SUROVINY PRO ORGANICKÉ TECHNOLOGIE NEOBNOVITELNÉ – FOSILNÍ ROPA ZEMNÍ PLYN PŘÍRODNÍ ASFALT UHLÍ ČERNÉ A HNĚDÉ OBNOVITELNÉ – RECENTNÍ DŘEVO ŠKROB SACHARÓZA PŘÍRODNÍ KAUČUK TUKY A OLEJ Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ROPA VZNIK: PRVO- AŽ ČTVRTOHORY, Z PLANKTONU V TEHDEJŠÍCH MĚLKÝCH MOŘÍCH VLIVEM TEPLOTY, HOROTVORNÝCH PROCESŮ, KATALYTICKÉHO ÚČINKU HORNIN ZA NEPŘÍSTUPU VZDUCHU SE BIOLOGICKÝ MATERIÁL PŘETVOŘIL DO SOUČASNÉ PODOBY SLOŽENÍ: KAPALNÁ SMĚS UHLOVODÍKŮ C1 – C35 (ALIFATICKÉ A AROMATICKÉ, CHYBÍ NENASYCENÉ, PLYNNÝCH 2-3%) H2S, THIOLY, SULFIDY A DISULFIDY HETEROCYKLY (O, S a N) EMULGOVANÁ VODA A SOLE (do 2%) Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ROPA OBVYKLÉ ULOŽENÍ LOŽISKA ROPY MEZI NEPROPUSTNÝMI VRSTVAMI HORNIN SPOLEČNĚ S VODOU A ZEMNÍM PLYNEM TLAK ZEMNÍHO PLYNU NAD ROPOU ULEHČUJE TĚŽBU SVĚTOVÁ NALEZIŠTĚ: USA, RUSKO STÁTY BLÍZKÉHO A STŘEDNÍHO VÝCHODU STÁTY STŘEDNÍ A JIŽNÍ AMERIKY NĚKTERÉ AFRICKÉ STÁTY EKOLOGICKÁ RIZIKA TĚŽBY A TRANSPORTU: VYPLÝVAJÍ Z VLASTNOSTÍ ROPY – NEPOLÁRNÍ, NA POVRCHU VOD VYTVÁŘÍ PRO PLYNY NEPROPUSTNÉ VRSTVY, TĚŽCE ODBOURATELNÁ 1 LITR ROPY ZNEHODNOTÍ 1 000 000 LITRŮ VODY Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ROPA TYPICKÉ LOŽISKO ROPY www.petroleum.cz TĚŽBA ROPY U HODONÍNA Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ZEMNÍ PLYN V LOŽISCÍCH SAMOSTATNĚ NEBO DOPROVÁZÍ ROPU NEBO ČERNÉ UHLÍ SLOŽENÍ: METHAN 90% ETHAN 1-6% SULFAN SVĚTOVÁ NALEZIŠTĚ: RUSKO – SIBIŘ STŘEDNÍ VÝCHOD JINÝ VÝSKYT ZEMNÍHO PLYNU: BŘIDLICOVÝ PLYN – ZEMNÍ PLYN NAHROMADĚNÝ V USAZENÝCH BŘIDLICÍCH,NUTNO PROVÉST TZV. FRAKOVÁNÍ – VYTVOŘENÍ UMĚLÝCH TRHLIN V HORNINĚ KVŮLI LEPŠÍ TĚŽBĚ HYDRÁT METHANU – METHAN UZAVŘENÝ V KRYSTALECH VODY NA MOŘSKÉM DNĚ Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ZPRACOVÁNÍ ROPY ODVODNĚNÍ A ODSOLENÍ PROBÍHÁ ČASTO UŽ NA TĚŽEBNÍM POLI, SPOČÍVÁ V ODDĚLENÍ VODNÉ A ROPNÉ FÁZE PO ROZLOŽENÍ EMULZE EMULZE SE DĚLÍ USAZOVÁNÍM V NÁDRŽÍCH, PŮSOBENÍM ELEKTRICKÉHO POLE, PŘÍDAVKEM DEEMULGÁTORŮ, ODSTŘEĎOVÁNÍ ODSTRANĚNÍ PLYNŮ V ROPĚ JSOU ROZPUŠTĚNÉ PLYNNÉ UHLOVODÍKY (C1 – C4), SULFAN A NIŽŠÍ THIOLY (SIRNÉ LÁTKY – NEBEZPEČÍ KOROZE !) STABILIZACE ROPY: JEDNODUCHÁ DESTILACE K ODSTRANĚNÍ PLYNNÝCH LÁTEK, ČASTO UŽ NA TĚŽEBNÍM POLI Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 REKTIFIKACE ROPY NEJDŮLEŽITĚJŠÍ CHEMICKÁ OPERACE PŘI ZPRACOVÁNÍ ROPY DĚLENÍ SMĚSI