k miai technol gia i k nsav foszforsav m tr gy k n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Kémiai technológia I. Kénsav, foszforsav, m?trágyák PowerPoint Presentation
Download Presentation
Kémiai technológia I. Kénsav, foszforsav, m?trágyák

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 45

Kémiai technológia I. Kénsav, foszforsav, m?trágyák - PowerPoint PPT Presentation


  • 138 Views
  • Uploaded on

Kémiai technológia I. Kénsav, foszforsav, műtrágyák . 6. előadás. A kénsav. A kénsavat már az arab alkimisták a X. században ismerték és a XV. században vitriololaj néven Európában is elterjedt. Ólomkamrás gyártási technológiája már a XVIII. században ismert volt.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Kémiai technológia I. Kénsav, foszforsav, m?trágyák' - baruch


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
a k nsav
A kénsav
  • A kénsavat már az arab alkimisták a X. században ismerték és a XV. században vitriololaj néven Európában is elterjedt.
  • Ólomkamrás gyártási technológiája már a XVIII. században ismert volt.
  • A természetben ritka, egyes hőforrásokban és néhány puhatestű, leginkább csigák nyálmirigyének váladékában található meg.
a k nsavgy rt s nyersanyagai
A kénsavgyártás nyersanyagai
  • A fém-szulfidok közül a piritnek van a legnagyobb jelentősége, a bányászott pirit 42-47% ként tartalmaz.
    • Kísérő szennyeződések: Cu, Zn, As, Pb, Co, Mg, Ca, Bi…
  • Elemi kén: természetes kénelőfordulásból vagy kén-hidrogén tartalmú gázokból és ipari hulladékokból
  • A bányászott szén 1-2%, a nyers kőolaj kb. 3% ként tartalmaz.
  • A kitermelésre érdemes kéntartalék becsült mennyisége: Piritben: 1.5x109t,      Kőolajban  109t,       Terméskén 1.5x108t
  • Az elemi kén legnagyobb lelőhelyei az USA-ban, Szicíliában, Japánban, Chile-ben és Lengyelországban vannak.
b ny szati m dszerek
Bányászati módszerek
  • Az elemi ként bányászati módszerekkel hozzák a felszínre.
  • A kibányászott kőzetekből kiolvasztással vagy desztillálással nyerik a kenet.
  • A bányászatban a legelterjedtebb a Frasch-eljárás, amelynek lényege az, hogy lefúrnak a kénréteg aljáig, három koncentrikus csőböl álló csőrendszeren át, nyomás alatt 150-160°C-os vizet és forró levegőt préselnek a kénrétegbe, a kén megolvad és az olvadékot a forró levegő a felszínre hozza.
mesters gesen el ll tott k n
Mesterségesen előállított kén
  • A mesterségesen előállított kén kiindulási anyagai lehetnek: kén-hidrogén tartalmú földgázok, továbbá olyan ipari gázok, melyek különböző szénfeldolgozási eljárások fő- vagy melléktermékei, vagy kéntartalmú kőolajok feldolgozásának termékei.
  • A kén-hidrogén kivonására az egyik módszer az etanol-aminos eljárás:   A mosofolyadék di- vagy trietanol amin vizes oldata.
  • Kén-hirogénből kenet az ún. Claus-eljárással állítanak elő.
  • Az eljárás lényege a kén-hidrogént sztöchiometrikus levegővel égetve elemi ként nyerhetünk.

2H2S + 2O2 = SO2 + S + 2H2O        ∆H=-53 kcal/mol

  • Katalizátor: Bauxit
claus elj r s folyamatv zlata
Claus-eljárás folyamatvázlata
  • A bruttó reakciót két lépcsőben játszatják le. Először a kén-hidrogén egy részét elégetik, és a felszabaduló hőt hasznosítják
  • A maradék kén-hidrogént és a keletkezett kén-dioxidot Claus kemencében aktivált bauxit katalizátoron ragáltatják.
  •       2H2S + SO2 H2O + 3S  (∆H=-35.7kcal/3kén)
  • A végső kitermelés 97%-os.
  • Az elemi kén felhasználása: kénsavgyártás, szén-diszulfid előállítása, műanyagipar – kaucsuk vulkanizálása, növényvédőszeripar, szinezékek
k n dioxid el ll t sa
Kén-dioxid előállítása
  • Nyersanyag: kén, vagy kéntartalmú ásványok (pirit)
    • Kén-dioxid kénből
    • Reakció:

S + O2 SO2∆H= -70.2 kcal/mol

    • Ha kénsavgyártás céljából égetik a kenet, akkor nagy levegőfelesleggel dolgoznak, mert a további oxidációhoz amúgy is szükség van oxigénre.
k n dioxid piritb l
Kén-dioxid piritből
  • A bányászott pirit 42-47% ként tartalmaz
  • Reakciók:

