Kémiai és Kémiai és
vegyipari vegyipari
technológiák technológiák
3 kredit, heti két óra, egy 3 kredit, heti két óra, egy
félév félév
Előadó: Dr. Tungler Antal Előadó: Dr. Tungler Antal
egyetemi tanár, egyetemi tanár,
tanszékvezető, a MTA tanszékvezető, a MTA
doktora
doktora
A tárgy célja A tárgy célja : : az, hogy bemutassa a kémiai az, hogy bemutassa a kémiai eljárások szerepét a technológiákban, a eljárások szerepét a technológiákban, a gazdaság m
gazdaság m ű ű ködésében. Tárgyalásmódja olyan, ködésében. Tárgyalásmódja olyan, hogy a korábban megszerzett alapismeretekre hogy a korábban megszerzett alapismeretekre
építve
építve , , nem teljes terjedelmében veszi sorra a nem teljes terjedelmében veszi sorra a vegyipart és a kapcsolódó ágazatokat, hanem vegyipart és a kapcsolódó ágazatokat, hanem
megkísérli funkciójából kiindulva ismertetni megkísérli funkciójából kiindulva ismertetni
azokat. Áttekintést ad azokról az ipari azokat. Áttekintést ad azokról az ipari eljárásokról, amelyek kémiai alapokon eljárásokról, amelyek kémiai alapokon
m m ű ű ködnek. ködnek.
TémakörökTémakörök: :
a vegyipar szerkezete és jellegzetességei,a vegyipar szerkezete és jellegzetességei,
energiatermelés,energiatermelés,
vízkémia,vízkémia,
szénhidrogénipar, szénhidrogénipar,
építépítőőanyagok elanyagok előőállítása, állítása,
szerkezeti anyagok (fémek, mszerkezeti anyagok (fémek, műanyagok) elűanyagok) előőállítása, állítása,
mműűtrágyák, trágyák,
gyógyszerek, gyógyszerek,
háztartásvegyiparháztartásvegyipar..
Kémiai technológiák Kémiai technológiák
definíciója definíciója
A kémiai technológia mindazon A kémiai technológia mindazon
tudásanyag, ami a kémiai reakciók ipari tudásanyag, ami a kémiai reakciók ipari
hasznosítását lehetővé teszi.
hasznosítását lehetővé teszi.
A kémiai technológiák működnek a A kémiai technológiák működnek a vegyiparban és azon kívül is:
vegyiparban és azon kívül is:
energiatermelés, kohászat, energiatermelés, kohászat,
építőanyagipar, élelmiszeripar, építőanyagipar, élelmiszeripar,
közlekedés, víztisztítás, korrózióvédelem.
közlekedés, víztisztítás, korrózióvédelem.
Kémiai technológiák Kémiai technológiák
jellemzői jellemzői
Nagy számú változóval dolgoznak Nagy számú változóval dolgoznak
Vezérlő változó a költség Vezérlő változó a költség
Nagyméretű berendezések Nagyméretű berendezések
Szervezés döntő szerepet játszik Szervezés döntő szerepet játszik
Az ipar fontosabb Az ipar fontosabb
alágazatai, ahol kémiai alágazatai, ahol kémiai technológiák működnek technológiák működnek
Papír és csomagolóanyag Papír és csomagolóanyag
Vegyi anyagok Vegyi anyagok
Szénhidrogén és szénfeldolgozás Szénhidrogén és szénfeldolgozás
Műanyag és gumi Műanyag és gumi
Szilikátok, építőanyag Szilikátok, építőanyag
Vegyianyagok fajtái Vegyianyagok fajtái
Szervetlen vegyületek, ipari gázok (NaOH, klór, Szervetlen vegyületek, ipari gázok (NaOH, klór, kénsav, O
kénsav, O
22, N , N
22, CO) , CO)
Műanyag monomerek (etilén, vinilklorid) Műanyag monomerek (etilén, vinilklorid)
Gyógyszerek (acetilszalicilsav, penicillin) Gyógyszerek (acetilszalicilsav, penicillin)
Háztartási vegyszerek (szappan, mosószer) Háztartási vegyszerek (szappan, mosószer)
Szinezékek (indigó) Szinezékek (indigó)
Szerves vegyületek (metanol, ecetsav) Szerves vegyületek (metanol, ecetsav)
Mezőgazdasági kemikáliák (műtrágyák, Mezőgazdasági kemikáliák (műtrágyák, gyomirtók)
gyomirtók)
Egyebek (robbanószerek) Egyebek (robbanószerek)
Vegyipar adatai Vegyipar adatai
A teljes ipari termelés kb 10%-a (fejlett A teljes ipari termelés kb 10%-a (fejlett országokban)
országokban)
A fejlődése az ipar átlagánál nagyobb (US A fejlődése az ipar átlagánál nagyobb (US 5%) 5%)
Kinek adják el a termékeiket? 52% Kinek adják el a termékeiket? 52%
iparágon belül, ipar más ágai 32%, iparágon belül, ipar más ágai 32%,
kormány és a fogyasztók 16% (ezen belül kormány és a fogyasztók 16% (ezen belül
3,3% védelem) (US adatok) 3,3% védelem) (US adatok)
Fizetések Fizetések
Vegyipar jellemzői Vegyipar jellemzői
Gyors növekedés Gyors növekedés
Vegyianyagok nemzetközi kereskedelme Vegyianyagok nemzetközi kereskedelme
Nagy K+F ráfordítás Nagy K+F ráfordítás (termelési érték 4-5%-a) (termelési érték 4-5%-a)
Erős verseny Erős verseny
Nélkülözhetetlen, mindenre kiterjedő Nélkülözhetetlen, mindenre kiterjedő
Tőkeigényes Tőkeigényes
Legkisebb, gazdaságos termelési volumen Legkisebb, gazdaságos termelési volumen
Gyors amortizáció Gyors amortizáció
Ciklikus árváltozások Ciklikus árváltozások
Vegyipar az iparon belül
Vegyipar az iparon belül
Fizetések a vegyiparban
Fizetések a vegyiparban
TOP 50 Termékek
TOP 50 Termékek
TOP 50 Vállalatok US
TOP 50 Vállalatok US
TOP 50 Vállalatok Világ
TOP 50 Vállalatok Világ
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.
