Transcript Technologické procesy 1

TECHNOLOGICKÉ PROCESY
CHEMICKÉ PROCESY:
TAKOVÉ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY, PŘI
KTERÝCH DOCHÁZÍ K CHEMICKÉ PŘEMĚNĚ SUROVINY, VZNIKÁ
MEZIPRODUKT ČI FINÁLNÍ PRODUKT
PROBÍHAJÍCÍ CHEMICKÝ DĚJ JE CHARAKTERIZOVÁN CHEMICKOU
ROVNICÍ A MECHANISMEM, REAKČNÍMI PODMÍNKAMI, TĚMITO
CHARAKTERISTIKAMI SE ŘÍDÍ CELKOVÝ TECHNOLOGICKÝ REŽIM
Základy chemických technologií
2014
KATALYTICKÉ PROCESY
VŠECHNY PROCESY VYUŽÍVAJÍCÍ ÚČINKU KATALYZÁTORU NA RYCHLOST
REAKCE
KATALYZÁTOR: SNIŽUJE AKTIVAČNÍ ENERGII REAKCE
NEMŮŽE REAKCI VYVOLAT, KDYŽ JE TATO
TERMODYNAMICKY NEMOŽNÁ
OVLIVŇUJE RYCHLOST PŘÍMÉ I ZPĚTNÉ REAKCE,
CHEMICKÁ ROVNOVÁHA SE NEMĚNÍ
KATALYZÁTORY: RŮZNĚ SELEKTIVNÍ
ENZYMY:
NEJSELEKTIVNĚJŠÍ
Základy chemických technologií
2014
KATALÝZA
1)
HOMOGENNÍ:
VÝCHOZÍ LÁTKY, MEZIPRODUKTY, PRODUKTY I
KATALYZÁTOR JSOU VE STEJNÉ FÁZI
2)
HETEROGENNÍ:
ZÚČASTNĚNÉ LÁTKY JSOU V RŮZNÝCH FÁZÍCH
PRŮMYSLOVÝ KATALYZÁTOR
1)
VLASTNÍ KATALYTICKY AKTIVNÍ LÁTKA
2)
NOSIČ:
ODOLNÁ, LACINÁ LÁTKA S DOSTATEČNĚ VELKÝM
POVRCHEM (KŘEMELINA, SILIKAGEL, ALUMINA)
3)
AKTIVÁTOR: ZVYŠUJE AKTIVITU KATALYZÁTORU
KATALYTICKÝ JED: SNIŽUJE ÚČINNOST KATALYZÁTORU, RUŠÍ PRŮBĚH
KATALÝZY
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA H2SO4
SUROVINY:
TĚŽBA SÍRY:
SÍRA
ELEMENTÁRNÍ-TĚŽENÁ
60%
REKUPEROVANÁ
40%
USA, MEXIKO, RUSKO, POLSKO
NEROSTNÁ LOŽISKA MAJÍ OBSAH 10-70% SÍRY
ÚPRAVA:
DRCENÍ, MLETÍ, FLOTACE→OBOHACENÍ NA 85%
ZBAVENÍ VODY ODSTŘEDĚNÍM
VYTAVENÍ V AUTOKLÁVU (150°C) →ČISTÁ SÍRA (99,7%)
SÍRA Z JINÝCH ZDROJŮ: ZE SULFANU (ROPA, ZEMNÍ PLYN)
PRAŽENÍ PYRITU
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA H2SO4 - POSTUPY
1)
HISTORICKÝ:
RETORTOVÝ – DESTILACE TZV. VITROLOVÝCH
BŘIDLIC (FeSO4) V KERAMICKÝCH NÁDOBÁCH
2)
NITRÓZNÍ:
HOMOGENNÍ KATALÝZA NITRÓZNÍMI PLYNY
3)
KONTAKTNÍ:
HETEROGENNÍ KATALÝZA KOVY NEBO JEJICH
OXIDY
V SOUČASNOSTI 90% SVĚTOVÉ VÝROBY
Základy chemických technologií
2014
KONTAKTNÍ ZPŮSOB
1)
VÝROBA SIŘIČITÉHO PLYNU (SO2)
