Transcript 2013_CH_ipari_technológia_és_katalízis_1_1

Bevezetés a
Szénhidrogén technológia
és katalízis kurzushoz
Jellemzők-1_1
Kovács András, +362114101, [email protected], FII, 2. em 6.
1
A szénhidrogénfeldolgozás
Üzema nya g
benzin
kerozin
gá zola j
Petrolkémia
olefinek
a romá sok
Kőola j
Koksz,
nehéz tüzelő
Kenőa nya g
Via sz
Bitumen
2
A kőolaj- és földgázvagyon képződése, rétegek-korok
Kőolajképződés:
100-500 millió év
Köolajfelhasználás
150 év!
3
4
szén körforgása: egyensúly!!!
5
Képződése, meddig elég
Szerves eredet: erre vannak bizonyítékok, a kőolajban biológiai
marker vegyületek és izotópok, valamint kőolaj érettségi jellegek
alapján
Szervetlen eredet: erre csak spekuláció van
A világ megkutatott kőolaj tartaléka a 2011-es kitermelési szinten
további 100-110 évig elégséges. A kőolajkészletek 90%-át az
OPEC országok ellenőrzik. A világ kőolajfelhasználása 2011-ben
napi 70.4 hordó volt, azonban a kitermelésben éppen 50% alatt
maradtak: politikai kockázat, politikai csapdahelyzet
.
6
Történelem körforgása
fossil
+
renewables
coal
+
oil/gas
+
nuclear
7
Szénkörforgás
Katalitikus hidrogénezés?
8
kőolajár történelme
9
10
fejlődésről
1973: 1. vá lság
1911: a ntitrust
1896:Daimler Benz
1885: Diesel
1882: Edison
1856: Drake
11
Phillips,Woodford kutak, Oil Creek Valley
Kerülete: 330 m
Jelentőség:
1901-ig világ
olajtermelésének
½-e!
15 hónap
alatt
75
kút
12
Azerbajdzsán és Nobel (Bibi Heimat, 21 m olajkút 10 évvel Drake előtt)
13
Mi generál mit?
14
15
16
E.D.Drake és az ő kora
1850-es évek: G. Bissell, ügyvéd N.Y: olaj kitermelés üzleti alapon! B. Silliman, Yale, a “Seneca
Oil”-t elemezte, desztillációval, megállapí-totta, hogy frakciónálható világító termékké és
egyebekké. Bissel és befektető társai megalapították a Pennsylvania Rock Oil Company-t. Bissel
kérésére a “rock oil” kitermelést nagyüzemivé kellett tenni, csakúgy, mint a só és
vízbányászatban. 21.18m-en 20 hordó/nap kapacitású olajforrás.
Drake “ezredes” 1859-ben megindította a kitermelést. Érdeme: vas termelőcső!
PITHOLE CITY
Más források szerint 1850-ben a pennsylvaniai sóbányatulajdonos S. Kier felesztette a nem
kormozó “szénolaj” desztillációt, helyettesíthette a bálnaolajat a lámpákban.
Más források szerint a kanadai Abraham Gasner 1852-ben a szeszgyártóktól ellesett technikát
alkalmazta.
17
jellemzők

Desztilláció: a petróleum a hasznos termék
 Kormozó láng – elavultnak tűnik, de! Az a
lángmagasság, amelyik kanócos lámpámál nem
kormol, azaz lehet-e mellette olvasni. Ha nagy:
paraffinos, ha kicsi: aromás. Mai jelentőség:
repülőgép üzemanyag: összetétel + diffúziós láng
tulajdonság, sugárzó hő, ez meghatározza a kopást!
 Lobbanáspont – biztonságtechnikai kérdés.
 Eladhatóság. Iparági szabványok, jellemző
mennyiségek, pl. Watson/UOP K
1.216 3 T
K
18
d
Kormozó láng magassága
19
Lobbanáspont
gyulladáspont
20
Engler desztilláció
21
folyáspont
22
Sűrűség
(fajlagos tömeg)
23
Sűrűség
24
Fajlagos tömeg (specific gravity)
141,5
o
API 131,5
SG
SG
olajtömegt60oF
víztömegt60oF
25
Edison és az ő kora
Nem találta fel a villanykörtét, de találmányai, de legfőképpen a
k+f laboratórium és működése,1000-nél több szabadalmi
bejelentése alapvetően meghatározták a modern alkalmazott
tudomány művelésének kereteit, az ismeretek terjesztését és a
kutatás szponzorációjának jelentőségét.
A kifejlesztett vákuum közegű, szén szálú körte 13.5 órán át
világított, 1879-ben demonstrálta a kivilágított Menlo parki
laboratóriummal, 1882-ben alsó Manhattanben beindult az első
ÁRAMFEJLESZTŐ ERŐMŰ (gőzgép)
Tesla és a többiek?
26
alkalmazási és kereskedelmi
tulajdonságok
Desztilláció ✔
 Lobbanáspont ✔
 Sűrűség ✔
 Viszkozitás
 Hamu
 kokszmaradék
 Víz és szennyezőanyagtartalom
 Folyás/dermedéspont ✔
 fűtőérték