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 Energiaátalakító
technológiák technológiák területigénye területigénye
NuNukkleleárárisis
SzénSzén
VízVíz
NapelemNapelem
SzénSzén
BiomassBiomasszaza
GeotermGeotermikusikus
GázGáz turbin turbina/a/tüzelőanyag tüzelőanyag cella cella
8,8 km 8,8 km
22
18,13-32,26 km 18,13-32,26 km
22
7 7 2 2 ,5 km ,5 km
22
103,6 km 103,6 km
22
259 km 259 km
22
2590 km 2590 km
22
7,8 km 7,8 km
22
Esettől függ Esettől függ
1000MWe területigénye Technológia
0 20 40 60 80 100
Vízierőmű 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 Energiaátalakító technológiák
hatásfokai
hatásfokai
Energiagazdálkodás Energiagazdálkodás
Energiaszükségletek és rendelkezésre álló Energiaszükségletek és rendelkezésre álló energia fajták felmérése
energia fajták felmérése
Termelés és szükséglet összehangolás Termelés és szükséglet összehangolás
Leggazdaságosabb energiaátalakítási Leggazdaságosabb energiaátalakítási módszerek meghatározása
módszerek meghatározása
Környezeti hatás csökkentése Környezeti hatás csökkentése
(Üvegházhatású gázok!) (Üvegházhatású gázok!)
Fosszilis Fosszilis
energiahordozók energiahordozók
SzénSzén
KőolajKőolaj
FöldgázFöldgáz
FaFa
Magyarországon a Magyarországon a szénhidrogének szénhidrogének
felhasználási aránya kb.
felhasználási aránya kb.
70%70%
HatásfokHatásfok::
Elektromos energia Elektromos energia kőszénből 35-40%
kőszénből 35-40%
Elektromos energia + gőz Elektromos energia + gőz kőszénből ellennyomású kőszénből ellennyomású
erőműben 72%
erőműben 72%
Gőzgép 11%Gőzgép 11%
Diesel motor 30%Diesel motor 30%
Háztartási fűtés Háztartási fűtés olajkazánban 66%
olajkazánban 66%
Széndioxid emissziók
Beruházás/Üzemelés/Tüzelőanyag előkészítés (kg CO2 / kWh)
Víz Geotermális Szén
Földgáz Biomassza/ gőz
Napelem
Nukleáris
Szél
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
CO2 Emissziók (kg CO2/kWh)
0.004 0.025 0.06
0.38
1.18
0.02
0.1
0.58 0.79
1.04
Mike Corradini, UW
50-75
12
3 5
2 2
5 6
2 19 14
4 4
10
8 7
17
Solar-PV
Nuclear Gas Coal Hydro Wind Biomass Geothermal Solar Thermal
0 5 10 15 20 25 30 35
Cost of Electricity (cents/kWh)
Villamosenergia költség
(Globális átlagos) (¢/kWh)
Energiahordozók kiaknázása
Energiatermelés kémiai Energiatermelés kémiai
technológiái technológiái
Kémiai energia * Kémiai energia *
Hőenergia Hőenergia
Mechanikai Mechanikai energia
energia
Villamos energia Villamos energia
Mechanikai Mechanikai energia
energia
(közlekedés) (közlekedés)
Atomenergia Atomenergia
Hőenergia Hőenergia
Mechanikai Mechanikai energia
energia
Villamos energia Villamos energia
* kémiai folyamat
* kémiai folyamat
Energiatermelés kémiai Energiatermelés kémiai
technológiái technológiái
Kémiai energia Kémiai energia
Hőenergia Hőenergia
CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O
Égéshő: 5,55*104 kJ/kg Fűtőérték: 4,99*104 kJ/kg
Atomenergia Atomenergia
Hőenergia Hőenergia
235 236 90 143
92U + n 92U* 36Kr* + 56Ba* + 3 n
Atommag hasadással termelődő energia 8,21*1010 kJ / kg 235U
Tüzeléstechnika Tüzeléstechnika
Égéshő kJ/kgÉgéshő kJ/kg
33808*C% + 144184*(H% - 1/8 O%) + 10460*S% 33808*C% + 144184*(H% - 1/8 O%) + 10460*S%
100100
Fűtőérték kJ/kg Fűtőérték kJ/kg F= É – RF= É – R
R = R =
2510 (9*H% + nedv.%)2510 (9*H% + nedv.%)
100100
Égési hőmérséklet az a maximális hőmérséklet, amely a tüzelőanyag Égési hőmérséklet az a maximális hőmérséklet, amely a tüzelőanyag elméleti levegőszükséglettel való elégetése során keletkezik, ha nincs elméleti levegőszükséglettel való elégetése során keletkezik, ha nincs hőcsere és veszteség.
hőcsere és veszteség.