2FeS2 + 5.5O2= Fe2O3 + 4SO2

∆H= -102.8 kcal/mol SO2

3FeS2 + 8O2= Fe3O4 + 6SO2

∆H= -95.1 kcal/mol SO2

  • Berendezés: fluid pörkölés (a piritet lebegtetve égetik ki, így a szemcsék egyenletesebben melegíthetők, kisebb az összetapadás veszélye, jobb hatásfok érhető el)
  • Pörkgáz tisztítása: a kemencékből 400-600° hőmérsékletű gáz lép ki, amely szennyezett különböző lebegő részecskékkel, továbbá a szennyezett piritből származó gőzökkel - elektromos porleváasztó
  • Jelölések

1: levegő befúvatás

2: piritzagy folyamatos adagolása

3: pörk elvezetés

4: esetleges vízbefecskendezés

5: pörkgáz elvezetés

6: fűtés (induláskor)

kontakt k nsavgy rt s
Kontakt kénsavgyártás
  • A fölös levegővel kevert kén-dioxid katalizátor jelenlétében kén-trioxiddá oxidálható, 97% feletti konverzióval
  • Bruttó reakció:

2SO2 + O2 2SO3∆H=-22.98kcal/mol

  • Katalizátor: V2O5, 420-450°C, 1 bar
  • Exoterm, egyensúlyi, mól-szám változással jár

Formázott V2O5/SiO2 katalizátor a reaktorba történő betöltés előtt

abszorpci
Abszorpció
  • A konverterből kikerülő gázban az eredetileg jelen volt kén-dioxidnak 97-98%-a kén-trioxiddá alakult. A gáz 150-200°C-on hagyja el a konvertert, amelyet egy hőcserélőn keresztülvezetve ~100°-ra hűtenek. A hűtés során a gáz nedvességtartalmától függően különböző mennyiségű óleum válik ki.
  • A gáz ezután a 2(-3) oszlopból álló abszorber rendszerbe kerül. Utolsó tornyába 95-98% kénsavat vezetnek, amelyből itt néhány %-os óleum, majd az első toronyba kerülve 20% óleum keletkezik. A tornyok régebben kovácsolt vasból, napjainkban saválló acélból készülnek. A tornyok töltőanyaga Raschig-gyűrű, amelyből kb. 2 m magas réteg elegendő az abszorpcióhoz.
  • Az óleumból később hígítással állítják elő a kívánt töménységű kénsavat. A kereskedelemben kapható cc. H2SO4 98.0%-os.
abszorpci1
Abszorpció
  • Óleumabszorber belseje
  • Az abszorber rendszer

Jelölések: 1: Kontakt kemence 2,3 Abszorber tornyok 4: Hűtők 5: Hőcserélő 6: Véggáz elvezetés Szaggatott vonal: gáz útja Folytonos vonal: folyadék útja

foszforsav el ll t sa
Foszforsav előállítása
  • A vízmentes foszforsav színtelen, monoklin kristályokban kristályosodik, op. 42,4 oC
  • A foszforsavat leginkább nagy töménységű (75 – 85% - os) vizes oldat formájában használják fel és hozzák forgalomba
  • Előállítása:
    • Termikus foszforsav: sárgafoszfor elégetése és a keletkezett P2O5 átalakítása vízből foszforsavvá
    • Fluorapatit feltárása kénsavval
foszforsav gy rt sa
Foszforsav gyártása
  • A fluorapatitot kénsavval tárják fel
    • Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 = 3 H3PO4 + 5 CaSO4 + HF
    • A feltárást 60 – 80% -os kénsavval végzik
    • A keletkező kalcium–szulfátot a fel nem tárt maradékkal együtt szűréssel kell a foszforsavtól elválasztani
  • Foszforsav gyártása sárgafoszforból
    • P4 + 5 O2= 2 P2O5                          ∆H = -720 kcal
    • 2 P2O5 + 6 H2O = 4 H3PO4∆H = -90 kcal
    • A megömlesztett sárgafoszfort elporlasztva levegővel elégetik, és a keletkezett foszfor–pentoxidot a reaktor további szakaszában beporlasztott vízzel foszforsavvá alakítják.
m tr gyagy rt s
Műtrágyagyártás
  • Tápelem :
    • az elem hiánya esetén a növény fejlődésében zavar áll be
    • az elem pótlásával a hiánytünetek megelőzhetőek vagy megszüntethetőek
    • az elem hatása kimutatható az élettani folyamatokban
    • az elem nem helyettesíthető más elemekkel (Arnon)
    • azok az elemek, amelyek a növények növekedéséhez és zavartalan fejlődéséhez szükségesek, s funkciójukat más elem nem tudja ellátni (Mengel)
n v nyek sszet tele
Növények összetétele

