Zumdahl, hfst. 22. industriele chloorchemie van chloor naar PVC Z22. Accent/Illustratie:

Vergelijkbare documenten
TB192 - M (ini)casus 1

De huidige inrichting van de chemische industrie

Samenvatting Scheikunde Hoofdstuk 9

INTRODUCTIECURSUS BOUWCHEMIE HOOFDSTUK 5: ORGANISCHE CHEMIE

Domein C: Koolstofchemie. Subdomein: Toepassingen van synthetische polymeren

Paragraaf 1: Fossiele brandstoffen

Chemisch recyclen kunststof verpakkingen. Karen van de Stadt & Kees Kerstens

Drie druppels olie De weg van grondstof naar verbruik

Samenvatting Scheikunde Hoofdstuk 2 en 3

Koolstofverbindingen. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Hoofdstuk 1: Koolwaterstoffen

6,7. 1 schuin de grond in boeren. 2 veel dieper boren (een paar duizend meter).

Oefenvragen Hoofdstuk 4 Chemische reacties antwoorden

Uitwerkingen Basischemie laboratoriumonderwijs hoofdstuk 10

Kunststoffen. Kunststoffen. Kunststoffen. Kunststoffen. Kunststoffen of polymeren. Geschiedenis

Oefentoets polymeren havo en vwo

Energie en Energiebalans. Dictaat hoofdstuk 5

DETECTIEBUISJES EN CHIPS

Aardolie raffinage en industrie

Kunststoffen. Kunststoffen. Kunststoffen. Kunststoffen. Kunststoffen of polymeren. Geschiedenis

Wat zijn anorganische of minerale stoffen? In hoeveel stofklassen zijn de anorganische stoffen in te delen?

Koolstofchemie I. Scheikunde Havo 4

Methanol. Formule. Brandalcohol, methylalcohol. Productie. (a) Productie van synthesegas. (i) Traditionele methoden

Uitwerkingen Basischemie laboratoriumonderwijs hoofdstuk 10

Investeringen in de chemische industrie: het succes van Vlaanderen

EXAMEN MIDDELBAAR ALGEMEEN VOORTGEZET ONDERWIJS IN Dit examen bestaat voor iedere kandidaat uit 5 OPGAVEN

Vooronderzoek. Melvin ter Wal, Carlo Hooijen & Tom Gentenaar Keuzeproject O&O

1.5 Alternatieve en gasvormige brandsstoffen

Wat is de verhouding tussen de aantallen atomen van de elementen Mg, P en O in magnesiumfosfaat?

Wat is de verhouding tussen de aantallen atomen van de elementen Mg, P en O in magnesiumfosfaat?

Richtlijn leiding markering UT

Chemisch recyclen kunststof verpakkingen. Karen van de Stadt

Koolstofchemie I. Scheikunde Havo 4

Koolstofverbindingen 2

Presenta/e door Jan de Kraker - 5 mei Energie in Beweging

Hoofdstuk 3 Organische stoffen

Eindexamen scheikunde pilot vwo II

Samenvatting koolstofchemie 1A

Uitwerkingen. T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

Kennissessies KIDV Netwerklounge

Scheikunde Samenvatting H4+H5

Universiteitsdagp. Nanomaterialen voor een duurzame toekomst? zaterdag 1 april Prof. Petra de Jongh Jessi van der Hoeven

Basisscheikunde voor het hbo ISBN e druk Uitgeverij Syntax media

Inleiding tot de organische chemie. Voorbereidingsdagen diergeneeskunde

Spel rond organische chemie

vrijdag 28 oktober :40:59 Nederland-tijd Moleculaire stoffen 4havo hoofdstuk 2; Chemie Overal

Van aardgas naar methanol

Van biofuels naar biobased

kunststofindustrie naar Geert Scheys

Presentatie BTG BioLiquids Bio Energie dag Zwolle,

Hoofdstuk 3: Organische chemie - Koolwaterstoffen... 3

Koolstofchemie versie

TOVERS VAN HELDER. Aanmaaktover 18 AANMAKEN 1 TON PIEPSCHUIM PRIJS Vraag Wat is de prijs van het aanmaken en leveren van 1 ton piepschuim?

NEW BUSINESS. Guy Konings

Inhoudsopgave. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen C1 54 de stofklassen op basis van de functionele groep herkennen.

scheikunde vwo 2018-I

Gevaarlijke stoffen Etikettering

WELKOM BIJ PORT OF ROTTERDAM! Remco Neumann en Ankie Janssen 19 April 2018

spm1510_06_07; - Deeltoets IV; Vrijdag 29 mei 2009, 13:45-15:45

De klassieke oranje HSID-symbolen vervallen en worden vervangen door de nieuwe GHS/CLP-pictogrammen.

