Index of /oktatas/konyvek/kemiai_technologia/kemiai_technologia

Kémiai technológia

Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Tungler Antal, Pátzay György BME KTT

2007

Célkitűzés

A tárgy célja, hogy megismertesse a kémiai technológiák szerepét az ipar több területén és az energiatermelésben, bemutassa működésük alapjait, néhány kémiai, fizikai-

kémiai és vegyipari-műveleti alapelv érvényesülését, a

felhasznált anyagok eredetének és a kibocsátott termékek felhasználásának ill. a melléktermékek és hulladékok

alkalmazásának valamint ártalmatlanításának módszereit, mindvégig szem előtt tartva, hogy a technológiának

hatékonynak, környezetbarátnak és gazdaságosnak kell

lennie.

Témakörök

• A kémiai technológiák definíciója, szerepe, ismérvei, ipari ágazatok, ahol a kémiai technológiák működnek, A vegyipar jellegzetességei, a vegyianyagok fajtái

• Szervetlen kémiai technológiák.

• Fémes szerkezeti anyagok kémiai technológiája, acél és alumínium

• Szilikátipari anyagok kémiai technológiája

• Az energiatermelés alapfogalmai. Energiaforrások,

energiahordozók, szén, kőolaj földgáz, nukleáris energia, megújuló energiaforrások szerepe és jövője. Hazánk és a világ

energiahelyzete, várható változások.

• A víz szerepe és előkezelése az energiatermelésben, keménység, lúgosság, korrózió. Vízkezelési technológiák.

• Szén kémiai technológiája

• Szénhidrogének fajtái, kutatás, kitermelés, feldolgozás,

motorhajtóanyagok

Laboratóriumi gyakorlatok

• 28 óra

• 7 db 4 órás feladat

• 1.) Vízkezelés: ioncsere és membránszűrés

• 2.) Kazánhatásfok mérés, füstgázelemzés

• 3.) Szénhidrogén vizsgálatok, lobbanáspont, viszkozitás

• 4.) Gázmotor, kipufogógáz elemzés

• 5.) Korróziós vizsgálat

• 6.) Katalitikus reformálás

• 7.) Kénmeghatározás gázolajban XRF módszerrel

Könyvek

1. Energia felhasználói kézikönyv, szerk.: Barótfi István, Környezettechnika Szolgáltató Kft, Budapest, 1993

2. Handbook of Energy Systems Engineering, John Wiley and Sons, New York, 1985

3. Speigh, J. G.:Fuel Science and Technology Handbook, Marcel Dekker, New York, 1990

4. Büki Gergely: Energetika Műszaki Kiadó, 1997

5. Hancsók Jenő: Korszerű motor- és sugárhajtómű üzemanyagok I-II.

Veszprémi egyetemi kiadó,1997,1999

6. Pátzay György Energiatermelés 1-8, elektronikus tankönyv, kankalin.bme.hu

7. Vajta L., Szebényi I., Czencz M. Általános kémiai technológia, Tankönyvkiadó, Budapest, 1989.

8. P. J. Chenier: Survey of industrial chemistry, VCH, N.Y. 1992.

9. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley, 2000-

Hogyan készülnek a házakhoz, az autókhoz, a ruhákhoz, az ételekhez, a gyógyításhoz, stb. szükséges anyagok?

Kémiai

technológiákkal!

Kémiai technológiák definíciója

• A kémiai technológia mindazon

tudásanyag, ami a kémiai reakciók ipari hasznosítását lehetővé teszi.

• A kémiai technológiák működnek a vegyiparban és azon kívül is:

energiatermelés, kohászat,

építőanyagipar, élelmiszeripar,

közlekedés, víztisztítás, korrózióvédelem.

Kémiai technológiák jellemzői

• Nagy számú változóval dolgoznak

• Vezérlő változó a költség

• Nagyméretű, költséges berendezések

• Szervezés döntő szerepet játszik

Az ipar fontosabb alágazatai, ahol kémiai technológiák működnek

• Papír és csomagolóanyag

• Vegyianyag gyártás (műtrágya,

növényvédőszer, gyógyszer, mosószer, kozmetikum, festék, szinezék)

• Szénhidrogén és szénfeldolgozás

• Műanyag és gumi

• Szilikátok, építőanyag

Vegyianyagok fajtái

• Szervetlen vegyületek (NaOH, klór, kénsav)

• Műanyag monomerek (etilén, vinilklorid)

• Gyógyszerek (acetilszalicilsav, penicillin)

• Háztartási vegyszerek (szappan, mosószer)

• Szinezékek (indigó)

• Szerves vegyületek (metanol, ecetsav)

• Mezőgazdasági kemikáliák (műtrágyák, növényvédő szerek,gyomirtók, rovarirtók, gombaellenes szerek)

• Egyebek (robbanószerek)

Vegyipar adatai

• A teljes ipari termelés kb 10%-a (fejlett országokban)

• A fejlődése az ipar átlagánál nagyobb (USA-ban 5%)

• Kinek adják el a termékeiket? 52%

iparágon belül, ipar más ágai 32%,

kormány és a fogyasztók 16% (ezen belül 3,3% védelem) (US adatok)

• A termelékenysége nagy

Vegyipar jellemzői

• Gyors növekedés

• Vegyianyagok nemzetközi kereskedelme

• Nagy K+F ráfordítás

(termelési érték átlag 4-5%-a)

• Erős verseny

• Nélkülözhetetlen, mindenre kiterjedő

• Tőkeigényes

• Legkisebb, gazdaságos termelési volumen

• Gyors amortizáció

• Ciklikus árváltozások

Vegyipar az iparon belül

Szervetlen vegyipar ágazatai

• Kénsav és származékai : ^H

SO

, H

PO

, Al-szulfát

• Ipari gázok: nitrogén, oxigén, széndioxid, szintézis gázok

• Nitrogén vegyületek: ammónia, salétromsav, ammónium nitrát és szulfát, karbamid

• Mészkő termékek: mész, szóda, kalciumklorid, nátriumszilikát (vízüveg)

• Kősó termékek: nátriumhidroxid, klór, hidrogén, sósav

• Egyebek: titándioxid, káliumhidroxid, korom

Ammónia szintézis

A világban jelenleg előállított ammónia kb. 80%-át műtrágyákban, a többi 20%-ot ipari alkalmazásokban használják, műanyagok, szálas anyagok, robbanóanyagok, nitrogéntartalmú szerves anyagok, intermedierek gyártásánál. A szervetlen vegyiparban ammóniából állítják elő a salétromsavat, karbamidot, nátriumcianidot. Az ammónia fontos környezetvédelmi reagens, mivel a nitrogénoxidok füstgázokból történő eltávolítására alkalmazzák.

