Vegyipari technológia

3

Tartalom

1. BEVEZETÉS ...................................................................................................... 11 1.1. A vegyipari technológia fogalma, kapcsolata más tantárgyakkal ............. 11 1.2. A technológia fontosabb alaptörvényei .................................................... 12 1.3. A gyártási folyamat üzemmenete, ábrázolásának módjai ........................ 13 2. SZERVES VEGYIPARI ALAPELJÁRÁSOK .............................................. 17 2.1. Alapfogalmak ............................................................................................ 17 2.2. Halogénezés .............................................................................................. 18 2.3. Nitrálás ...................................................................................................... 24 2.4. Szulfonálás ................................................................................................ 28 2.5. Oxidálás .................................................................................................... 33 2.6. Redukálás .................................................................................................. 36 2.7. Acilezés, észterezés .................................................................................. 40 2.8. Alkilezés .................................................................................................... 44 2.9. Hidrolízis és alkáliömlesztés .................................................................... 47 2.10. Kondenzálás .............................................................................................. 49 2.11. Számítási feladatok ................................................................................... 52 2.11.1. Az alapanyag-szükséglet számítása ............................................. 52 2.11.2. A kitermelés számítása ................................................................ 52 2.11.3. A konverzió számítása ................................................................. 53 2.11.4. A nitrálósav-szükséglet számítása ............................................... 54 2.11.5. A szulfonálószer-szükséglet számítása ........................................ 54 2.11.6. Szulfonálószerek hígítása, töményítése ....................................... 55 2.11.7. Egyensúlyi reakciók számításai ................................................... 55 3. A GYÓGYSZEREK GYÁRTÁSA ................................................................. 57 3.1. A gyógyszer fogalma ................................................................................ 57 3.2. A gyógyszerhatást befolyásoló tényezõk ................................................. 57 3.3. A gyógyszerek csoportosítása ................................................................... 59 3.3.1. A gyógyszerek terápiás hatása ..................................................... 59 3.3.2. A gyógyszerek alkalmazási módja és adagolási formája ............ 60 3.4. A hazai gyógyszergyártás rövid története ................................................ 61 3.5. Hatóanyagok (alapanyagok) gyártása ....................................................... 61 3.5.1. Ásványi eredetû alapanyagok ...................................................... 61 3.5.2. Növényi eredetû alapanyagok ..................................................... 61

4

TARTALOM

3.5.3. Állati szervekbõl származó alapanyagok ..................................

3.5.4. Szintetikus gyógyszerek gyártása ..............................................

3.5.5. Mikrobiológiai eljárások ............................................................

3.6. Biztonságtechnika és környezetvédelem a gyógyszeriparban ...............

64 65 68 76

4. NÖVÉNYVÉDÕ SZEREK GYÁRTÁSA ÉS ALKALMAZÁSA .............

4.1. A növényvédelem fogalma, célja, módszerei .........................................

4.2. Növényvédõ szerek .................................................................................

4.3. A növényvédõ szerek gyártása ...............................................................

4.4. A növényvédõ szerek hatóanyagai .........................................................

4.4.1. Gombaölõ szerek .......................................................................

4.4.2. Rovarölõ szerek .........................................................................

4.4.3. Gyomirtó szerek .........................................................................

4.5. A DIKAMIN D gyártása ........................................................................

4.6. A növényvédõ szerek elõállításának és alkalmazásának környezetvédelmi és biztonságtechnikai szabályai ................................

78 78 79 81 81 81 83 85 87

5. FELÜLETAKTÍV HÁZTARTÁS-VEGYIPARI TERMÉKEK ELÕÁLLÍTÁSA ..............................................................................................