Samenvatting scheikunde Hoofdstuk 4 + 5

Herhaling koolstoffen

Chemische resistentie Strizo vloersystemen

Fosfor kan met waterstof reageren. d Geef de vergelijking van de reactie van fosfor met waterstof.

Kees Kaijser. Dow Terneuzen Veiligheid - Duurzaamheid

Samenvatting Pulsar Chemie (Scheikunde): boek 1

Gijs Jansen (CEO Alucha)

T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

5 a de gele vlam wappert, is minder heet en geeft roet af b vlak boven de kern c met de gasregelknop d de brander is dan moeilijk aan te steken

1.4 De langste koolstofketen wordt zodanig genummerd, dat de zijketens op de plaatsen met de laagste nummers komen, bijvoorbeeld.

ADN-VRAGENCATALOGUS 2011

scheikunde vwo 2018-I

Inhoud. Koolstofverbindingen (bovenbouw)...2 Structuren van koolstofverbindingen (bovenbouw)...4 Reacties van koolstofverbindingen (bovenbouw)...

BIJLAGE II SPECIFIEKE PRODUCTBENCHMARKS. CWT-functie Omschrijving Basis (kt/a) CWT-factor

Duurzame Industrie. De overgang van energie-intensief naar energie-efficient

NeSSI: User Experience and future vision

Eindexamen scheikunde havo 2002-I

Scheikunde Samenvatting H4 t/m H6

2 maximumscore 2. 1p Tijdens het proces moet verhit/ verwarmd worden. 1p Verhitten/ verwarmen kost veel energie.

- Samenvatting voor niet-chemici -

Inspiratie- en referentieprojecten ontwerpopdracht biotechniek

(Veront)reiniging kleding brandweer in relatie tot gezondheid. 17 april 2013 Ten Cate

Biobased producten uit resthout

Biobased Economy. Wageningen UR Food & Biobased Research. Windesheim 3 december, Ben van den Broek

Scheikunde II. Prof. Dr. I. De Vynck Prof. Dr. M.-F. Reyniers. 2 ste semester hoorcollege5

Direct Activation of Allylic Alcohols in Palladium Catalyzed Coupling Reactions Y. Gümrükçü

BIJLAGE IX SPECIFICATIES VAN REFERENTIEBRANDSTOFFEN. Technische gegevens van brandstoffen voor het testen van compressieontstekingsmotoren

Autogeen snijden. Het proces en de gassen

W210 Resource use efficiency voor de circulaire koolstofeconomie. Dr. Harriëtte Bos, Wageningen UR-FBR

Thermische Centrales voor Elektriciteit College TB142Ea, 12 mei 2014

Spel Organische stoffen. Spelbord:

CO2 uit biogas Toepassing glastuibouw. Presentatie door Jeroen de Pater - Gastreatment Services 10 september 2009

1 De bouw van stoffen

CONSERVERING EN RECIPIËNTEN

Meetapparatuur en interpretatie meetgegevens

Fysische en chemische eigenschappen

In deze moleculen bevinden zich een of meer dubbele of drievoudige bindingen.

Transcriptie:

Zumdahl, hfst. 22 Z22 22.1-22.3: inl. organische chemie 22.4: inl. industriele petrochemie & raffinage 22.5: functionele groepen & ind. Produkten 22.6-22.7 polymeren en de polymeer industrie Accent/Illustratie: industriele chloorchemie van chloor naar PVC

Organisch Chemische industrie Produceert (de bouwstenen van) plastics re-user of plastic waste? Gebruikt olie producte en aardgas (steenkool) "utilities tbv. energievoorziening

Polyetheen / polypropeen natural gas film/foils bags pipes coal polyethylene granules buckets bottles crude oil wire-insulation fossil resources intermediate product consumer products

Organisch Chemische industrie Produceert (de bouwstenen van) plastics re-user of plastic waste? oplosmiddelen, anti-vries, brandstof - additieven componenten van verf- en lijm: harsen, kleurstoffen, oplosmiddel Geur- en smaakstoffen Actieve ingredienten van cosmetica, voedingssupplementen, geneesmiddelen Gebruikt olie producte en aardgas (steenkool) "utilities tbv. energievoorziening

energy source hydrogen sourc acrylonitrile caprolactam PMMA nylon natural gas winning synthesis gas ammonia methanol formaldehyde acetic acid melamines etc. condensate crude oil winning refinery LPG naphtha steamcracker ethylene propylene process routes polyethylene PVC glycol kerosene butylene polyols polyurethanes gasoil butadiene polypropylene fuel oil BTX phenol(resins) bisphenol A lube oils acrylonitrile spec. products aromatics (BTX) BTX separation benzene toluene xylenes polystyrene solvents higher aromatics coal winning pyrolysis gasification cokes coal tars naphtalene synthesis gas (see natural gas)

