Transcript Kémiai technológia 1. előadás

Vegyipari műveletek
Bevezetés
1. előadás
A félév tematikája
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
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
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)
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
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.
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.
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
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.
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.
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.
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
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%)
Vegyipari üzem


Kémiai átalakítás: reakció, reaktor
Gazdaságosság!
A vegyipar fontosabb történeti vonatkozásai

Primitív társadalmak (i.e. 4000)


Egyiptom







fazekasság, kohászat, textíliák festése, bőrcserzés,
kozmetikumok
kémia név eredete
balzsamozás, szóda, timsó használata
Főnícia - üveg
Mezopotámia - sörfőzés
Kína - porcelán, puskapor
nemfémes elemek - csak a kén
fémek felhasználása
rézkor, bronzkor, vaskor
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.
Középkor

alkémia - aranycsinálás






jatrokémia - orvosikémia


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!
Paracelzus - arany helyett gyógyszer (Kísérleti tanulmányozás!)
kohászat


Agricola (Georg Bauer)(1494-1555)
„A fémekről” az első kémiai technológia tankönyv
Frisstűzi kemence



egyenletes hőmérséklet (1100-1300 °C)
2 óra alatt ~ 10 kg-os szivacsos vas „buca”
tömörítés kalapálással, kis széntartalmú lágyvas
Damaszkuszi kard készítése
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 - Kétkedő kémikus
1661 - a kémiai újkor kezdete
oktatás - a 18. sz. elejétől önálló kémiai intézetek

1735 - Selmecbányai Bányászati Akadémia


laboratóriumi képzés
fémanalitika
európai jelentőség!
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
Az ipari forradalom kezdete
A vegyipar kialakulása


A 18. sz. második fele, angol textilipar fejlődése: nő a
fehérítő anyagok (kénsav, szóda, klór) iránti kereslet
H2SO4



Na2CO3



ólomkamrás kénsavgyártás -1760 Anglia - az első gyár
SO2 <=> SO3 reakció katalizátorai nitrogén-oxidok
2 NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCl
(Leblanc, 1791)
Na2SO4 + 2 C + CaCO3 = Na2CO3 + CaS + 2 CO2
Cl2


fehérítésre: hypo - NaOCl
klórmész - CaCl(OCl)
19. sz. eleje, gőzgép, ipari forradalom

gőzgép működéséhez: szén
kokszolás


készítéséhez
acél
bányászat, feldolgozás,
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
19. sz. vége és 20. sz. eleje

Szénfeldolgozás (kokszolás, lepárlás, kigázosítás)







színezékek - indigó
gyógyszerek - aszpirin (1899)
robbanóanyagok - nitroglicerin
Szervetlen vegyipar




koksz - vasgyártás
gáz - vílágítógáz, városigáz
kátrány (aromások) - szerves vegyipar
új szódagyártás - Solvay
elektrolízis - Al, NaCl
ammónia szintézis, műtrágyák
20. sz. petrolkémia - műanyagok
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