Légfelesleg tényező a ténylegesen használt és az elméletileg szükséges Légfelesleg tényező a ténylegesen használt és az elméletileg szükséges levegő hányada.
levegő hányada.
Gyulladási hőmérséklet az a legkisebb hőmérséklet, amire ha az éghető Gyulladási hőmérséklet az a legkisebb hőmérséklet, amire ha az éghető anyagot felmelegítik levegőn, akkor magától meggyullad.
anyagot felmelegítik levegőn, akkor magától meggyullad.
Túl gyors égés: robbanás, robbanó elegy jellemzői az alsó és felső robbanási Túl gyors égés: robbanás, robbanó elegy jellemzői az alsó és felső robbanási határ.
határ.
Levegő hozzávezetés, Levegő hozzávezetés, égéstermék elvezetés, égéstermék elvezetés,
veszteségek, robbanó elegyek veszteségek, robbanó elegyek
A levegőt az égés sebességének megfelelő A levegőt az égés sebességének megfelelő ütemben kell odavezetni, az égéstermékeket ütemben kell odavezetni, az égéstermékeket
kellő gyorsasággal kell eltávolítani.
kellő gyorsasággal kell eltávolítani.
Hőveszteségek: a füstgáz hőtartalma, sugárzási Hőveszteségek: a füstgáz hőtartalma, sugárzási és vezetési hőveszteség, tökéletlen égés miatti és vezetési hőveszteség, tökéletlen égés miatti
veszteség.
veszteség.
Alsó és felső robbanási határ, a már és a még Alsó és felső robbanási határ, a már és a még robbanó tüzelőanyag-levegő elegy
robbanó tüzelőanyag-levegő elegy koncentrációja.
koncentrációja.
Tüzelőszerkezetek Tüzelőszerkezetek
A tüzelőanyagok elégetésére és a A tüzelőanyagok elégetésére és a
keletkező hő hasznosítására szolgálnak.
keletkező hő hasznosítására szolgálnak.
Felépítésük a tüzelőanyag Felépítésük a tüzelőanyag halmazállapotától függ.
halmazállapotától függ.
Működés kívánalmai: jó tüzelési hatásfok, Működés kívánalmai: jó tüzelési hatásfok, sokféle tüzelőanyag elégetésére legyen sokféle tüzelőanyag elégetésére legyen
alkalmas, jól szabályozható és alkalmas, jól szabályozható és
gazdaságos legyen.
gazdaságos legyen.
Gáz, porlasztott olaj és szénpor tüzelés. Gáz, porlasztott olaj és szénpor tüzelés.
Tüzelőberendezések
Tüzelőberendezések
Tüzelőberendezések
Tüzelőberendezések
Tüzelőberendezések
Tüzelőberendezések
Tüzelőberendezések
Tüzelőberendezések
Fluidizációs tüzelés
Széntüzelésű hőerőmű
Ahogy nő a nukleonok száma elérjük a vas környékén a kötési energia maximumát. A nagyobb tömegű magok kevésbé stabilak. Ezért egyaránt energia nyerhető a kis magok egyesüléséből fúziójából és a nagy magok hasadásából. Ezért jellemző az alfa-bomlás a nehéz magok esetén.
Így energia nyerhető kétféleképpen:
Maghasadással: atomok elhasadása--> ez történik a hasadási atomreaktorokban.
•energia nyerhatő, ha nagy a mag
•minél kisebb a végtermék mag, annál stabilabb
A nukleáris energiatermelés elvi alapjai
A NUKLEÁRIS ENERGIATERMELÉS: I. MAGHASADÁS
LÁNCREAKCIÓ
Kritikus reakció:amikor éppen elegendő hasadás történik ahhoz, hogy a láncreakció fönnmaradjon. Ez a nukleáris energiatermelés alapja.
Szuperkritikus reakció: Amikor a láncreakcióban hasítóképes neutronfelesleg keletkezik és nő a hasadás sebessége. Ez történik az atombombákban.
KRITIKUS TÖMEG: a hasadóanyag legkisebb tömege, mely fenntartja a láncreakciót. Ez 235U esetében 56 kg.
HASADÁSI ENERGIA
A hasadási reaktorok zömében jelenleg az 235U az alkalmazott hasadóanyag.
Egy lehetséges hasadási reakció: 1n + 235U -->92Kr + 141Ba + 3 1n + energia vagy
Egy urán atom elhasadásakor kb. 200 MeV energia szabadul föl. 100 g 235U elhasadása 8,21 .1012 J=1785 tonna TNT energiájának megfelelő energiát képvisel.
Definíció Definíció
Nyersolajnak nevezzük azokat a szerves Nyersolajnak nevezzük azokat a szerves anyagokat, amelyek folyékony
anyagokat, amelyek folyékony
halmazállapotúak az öket tartalmazó réteg halmazállapotúak az öket tartalmazó réteg
körülményei között.
körülményei között.