Organische chemie de studie van verbindingen die koolstof bevatten en hun eigenschappen uitzondering: CO, CO 2, CO 3 2- niet noodzakelijk geproduceerd in levende organismen (subset org. chemie = biochemie)

Alkanen Alkanen: behoren tot de categorie verzadigde koolwaterstoffen of saturated hydrocarbons I.e. verzadigd met waterstof: Bij het leiden van alkaan over geschikte katalysator vindt geen reactie plaats: alkaan + H 2 --> alkaan + H 2 Er wordt geen H 2 geconsumeerd

Alkanen Alkanen vormen onderdeel van de categorie verzadigde koolwaterstoffen of saturated hydrocarbons saturated slaat op feit dat de verbinding de max. hoeveelheid H-atomen bevat (afgezien van evt. Functionele groepen) het koolstofskelet bestaat uitsluitend uit σ-bindingen N.B. ook andere organische verbindingen dan alkanen ethanol, propanol, glycol etc. zijn dus te karakteriseren als saturated

Alkanen - vragen: Welk alkaan wordt wereldwijd respectievelijk (1) in de grootste hoeveelheid gewonnen (2) in waarschijnlijk de grootste volumes geproduceerd? Welk mengsel van gas/vloeibare alkanen wordt verkocht als LPG

Alkanen - vragen? Welk alkaan wordt wereldwijd respectievelijk (1) in de grootste hoeveelheid gewonnen : methaan (2) in waarschijnlijk de grootste volumes geproduceerd?: isooctaan in motorbenzine Welk mengsel van gas/vloeibare alkanen wordt verkocht als LPG: propaan/butaan

Alkanen - reacties Alkanen zijn weinig reactief (relatief!) verbranding wordt geinitieerd door hoge temperatuur substitutie reacties klassiek organische chemie: licht & halogenen industrieel:niet technisch/economisch haalbaar! Industrieel belangrijke dehydrogenatie reacties ethaan ---> etheen + H 2 propaan ---> propeen + H 2 isobutaan ---> isobuteen + H 2 benzeen ---> cyclohexaan + 3 H 2 Dehydrogenatie: endotherm; thermisch of katalytisch

Alkenen Organische verbinding met een dubbele binding R 1 R 2 C=CR 3 R 4 Waarbij R 1 4 verzadigde koolwaterstofketens Aan deze verbinding kan dus één waterstof worden geaddeerd: R 1 R 2 C=CR 3 R 4 + H 2 --> R 1 R 2 CH-CHR 3 R 4

Alkenen Triviale naam: olefines De belangrijkste: etheen, propeen, 1-buteen, 2- buteen, isobuteen Etheen: > 100 MioTon / jaar Propeen: 50-80 MioTon / jaar Produktie: stoomkraker

Naphtha Steam Cracked gases Stoomkraker Furnace T Fuel Quench Compressor AIR Separation Olefines Aromaten

Stoomkraker Principe: thermisch kraakproces: hoge temperatuur, energietoevoer (endotherm) grotere moleculen in kleiner stukken breken daarbij ontstaan uit alkanen in hoofdzaak olefines en aromaten (waarom?) voorkom doorreageren: snelle afkoeling quench) gevolgd door produktscheiding

Alkynen Organische verbinding met een drievoudige binding R 1 C=CR 2 Waarbij R 1 2 verzadigde koolwaterstofketens De belangrijkste: acetyleen, methylacetyleen etc.: verontreiniging in stoomkraker voor etheen, propeen productie

Alkenen - reacties Additie aan de dubbele binding hydrogenering met waterstof halogenering met HX (HF, HCl, HBr, HI) of X 2 hydratering met water: industriele bereiding van alcohol etheen + H 2 O ---> ethanol partiele oxidatie etheen + 0.5 O 2 --> C 2 H 4 O ofwel: etheenoxide of acetaldehyde!

