Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Szervetlen technológiai alapismeretek. techno: mesterség, szakma logosz: ismeret, tudás, tudomány Technológia: -Tudatosság -Újérték teremtés (pozitív.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Szervetlen technológiai alapismeretek. techno: mesterség, szakma logosz: ismeret, tudás, tudomány Technológia: -Tudatosság -Újérték teremtés (pozitív."— Előadás másolata:

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 endotermeljárások 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 I O T Z

9 A műveleti egységek kapcsolási lehetőségei: I O Soros

10 Soros megkerülő bypass I O

11 Párhuzamos „és ill. is” „vagy” I O

12 I O Keresztirányú Az anyagáramok nem keverednek!!!

13 I O Visszavezetéses: Az anyag és energiaáram is keveredik

14 IO Nyitott

15 IO Zárt

16 A kémiai technológia jelrendszere -Gráf -Elvi folyamatábra -Gyártástechnológiai leirat

17 Gráf Reaktor Allaktor Tároló Gáz Folyadék Szilárd

18 IO Zárt Elvi folyamatábra 50 bar 313 K kg/h

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

20 Fázis elegyítés berendezései KeverőkKoller járatRasching gyűrű

21 Az elválasztás, dúsítás berendezései Mágneses szeparátorSzérasztalNehézszuszpenziós dúsító Flotálás

22 Az elválasztás, dúsítás berendezései DobszitaVibroszitaCiklon, hidrociklon Elektrosztatikus porleválasztó Vákuum dobszűrőKeretes szűrőprés

23 A hőközlés, hőcsere berendezései Csöves hőcserélő Forgódob

24 Vízkezelés Atmoszférikus vízszűrők Nyomott vízszűrő Egyszerű vastalanítók Ioncserélő

25 Finomtisztítás levegő cseppfolyósítás Kénmentes földgáz Parciális oxidáció vízgőz Nyers szintézisgáz CO konverzió Szintézis Salétromsav gyártás NH 3 HNO 3 Műtrágya gyártás Pétisó Karbamid gyártás CO 2 A nitrogénipari kombinát blokksémája

26 Szintézisgáz előállítása Nitrogén: levegő cseppfolyósítás, frakcionált desztilláció (Fp O2 :- 183 o C, Fp N2 : -195 o C) Hidrogén: - vízbontás - alacsony szénatomszámú szénhidrogének parciális oxidációja CH 4 + H 2 O  CO + 3 H 2 Q= 206 kJ/mol CH 4 + 1/2O 2  CO + 2 H 2 Q= -35,6 kJ/mol katalizátor Ni CO + H 2 O  CO 2 + H 2 Q= -41 kJ/mol

27 Szintézisgáz tisztítás CO konverzió CO + H 2 O  CO 2 + H 2 Q= -41 kJ/mol a. 400 o C körül katalizátor Fe 2 O 3 b. 250 o C körül katalizátor ZnO-Cr 2 O 3 CO 2 eltávolítás abszorpció %m/m kálium-karbonát oldatban finomtisztítás Rézlúgos abszorpció [Cu(NH 3 ) 4 ]OOCH, [Cu(NH 3 ) 4 ] 2 CO 3 Mosás cseppfolyós levegővel Metanizálás CO + 3 H 2  CH 4 + H 2 O CO H 2  CH H 2 O katalizátor aktív Ni

28

29

30

31 N H 2  2 NH 3 Q= -45,8 kJ/mol

32

33 Ammónia konverter

34 Katalizátor az ammónia szintézisnél

35 Ammónia oxidációja, salétromsav gyártás 4 NH O 2 = 4 NO + 6 H 2 O  Hr = kJ 4 NH O 2 = 2 N 2 O + 6 H 2 O  Hr = kJ 4 NH O 2 = 2 N H 2 O  Hr = kJ -Mellékreakciók 2 NH 3 = N H 2 2 NO = N 2 + O 2 4 NH NO = 5 N H 2 O

36 Nitrogén-dioxid abszorpciója 3 NO 2 + H 2 O  2 HNO 3 + NO  H r = -136,2 kJ/mol Részfolyamatok 6 NO H 2 O  3 HNO HNO 2 3 HNO 2  HNO NO + H 2 O