A kőolaj összetétele: A kőolaj összetétele:
- szénhidrogének - szénhidrogének
-S, O, N, P vegyületek -S, O, N, P vegyületek
-fém vegyületek (V, Ni, Cu, Co, Mo, Pb, Cr, As) -fém vegyületek (V, Ni, Cu, Co, Mo, Pb, Cr, As) HH22S és vízS és víz
Elemi összetétel: C 79,5-88,5%, H 10-15,5%
Elemi összetétel: C 79,5-88,5%, H 10-15,5%
A kőolaj összetevői A kőolaj összetevői
Alkánok Alkánok
Naftének Naftének
Aromások Aromások
A nyersolajok A nyersolajok
osztályozása osztályozása
Paraffin alapúak Paraffin alapúak –mélyebb rétegekben –mélyebb rétegekben találhatóak
találhatóak
Naftén vagy aszfalt bázisúak Naftén vagy aszfalt bázisúak –felsőbb –felsőbb rétegekben vannak
rétegekben vannak
Kevert bázisúak Kevert bázisúak –közbenső zónákban vannak –közbenső zónákban vannak
Összetétel a világ összes kőolaját tekintve: Összetétel a világ összes kőolaját tekintve:
~30% paraffinok, 40% naftének, 25% ~30% paraffinok, 40% naftének, 25%
aromások
aromások
Földgáz Földgáz
Száraz és nedves földgáz Száraz és nedves földgáz
Összetevők: metán, nehezebb Összetevők: metán, nehezebb szénhidrogének, nitrogén,
szénhidrogének, nitrogén,
széndioxid, hidrogén szulfid, hélium széndioxid, hidrogén szulfid, hélium
Kisérő gáz, kőolajhoz kötődik Kisérő gáz, kőolajhoz kötődik
Földgáz---önálló lelőhelyen Földgáz---önálló lelőhelyen
Kőolaj és földgáz Kőolaj és földgáz
keletkezése és előfordulása keletkezése és előfordulása
Tengerben élt egysejtűek elhalása Tengerben élt egysejtűek elhalása
nyomán keletkezett iszap (szapropél) nyomán keletkezett iszap (szapropél)
anaerob(légmentes) bomlása révén.
anaerob(légmentes) bomlása révén.
A kőolaj és a földgáz gyakran együtt A kőolaj és a földgáz gyakran együtt
fordulnak elő. Tengeri eredetű üledékes fordulnak elő. Tengeri eredetű üledékes
kőzetekben találhatók, parthoz közeli kőzetekben találhatók, parthoz közeli
tengerek alatt.
tengerek alatt.
Jellegzetes telepek: gázenergiával és Jellegzetes telepek: gázenergiával és vízenergiával.
vízenergiával.
Kőolaj és földgáz Kőolaj és földgáz
előfordulások előfordulások
Európa: Európa: Északi Tenger (UK, Norv.) Északi Tenger (UK, Norv.) Románia
Románia
Amerika: Texas, Alaszka, Mexico, VenezuelaAmerika: Texas, Alaszka, Mexico, Venezuela
Ázsia: Oroszo., Kaukázus, Aral tó, Kína, Ázsia: Oroszo., Kaukázus, Aral tó, Kína, Vietnam, Irak, Irán, Szaud-Arábia, Arab Vietnam, Irak, Irán, Szaud-Arábia, Arab
Emirátusok, Kuvait Emirátusok, Kuvait
Afrika: Nigéria, Líbia, AlgériaAfrika: Nigéria, Líbia, Algéria
Ausztrália, IndonéziaAusztrália, Indonézia
Kőolaj világtermelés 3*10Kőolaj világtermelés 3*1099 tonna/év tonna/év (1 Barrel= 159 liter)
(1 Barrel= 159 liter)
Production and reserves
Production and reserves
Kőolaj logisztikája Kőolaj logisztikája
Kutatás: geológiai, fúrás Kutatás: geológiai, fúrás
Feltárás: fúrás (rotary, turbinás) Feltárás: fúrás (rotary, turbinás)
Termelés: elsődleges (saját nyomás hozza Termelés: elsődleges (saját nyomás hozza
felszínre), másodlagos (visszasajtolt gáz vagy felszínre), másodlagos (visszasajtolt gáz vagy
víz hozza fel) víz hozza fel)
Előkészítés: víz és gáz elválasztás Előkészítés: víz és gáz elválasztás
Tárolás: fix vagy úszó fedelű tartályokban, Tárolás: fix vagy úszó fedelű tartályokban, kisebb, föld alatti tartályok (benzin kutaknál) kisebb, föld alatti tartályok (benzin kutaknál)
Szállítás: csővezetéken, tartályhajókon, vasúti Szállítás: csővezetéken, tartályhajókon, vasúti tartálykocsikban, tankautókon
tartálykocsikban, tankautókon
A mélyfúrás története
A mélyfúrás technológiája A mélyfúrás technológiája
Rotari fúrás Furó szerszám:
fogas görgőt Fúró iszap:
tixotrop folyadék, adalékokat
tartalmaz, mint a bentonit, celluloz, emulgeátorok, inhibítorok,
sűrűsége 1.1 and 1.4 g/cm3 között
Van.
