az ahhoz használt
nyersanyagok Nyersvas, vashulladék, direkt
redukált vas
121
Alumínium gyártás

• Bauxit? feltárással timföld, alumíniumoxid
• Bayer eljárás lúgos oldás, majd Al(OH)3
  kristályosítás
• Alumíniumoxid elektrolízise?fém alumíniummá
  redukálják többkomponensu elektrolitban (Na3AlF6,
  CaF2, AlF3, LiF, MgF2)
• Az Al nem korrodeál levegon, mert stabil
  oxidréteg képzodik a felületén
• Ötvözeteit használják Mg, Zn, Cu

122
Bayer eljárás timföld eloállítására
123
Alumínium elektrolízis HallHéroult
cella Söderberg anóddal szerelt cella
124
Mutrágyák

• N P K elemek
• Nitrogén mutrágyák NH4NO3
• Ammónia szintézis N2 3H2?2 NH3
• Ammónia oxidáció NH3 O2 ? NO H2O?HNO3
• Karbamid gyártás CO2 2NH3? CO(NH2)2 H2O
• Foszfát mutrágyák Ca(H2PO4)2
• nyersfoszfát kénsavas feltárásával
• Kálium sók

125
Kellogg Ammonia 2000 eljárás ( KRES/KAAP )a)
Levegoszétválasztó b) Légkompresszor c)
Kemence d) Kéneltávolítás e) Reformáló f)
Reformáló hocserélo g) HTSzep h) LTSzep i)
Kondenzátum sztrippelo j) CO2 abszorber k) CO2
sztrippelo l) Metanizáló m) Szárító n)
Szintézis gáz kompresszor o) KAAP ammonia
reaktor p) Lefújt gáz visszanyerés q) Huto
hocserélo r) Hutokompresszor
126
Ammónia oxidációs reaktor a) Égofej b)
Perforált lemez c) Platina hálók d) Tömítés
e) Túlhevíto csövek f ) Elpárologtató g)
Nitrózus gáz elvezetés
127
Platina  ródium háló (Degussa, FRG) scanning
electron mikroszkópos felvétele (nagyítás
100  1)A) Kiindulási állapot B) Nagymértékben
aktivált állapot
128
Karbamid
129
Karbamid
a) CO2 kompresszor b) Nagy nyomású ammónia
szivattyú c) Karbamid reaktor d) Közép-nyomású
bontó e) Ammónia  carbamát elválasztó oszlop
f) Kis-nyomású bontó g) Elpárologtató h)
Granuláló i) Deszorber (szennyvíz sztrippelo)
j) Vákuum kondenzátor
130
Mutrágyák eloállítási módozatai
131
Szerves vegyipar ágazatai

• Alapanyagok, intermedierek, monomerek
• olefinek, aromások, halogén vegyületek, savak,
  észterek
• Polimerek
• Festékek, szinezékek, textíliák
• Növényvédoszerek
• Gyógyszerek
• Fafeldolgozási termékek, papír
• Felületaktív anyagok, mosószerek, szappanok
• Kozmetikumok

132
Etilénoxid és etilénglikol
Ag katalizátor
Fagyálló folyadék, mosószer, sampon eloállításához
133
A mubor alapanyagok gyártása
Lágyított PVC
PVC
134
Ecetsav eloállítási és felhasználási technológiák
135
Muanyagok

• Monomer molekulákból épülnek fel.
• Polimerizáció n CH2 CH2 ? -CH2- CH2- CH2- CH2-
• Kopolimerizáció két vagy többféle monomerbol
• Polikondenzáció kétfunkciós sav és kétfunkciós
  alkohol reakciója vízkilépéssel, poliészter
  termék
• Poliaddíció izocianát és alkohol reakciója
  poliuretánná
• Muanyagok csoportosítása tartalom C H N O
  halogén
• Hore lágyuló és hore keményedo muanyagok
• Feldolgozás fröccsöntés, fóliahúzás, extrudálás
• Gumigyártás poliizoprén-kaucsuk
• Mugumi butadién polimerizáció
• Adalékok térhálósító, gyorsító, töltoanyag,
  lágyító, öregedésgátló
• Vulkanizálás hokezelés a térhálósításhoz

136

• Kis suruségu PE B)  Lineáris kis suruségu PE
• C) Nagy suruségu PE

Polietilén jellemzoi
Eloállítás gyökös polimerizáció (nagy nyomás,
katalitikus polimerizáció, Ziegler-Natta
(TiCl4-AlEt2Cl), ferrocenil-komplexes
Különbözo PE féleségek molekulatömegeleoszlása
logaritmikus skálán
137
Polipropilén
Fólia és szálképzo polimer
138
Poliamidok
1 dikarbonsav és diamin 2 omega-aminosav 3
laktám
139
Poliuretánok


propilénglikol
MDI
TDI
140
Gyógyszergyártás

• Hatóanyag eloállítás
• Formázás
• Csomagolás
• Gyógyszerek hatástani csoportosítása
• Keringésre ható szerek- vérnyomáscsökkentok,
  ß-blokkolók, ACE gátlók, vízhajtók
• Központi idegrendszerre ható szerek- nyugtatók,
  altatók, antidepresszánsok
• Baktériumellenes szerek- szulfonamidok,
  antibiotikumok
• Szteroidok- fogamzásgátlók, gyulladáscsökkentok
• Fájdalomcsillapítók- acetilszalicilsav
• paracetamol
• ibuprofén
• Antihisztaminok- allergiaellenes szerek

141
1998-ban
1997-ben
142
Fájdalom és lázcsillapítók, gyulladáscsökkentok
143
(No Transcript)
144
Felületaktív anyagok

• Tenzidek típusai amfoter
• anionos szappanok,
  szulfonsavsók,
  szulfátésztersók
• kationos aminok,
  kvaterner ammóniumsók
• nemionos savamidok,
  észterek, éterek
• Mosószerek adalékai nátriumtripolifoszfát
• 
  nátriumszilikát
• zeolit
• CMC
  karboximetilcellulóz

145
Tenzidek fajtái
146
Mosószeralapanyag eloállítása A mosószer
alapanyagok eloállítására egyenes láncú,
a-olefineket használnak a benzol alkilezésére,
mert az ebbol kapott dodecilbenzolszulfonát az
élo vizekben gyorsan lebomlik.