SPALOVÁNÍ SÍRY:
S + O2 → SO2
PRAŽENÍ PYRITU:
4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 (VÝPRAŽKY) + 8 SO2
POKUD JE POTŘEBA, SIŘIČITÝ PLYN SE ČISTÍ – ELEKTROFILTRY,
ROZTOKEM H2SO4 VE VĚŽÍCH
ZAŘÍZENÍ: HOŘÁKOVÁ PEC NA SPALOVÁNÍ ROZTAVENÉ SÍRY
FLUIDNÍ PEC NA PRAŽENÍ PYRITU
VEDLEJŠÍ PRODUKT:
VÝPRAŽKY – ŽELEZNÁ RUDA
SPALNÉ TEPLO – VÝROBA PÁRY
Základy chemických technologií
2014
KONTAKTNÍ ZPŮSOB
2)
OXIDACE SO2 NA SO3
2 SO2 + O2  2 SO3
REAKCE MÁ VYSOKOU AKTIVAČNÍ ENERGII A PROBÍHÁ POMALU
→ KATALÝZA
OPTIMÁLNÍ PRŮBĚH REAKCE: 10% SO2, 11% O2, 79% N2
KATALYZÁTOR:
KONTAKTNÍ HMOTA
V2O5 NA KŘEMELINĚ NEBO SILIKAGELU
AKTIVÁTOR: K2O
ZAŘÍZENÍ:
ETÁŽOVÝ NEBO TRUBKOVÝ REAKTOR
Základy chemických technologií
2014
ČTYŘSTUPŇOVÝ ETÁŽOVÝ REAKTOR S VRSTVAMI
KATALYZÁTORU
Základy chemických technologií
2014
TRUBKOVÝ REAKTOR
Základy chemických technologií
2014
KONTAKTNÍ ZPŮSOB
3)
ABSORPCE SO3
H2O + SO3 → H2SO4
ZAŘÍZENÍ: ABSORPČNÍ VĚŽ S VÝPLNÍ Z ODOLNÉHO MATERIÁLU
ABSORPČNÍ MÉDIUM:
98,3% H2SO4
???
TENTO ROZTOK MÁ NEJNIŽŠÍ TENZI VODNÍ PÁRY, SO3 MÁ TENDENCI
VYTVÁŘET KYSELINU V PARNÍ FÁZI, ČÍMŽ VZNIKÁ MLHA H2SO4,
KTERÁ JE ABSORPCÍ NEZACHYTITELNÁ
POTŘEBNÝ VZDUCH MUSÍ BÝT VYSUŠENÝ
Základy chemických technologií
2014
ABSORPČNÍ VĚŽE
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA H2SO4 V ČR
VYRÁBÍ SE VÝHRADNĚ KONTAKTNÍM ZPŮSOBEM, SUROVINOU JE
VĚTŠINOU ELEMENTÁRNÍ SÍRA
ROČNĚ SE VYROBÍ ASI 230 000 TUN
(ÚDAJ Z R. 2004)
NEJVĚTŠÍ VÝROBCI:
SPOLANA NERATOVICE
PRECHEZA PŘEROV
SYNTHESIA PARDUBICE
Základy chemických technologií
2014
POUŽITÍ H2SO4
ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE CHEMICKÉHO PRŮMYSLU
PRŮMYSLOVÁ HNOJIVA – FOSFÁTY (PRECHEZA)
ANORGANICKÉ PIGMENTY
ŽELEZITÉ ČERVENĚ, HNĚDĚ,
TITANOVÁ BĚLOBA (PRECHEZA)
VISKÓZOVÁ VLÁKNA
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA NH3
NH3
VÝCHOZÍ LÁTKA PRO VŠECHNY OSTATNÍ SLOUČENINY DUSÍKU
KLASICKÉ ZDROJE (LEDKY) MAJÍ DNES UŽ MALÝ VÝZNAM
SUROVINY
SYNTÉZNÍ PLYN – SMĚS N2 A H2 1:3
