vidovic npp 1 objedinjeni uvod hr.ppt - naslovnica - fkit e … · 2016-10-17 · 2 sadrŽaj...

1

UVOD

Zavod za tehnologiju nafte i petrokemiju / Savska cesta 16 / tel. 01-4597-128 /[email protected]

Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologijeSveučilište u Zagrebu

Diplomski studij K E M I J A I INŽENJERSTVO MATERIJALA Kolegij: Naftno-petrokemijski proizvodi

CI LJ E V I K O L E G I J ADobivanje primarnih organskih kemijskih proizvoda danas se pretežito osniva na naftnim prerađevinama i prirodnom plinu.Cilj kolegija je upoznavanje s teorijskim postavkama pretvorbe ugljikovodika, odnosno reakcijskim mehanizmima i glavnim industrijskim procesima dobivanja primarnih organskih kemikalija, kao što suMETAN, SINTEZNI PLIN (VODIK, CO), SINTETIČKI BENZIN I DIZELSKO GORIVO, AMONIJAK, METANOL, OLEFINI (ETEN, PROPEN, BUTENI, BUTADIEN) I NJIHOVI OSNOVNI DERIVATI, AROMATSKI UGLJIKOVIDICI (BENZEN, TOLUEN I KSILENI = BTX) I NJIHOVI OSNOVNI DERIVATI.

Upoznati se s utjecajem na okoliš petrokemijske proizvodnje s naglaskom na razvitku novih tehnoloških rješenja i procesa u skladu s održivim razvitkom.

Izobrazba stručnjaka za rad u petrokemijskoj industriji.

2

S A D R Ž A J

Petrokemijska industrija – sirovine, procesi i proizvodi – tehnološki, ekološki, gospodarski, društveni i geopolitički utjecaji.

Prirodni plin - energent i petrokemijska sirovina: sastav, procesi obrade,LNG, LPG.

Procesi dobivanja sinteznog plina / vodika.

Dobivanje sintetičkih kapljevitih goriva Fischer-Tropschovom sintezom.

Industrijski procesi dobivanja amonijaka.

Proizvodi na temelju metana, metanol, halogenirani ugljikovodici.

Dobivanje olefina parnim krekiranjem (pirolizom) etana i primarnog benzina.

Procesi dobivanja i proizvodi etena, propena i C4= nezasićenih ugljikovodika.

Procesi dobivanja i proizvodi aromatskih ugljikovodika (BTX).

Aktivnosti i pripadni broj bodova: Ispitni kriterij:

Ocjena *Bodovi

dovoljan (2) 50-59

dobar (3) 60-74

vrlo dobar (4) 75-89

izvrstan (5) 90-100

Model prikupljanja bodova s normalizacijom prema najboljem studentu

*normalizirani bodovi

Kontinuirano praćenje i ocjenjivanje

Aktivnost Bodovi

Kolokviji kroz semestar 80

Laboratorijske vježbe 10

Sudjelovanje na nastavi 10

100

3

L I T E R A T U R A

Elvira Vidović: NAFTNO-PETROKEMIJSKI PROIZVODI, FKIT, predavanja (2016).

Zvonimir Janović: NAFTNI I PETROKEMIJSKI PROCESI I PROIZVODI, Hrvatsko društvo za goriva i maziva, Zagreb, 2004; drugo izdanje 2011.

L I T E R A T U R A(dopunska – na engleskom jeziku)

A. Chauvel, G. Lefebvre:PETROCHEMICAL PROCESSES – TECHNICAL AND ECONOMIC CHARACTERISTICS;Vol. I. Synthesis gas derivatives and major hydrocarbons,Vol. II. Major oxygenated, chlorinated and nitrated derivatives,TECHNIP, Paris, 2001.

4

NAFTA

Naziv nafta – perzijskog podrijetla (glagol naftata = znojiti se, znoj zemlje)petrolej – grč. petros (kamen) + lat. oleum (ulje)

Teorije o nastanku nafte – brojne:----

Nafta u zasebnim ležištima; migrira prema površini. - ?