UHLOVODÍKŮ NA ZÁKLADĚ ROZDÍLNÝCH TEPLOT VARU ZAŘÍZENÍ: KONTINUÁLNĚ PRACUJÍCÍ REKTIFIKAČNÍ KOLONA USPOŘÁDÁNÍ: DVOUKOLONOVÁ ATMOSFÉRICKO- VAKUOVÁ DESTILACE POKUD SE ZPRACOVÁVÁ NESTABILIZOVANÁ ROPA, PŘEDŘAZUJE SE TZV. STABILIZAČNÍ VĚŽ (ODSTRANĚNÍ PLYNNÝCH LÁTEK) % FRAKCE: BENZÍNOVÁ 40 – 180°C C5 – C9 20 - 30 PETROLEJOVÁ 180 – 250°C C9 – C13 5 - 15 PLYNOVÉ OLEJE (NAFTA) 250 – 320°C C12 – C16 15 - 25 MAZACÍ OLEJE 250 – 320°C C15 – C30 DESTILAČNÍ ZBYTEK NAD 300°C C30 – C40 40 - 50 (MAZUT) Základy chemických technologií 2014

SCHÉMA REKTIFIKACE ROPY Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 POHONNÉ HMOTY BENZÍNY: ROZVĚTVENÉ, CYKLICKÉ A AROMATICKÉ UHLOVODÍKY C5 – C12 ZÁŽEHOVÉ MOTORY (SVÍČKA) OKTANOVÉ ČÍSLO: 2,2,4 – TRIMETHYLPENTAN (100%), N-HEPTAN (0%) ANTIDETONAČNÍ PŘÍSADY: DŘÍVE TETRAETHYLOLOVO TEĎ METHYL(TERC.BUTYL)ETHER NAFTY: LINEÁRNÍ UHLOVODÍKY (OD C15) VZNĚTOVÉ MOTORY (SAMOVZNÍCENÍ) CETANOVÉ ČÍSLO: HEXADEKAN (100%), 1-METHYLNAFTALEN (0%) Základy chemických technologií 2014

ALTERNATIVNÍ POHONNÉ HMOTY BIONAFTA: MEŘO METHYLESTER ŘEPKOVÉHO OLEJE FAME FATTY ACID METHYL-ESTER SMĚS METHYLESTERŮ VYŠŠÍCH MASTNÝCH KYSELIN Z ROSTLINNÝCH OLEJŮ REESTERIFIKACÍ METHANOLEM 2) BIOETHANOL: DESTILOVANÝ ETHANOL VYROBENÝ KVASNOU CESTOU ZE SACHARIDICKÝCH SUROVIN (OBILÍ, CUKROVÁ TŘTINA) 3) BIOPLYN: SMĚS PLYNNÝCH PRODUKTŮ ANAEROBNÍHO ROZKLADU RŮZNÝCH ROSTLINNÝCH MATERIÁLŮ CELULOLYTICKÝMI BAKTÉRIEMI Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 BIONAFTA NÁHRADA MOTOROVÉ NAFTY MEŘO: METHYLESTER ŘEPKOVÉHO OLEJE FAME: FATTY ACID METHYL ESTER SLOŽENÍ: SMĚS METHYLESTERŮ VYŠŠÍCH MASTNÝCH KYSELIN SUROVINA: ROSTLINNÉ OLEJE METODA: REESTERIFIKACE METHANOLEM KATALYTICKÁ TRANSESTERIFIKACE VÝHODY: BIOLOGICKY LÉPE ODBOURATELNÁ NEŽ KLASICKÁ NAFTA VYRÁBÍ SE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ MALÝ OBSAH SIRNÝCH SLOUČENIN, NETOXICKÁ Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 BIOETHANOL NÁHRADA BENZÍNU SLOŽENÍ: DESTILOVANÝ ETHANOL VYROBENÝ KVASNOU CESTOU SUROVINA: SACHARIDICKÉ SUROVINY – OBILÍ, CUKROVÁ TŘTINA METODA: ETHANOLOVÉ KVAŠENÍ (PRODUKT MÁ 12%ETHANOLU), DESTILACE (PRODUKT MÁ 95% ETHANOLU) VÝHODY: BIOLOGICKY ODBOURATELNÝ VYRÁBÍ SE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ZVYŠUJE OKTANOVÉ ČÍSLO BENZÍNU BRAZÍLIE: VEŠKERÉ BENZÍNY 26% ETHANOLU USA: 10% ETHANOLU V BENZÍNU Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ETHANOL