BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op

Transkriptio

1 BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op Luennoitsija: Yliassistentti Kimmo Klemola Luennot ja seminaarit 2013: 3. periodi, to klo 14 17, sali periodi ke klo 12 14, sali 1303 Teknillisen kemian laboratorio, Kete 2. vaihe, 1. krs 1

2 2

3 3

4 4

5 5

6 6

7 1) Luennot Maailman ja Suomen raaka-ainevarat ja energiavarat Öljy Kivihiili Maakaasu Biomassa/turve Mineraalit Tärkeimpien raaka-ainevarojen prosesseja (tuotteet kemikaaleja, materiaaleja, energiaa) Yleiskatsaus Suomen prosessi-, kemian- ja energiateollisuudesta päivitettynä tälle päivälle. Luentojen sisältö muuttuu vuosittain. Muutaman tärkeän prosessin lähempi tarkastelu Aine- ja energiataselaskennan perusteita. 2) Seminaarit Pareittain, kesto noin 2 x 6 min + kysymyksiin 3 min Opponentit esittävät kysymyksen/kysymyksiä Julkisen aineiston pohjalta tehdään omatoimisesti selvitys jonkin olemassa olevan prosessin yksityiskohdista. Esimerkiksi turvedieselin valmistus, ammoniakin valmistus... Harjoitellaan aiheeseen liittyvää terminologiaa seminaareissa ja kirjallisuustyössä. Seminaarit arvostellaan ja annetut pisteet tulevat kurssin kotisivulle (nimettöminä) Tavoite: Oppia tuntemaan kemian- ja energiateollisuutta ja niiden raaka-aine- ja tuotevirtoja sekä käyttämään alaan liittyvää kirjallisuutta ja sanastoa 7

8 Luvut 3 4, Saatavana kirjastosta tai... Linkki kurssin www-sivulta: etunnus= Suomalainen kirjakauppa 8

9 3) Tentti Kysymyksiä luennoista (myös puhuttu) sekä Suomen kemianteollisuus -kirjasta ja muusta luentomateriaalista. Seminaariesitysten aiheita voi tulla tenttiin, jos niitä on käsitelty myös kirjassa tai luennoilla. Voi olla myös lyhyt taselasku. 9

10 Seminaarityön pelisäännöt 1) Yrityksiin ei saa ottaa yhteyttä! 2) Suora prujaaminen vanhoista seminaareista tai verkosta copy paste -tyyliin ei ole sallittua! 3) Projekti tehdään pareittain, mutta esitys arvostellaan henkilökohtaisesti. aikataulussa pitää pysyä! 4) Aikataulussa pitää pysyä! Pitää ilmoittaa etukäteen jos esimerkiksi sairauden takia esitys lykkääntyy! PowerPoint-tiedosto sähköpostitse Kimmo Klemolalle esityksen jälkeen. 20 % Arvostelu Suullinen esitys sisältö (oikeat asiat, osaaminen) 70 % esitystapa 15 % esitysmateriaalin laatu 15 % 80 % Tentti luennot tenttikirja ajankohtaiset uutiset muu jaettava materiaali 10

11 Sisältö (saattaa muuttua/muuttuu matkan varrella) Johdanto Raaka-ainevarat ja niiden prosessointi Öljy Öljynjalostusteollisuus Raakaöljyn koostumus Jalostamon prosessit Eri hiilivetyjen soveltuminen moottoripolttoaineen komponentiksi Esimerkki öljynjalostamon yksiköstä:» Leijukatalyyttinen krakkaus Petrokemianteollisuus.» Synteesikaasu» Eteenilaitos Maakaasu Kivihiili Biomassa Prosessikaavioista Reaktorit Lohkokaaviosta virtauskaavioon Eri prosessityyppejä Tärkeitä käsitteitä Kemianteollisuuden tilastoja Rikkidioksidi ja rikkihappo Rikin poisto ja rikin valmistus öljynjalostusteollisuudessa Rikkidioksidia tuottavat prosessit Rikin poltto Pasutuskaasut Rikkihapon valmistus Energia ja kemianteollisuus Metallit ja mineraalit Taselasku 11