Ca. 500 vrsta naftā!

Nafta sadrži oko 3000 ugljikovodika (CH), oko 600 ih je strukturno identificirano.

NAFTAZalihe, proizvodnja, potrošnja

5

NAFTA : Zalihe

Dokazane zalihe u svijetu: ~ 230 x 109 t nafte (200x1012 m3 prirodnog plina i 860 x 109 t ugljena).

Raspored svjetskih zaliha nafte po regijama, %

Zalihe,%

Sjeverna Amerika 13,2

Južna i Srednja Amerika 19,7

Europa in Euroazija 8,5

Bliski istok 48,1

Afrika 8,0

Azija Pacifik 2,5

Izvor: BP Statistical Review of World Energy 2011.

NAFTA : proizvodnja

42 države proizvode više od 98 % ukupno proizvedene nafte, 70 država proizvodi manje od 2 %, dok ostalih 70 država uopće ne proizvodi naftu.

Svjetska proizvodnja: ~ 4 x 109 t (2011. g.)

Dijagram ilustrira intenzitet dosadašnje i buduće proizvodnje nafte u vremenskom rasponu od 1960. god. do 2040. god.

98% svjetske proizvodnja nafte 42 države

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

3500,0

4000,0

4500,0

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

mil

t/g

od

.

98% svjet.proiz.

6

NAFTA : proizvodnja - potrošnja

Proizvodnja,% Potrošnja,%

Sjeverna Amerika 16,8 25,3

Južna i Srednja Amerika 9,5 7,1

Europa in Euroazija 21 22,1

Bliski istok 32,6 9,1

Afrika 10,4 3,9

Azija Pacifik 9,7 32,4


NAFTA: proizvodnja - potrošnja

Proizvodnja,%

Potrošnja,%

Saudijska Arabija 13,2 SAD 20,5

Rusija 12,8 Kina 11,4

SAD 8,8 Japan 5,0

Iran 5,2 Indija 4,0

Kina 5,1 Rusija 3,4

Kanada 3,6 Saudijska Arabija

3,1


7

Struktura potrošnje primarne energije u svijetu

(2010. god.), %

• Nafta 33

• Prirodni plin 21

• Ugljen 27

• Nuklearna energija 6

• Hidroenergija 2

• Ostalo 11

(obnovljivi izvori)

NAFTA : prerada - rafinerijski kapaciteti

Raf. kapaciteti,%

Sjeverna Amerika 23

Južna i Srednja Amerika 7,1

Europa i Euroazija 26,4

Bliski istok 8,6

Afrika 3,6

Azija Pacifik 31,3


8

KEMIJSKI SASTAV NAFTE


• Nafta (zemno ulje, petroleum, crude oil) smeđe zelena do crna, fluorescentna, kapljevita do polučvrsta prirodna tvar

• Sastav nafte varira u ovisnosti o podrijetlu i nalazištu– Teška nafta - Mexico– Lagana nafta – Pennsylvania

Elementarni sastav nafte – prosječno (%):

Metali u tragovima: ~ 40 metala. Najvažniji: Fe, Al, Ca, Mg, Ni, V.

C 83 - 87

H 11 - 14

S 0,5 - 6

N 0,1 -2,0

O 0,05 -1,5

9

KEMIJSKI SASTAV NAFTEParafini - zasićeni ugljikovodici s općom formulom: CnH2n+2

(alkani), a mogu biti ravno lančani (normalni, n-parafini) ili razgranati (izo-parafini).

1. Lakši plinoviti parafini, C1–C4, • otopljeni u nafti ili u ležištima prirodnog plina; pretežno

metan, etan, propan, butan, izobutan i 2,2-dimetilpropan.

