TECHNOLOGICKÉ PROCESY CHEMICKÉ PROCESY: TAKOVÉ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY, PŘI KTERÝCH DOCHÁZÍ K CHEMICKÉ PŘEMĚNĚ SUROVINY, VZNIKÁ MEZIPRODUKT ČI FINÁLNÍ PRODUKT PROBÍHAJÍCÍ CHEMICKÝ DĚJ JE CHARAKTERIZOVÁN CHEMICKOU ROVNICÍ A MECHANISMEM, REAKČNÍMI PODMÍNKAMI, TĚMITO CHARAKTERISTIKAMI SE ŘÍDÍ CELKOVÝ TECHNOLOGICKÝ REŽIM Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 KATALYTICKÉ PROCESY VŠECHNY PROCESY VYUŽÍVAJÍCÍ ÚČINKU KATALYZÁTORU NA RYCHLOST REAKCE KATALYZÁTOR: SNIŽUJE AKTIVAČNÍ ENERGII REAKCE NEMŮŽE REAKCI VYVOLAT, KDYŽ JE TATO TERMODYNAMICKY NEMOŽNÁ OVLIVŇUJE RYCHLOST PŘÍMÉ I ZPĚTNÉ REAKCE, CHEMICKÁ ROVNOVÁHA SE NEMĚNÍ KATALYZÁTORY: RŮZNĚ SELEKTIVNÍ ENZYMY: NEJSELEKTIVNĚJŠÍ Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 KATALÝZA HOMOGENNÍ: VÝCHOZÍ LÁTKY, MEZIPRODUKTY, PRODUKTY I KATALYZÁTOR JSOU VE STEJNÉ FÁZI HETEROGENNÍ: ZÚČASTNĚNÉ LÁTKY JSOU V RŮZNÝCH FÁZÍCH PRŮMYSLOVÝ KATALYZÁTOR VLASTNÍ KATALYTICKY AKTIVNÍ LÁTKA NOSIČ: ODOLNÁ, LACINÁ LÁTKA S DOSTATEČNĚ VELKÝM POVRCHEM (KŘEMELINA, SILIKAGEL, ALUMINA) AKTIVÁTOR: ZVYŠUJE AKTIVITU KATALYZÁTORU KATALYTICKÝ JED: SNIŽUJE ÚČINNOST KATALYZÁTORU, RUŠÍ PRŮBĚH KATALÝZY Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA H2SO4 SUROVINY: SÍRA ELEMENTÁRNÍ-TĚŽENÁ 60% REKUPEROVANÁ 40% TĚŽBA SÍRY: USA, MEXIKO, RUSKO, POLSKO NEROSTNÁ LOŽISKA MAJÍ OBSAH 10-70% SÍRY ÚPRAVA: DRCENÍ, MLETÍ, FLOTACE→OBOHACENÍ NA 85% ZBAVENÍ VODY ODSTŘEDĚNÍM VYTAVENÍ V AUTOKLÁVU (150°C) →ČISTÁ SÍRA (99,7%) SÍRA Z JINÝCH ZDROJŮ: ZE SULFANU (ROPA, ZEMNÍ PLYN) PRAŽENÍ PYRITU Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA H2SO4 - POSTUPY HISTORICKÝ: RETORTOVÝ – DESTILACE TZV. VITROLOVÝCH BŘIDLIC (FeSO4) V KERAMICKÝCH NÁDOBÁCH 2) NITRÓZNÍ: HOMOGENNÍ KATALÝZA NITRÓZNÍMI PLYNY KONTAKTNÍ: HETEROGENNÍ KATALÝZA KOVY NEBO JEJICH OXIDY V SOUČASNOSTI 90% SVĚTOVÉ VÝROBY Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 KONTAKTNÍ ZPŮSOB 1) VÝROBA SIŘIČITÉHO PLYNU (SO2) SPALOVÁNÍ SÍRY: S + O2 → SO2 PRAŽENÍ PYRITU: 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 (VÝPRAŽKY) + 8 SO2 POKUD JE POTŘEBA, SIŘIČITÝ PLYN SE ČISTÍ – ELEKTROFILTRY, ROZTOKEM H2SO4 VE VĚŽÍCH ZAŘÍZENÍ: HOŘÁKOVÁ PEC NA SPALOVÁNÍ ROZTAVENÉ SÍRY FLUIDNÍ PEC NA PRAŽENÍ PYRITU VEDLEJŠÍ PRODUKT: VÝPRAŽKY – ŽELEZNÁ RUDA SPALNÉ TEPLO – VÝROBA PÁRY Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 KONTAKTNÍ ZPŮSOB 2) OXIDACE SO2 NA SO3 2 SO2 + O2  2 SO3 REAKCE MÁ VYSOKOU AKTIVAČNÍ ENERGII A PROBÍHÁ POMALU → KATALÝZA OPTIMÁLNÍ PRŮBĚH REAKCE: 10% SO2, 11% O2, 79% N2 KATALYZÁTOR: KONTAKTNÍ HMOTA V2O5 NA KŘEMELINĚ NEBO SILIKAGELU AKTIVÁTOR: K2O ZAŘÍZENÍ: ETÁŽOVÝ NEBO TRUBKOVÝ REAKTOR Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ČTYŘSTUPŇOVÝ ETÁŽOVÝ REAKTOR S VRSTVAMI KATALYZÁTORU Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 TRUBKOVÝ REAKTOR Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 KONTAKTNÍ ZPŮSOB ABSORPCE SO3 H2O + SO3 → H2SO4 ZAŘÍZENÍ: ABSORPČNÍ VĚŽ S VÝPLNÍ Z ODOLNÉHO MATERIÁLU ABSORPČNÍ MÉDIUM: 98,3% H2SO4 ??? TENTO ROZTOK MÁ NEJNIŽŠÍ TENZI VODNÍ PÁRY, SO3 MÁ TENDENCI VYTVÁŘET KYSELINU V PARNÍ FÁZI, ČÍMŽ VZNIKÁ MLHA H2SO4, KTERÁ JE ABSORPCÍ NEZACHYTITELNÁ POTŘEBNÝ VZDUCH MUSÍ BÝT VYSUŠENÝ Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ABSORPČNÍ VĚŽE Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA H2SO4 V ČR VYRÁBÍ SE VÝHRADNĚ KONTAKTNÍM ZPŮSOBEM, SUROVINOU JE VĚTŠINOU ELEMENTÁRNÍ SÍRA ROČNĚ SE VYROBÍ ASI 230 000 TUN (ÚDAJ Z R. 2004) NEJVĚTŠÍ VÝROBCI: SPOLANA NERATOVICE PRECHEZA PŘEROV SYNTHESIA PARDUBICE Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 POUŽITÍ H2SO4 ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE CHEMICKÉHO PRŮMYSLU PRŮMYSLOVÁ HNOJIVA – FOSFÁTY (PRECHEZA) ANORGANICKÉ PIGMENTY ŽELEZITÉ ČERVENĚ, HNĚDĚ, TITANOVÁ BĚLOBA (PRECHEZA) VISKÓZOVÁ VLÁKNA Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA NH3 NH3 VÝCHOZÍ LÁTKA PRO VŠECHNY OSTATNÍ SLOUČENINY DUSÍKU KLASICKÉ ZDROJE (LEDKY) MAJÍ DNES UŽ MALÝ VÝZNAM SUROVINY SYNTÉZNÍ PLYN – SMĚS N2 A H2 1:3 N2: VZDUCH H2: Z ORGANICKÝCH TECHNOLOGIÍ, NAPŘ. ODPADÁ PŘI PARNÍM REFORMOVÁNÍ UHLOVODÍKŮ H2 Z METHANU: t= 800-900°C, kat. Ni na alumině kat. jed: S CH4 + H2O → CO + H2 2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2 Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA NH3 PRINCIP: PŘÍMÁ SYNTÉZA Z PRVKŮ (HABERŮV POSTUP, FRITZ HABER, 1918 NOBELOVA CENA) N2 + 3 H2  2 NH3 EXOTERMNÍ REAKCE REAKCI PODPORUJE: NÍZKÁ TEPLOTA A VYŠŠÍ TLAK OPTIMÁLNÍ PODMÍNKY PRO KATALYZÁTOR: 300-400°C STUPEŇ KONVERZE: KOLEM 20% SYNTÉZNÍ PLYN SE VEDE PŘES KATALYZÁTOR OPAKOVANĚ A VYROBENÝ AMONIAK SE PRŮBĚŽNĚ ODSTRAŇUJE OCHLAZENÍM A KONDENZACÍ (TZV. SYNTÉZNÍ OKRUH) KATALYZÁTOR: ELEMENTÁRNÍ Fe AKTIVOVANÉ Al2O3 A K2O KATALYTICKÉ JEDY: SLOUČENINY S a As, O2 Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA NH3 ZAŘÍZENÍ: ETÁŽOVÝ REAKTOR V PATRECH REAKTORU JSOU ULOŽENY VRSTVY KATALYZÁTORU Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA NH3 V ČR UNIPETROL PRAHA POUŽITÍ: ZÁKLADNÍ SLOUČENINA N2 VÝROBA HNO3 MOČOVINA HNOJIVA PRŮMYSLOVÉ CHLADIVO Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA HNO3 HISTORICKÉ VÝROBY: Z LEDKU ZE VZDUŠNÉHO N2 V ELEKTRIC. OBLOUKU NEPOUŽÍVAJÍ SE SUROVINA: NH3 PRINCIP: KATALYTICKÁ OXIDACE NH3 NA OXIDY DUSÍKU NH3 → NO → NO2 + H2O → HNO3 PRO 1. REAKČNÍ KROK JE NUTNO POUŽÍT SELEKTIVNÍ KATALYZÁTOR, ABY NEPROBÍHALY JINÉ (TERMODYNAMICKY VÝHODNĚJŠÍ) REAKCE A JE NUTNO PŘESNĚ DODRŽOVAT TECHNOLOGICKÉ PODMÍNKY (TLAK, TEPLOTA) Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA HNO3 KATALYZÁTOR: Pt + Rh + Pd KATALYZUJE OXIDACI NH3 NA NO VZDUŠNÝM KYSLÍKEM VHODNÉ VLASTNOSTI KATALYZÁTORU (KOV) UMOŽŇUJÍ FORMOVAT HO DO TVARU SÍT Z JEMNÝCH DRÁTKŮ A USPOŘÁDAT DO TVARU SÍT REAKTOR: KONTAKTNÍ PEC POČET SÍT V REAKTORU: 3-25 DALŠÍ REAKČNÍ KROKY PROBÍHAJÍ V ABSORPČNÍCH VĚŽÍCH Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 VÝROBA HNO3 V ČR SYNTHESIA PARDUBICE POUŽITÍ: PRŮMYSLOVÁ HNOJIVA - DUSIČNANY BARVIVA - AZOBARVIVA VÝBUŠNINY - NITROCELULÓZA PESTICIDY Základy chemických technologií 2014