Vegyipari műveletekBevezetés

1. előadás

A félév tematikája1. Bevezetés2. A kémiai technológia általános jellemzése3. A víz technológiai kezelése4. Nitrogénipar5. A kénsav, a foszforsav és a műtrágyák

előállítása6. Szilikátkémiai technológia7. Az alkáli-klorid elektrolízis8. Timföldgyártás, alumíniumgyártás9. Fémkohászat, a vas és az acél előállítása

Vegyipar adatai A teljes ipari termelés

kb. 10%-a (fejlett országokban)

A fejlődése az ipar átlagánál nagyobb

Kinek adják el a termékeiket? 52% iparágon belül, ipar más ágai 32%, kormány és a fogyasztók 16% (ezen belül 3,3% védelem) (US adatok)

Az európai vegyipar jellemzői Rendkívül heterogén termékskála, közbenső

termékek gyártója – a vegyipar saját output-jának kb. egynegyedét használja fel

Tőkeigényes Energia-intenzív iparág Magas tudástartalom, magasan kvalifikált

munkaerő Innováció és K+F fontossága Koncentrált piacszerkezet

World chemicals sales: geographic breakdown World chemicals

turnover was valued at €2744 billion in 2011.

The European chemicals industry, including the European Union and the Rest of Europe, is still in a strong position, posting sales of €642 billion in 2011, 23.4 per cent of world chemicals sales in value terms.

World chemicals sales: geographic breakdown Developments during the

years from 2001 to 2011 indicate that the European Union was the overall leader in terms of world chemicals sales, but the region has gradually lost ground to China and Asia (excluding Japan).

The European Union contribution to world chemicals sales declined in 2011 by 10.2 percentage points compared with 2001.

The level of world chemicals sales in value terms increased by 95 per cent in 2011 compared with 2001.

Chemicals sales by country: top 30 China – the biggest

chemicals producer in 2011

Twelve of the top 30 major countries are Asian, generating chemicals sales of €1278 billion

Eight of the top 30 major chemicalsproducing countries are European, generating chemicals sales of €480 billion

EU chemicals market share EU market share

nearly halved in 20 years

Developments during the previous 20 years from 1991 to 2011 indicate that the European Union was in a much stronger position than today, posting sales of €295 billion in 1991, 36 per cent of world chemicals sales in value terms. 

EU chemicals industry sales by geographic breakdown

Germany remains the largest chemicals producer in Europe, followed by France, Netherlands and Italy. Together, these four countries generated in 2011 64.4 per cent of EU chemicals sales, valued at €347.2 billion.  The share rises to nearly 90 per cent, or €480.3 billion, when including the United Kingdom, Spain, Belgium and Poland. 

EU chemicals industry sales by sectoral breakdown Petrochemicals

and polymers accounted for about half of EU chemicals sales in 2011

Output from the EU chemicals industry covers three wide ranges of products: base chemicals, speciality chemicals and consumer chemicals.

A technológia fogalma Technológia:

Technika Tágabb: bármely emberi tevékenységgel kapcsolatos eszközök,

módszerek Szűkebb (műszaki): A termék előállításával kapcsolatos

módszerek, eljárások, eszközök gyűjteménye Logos (ész, gondolkodás)

Fogalma: a műszaki ember számára módszerek, eljárások, eszközök összessége, melyek segítségével tudatos eljárás keretében nyersanyagból, félkész termékből terméket állítunk elő

A technológiák fajtái Az átalakítás jellege szerint:

Kémiai Fizikai Kohó Élelmiszer

A kémiai technológiák működnek a vegyiparban és azon kívül is: energiatermelés, kohászat, építőanyag-ipar, élelmiszeripar, közlekedés, víztisztítás, korrózióvédelem.

Ha a termékekben több a logos , mint a technika (anyag) akkor korszerű a technológia. (Mo.: 20-30%)

Vegyipari üzem Kémiai átalakítás: reakció, reaktor Gazdaságosság!