2. Kapljeviti parafini, C5–C17, • najzastupljeniji parafinski ugljikovodični spojevi u nafti• temperatura vrelišta raste s porastom molekulske mase. • povećanjem broja ugljikovih atoma parafinskih spojeva raste

i broj mogućih izomera (C6...5 izomera, C12…355 izomera, C18… 60532 izomera)

3. Čvrsti parafini, C16–C78, • prisutni u svim naftama, otopoljeni ili dispergirani, s udjelima

1 – 5 % (20 % posebne)• do C36 – dest. uljne frakcije, iznad C36 – dest. ostatak


Cikloparafini – zasićeni ugljikovodici s općom formulom: CnH2n

(cikloalkani, nafteni). Najzastupljeniji ugljikovodični spojevi u nafti s udjelima od 25 do 75%.

10


Aromati – ugljikovodici čija je osnova šesteročlani benzenski prsten, a u nafti se nalaze s udjelom između 10 i 20 % (posebno do 30 %). Najvažniji : benzen, toluen, etilbenzen, o-, m-, p-ksileni, naftalen i njegovi derivati (manje od 3 %).

Hibridni ugljikovodici – ugljikovodični spojevi koji sadrže strukturne karakteristike aromata i cikloprafina. Tetra- i penta-ciklički hibridni ugljikovodici nađeni su u teškim frakcijama plinskih i mazivih ulja.


Sumporovi spojevi – najvažniji heteroatomski organskih spojeva u nafti s udjelom između 0,1 i 2 % (iznimno do 7 %) i više od 200 različitih spojeva. Kisela (“sour”) nafta ~ 3,7 ml H2S / l.

Najčešći: sumporovodik, merkaptani (tioli), sulfidi, disulfidi, i tiofeni; vrlo korozivni, katalitički otrovi.

1. Merkaptani (tioli) - opća formula: R-SH, korozivni, neugodnog mirisa (etiltiol, C2H5–SH, osjeća se pri konc. 0,6 - 0,02 mg/kg).

2. Sulfidi - opća formula: R-S-R, disulfidi: R-S-S-R,

polisulfsulfidi: R-Sn-R

3. Tiofeni

11

KEMIJSKI SASTAV NAFTEDušikovi spojevi – prisutni u nafti u udjelima koji variraju između

0,02 i 1,5 %, a mogu biti bazični i neutralni.

1. Bazični (~30 %)

2. Neutralni (~70 %)

Kisikovi spojevi – prisutni u nafti u različitim oblicima organskih spojeva u udjelima manjim do 2 %. Organski kisikovi spojevi su pri višim temperaturama vrlo korozivni, posebno za Pb, Zn i Cu.

Karboksilne

kiseline:


Metali – V, Ni, Fe, Mo, Cu, Na, Si, Al, Zn i metalni spojevi pojavljuju se u sirovoj nafti s udjelima između 0,02 i 0,03 % imaju veliki značaj pri preradi nafte u odnosu na njihov vrlo mali sadržaj.

Dvije grupe metala nalaze se u značajnijim koncentracijama u izvornim sirovim naftama:

1. Cink, titanij, kalcij i magnezij nalaze se u obliku soli i organometalnih sapuna koji imaju površinsko aktivna svojstva, a adsorbirani su na međufaznoj površini voda/nafta i ponašaju se kao stabilizatori emulzija. Pri povišenoj temperaturi dolazi do hidrolize metalnih soli pri čemu nastaju spojevi koji uzrokuju pojavu korozije.

2. Vanadij, bakar, nikal i dio željeza nalaze se u obliku spjeva topljivih u nafti. Nikal i vanadij često stvaraju i komplekse s porfirinom –katalitički otrovi.

12

SVOJSTVA NAFTE I NAFTNIH FRAKCIJA


1. Fizikalna svojstva

• Gustoća, relativna gustoća,0API0 API = 141,5 / rel. gust. (15,56/15,56 ) – 131,5

• Viskoznost – dinamička, kinematička

• Indeks viskoznosti - brojčani pokazatelj utjecaja temperaturena viskoznost ( skala od 0 do 100). Viša vrijednost indeksa viskoznosti - manja promjena viskoznosti s temperaturom za određenu frakciju.