Z TŘTINY KVAŠENÍ V OTEVŘENÝCH NÁDOBÁCH CUKROVÁ TŘTINA, KTERÁ SE NEHODÍ K CUKROVARNICKÉMU ZPRACOVÁNÍ JEDNODUCHÁ DESTILACE VYTÁPĚNÍ VYSLAZENOU TŘTINOU Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 POUŽITÍ BIOETHANOLU Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 BIOPLYN NÁHRADA TOPNÝCH PLYNŮ SLOŽENÍ: SMĚS PLYNŮ (CH4 + CO2) VZNIK: PLYNNÉ PRODUKTY ANAEROBNÍHO ROZKLADU CELULÓZY PROSTŘEDNICTVÍM CELULOLYTICKÝCH BAKTÉRIÍ METODA: JÍMÁNÍ ZE ZDROJE ZDROJE: ŘÍZENÉ SKLÁDKY, ČISTIČKY ODPADNÍCH VOD, BIOPLYNOVÉ STANICE VÝHODY: VZNIKÁ Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ OMEZENÍ VÝROBY BIOPLYNU: CELULÓZA JE POTŘEBA NA TVORBU HUMUSU V PŮDĚ A MUSÍ SE DO PŮDY VRACET PROSTŘEDNICTVÍM STATKOVÝCH HNOJIV Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 BIOPLYNOVÁ STANICE Základy chemických technologií 2014

CHEMICKÉ ZPRACOVÁNÍ ROPY KRAKOVÁNÍ: ŠTĚPENÍ DLOUHÝCH UHLOVODÍKOVÝCH ŘETĚZCŮ Z VYŠŠÍCH ROPNÝCH FRAKCÍ NA KRATŠÍ FRAGMENTY TEPELNÉ KRAKOVÁNÍ: ZPRACOVÁVÁ SE MAZUT NEBO OLEJE Z ATMOSFÉRICKÉ DESTILACE ŘETĚZCE UHLOVODÍKŮ SE ŠTĚPÍ VLIVEM VYSOKÉ TEPLOTY (400-500°C) A VZNIKÁ SMĚS KRATŠÍCH ALKANŮ A ALKENŮ, RADIKÁLOVÝ MECHANISMUS KATALYTICKÉ KRAKOVÁNÍ: ZPRACOVÁVAJÍ SE ROPNÉ OLEJOVÉ FRAKCE KE ŠTĚPENÍ DOCHÁZÍ NA KATALYZÁTORU (Al2O3 + SiO2), VZNIKÁ SMĚS ROZVĚTVENÝCH ALKANŮ A AROMÁTŮ, IONTOVÝ MECHANISMUS, FLUIDNÍ REAKTOR (FLUIDNÍ VRSTVU TVOŘÍ KATALYZÁTOR) CÍL KRAKOVÁNÍ: ZÍSKAT DALŠÍ PODÍL BENZÍNŮ NEBO SUROVIN PRO SYNTÉZY Základy chemických technologií 2014

CHEMICKÉ ZPRACOVÁNÍ ROPY PYROLÝZA: TEPELNÝ ROZKLAD UHLOVODÍKŮ PŘI TEPLOTÁCH 800-1000°C PROBÍHÁ RADIKÁLOVÝM MECHANISMEM ZPRACOVÁVÁ SE BENZÍN (EVROPA) NEBO SMĚS ETHANU A BUTANU (USA), VZNIKÁ SMĚS NENASYCENÝCH UHLOVODÍKŮ REFORMOVÁNÍ BENZÍNŮ: KATALYTICKÉ KRAKOVÁNÍ, VYUŽÍVÁ DEHYDROGENAČNÍHO PŮSOBENÍ NĚKTERÝCH KOVŮ ZPRACOVÁVAJÍ SE NÍZKOOKTANOVÉ BENZÍNY VZNIKAJÍ BENZÍNY S VYSOKÝM OKTANOVÝM ČÍSLEM, SE ZVÝŠENÝM OBSAHEM AROMÁTŮ (TAKÉ ZDROJ ARENŮ PRO DALŠÍ VÝROBY), NÁPLŇOVÝ REAKTOR (DRAHÝ KATALYZÁTOR) Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 UHLÍ VZNIK: ZUHELNATĚNÍM ROSTLINNÉHO MATERIÁLU BEZ PŘÍSTUPU VZDUCHU ČERNÉ UHLÍ: PRVOHORY, ULOŽENO HLOUBĚJI, TĚŽÍ SE V DOLECH PLAVUNĚ, KAPRADINY HNĚDÉ UHLÍ: DRUHOHORY, MOŽNO HO TĚŽIT I V POVRCHOVÝCH LOMECH NAHOSEMENNÉ STROMY SLOŽENÍ: UHLÍK VE FORMĚ OBTÍŽNĚ DEFINOVATELNÝCH MAKROMOLEKUL A