27
viszkozitás
A folyadék mozgásával szemben ébredő belső ellenállás.
F  q
dv
dz
Az az F erő, amely két egymástól z távolságból q
felületű réteget v sebességgel elmozdítja a nyíró erő
F

dv
q
dz
(1/s)
)
Viszkozitás: (dinamikus):
nyíró erő/nyíró feszültség
(sebesség gradiens) [Pas]
Viszkozitás: (kinematikus):
dinamikus/sűrűség, (m)m2/s
“Engler, Redwood,
Saybolt”
(N/m2))
28
Mozgó felület
Forgó, oszcilláló, stb.
Sebesség, mérhető
Nyíró feszültség
Nyíró erő (sebesség gradiens)
Álló felület
29
30
Viszkozitás=
f(t)=f(komp)
31
Daimler és az ő kora
1872: műszaki igazgató Deutz-AG-Gasmotorenfabrik Köln.
Társtulajdonos: Otto, 1880/1882/1885 Daimer és Maybach
Cannstadtban megépítik az első gyors motort (motorbicikli),
amely a mai szikragyújtású motorok elődje. 1886: karburátor,
1889: autó az úton! Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG),
Maybach anyagi okokból nem ül be az igazgató tanácsba
A sors fintora: cannstadti műhelyükben az üvegházhatású
gázokhoz jelentősen hozzájáruló termékük fejlesztését egy
üvegházban berendezett műhelyben fejlesztették
1885 36423. sz. Szabadalom: Gázzal vagy
petróleummal hajtott gép. Mitől ment?: kipufogó és
alapanyag szelepek, karburátor.
A “nagypapa órája” 600 rpm legalább 5-szöröse az addig
elérhetőnek, teljesítménye 1 lóerő. Az 1889-es 2
hengeres motor már 1.5 Le, kétszer könyebb (40 kg),
mint a korábbi konstrukció.
32
Diesel és az ő kora
A motorok szerelmese, a napenergiával működő motor
megkonstruálása után 1893-ban pubblikált a belső égésű
motorról, 1894-ben szabadalmaztatta elképezélést, 1897-ben
demonstrálta, 1898-ban a #608,845 szabadalmat megkapta,
1913-ban micsoda csapás, gőzhajón, egyesek szerint
robbanástól, mások szeront saját motorojától, mások szerint
gyilkosság áldozataként, a hiteles önéletrajzíró szerint
öngyilkosságban halt meg.
Alapgondolatai: hőátadás, kiváló mechanikai tervezés,
szociális érzékenység. Vágya szerint a kis üzemek így
versenyezhettek a nagyiparral. A gőzgép 10%-os hatásfokát
75%-ra növelte!!! Micsoda forradalom!!
33
34
Molekulák
Paraffinok: CnH2n+2
Telített: Alkán
Egyenes: normálElágazó: izoZárt:
ciklo-
Telített: Naftén
25 szénatomú telített (paraffin)
Olefinek: CnH2n-(x-1)*2
Mono-, di-, etc.
Aromások
Egy-gyűrűs
Két-gyűrűs
Bonyolult kondenzált gyűrűs
36797588 izomer
Telítetlen: x=1: Alkén
x=2: Alkilén
35
fejlődésről
Környezetvédelmi
szigor
Katalitikus
krakk
Hidrogénező
technológiák
Katalitikus
reformálás
Termikus
krakk
Atmoszférikus
36
desztilláció
EU finomítói szerkezet, 2010
1.2
0.5 3.3
0.5
2.20.2
2.5
LPG
5.5
könnyű benzin
benzin üzemanyag
14.9
dízel üzemanyagok
21.7
petróleum
kerozin
fűtőolaj
kenőolaj
6.8
aromások
0.2
paraffin, viasz
kén
koksz
bitumen
40.5
37