Samenvatting Scheikunde H15 Industriële
Chemie
15.1: Productieprocessen
De chemische industrie is in Nederland belangrijk voor zowel de
economie als de kwaliteit van leven. De chemische industrie produceert
zowel grondstoffen als eindproducten, zoals medicijnen, kunststoffen,
brandstoffen, verf en zeep. Een groot deel van de productie bestaat uit
tussenproducten die in andere fabrieken verder worden verwerkt. In
Nederland zijn zes grote chemieclusters, elk met een eigen specialisatie.
Binnen deze clusters werken bedrijven samen op het gebied van
veiligheid, energie, afvalverwerking en logistiek.
Het laboratorium is een belangrijk onderdeel van de chemische industrie,
want ze controleren bestaande en onderzoeken naar nieuwe
productieprocessen. Dit doen ze op laboratoriumniveau. Waar onderzoek
vroeger vooral gericht was op winst, ligt de focus nu steeds meer op het
ontwikkelen van ‘groenere’ processen. Daarbij wordt gezocht naar betere
katalysatoren die de activeringsenergie verlagen. In het laboratorium
wordt ook onderzocht onder welke omstandigheden en in welke vorm
katalysatoren het beste werken voor een optimale opbrengst.
In de proeffabriek wordt nagegaan of de geteste processen ook op grotere
schaal goed verlopen. Ook worden het energie- en grondstoffenverbruik en
de ongewenste bijproducten gemeten. De omstandigheden lijken zo veel
mogelijk op een echte fabriek, en op basis van deze resultaten wordt
besloten of het proces geschikt is voor een fabriek. De resultaten uit de
proeffabriek worden zorgvuldig beoordeeld en zo nodig aangepast. Daarna
wordt bekeken of het proces technisch, economisch en milieutechnisch
haalbaar is. Pas als aan alle voorwaarden is voldaan, wordt de fabriek
gebouwd.
Bij bijna elk chemisch productieproces worden scheidingsmethoden
gebruikt om het product geschikt te maken voor de volgende stap of om
een zuiver eindproduct te krijgen. Vaak ontstaat er bij een productieproces
een bijproduct en moet het uit het reactiemengsel gezuiverd worden.
Soms ontstaan bijproducten door een nevenreactie: een ongewenste
reactie die onder de gegeven reactieomstandigheden ook optreedt.
Bijproducten zijn soms afval, maar vaak worden er nuttige toepassingen
gevonden.
In de fijnchemie worden relatief kleinere hoeveelheden stoffen
geproduceerd die aan hoge eisen moeten voldoen wat betreft zuiverheid
en betrouwbaarheid. In de bulkchemie worden veel grotere
hoeveelheden stoffen geproduceerd die aan minder hoge eisen hoeven te
voldoen. Voor de fijnchemie wordt vaak een batchproces toegepast en
voor de bulkchemie een continuproces.
, Bij een batchproces wordt de reactor met de
benodigde grondstoffen gevuld en daarna afgesloten.
Dit duurt een bepaalde tijd onder de ingestelde
omstandigheden. De eindproducten kunnen verder
worden verwerkt, waarna het proces zich herhaalt.
Een batchreactor is bruikbaar voor verschillende
productieprocessen, maar moet wel goed worden
schoongemaakt waardoor er relatief veel
arbeidskracht nodig is.
Bij een continuproces wordt constant materiaal aangevoerd en het
product afgevoerd. Dit is geschikt voor grote hoeveelheden vloeistoffen of
gassen en vereist veel automatisering. De ontwikkeling en bouw zijn duur,
maar de benodigde menskracht
tijdens productie is laag.
Continuprocessen zijn vooral
rendabel in de bulkchemie. Het
proces kan plaatsvinden in één of
meerdere reactievaten, vaak
langgerekt, zodat stoffen voldoende
tijd hebben om te reageren.
Bij productieprocessen in de chemische industrie zijn er drie belangrijke
factoren:
Temperatuur Hoge temperatuur zorgt voor een hoge
reactiesnelheid, maar ook voor hogere energiekosten en
veiligheidsrisico’s.
Druk Als de druk op een gas stijgt, stijgen ook de concentraties en
verloopt de reactie sneller. Voor een hoge druk zijn daarentegen wel
betere en duurdere reactoren nodig.
Katalysator Met het gebruik van een katalysator wordt de
activeringsenergie verlaagt, waardoor een hoge druk en
temperatuur niet nodig zijn. Katalysatoren zijn vaak dure metalen,
maar kunnen wel opnieuw worden gebruikt.
Veel reacties in de chemische industrie zijn evenwichtsreacties, waardoor
de omstandigheden invloed hebben op de ligging van het evenwicht. De
reactiesnelheid kan dus hoger zijn bij een hoge temperatuur, terwijl de
ligging van het evenwicht juist gunstig is bij een lage temperatuur.
Het is belangrijk om met een productieproces een zo hoog mogelijk
rendement te behalen. Het rendement is de verhouding tussen de
praktische en theoretische opbrengt.