A cseppfolyós ammónia fontos oldószer és hűtőgépek töltete.

2003-ban a világ termelés 109 millió tonna volt. Ennek

mintegy 13 %-a az EU termelése.

Az EU ammónia üzemek

adataiból levonható fontosabb következtetések:

Optimális kapacitás: 500-1000 tonna ammónia/nap

Legfontosabb alapanyag:

földgáz

Üzemek átlagéletkora 30 év körüli, egy részüket

korszerűsítették, de új üzemet hosszú ideje nem építettek.

A közép-európai üzemek az orosz földgázt használják.

Az ammónia szintézis és a kapcsolt technológiák

Levegőszétválasztás Metán konverzió

Ammónia szintézis

Ammónia oxidáció

Ammóniumnitrát

N₂ H₂

NH₃

HNO₃

Karbamid előállítás NH₃

CO₂

Az első nagynyomású,

katalitikus technológia a Haber- Bosch eljárás, 1908-13

Ammónia szintézis

• 1 kg ammóniában megkötött nitrogénhez 2,4 m3 hidrogént és 0,8 m3 nitrogént kell reagáltatni, miközben 3,27 MJ hő fejlődik.

• A reaktorok kialakítása és az optimális katalizátorok

készítési eljárása széleskörű tudományos és mérnöki

munkát igényelt, ez volt az első olyan nagyüzemi

technológia, ahol meg kellett oldani a robbanásveszélyes

gázelegy kompresszióját, recirkulációját, a katalizátorok

és az acél alkatrészek hidrogén és szénmonoxid okozta

korróziójának kiküszöbölését, az ammónia elválasztását

a szintézisgáz elegytől, a reaktorokban fejlődő hő

elvezetését, az inert gázok lefúvatásának módszerét. Az

iménti felsorolás közel sem teljes, mert kidolgozták a

reakció egyensúlyi viszonyainak meghatározási

módszereit és a reakció sebesség mérésének eljárását,

mert minderre szükség volt a reaktorok méretezéséhez.

Az ipari ammónia szintézis megvalósításának feltételei

A reakció

termodinamikai

jellemzőinek, egyensúlyi viszonyainak ismerete Kellő aktivitású katalizátor előállítása Fe/Al₂O₃/K₂O

Nagynyomású reaktor alkalmas konstrukcióval

Nagynyomású kompresszor és keringető kompresszor Szintézisgáz előállítási eljárások: levegőszétválasztás

hidrogéngyártás

1.

2.

3.

4.

Az ammónia képződés

sebessége a hőmérséklet

és a nyomás függvényében

Az ammónia képződés sebessége

v m³ NH₃ / (m³ katalizátor · s) a hőmérséklet és az ammónia

koncentráció függvényében 20 MPa nyomáson és 11 térf. % inert gáz tartalomnál a belépő gázban

a) A maximális reakciósebességekhez tartozó hőmérsékletek vonala adott ammónia koncentrációnál

Az Al

O

hordozós Fe katalizátor

Kifejlesztője: Mittasch

Kálium hatása a katalizátorra

Az erősen lúgos karakterű K₂O hozzáadásával csökken a szintén bázikus ammónia adszorpciója, ezáltal a termék kevésbé gátolja a reaktánsok, a hidrogén és a nitrogén adszorpcióját.

A promotor csökkenti a termékgátlást a reakcióban.

Vízgáz reakció

(steam-reforming) Ni/ Al₂O₃ katalizátor Elviseli a szükséges nagy hőmérsékletet

>1000^oC

Uhde radiációs és szekunder vízgáz reformer

1) gázbevezetés, 2) égők, 3) reformáló csövek, 4) elvezetés, 5) levegő bevezetés, 6) katalizátor ágy, 7) gázelvezetés

CO konverzió

A szénmonoxid konverziót két lépésben végzik, az elsőben 320-350^oC-on vas- króm katalizátorral, a másodikban 200-210^oC-on Cu, Zn/Al₂O₃ katalizátorral, a végső CO koncentráció 0,1-0,3%.

Nyers gáz tisztítás

Széndioxid kimosás

Metanizálás Ni katalizátoron

A következő lépés a CO₂ eltávolítása mosással, mosófolyadéknak lúgos kémhatású anyagokat

használnak, amelyek regenerálhatóak, azaz nagyobb hőmérsékleten leadják az elnyelt széndioxidot.

Kellog konverter

a) Gáz bevezetés; b) Katalizátor ágy;

c) Katalizátor kosár; d) Quench;

e) Hőcserélő; f) Gáz elvezetés;

g) Bypass-kerülő vezeték

Az üzemi konverterek két csoportba oszthatók: a belső hűtésűek, amelyeknél a hűtőközeg (a betáplált hideg gáz) csövekben megy át a katalizátor ágyon, vagy a csövekben lévő katalizátort a csövek között áramolva hűti, ezeket csöves hűtésű reaktoroknak hívják. A másik alaptípusban a katalizátorágyat több részre osztják, ezekben a reakció adiabatikusan játszódik le, a képződött hőt a szekciók között betáplált hideg gázzal vagy gőzfejlesztésre használt külső hőcserélőkben veszik el. Ezeket hívják indirekt hűtésű reaktoroknak.

Kellogg Ammonia 2000 eljárás ( KRES/KAAP )

a) Levegőszétválasztó; b) Légkompresszor; c) Kemence; d) Kéneltávolítás;

e) Reformáló; f) Reformáló hőcserélő; g) HTSzep; h) LTSzep;

i) Kondenzátum sztrippelő; j) CO₂ abszorber; k) CO₂ sztrippelő;

l) Metanizáló; m) Szárító; n) Szintézis gáz kompresszor;

o) KAAP ammonia reaktor; p) Lefújt gáz visszanyerés;

q) Hűtő hőcserélő; r) Hűtőkompresszor

Fejlesztési irányok

Energia takarékos megoldások Környezeti kibocsátások mérsékléseKörnyezeti kibocsátások mérséklése

„Meleg-” és „hidegenergia”

optimális hasznosítása Katalizátor fejlesztés

Reformerek javítása Reaktorok optimális

hőmérsékletprofiljának biztosítása Gáztisztítás hatásfok növelése

Centrifugális kompresszorok száraz tömítéssel, mágneses csapággyal

Lefújt szintézisgáz hasznosítása, hidrogén visszanyerése, kriogén és membrános elválasztás