37 Tömény salétromsav gyártás §Pauling-eljárás: híg salétromsav és tömény kénsav vákuum desztillációja §HOKO-eljárás: N 2 O 4 + H 2 O + 1/2 O 2 = 2 HNO 3

38 Katalizátor képzés, alak

39

40 MŰTRÁGYAGYÁRTÁS előállítás: NH 3 + HNO 3  NH 4 NO 3 NH 4 NO 3  NH 3 + HNO 3 (170 – 185 o C) bomlás:NH 4 NO 3  N 2 O + 2 H 2 O ( o C) 2 NH 4 NO 3  2 N 2 + O H 2 O ( 210 o C fölött ) Pétisó

41 Pétisó üzem elvi folyamatábrája

42 Karbamid 2 NH 3 + CO 2  NH 4 -OCO-NH 2 (ammóniumkarbamát) (ΔHr = kJ/mol) NH 4 -OCO-NH 2 → NH 2 -CO-NH 2 + H 2 O (karbamid (ΔHr = 30 kJ/mol) Exoterm, reverzibilis, molekulaszám csökkenéssel végbemenő reakció Hőmérséklet: 180 – 220 o C Nyomás: bar Tartózkodási idő: perc %-os ammóniafölösleg bepárlás, kristályosítás dermesztés kondenzációs termékek: haszonnövény „kiégése”

43

44

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 Frasch olvasztás szivattyúzás szeparálás hőntartás deponálás

48 Pirit -- pörkölés FeS 2  FeS + S kb. 600 o C endoterm 4 FeS O 2  2 Fe 2 O SO o C endoterm 3 FeS O 2  Fe 3 O SO o C exoterm Reakcióidő: o C-on 2-3 óra 1000 o C-on 1-2 perc Etázsos kemence Fluidágyas pörkölő Elektrosztatikus porleválasztó

49

50

51 Szuperfoszfát gyártás Alapanyag:Termék: Ca 5 (PO 4 ) 3 X X.F - ; OH - Ca(H 2 PO 4 ) 2 CaHPO 4 Vízoldható citrát oldható Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 5 H 2 SO 4  3 H 3 PO CaSO 4 + HF Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 21 H 3 PO CaSO 4  15 Ca(H 2 PO 4 ) CaSO 4

52

53 1.Szódagyártás 2.Elektrolízis 3.Kénsavas sósav gyártás 4.Nátrium-hidrogén-karbonát gyártás 5.Nátrium-karbonát gyártás 6.Kausztifikálás 7.Szintézis 8.Szerves klórozás I.Nátrium-hidroxid II.Hidrogén III.Klór IV.Sósav V.Sósav VI.Sósav VII.Klór

54 KatódAnódElektrolitBontási feszültség 1NaCl 2 H2OH2O  4 V 2NaO2O2 HCl, H 2 O3,9 V 3H2H2 Cl 2 NaOH1,36 V 4H2H2 O2O2 NaCl, H 2 O1,23 V Kősóoldat elektrolízise A telített sólé készítés problémái: -oldhatóság -szennyezők

55 Szintetikus sósavgyártás „Krebs gyertya”

56 Alumíniumgyártás Nyersanyag: bauxit Al 2 O 3 * x H 2 O üledékes kőzet A földkéreg leggyakoribb fémes eleme!! Alkotói: hidrargilit Al 2 O 3 * 3 H 2 O böhmit Al 2 O 3 * H 2 O korund Al 2 O 3 * H 2 O Szennyezők: Fe 2 O 3, SiO 2, TiO 2, V, Ga Feldolgozásra alkalmas  jelenleg: Al 2 O 3 tartalom SiO 2 tartalom  10

57 a./ feltárás Al(OH) 3 + NaOH + 2 H 2 O  Na[Al(OH) 4 (H2O) 2 ] AlO(OH) + NaOH + 3 H 2 O  Na[Al(OH) 4 (H2O) 2 ] 2 SiO 2 Al 2 O 3 + NaOH + H 2 O  Na 2 O*Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O TiO NaOH  Na 4 TiO H 2 O Modulus! p: bar, T: 200 o C, t: 2-3 óra szakaszos ill. folyamatos autoklávok b./ ülepítés Dorr ülepítők c./ kikeverés, hidrolízis: Mechanikus v. légkikeverők Na[Al(OH) 4 (H 2 O) 2 ] + H 2 O  Al(OH) 3 (H 2 O) 3

