Opracowanie pytań na surowce cz. 7, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu


Odpady

130. Przedstaw przykład układu zintegrowanego, w którym odpad nieorganiczny z procesu syntezy organicznej jest doprowadzany do postaci umożliwiajacej zawrócenie go do syntezy organicznej.

Chlorowanie związków organicznych C6H6 + Cl2 → C6H5Cl + HCl

Do kwasu solnego

HCl + H2O → HCl aq

Elektroliza (elektrolizer z diafragmą) 2HCl → H2 + Cl2

Powstały Cl2 ponownie zawraca się do obiegu (do chlorowania), wodór dodaje się do gazu opałowego.

Układ jest sprzeżony inaczej zintegrowany.

Cl2 powstały w wyniku elektrolizy może być wykorzystany wielokrotnie - recykling materiałowy w układzie zintegrowanym.

Metoda Deacona - utlenianie HCl tlenem z powietrza w obecności katalizatorów.

131. Przedstaw przykład ukłądu zintegrowanego, w którym odpad z syntezy chemicznje jest doprowadzany do postaci umożliwiajacej zawrócenie go do procesu, w którym powstał.

132. Wyjaśnij na czym polega recykl materiałowy w układzie zintegrowanym i podaj przykład.

133. Podaj główne sposoby wydzielania metali ciężkich ze ścieków, z wyjasnieniem jaką postać metalu (pierwiastek, roztwór soli, stały zwiazek) uzyskuje się w nich.

metoda strąceniowa - np. w postaci wodorotlenków, siarczków albo innych nierozpuszczalnych soli. Metale elektrododatnie (zwłaszcza szlachetne) wytrąca się w postaci pierwiastka przy użyciu selektywnych reduktorów

metoda wymiany jonowej - w postaci jonów .....<?>

metoda elektrolizy - otrzymuje się stały związek

134. Zasada i kierunki utylizacji fluoru z jego zwiazków wydzielajacych się podczas kwaśnej przeróbki apatytów.

Surowce fosforowe (fosforyty, apatyty) zawierają domieszki fluoru, gł. fluorytu CaF2. po działaniu H2SO4 przy produkcji nawozów:

CaF2 + H2SO4CaSO4↓ + 2HF↑

SiO2 + 4HF SiF4↑ + 2H2O

Mieszaninę gazów kieruje się do kilkustopniowej absorpcji

SiF4+2HF+Na2CO3H20+CO2+Na2SiF6

Fluorokrzemian sodu stos. w przemyśle ceramicznym i emalierskim. Pozostały kwas fluorowodorowy przerabia się na fluorki (np. fluorek wapnia - używany w produkcji materiałów ceramicznych o specjalnym przeznaczeniu):

Ca(OH)2+2HFCaF2+2H2O

Albo na kriolit, i fluorki sodu i glinu stosowanie do produkcji aluminium.

135. Zasada utylizacji gazowych zwiazków fluoru wydzielajacych się podczas rozkładu fosforytów kwasem siarkowym.

Tak jak w 134

136. Podaj najczęściej stosowane sposoby utylizacji chloru z mieszanin gazowych: a) o niskiej zawartości chloru (do kilku %), b) o dużej zawartości chloru zawierających ponadto pewne ilości wodoru.

w latach 30 - 50 metoda absorpcji w selektywnym rozpuszczalniku (CCl4, S2Cl2 w wodzie pod zwiększonym ciśnieniem)

dziś stosuje się metodę Hookera gdzie absorbentem jest tylko woda

gazy takie kieruje się do absorbentów z wodorotlenkiem sodu

137. Wymień i krótko scharakteryzuj zasade trzech podstawowych rodzajów recyklu odpadów z tworzyw sztucznych.

Wyróżnia się trzy podstawowe kierunki utylizacji odpadów z tworzyw sztucznych:

Recykling mechaniczny, recykling materiałowy

Recykling chemiczny

Recykling energetyczny

Recykling mechaniczny polega na rozdrabnianiu odpadów i sporządzeniu z nich nowych wyrobów. Z tworzyw termoplastycznych można otrzymać produkty nie różniące się od wyrobów z nowego tworzywa, jednak wyroby otrzymane w recyklingu mechanicznym są znacznie droższe. Poza tym odzyskiwane tworzywo nie może być używane do wyrobu opakowań spożywczych i wyrobów farmaceutycznych. Stosowanie rozdrobnionych odpadów z tworzyw sztucznych w charakterze dodatków (wypełniaczy) do wyrobów budowlanych, nawierzchni dróg itd.

Recykling chemiczny polega na przerobie odpadów tworzyw sztucznych na monomery albo inne substancje, wykorzystywane następnie do produkcji nowych tworzyw. W tej dziedzinie utylizacji wyróżnia się dwa kierunki:

Depolimeryzacje odpadów z jednego rodzaju tworzywa. Opracowano już wiele procesów rozkładu poszczególnych rodzajów polimerów na monomery dające się wykorzystać, lecz to podejście wymaga jednak albo segregowania odpadów, albo otrzymywania tylko jednego rodzaju odpadów od stałego dostawcy.