Ammónia kibocsátások

megszüntetése, hűtőközeges kondenzáltatás

Legjobb energiahasznosítás 28 GJ/t NH₃. Az új Ru alapú katalizátorral az M.W. Kellogg szerint ez lemehet 27.2 GJ/t NH₃-ra. Ez kb. 130 %-a az elméleti minimum 20.9 GJ/t NH₃-nak

Ammónia katalitikus oxidációja levegővel

A nitrogénmonoxide oxidációja nitrogéndioxiddá vagy dinitrogéntetroxiddá:

A nitrogén oxidok abszorpciója salétromsavat ad:

A salétromsav előállítás reakciói

Ammónia oxidációs reaktor

a) Égőfej; b) Perforált lemez;

c) Platina hálók; d) Tömítés;

e) Túlhevítő csövek;

f ) Elpárologtató;

g) Nitrózus gáz elvezetés

Platina – ródium háló (Degussa)

scanning electron mikroszkópos felvétele

(nagyítás 100 : 1)

A) Kiindulási állapot;

B) Nagymértékben aktivált állapot

A salétromsav gyártás abszorpciós lépése során

lejátszódó reakciók

Salétromsav gyártás folyamatábrája

a) Ammónia elpárologtató;

b) Ammónia sztripper;

c) Ammónia előmelegítő;

d) Ammónia gáz szűrő;

e) Ammónia – levegő keverő;

f) Légszűrő; g) Légkompr.;

h) Köztes hűtő; i) Reaktor;

j) Hulladékhő kazán;

k) Véggázelőmelegítő;

l) Hővisszanyerő; m) Levegő előmelegítő;

n) Tápvíz és forróvíz előmelegítők;

o) Hűtőkondenzátor;

p) Abszorpciós torony; q) Véggáz előmelegítő;

r) Véggáz előmelegítő;

s) Véggáz expanziós turbina;

t) Tápvíz tartály légtelenítővel;

u) Gőzdob; v) Gőzturbina;

w) Gőzturbina kondenzátora;

x) Mosó

DENOX eljárások

Véggázok 0.08-0.03% NO_x 2-3% O₂ tartalmúak.

Redukálószerek: H₂, szénhidrogének, NH₃. H₂ + NO₂ NO + H₂O 2H₂ + 2NO  2H₂O + N₂ 6NO₂ + 8NH₃  7N₂ + 12H₂O 6NO + 4NH₃  5N₂ + 6H₂O A hidrogén redukálószer esetén a katalizátor monolit hordozós

platina.

A szükséges minimális belépési hõmérséklet: hidrogénnel 470K, metánnal 750K, propán-butánnal 520K. Az oxigén eltávolítás, mivel gyorsabban

reagál, mint a nitrogénoxidok, növeli a redukálószer igényt és a

hõmérsékletet.

Az ammónia használatának az az elõnye, hogy szelektíven csak a nitrogénoxidokkal reagál.

Ilymódon kevesebb kell belõle, viszont drágább, mint a szénhidrogének.

Katalizátorok: Pt, Ru/ Al₂O₃, Cu-zeoliton, V₂O₅ /Al₂O₃, TiO₂.

N

O bontás az oxidációs reaktorban másik

katalizátorral

Karbamid

Az ipari eljárásokban a karbamidot ammónia és széndioxid nagy nyomás alatti (>150 bar) és emelt hőmérsékletű

(150-210

C) Basaroff reakciójában állítják elő.

Az első reakció gyors, exoterm, teljesen végbemegy, a második lassabb és endoterm, nem megy végbe teljesen.

2 NH

(f) + CO

(f)  NH

COONH

H = - 117 kJ/mol

NH

COONH

 NH

CONH

H = + 15,5 kJ/mol

Karbamid gyártás folyamatábrája

Karbamid

a) CO₂ kompresszor; b) Nagy nyomású ammónia szivattyú; c) Karbamid reaktor;

d) Közép-nyomású bontó; e) Ammónia – carbamát elválasztó oszlop;

f) Kis-nyomású bontó; g) Elpárologtató; h) Granuláló; i) Deszorber (szennyvíz sztrippelő); j) Vákuum kondenzátor

Klór alkáli elektrolízis

• Cruickshank már 1800-ban előállította a klórt elektrolízissel, mégis ipari eljárássá akkor vált, amikor kidolgozták a szintetikus grafit anódot és

rendelkezésre állt a szükséges elektromos áram. Az 1800-as évek végén párhuzamosan fejlődött ki a diafragmás és a higanykatódos eljárás, míg a membrános technológiát az 1970-es években valósították meg ipari

léptékben.

• Ugyanebben az időszakban a grafit anódokat kiszorították az aktivált titán anódok mind a diafragmás, mind a higanyos eljárásokban.

• A 19. században a klórt csak fehérítésre használták, termelése az 1940-es évektől növekedett jelentősen a PVC és poliuretán igényekkel együtt. Az aromás klórvegyületek, a propilénoxid, a klórozott szénhidrogén oldószerek és szervetlen klórvegyületek előállítása szintén növelte a klór igényt.

Jelenleg a Nyugat-Európai termelés 9 millió tonna körül van, a US 11,2 millió tonnás és Japán 4,2 millió tonnás termelése mellett, a világban 1994- ben 38 millió tonna klórt állítottak elő.

• A klór előállítása az egyik legnagyobb elektromos energia fogyasztó eljárás.

Az egyes országok vegyiparának fejlettségét szokták klórtermelésével is jellemezni.

Klór alkáli elektrolízis

• Az elektrolízist eredetileg a klór előállítására fejlesztették ki, de az együtt képződő lúg is felhasználásra talált, mint például a

textilkikészítés, mosószerek előállítása. A lúg termelés a

molekulatömegek arányában 1,128 tonna NaOH/tonna Cl

. A lúg általában 50%-os oldat formájában képződik, egyszerűen tárolható és szállítható is. Fontosabb felhasználási területei a következők:

• -szerves és szervetlen anyagok szintézise,

• -metallurgiai eljárások, alumíniumipar,

• -cellulóz és papíripar,

• -textilipar,

• -szappan és mosószergyártás,

• -vízkezelés,

• -fogyasztási cikkek.

• A hidrogén szintén a klór gyártás mellékterméke, 28 kg keletkezik 1 tonna klór előállításánál. Felhasználása lehet tüzelőanyagként,

nagyobb vegyiüzemekben hidrogénezési reakciókhoz, metanol,

ammónia szintézishez, sósav, hidrogénperoxid előállításához.

A klór előállítására szolgáló három eljárás (higanyos, diafragmás, membrános) elsősorban abban különbözik egymástól, hogy miképpen oldják meg az anódon keletkező klór és a katódon képződő lúg és hidrogén elválasztását.

