Samenvatting scheikunde hoofdstuk 15
Industriële chemie
1. Van grondstof tot product
- De chemische industrie maakt grondstoffen en eindproducten.
- Laboratorium: chemici doen op de afdeling Research en Development (R&D) onderzoek naar
nieuwe productieprocessen. Het onderzoek kan zich richten op de ontwikkeling van nieuwe
producten en op ontwikkeling van nieuwe productieprocessen van bestaande producten. In
het laboratorium wordt onderzocht onder welke omstandigheden de beginstoffen met
elkaar reageren en in welke vorm de katalysator daarbij aanwezig moet zijn.
- De proeffabriek: chemische technologen testen of het productieproces ook op middelgrote
schaal goed verloopt en beheersbaar blijft bij verstoring of calamiteiten. In de proeffabriek
worden variabelen getest, zoals: verbruik van grondstoffen, invloed van de
temperatuur/druk/katalysator, rendement, vorming van bijproducten, energieverbruik etc.
De totale resultaten van de proeffabriek moeten voldoende procesgegevens opleveren om in
te schatten of de nog te bouwen echte fabriek ook economisch rendabel kan zijn.
- De echte fabriek: na verwerking van de gegevens van de proeffabriek gaan de chemisch
technologen aan de slag om een fabriek te ontwerpen die aan alle economische, veiligheids-
en milieuvoorwaarden voldoet.
- Temperatuur: elke reactie verloopt sneller bij een hogere temperatuur. Maar hogere
temperatuur betekent ook hogere energierekening en extra veiligheidsmaatregelen. Ook
kunnen de beginstoffen bij een te hoge temperatuur ontleden. Bij een evenwichtsreactie
moet rekening worden gehouden met de ligging van het evenwicht.
- Druk: druk speelt alleen een rol bij gassen. Als de druk stijgt, worden alle concentraties van
de aanwezige gassen groter, waardoor alle reacties sneller verlopen. Een hoge druk stelt wel
extra eisen aan het gebruikte materiaal. Bij evenwichtsreacties verschuift het evenwicht bij
toenemende druk naar de kant met het minste aantal deeltjes.
- Katalysator: een katalysator verlaagt de activeringsenergie. Hierdoor kan energie worden
bespaard. Bij een evenwichtsreactie zal een katalysator de insteltijd verkorten. Onderzoek
naar nieuwe, effectievere katalysatoren kost wel veel geld.
- Elk productieproces kan vereenvoudigd worden weergegeven in een blokschema. Elk blok
staat voor een procesonderdeel in de fabriek. De reactieomstandigheden kunnen in het blok
, worden vermeld. Bij elke pijl wordt aangegeven welke stoffen zich in de stofstroom tussen
twee fabrieksonderdelen bevinden.
- Recirculatie: het hergebruik van niet-gereageerde beginstoffen.
- In Binas tabel 38B1, 38B2 en 38B3 vind je grafische symbolen voor industriële processen.
- Rendement: de verhouding tussen praktische en theoretische opbrengst van het gewenste
product, uitgedrukt in een percentage (Binas tabel 37H en 97F).
praktisc h e opbrengst
- rendement= ∙ 100 %
t h eoretisc h e opbrengst
- Theoretische opbrengst: hoeveelheid gewenst product die op basis van een
reactievergelijking maximaal uit een hoeveelheid beginstof kan ontstaan.
- Praktische opbrengst: hoeveelheid die daadwerkelijk wordt gemaakt.
- Nevenreactie: een andere reactie die naast de gewenst reactie optreedt. Hieruit ontstaan
bijproducten.
- Atoomeconomie: geeft aan welk massapercentage van de beginstoffen volgens de
reactievergelijking in het gewenste product terecht kan komen (Binas tabel 37H en 97F).
mgewenst product
- Atoomeconomie= ∙ 100 %
mbeginstoffen
2. Productieprocessen
- Batchproces: flexibel proces dat vaak wordt toegepast bij kleine hoeveelheden. Vindt vooral
plaats in de fijnchemie. Minder geschikt voor sterk exotherme reacties, omdat de
vrijkomende warmte niet goed kan worden afgevoerd. Wel geschikt voor langzaam
verlopende reacties, omdat de verblijftijd in de reactor hoog kan zijn. Het is een flexibel
proces, omdat een batchreactor voor verschillende productieprocessen kan worden gebruikt.
- Continuproces: gaat 24/7 door en er vindt constante aan- en afvoer van stoffen plaats.
Wordt vooral in de bulkchemie toegepast, waar heel grote hoeveelheden moeten worden
geproduceerd. De reactieomstandigheden kunnen veel extremer zijn dan die in een
batchproces. Installatie voor een continuproces is bijna altijd voor maar één productieproces
bruikbaar, omdat de aanvoer van de beginstoffen en de afvoer van producten en afvalstoffen
nauwkeurig op elkaar moeten zijn afgestemd. Het proces is grotendeels geautomatiseerd.
- De investeringskosten voor een batchproces zijn lager dan die voor een continuproces, maar
een continuproces kan veel meer product per dag opleveren.
- Bij evenwichtsreacties hebben continuprocessen het voordeel dat gemakkelijk recirculatie
van niet-gereageerde beginstoffen kan worden gerealiseerd.