Przerób mieszanych odpadów na substancje których dalsza utylizacja byłaby taka sama jak w przypadku typowych surowców petrochemicznych.

Oczywiście więcej uwagi poświęcono drugiemu kierunkowi. Odpady polimerowe po stopieniu poddaje się hydrokrakingowi, w wyniku czego otrzymuje się ciężke oleje syntetyczne przesyłane do pobliskich rafinerii oraz pozostałość przerabianą w zakłądach koksowniczych.

Recykling energetyczny (spalanie odpadów) przy dzisiejszy stanie wiedzy i poziomie przemysłu niektóre odpady organiczne nie mogą być utylizowane, a jeśli są uciążliwe dla środowiska, spalenie może być jedynym sposobem unieszkodliwienia. W wyniku spalenia masa organiczna jest bezpowrotnie tracona, natomiast wykorzystuje się ciepło reakcji w wytwornicach pary technologicznej.

138. Otzrymywanie siarki metodą Clausa z gazów otrzymywanych podczas odsiarczania paliw: zasada i główne odmiany.

Związki siarki oddziela się z paliw w odpowiednich procesach w postaci mieszaniny par i gazów, którym głównym składnikiem jest siarkowodór, w mniejszych ilościach obecne są CO2, SO2, węglowodory i tiotlenek węgla COS.

Z mieszaniny tej otrzymuje się pierwiastkową siarkę w procesie opartym na reakcji [claus] znanym jako proces Clausa lub metoda Clausa:

2H2S + O2 →(katalizator)→ S­2 + 2H2O ∆H0=-315,1kJ [claus]

Reakcja przebiega w dwóch etapach:

2H2S + 3/2 O­2→ SO2 + H2O

2H2S +SO2 → 3S +2H2O

W zależności od rodzaju i ilości domieszek przebiegają także inne reakcje:

CH4 + SO2 → H2S + H2O + CO

COS + H­2O → H2S + CO2

CO + 1/2O2 → CO­2

Proces prowadzi się w instalacji umożliwiającej kilkustopniową (2-4 stopni) konwersję i międzystopniowe oddzielanie w chłodnicach ciekłej siarki z mieszaniny poreakcyjnej:

Proces jest opłacalny gdy jest autotermiczny

Warianty procesu Clausa:

Udział H2S wynosi 45-100% objętościowych to stosuje się tak zwany typowy proces Clausa (zwany też „normalnym”) w którym tlen potrzebny do reakcji jest doprowadzany w postaci powietrza. Duży efekt grzewczy pozwala produkować pare wodną grzewczą

Udzial H2S 20-45% (wg niektórych danych do 50% objętościowych), to wymagane są modyfikacje technologiczno aparaturowe (tzw. Zmodyfikowany proces Clausa) ciepła wystarcza tylko na prowadzenie procesu

Udział H2S jest niższy (10-20%) to stosuje się powietrze wzbogacone w tlen lub (8-15%) czystego tlenu

Stężenie 8%obj. (wg niektórych 5%) H2S jest uważane za dolną granicę stosowalności tego procesu

139. Wymień destrukcyjne procesy przetwarzania węglowodorów i omów proces hydrokrakingu.

--- termiczne; visbreaking, koksowanie, piroliza

--- katalityczne; kraking katalityczny, hydrokraking, procesy katalizy selektywnej, reformowanie, hydrodealkilacja, izomeryzacja, polimeryzacja, alkilowanie

hydrokraking - proces stanowiący rozwinięcie krak. kat. poprzez wprowadzenie drugiej funkcji katalizatora- uwodornienia. W efekcie reakcja składa się z: reakcji krakowania węglowodorów i uwodornienia powstałych produktów. Skutkiem tego jest brak reakcji wtórnych prowadzących do powiększenia cząsteczek węglowodorów(nie tworzy się koks a wszystkie produkty mają mniejszą masę cząsteczkową od surowca. Zaletą jest możliwość przeróbki dowolnych produktów pierwotnej i wtórnej przeróbki ropy na dowolne produkty lżejsze od surowca niezawierające w zasadzie węglowodorów nienasyconych(duża stabilność, niska zawartość siarki i azotu). Proces hydrokrakingu dzielimy na: hydrokraking destylatów i pozostałość. Oba procesy różnią się rodzajem katalizatorów, warunkami prowadzenia i schematami. Wynika to z zanieczyszczeń i składu.

140. Przedstaw zasady kompleksowej (obejmującej wszystkie składniki) utylizacji akumlatorów ołowianych.

Złom należy rozdzielić na składniki (odcięcie dna i wypłynięcie kwasu). Po odstaniu klarowny kwas idzie do utylizacji. Następnie jest mielenie akumulatora bez przemywania i podaje na sito gdzie jest przemywany wodą krążącą w obiegu. Związki ołowiu z mas czynnych elektrod przechodzą przez sito. Fazę stałą pozostającą na sicie przesyła się do separatora grawitacyjnego, z którego odbiera się trzy frakcje różniące się gęstością: przekładki płyt elektrodowych, tworzywo korpusów i metal. Jednocześnie następuje odmycie składników stałych od kwasu siarkowego.