A NaCl oldat elektrolízisének alapelve a következő:

-az anódon a klorid ionok oxidálódnak és klórt adnak, NaCl  Na⁺ + Cl^-

2 Cl^-(old)  Cl₂(g) + 2 e^-

-a katódon a higanyos eljárásnál nátrium/higany amalgám képződik, amiből a bontóban vízzel hidrogén és NaOH keletkezik, a membrános és diafragmás cellákban vízbontás megy végbe hidrogén és OH^- ionok képződése mellett.

2 Na⁺(old) +2 H₂O + 2e^-  H₂(g) + 2 Na⁺(old) + 2 OH^-(old)

Higanyos elektrolizáló és bontó cella elvi működése

A higanyos cella működése azon alapul, hogy a hidrogén túlfeszültsége nagy a higanyon, ezért a nátrium válik le. A sóban lévő szennyezések (pl. V)

csökkenthetik ezt a túlfeszültséget, emiatt hidrogén válhat le a Hg katódon és bejuthat a klórgázba. Ez veszélyes, mert a hidrogén a klórral is, ugyanúgy mint az oxigénnel, már 4%-os mennyiségben robbanó elegyet alkot.

NaCl elektrolízis, higanykatódos

A) Hg cella: a) Hg bevezetés; b) Anódok; c) végrekesz; d) mosórekesz B) Vízszintes bontó: e) Hidrogén gáz hűtő; f) Grafit lemezek; g) Hg

szivattyú

C) Függőleges bontó: e) Hidrogén gáz ; g) Hg szivattyú; h) Hg elosztó;

i) Tömítés szorító rugók

NaCl elektrolízis, diafragmás

a) Perforált acél tartó; b) Katód;

c) Azbeszt diafragma; d) DSA anód;

e) Cu tartólemez; f) Titán tartólemez

Membrános elektrolízis

Ennél az eljárásnál az anódot és a katódot vízzáró, ion-vezető membrán választja el, a sóoldat az anódtérben áramlik, ahol a klorid ionok klórrá oxidálódnak. A nátrium ionok a membránon átjutva a katódtérbe kerülnek, ahol lúgoldat áramlik. Ide vezetik be az ionmentes vizet, amiből hidrogén és hidroxil ionok lesznek, ez utóbbiak a nátrium ionokkal 32-35%-os töménységű lúgot adnak. A kimerült sóoldatot szilárd NaCl hozzáadásával, a lúgoldatot bepárlással töményítik.

•A katód anyaga nikkel vagy saválló acél, felületén katalitikus hatású bevonattal, mint például Ni-NiO. Az anód a már ismertetett Ti nemesfémoxid bevonattal. A membrán anyaga perfluorozott polimer, amin karboxil csoportok vannak a katódos oldali rétegben, míg az anódos oldalon szulfonsav csoportokat építenek a polimer rétegbe, a membránt teflon szálakkal erősítik. Élettartamuk 2-5 év közötti.

Folyamat Előnyök Hátrányok

Diafragmás 50%

Bányászati sóoldat használata, kis elektromos energia

fogyasztás

Azbeszt használata, nagy

gőzfogyasztás a lúg betöményítésnél, gyenge lúg és klór minőség, érzékeny

a nyomásváltozásra

Higanyos 20%

50 % -os lúg közvetlenül a cellákból, tiszta klór és hidrogén, egyszerű sóoldat

tisztítás

Higany használat, szilárd só használata szükséges, drága cella működtetés, drága környezetvédelem,

nagy területigény

Membrános 30%

Kis teljes energia igény, kis beruházási költség, olcsó cella

működtetés, tiszta lúg, kis érzékenység a cella terhelés

változásra és leállásra, javítások várhatóak

Szilárd só használata, tiszta sóoldat kell, nagy a klór oxigéntartalma, drágák

a membránok

Elektrolízis technológiák értékelése

Vas és acél gyártás

• Vasércek összetétele: vaskarbonát, vasII és vasIII oxidok, vasszulfid

• Kohósítás:

• indirekt és direkt redukció

• (400-1000 fok) (1000-2000 fok)

• FeO + CO = Fe + CO

FeO + C = Fe + CO

• Alapanyagok: vasérc, koksz, salakképzők (CaO, szilikátok, aluminátok)nyersvas

• Acélgyártás: szennyezések (C, Si, S, P) eltávolítása a nyersvasból oxidációval, levegővel vagy oxigénnel

• Elektroacél gyártás

• Ötvözött acélok (Ni, Cr-korrózióálló)

A vas és acélgyártás folyamata

a) Tablettázó; b) Szinterező; c) Kokszoló; d) Nagyolvasztó;

e) Torpedó kanál; f) Buga öntő; g) Alap oxigénes konverter;

h) Siemens – Martin kemence; i) Elektromos ív kemence;

j) Folyamatos öntés; k) Nedves akna; l) Buga öntés;

m) Hengerdébe; n) Szállításhoz

A világ acéltermelése és az ahhoz használt nyersanyagok

Nyersvas, vashulladék, direkt redukált vas

Alumínium gyártás

• Bauxit feltárással timföld, alumíniumoxid

• Bayer eljárás lúgos oldás, majd Al(OH)

kristályosítás

• Al

O

+ 2NaOH + 3H

O 2NaAl(OH)

• Alumíniumoxid elektrolízisefém alumíniummá redukálják többkomponensű elektrolitban (Na

AlF

, CaF

, AlF

, LiF, MgF

)

• Az Al nem korrodeál levegőn, mert stabil oxidréteg képződik a felületén

• Ötvözeteit használják: Mg, Zn, Cu

Bayer

eljárás

timföld

előállítására

Alumínium elektrolízis

Hall–Héroult cella

Söderberg anóddal szerelt cella

Korrózió

• Környezeti hatások, amelyek elsősorban az anyagok felületét érintik, ezáltal

használhatóságukat rontják.

• A fémeket érintő hatások nagy része

elektrokémiai eredetű.