58 d./ kalcinálás Folyamatos csőkemence Vízleadás több lépésben:  100 o C felületi nedvesség  250 o C 2 mol szerkezeti víz  500 o C γ-korund o C  -korund

59

60

61 A tímföld-kriolit elegy olvadáspontja

62

63 Vas és acélgyártás Történeti vonatkozások: éve használatban - A Delhi vasoszlop - Magyar vonatkozások „Tiszta vas” Technikai vasfajták: Op o COp.: o C Puha jól alakítható fémRideg, kemény nehezen megmunkálható ötvözet

64 Nyersvas C c  1,7% fehér Szürke C c 1-2 % C c  2% C tartalom Fe 3 C grafit Nem forgácsolható nem kovácsolható nem kovácsolható acélgyártás Öntöttvas termékek

65 Acél C c  1,7 % szénacélokSpeciális-, nemesacélok Kemény acélok C c 0,5-1,7 % Közép kemény acélok C c 0,2-0.5 % Lágy acélok C c  0.2 % Lágyacél + fémes ötvözők

66 Nyersvasgyártás Alapanyagok: -vasércek, vastartalmú ipari melléktermékek Mágnesvasérc Fe 3 O 4 Vörösvasérc Fe 2 O 3 Barnavasérc Fe 2 O 3 * 3H 2 O Vaspát, sziderit FeCO 3 -koksz hömérséklet beállítás direkt és indirekt redukció -levegő, részleges koksz oxidáció -salakképzőanyagok, reaktáns az érc szennyezőinek olvadt állapotban tartásához

67 A nagyolvasztó föbb folyamatai: o C a szabad és kötött vizek eltávoznak o C karbonátok bomlanak, indirekt redukció 3Fe 2 O 3 + CO  2 Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO  3 FeO + CO 2 FeO + CO  Fe + CO o C 2 CO  C + CO2  750 o C direkt redukció 3Fe 2 O 3 + C  2 Fe 3 O 4 + CO Fe 3 O 4 + C  3 FeO + CO FeO + C  Fe + CO  900 o C egyéb vegyületek redukciója FeSiO C  Fe + Si + 3 CO SiO C  sI + 2 CO MnO + C  Mn + CO P 2 O C  2 P + 5 CO

68 Hőhasznosítás a nagyolvasztóban

69 Acélgyártás A C tartalom csökkentése, eltávolítása CO formájában, a Si, Mn és P tartalom reagál a salakképzővel Típusai: - Siemens-Martin az oxidációt ócskavas végzi, salakképző klcium-oxid, hőntartás gázlánggal -Konverteres ccélgyártás: Bessemer: oxidáló ágens az átbuborékoltatott oxigén, bélés savanyú, csak alacsony foszfortartalmú nyersvas dolgozható fel.T homas: a bélés bázikus (dolomit), magas foszfortartalmú nyersvas is feldolgozható LD konverter: Oxigén ráfúvatás A konverterekben a Si, P, C, Mn oxidációjának reakcióhője emeli a hőmérsékletet és tatja olvadt állapotbanaz acélt

70

71 -Elektroacél gyártás ív és indukciós kemencék Az oxidációhoz szükséges energiát elektromos ív ill. az elektromos indukció biztosítja. A feldolgozott anyag elsősorban acél, melyet tovább finomítanak, ötvöznek  nemesacél

72 Szilkát „vegyipar” Az ipar folyamatai elsősorban fizikai jellegűek, kémiai változások az olvadékképzés ill. az égetés során játszódnak le. Az iparág felosztása: - az üvegipar és termékei - a kerámia ipar és termékei - az építőanyagipar (kötőanyag) és termékei

73 Üvegipar A B C D A B C D Hőmérséklet Tulajdonság Izotrop Anizotrop

74 Az üveg főbb tulajdonságai: - átlátszóság - rideg, törékeny - fajhője kicsi a hőt rosszul vezeti - érzékeny a gyors hőmérsékletváltozásokra - nyomószilárdsága többszöröse a hajlítószilárdságánál - törésmuatója nagy - áteresztése hullámhossz függő - kémiailag stabil (ioncsere)