Aromaten - reacties Bij gewone c.q. reactiecondities geen additie aan een van de dubbele bindingen aan C 6 H 6 Maar substitutie van H-atomen zoals bij verzadigde koolwaterstoffen?? Waarom

Aromaten - reacties Bijvoorbeeld produktie van TNT Tri-nitro-tolueen C 6 H 5 CH 3 + 3 HNO 3 ---> C 6 H 2 (NO 2 ) 3 CH 3

Aromaten - reacties Bij gebruik speciale katalysatoren ook additie van etheen of propeen mogelijk: Belangrijke reacties C 6 H 6 + etheen ---> ethylbenzeen C 6 H 5 C 2 H 5 ---> dehydrogenatie: styreen C 6 H 6 + propeen ---> cumeen C 6 H 5 C 3 H 7 ---> part. oxydatie: fenol + aceton

Alkenen - reacties Additie aan de dubbele binding zichzelf: oligomerisatie en polymerisatie belangrijkste reacties etheen ---> HDPE, LDPE, LLDPE etc. propeen ---> PP styreen ---> PS (vinylchloride-monomeer, VCM ---> PVC)

Etheen - produkten Zumdahl, p. 1076, fig. 22.13: (1) erratum: ethanol wordt niet gepolymeriseerd tot polyetheen! (2) na de PE s, zijn de afgeleides van Ethylene dichloride, EDC, en Ethylene Oxide, EO het belangrijkst qua volume (3) EO + H2O ---> glycol & polyglycolen (PG s) afhankelijk van condities

Etheen - naar VCM? Hoe zou je dat technisch uit kunnen voeren, gesteld dat je een etheen-producent bent? Gewenst: H 2 C=CH 2 + [Cl] ---> H 2 C=CHCl

Etheen - naar VCM? Wat moet je weten?

Etheen - naar VCM? Wat moet je weten mogelijke procesroute(s): een opeenvolging van op industriele schale uitvoerbare chemisch reacties per procesroute?

Etheen - naar VCM? Wat moet je weten mogelijke procesroute(s): een opeenvolging van op industriele schale uitvoerbare chemisch reacties per procesroute individuele processen grondstoffen per proces (inputs) (bij)produkten per proces (outputs) gebruik van utilities per proces

Etheen - naar VCM? Afwegingscriteria?

Etheen - naar VCM? Afwegingscriteria? Beschikbaarheid technologie: processen Beschikbaarheid grondstoffen op beoogde locatie Afzet produkt: (wereld) markt Milieu en veiligheid investeringskosten operationele kosten omzettings efficiency proces energie efficiency proces: gebruik utilities etc.

Inzetbare processen Fabriek Fabriek Fabriek (1) etheen + chloor EDC (2) ethaan + chloor? (3) etheen + HCl monochloorethaan (4) MCE +? EDC (5) acetyleen + chloor EDC Fabriek (6) EDC VCM + HCl (zoutzuur)?hoe Fabriek (7) VCM PVC (polymerisatie)

Grondstof: Chloor Veiligheid: brandgevaarlijk, zeer reactief, explosiegevaar Gezondheid: Inademing van dam en/of nevel kan ademnood veroorzaken (longoedeem). In ernstige gevallen met kans op dodelijke afloop Current practice : kleine hoeveelheden: opslag in drukflessen hoeveelheden > 1 ton/dag direct verwerken

Toelichting AKZO Delfzijl: Chloor-produktie 140.000 ton Rotterdam: Chloor-produktie 250.000 ton PVC - complex; vraag 350.000 ton Chloor-trein Delfzijl Rotterdam

Afzet van Chloor Belangrijkste toepassing: PVC AKZO, Rotterdam/Botlek (Shin-Etsu) Produktieketen: (1a) etheen + chloor EDC Fabriek (2) EDC VCM + HCl (zoutzuur) Fabriek (3) VCM PVC (polymerisatie) Fabriek

Industrieel complex PVC HCl (zoutzuur) is ongewenst restprodukt Daarom tweede industrieel proces voor EDC ontwikkeld: (1b) etheen + 2HCl + 0.5O 2 EDC + H 2 O zgn. Oxychlorering van etheen. Fabriek

AKZO Complex voor PVC Etheen Chloor Fabriek EDC Fabriek VCM Fabriek PVC Etheen O 2 Fabriek EDC HCL Let op de plaats van de EDC-fabrieken!

Afronding etheen / chloor / PVC VCM wordt gemaakt in industrieel complex Belangrijkste reden: voorkom economisch & ecologisch ongewenst verlies van HCl (zoutzuur) Belangrijke ontwerpparameter: capaciteitsverhouding oxychlorering / thermische VCM produktie Hoe groot is deze waarde bij 100% conversie rendement van beide plants?