Redox elektródra a Nernst egyenlet:

Galvánelem és korróziós elem összehasonlítása A) Galvánelem; B) korróziós elem

a) Anód; b) Katód

Anódos folyamat: M  M²⁺ + 2 e^– (fémoldódás)

Katódos folyamat: 2 H⁺+2 e^–  H₂ (hidrogénfejlődés)

Egy sós víz cseppben lejátszódó korróziós folyamat

a) Levegő; b) Sós víz csepp;

c) Rozsda gyűrű; d) Vas;

e) Katódos oxigén redukció ½ O₂+ H₂O + 2 e^–  2 OH^–; f) Anódos fém oldódás Fe  Fe²⁺ + 2 e^–

Pourbaix diagram rézre híg vizes oldatban, szobahőmérsékleten

Pourbaix diagram alumíniumra, hidrargillite oxid film jelenlétében

(Al₂O₃ · 3H₂O) at 25 °C

Az anódos és katódos részreakciókból összeadódó áramsűrűség-potenciál görbe

– – – – = részáramgörbék; ——— = összegzett áram görbe;

U_corr = korróziós potenciál

A korróziós áram erősségének meghatározása i

a) A katódos reakció túlfeszültség görbéje;

b) Az anódos reakció túlfeszültség görbéje;

c) Az „a” görbe tükrözése

A korrózió típusai

Fémes anyagok működés közbeni károsodásai

Bevonatos korrózióvédelem

Fém bevonatok

Szervetlen nemfémes bevonatok

Zománc Kerámia Termikus szórt bevonatok Szerves bevonatok Gumi borítás

Gumi-műanyag kompozit bevonatok Hőre térhálósodó műanyag bevonatok

Katalizátorral, hőre térhálósodó műanyag bevonatok Hőre lágyuló festék és por bevonatok

Inhibítorok

Anódos védelem egy lúgbepárlón

(térfogat 115 m³, felület 2400 m²) feszültség korróziós törés ellen

a) PTFE; b) Katód; c) Anód;

d) központi cső e) Folyadék betáp;

f ) Gyűrű elektród; g) Szigetelés;

h) Keverő; i) Potenciosztát;

j) Elektród E₂; k) Forrcsövek;

l) Elektród E₁; m) Töltési szint

Szilikátiparok

• Kerámiai iparok fogyasztói: építőipar, hiradástechnika, kohászat, fémmegmunkálás

• Aluminoszilikátok, több komponensű rendszerek

• Durva- (tégla, cserép), finomkerámia (porcelán), oxidkerámia (félvezetők, ferritek), fémkerámia

• Építőipari kötőanyagok

• Mész, cement, beton

• Üvegipar ^zománcipar

• Síküveg, öblösüveg, hőálló üveg, vegyipari készülékek

A kalciumkarbonát termikus

bomlási reakciója

a) Tüzelőanyag; b) Égést tápláló levegő; c) Hűtő levegő; d) Lándzsák; e) Kereszt járat; f) 1. akna;

g) 2. akna

Párhuzamos áramlásos regeneratív

kemence

a) Égő; b) Levegő; c) Előmelegítő;

d) Kemence; e) Hűtő

Forgó mészégető kemence

A hőhasznosítás hatásfoka döntő a gazdaságosság szempontjából, hőcserélők beépítése

Felhasználás: vas és acélgyártás, építés, talajjavítás, Ca-karbid előállítás

Kerámia fajták

Pórusos szövetű gyártm. Tömör szövetű gyártm.

Az anyag sárga v.

vörös

Az anyag sárga v.

vörös

Az anyag

fehér Az anyag

nem fehér Az anyag

nem fehér Az anyag fehér

Máz

nélkül mázzal

Átlátszó vagy színes máz

Máz

nélkül Mázzal bevonva

Tégla, cserép Tűzálló építőanyag

Kályha- csempe, majolika

Kőedény- fajansz

Klinker, keramit, saválló burkoló

Kőagyag

csatornák porcelán

Szilikátipar alapanyagai

• Agyag aluminoszilikát

– Vízzel összegyúrva képlékeny, száradáskor és kiégetéskor alakját megtartja

• SiO

kvarchomok, homokkő

• Földpát kálium-aluminoszilikát

• Tömörré teszi a kerámiát

• Mészkő, márga, magnezit, dolomit

– Kalcium és magnéziumkarbonátok

– Porozitást növelik

Kaolinit szerkezete

o Oxigén; " Hidroxil;

o Tetraéderesen koordinált szilícium;

● Alumínium oktaéderesen koordinált

Kaolinit SEM felvétele

Tradicionális kerámiák Korszerű kerámiák

Agyagtárgyak Elektromos szigetelők

Fazekas termékek Mágneses ferritek

Fehér termékek Optikai, lámpák

Agyag, földpát és kvarc alapú Kémiai célú edények, eszközök

kőedény Hőálló alkatrészek

üvegkerámia Mechanikai, vágó, megmunkáló szerszámok

háztartási porcelán Biológiai, implantátumok

ipari porcelán Nukleáris üzemanyag pasztillák műszaki kerámiák

Kerámiák csoportosítása alapanyag és felhasználás

szerint

Leggyakoribb kerámia termékek:

Fali és padlócsempék Tégla és cserép

Háztartási asztali és főzőedények Hőálló termékek

Higéniai termékek Technikai kerámiák

Mázas kőagyag csövek

Nagyméretű agyag termékek

Szervetlen bevonatok.

A kerámiák felületére adott esetben mázat visznek fel,

aminek gyakorlati és esztétikai szerepe is lehet. A mázak

sima, egyenletes felületet adnak, ami lehet matt vagy

fényes, szerkezetüket tekintve az üvegre emlékeztetnek,

de olvadt állapotban nagyobb viszkozitásúak. Erősen

tapadnak a kerámia alaphoz. A mázok prekurzorait

alkotórészeikből és vízből golyós malomban végzett

őrléssel állítják elő, ekkor tejszerű homogén szuszpenziót

kapnak, amit fel kell vinni a részlegesen kiégetett kerámia

tárgyak felületére. A máz szuszpenziókat a kerámiákra

bemerítéssel vagy szórással viszik fel. Kiégetésük 600-

1500

C között történhet, függően a készülő tárgy

funkciójától és elvárt tulajdonságaitól. A mázokkal a

felületet ellenállóvá tehetjük korróziv folyadékokkal

szemben, kialakíthatók félvezető mázak is. A mázak alkotó

anyagai: SiO

, B

O

, Al

O

, ZnO, PbO, PbO

, Na

O, CaO,

MgO, BaO, SrO, K O, Rb O, Cs O, Li O.

Kerámiák gyártástechnológiája

• Aprítás, őrlés szemcseméret csökkentése, homogenizálás

• Formázás nedves és száraz sajtolás, korongozás

• Szárítás természetes, mesterséges, hőigényes, közben zsugorodás

• Égetés kémiai és fizikai folyamatok, fontos

paraméterek: felfűtés sebessége, égetés hőmérséklete, ideje, lehűtés módja,

• Kemencék lehetnek szakaszos és folytonos működésűek, gáz, olaj, fa tüzelés, elektromos fűtés

• Égetési hőmérsékletek tégla 920-1000

C

» kőedény 1100-1250

C

» kőagyag, keramit 1200-1350

C

» porcelán 1250-1450

C

» tűzálló anyagok 1300-1700

C

Égető kemence

mozgatható kocsival

Görgős égető kemence

Építőipari kötőanyagok

• A kötőanyagok kémiai és fizikai folyamatokban pépes vagy folyékony állapotból szilárd állapotúvá válnak és a beléjük kevert szilárd anyagokat összeragasztják.