Vízszintes fúrás aktív irányítással
A legfontosabb tengeri
A legfontosabb tengeri
olajbányászati technológiák
olajbányászati technológiák
Földgáz logisztikája Földgáz logisztikája
Kutatás: geológiai, fúrás Kutatás: geológiai, fúrás
Feltárás: fúrás (rotary, turbinás) Feltárás: fúrás (rotary, turbinás)
Termelés: elsődleges (saját nyomás hozza Termelés: elsődleges (saját nyomás hozza felszínre)
felszínre)
Előkészítés: víz és magasabb forrpontú Előkészítés: víz és magasabb forrpontú komponensek elválasztása
komponensek elválasztása
Tárolás: föld alatti, kimerült gázmezőkbe Tárolás: föld alatti, kimerült gázmezőkbe visszasajtolva
visszasajtolva
Szállítás: csővezetéken, tartályhajókon Szállítás: csővezetéken, tartályhajókon mélyhűtéssel
mélyhűtéssel
Földgáz kezelése
Kéneltávolítás Higany
eltávolítás Víztelenítés
Szénhidrogének kivonása
Széndioxid és kénvegyületek eltávolítása
Fölgáz földalatti tárolóhelye
Európai fölgáz
vezetékek
Kőolaj és földgáz kémiai Kőolaj és földgáz kémiai
összetétele összetétele
Kőolaj Kőolaj
ParaffinosParaffinos
KözbülsőKözbülső
Nafténes (aszfaltos)Nafténes (aszfaltos) Kéntartalom szerinti Kéntartalom szerinti
osztályozás osztályozás
Technikai szempontú Technikai szempontú
frakciók:
frakciók:
Benzin, petróleum, kerozin, Benzin, petróleum, kerozin,
gázolaj (fehérárúk) gázolaj (fehérárúk) Kenőolajok
Kenőolajok Paraffin Paraffin
Aszfalt, bitumen Aszfalt, bitumen
Földgáz Földgáz
CHCH44, E, PB, H, E, PB, H22S, COS, CO22, H, H22O, O, HeHe
Metános, széndioxidos, Metános, széndioxidos, nedves gázok
nedves gázok
Kőolajfeldolgozás Kőolajfeldolgozás
Desztilláció: atmoszférikus, vákuum Desztilláció: atmoszférikus, vákuum
Forrpont szerinti elválasztás: Forrpont szerinti elválasztás:
benzin 50-200benzin 50-200ooCC
petróleum 150-250petróleum 150-250ooCC
gázolaj 200-360gázolaj 200-360ooCC
Fűtő és kenőolajok, szilárd termékek, paraffin, Fűtő és kenőolajok, szilárd termékek, paraffin, bitumen
bitumen
Hajtóanyagok felhasználása: Otto motor, benzin (oktánszám, aromás tartalom, illékonyság)
Gázturbina, kerozin (kéntartalom)
Diesel motor, gázolaj (cetánszám, kéntartalom, dermedéspont)
Finomítói folyamatok: desztilláció Finomítói folyamatok: desztilláció
Feladat: elválasztás
a) sótlanító;
b) hevítő;
c) Fő rektifikáló oszlop;
d)Kondenzátor;
e) Kerozin kigőzölő;
f ) Könnyű gázolaj kigőzölő;
g) Nehéz gázolaj kigőzölő;
h) Vákuum hevítő;
i) Vákuum desztilláló
Desztillált kőolajfrakciók Desztillált kőolajfrakciók
továbbfeldolgozása továbbfeldolgozása
Kénmentesítés Kénmentesítés katalitikus! katalitikus!
Krakkolás Krakkolás katalitikus! katalitikus!
Hidrokrakkolás Hidrokrakkolás katalitikus! katalitikus!
Reformálás Reformálás katalitikus! katalitikus!
Maradékfeldolgozás Maradékfeldolgozás termikus termikus
Keverő komponens gyártás Keverő komponens gyártás katalitikus! katalitikus!
Katalitikus Katalitikus
krakkolás krakkolás
Feladat: molekulatömeg és forrpont csökkentés
Katalizátor: savas zeolit
Krakkolás
a) reaktor, b) sztrippelő; c)
regenerátor; d) rizer;
e1) regenerátor
vezetéke; e2) sztripper vezetéke; f) ciklon; g) légfúvó; h) füstgáz turbina; i) kazán; j) frakcionáló; k)
abszorber; l) debutanizáló; m) depropanizáló.
Gázolaj hidrodeszulfurizálás Gázolaj hidrodeszulfurizálás
Feladat: kéntartalom csökkentése Katalizátor: Mo, Co, Ni szulfid
S + 4 H2 = C4H10 + H2S
Kénmentesítés
a) folyamat kemence, b) reaktor, c) nagy nyomású szeparátor, d) kis nyomású szeparátor, e) gázolaj sztrippelő, f) gázolaj szárító,
g) sztrippelő fej tartály
Katalitikus Katalitikus
reformálás reformálás
Feladat: oktán szám növelés, aromás termelés Katalizátor: Pt alumíniumoxidon (ónnal ötvözve Sn)
Reformálás
a) Hőcserélő,
b) kemence, c), d), e) reformáló reaktorok, f) katalizátor
regeneráló, g) szeparátor,
h) stabilizáló oszlop, i) gáz recirkuláltató kompresszor,
j) termék hűtő.
