Hoofdstuk 15: Industriële chemie
§1 Van grondstof tot product
Begrippen:
R&D: Research and Development
Efficiënt produceren: zo veel mogelijk product maken in een zo kort mogelijke tijd en met zo
min mogelijk kosten
Blokschema: vereenvoudigde weergave van productieproces in fabriek
Stappen in R&D:
1. Proefopstelling in laboratorium
● Onderzoek naar ontwikkeling nieuwe producten maar ook nieuwe
productieprocessen
● Onderzoek naar betere katalysatoren dat de activeringsenergie verlaagt van
een reactie en zo energiebesparend werkt
○ Katalysator kan ook nevenreacties beperken, dus minder ongewenste
bijproducten!
● Onderzoek naar de beste omstandigheden voor de beginstoffen en hiermee
het maximale opbrengst te krijgen
● Doel: productie goedkoper, veiliger en groener te maken
2. Proeffabriek
● Doel: nagaan of het productieproces op grotere schaal goed verloopt
○ Als het goed gaat dan wordt er een echte fabriek gebouwd
● Geteste variabelen: verbruik, invloed temperatuur, druk en katalysator,
rendement, energieverbruik, vorming bij- afvalproducten, onderhoud en
veiligheid
3. Commercieel produceren (echte fabriek)
● Doel: op hele grote schaal produceren
3 belangrijke factoren bij productieprocessen (reactieomstandigheden):
- Temperatuur
● Hoge temperatuur = hogere opbrengst
○ Maar: hoge kosten en minder opbrengst van producten (door
ontleding van beginstoffen)
○ Keuze maken tussen reactiesnelheid of percentage opbrengst
● Bij evenwichtsreactie: hogere temperaturen zorgen voor verschuiving naar
endotherme kant
- Druk
● Hoge druk = snellere reacties (dus meer product) = betere en duurdere
reactoren
● Bij evenwichtsreactie: toenemende druk zorgt voor verschuiving naar kant
met minste deeltjes
- Katalysator
● Katalysator wordt gebruikt bij lage temperaturen of druk om voldoende
opbrengst te maken
● Bij evenwichtsreactie: katalysator bekort insteltijd evenwicht, ligging
evenwicht blijft hetzelfde!
, Van grondstof tot product:
- Voorbewerking
● Doel: het zuiveren en het vergroten van de verdelingsgraad van de grondstof
- Recirculatie: Niet-gereageerde stof/mengsel wordt teruggeleid naar de reactor
Ammoniakproductie:
- Haber-Boschproces: ammoniak maken uit stikstof uit de lucht en waterstof uit
synthesegas (mengsel van CO en H2)
- Reactievergelijking (evenwicht) incl toestandsaanduiding
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇆ 2 NH3 (g)
- Welke procesomstandigheden zorgen voor een groot mogelijke
opbrengst?
● Temperatuur (hoog of laag)
● Druk (hoog of laag)
● Verdelingsgraad
● Katalysator
- In de evenwichtsreactie is de reactie naar rechts exotherm en
naar links endotherm
➔ Vormingswarmte NH3 = -0,459 · 105 J mol-1
- Dus om meer ammoniak te verkrijgen moet er een lage
temperatuur heersen en een hoge druk (evenwicht verschuift
naar de kant met de minste deeltjes, dus naar rechts)
§2 Productieprocessen
Begrippen:
Fijnchemie: groot verscheidenheid aan verschillende kleine producten
Bulkchemie: beperkt aantal producten in grote hoeveelheden
2 productiemethoden:
1. Batchproces (aangevoerd en geleegd)
Voorbeelden: kleurstoffen, lijmen, medicijnen en verven
Voordelen
● Voor kleinere hoeveelheden (fijnchemie)
● In dezelfde reactor kunnen meerdere stoffen worden gemaakt
● Hoog omzettingspercentage
● Wisselen van eindproduct mogelijk
● Goedkoper dan continuproces/lage investeringskosten
Nadelen
● Arbeidsintensief
● Exotherme reacties zijn moeilijk in de hand te houden
○ Vrijgekomen warmte moeilijk worden afgevoerd
● Veel personeel
● Vervuiling van het product kan optreden doordat de reactor voor meerdere
stoffen wordt gebruikt
§1 Van grondstof tot product
Begrippen:
R&D: Research and Development
Efficiënt produceren: zo veel mogelijk product maken in een zo kort mogelijke tijd en met zo
min mogelijk kosten
Blokschema: vereenvoudigde weergave van productieproces in fabriek
Stappen in R&D:
1. Proefopstelling in laboratorium
● Onderzoek naar ontwikkeling nieuwe producten maar ook nieuwe
productieprocessen
● Onderzoek naar betere katalysatoren dat de activeringsenergie verlaagt van
een reactie en zo energiebesparend werkt
○ Katalysator kan ook nevenreacties beperken, dus minder ongewenste
bijproducten!
