Hoofdstuk 15: Industriële chemie
§1 Van grondstof tot product
Chemische industrie in Nederland
De chemische industrie in Nederland levert een belangrijke bijdrage aan de kwaliteit van leven en
aan de economie. De chemische industrie maakt grondstoffen en eindproducten zoals verf,
medicijnen, kunststoffen en brandstoffen.
Het laboratorium
Het laboratorium is een belangrijk onderdeel van de chemische industrie. Onderzoek kan zich
richten op de ontwikkeling van nieuwe producten, maar ook op ontwikkeling van nieuwe
productieprocessen van bestaande producten.
De proeffabriek
Wanneer een laboratoriumonderzoek is afgerond, kan het productieproces worden opgeschaald. In
een proeffabriek testen chemisch technologen of het productieproces ook op grote schaal verloopt
en beheersbaar blijft.
Men test allerlei variabelen, zoals:
- Het verbruik en de benodigde zuiverheid van grondstoffen
- De invloed van temperatuur, druk en katalysator
- Het rendement van het proces
- De vorming van bij- en afvalproducten
- Het energieverbruik
- Onderhoud van de installatie
- Veiligheids- en milieuaspecten
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 voorwaarden voldoet.
Procesomstandigheden
Een goede fabriek maakt zoveel mogelijk voor zo laag mogelijke kosten. Er moeten daarvoor
gunstige reactieomstandigheden zijn.
- Temperatuur
Elke reactie verloopt sneller bij een hogere temperatuur. Het verwarmen van de reactor is daarom
een goed idee mits de energierekening lager is dan de extra winst. Er moet wel worden voldaan aan
de veiligheidsmaatregelen. Er moet ook rekening gehouden worden met ontleding van stoffen of
met het evenwicht in een evenwichtsreactie.
- Druk
Druk speelt alleen een rol bij gassen. Als de druk stijgt, worden alle concentraties van de gassen
groter waardoor alle reactie sneller verlopen. Wel moet je ervoor zorgen dat het materiaal de hoge
druk aan kan.
- Katalysator
Een katalysator is altijd gunstig voor het productieproces. Omdat een katalysator de
activeringsenergie verlaagt, kan de reactie plaatsvinden bij lagere temperatuur en/of druk, zonder
dat de reactiesnelheid wordt verlaagd. Hierdoor kan veel energie bespaard worden. Omdat een
katalysator steeds opnieuw kan worden gebruikt, maakt de prijs niet zo veel uit.
, Blokschema
Elk productieproces kan worden weergegeven in een blokschema. Elk blok staat voor een
procesonderdeel in de fabriek. De reactieomstandigheden kunnen in het blok vermeld worden. Veel
niet-gereageerde stoffen worden hergebruikt, dit noem je recirculatie.
Ammoniakproductie
Hoe verschillende reactieomstandigheden met elkaar samenhangen wordt duidelijk bij de
ammoniakproductie. Onderzoekers bedachten een manier om ammoniak te maken met stikstof uit
de lucht en van waterstof uit synthesegas.
Ze maakten gebruik van ijzerkatalysatoren, een temperatuur van 425 graden een druk van 200 bar.
Deze druk was de hoogste druk mogelijk onder een goedkope installatie en 425 graden was de
optimale temperatuur voor dit evenwicht.
Rendement
Om zowel bedrijfseconomische als milieutechnische
redenen is het belangrijk om met een productieproces
een zo hoog mogelijk rendement te behalen.
Elke stap in een productieproces levert een bepaald rendement op. Geregeld treedt in de reactor,
naast de gewenste reactie, een andere reactie op, de zogenoemde nevenreactie. Hieruit ontstaan
bijproducten.
Atoomeconomie
De atoomeconomie van een reactie geeft aan welk
massapercentage van de beginstoffen volgens de
reactievergelijking in het gewenste product terecht kan
komen.
§2 Productieprocessen
Batchproces en continuproces
In elk proces worden er grondstoffen aangevoerd die in het productieproces een aantal stadia
doorlopen tot het eindproduct. Meestal wordt een batchproces gebruikt bij kleine hoeveelheden en
een continuproces bij grotere hoeveelheden.
- Batchproces
Een batchproces is een flexibel proces dat vaak wordt toegepast bij kleine hoeveelheden. Er wordt
een reactievat met de benodigde beginstoffen gevuld en na afloop wordt het reactiemengsel verder
verwerkt.
Een batchproces vind vooral plaats in de fijnchemie. Dit proces is minder geschikt voor sterk
exotherme reacties. Het is wel een flexibel proces, omdat een batchreactor voor verschillende
productieprocessen kan worden gebruikt door de grondstoffen en reactieomstandigheden aan te
passen.