Praktische Opbrengst
Rendement= x 100 %
Theoretische Opbrengst
De theoretische opbrengst is de hoeveelheid gewenste product die op
basis van een reactievergelijking maximaal uit een hoeveelheid beginstof
kan ontstaan. De praktische opbrengst is de hoeveelheid die daadwerkelijk
Chemie
15.1: Productieprocessen
De chemische industrie is in Nederland belangrijk voor zowel de
economie als de kwaliteit van leven. De chemische industrie produceert
zowel grondstoffen als eindproducten, zoals medicijnen, kunststoffen,
brandstoffen, verf en zeep. Een groot deel van de productie bestaat uit
tussenproducten die in andere fabrieken verder worden verwerkt. In
Nederland zijn zes grote chemieclusters, elk met een eigen specialisatie.
Binnen deze clusters werken bedrijven samen op het gebied van
veiligheid, energie, afvalverwerking en logistiek.
Het laboratorium is een belangrijk onderdeel van de chemische industrie,
want ze controleren bestaande en onderzoeken naar nieuwe
productieprocessen. Dit doen ze op laboratoriumniveau. Waar onderzoek
vroeger vooral gericht was op winst, ligt de focus nu steeds meer op het
ontwikkelen van ‘groenere’ processen. Daarbij wordt gezocht naar betere
katalysatoren die de activeringsenergie verlagen. In het laboratorium
wordt ook onderzocht onder welke omstandigheden en in welke vorm
katalysatoren het beste werken voor een optimale opbrengst.
In de proeffabriek wordt nagegaan of de geteste processen ook op grotere
schaal goed verlopen. Ook worden het energie- en grondstoffenverbruik en
de ongewenste bijproducten gemeten. De omstandigheden lijken zo veel
mogelijk op een echte fabriek, en op basis van deze resultaten wordt
besloten of het proces geschikt is voor een fabriek. De resultaten uit de
proeffabriek worden zorgvuldig beoordeeld en zo nodig aangepast. Daarna
wordt bekeken of het proces technisch, economisch en milieutechnisch
haalbaar is. Pas als aan alle voorwaarden is voldaan, wordt de fabriek
gebouwd.
Bij bijna elk chemisch productieproces worden scheidingsmethoden
gebruikt om het product geschikt te maken voor de volgende stap of om
een zuiver eindproduct te krijgen. Vaak ontstaat er bij een productieproces
een bijproduct en moet het uit het reactiemengsel gezuiverd worden.
Soms ontstaan bijproducten door een nevenreactie: een ongewenste
reactie die onder de gegeven reactieomstandigheden ook optreedt.
Bijproducten zijn soms afval, maar vaak worden er nuttige toepassingen
gevonden.
In de fijnchemie worden relatief kleinere hoeveelheden stoffen
geproduceerd die aan hoge eisen moeten voldoen wat betreft zuiverheid
en betrouwbaarheid. In de bulkchemie worden veel grotere
hoeveelheden stoffen geproduceerd die aan minder hoge eisen hoeven te
voldoen. Voor de fijnchemie wordt vaak een batchproces toegepast en
voor de bulkchemie een continuproces.
, Bij een batchproces wordt de reactor met de
benodigde grondstoffen gevuld en daarna afgesloten.
Dit duurt een bepaalde tijd onder de ingestelde
omstandigheden. De eindproducten kunnen verder
worden verwerkt, waarna het proces zich herhaalt.
Een batchreactor is bruikbaar voor verschillende
productieprocessen, maar moet wel goed worden
schoongemaakt waardoor er relatief veel
arbeidskracht nodig is.
Bij een continuproces wordt constant materiaal aangevoerd en het
product afgevoerd. Dit is geschikt voor grote hoeveelheden vloeistoffen of
gassen en vereist veel automatisering. De ontwikkeling en bouw zijn duur,
maar de benodigde menskracht
tijdens productie is laag.
Continuprocessen zijn vooral
rendabel in de bulkchemie. Het
proces kan plaatsvinden in één of
meerdere reactievaten, vaak
langgerekt, zodat stoffen voldoende
tijd hebben om te reageren.
Bij productieprocessen in de chemische industrie zijn er drie belangrijke
factoren:
Temperatuur Hoge temperatuur zorgt voor een hoge
reactiesnelheid, maar ook voor hogere energiekosten en
veiligheidsrisico’s.
Druk Als de druk op een gas stijgt, stijgen ook de concentraties en
verloopt de reactie sneller. Voor een hoge druk zijn daarentegen wel
betere en duurdere reactoren nodig.
Katalysator Met het gebruik van een katalysator wordt de
activeringsenergie verlaagt, waardoor een hoge druk en
temperatuur niet nodig zijn. Katalysatoren zijn vaak dure metalen,
maar kunnen wel opnieuw worden gebruikt.
Veel reacties in de chemische industrie zijn evenwichtsreacties, waardoor
de omstandigheden invloed hebben op de ligging van het evenwicht. De
reactiesnelheid kan dus hoger zijn bij een hoge temperatuur, terwijl de
ligging van het evenwicht juist gunstig is bij een lage temperatuur.
Het is belangrijk om met een productieproces een zo hoog mogelijk
rendement te behalen. Het rendement is de verhouding tussen de
praktische en theoretische opbrengt.
Praktische Opbrengst
Rendement= x 100 %
Theoretische Opbrengst
De theoretische opbrengst is de hoeveelheid gewenste product die op
basis van een reactievergelijking maximaal uit een hoeveelheid beginstof
kan ontstaan. De praktische opbrengst is de hoeveelheid die daadwerkelijk