+ CH3OH H+ O
+ H+
MTBE
alkilát benzin
Benzin keverőkomponens gyártás
MTBE oktánszám javító és égésfokozó
Alkilát benzin jó oktánszámú műbenzin finomítói C4 frakcióból
Mindkét eljárásban savas katalízis!
Maradékfeldolgozó eljárások Maradékfeldolgozó eljárások
Feladat: a „fehérárúk” arányának növelése „H-be” és „C-ki”
folyamatok
Integrált finomítói struktúrák Integrált finomítói struktúrák
Hydroskimming
Atmoszférikus desztilláció Kéntelenítő (Claus üzem) Reformáló
Katkrakk és viszkozitástörés Atmoszférikus és vákuumdesztilláció Viszkozitástörő Katkrakk (FCC) Kéntelenítő Reformáló
Hidrogénező Hidrokrakk—katkrakk Atmoszférikus és vákuumdesztilláció Viszkozitástörő Katkrakk (FCC) Kéntelenítő Reformáló
Hidrogénező Hidrokrakk Alkilező Mindegyikből jön ki fűtőolaj!!!
Integrált finomítói struktúrák Integrált finomítói struktúrák
Hidrokrakk—késleltetett kokszolás Nincs fűtőolaj, csak petrokoksz!
Európai finomítók anyagfelhasználása és kibocsátásai
Modern üzemanyagok: benzin Modern üzemanyagok: benzin
Otto motorhoz Otto motorhoz
Négyütemű Négyütemű
Beszívja az Beszívja az
üzemanyag-levegő üzemanyag-levegő
keveréket keveréket
Komprimálja és Komprimálja és adott időben gyújt adott időben gyújt
Égés és kiterjedés Égés és kiterjedés (munkavégző ütem) (munkavégző ütem)
Kipufogás Kipufogás
a) gyulladás nélkül, b) normál égés, c) kopogó égés, d) felső holtpont
Modern üzemanyagok: gázolaj Modern üzemanyagok: gázolaj
Diesel motor Diesel motor
Az üzemanyag- Az üzemanyag- levegő keverék levegő keverék
heterogén, a heterogén, a
gyújtás termikus gyújtás termikus
Az üzemanyagot a Az üzemanyagot a felhevült levegőbe felhevült levegőbe
fecskendezi be a fecskendezi be a
kompressziós ütem kompressziós ütem
végén, ahol végén, ahol
magától begyullad.
magától begyullad.
a) zajos égés, b) normál égés, c) égés nélkül, d) késleltetett gyulladás1, e) késleltetett gyulladás2, f) felső holtpont, g) injektálási periódus
Benzin minősége
Oktánszám: kompressziótűrés jellemzője
Sűrűség Illékonyság
Kezdő és végforrpont Aromástartalom
Kéntartalom
Keverőkomponensek:
Straight-run benzin, bután, pirolízis benzin, krakk benzin, kokszoló benzin, reformátum, izomerizátum,
alkilát benzin, polimer benzin, MTBE
Benzin komponensek Benzin komponensek
Straight-run benzin Straight-run benzin
Krakkbenzin: termikus és katalitikus Krakkbenzin: termikus és katalitikus
Reformátum Reformátum
Izomerizátum Izomerizátum
Alkilátbenzin Alkilátbenzin
Polimer benzin Polimer benzin
Oxigenátok (MTBE, ETBE) Oxigenátok (MTBE, ETBE)
Kenőanyagok Kenőanyagok
Kenőanyagok feladataKenőanyagok feladata
: :
surlódási ellenállás surlódási ellenálláscsökkentése, tömítés, súrlódási hő elvezetése, védelem csökkentése, tömítés, súrlódási hő elvezetése, védelem a kémiai behatásokkal szemben.
a kémiai behatásokkal szemben.
Motorolajok (<0,5%-a az üzemanyagnak)Motorolajok (<0,5%-a az üzemanyagnak)
Intermedierbázisú kőolajból, vákuumdesztillációval, majd Intermedierbázisú kőolajból, vákuumdesztillációval, majd finomítással. Fontos jellemző a viszkozitás és a
finomítással. Fontos jellemző a viszkozitás és a viszkozitási index.
viszkozitási index.
Adalékok: javítják az olaj tulajdonságait, kenőképesség, Adalékok: javítják az olaj tulajdonságait, kenőképesség, szennyezésfelvétel, stabilitás, viszkozitási index növelő, szennyezésfelvétel, stabilitás, viszkozitási index növelő, dermedéspont csökkentő, inhibítorok, detergensek.
dermedéspont csökkentő, inhibítorok, detergensek.
Szintetikus kenőanyagok, különleges tulajdonságúak, Szintetikus kenőanyagok, különleges tulajdonságúak, könnyebben lebomlanak a környezetben.
könnyebben lebomlanak a környezetben.
Hűtő-kenő folyadékok, fémmegmunkáláshoz.Hűtő-kenő folyadékok, fémmegmunkáláshoz.
Hidrosztatikus kenés folyadéktöréssel
Hidrosztatikus kenés folyadéktöréssel
Viszkozitási index ábrázolása
Kenőanyag szerkezetek, amelyek érzékenyek a nyírófeszültséggel szemben
Petrolkémia Petrolkémia
kőolajbázison előállított intermedierek, monomerek technológiái kőolajbázison előállított intermedierek, monomerek technológiái
Etilén, propilén, butadiénEtilén, propilén, butadién
Pirolízis: hőbontás vízgőz jelenlétében, utána gyors hűtés, alacsony Pirolízis: hőbontás vízgőz jelenlétében, utána gyors hűtés, alacsony
hőmérsékletű desztilláció, frakcionálás.
hőmérsékletű desztilláció, frakcionálás.