• Természetes (agyag, bitumen) vagy mesterséges (mész, gipsz, cement) eredetűek.

• Hidraulikus (cement) és nem hidraulikus (mész, gipsz) kötőanyagok.

• Két fázis: kötési és szilárdulási szakasz.

• Mész

• égetés CaCO3  CaO + CO2

• oltás CaO + H2O  Ca(OH)2

• kötés Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O

• Gipsz

• CaSO4 2 H2O  CaSO4 anhidrit + 2 H2O 180-200^oC

• Cement

• Alapanyag: agyag és mészkő Műveletek: őrlés és égetés 1100-1450^oC

• Szilárdulás, kötés: hidrolízis és hidratáció

• Beton: cement+kavics+acél nagynyomószilárdság+ jó húzószilárdság

Cementgyártás folyamata

Klinker kemence rácsos előmelegítő-hűtővel a) Tablettázó; b) Köztes porgyűjtő;

c) Szárító kamra; d) Forró kamra; e) Rács;

f) Forgó kemence; g) Égő; h) Rácsos hűtő; i) Klinker szalag

A fajlagos energiafogyasztás változása a

cementgyártásban Németországban

a) Porozitás;

b) Kalcium szilikát hidrát, hosszú szálak;

c) Kalcium szilikát hidrát, rövid szálak;

d) Kalcium hidroxid;

e) Kalcium aluminát hidrát, vas(III)oxid tartalommal;

f) Monoszulfát;

g) Triszulfát

Portlandcement szilárdulási folyamata

Üvegablakok a Charles

katedrálisból

Fáraó fej, üvegbe

öntve

Mi az üveg?

Az üveg megszilárdult folyadék, aminek nem állt elegendő idő

arra, hogy kristályosodjon lehűtés

közben.

Üvegipar

• Üveg olyan anyag, aminek energiatartalma a folyadék és kristályos állapot között van.

• Üveg közelítő összetétele: R

O*R’O*6SiO

• Ahol R és R’ lehet Ca, Mg, Al, B, Na, K, Fe, Pb, Mn

• Nyersanyagok: kvarchomok, szóda, mészkőliszt, ólomoxid, bórsav, dolomit, timföld.

• Üveggyártás folyamatai: keverés, olvasztás, formálás, hűtés, megmunkálás, hőkezelés-feszültségmentesítés

• Formálás: fúvás, húzás, öntés, hengerlés, sajtolás.

Sorg LoNOx olvasztókemence palacküveg

előállításhoz

a) Beadagolás; b) Lefújás c) Ellenfújás;

d) Átbillentés talpára; e) Újrahevítés;

f) Végső fújás belső hűtéssel; g) Kivétel

Palackfújás folyamata

A Danner eljárás üvegcső előállítására

Üvegszövet gyártása

a) Olvasztó tartály; b) Centrifúga fúvókákkal; c) Kötőanyag befújása;

d) Üvegszövedék; e) Kötésképző kemence; f) Bárd; g) Termék

A Pilkington síküveg gyártási eljárás

a) Kemence; b) Olvasztott ón; c) Síkfürdő;

d) Nitrogén-hidrogén elegy az ón oxidációjának megakadályozására;

e) Kivezető nyílás; f) Hengerek

Az üvegek szinezésére használt fémvegyületek

Elem Ion Szín

Réz Cu²⁺ világoskék

Króm Cr³⁺ zöld

Cr⁶⁺ sárga Mangán Mn³⁺ ibolya

Vas Fe³⁺ sárgás-barna

Fe²⁺ kékes-zöld

Kobalt Co²⁺ intenzív kék, borátüvegben rózsaszín Co³⁺ zöld

Nikkel Ni²⁺ szürkés-barna, sárga, zöld, kék, ibolya az üvegtől függően Vanádium V³⁺ zöld szilikát üvegben, barna borátüvegben

Titán Ti³⁺ ibolya redukáló körülmények között olvasztva Neodímium Nd³⁺ vöröses ibolya

Szelén Se⁰ rózsaszín Prazeodímium Pr³⁺ világos zöld

Üvegfelhasználások megoszlása

ENERGIATERMELÉS

MI AZ ENERGIA?

Az energia változásokat idéz elő. Hajtóerő, mely mozgatja a testeket, gyártási

folyamatokat visz végbe, előidézi az élőlények növekedését, szaporodását, mozgását, az emberi gondolkodást. A tudósok szerint az energia MUNKAVÉGZŐ KÉPESSÉG.

Az energiának különböző megjelenési formáival találkozunk, de általánosan két nagy csoportba osztható: POTENCIÁLIS és KINETIKUS ENERGIÁRA

POTENCIÁLIS ENERGIA Ez tárolt energia forma és helyzeti, gravitációs energia. A potenciális energiának különböző formáit ismerjük:

Kémiai energia

Az atomok és molekulák kötéseiben tárolt energia. Ez az energia tartja össze a részecskéket. A biomassza, a kőolaj, a földgáz jó példái a tárolt kémiai energiának.

Tárolt mechanikai energia

Erők alkalmazásakor a tárgyakban tárolt energia. Az összenyomott rúgó, a kinyújtott gumiszalag jó példák a tárolt mechanikai energiára.

Nukleáris energia

Az atomok magjában tárolt energia, mely az atommagokat alkotó nukleonokat tartja össze. Ez az energia szabadul fel, ha atommagok kapcsolódnak, vagy hasadnak. A

jelenleg üzemelő atomerőművekben az urán atommagjait hasítják (hasadási energia), a napban és a jövő fúziós erőműveiben a hidrogén izotópjai egyesülnek (fúziós energia).

Gravitációs energia

Ez a helyzeti, vagy pozíciós energia. A hegytetőn lévő szikla a hegylábához képest gravitációs energiával rendelkezik. A magasan fekvő duzzasztó gát mögött lévő víz jó példája a helyzeti, vagy gravitációs energiának.

KINETIKUS ENERGIA Ez a mozgási energia, a hullámok, elektronok, atomok, molekulák, anyagok és tárgyak mozgásából adódó energia. A kinetikus energiának különböző formáit ismerjük:

Elektromos energia

Az elektronok mozgásából adódó energia. Világunk anyagai atomokból épülnek föl. Az atomokat protonok, neutronok és elektronok alkotják. Erő hatására az elektronok mozognak. A vezetőkben mozgó elektronokat elektromos áramnak nevezzük. Az elektromos áram energiáját sok helyen, így többek között a világításban, fűtésben, mozgatásban használjuk föl.