CYKLŮ, PŘÍTOMNY TAKÉ H, O, N a S DO 20% POPELA: ANORGANICKÉ SLOUČENINYZ PŮVODNÍ HMOTY NEBO KONTAMINACE Z OKOLNÍCH HORNIN SÍRA PŘÍTOMNA TAKÉ JAKO PYRIT EKOLOGICKÁ RIZIKA: OBSAH SÍRY → PŘI SPALOVÁNÍ VZNIKÁ SO2 → NUTNO ODSÍŘIT, JINAK SE VYTVÁŘEJÍ KYSELÉ SRÁŽKY Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 UHLÍ ČERNÉ: HNĚDÉ: Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ZPRACOVÁNÍ UHLÍ PŘEDÚPRAVY: ODSTRANĚNÍ ANORGANICKÝCH NEČISTOT – FLOTACE A VYPÍRÁNÍ VODOU KOKSÁRENSTVÍ: VÝROBA KOKSU Z ČERNÉHO NEBO HNĚDÉHO UHLÍ KARBONIZACÍ KARBONIZACE: TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ VHODNÉ SMĚSI ZHLÍ V UZAVŘENÉM ZAŘÍZENÍ BEZ PŘÍSTUPU VZDUCHU NÍZKOTEPELNÝ POSTUP: TEPLOTA DO 600°C, VHODNÉ PRO HNĚDÉ UHLÍ VYSOKOTEPELNÝ POSTUP: 1000-1100°C, ZPRACOVÁVÁ SE ČERNÉ UHLÍ PRINCIP: KOMPLIKOVANÝ SYSTÉM KRAKOVACÍCH A KONDENZAČNÍCH PROCESŮ, RADIKÁLOVÝ MECHANISMUS ZAŘÍZENÍ: KOKSOVACÍ PEC OBVYKLE USPOŘÁDANÉ DO KOKSOVACÍ BATERIE (AŽ 100 PECÍ) KOKSÁRNY JSOU SOUČÁSTÍ TĚŽEBNÍCH NEBO HUTNÍCH PODNIKŮ Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 PRODUKTY KARBONIZACE VYSOKOTEPELNÁ KARBONIZACE (ČERNÉ UHLÍ) KOKS: ELEMENTÁRNÍ UHLÍK - METALURGIE, SYNTÉZY KARBIDŮ, PALIVO DEHET: SMĚS ARENŮ - DĚLÍ SE DESTILACÍ BENZOL: SMĚS BENZENU, TOLUENU A XYLENŮ AMONIAKOVÁ VODA: VÝROBA (NH4)2SO4 – HNOJIVO KOKSÁRENSKÝ PLYN: SMĚS H2 (50-60%), CH4 (25-35%) A CO (5-9%) – TOPNÝ PLYN, I PRO DOMÁCNOSTI NÍZKOTEPELNÁ KARBONIZACE (HNĚDÉ UHLÍ) POLOKOKS: PRO VYTÁPĚNÍ, NEHODÍ SE PRO METALURGII (NÍZKÁ MECHANICKÁ PEVNOST) DEHET KARBONIZAČNÍ VODA KARBONIZAČNÍ PLYN: TOPNÝ PLYN PRO VYTÁPĚNÍ KOKSOVACÍCH PECÍ Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 KOKSÁRENSKÁ PEC Základy chemických technologií 2014

Základy chemických technologií 2014 ZPLYŇOVÁNÍ UHLÍ TECHNOLOGICKÝ PROCES PRO PŘEMĚNU UPRAVENÉHO UHLÍ NA SMĚS TOPNÝCH PLYNŮ NEBO PLYNŮ PRO DALŠÍ SYNTÉZY ZAŘÍZENÍ: GENERÁTORY RŮZNÉ KONSTRUKCE PROCES MŮŽE PROBÍHAT ZA NORMÁLNÍHO ČI ZVÝŠENÉHO TLAKU S FLUIDNÍ NEBO NEHYBNOU NÁPLNÍ GENERÁTOROVÝ PLYN: 30% CO + 70% N2 VYRÁBÍ SE SPALOVÁNÍM UHLÍ, KOKSU ČI POLOKOKSU VZDUCHEM NEBO KYSLÍKEM C + O2 → CO2, CO2 + C → 2 CO VODNÍ PLYN: SMĚS CO, CO2, H2, N2 PODMÍNKY ODPOVÍDAJÍCÍ PROCESU 1), PŘI SPALOVÁNÍ SE PŘIDÁVÁ VODA, PLYN PAK OBSAHUJE VĚTŠÍ MNOŽSTVÍ H2, PO ODSTRANĚNÍ CO2 SE PRODUKT POUŽÍVÁ PRO SYNTÉZY (NH3, METHANOL) C + H2O → CO + H2 Základy chemických technologií 2014