N2:
VZDUCH
H2:
Z ORGANICKÝCH TECHNOLOGIÍ, NAPŘ. ODPADÁ PŘI
PARNÍM REFORMOVÁNÍ UHLOVODÍKŮ
H2 Z METHANU:
t= 800-900°C, kat. Ni na alumině
kat. jed: S
CH4 + H2O → CO + H2
2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA NH3
PRINCIP:
PŘÍMÁ SYNTÉZA Z PRVKŮ (HABERŮV POSTUP, FRITZ
HABER, 1918 NOBELOVA CENA)
N2 + 3 H2  2 NH3
EXOTERMNÍ REAKCE
REAKCI PODPORUJE:
NÍZKÁ TEPLOTA A VYŠŠÍ TLAK
OPTIMÁLNÍ PODMÍNKY PRO KATALYZÁTOR:
STUPEŇ KONVERZE:
300-400°C
KOLEM 20%
SYNTÉZNÍ PLYN SE VEDE PŘES KATALYZÁTOR OPAKOVANĚ A VYROBENÝ
AMONIAK SE PRŮBĚŽNĚ ODSTRAŇUJE OCHLAZENÍM A KONDENZACÍ (TZV.
SYNTÉZNÍ OKRUH)
KATALYZÁTOR:
ELEMENTÁRNÍ Fe AKTIVOVANÉ Al2O3 A K2O
KATALYTICKÉ JEDY:
SLOUČENINY S a As, O2
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA NH3
ZAŘÍZENÍ:
ETÁŽOVÝ REAKTOR
V PATRECH REAKTORU JSOU
ULOŽENY VRSTVY KATALYZÁTORU
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA NH3 V ČR
UNIPETROL PRAHA
POUŽITÍ:
ZÁKLADNÍ SLOUČENINA N2
VÝROBA HNO3
MOČOVINA
HNOJIVA
PRŮMYSLOVÉ CHLADIVO
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA HNO3
HISTORICKÉ VÝROBY:
Z LEDKU
ZE VZDUŠNÉHO N2 V ELEKTRIC. OBLOUKU
NEPOUŽÍVAJÍ SE
SUROVINA:
PRINCIP:
NH3
KATALYTICKÁ OXIDACE NH3 NA OXIDY DUSÍKU
NH3 → NO → NO2 + H2O → HNO3
PRO 1. REAKČNÍ KROK JE NUTNO POUŽÍT SELEKTIVNÍ KATALYZÁTOR,
ABY NEPROBÍHALY JINÉ (TERMODYNAMICKY VÝHODNĚJŠÍ) REAKCE
A JE NUTNO PŘESNĚ DODRŽOVAT TECHNOLOGICKÉ PODMÍNKY
(TLAK, TEPLOTA)
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA HNO3
KATALYZÁTOR:
Pt + Rh + Pd
KATALYZUJE OXIDACI NH3 NA NO VZDUŠNÝM KYSLÍKEM
VHODNÉ VLASTNOSTI KATALYZÁTORU (KOV) UMOŽŇUJÍ FORMOVAT
HO DO TVARU SÍT Z JEMNÝCH DRÁTKŮ A USPOŘÁDAT DO TVARU SÍT
REAKTOR:
KONTAKTNÍ PEC
POČET SÍT V REAKTORU:
3-25
DALŠÍ REAKČNÍ KROKY PROBÍHAJÍ V ABSORPČNÍCH VĚŽÍCH
Základy chemických technologií
2014
VÝROBA HNO3 V ČR
SYNTHESIA PARDUBICE
POUŽITÍ:
PRŮMYSLOVÁ HNOJIVA - DUSIČNANY
BARVIVA - AZOBARVIVA
VÝBUŠNINY - NITROCELULÓZA
PESTICIDY
Základy chemických technologií
2014