Sugárzási energia

Ez elektromágneses energia, mely a transzverzális hullámokban terjed. Magában foglalja a látható fény, a röntgen sugárzás, a gamma sugárzás és a rádióhullámok tartományát. A napsugárzás a sugárzási energia jellemző példája.

Termikus energia

Más néven hőenergia, mely az anyag belső energiája és az anyagban lévő atomok és molekulák rezgési és mozgási energiáját jelenti.

Mozgási energia

Az anyag és a tárgyak mozgását jelenti egyik helyről a másik helyre. A tárgyak és anyagok mozognak, ha a newtoni törvények szerint erő hat rájuk. A szél jó példája a mozgási energiának.

Hangenergia

Az energia az anyagban longitudinális hullámokban (sűrűsödés és ritkulás) terjed. Hang keletkezik, ha erő hatására egy anyag vagy tárgy rezgésre kényszerül, a hangenergia az anyagban hullám formájában terjed.

Az energia SI mértékegysége 1 J. egyéb mértékegységei:

1 cal (kalória)= 4.1868 J 1 kcal= 4186.8 J

1 Btu (British thermal unit)= 1055.05 J 1 thermie= 4.184E6 J

1 ft.lbf= 1.35582 J 1 kJ= 1000 J

1 MJ= 1E⁶ J

1 LEh (lóerőóra)= 2.6845E⁶ J 1 kWh= 3.6E⁶ J

1 MWh= 3.6E⁹ J

1 eV (elektron volt)= 0.16021E^-18 J 1 erg= 1E^-7 J

1 Quad=10¹⁵ BTU

ENERGIA MEGMARADÁS, HATÉKONYSÁG Energia nem hozható létre és nem semmisíthető meg.

A hasznosítható energia az a felhasználható energia mennyiség, melyet egy rendszerből ki lehet nyerni. Az energia egyik formájának másik formába történő átalakításakor veszteségek lépnek föl.

ENERGIAFORRÁSOK

Két csoportba sorolhatók: MEGÚJULÓ és NEM-MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK.

A nem-megújuló energiaforrások: szén, a kőolaj, a földgáz, az urán. Jelenleg az emberiség energiaellátásában döntő a szerepük.

A megújuló energiaforrások: a biomassza, a geotermális energia, a vizenergia, a napenergia és a

szélenergia. Döntően villamos energia előállítására alkalmazzák.

A villamos energia különbözik a többi energiaforrástól, mert

MÁSODLAGOS ENERGIAFORRÁS.

A másodlagos energiaforrás

létrehozásához más ELSŐDLEGES ENERGIAFORRÁS felhasználása szükséges.

A VILÁG ENERGIAFOGYASZTÁSÁNAK FORRÁSAI 2000-BEN

Fosszilis tüzelőanyagok a földkéregben található szén-, olaj és földgázkincs; tehát az éghető tüzelőanyagok.

Fissziós üzemanyagok a nehéz atommagok hasításán alapuló atomreaktorokban felhasznált anyagok (pl. urán).

Fúziós üzemanyagok a könnyű atommagok egyesítésével járó energiaátalakítás energiahordozói (pl. deutérium, trícium).

Technikai rendszerek az energetikában

1. Energetikai paramétermódosító rendszerek 2. Energiaváltoztató rendszerek

3. Energiaszállító rendszerek 4. Energiatároló rendszerek

5. Az energetika állapottartó rendszerei

6. Az energetika output-tartó rendszerei

ENERGIAHORDOZÓK -Ásványi energiahordozók

Energiatartalom (MJ/kg)

ENERGIAFORMÁK ÁTALAKÍTÁSA

Energia átalakítás hatásfok (%) Elektromos melegítő 100

(elektromos/termikus)

Elektromos generátor 95

(mechanikus/elektromos)

Elektromotor nagy (kicsi) 90 (65)

(elektromos/mechanikus)

Akkumulátor 90

(kémiai/elektromos)

Gőzkazán 85

(kémiai/hő)

Házi gáz (olaj,szén) kályha 85(65,55)

(kémiai/hő)

Gőzturbina (gázturbina) 45(30)

(kémiai/mechanikai)

Gépjármű motor 25

(kémiai/mechanikai)

Fluoreszcens lámpa 20

(elektromos/fény)

Szilícium napcella 15

(nap/elektromos)

Gőzmozdony 10

(kémiai/mechanikai)

Izzólámpa 5

(elektromos/fény)

Energiaátalakító technológiák területigénye

•Nukleáris

•Szén

•Víz

•Napelem

•Szén

•Biomassza

•Geotermikus

•Gáz turbina/tüzelőanyag cella

•8,8 km

•18,13-32,26 km

•72,5 km

•103,6 km

•259 km

•2590 km

•7,8 km

•Esettől függ

1000 MWe területigénye

Technológia

0 20 40 60 80 100

Vízerőmű Hibrid tüzelőanyag cella

Gáz-kombinált ciklus Tüzelőanyag cella Széntüzelésű erőmű Gáz turbina

Nukleáris Szélerőmű

Napelem Geotermikus Biomassza

1 8 10 25 33 38 43 50 58 66 80

Energiaátalakító technológiák hatásfokai

Energiagazdálkodás

• Energiaszükségletek és rendelkezésre álló energia fajták felmérése

• Termelés és szükséglet összehangolás

• Leggazdaságosabb energiaátalakítási módszerek meghatározása

• Környezeti hatás csökkentése

(Üvegházhatású gázok!)

Fosszilis energiahordozók

• Szén

• Kőolaj

• Földgáz

• Fa

• Magyarországon a szénhidrogének

felhasználási aránya kb.

70%

• Hatásfok :

• Elektromos energia kőszénből 35-40%

• Elektromos energia + gőz kőszénből

ellennyomású erőműben 72%

• Gőzgép 11%

• Diesel motor 30%

• Háztartási fűtés

olajkazánban 66%

SZÉN

A növényi anyagok szénné alakulásának két fő szakasza van.

a/ A lerakódás és az ezzel kapcsolatos felszíni átalakulás, eredménye a tőzeg.

b/ A nagy nyomás és hőmérséklet hatására a földkéregben létrejövő metamorfózis, a szénülés.

A szénülés során a tőzeg fokozatosan átalakul, s lignit, barnaszén, feketeszén majd antracit keletkezik. A széntartalom és a kémiailag kötött energia változását a szénülés foka szerint a következő táblázat mutatja.