13

2. Toplinska svojstva

A. Svojstva isparljivosti

• Točka paljenja (plamište): temperatura na kojoj će se pare iznad neke tvari zapaliti prinošenjem plamena.

• Destilacija – ASTM, TBP

B. Niskotemperaturna svojstva

• Točka tečenja (tecište, stinište): temperatura na kojoj neka tekućina prestaje teći (stinjava se) ako se hladi uz propisane uvjete.

• Filtrabilnost, točka začepljenja: Laboratorijski postupak za određivanje niskotemperaturnih svojstava dizelskog goriva –upućuje na operabilnost goriva u zimskim uvjetima.


3. Optička svojstva

• Indeks refrakcije

Indeks refrakcije ( loma ) - definira se kao omjer brzine svjetla

u vakumu, prema brzini svjetla iste valne dužine u ispitivanoj tvari.


14

KLASIFIKACIJA I KARAKTERIZACIJA NAFTE

1. Korištenjem empirijskih izraza

• Karakterizacijski broj ( K )

Karakterizacijskim brojem, predloženim od istraživača američke tvrtke “ Universal Oil Products Company “ (UOP Characterisation Factor ), stavljene su u korelaciju dvije temeljne fizikalne značajke naftne frakcije; prosječno vrelište i relativna gustoća

K = 1,22 Ts1/3 / d (T,K)


• Indeks korelacije (Ik)

Drugi važan empirijski izraz koji se koristi u karakterizaciji naftnih frakcija je indeks korelacije (Ik), ( potječe od američkog rudarskog instituta „Bureau of Mines“), a definiran je jednadžbom:

Ik = 473,7 d - 456,8 + 48640 / T

d - relativna gustoća

T - prosječna temperatura vrenja, K

Vrijednosti K i Ik različite su za različite tipove nafti ili naftnih frakcija.

15


2. Metodama strukturno-grupne analize

• n - d - M metoda

– Tadem (1947. god.) – poboljšanje prethodnih metoda u području SGA – temeljena na otkriću linearnih ovisnosti između sastava i fizikalnih značajki naftne frakcije.

– Korištenjem empirijskih izraza i nomograma određuju se:

1. „Raspodjela ugljika“ - postotak ugljika u aromatskim (% CA), naftenskim (% CN) i parafinskim (% CP) strukturama.

2. „Sadržaj prstenova“ - ukupni broj prstenova po molekuli (RT), kao i prosječan broj aromatskih (RA) te naftenskih (RN) prstenova po molekuli.

– Metoda se temelji na eksperimentalnom određivanju gustoće (d), indeksa refrakcije (n) i molekulske mase (M).

PRIDOBIVANJE NAFTE

• Primarna faza - nafta se izvodi na površinu pod utjecajem prirodne energije ležišta.

• Sekundarna faza - energija se obnavlja ili zaustavlja smanjenje ubrizgavanjem vode ili plina.

• Tercijarna faza - grijanje + kemijska obrada.

Sabiranje nafte: cijevni sustavi (pojedinačni ili kolektorski) od

bušotina do sabirne stanice gdje se vrši priprema

nafte za transport

16

PRIPREMA NAFTE ZA TRANSPORT

Sirova nafta (1t ): Plinovi: H2S, CO2, C1-C4 (50 - 100 m3),voda ( 200 - 300 kg ) + otop. soli + nečistoće

• Odvajanje plina– raslojavanje već do sabirne stanice - niži tlak i temperatura.– potpuno odvajanje u separatoru plina - nafta se izdvaja na dnu,

plin na vrhu.– kod velikog sadržaja plina - višestupnjevita separacija.

• Odvajanje vode– toplinski, taložni i kemijski procesi.– Postupak: - odvajanje zaostalog plina u separatoru - dodavanje

deemulgatora - razdvajanje naftne i vodene faze u dehidratoru -nafta izdvojena na površini odlazi u spremnik, pa u naftovod.

TRANSPORT NAFTE

Transport nafte: sabirna stanica rafinerija

• Naftovodi

– najjeftiniji i najbrži transport.