12 1. Johdanto Opintojakson tavoitteet: Ymmärtää rajallisten raaka-ainevarojen monet vaikutukset, käyttökohteet ja prosessointitavat. Tutustuttaa Suomen (ja maailman) kemian- ja prosessiteollisuuteen Auttaa ymmärtämään kemikaalien jalostumista teollisuuden raaka-aineketjuissa raaka-aine raaka-aine välituotteita erikoiskemikaaleja lopputuote raaka-aine esim: öljy CO CH 3 OH HCHO liimahartsi Tunnistetaan reaktorit, erotuslaitteet ja ymmärretään niiden tehtävät Saadaan harjoitusta alan terminologian käytössä Sovelletaan ainetaselaskentaa Opitaan toimivaa kemiaa 12

13 Tyypillinen kemiallinen prosessi yksikköoperaatiot reaktorit yksikköoperaatiot laitetekniikka reaktiotekniikka laitetekniikka esim. jauhatus, sekoitus... esim. putkireaktori esim. tislauskolonni, suodatus... Lähde: Octave Levenspiel Kemialliset prosessit, Capex, Opex Kemiallinen reaktori on usein kemiallisen prosessin sydän Kemiallisessa prosessissa raaka-aineista tehdään tuotekemikaaleja, joiden hinta on korkeampi: tuotto = tuotteiden hinta raaka-aineiden hinta kulut Kulut Capex = Capital expenditure, pääomakulut Opex = Operational expenditure = käyttökulut 13

14 Teknillisessä kemiassa pyritään selvittämään onko jokin reaktio toteutettavissa teollisesti teknillisesti mielekkäällä tavalla, valitsemaan sopiva reaktori, mitoittamaan reaktori sekä optimoimaan reaktio-olosuhteet. Reaktion tavoitteena voi olla synteesi tai erotus tai niiden yhdistelmä. (Älä sekoita sanaan teknokemia! Teknokemiallisia tuotteita ovat esim. hygienia- ja kosmetiikkavalmisteet, pesu-, puhdistus- ja kiillotusaineet sekä kynttilät.) 14

15 Laboratorio ja teollinen kemia Suuri määrä teollisesti tärkeitä prosesseja vastaa oppikirjojen reaktioesimerkkejä ja menetelmiä. Monessa teollisessa prosessissa poiketaan kuitenkin laboratoriossa käytetystä kemiasta. Perimmäinen syy on siinä, että tuotteesta saatavan hinnan on vähintään katettava raaka-ainekustannukset, investointi- ja käyttökulut. Reaktiot poikkeavat laboratoriosynteeseistä käytettyjen aineiden ja olosuhteiden kohdalla. esimerkiksi: työturvallisuus, ympäristökysymykset ja asetukset rajoittavat kemikaalien käyttöä usein korkea lämpötila (nopeuttaa) korkea paine (usein parantaa reaktiotasapainoa) Danisco, Kotka

16 unssi (oz) = n. 28,3 g barreli (bbl) =158,9901 L troy-unssi (ozt) =n. 31,1 g yleensä kullankin hinta troy-unsseissa unssi (oz) = n. 28,3 g barreli (bbl) =158,9901 L troy-unssi (ozt) =n. 31,1 g 16

17 unssi (oz) = n. 28,3 g barreli (bbl) =158,9901 L troy-unssi (ozt) =n. 31,1 g unssi (oz) = n. 28,3 g barreli (bbl) =158,9901 L troy-unssi (ozt) =n. 31,1 g 17

18 Kemianteollisuuden tilastoja 18

19 19

20 20

21 21

22 Chart 6.2: Labour productivity in the EU chemical industry 22

23 Chart 1.12: 30 Top chemical companies in the world Chart 1.1: Geographic breakdown of world chemicals sales 23

24 24

25 25

26 26

27 27

28 1.11 Contribution of the chemical industry to the EU economy 28