TÁPELEMEK

hatás alapján

Kedvező hatású elemek

Nélkülözhetetlen elemek

Na (cukorrépa)

Cl (répa, retek, zeller)

Si (gabonafélék, rizs)

C, H, H, N, P, S K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B

előforduló mennyiség alapján

makroelemek

mikroelemek v. nyomelemek

0,1%-nál nagyobb mennyiségben található a szárazanyagban

0,1%-nál kisebb mennyiségben található a szárazanyagban

C, H, O, N, P, S,K,Ca, Mg

Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B

m tr gy k
Műtrágyák
  • Legfontosabb tápelemek: N, P, K
  • Csoportosítás összetétel szerint:
    • Egyszerű (egy hatóanyag): N, P, K
    • Összetett:
      • Kevert
      • Komplex: NP, NPK, NPK + mikroelem
  • Halmazállapot szeint:
    • Szilárd
    • Folyékony (oldat)
  • Összetétel megadása a hatóanyag alapján:
    • N: tömegtört, P: P2O5 tömegtört, K: K2O tömegtört
    • Keverteknél: a N-t veszik alapul
szerves s m tr gya felhaszn l s 1931 2000 sz nt kert sz l gy m lcs
Szerves és műtrágya felhasználás, 1931-2000 * szántó+kert+szőlő+gyümölcs
m tr gy k1
Műtrágyák
  • Szerep:
    • Tápanyagutánpótlás biztosítása
    • pH szabályozása
    • Talajszerkezet optimalizálása
  • Talajerőutánpótlás:
    • Természetes
    • Mesterséges: kémiai út – szervetlen technológia: N, P, K, (Ca, Mg, + nyomelemek)
  • Liebig féle minimumtörvény (XIX)
  • A termés nagyságát a növények igényéhez képest minimumban lévő tápelem határozza meg.
slide21

Tápelemek/ N

N-talajban 0,02-0,4%

slide22

Tápelemek/ N

N hiány

N felesleg

- levelek fakó világossárga színűek (csökkent kloroplasztiszképződés)

- sötétzöld üde növényzet

(fokozott kloroplasztiszképződés)

slide24

Tápelemek/ P

P-talajban 0,02-0,1%

!!! Szervetlen 50 %

Szerves 50%

slide26

Tápelemek/ K

K-talajban 0,2-3,3%

slide27

Tápelemek/ K

K hiány

- cukrok, aminosavak felhalmozódása –kórokozokra fogékonyabb

- száraz időben hervadási tünetek

- idősebb levelek végein klorofillhiányos állapot- hervadás

K felesleg

-hatása nem ismert!!