– obično se ukopavaju, promjera ovisnog o protoku i duljini transporta.

– Međustanice - opremljene crpkama kod dužih naftovoda.

– Prihvatne stanice - održavanje fluidnosti nafte na niskimtemperaturama: zagrijavanje različitim grijalima, cirkulacijom vode i sl.

– Uklanjanje parafinskih voskova - dodavanje aditva ( depresanti) različiti polimerni spojevi koji utječu na kristalizaciju.

• Brodovi

• Željezničke cisterne

• Auto cisterne.

17

ODSOLJAVANJE NAFTE

• Najveći dio soli odvaja se odvodnjavanjem - zaostaje količina od 10 do 600 mg/kg sirovine. Soli su pretežno su otopljene u vodi koja je u obliku emulzije ( “voda u nafti” ) vrlo malih čestica.

• Stabilizatori emulzije: naftenske kiseline, asfaltne tvari, ioni adsorbirani na graničnim površinama faza.

• Smanjenje stabilnosti emulzije:

– zagrijavanje– miješanje nafte s vodom– dodavanje deemulgatora ( emulgatori za emulzije tipa “ulje u

vodi” ) - pospješuju koalescenciju čestica vode i njihovo taloženje. Najpoznatiji: Na-oleat, org. sulfonati. Mineralne kiseline i lužine, kao elektroliti, olakšavaju koalescenciju kapljica vode.

• Najdjelotvorniji postupak je kombiniranje više metoda: ispiranje anorganskih soli vodom, otopinom demulgatora i električno odsoljavanje.

Proces: nafta + vodena otopina demulgatora u količini 3 – 6 %/količina nafte, ulaze u odsoljivač - razdvajanje nafte i vode pod utjecajem primjereno jakog električnog polja ( oko 35 kV ).

Parametri:• temperatura• količina vode • tlak • pad tlaka na prigušnom ventilu • protok nafte

Ukoliko nafta sadrži veće količine naftenskih kiselina - nakon odsoljavanja neutralizacija dodatkom otopine NaOH.

otpadna voda

transformator

sirtova nafta

nafta

otop. demulgatora(~10 ppm)

prigušni ventil

18

Petrokemija je znanost koja se može lako povezati s osnovnim ljudskim potrebama, kao što su zdravlje, higijena, stanovanje i hrana.

To je znanost i inventivan poslovni sektor koji se stalno prilagođava novom okruženju i ispunjava uvijek nove izazove.

19

Proizvodnja:

1922 g. i-propanol iz propilena (Standard Oil of New Jersey, SAD)1923 g. metanol iz zemnog plina (preko CO+H2) (I. G. Farbenindustrie, Njemačka)1980 g. 250 x 106 t1990 g. 350 x 106 t stopa rasta: 6 % / god.2000 g. 600 x 106 t vrijednost proizvoda > 1.000.000.000.000 US$

Petrokemija – kemijske reakcije i procesi dobivanja proizvoda na temelju nafte, prerađevina nafte i prirodnoga plina, te u manjem udjelu ugljena,a osim izuzetaka (sintetička goriva i maziva), ne upotrebljavaju se kao goriva i maziva.

Petrokemikalije – označavaju podrijetlo proizvoda s obzirom na sirovinu.

Naziv 1950 g. petrochemistry (engl.)petroleum chemistry Petrochemie (njem.)

petrochimie (franc.)нeфтe-хumuя (ruski)

Petrokemijska industrija = temeljna organska kemijska industrija(+ amonijak, urea…)

Povijesni razvitak - temeljne sirovine organske kemijske industrije

0

20

40

60

80

1910. 1930. 1950. 1970. 1990. 2010.

