Scheikunde Samenvatting hoofdstuk 11
Paragraaf 11.1:
Chemische industrie:
Labo:
Belangrijk onderdeel van gehele chemische industrie. Op afdeling Research & Development
(R&D) onderzoek naar nieuwe productieprocessen. Onderzoek richt zich vooral op product
dat winstgevend is maar ook hoe je op een ‘groenere’ manier hetzelfde product kunt
produceren. Daarbij wordt gezocht naar betere katalysatoren. Ook wordt in labo onderzocht
onder welke omstandigheden de beginstoffen het best met elkaar reageren en in welke vorm
de katalysator daarbij aanwezig moet zijn tot een optimale opbrengst te komen.
Proeffabriek:
Hierbij test men allerlei variabelen zoals gebruik katalysatoren en effect van temperatuur en
drukverandering. Daarmee wordt bekeken of productieproces ook op grotere schaal goed
gaat. Alles lijkt meer op echte fabriek en met testresultaten wordt de beslissing genomen om
wel of niet een echte fabriek te bouwen.
Echte fabriek:
Dure investering, bij elke stap in productieproces van labo naar fabriek wordt kritisch
gekeken naar gegevens waarmee het proces mogelijk veranderd wordt. Als aan alle
economische en milieu voorwaarden is voldaan, wordt de echte fabriek gebouwd.
Tijdens productieproces in fabriek worden grondstoffen aangevoerd en ontstaan er
reactieproducten die worden afgeleverd. Hierbij speelt keuze van soort reactor, temp, druk
en gebruik van katalysator
belangrijke rol. Meeste
productieprocessen hebben aantal
stappen. In elk blok wordt een stap
uit het productieproces weergeven.
Blokken zijn door pijlen met elkaar
verbonden, stofstromen en die kunnen aan- en afvoer van stoffen weergeven bij een proces,
maar kan ook om hergebruik van een of meer van de aanvoerstoffen gaan
(recirculatiestromen).
Grondstoffen vaak worden voorbewerkt om ze bruikbaar te maken als beginstof.
Belangrijkste doel van voorbewerking: zuiveren en het vergroten van de verdelingsgraad van
de grondstof voordat deze de reactor ingaat.
Belangrijk onderdeel in fabriek is transport van grondstoffen naar de voorbewerkingsfabriek
en daarna naar de reactor. Gasvormige stoffen zijn makkelijkst om te transporteren namelijk
via buizen. Vloeistoffen kunnen ook via buizen worden verplaatst maar daarvoor zijn
pompen nodig.
Frits Haber heeft proces ontwikkeld om ammoniak te produceren van stikstof uit de lucht en
van waterstof uit aardgas. Hierbij werd ijzerkatalysatoren bij hoge temperatuur en hoge druk
, gebruikt, is nodig om de hoge activeringsenergie van de vormingsreactie van ammoniak te
overwinnen.
Bij productieprocessen in chemische industrie spelen 3 factoren een belangrijke rol.
1. Temperatuur:
Verhogen van
reactietemperatuur zorgt altijd
voor verhoging van de kosten en de beginstoffen bij een te hoge temperatuur kunnen
gaan ontleden en dat vermindert weer de opbrengst van het product. Bij de
procestemperatuur van een evenwichtsreactie moet steeds worden gekozen tussen
de reactiesnelheid en het percentage opbrengst.
2. Druk:
Hogere druk speelt alleen een rol bij gasevenwichten. Stijgt druk, stijgen ook alle
concentraties van de aanwezige stoffen waardoor alle reacties sneller verlopen.
Hierdoor wordt er dus per seconde meer product gevormd, hogere druk vraagt wel
om betere en duurdere reactoren.
3. Katalysator:
Zorgt ervoor dat de reactie sneller verloopt door het omlaag halen van de
activeringsenergie. Evenwichtsreactie kan een katalysator de insteltijd sterk
verkorten, ligging evenwicht blijft hetzelfde. Gebruik van katalysator maakt prijs niet
veel uit want katalysator kan steeds opnieuw worden gebruikt. Voordeel katalysator
is meestal de temperatuur en de druk in het reactievat flink kunnen worden verlaagd,
energiebesparing.
Bij ammoniaksynthese deel van beginstoffen in reactor omgezet
in ammoniak. Gasmengsel moet eerst afkoelen waarbij de
gevormde ammoniak vloeibaar wordt en wordt opgevangen. Het
deel dat niet heeft gereageerd wordt teruggeleid naar de reactor,
recirculatie.
Energie is duur, efficiënt mee omgaan. Daarom reactorvat met hoge temperaturen, goede
isolatie. Soms wordt warmtewisselaar gebruikt en kan de teruggewonnen energie
hergebruikt worden.
Warmtewisselaar stromen in 2 buitzen 2 vloeistoffen met
verschillende temperaturen langs elkaar, waarbij contactopp zo
groot mogelijk is.
Productieproces in fabriek moet efficiënt mogelijk verlopen en
daarbij spelen temperatuur, druk en mengbaarheid vaak een rol.
Om kosten van productie van product in fabriek te bepalen, veel factoren rekening mee
houden. Voor product op de markt is al veel kosten zoals van R&D, ontwikkeling en bouw
van een proeffabriek en bouw van de echte fabriek. Productieprijs wordt bepaald door de
vaste kosten en de variabele kosten.