● Onderzoek naar de beste omstandigheden voor de beginstoffen en hiermee
het maximale opbrengst te krijgen
● Doel: productie goedkoper, veiliger en groener te maken
2. Proeffabriek
● Doel: nagaan of het productieproces op grotere schaal goed verloopt
○ Als het goed gaat dan wordt er een echte fabriek gebouwd
● Geteste variabelen: verbruik, invloed temperatuur, druk en katalysator,
rendement, energieverbruik, vorming bij- afvalproducten, onderhoud en
veiligheid
3. Commercieel produceren (echte fabriek)
● Doel: op hele grote schaal produceren
3 belangrijke factoren bij productieprocessen (reactieomstandigheden):
- Temperatuur
● Hoge temperatuur = hogere opbrengst
○ Maar: hoge kosten en minder opbrengst van producten (door
ontleding van beginstoffen)
○ Keuze maken tussen reactiesnelheid of percentage opbrengst
● Bij evenwichtsreactie: hogere temperaturen zorgen voor verschuiving naar
endotherme kant
- Druk
● Hoge druk = snellere reacties (dus meer product) = betere en duurdere
reactoren
● Bij evenwichtsreactie: toenemende druk zorgt voor verschuiving naar kant
met minste deeltjes
- Katalysator
● Katalysator wordt gebruikt bij lage temperaturen of druk om voldoende
opbrengst te maken
● Bij evenwichtsreactie: katalysator bekort insteltijd evenwicht, ligging
evenwicht blijft hetzelfde!
, Van grondstof tot product:
- Voorbewerking
● Doel: het zuiveren en het vergroten van de verdelingsgraad van de grondstof
- Recirculatie: Niet-gereageerde stof/mengsel wordt teruggeleid naar de reactor
Ammoniakproductie:
- Haber-Boschproces: ammoniak maken uit stikstof uit de lucht en waterstof uit
synthesegas (mengsel van CO en H2)
- Reactievergelijking (evenwicht) incl toestandsaanduiding
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇆ 2 NH3 (g)
- Welke procesomstandigheden zorgen voor een groot mogelijke
opbrengst?
● Temperatuur (hoog of laag)
● Druk (hoog of laag)
● Verdelingsgraad
● Katalysator
- In de evenwichtsreactie is de reactie naar rechts exotherm en
naar links endotherm
➔ Vormingswarmte NH3 = -0,459 · 105 J mol-1
- Dus om meer ammoniak te verkrijgen moet er een lage
temperatuur heersen en een hoge druk (evenwicht verschuift
naar de kant met de minste deeltjes, dus naar rechts)
§2 Productieprocessen
Begrippen:
Fijnchemie: groot verscheidenheid aan verschillende kleine producten
Bulkchemie: beperkt aantal producten in grote hoeveelheden
2 productiemethoden:
1. Batchproces (aangevoerd en geleegd)
Voorbeelden: kleurstoffen, lijmen, medicijnen en verven
Voordelen
● Voor kleinere hoeveelheden (fijnchemie)
● In dezelfde reactor kunnen meerdere stoffen worden gemaakt
● Hoog omzettingspercentage
● Wisselen van eindproduct mogelijk
● Goedkoper dan continuproces/lage investeringskosten
Nadelen
● Arbeidsintensief
● Exotherme reacties zijn moeilijk in de hand te houden
○ Vrijgekomen warmte moeilijk worden afgevoerd
● Veel personeel
● Vervuiling van het product kan optreden doordat de reactor voor meerdere
stoffen wordt gebruikt