acetilen

olefini i dieni

sintezni plin i alkani

Godina

Ma

sen

iud

jel/

%

2. Petrokemija

ugljen (CH0,5) C : H = 1 : 0,5 maseni udjel H2 = 4,0 %

nafta i proizvodi (CH2) C : H = 1 : 1,9 maseni udjel H2 = 13,7 %

prirodni plin (CH4) C : H = 1 : 4 maseni udjel H2 = 25,0 %

1. Karbokemija3 C + CaO CaC2 + CO

CaC2 + H2O HC≡CH + Ca(OH)2

20

Proizvodnja i prerada nafte i prirodnog plina u svijetu

Procijenjene svjetske zalihe fosilnih goriva / sirovina:

nafte = oko 520·109 t, pridobive oko 160·109 tzemnoga plina = oko 170·1012 N m3

ugljena = oko 985·109 t

Zastupljenost energetskih izvora

21

Podjela temeljnih sirovina, međuproizvoda i proizvoda petrokemijske proizvodnje

Početni proizvodi Međuproizvodi Proizvodi

Prirodni (zemni) plin: metan (C1)

ugljikov monoksid, vodik, metanol, amonijak, formaldehid, octena kiselina, klorirani metan…

a) plastomeri: polietilen, polipropilen, polistiren, poli(vinil-klorid), poliuretani

b) elastomeri (kaučuk i guma): butadien/stiren i etilen/propilen, poli-(butadien), poli(izobuten)

c) sintetička vlakna: poli(etilen-tereftalat), poliamidi, poliakrilonitril

d) proizvodi Fischer -Tropschove sinteze

e) lijekovif) mineralna gnojivag) detergentih) pesticidi i insekticidii) eksplozivij) otapalak) dodatci (aditivi) …

-Olefini:

etilen (C2)propilen (C3)buteni (C4)butadien (C4)

acetaldehid, vinil-klorid, vinil-acetat, etilen-oksid, etilen-glikol, etanolakrilonitril, fenol, propilen-oksid,anhidrid maleinske kiseline, butenmetil-terc-butil eter…

Aromati:benzen (C6)toluen (C7)ksileni (C8)

cikloheksan, stiren, fenol, anilin,anhidrid maleinske kiseline, izocijanati, trinitrotoluen, tereftalna kiselina, izoftalna kiselina, anhidrid ftalne kiseline…

S iro v in e i p ro iz v o d i

Proizvodi široke potrošnje

(ca 30 000)

Međuproizvodi (intermedijeri)

(ca 300)

Temeljne kemikalije (ca 20)

Sirovine (ca 10 )

Goriva (ca 10)

Plastike, elektronički materijali, vlakna, otapala, detergenti, insekticidi, farmaceutici

Octena kiselina, formaldehid,urea, etilen-oksid, akrilonitril,acetoaldehid, tereftalna kiselina

Eten, propen, buten,benzen, sintezni plin,amonijak, metanol,sulfatna kiselina, klor

LPG, benzin, dizel, kerozin

Nafta, zemni plin,ugljen, biomasa, rude, soli, sumpor, zrak, voda

22

Organski, posebice naftni i petrokemijski procesi u najvećem su broju slučajeva toplinski, pretežito katalitički procesi, ukupno ih je oko 500, a temeljne su skupine:

1. Toplinska razgradnja ugljikovodika 9. Hidroformilacija

2. Hidrogenacija 10. Alkiliranje

3. Dehidrogenacija 11. Hidratacija

4. Oksidacija 12. Kloriranje

5. Epoksidacija 13. Nitriranje

6. Polimerizacija 14. Fozgenizacija

7. Oligomerizacija 15. Izomerizacija

8. Karbonilacija 16. Disproporcionacija

23

eteri, esteri (MTBE, MMA, DMT)

METAN CH4

akrilonitrilurea - mineralna gnojivaaminidušična kiselina

> 1500 C o

CH = CH2 2

CO2

CH Cl, CH Cl , CHCl , CCl (CF =CF , CH ClF) 3 2 3 4 2 2 22

Cl2

sintezni plin

H O 2 (CO + H )2

H 2

NH 3

C H 3 6

diizocijanati (TDI, MDI) polikarbonati (PC) CO

COCl2

octena kiselina

proizvodi okso-sinteze

proizvodi Fischer-Tropschove sinteze

CH OH3

octena kiselinamravlja kiselinaCO

CHOH polimeri PF, UF: pentaeritritol

trioksan POM:

O2

CH CH

ugljikovodici (MTG, MTO)

O2

Preradba naftehidrodesulfurizacijahidrokrekiranje

hidriranje benzen cikloheksan

hidrodealkilacija toluen benzen

TDI – toluen-diizocijanat, MDI – difenilmetan-diizocijanat, POM – poli(oksimetilen), PF – fenol-formaldehidni polimeri, UF – urea-formaldehidni polimeri, MTBE – metil-terc-butil-eter, MMA – metil-metakrilat, DMT – dimetil-tereftalat,MTG (benzin, dieselsko gorivo), MTO (olefini: C2

=, C3=, C4

=)

Temeljni proizvodi petrokemijske proizvodnje

Opća tehnološka shema kemijskog procesa

cijena sirovine= f (dostupnosti, čistoće...)

toplinski, mehanički,...

toplinski, fotokemijski, elektrokemijski;endotermni / egzotermni;katalitički / nekatalitički...

Pojednostavljena shema općenitog postupka optimizacije

FUNKCIJA CILJA

S U S T A V

ULAZNE VELIČINE(POBUDA)

IZLAZNE VELIČINE(ODZIV)

FUNKCIONALNAMEĐUOVISNOST

y i = f ( x1, x x2 n,... )

y 1

y 2

x 1

x2...

x n

.

.

.

y n

SEPARACIJSKI PROCES

SEPARACIJSKI PROCES

K E M I J S K IPROCESsirovina proizvod

sporedniproizvod

25

Povećanje obujma proizvodnje

Najvažnije temeljne kemikalijeEtenPropenButadienBenzenKsilen

Ekonomičnost kemijskih procesa

Ekonomičnost procesa ocjenjuje se kao financijski učin = najveća dobit po proizvodnoj jedinici. Dobit se ocjenjuje iz razlike prodajne cijene proizvoda i ukupnih troškova.

Cijena sirovina u kemijskoj, posebice u naftnoj i petrokemijskoj proizvodnji sudjelujes 70···80 %, u ukupnoj cijeni proizvoda.

Zato je najznačajniji razvitak novih procesa usmjeren prema uporabi jeftinijih sirovina.Tako se npr., većina procesa na temelju etilena, kao početne sirovine, nastoji zamijeniti procesima izravne uporabe etana. Suprotan je primjer farmaceutske industrije gdje su troškovi proizvodnje znatno viši od cijene temeljne sirovine pa se veća ekonomičnost postiže ponajprije unaprjeđenjem reakcija i procesa.

Za većinu kemijskih proizvoda, cijena ovisi i o veličini ukupnoga proizvodnog kapaciteta (“gospodarstvo obujma”) gdje vrijedi međuovisnost (engl. squere-cube law):cijena = (kapacitet)2/3

- za suvremene naftno-petrokemijske proizvode: cijena = (kapacitet)0,6

Optimalni kapacitet:1. u rafinerijskoj preradi nafte (primarna destilacija) za nova postrojenja = 15·106 t / god.2. u proizvodnji etilena procesom parnoga krekiranja (pirolizom) = 0,5···1,0·106 t / god.

26

Ekologija kemijskih procesa

• Novi tehnologijski procesi kao i nova rješenja koja osiguravaju objedinjeni sustav zaštite okoliša: od sirovine do proizvoda

• Zbrinjavanje otpadnih materijala

• Staklenički plinovi

• Ugljikov monoksid

• Halogenirani ugljikovodici (dioksini)

...

O

O

Cl

Cl

Cl

Cl

27

Ugljikov monoksid, CO

U procesima kemijske pretvorbe ugljikovodika, posebice nepotpunog izgaranja i oksidacije nastaje, u određenom udjelu, i veoma otrovanugljikov monoksid.