75 Az üveg változatossága 100 % SiO 2 tartalom  kvarcüveg - igen magas op.: (~ 1800 o C) - kiváló optikai tulajdonságok Összetétel: - ~ Na 4 SiO 4  vízüveg - vízoldható Az üveg átlagos összetétele: ~ R 2 OR’O6SiO 2 pl. a nátronüveg Na 2 OCaO6SiO 2

76 Az üveg alkotóinak csoportosítása - hálózat képző (rácsképző) oxidok SiO 2, B 2 O 3, P 2 O 5 - átmeneti oxidok Al 2 O 3, BeO, TiO 2 - módosító oxidok olvasztó Na 2 O, K 2 O stabilizáló CaO, PbO, ZnO Az alkotók összeolvasztása eredményeként, fő vázként SiO 4 4- tetraéderek kapcsolódnak és ezek vázába épül be a többi alkotó

77 A gyártás nyersanyagai - üvegképző - segédanyagok Üvegképző anyagok SiO 2  min. 99%-os tisztaság, szemcseméret 0,01-0,9 mm lényeges vastartalma B 2 O 3  Op. csökkentés, fénytörés növelése, höállóság fokozása adagolás bórax formában is Na 2 CO 3,K 2 CO 3  az üveg R2O tartalmát biztosítja, jelentős befolyással bír a hőállóságra, lágyulásra CaCO 3  RO tartalom, adagolás kréta, márvány, mészkő formában Pb 3 O 4  ólomkristály, optikai üvegek.Vastartalma és szbad ólom tartalma lényeges Al 2 O 3  Adagolás tímföldhidrát formában ZnO, BaCO 3, MgCO 3  Különleges üvegek esetén

78 Segédanyagok - olvasztást elősegítő anyagok 1%-nál kisebb mennyiségű F, B, As vegyületek - tisztulást elősegítő anyagok gázbuborékok eltávolítása As 2 O 3, NaNO 3 - színtelenítő anyagok pl. a vas szennyeződés zöld szín  eltüntethető a komplementer adagolásával  ibolya  Se és Mn vegyületek - szinező anyagok Fe  zöldCr  zöldNi  barna,ibolya,fekete Cu 2 O kolloid  vörösAgkolloid  sárga Se,Mn  ibolyaCu  kék Co  kékAu kolloid  bibor

79 Az üveggyártás fázisai - olvadék készítés fazekas- ill kádkemence - formázás fúvás, húzás, öntés, sajtolás - hűtés - utólagos megmunkálások Az olvasztás fázisai - szilikát képződés: szilárd fázisban megindul - üvegesedés: a kialakult szilkát megolvad, és reagál a még nem olvadt kvarccal - tisztulás - homogenizálódás

80 Az üvegtermékek csoportosítása gyártási ágazatok szerint - öblösüvegek - síküvegek ablak katedrál drót tükör biztonsági  edzett és ragasztott - műszaki üvegek optikaiüveghabok laboratóriumizománcok szigetelőüvegszálak, szövetek izzólámpakvarc

81

82 Kerámia ipar - története - nyersanyagai alumino-szilikátok Al 2 O 3 -SiO 2 természetes, mesterséges oxidok (TiO 2,ZrO 2, Cr 2 O 3, MgO, BaO….) - tulajdonságok széles spektruma - termék fogalom - ágazatai durvakerámia építőanyagok finomkerámia porcelán, kőedény, csiszolóanyagok oxidkerámia hiradástechnikai kerámiák fémkerámia

83 Nyersanyagok: - képlékeny alapanyagok agyagok - nem képlékeny alapanyagok talkum, cirkon, wollastonit, kvarc egyéb vegyipari termékek - adalékok soványító, ömlesztő, plaszticizáló szennyező anyagok Agyagok: - egyedi szemcseméret  2 µm - málási közetfajta - alumino-szilikát - átlagos összetétel Al 2 O 3 *(0,3-8)SiO 2 *(0,5-19)H 2 O Típusai: - kaolinok fehérre ég - tűzálló agyagok sárgára ég - közönséges agyagok színesre ég Tűzállóság csökken

