Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Scheikunde Hoofdstuk 15 Industriële chemie - Coggle Diagram
Scheikunde Hoofdstuk 15 Industriële chemie
15.1 Van grondstof tot product
Chemische industrie in Nederland
De chemische industrie levert in Nederland een belangrijke bijdrage aan de kwaliteit van leven en aan de economie. Een groot deel van de productie bestaat uit tussenproducten die weer in andere fabrieken verder worden verwerkt. De Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie kent verspreid over het land zes grote chemieclusters die de ruggengraat vormen van de Nederlandse chemische industrie. Binnen de chemieclusters vindt samenwerking plaats op het gebied van veiligheid, energievoorziening, afval en logistiek.
Het laboratorium
Chemici doen op de afdeling Research & Development onderzoek naar nieuwe productieprocessen. Het doel is de productie goedkoper, veiliger en/of groener te maken. Er wordt dan vooral gezocht naar betere syntheseroutes en katalysatoren. Een goede katalysator werkt energiebesparend, omdat de activeringsenergie verlaagt wordt, waardoor het productieproces bij een lagere temperatuur kan worden uitgevoerd. Een katalysator kan ook het aantal nevenreacties terugdringen, waardoor er minder ongewenste bijproducten worden gevormd en er dus minder chemisch afval ontstaat.
De proeffabriek
In een proeffabriek testen chemisch technologen of het productieproces ook op middelgrote schaal goed verloopt en beheersbaar blijft bij verstoringen of calamiteiten. De totale resultaten van de proeffabriek moeten voldoende procesgegevens opleveren om in te schatten of de nog te bouwen echte fabriek ook economisch rendabel is.
De echte fabriek
Na verwerking van de gegevens van de proeffabriek gaan de chemisch technologen aan de slag om een fabriek te ontwerpen die aan alle economische, veiligheids- en milieuvoorwaarden voldoet.
Procesomstandigheden
Temperatuur
Elke reactie verloopt sneller bij een hogere temperatuur
Druk
Alleen bij gassen.
Als de druk stijgt, worden alle concentraties van de aanwezige gassen groter waardoor alle reacties sneller verlopen.
Katalysator
Kostenverlagend
Blokschema
Een productieproces kan vereenvoudigd worden weergegeven in een blokschema. Elk blok staat voor een procesonderdeel in de fabriek. Om een proces zo efficiënt mogelijk te laten verlopen, worden energie en massa zo veel mogelijk hergebruikt. Het hergebruik van niet-gereageerde beginstoffen heet recirculatie. Door het goed toepassen van recirculatie wordt de nettoverblijfsduur van de beginstoffen in de reactor verlengd. Hierdoor wordt meer beginstof omgezet, waardoor de opbrengt wordt verhoogd.
Ammoniakproductie
Hoe de verschillende reactieomstandigheden samenhangen wordt duidelijk bij de ammoniakproductie volgens het haber-boschproces. Ammoniak wordt gemaakt van stikstof uit de lucht en van waterstof uit synthesegas.
Rendement
Om zowel bedrijfseconomische als milieutechnische redenen is het belangrijk om met een productieproces een zo hoog mogelijk rendement te behalen. Het rendement is de verhouding tussen praktische en theoretische opbrengst van het gewenste product, uitgedrukt in een percentage. De theoretische opbrengst is de hoeveelheid gewenst product die op basis van een reactievergelijking maximaal uit een hoeveelheid beginstof kan ontstaan. De praktische opbrengst is de hoeveelheid die daadwerkelijk wordt gemaakt. Geregeld treed in de reactor, naast de gewenste reactie, een andere reactie op, de zogenoemde nevenreactie. Hieruit ontstaan bijproducten.
Atoomeconomie
Een hoog rendement betekent niet altijd dat het totale productieproces ook efficiënt is. De atoomeconomie van een reactie geeft aan welk massapercentage van de beginstoffen volgens de reactievergelijking in het gewenste product terecht kan komen.
15.2 Productieprocessen
Veilig, duurzaam én winstgevend
Bij elke beslissing die een producent maakt, wordt afgewogen: Is het veilig? Is het duurzaam? En wat zijn de kosten?