Njegova otrovnost posljedica je stvaranja vrlo čvrste veze s hemoglobinom u krvi, što zaustavlja prijenos kisika ( karboksihemoglobin / pušenje duhana, dimni plinovi nepotpunog sagorijevanja u pećima u motorima...)(CO – katalitički otrov za željezo)

HEMOGLOBIN

28

I Z G A R A NJ E

dobro loše vrlo loše

U kemijskim procesima izgaranja i oksidacije onemogućiti i smanjiti odvijanjenepoželjnih reakcija kojima nastaje ponajprije ugljikov monoksid:

• optimirati količinu dovedenog kisika i njegovu bolju raspodjelu,• poboljšani katalizatori,• postići homogenost izgaranja...

Štetno djelovanje ugljikova monoksida na žive organizme u ovisnosti o njegovoj koncentraciji u zraku

Koncentracija CO / mg m Djelovanje

100 ne djeluje tijekom nekoliko sati

1000 štetno djeluje za jedan sat

4000 štetno djeluje za manje od jednog sata

7500 prosječna koncentracija u požaru

10000 smrtna koncentracija za jednu minutu

29

2008

30

Prodaja u svijetu

31

Petrokemijska industrija Svijet – Europa – Hrvatska

Primjer: industrijski proces proizvodnjepjenastog polistirena, PS-E

32

Petrokemijska proizvodnja u svijetu 2006. g.

Proizvod (Kt) AzijaZapadna Europa

SADKanada

Južna Amerika

Etilen 14.145 15.963 22.058 3.150

Propilen 10.195 11.531 12.428 1.495

Benzen 7.75 6.187 5.612 818

Izvor: International Petrochemical Information Forum

33

Petrokemijska industrija / HRVATSKA

Petrokemija d.d., Kutina

- amonijak: 750.000 t- urea: 500.000 t

34

Monomeri (organske petrokemikalije):- etilen, 90.000 t / g- vinil-klorid monomer (VCM), 160.000 t / g

Polimeri:- polietilen niske gustoće (LDPE), 120.000 t / g- polistiren (PS-GP, PS-HI), 50.000 t / g- pjenasti polistiren (PS-E), 15.000 t / g

Proizvodni pogoni:DIOKI d.d., Zagreb (1959) / etilen, LDPE, PS, PS-HI, PS-EDINA-Petrokemija d.d., Omišalj (1976) / VCM, LDPE, (PVC)

Petrokemijska industrija / HRVATSKA

Sirovine za proizvodnju petrokemikalija i sintetskih polimera

NAFTA

PRIRODNI PLIN

(> 90 % za goriva, ostalo – petrokemijska proizvodnja)

ETAN IZ PRIRODNOG PLINA

PRIMARNI BENZIN

ETILEN, PROPILEN

BUTENI, BUTADIEN

BTX = BENZEN, TOLUEN, KSILEN

NAFTAETILEN, PROPILEN

BTX

parno krekiranje(piroliza)

reformiranjekatalitičko krekiranje (FCC)

35

PRIMJER:

Proizvodnja pjenastog polistirena, PS-E

Polimerizacijski reaktors pripadajućom opremom

, ICH 2CH [ ]

2CH CH nn

DOBIVANJE STIRENA:1. ETILIRANJE BENZENA

2. DEHIDROGENACIJA ETILBENZENA

POLIMERIZACIJA STIRENA U POLISTIREN

H = 113 kJ mol-1

+ CH =CH2 2kat.

CH2 CH3

H = 130 140 kJ mol-1...

CH CH2 3

Fe O2 3

600 C o + H2

CH=CH2

PRIMJER:


Tehnološka shema: reaktorski sustav

36

PRIMJER:


Tehnološka shema: sijanje i pakiranje zrnja

PS-E

37

PS-E(zrak > 95 %)

ww

w.w

ikip

ed

ia.o

rg

vidovic npp 1 objedinjeni uvod hr.ppt - naslovnica - fkit e … · 2016-10-17 · 2 sadrŽaj...

Documents