§1 Van grondstof tot product
Chemische industrie in Nederland
De chemische industrie in Nederland levert een belangrijke bijdrage aan de kwaliteit van leven en
aan de economie. De chemische industrie maakt grondstoffen en eindproducten zoals verf,
medicijnen, kunststoffen en brandstoffen.
Het laboratorium
Het laboratorium is een belangrijk onderdeel van de chemische industrie. Onderzoek kan zich
richten op de ontwikkeling van nieuwe producten, maar ook op ontwikkeling van nieuwe
productieprocessen van bestaande producten.
De proeffabriek
Wanneer een laboratoriumonderzoek is afgerond, kan het productieproces worden opgeschaald. In
een proeffabriek testen chemisch technologen of het productieproces ook op grote schaal verloopt
en beheersbaar blijft.
Men test allerlei variabelen, zoals:
- Het verbruik en de benodigde zuiverheid van grondstoffen
- De invloed van temperatuur, druk en katalysator
- Het rendement van het proces
- De vorming van bij- en afvalproducten
- Het energieverbruik
- Onderhoud van de installatie
- Veiligheids- en milieuaspecten
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 voorwaarden voldoet.
Procesomstandigheden
Een goede fabriek maakt zoveel mogelijk voor zo laag mogelijke kosten. Er moeten daarvoor
gunstige reactieomstandigheden zijn.
- Temperatuur
Elke reactie verloopt sneller bij een hogere temperatuur. Het verwarmen van de reactor is daarom
een goed idee mits de energierekening lager is dan de extra winst. Er moet wel worden voldaan aan
de veiligheidsmaatregelen. Er moet ook rekening gehouden worden met ontleding van stoffen of
met het evenwicht in een evenwichtsreactie.
- Druk
Druk speelt alleen een rol bij gassen. Als de druk stijgt, worden alle concentraties van de gassen
groter waardoor alle reactie sneller verlopen. Wel moet je ervoor zorgen dat het materiaal de hoge
druk aan kan.
- Katalysator
Een katalysator is altijd gunstig voor het productieproces. Omdat een katalysator de
activeringsenergie verlaagt, kan de reactie plaatsvinden bij lagere temperatuur en/of druk, zonder
dat de reactiesnelheid wordt verlaagd. Hierdoor kan veel energie bespaard worden. Omdat een
katalysator steeds opnieuw kan worden gebruikt, maakt de prijs niet zo veel uit.
, Blokschema
Elk productieproces kan worden weergegeven in een blokschema. Elk blok staat voor een
procesonderdeel in de fabriek. De reactieomstandigheden kunnen in het blok vermeld worden. Veel
niet-gereageerde stoffen worden hergebruikt, dit noem je recirculatie.
Ammoniakproductie
Hoe verschillende reactieomstandigheden met elkaar samenhangen wordt duidelijk bij de
ammoniakproductie. Onderzoekers bedachten een manier om ammoniak te maken met stikstof uit
de lucht en van waterstof uit synthesegas.
Ze maakten gebruik van ijzerkatalysatoren, een temperatuur van 425 graden een druk van 200 bar.
Deze druk was de hoogste druk mogelijk onder een goedkope installatie en 425 graden was de
optimale temperatuur voor dit evenwicht.
Rendement
Om zowel bedrijfseconomische als milieutechnische
redenen is het belangrijk om met een productieproces
een zo hoog mogelijk rendement te behalen.
Elke stap in een productieproces levert een bepaald rendement op. Geregeld treedt in de reactor,
naast de gewenste reactie, een andere reactie op, de zogenoemde nevenreactie. Hieruit ontstaan
bijproducten.
Atoomeconomie
De atoomeconomie van een reactie geeft aan welk
massapercentage van de beginstoffen volgens de
reactievergelijking in het gewenste product terecht kan
komen.
§2 Productieprocessen
Batchproces en continuproces
In elk proces worden er grondstoffen aangevoerd die in het productieproces een aantal stadia
doorlopen tot het eindproduct. Meestal wordt een batchproces gebruikt bij kleine hoeveelheden en
een continuproces bij grotere hoeveelheden.
- Batchproces
Een batchproces is een flexibel proces dat vaak wordt toegepast bij kleine hoeveelheden. Er wordt
een reactievat met de benodigde beginstoffen gevuld en na afloop wordt het reactiemengsel verder
verwerkt.
Een batchproces vind vooral plaats in de fijnchemie. Dit proces is minder geschikt voor sterk
exotherme reacties. Het is wel een flexibel proces, omdat een batchreactor voor verschillende
productieprocessen kan worden gebruikt door de grondstoffen en reactieomstandigheden aan te
passen.