Aromások (BTX)Aromások (BTX)
Reformátumból aromás extrakcióval, desztillációval.
Reformátumból aromás extrakcióval, desztillációval.
Szintézisgáz (CO+HSzintézisgáz (CO+H22))
Metánból vízgőzzel nikkel katalizátoron Metánból vízgőzzel nikkel katalizátoron
AcetilénAcetilén
CaCCaC22 Karbidból és metán részleges oxidációjával Karbidból és metán részleges oxidációjával
Korom (gumigyártáshoz)Korom (gumigyártáshoz)
Szénhidrogének oxigénszegény elégetésével Szénhidrogének oxigénszegény elégetésével
A pirolízis során lejátszódó A pirolízis során lejátszódó
reakciók reakciók
Láncindítás: C-H vagy C-C kötéshasadás Láncindítás: C-H vagy C-C kötéshasadás
CC22HH66→CH→CH33∙+CH∙+CH33∙∙ Láncátadás:
Láncátadás:
CHCH33∙+C∙+C22HH66→CH→CH44+C+C22HH55∙∙ CC22HH55∙→C∙→C22HH44+H∙+H∙
H∙+CH∙+C22HH66→H→H22+C+C22HH5 5 ∙∙
Lánczárás: gyökök rekombinálódnak Lánczárás: gyökök rekombinálódnak
H∙+H∙→H H∙+H∙→H22
CHCH33∙+ C∙+ C22HH55∙→C∙→C33HH88 Molekuláris reakciók:
Molekuláris reakciók:
CC22HH44+C+C44HH66→C→C66HH66
500 000 t/év etilén üzem 500 000 t/év etilén üzem
nyersanyag igénye
nyersanyag igénye
A pirolízis kemence
A pirolízis kemence
Pirolízis hozamok a
különböző alapanyagokra
1 kg etilén előállításának energia 1 kg etilén előállításának energia igénye különböző alapanyagokból igénye különböző alapanyagokból
Az olefin gyártás nagyon energia intenzív, a gazdaságosság az energia áraktól és az energiaintegrációtól függ.
A finomítókból származó A finomítókból származó alapanyagok a kémiai ipar alapanyagok a kémiai ipar
számára számára
Aromás vegyületek (BTX) Olefinek
Savak Alkoholok Oldószerek
Szervetlen vegyipar ágazatai Szervetlen vegyipar ágazatai
Kénsav és származékai Kénsav és származékai : :
HH22SOSO44, H, H33POPO44, Al-szulfát, Al-szulfát
Ipari gázok: Ipari gázok:
nitrogén, oxigén, széndioxid, szintézis nitrogén, oxigén, széndioxid, szintézis gázokgázok
Nitrogén vegyületek: Nitrogén vegyületek:
ammónia, salétromsav, ammónia, salétromsav, ammónium nitrát és szulfátammónium nitrát és szulfát
Mészkő termékek: Mészkő termékek:
mész, szóda, kalciumklorid, mész, szóda, kalciumklorid, nátriumszilikát (vízüveg)nátriumszilikát (vízüveg)
Kősó termékek: Kősó termékek:
nátriumhidroxid, klór, hidrogén, sósavnátriumhidroxid, klór, hidrogén, sósav
Egyebek: Egyebek:
titándioxid, káliumhidroxid, koromtitándioxid, káliumhidroxid, koromVíz kémiai technológiája Víz kémiai technológiája
Víz felhasználása: ivóvíz, hőközlő anyag, Víz felhasználása: ivóvíz, hőközlő anyag, oldószer
oldószer
Víz jellemzői: fajhő, párolgáshő, pH, Víz jellemzői: fajhő, párolgáshő, pH,
Oldott anyagok gázok, sók Oldott anyagok gázok, sók
Lebegő szennyezések ásványi, növényi, állati, ipari Lebegő szennyezések ásványi, növényi, állati, ipari
eredetűek eredetűek
Víz keménység: Ca és Mg sók, állandó és változó Víz keménység: Ca és Mg sók, állandó és változó
keménység, oldott szénsav keménység, oldott szénsav
1 német keménységi fok egyenértékű 10 mg/liter CaO-dal 1 német keménységi fok egyenértékű 10 mg/liter CaO-dal
Vízforrások: Vízforrások:
Felszini vizek Felszini vizek
FolyóFolyó
TóTó
Talajvíz Talajvíz
Kavicsrétegen szűrt Kavicsrétegen szűrt folyóvíz
folyóvíz
Csapadékvíz Csapadékvíz
Tengervíz Tengervíz
Só kinyeréseSó kinyerése
Vízelőkészítési Vízelőkészítési műveletek:
műveletek:
Űlepítés, derítés, Űlepítés, derítés,
szűrés, gáztalanítás, szűrés, gáztalanítás,
vastalanítás, vastalanítás,
mangántalanítás, mangántalanítás,
arzén-, nitrát, arzén-, nitrát,
szilikátmentesítés, szilikátmentesítés,
olajtalanítás, olajtalanítás,
fertőtlenítés, lágyítás, fertőtlenítés, lágyítás,
sótalanítás
sótalanítás
Víztisztítás Víztisztítás
Ülepítés Ülepítés
megfelelő méretű medencékbenmegfelelő méretű medencékben
Derítés Derítés