Batchproces en continuproces
Een batchproces wordt vaak toegepast bij kleine hoeveelheden. Een continuproces wordt toegepast als er grote hoeveelheden vloeistoffen of gassen continu verwerkt moeten worden.
Batch- of continuproces?
De investeringskosten voor een batchproces zijn beduidend lager dan die voor een continuproces. Maar een goedlopend continuproces kan zoveel meer product per dag opleveren, dan de prijs per ton product toch lager uitvalt.
Massabalans
Elke fabriek kent een massabalans, dat wil zeggen: er gaat evenveel massa de fabriek in er ook weer uitkomt.
15.3 Energie en industrie
Energiestromen in Nederland
De energievoorziening in Nederland is grotendeels gebaseerd op fossiele brandstoffen. Aardgas is de belangrijkste energiebron in Nederland. Aardolieproducten zijn onmisbaar in de transportsector De transitie naar duurzame energievoorziening heeft dus niet alleen gevolgen aan de kant van de energiewinning,m aar ook aan de kant van het energieverbruik en de infrastructuur.
Elektriciteitsopwekking
Elektrische energie is een hoogwaardige vorm van energie omdat ze, met weinig verlies, in alle energievormen kan worden omgezet: warmte, licht, bewegingsenergie en chemische energie. Een kolenvergasser maakt een kolengestookte elektriciteitcentrale schoner.
Warmtewisselaar
In een warmtewisselaar stromen in twee buizen twee vloeistoffen in tegenovergestelde richting langs elkaar heen, waardoor er maximale warmteoverdracht plaatsvinden.
Warmtekrachtkoppeling
Het gelijktijdig opwekken van warmte en kracht wordt warmtekrachtkoppeling genoemd.
Productie van biobrandstoffen
Bio-ethanol
Wordt verkregen uit hernieuwbare grondstof
Biodiesel
Oliën en vetten
Biogas
Rottingsprocessen
Energiebalans
Elk productieproces kent een energiebalans, dat wil zeggen dat de energie die een proces ingaat, er ook weer uitkomt. Dit is de wet van behoud van energie.
15.4 Milieueffectrapportage
Milieueffectrapportage
Bij het aanvragen van een nieuwe vergunning moet een fabriek aan de overheid verantwoording afleggen over de mate van veiligheid, milieuvriendelijkheid en duurzaamheid van het productieproces. Dit staat beschreven in de milieueffectrapportage.
Chemicaliën
Om op een klein gevarenetiket zo veel mogelijk informatie kwijt te kunnen, bestaat er een systeem waarin met codenummers gevarenaanduidingen (hazards) en voorzorgsmaatregelen (prevention) kunnen worden aangegeven.
Groene chemie
Groene chemie houdt in dat erin de chemische industrie wordt gekeken hoe nadelige invloeden op mens en omgeving op de korte en lange termijn kunnen worden geminimaliseerd.
E-factor
Bij het bepalen van de atoomeconomie wordt geen rekening gehouden met het milieu. Een productieproces waarbij tonnen afval vrijkomen, is een grotere vervuiling dan een proces waarbij weinig afval vrijkomt. E-factor staat voor Environmental factor.
15.5 Recycling
Recycling
Bij hergebruik krijgen de originele materialen een nieuwe bestemming. Bij recycling wordt het afvalproduct tot grondstof verwerkt, zodat een nieuw vergelijkbaar product kan worden gemaakt.
Glas
Glas is een amorfe vaste stof die voornamelijk uit siliciumoxide bestaat. Glas is chemisch gezien erg stabiel.
Papier
Papier wordt gemaakt van houtvezels. Papier kan niet eindeloos worden gerecycled.
Metalen
Metalen slijten niet van gebruik.
Plastics
Het recyclen van kuststoffen is alleen op grote schaal mogelijk als de verschillende soorten plastics zo goed mogelijk zijn gescheiden.
Afvalscheiding
Afval begint meestal als mengsel.
Cradle-to-cradle
Cradle-to-cradle is een visie op duurzaam ontwerpen. De essentie is dat met het ontwerpen van producten van tevoren rekening wordt gehouden met hergebruik.