5.1. A háztartás-vegyipari termékek fogalma, felosztása ..............................

5.2. A felületaktív anyagok fogalma..............................................................

5.3. A felületaktív anyagok tulajdonságai .....................................................

5.4. A mosószerek fogalma, felosztásuk, összetételük ..................................

5.5. A mosószerek gyártása ...........................................................................

5.6. A mosószergyártás hazánkban ................................................................

5.7. Munka- és környezetvédelmi elõírások a mosószerek gyártásakor .......

5.8. Számítási feladatok .................................................................................

90 91 91 91 92 93 94 96 96 97

6. A SZÍNEZÉKEK GYÁRTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA .......................... 98 6.1. A színezékek fogalma, jellemzése .......................................................... 98 6.2. A színezékek szerkezete ......................................................................... 98 6.3. A színezékek csoportosítása ................................................................... 100 6.3.1. A színezékek kémiai szerkezete szerinti fontosabb csoportok ...... 100 6.3.2. A fontosabb textilszínezési eljárások ........................................ 102 6.4. A színezékek elõállítása .......................................................................... 103 6.4.1. Diazotálás ................................................................................... 103 6.4.2. Kapcsolás ................................................................................... 104 6.4.3. Az azoszínezékek jellemzése, csoportosítása, elõállítási lehetõségei .................................................................................. 105 6.4.4. Az Orange II elõállítása ............................................................. 106 6.5. Biztonságtechnikai, munka- és környezetvédelmi elõírások a színezékiparban ....................................................................................... 108

TARTALOM

5

7. A ROBBANÓANYAGOK GYÁRTÁSA ....................................................... 110 7.1. Bevezetés ................................................................................................. 110 7.1.1. A robbanóanyagok fogalma ........................................................110 7.1.2. A robbanóanyagok tulajdonságai ............................................... 110 7.1.3. A robbanóanyagok csoportosítása .............................................. 112 7.2. A robbanóanyagok és elõállítási lehetõségeik ......................................... 112 7.2.1. Iniciáló robbanóanyagok ............................................................ 112 7.2.2. Brizáns robbanóanyagok ............................................................ 113 7.2.3. A cellulóz-nitrát elõállítása ......................................................... 114 7.2.4. Ipari robbantószerek ................................................................... 114 7.2.5. Lõporok ....................................................................................... 116 7.3. Biztonságtechnikai, munka- és környezetvédelmi elõírások a robbanóanyag-gyártásban ..................................................................... 116 8. TÜZELÉSTECHNIKA ................................................................................... 118 8.1. Tüzeléstechnikai alapfogalmak ............................................................... 118 8.2. Tüzelõanyagok ........................................................................................ 121 8.3. Tüzelõberendezések ................................................................................ 122 8.3.1. A szilárd tüzelõanyagok tüzelõszerkezetei ................................ 124 8.3.2. A cseppfolyós tüzelõanyagok tüzelõszerkezetei ....................... 126 8.3.3. A gáz-halmazállapotú tüzelõanyagok tüzelõszerkezetei ........... 127 8.3.4. A vegyes tüzelés ........................................................................ 127 8.3.5. A különbözõ halmazállapotú anyagok égetésének összehasonlítása ......................................................................... 127 8.3.6. A tüzelés környezeti hatásai ...................................................... 128 8.4. A tüzelés biztonságtechnikája ................................................................. 129 8.5. Számítási feladatok ................................................................................. 129 9. ÉGETÉSEN ALAPULÓ ELJÁRÁSOK ...................................................... 132 9.1. Az égetés és a pörkölés összehasonlítása ............................................... 132 9.2. A kén-dioxid elõállítása .......................................................................... 133 9.2.1. A kén-dioxid ipari jelentõsége ................................................... 133 9.2.2. A kén-dioxid gyártása ................................................................ 133 9.2.3. A kénégetõ üzemek biztonságtechnikája ................................... 135 9.3. A sósavgáz gyártása ................................................................................ 136 9.3.1. A hidrogén-klorid-gáz ipari jelentõsége .................................... 136 9.3.2. A gyártás folyamata ................................................................... 136 9.3.3. A gyártás biztonságtechnikája ................................................... 138 9.4. A termikus foszforsavgyártás technológiája .......................................... 139 10. KONTAKTKATALITIKUS ELJÁRÁSOK ................................................ 142 10.1. A katalitikus folyamatok jellemzése ....................................................... 142 10.2. A kontaktkatalízis ipari megvalósítása ................................................... 143