Industriële chemie
1. Van grondstof tot product
- De chemische industrie maakt grondstoffen en eindproducten.
- Laboratorium: chemici doen op de afdeling Research en Development (R&D) onderzoek naar
nieuwe productieprocessen. Het onderzoek kan zich richten op de ontwikkeling van nieuwe
producten en op ontwikkeling van nieuwe productieprocessen van bestaande producten. In
het laboratorium wordt onderzocht onder welke omstandigheden de beginstoffen met
elkaar reageren en in welke vorm de katalysator daarbij aanwezig moet zijn.
- De proeffabriek: chemische technologen testen of het productieproces ook op middelgrote
schaal goed verloopt en beheersbaar blijft bij verstoring of calamiteiten. In de proeffabriek
worden variabelen getest, zoals: verbruik van grondstoffen, invloed van de
temperatuur/druk/katalysator, rendement, vorming van bijproducten, energieverbruik etc.
De totale resultaten van de proeffabriek moeten voldoende procesgegevens opleveren om in
te schatten of de nog te bouwen echte fabriek ook economisch rendabel kan zijn.
- De echte fabriek: na verwerking van de gegevens van de proeffabriek gaan de chemisch
technologen aan de slag om een fabriek te ontwerpen die aan alle economische, veiligheids-
en milieuvoorwaarden voldoet.
- Temperatuur: elke reactie verloopt sneller bij een hogere temperatuur. Maar hogere
temperatuur betekent ook hogere energierekening en extra veiligheidsmaatregelen. Ook
kunnen de beginstoffen bij een te hoge temperatuur ontleden. Bij een evenwichtsreactie
moet rekening worden gehouden met de ligging van het evenwicht.
- Druk: druk speelt alleen een rol bij gassen. Als de druk stijgt, worden alle concentraties van
de aanwezige gassen groter, waardoor alle reacties sneller verlopen. Een hoge druk stelt wel
extra eisen aan het gebruikte materiaal. Bij evenwichtsreacties verschuift het evenwicht bij
toenemende druk naar de kant met het minste aantal deeltjes.
- Katalysator: een katalysator verlaagt de activeringsenergie. Hierdoor kan energie worden
bespaard. Bij een evenwichtsreactie zal een katalysator de insteltijd verkorten. Onderzoek
naar nieuwe, effectievere katalysatoren kost wel veel geld.
- Elk productieproces kan vereenvoudigd worden weergegeven in een blokschema. Elk blok
staat voor een procesonderdeel in de fabriek. De reactieomstandigheden kunnen in het blok
, worden vermeld. Bij elke pijl wordt aangegeven welke stoffen zich in de stofstroom tussen
twee fabrieksonderdelen bevinden.
- Recirculatie: het hergebruik van niet-gereageerde beginstoffen.
- In Binas tabel 38B1, 38B2 en 38B3 vind je grafische symbolen voor industriële processen.
- Rendement: de verhouding tussen praktische en theoretische opbrengst van het gewenste
product, uitgedrukt in een percentage (Binas tabel 37H en 97F).
praktisc h e opbrengst
- rendement= ∙ 100 %
t h eoretisc h e opbrengst
- Theoretische opbrengst: hoeveelheid gewenst product die op basis van een
reactievergelijking maximaal uit een hoeveelheid beginstof kan ontstaan.
- Praktische opbrengst: hoeveelheid die daadwerkelijk wordt gemaakt.
- Nevenreactie: een andere reactie die naast de gewenst reactie optreedt. Hieruit ontstaan
bijproducten.
- Atoomeconomie: geeft aan welk massapercentage van de beginstoffen volgens de
reactievergelijking in het gewenste product terecht kan komen (Binas tabel 37H en 97F).
mgewenst product
- Atoomeconomie= ∙ 100 %
mbeginstoffen
2. Productieprocessen
- Batchproces: flexibel proces dat vaak wordt toegepast bij kleine hoeveelheden. Vindt vooral
plaats in de fijnchemie. Minder geschikt voor sterk exotherme reacties, omdat de
vrijkomende warmte niet goed kan worden afgevoerd. Wel geschikt voor langzaam
verlopende reacties, omdat de verblijftijd in de reactor hoog kan zijn. Het is een flexibel
proces, omdat een batchreactor voor verschillende productieprocessen kan worden gebruikt.
- Continuproces: gaat 24/7 door en er vindt constante aan- en afvoer van stoffen plaats.
Wordt vooral in de bulkchemie toegepast, waar heel grote hoeveelheden moeten worden
geproduceerd. De reactieomstandigheden kunnen veel extremer zijn dan die in een
batchproces. Installatie voor een continuproces is bijna altijd voor maar één productieproces
bruikbaar, omdat de aanvoer van de beginstoffen en de afvoer van producten en afvalstoffen
nauwkeurig op elkaar moeten zijn afgestemd. Het proces is grotendeels geautomatiseerd.
- De investeringskosten voor een batchproces zijn lager dan die voor een continuproces, maar
een continuproces kan veel meer product per dag opleveren.
- Bij evenwichtsreacties hebben continuprocessen het voordeel dat gemakkelijk recirculatie
van niet-gereageerde beginstoffen kan worden gerealiseerd.