nitrog nm tr gy k
Nitrogénműtrágyák
  • Ammónia: felhasználása: 85-90% műtrágyagyártás , vagy közvetlen trágyázás
  • Hatás sebessége alapján:
    • Gyors hatásúak: nátrium-nitrát, kalcium-nitrát, kálium-nitrát, ammónium-nitrát (péti só)
    • Lassabban hatók: ammónium-szulfát, karbamid, cseppfolyós ammónia, ammónia-oldat, kalcium-ciánamid (mész-nitrogén)
amm nium nitr t gy rt sa
Ammónium-nitrát gyártása
  • 35,8% N-tartalmú vegyület
  • Vízben jól oldódik
  • Erősen higroszkópos
  • Tárolása robbanásveszélyes
  • A kristályos tiszta termék robbanószer
  • Mészkőporral vagy dolomittal keverve mész-ammonsalétrom (MAS) ill. pétisó néven forgalmazzák
  • Gyártásának lépései:
    • Salétromsav közömbösítése ammóniával
    • Az ammónium-nitrát oldat bepárlása ammónium-nitrát olvadékká
    • Az ammónium nitrát olvadékból szilárd termék előállítása
amm nium nitr t gy rt sa1
Ammónium-nitrát gyártása
  • Salétromsav közömbösítése ammóniával
  • Az ammóniát gáz, a salétromsavat 50-60%-os oldat formájában alkalmazzák.
  • A reakció erősen exoterm
  • NH3(g) + HNO3(g) = NH4NO3(sz) ∆H= -145,7 kJ/mol
  • A semlegesítést Rasching-gyűrűkkel töltött toronyban végzik
amm nium nitr t gy rt sa2
Ammónium-nitrát gyártása
  • Az ammónium-nitrát oldat bepárlása ammónium-nitrát olvadékká
    • A toronyból távozó oldatot utósemlegesítik
    • Bepárlás: 170°C-nál kisebb hőfokon vákuumbepárlókban
  • Az ammónium nitrát olvadékból szilárd termék előállítása
    • A szilárd ammónium-nitrátot kristályosítással és hűtéssel állíthatjuk elő.
    • Mész-ammon-salétrom gyártásakor a kb. 95%-os 130-165°C-os olvadékot mészkőporral keverik
    • Szórótorony: a torony tetején porlasztó- röpítő berendezés (szórócentrifuga): az olvadékot cseppekre bontja, melyet az alulról érkező levegő hűt és szárít . A granulált szilárd anyagot a torony aljáról kaparószerkezettel távolítják el.
karbamid
Karbamid
  • A legnagyobb N-tartalmú (46,6%) szilárd nitrogénműtrágya
  • Takarmányadalékként is hasznosítható: kérődzők (1kg karbamid az állati anyagcsere során 2,6kg fehérjévé alakul)
  • Előállítása: cseppfolyós ammóniát és szén-dioxidot reagáltatnak 200°C körüli hőmérsékleten, 200 bar nyomás alatt csőreaktorban
  • Tartózkodási idő: 30-60 perc
  • A reakció két lépésben játszódik le:
    • 2 NH3 + CO2 ⇔ NH4-OCO-NH2 (ammóniumkarbamát)(ΔH = -160 kJ/mol)
    • NH4-OCO-NH2→ NH2-CO-NH2 + H2O (ΔH = +30 kJ/mol)
karbamid1
Karbamid
  • A reakció végén NH3 és CO2 is marad a folyadékelegyben, ezt az oldatból eltávolítják és a rendszer elejére vezetik
  • A karbamid oldatot bepárlással töményítik
  • Granulálás: szórótoronyban
foszfortartalm m tr gy k
Foszfortartalmú műtrágyák
  • Ásványi foszfátok:
    • fluorapatit: Ca5(PO4)3F
    • hidroxilapatit: Ca5(PO4)3OH
    • foszforit: mikrokristályos apatit
  • A rossz vízoldhatóság miatt a növények számára nem hasznosíthatók
  • A gyártástechnológia célja a nyersanyag vízoldhatóságának növelése: savas feltárás (H2SO4, H3PO4, HNO3, HCl)
szuperfoszf tgy rt s
Szuperfoszfátgyártás
  • 18-19% P2O5 tartalmú
  • Hatóanyaga a vízoldható monokalcium-foszfátCa(H2PO4)2
  • Előállítás: a nyersfoszfátok kénsavas feltárásával
  • Bruttó reakcióegyenlet:
    • 2 Ca5(PO4)3F + 7 H2SO4 = 3 Ca(H2PO4)2 + 7 CaSO4 + 2 HF
  • A feltárás két lépésben játszódik le:
    • Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 = 3 H3PO4+ 5 CaSO4 + HF
    • Ca5(PO4)3F + 7 H3PO4 = 5 Ca(H2PO4)2 + HF
  • A kénsavval történő reakció gyors, a foszforsavas feltárás lassú
k lim tr gy k
KÁLIMŰTRÁGYÁK
  • Vízoldható sók: sótelepek, fedősók
    • SzilvinitKCl + NaCl
    • Karnallit KCl· MgCl2· 6 H2O
    • Kainit KCl· MgSO4· 3 H2O
  • Nyers só feldolgozás: K2O tartalom növelése, (Cl-tartalom csökkentése)
    • Fizikai: nehézülepítés, osztályozás, flotálás
    • Fizikai-kémiai: frakcionált kristályosítás, extrakció
sszetett m tr gy k
Összetett műtrágyák
  • Talajszükséglet – tápanyagarány
  • NP-műtrágyák
    • Ammóniumfoszfátok
      • NH4H2PO4 (MAP)
      • (NH4)2HPO4 (DAP)
      • (NH4)3PO4 (TAP) bomlik
      • NH4-polifoszfátok
  • NPK-műtrágyák
szuperfoszf tgy rt s1
Szuperfoszfátgyártás
  • Nyersanyag előkészítése:
    • Apatit gondos finomra őrlése (nagy fajlagos felület), a kénsav mennyiségének, koncentrációjának (67-68%), hőmérsékletének (60-70°C) beállítása
  • Nyersfoszfátok feltárása:
    • A nyersanyagok összekeverése után különböző feltáró berendezésekben
    • Moritz-Standaert rendszerű szuperfoszfát reaktor: 7 m átmérőjű, acélköpenyes, vasbeton forgóhenger
    • A forgó reaktortestet fogaskoszorún keresztül csigával hajtják meg. Egy fordulat 1-3 óra.
    • Bal oldalon történik az anyag feltárása, jobb oldalon pedig kaparó szerkezet távolítja el a szuperfoszfátot
  • Késztermékké alakítás
    • Utóérlelés: 2-10 hét
    • Hideg vagy meleg eljárással granulálás
szuperfoszf t gy rt s
Szuperfoszfát gyártás
  • Késztermékké alakítás
  • Utóérlelés: 2-10 hét
  • Hideg vagy meleg eljárással granulálás