6

TARTALOM

10.3. Az ammóniagyártás ................................................................................ 145 10.3.1. A szintézisgáz elõállítása ........................................................... 146 10.3.2. A szintézisgáz tisztítása ............................................................. 148 10.3.3. Az ammóniaszintézis ................................................................. 151 10.4. A nitrogén-oxidok gyártása .................................................................... 154 10.5. Metanolszintézis ..................................................................................... 156 10.6. Ftálsavanhidrid elõállítása o-xilol kontaktkatalitikus oxidációjával ........................................................................................... 158 10.7. A kén-trioxid gyártása ............................................................................ 161 10.8. A kontaktkatalitikus eljárások biztonságtechnikai elõírásai .................. 164 10.9. Számítási feladatok ................................................................................. 165 11. SZORPCIÓS ELJÁRÁSOK ......................................................................... 169 11.1. A szorpció elmélete és gyakorlata .......................................................... 169 11.2. A salétromsavgyártás .............................................................................. 171 11.3. A kénsavgyártás ...................................................................................... 175 11.4. A sósavgyártás ........................................................................................ 179 11.5. Számítási feladatok ................................................................................. 180 12. FELTÁRÁSON ALAPULÓ ELJÁRÁSOK ................................................. 183 12.1. A feltárási folyamatok általános jellemzése ........................................... 183 12.2. A bauxit lúgos feltárása .......................................................................... 184 12.2.1. A bauxit jellemzése .................................................................... 184 12.2.2. A feltárás reakciói és körülményei ............................................ 185 12.2.3. A Bayer-eljárás megvalósítása .................................................. 187 12.2.4. A timföldgyártás biztonságtechnikai elõírásai .......................... 190 12.3. Szuperfoszfát gyártása ............................................................................ 192 12.3.1. A feltárás folyamatai, körülményei ........................................... 192 12.3.2. A feltárás megvalósítása ............................................................ 194 12.3.3. A feltárás biztonságtechnikai elõírásai ...................................... 197 12.4. Számítási feladatok ................................................................................. 198 13. ELEKTROKÉMIAI ELJÁRÁSOK ............................................................. 201 13.1. Alapfogalmak .......................................................................................... 201 13.2. A NaCl-oldat elektrolízise ...................................................................... 202 13.2.1. A NaCl-oldat elektrolízisének elmélete, körülményei .............. 202 13.2.2. A NaCl-oldat elektrolízisének berendezései ............................. 204 13.2.3. Sólékezelés ................................................................................. 206 13.2.4. A NaCl elektrolízisének termékei .............................................. 207 13.2.5. A NaCl-oldat elektrolízisének biztonságtechnikája .................. 208 13.3. A timföld elektrolízise ............................................................................ 209 13.3.1. A timföld elektrolízisének elmélete ........................................... 209 13.3.2. A timföld-elektrolízis körülményei ........................................... 210

TARTALOM

7

13.3.3. A timföld-elektrolízis berendezései ............................................211 13.3.4. Az elektrolízis biztonságtechnikai elõírásai .............................. 212 13.4. Az alumínium raffinálása ........................................................................ 213 13.5. Számítási feladatok ................................................................................. 214 14. A VÍZ TECHNOLÓGIÁJA, SZENNYVÍZTISZTÍTÁS ........................... 218 14.1. A víz elõfordulása, jellemzése, összetétele ............................................ 218 14.1.1. A felszíni vizek .......................................................................... 219 14.1.2. A talajvíz .................................................................................... 219 14.1.3. A csapadékvíz ............................................................................ 221 14.2. A víz felhasználása ................................................................................. 222 14.3. Vízelõkészítés ......................................................................................... 222 14.3.1. A nyersvíz elõkészítése .............................................................. 223 14.3.2. A víz lágyítása ........................................................................... 224 14.3.3. A víz teljes sótalanítása ............................................................. 226 14.4. Szennyvizek és szennyvíztisztítás .......................................................... 227 14.4.1. A szennyvíztisztítás feladata...................................................... 228 14.4.2. Szennyvíztisztítási módszerek ................................................... 228 14.5. Számítási feladatok ................................................................................. 231 15. A LEVEGÕ FELDOLGOZÁSA ................................................................... 233 15.1. A levegõ tulajdonságai ............................................................................ 233 15.2. A levegõfeldolgozás célja ....................................................................... 233 15.3. A levegõ elõkészítése a feldolgozásra .................................................... 234 15.4. A levegõ cseppfolyósítása ...................................................................... 234 15.5. A cseppfolyós levegõ feldolgozása ........................................................ 235 15.6. A levegõfeldolgozás biztonságtechnikája .............................................. 237 16. MÛTRÁGYÁK GYÁRTÁSA........................................................................ 239 16.1. A mûtrágyák ............................................................................................ 239 16.2. Nitrogénmûtrágyák ................................................................................. 241 16.2.1. Az ammónium-nitrát gyártása ................................................... 242 16.2.2. A mészammonsalétrom (pétisó) gyártása .................................. 244 16.2.3. A karbamid gyártása .................................................................. 245 16.3. Összetett mûtrágyák ................................................................................ 248 16.4. Számítási feladatok ................................................................................. 249 17. A SZÉN NAGY HÕMÉRSÉKLETÛ LEPÁRLÁSA .................................. 251 17.1. A szén felhasználása ............................................................................... 251 17.2. Környezetvédelmi és biztonságtechnikai elõírások ................................ 255 18. A KÕOLAJ ÉS A FÖLDGÁZ FELDOLGOZÁSA .................................... 256 18.1. A kõolaj és a kõolajtermékek ................................................................. 256

8

TARTALOM

18.2.

