Základy chemických technologií 2016 SUROVINY PRO ORGANICKÉ TECHNOLOGIE 1)NEOBNOVITELNÉ – FOSILNÍ ROPA ZEMNÍ PLYN PŘÍRODNÍ ASFALT UHLÍ ČERNÉ A HNĚDÉ 2)OBNOVITELNÉ.

Prezentace na téma: "Základy chemických technologií 2016 SUROVINY PRO ORGANICKÉ TECHNOLOGIE 1)NEOBNOVITELNÉ – FOSILNÍ ROPA ZEMNÍ PLYN PŘÍRODNÍ ASFALT UHLÍ ČERNÉ A HNĚDÉ 2)OBNOVITELNÉ."— Transkript prezentace:

1 Základy chemických technologií 2016 SUROVINY PRO ORGANICKÉ TECHNOLOGIE 1)NEOBNOVITELNÉ – FOSILNÍ ROPA ZEMNÍ PLYN PŘÍRODNÍ ASFALT UHLÍ ČERNÉ A HNĚDÉ 2)OBNOVITELNÉ – RECENTNÍ DŘEVO ŠKROB SACHARÓZA PŘÍRODNÍ KAUČUK TUKY A OLEJ

2 Základy chemických technologií 2016 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 C 1 – C 35 (ALIFATICKÉ A AROMATICKÉ, CHYBÍ NENASYCENÉ, PLYNNÝCH 2-3%) H 2 S, THIOLY, SULFIDY A DISULFIDY HETEROCYKLY (O, S a N) EMULGOVANÁ VODA A SOLE (do 2%)

3 Základy chemických technologií 2016 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

4 Základy chemických technologií 2016 ZEMNÍ PLYN V LOŽISCÍCH SAMOSTATNĚ NEBO DOPROVÁZÍ ROPU NEBO ČERNÉ UHLÍ SLOŽENÍ:METHAN90% ETHAN1-6% 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

5 Základy chemických technologií 2016 ZPRACOVÁNÍ ROPY 1)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 2)ODSTRANĚNÍ PLYNŮ V ROPĚ JSOU ROZPUŠTĚNÉ PLYNNÉ UHLOVODÍKY (C 1 – C 4 ), SULFAN A NIŽŠÍ THIOLY (SIRNÉ LÁTKY – NEBEZPEČÍ KOROZE !) STABILIZACE ROPY: JEDNODUCHÁ DESTILACE K ODSTRANĚNÍ PLYNNÝCH LÁTEK, ČASTO UŽ NA TĚŽEBNÍM POLI

6 Základy chemických technologií 2016 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:BENZÍNOVÁ40 – 180°CC 5 – C 9 20 - 30 PETROLEJOVÁ180 – 250°CC 9 – C 13 5 - 15 PLYNOVÉ OLEJE (NAFTA) 250 – 320°CC 12 – C 16 15 - 25 MAZACÍ OLEJE250 – 320°CC 15 – C 30 DESTILAČNÍ ZBYTEKNAD 300°CC 30 – C 40 40 - 50 (MAZUT)

7 Základy chemických technologií 2016 POHONNÉ HMOTY BENZÍNY:ROZVĚTVENÉ, CYKLICKÉ A AROMATICKÉ UHLOVODÍKY C 5 – C 12 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 C 15 ) VZNĚTOVÉ MOTORY (SAMOVZNÍCENÍ) CETANOVÉ ČÍSLO:HEXADEKAN (100%), 1-METHYLNAFTALEN (0%)

8 Základy chemických technologií 2016 ALTERNATIVNÍ POHONNÉ HMOTY 1) BIONAFTA: MEŘOMETHYLESTER ŘEPKOVÉHO OLEJE FAMEFATTY 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

9 Základy chemických technologií 2016 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

10 Základy chemických technologií 2016 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

11 Základy chemických technologií 2016 BIOPLYN NÁHRADA TOPNÝCH PLYNŮ SLOŽENÍ:SMĚS PLYNŮ (CH 4 + CO 2 ) 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

12 Základy chemických technologií 2016 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 (Al 2 O 3 + SiO 2 ), VZNIKÁ SMĚS ROZVĚTVENÝCH ALKANŮ A AROMÁTŮ, IONTOVÝ MECHANISMUS, FLUIDNÍ REAKTOR (FLUIDNÍ VRSTVU TVOŘÍ KATALYZÁTOR) CÍL KRAKOVÁNÍ: ZÍSKAT DALŠÍ PODÍL BENZÍNŮ NEBO SUROVIN PRO SYNTÉZY

13 Základy chemických technologií 2016 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)

14 Základy chemických technologií 2016 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 SO 2 → NUTNO ODSÍŘIT, JINAK SE VYTVÁŘEJÍ KYSELÉ SRÁŽKY

15 Základy chemických technologií 2016 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

16 Základy chemických technologií 2016 PRODUKTY KARBONIZACE VYSOKOTEPELNÁ KARBONIZACE (ČERNÉ UHLÍ) 1)KOKS:ELEMENTÁRNÍ UHLÍK - METALURGIE, SYNTÉZY KARBIDŮ, PALIVO 2)DEHET:SMĚS ARENŮ - DĚLÍ SE DESTILACÍ 3)BENZOL:SMĚS BENZENU, TOLUENU A XYLENŮ 4)AMONIAKOVÁ VODA:VÝROBA (NH 4 ) 2 SO 4 – HNOJIVO 5)KOKSÁRENSKÝ PLYN: SMĚS H 2 (50-60%), CH 4 (25-35%) A CO (5-9%) – TOPNÝ PLYN, I PRO DOMÁCNOSTI NÍZKOTEPELNÁ KARBONIZACE (HNĚDÉ UHLÍ) 1)POLOKOKS: PRO VYTÁPĚNÍ, NEHODÍ SE PRO METALURGII (NÍZKÁ MECHANICKÁ PEVNOST) 2)DEHET 3)KARBONIZAČNÍ VODA 4)KARBONIZAČNÍ PLYN: TOPNÝ PLYN PRO VYTÁPĚNÍ KOKSOVACÍCH PECÍ

17 Základy chemických technologií 2016 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 1) GENERÁTOROVÝ PLYN:30% CO + 70% N 2 VYRÁBÍ SE SPALOVÁNÍM UHLÍ, KOKSU ČI POLOKOKSU VZDUCHEM NEBO KYSLÍKEM C + O 2 → CO 2, CO 2 + C → 2 CO 2) VODNÍ PLYN:SMĚS CO, CO 2, H 2, N 2 PODMÍNKY ODPOVÍDAJÍCÍ PROCESU 1), PŘI SPALOVÁNÍ SE PŘIDÁVÁ VODA, PLYN PAK OBSAHUJE VĚTŠÍ MNOŽSTVÍ H 2, PO ODSTRANĚNÍ CO 2 SE PRODUKT POUŽÍVÁ PRO SYNTÉZY (NH 3, METHANOL) C + H 2 O → CO + H 2