C [%] Q[MJ/kg]

tőzeg 55-65 6,3-7,5

lignit 60-65 7,0-8,4

barnaszén 65-80 5,4-24 feketeszén 80-93 24-32 antracit 93-98 35-37,5

A szénülés során csökken a hidrogén és oxigéntartalom, amely a növényeknél 6, illetve 44 % körüli érték volt, az antracitnál nem éri el a 2, illetve 4 %-ot. Az ásványi szenek a karbon és hidrogén mellett más éghető és nem éghető anyagokat is tartalmaznak.

Az éghető gázok (ún. illóanyagok) égéskor elégnek és eltávoznak, az éghetetlen

szilárd anyag a hamu visszamarad. A magyarországi szenek leggyakoribb hamualkotói:

a kovasav (SiO₂), az alumíniumoxid (Al₂O₃), a vasoxid (Fe₂O₃), a foszforpentoxid (P₂O₅) és a kalciumoxid (CaO). A szén tüzeléstechnikai értéke annál nagyobb minél kisebb a nedvesség- és hamutartalma.

A szén durva nedvességtartalma a hótól vagy a mosóműből kerül a szénbe, a

higroszkopikus nedvességtartalmat pedig a szénfelület abszorbeálja, s a szénben lévő kapillárisok tárolják.

A szénben három féle hamu van.

a/ Primer hamu: olyan ásványi anyag, mely még szén ősét jelentő fában is megtalálható volt. Csak különleges eljárásokkal távolítható el.

b/ Szekunder hamu: a szénülés folyamatában a geológiai rétegmozgások

következtében keveredett a szénnel. Eltávolítása az ún. flotálás, mely során a flotálómedencében a szén és a meddő fajsúlykülönbségét használják fel a szétválasztásra.

c/ Tercier hamu: a bányászati folyamat során a szénbe kerülő meddő. Eltávolítása egyszerű, ez az ún. szénmosás.

Szénkitermelés: felszíni és mélyművelésú bányákban

Szénhidrogének KŐOLAJ

A kőolaj szerves, főleg állati eredetű maradványok átalakulási terméke. A kőolaj tömeg %-ban adott összetételét a következő táblázat mutatja

A kőolaj összetétele

C 80-88%

H 10-14%

S <5%

O <7%

N <1,7%

Hamu <0,03%

A kőolaj fűtőértéke: 33-40 MJ/kg. A szénhidrogének csoportjai:

paraffinok (normál- ill. izo-paraffinok), cikloalkánok(naftének), aromások. Olefinek, acetilének~0.

FÖLDGÁZ

A természetben található gáznemű tüzelőanyag, szénhidrogénekből áll. A kőolaj- előfordulásnak rendszerint kisérője. Legértékesebbek azok a földgázok, melyek sok metánt tartalmaznak, de kisebb-nagyobb mennyiségben etán, propán, bután, pentán stb. is található a metán mellett. Az olyan földgázt, ami túlnyomó részt metánból áll és csak igen kevés C₂-C₆ – szénhidrogént tartalmaz, „száraz”

földgáznak is nevezik. Az olajjal együtt feltörő földgázok rendszerint ún. „nedves”

földgázok, ezek számottevő mennyiségben tartalmaznak C -C szénhidrogéneket.

CH₄ 26-99%, C₂H₆ 0,1-9,5%, C_nH_2n+2 <16%, N₂ <38%, H₂S <15% (CO₂ 0-75%).

Energiahordozók kiaknázása

Energiatermelés kémiai technológiái

Kémiai energia Kémiai energia

Hőenergia Hőenergia

CH₄ + 2 O₂ = CO₂ + 2 H₂O

Égéshő: 5,55*10

kJ/kg Fűtőérték: 4,99*10

kJ/kg

Atomenergia Atomenergia

Hőenergia Hőenergia

235 236 90 143

92

U + n 

U* 

Kr* +

Ba* + 3n Atommag hasadással termelődő energia 8,21*10

kJ / kg

U

Kémiai energia-hőenergiamechanikai energiavillamos energia Atomenergiahőenergiamechanikai energiavillamos energia

Tüzeléstechnika

• Égéshő kJ/kg

• 100

• Fűtőérték kJ/kg F= É – R

• R =

• ¹⁰⁰

• Égési hőmérséklet az a maximális hőmérséklet, amely a tüzelőanyag elméleti levegőszükséglettel való elégetése során keletkezik, ha nincs hőcsere és veszteség.

• Légfelesleg tényező a ténylegesen használt és az elméletileg szükséges levegő hányada.

• Gyulladási hőmérséklet az a legkisebb hőmérséklet, amire ha az éghető anyagot felmelegítik levegőn, akkor magától meggyullad.

• Túl gyors égés: robbanás, robbanó elegy jellemzői az alsó és felső robbanási határ.

Levegő hozzávezetés, égéstermék elvezetés, veszteségek, robbanó elegyek

• A levegőt az égés sebességének megfelelő ütemben kell odavezetni, az égéstermékeket kellő gyorsasággal kell eltávolítani.

• Hőveszteségek: a füstgáz hőtartalma, sugárzási és vezetési hőveszteség, tökéletlen égés miatti veszteség.

• Alsó és felső robbanási határ, a már és a még robbanó tüzelőanyag- levegő elegy koncentrációja.

Szilárd, cseppfolyós (tömeg%) és gáz (tf%) halmazállapotú tüzelőanyagok összetétele

Hamu Víz C H S O N Égéshő

(kJ/kg)

Kőszén 4 1 85,4 3,8 1,2 2,3 2,3 33390 (antracit)

Kőszén 3,7 3,5 77,3 5 1 8,5 1 30000 (gázkőszén)

Koksz 9 1,8 84 0,8 1 1,7 1,7 29310 Barnaszén 2,7 59,3 23 1,9 1,6 6 6,1 8000 (nyers)

Benzin - - 85,6 14,35 0,05 - - 43 500 Tüzelőolaj - 0,1 85,5 13,5 0,9 - - 42600 (könnyű)

Tüzelőolaj 1 0,5 84 11,7 2,8 - - 40 500 (nehéz)

Földgáz CH4 H2 CO CO₂ N₂ C₂H_{6 (stb}.) Égéshő (kJ/kg) Hidrogén 100 10 760 Szénmonoxid 100 12640 Metán 100 35 795 Földgáz 80,9 - - 0,8 14,4 3,9 32 000 (holland, orosz)

Kokszoló gáz 25 55 6 2 10 2 17375 Kohó (torok) gáz 0,3 2 30 8 59,7 - 3975