Przekładki z polichlorku winylu i innych tworzyw sztucznych zwykle spala się w spalarni przystosowanej do spalania materiałów zawierających chlor, wykorzystuje się przy tym ciepło spalania i produkuje kwas solny. Inne zakłady uważają przekładki za odpad nietoksyczny i kierują na wysypiska odpadów stałych.

Rozdrobniony polipropylen zwykle przesyła się do instalacji produkującej pojemniki do akumulatorów (recykling materiałowy). W niektórych zakładach polipropylen spala się w spalarni związków organicznych wykorzystując ciepło spalania do wytwarzania pary (recykling energetyczny)

Frakcję metaliczną stapia się otrzymując stop Pb+(2-5)%Sb przesyłany do produkcji elementów elektrod do akumulatorów. Na powierzchni ciekłego stopu zbiera się faza stała składająca się z tlenków i siarczanu ołowiu. Fazę tę zbiera się i dołącza do masy czynnej

Masa czynna w przeliczeniu na suchą mieszaninę zawiera 63%PbSO4, 23%PbO2, 9%PbO, kilka procent metalicznego ołowiu, ślady antymonu oraz zanieczyszczenia mechaniczne. Odzyskuje się z niej ołów albo metodą hutniczą albo metodą elektrochemiczną.
W metodzie elektrochemicznej masę czynna należy wstępnie przeprowadzić w rozpuszczalne związki ołowiu, a warunkiem tego jest usunięciu z mieszaniny jonów siarczanowych. Proces w którym jony siarczanowe przechodzą do roztworu a jony ołowiowe pozostają w fazie stałej roztworu nosi nazwę desulfatacji:

PbSO­4 + 2NaOH( c)­ → Pb(OH)2 (s) + 2Na2SO4( c)

reakcja ta przebiega w prawo ponieważ iloczyn rozpuszczalności wodorotlenku ołowiu jest mniejszy od iloczynu rozpuszczalności siarczanu ołowiu. Roztwór siarczanu sodu przerabia się na kwas siarkowy i wodorotlenek sodu metodą elektrodializy i elektrolizy
Mieszaninę po desulfatacji, na którą skłądają się: PbO2 + PbO + Pb(OH)2 + Pb, roztwarza się w kwasie fluoroborowym HBF4. Związki ołowiu (II) roztwarza się bardzo łatwo:

PbO+2HBF4 → Pb(BF42 + H2O
Pb(OH)2 + 2 HBF4 → Pb(BF42 + 2H2O

a dwutlenek ołowiu wymaga obecności reduktora w postaci metalicznego ołowiu lub nadtlenku wodoru

PbO2 + Pb + 4HBF4 → 2Pb(BF42 + 2H2O
PbO2 + 2H2O2 + 2HBF4 → Pb(BF42 + 2H2O + O2

Klarowny roztwór fluoroboranu ołowiu (II) poddaje się elektrolizie w elektrolizerach z płaskimi elektrodami ołowianymi. Na anodach wydziela się tlen a na katodach ołów:

Roztwór: Pb(BF4)2 ↔ Pb2+ + 2BF4-

Anoda: H2O - 2e → 2H+ + ½ O2

Katoda: Pb2+ + 2e → Pb

Bilans: Pb(BF4)2 + H2O →(elektroliza;2e)→Pb + ½ O2 + 2HBF4

W roztworze pozostaje kwas fluoroborowy, który zawraca się do ługowania kolejnych partii związków ołowiu po desulfatacji. Całkowite wydzielenie katodowe ołowiu z roztworu nie jest więc konieczne; elektroliza przebiega z wysoką wydajnością prądową (95-97%) i nie ma potrzeby stosowania katod o rozwiniętej powierzchni.

141. Przedstaw przykład regeneracji utleniaczy (stosowanych np. w procesach syntezy organicznej).



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Opracowanie pytań na surowce cz. 1, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Opracowanie pytań na surowce cz. 3, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Opracowanie pytań na surowce cz. 4, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Opracowanie pytań na surowce cz. 2, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Opracowanie pytań na surowce cz. 6, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Opracowanie pytań na surowce cz. 5, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Odtwarzalne, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Odpady, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Wegiel, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Ogolne, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Wtorne, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Ropa, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Kopaliny, Technologia Chemiczna, sem V, surowce, opracowania do egzaminu
Adsorpcja jodu na wŕglu, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
Zestaw pytań na zaliczenie2013, semestr 6, Technologia produkcji i remontu
I POPRAWKA EGZAMINU Z CHEMII ORGANICZNEJ, Technologia chemiczna, Chemia organiczna, 4 semestr, organ
POPRAWKA EGZAMINU Z CHEMII ORGANICZNEJ, Technologia chemiczna, Chemia organiczna, 4 semestr, organic
I POPRAWKA EGZAMINU Z CHEMII ORGANICZNEJ, Technologia chemiczna, Chemia organiczna, 4 semestr, organ

więcej podobnych podstron