Paragraaf 11.1:
Chemische industrie:
Labo:
Belangrijk onderdeel van gehele chemische industrie. Op afdeling Research & Development
(R&D) onderzoek naar nieuwe productieprocessen. Onderzoek richt zich vooral op product
dat winstgevend is maar ook hoe je op een ‘groenere’ manier hetzelfde product kunt
produceren. Daarbij wordt gezocht naar betere katalysatoren. Ook wordt in labo onderzocht
onder welke omstandigheden de beginstoffen het best met elkaar reageren en in welke vorm
de katalysator daarbij aanwezig moet zijn tot een optimale opbrengst te komen.
Proeffabriek:
Hierbij test men allerlei variabelen zoals gebruik katalysatoren en effect van temperatuur en
drukverandering. Daarmee wordt bekeken of productieproces ook op grotere schaal goed
gaat. Alles lijkt meer op echte fabriek en met testresultaten wordt de beslissing genomen om
wel of niet een echte fabriek te bouwen.
Echte fabriek:
Dure investering, bij elke stap in productieproces van labo naar fabriek wordt kritisch
gekeken naar gegevens waarmee het proces mogelijk veranderd wordt. Als aan alle
economische en milieu voorwaarden is voldaan, wordt de echte fabriek gebouwd.
Tijdens productieproces in fabriek worden grondstoffen aangevoerd en ontstaan er
reactieproducten die worden afgeleverd. Hierbij speelt keuze van soort reactor, temp, druk
en gebruik van katalysator
belangrijke rol. Meeste
productieprocessen hebben aantal
stappen. In elk blok wordt een stap
uit het productieproces weergeven.
Blokken zijn door pijlen met elkaar
verbonden, stofstromen en die kunnen aan- en afvoer van stoffen weergeven bij een proces,
maar kan ook om hergebruik van een of meer van de aanvoerstoffen gaan
(recirculatiestromen).
Grondstoffen vaak worden voorbewerkt om ze bruikbaar te maken als beginstof.
Belangrijkste doel van voorbewerking: zuiveren en het vergroten van de verdelingsgraad van
de grondstof voordat deze de reactor ingaat.
Belangrijk onderdeel in fabriek is transport van grondstoffen naar de voorbewerkingsfabriek
en daarna naar de reactor. Gasvormige stoffen zijn makkelijkst om te transporteren namelijk
via buizen. Vloeistoffen kunnen ook via buizen worden verplaatst maar daarvoor zijn
pompen nodig.
Frits Haber heeft proces ontwikkeld om ammoniak te produceren van stikstof uit de lucht en
van waterstof uit aardgas. Hierbij werd ijzerkatalysatoren bij hoge temperatuur en hoge druk
, gebruikt, is nodig om de hoge activeringsenergie van de vormingsreactie van ammoniak te
overwinnen.
Bij productieprocessen in chemische industrie spelen 3 factoren een belangrijke rol.
1. Temperatuur:
Verhogen van
reactietemperatuur zorgt altijd
voor verhoging van de kosten en de beginstoffen bij een te hoge temperatuur kunnen
gaan ontleden en dat vermindert weer de opbrengst van het product. Bij de
procestemperatuur van een evenwichtsreactie moet steeds worden gekozen tussen
de reactiesnelheid en het percentage opbrengst.
2. Druk:
Hogere druk speelt alleen een rol bij gasevenwichten. Stijgt druk, stijgen ook alle
concentraties van de aanwezige stoffen waardoor alle reacties sneller verlopen.
Hierdoor wordt er dus per seconde meer product gevormd, hogere druk vraagt wel
om betere en duurdere reactoren.
3. Katalysator:
Zorgt ervoor dat de reactie sneller verloopt door het omlaag halen van de
activeringsenergie. Evenwichtsreactie kan een katalysator de insteltijd sterk
verkorten, ligging evenwicht blijft hetzelfde. Gebruik van katalysator maakt prijs niet
veel uit want katalysator kan steeds opnieuw worden gebruikt. Voordeel katalysator
is meestal de temperatuur en de druk in het reactievat flink kunnen worden verlaagd,
energiebesparing.
Bij ammoniaksynthese deel van beginstoffen in reactor omgezet
in ammoniak. Gasmengsel moet eerst afkoelen waarbij de
gevormde ammoniak vloeibaar wordt en wordt opgevangen. Het
deel dat niet heeft gereageerd wordt teruggeleid naar de reactor,
recirculatie.
Energie is duur, efficiënt mee omgaan. Daarom reactorvat met hoge temperaturen, goede
isolatie. Soms wordt warmtewisselaar gebruikt en kan de teruggewonnen energie
hergebruikt worden.
Warmtewisselaar stromen in 2 buitzen 2 vloeistoffen met
verschillende temperaturen langs elkaar, waarbij contactopp zo
groot mogelijk is.
Productieproces in fabriek moet efficiënt mogelijk verlopen en
daarbij spelen temperatuur, druk en mengbaarheid vaak een rol.
Om kosten van productie van product in fabriek te bepalen, veel factoren rekening mee
houden. Voor product op de markt is al veel kosten zoals van R&D, ontwikkeling en bouw
van een proeffabriek en bouw van de echte fabriek. Productieprijs wordt bepaald door de
vaste kosten en de variabele kosten.