84 Nem képlékeny alapanyagok: - Ridegek, kemények nem formázhatók talkum magnézium-hidro-szilikát cirkon cirkónium-szilikát wollastonit kalciumszilikát vegyipari termékek oxidok (Al 2 O 3,MgO,TiO 2 ) karbidok (SiC) nitridek (Ti 3 N 4 ) szilicidek (MoSi 2 )

85 Az iparág főbb műveletei: - előkészítés, őrlés, homogenizálás, pihentetés (érlelés) - formázás - szárítás - égetés Különleges előkészítési eljárások: - porlasztva szárítás - kalcinálás - prekotizálás Az égetési hőmérséklet pontos mérése - optikai pirométer - Seger gúla

86 A késztermékek minősítésének főbb paraméterei - szilárdság - porozitás - vízfelvevő, vízáteresztő képesség - fagyállóság - mérettűrés - hőállóság

87 Építőipari kötöanyagok A kötőanyagok folyékony vagy pépes állapotukból képesek megszilárdulásra ill. több és ballasztanyagok összeragasztására Csoportositási lehetőségek: - eredet szerint természetes agyag, bitumen mesterséges cement, mész - anyagi minőség szerint ásványi agyag, mész, cement szerves bitumen, enyv, gyanta - halmazállapot szerint folyékony vízüveg szilárd cement - kötés mechanizmus szerint hidraulikuscement nem hidraulikusmész

88 Nem hidraulikus kötőanyagok (mész, gipsz, Sorel cement) -mész CaCO 3  CaO + CO 2 CaO + H 2 O  Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + CO 2  CaCO 3 + H 2 O égetett mész, oltott mész, porrá oltott mész, mészhidrát, mészvíz mésztej, mészpép, szalonnás mész - gipsz CaSO 4 *2H 2 O gipsz, CaSO 4 anhidrit 120 o C CaSO 4 *2H 2 O  CaSO 4 *0,5H2O + 1,5H 2 O o C CaSO 4 képződik oldódó anhidrit o C CaSO 4 képződik nem oldódó anhidrit  800 o C CaSO 4 képződik oldódó anhidrit

89 -Sorel cement MgCl 2 Mg(OH) 2 (MgO(OH)) sok kevés A kötés során eltérő összetételű MgO x Cl y keletkezik. Hiroszkópos! Töltőanyagokkal melegpadló készítésre használható. A felületet olajozással, parafinozással védeni kell!

90 Hidraulikus kötőanyagok - Szilikát cement ~ 2/3 rész CaO ~ ¼ rész SiO 2 ~ 4-7% Al 2 O 3 ~ 2-4 % Fe 2 O 3 ~  1% MgO elegye Nyersanyagok: agyag, mészkő, márgák, pirit, dolomit Előállítás: előkészítés: őrlés, homogenizálás vas adagolása égetés ~ 1200 oC - száradás - hidrátvíz elvesztés oC - CaCO3 bomlik oC - a CaO reagál a SiO2-dal, Al2O3 –dal Fe2O3-dal oC - az agyag egy része olvad, dermedéskor magas CaO tertalmú szilikátelegy válik ki klinker - gipsz agadolás ~ 1,5 % - őrlés, érlelés  cement

91 Cement + víz  kötés és szilárdulás részben paralel, de a szilárdulás jelentősen elhúzódik A kötés során lejátszódó reakciók részeben hidrolitosak, részben hidratációsak Hidrolitos típus: 3Ca*SiO 2 + yH 2 O  3Ca(OH) 2 + SiO 2 + x H 2 O 3CaO+Al 2 O 3 + yH 2 O  3Ca(OH) 2 + xAl(OH) 3 Hidratációs típus: 2(3CaO*SiO 2 ) + 4H 2 O  3CaO*2SiO Ca(OH) 2 Beton típusok: vasbeton könnyűbeton nehézbeton A beton tulajdonsága lényegesen fűgg: a W = v/c hányadostól, ahol: v: a készítéskor felhasznált víz térfogata c: a cement tömege


Letölteni ppt "Szervetlen technológiai alapismeretek. techno: mesterség, szakma logosz: ismeret, tudás, tudomány Technológia: -Tudatosság -Újérték teremtés (pozitív."

Hasonló előadás


Google Hirdetések