A vegyipar fontosabb történeti vonatkozásai Primitív társadalmak (i.e. 4000)

fazekasság, kohászat, textíliák festése, bőrcserzés, kozmetikumok

Egyiptom kémia név eredete balzsamozás, szóda, timsó használata

Főnícia - üveg Mezopotámia - sörfőzés Kína - porcelán, puskapor nemfémes elemek - csak a kén fémek felhasználása rézkor, bronzkor,

vaskor

Az ókori hét fém és későbbi (alkimista) jelük

Az ókorban hét fémet és hét égitestet ismertek, s az idő múlását – többek között – hétnapos egységekkel mérték. Nem csoda, hogy a fémeket és a napokat megfeleltették az égitesteknek. A bolygót és a fémet gyakran a szín alapján kapcsolták össze. Az arany a Nap sárga koronájára emlékeztetett, az ezüst úgy csillogott, mint éjjel a Hold, és a Mars vöröséről a vasra (rozsdára?) asszociáltak. Az ólmot azért hozták összefüggésbe a Szaturnusszal, mert nehéz fém, és olyan "lassan mozogna", ahogy a Szaturnuszt látták keringeni.

Középkor alkémia - aranycsinálás

eszközök (izzító kemence, deszt. lombik) fejlesztése salétrom- és szódafeldolgozó ipar anyagtisztítás és anyagosztályozás salétromsav és királyvíz felhasználás puskapor anyagok bepárlása, 2-3 hétig tartó tisztítása!

jatrokémia - orvosikémia Paracelzus - arany helyett gyógyszer (Kísérleti

tanulmányozás!) kohászat

Agricola (Georg Bauer)(1494-1555) „A fémekről” az első kémiai technológia tankönyv

Frisstűzi kemence

egyenletes hőmérséklet (1100-1300 °C) 2 óra alatt ~ 10 kg-os szivacsos vas „buca” tömörítés kalapálással, kis széntartalmú

lágyvas

Damaszkuszi kard készítése

Kémia és technológia az újkorban A 17. sz.-ban tért hódít a tudományos

gondolkodás a misztikus spekulációk helyett előbb kísérletezni, majd az eredményekből

elmélet Robert Boyle (1627-1691) - gáztörvény

könyve: The sceptical chemist - Kétkedő kémikus 1661 - a kémiai újkor kezdete

oktatás - a 18. sz. elejétől önálló kémiai intézetek 1735 - Selmecbányai Bányászati Akadémia

laboratóriumi képzés fémanalitika európai jelentőség!

Kémia és technológia az újkorban 17. sz. legnagyobb kémiai technológusa:

Glauber finomvegyszereket állított elő: kristályosítás kőszén száraz lepárlása: benzol, fenol, toluol Glaubersó

18. sz. Priestley szódavíz

Az ipari forradalom kezdete

A vegyipar kialakulása A 18. sz. második fele, angol textilipar

fejlődése: nő a fehérítő anyagok (kénsav, szóda, klór) iránti kereslet

H2SO4 ólomkamrás kénsavgyártás -1760 Anglia - az első

gyár SO2 <=> SO3 reakció katalizátorai nitrogén-oxidok

Na2CO3 2 NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCl (Leblanc, 1791) Na2SO4 + 2 C + CaCO3 = Na2CO3 + CaS + 2 CO2

Cl2 fehérítésre: hypo - NaOCl klórmész - CaCl(OCl)

19. sz. eleje, gőzgép, ipari forradalom gőzgép működéséhez: szén bányászat,

feldolgozás, kokszolás készítéséhez acél tömegtermelés

Henry Bessemer (1813-1898) a kohóban kapott nyersvas fölös szén tartalmát

konverterben kiégetik előny: nem kell külső fűtés

Termelékeny - t/perc hátrány: kén és foszfor szennyezés bent maradt

19. sz. vége és 20. sz. eleje Szénfeldolgozás (kokszolás, lepárlás, kigázosítás)

koksz - vasgyártás gáz - vílágítógáz, városigáz kátrány (aromások) - szerves vegyipar

színezékek - indigó gyógyszerek - aszpirin (1899) robbanóanyagok - nitroglicerin Szervetlen vegyipar

új szódagyártás - Solvay elektrolízis - Al, NaCl ammónia szintézis, műtrágyák

20. sz. petrolkémia - műanyagok

A kémia fejlődése Magyarországon alkémia, pl. a királyi udvarokban aranycsinálás jatrokémia - gyógyvizek vizsgálata analitika - az erdélyi és felvidéki bányászathoz

kapcsolódva A tellúr felfedezése

Müller Ferenc erdélyi szász bányamérnök, 1782 erdélyi aranyércben egy új félfémet talált se nem antimon, se nem bizmut

Klaproth berlini kémikus kért mintát 1798-ban bejelentette a felfedezést nevet is adott, Tellúr = Földanya

Kitaibel Pál 1789-ben egy börzsönyi ércben - vita Selmecbányán kidolgozták az előállítást a 19. sz-ban hazánk fedezte a világ tellúr szükségletét