18.3.

18.4.

18.5.

18.6.

18.1.1. A kõolajpárlatok jellemzõi ........................................................ 256 18.1.2. A kõolaj eredete, elõfordulása, kutatása .................................... 257 18.1.3. A kõolaj feltárása és kitermelése ............................................... 258 18.1.4. A kõolaj tárolása, szállítása. Biztonságtechnikai elõírások .... 259 A földgáz kitermelése és feldolgozása ................................................... 259 18.2.1. A földgáz jellemzése és összetétele ........................................... 259 18.2.2. A földgáz szállítása és tisztítása ................................................ 259 Üzemanyagok, fûtõ- és kenõanyagok elõállítása kõolajból ................... 260 18.3.1. A kõolaj elõkészítése ................................................................. 260 18.3.2. A kõolaj feldolgozása ................................................................ 261 18.3.3. A párlatok jellemzése ................................................................ 264 18.3.4. Kenõanyagok ............................................................................. 266 18.3.5. Bitumengyártás .......................................................................... 296 A hazai kõolaj-feldolgozás helyzete és távlatai ...................................... 269 Környezetvédelem a hazai finomítókban ............................................... 271 Számítási feladat ..................................................................................... 272

19. A PETROLKÉMIAI IPARÁG ...................................................................... 274 19.1. A petrolkémia fogalma ........................................................................... 274 19.2. Petrolkémiai eljárások ............................................................................. 274 19.2.1. A hõbontás elmélete és gyakorlata ............................................ 275 19.2.2. Motorhajtó anyagok elõállítása petrolkémiai úton .................... 277 19.2.3. Finomítóeljárások ...................................................................... 278 19.3. Olefinek elõállítása ................................................................................. 285 19.3.1. Olefinek elõállítása szénhidrogének pirolízisével ..................... 285 19.3.2. A pirogáz szétválasztása ............................................................ 286 19.3.3. A pirolízis termékei és felhasználásuk ...................................... 287 19.4. Acetilén elõállítása .................................................................................. 287 19.5. Aromások elõállítása ............................................................................... 288 19.5.1. Aromások kinyerése .................................................................. 288 19.5.2. Aromások átalakítása ................................................................. 289 19.6. Olefinek felhasználása oxigéntartalmú vegyületek elõállítására ......... 290 19.7. Halogéntartalmú származékok elõállítása ............................................ 292 19.8. Korom elõállítása szénhidrogének hõbontásával ................................. 293 19.9. Biztonságtechnikai és környezetvédelmi elõírások .............................. 294 19.10. A petrolkémiai ipar fejlõdése és távlatai hazánkban ............................ 294 19.11. A kõolaj komplex feldolgozása ............................................................ 295 19.12. Számítási feladat ................................................................................... 297 20. MÛANYAGOK ELÕÁLLÍTÁSA ................................................................. 298 20.1. A mûanyagok fogalma ............................................................................ 298 20.2. A mûanyagok csoportosítása .................................................................. 298 20.3. A mûanyaggyártás jellemzõ folyamatai ................................................. 299

TARTALOM

9

20.3.1. Polikondenzáció ......................................................................... 299 20.3.2. Poliaddíció ................................................................................. 300 20.3.3. Polimerizáció ............................................................................. 300 20.4. A mûanyagok szerkezete és tulajdonságaik ........................................... 306 20.5. A mûanyaggyártás alap- és segédanyagbázisa ....................................... 308 20.6. A mûanyaggyártás jellemzõ mûveletei ................................................... 308 20.7. Természetes alapú mûanyagok elõállítása .............................................. 310 20.7.1. Cellulózalapú mûanyagok gyártása ........................................... 310 20.7.2. Kaucsukalapú mûanyagok .......................................................... 311 20.8. Mesterséges alapú mûanyagok ............................................................... 312 20.8.1. Polikondenzációs mûanyagok ................................................... 312 20.8.2. Polimerizációs mûanyagok ........................................................ 317 20.9. A mûanyagipar hazai helyzete ................................................................ 321 20.10. Mûanyaggyártás és környezetvédelem. Biztonságtechnika ................... 322