nagyfelületű csapadékképzés, szervetlen sók (Al, Fe)nagyfelületű csapadékképzés, szervetlen sók (Al, Fe)
Szűrés Szűrés
aprószemcsés kavicsrétegenaprószemcsés kavicsrétegen
Gáztalanítás Gáztalanítás
széndioxid és oxigén eltávolítása, fizikai és széndioxid és oxigén eltávolítása, fizikai és kémiai módszerek: szellőztetés, meszes kezelés, termikus, gőzzel kémiai módszerek: szellőztetés, meszes kezelés, termikus, gőzzelvaló kezelés, kémiai oxigén eltávolítás, hidrazinnal való kezelés, kémiai oxigén eltávolítás, hidrazinnal
Vas és mangán eltávolítása ivóvízből oxidációvalVas és mangán eltávolítása ivóvízből oxidációval
Szilikátmentesítés csapadékképzéssel vagy ioncserévelSzilikátmentesítés csapadékképzéssel vagy ioncserével
Olajtalanítás adszorpcióvalOlajtalanítás adszorpcióval
Víz fertőtlenítése Víz fertőtlenítése
ózon, UV fény, klór, klórmész, hipoklorit, ózon, UV fény, klór, klórmész, hipoklorit, fluor, hidrogénperoxidfluor, hidrogénperoxid
Vízlágyítás Vízlágyítás
termikus, meszes-szódás, foszfátos, ioncserés, termikus, meszes-szódás, foszfátos, ioncserés, teljes sótlanítás kation és anion cserélő gyantával,teljes sótlanítás kation és anion cserélő gyantával, membrános membrános ionmentesítés
ionmentesítés
a) Biológiai szűrő réteg; b) Finom homok, rétegmagasság 0.8 – 1.5 m;
c) Hordozó rétegek, 0.2 – 0.4 m; d) csatornarendszer; e) kifolyásszabályzó
Víz szűrése homokon
a) Részecskék; b) Makromolekulák;
c) Kis molekulatömegű oldott anyagok (mikrosolutumok);
d) oldószer; e) gáz
Elválasztási folyamatok
membránokon
Szennyvíztisztítás Szennyvíztisztítás
Ülepítés, szűrés, derítés Ülepítés, szűrés, derítés
Öntözés, elárasztás (területigényesek) Öntözés, elárasztás (területigényesek)
Oxidáció mikroorganizmusokkal-biológiai Oxidáció mikroorganizmusokkal-biológiai szennyvíztisztítás
szennyvíztisztítás
Csepegő testes Csepegő testes
Aktivált iszapos módszer Aktivált iszapos módszer
Mindkettő levegőztetést igényel!
Mindkettő levegőztetést igényel!
Szennyvíz iszapot rothasztják, biogáz Szennyvíz iszapot rothasztják, biogáz
keletkezik.
keletkezik.
Membrános tisztítás
Membrános tisztítás
A teljes oxidációs folyamat reakciói a
formiát oxidációjának példáján
Fokozottan szennyezett Fokozottan szennyezett
vizek tisztítása vizek tisztítása
Tömény kommunális szennyvizek Tömény kommunális szennyvizek
Mezőgazdasági, állattartásból Mezőgazdasági, állattartásból származó szennyvizek
származó szennyvizek
Ipari szennyvizek Ipari szennyvizek
Szénhidrogének Szénhidrogének
Fémvegyületek Fémvegyületek
Vegyianyagok Vegyianyagok
Élelmiszeripari szennyvizek Élelmiszeripari szennyvizek
Biológiai tisztításhoz Biológiai tisztításhoz
előkészítés előkészítés
KOI (kémiai oxigén igény) KOI (kémiai oxigén igény) csökkentése
csökkentése
Mérgező anyagok eltávolítása vagy Mérgező anyagok eltávolítása vagy elbontása
elbontása
WAO-wet air oxidation- nedves WAO-wet air oxidation- nedves levegős oxidáció, emelt
levegős oxidáció, emelt
hőmérsékleten és nyomáson hőmérsékleten és nyomáson
(>250
(>250
ooC és >100 bar) C és >100 bar)
Szilikátiparok Szilikátiparok
Kerámiai iparok Kerámiai iparok
fogyasztói: építőipar, hiradástechnika, fogyasztói: építőipar, hiradástechnika, kohászat, fémmegmunkáláskohászat, fémmegmunkálás
Aluminoszilikátok, több komponensű rendszerekAluminoszilikátok, több komponensű rendszerek
Durva- (tégla, cserép), finomkerámia (porcelán), oxidkerámia Durva- (tégla, cserép), finomkerámia (porcelán), oxidkerámia (félvezetők, ferritek), fémkerámia
(félvezetők, ferritek), fémkerámia
Építőipari kötőanyagok Építőipari kötőanyagok
Mész, cement, betonMész, cement, beton
Üvegipar Üvegipar
zománciparzománcipar Síküveg, öblösüveg, hőálló üveg, vegyipari készülékekSíküveg, öblösüveg, hőálló üveg, vegyipari készülékek
