REAKTORIT JA NIIDEN KÄYTTÖ- KOHTEET
|
|
- Vilho Aro
- 7 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 REAKTORIT JA NIIDEN KÄYTTÖ- KOHTEET Henna Väänänen Opinnäytetyö Toukokuu 2014 Paperi-, tekstiili- ja kemiantekniikan koulutusohjelma Kemiantekniikan suuntautumisvaihtoehto
2 TIIVISTELMÄ Tampereen ammattikorkeakoulu Paperi-, tekstiili- ja kemiantekniikan koulutusohjelma Kemiantekniikka VÄÄNÄNEN, HENNA Reaktorit ja niiden käyttökohteet Opinnäytetyö 39 sivua, joista liitteitä 0 sivua Toukokuu 2014 Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia ideaalireaktoreiden toimintaperiaatteita sekä niiden käyttökohteita. Työ tehtiin Tampereen ammattikorkeakoululle luentomateriaalin aineiston tueksi. Työ on toteutettu kirjallisuustyönä, joten se koostuu ainoastaan teoriaosuudesta. Työssä ensimmäisenä perehdyttiin reaktioihin ja reaktionopeuden merkitykseen reaktoreissa, jonka jälkeen tutustuttiin eri reaktorityyppeihin. Viimeisenä käsiteltiin teollisuuden reaktoreita, reaktoreiden muita käyttökohteita sekä pohdittiin katalyyttien merkitystä reaktoreissa. Asiasanat: ideaalireaktorit, reaktiot
3 ABSTRACT Tampere University of Applied Sciences Degree programme in Paper, Textile and Chemical Engineering Option of Chemical Engineering VÄÄNÄNEN, HENNA Reactors and their applications Bachelor's thesis 39 pages, appendices 0 pages May 2014 The purpose of this thesis was to study the principle of ideal reactors and where those are used. This thesis was commissioned by Tampere University of Applied Sciences to support learning material. This thesis is literature work. At first reactions were studied and the speed of reactions in the reactors. The following part of the work tells about the different kind of reactor types. At the end we will handle the reactions in industry and find out examples of them. In addition, the significance of the catalysts in the reactors.is considered. Key words: idealreactors, reactions
4 4 SISÄLLYS 1 JOHDANTO REAKTIOT Reaktiot prosessissa Stationääritila Reaktionopeus REAKTORIT Reaktoreiden jaottelu Ideaalireaktorit Panosreaktori Puolipanosreaktori Jatkuvatoimiset reaktorit Sekoitussäiliöreaktori Tulppavirtausreaktori Panosreaktorin ja jatkuvatoimisen reaktorin eroja REAKTORIT TEOLLISUUDESSA Panosreaktorit teollisuudessa Jatkuvatoimiset reaktorit teollisuudessa Sekoitussäiliöreaktori ja putkivirtausreaktori teollisuudessa ESIMERKKEJÄ REAKTOREIDEN KÄYTTÖKOHTEISTA Öljynjalostusprosessi Erotusprosessit Muokkausprosessit Puhdistusprosessit Mikrolevän kasvatus fotobioreaktorissa Lannoitteiden valmistus KATALYYTIT JA NIIDEN MERKITYS Katalyytti Katalyyttien ryhmittely Heterogeeninen katalyysi Homogeeninen katalyysi Fotokatalyysi Biologinen katalyysi Merkitys kemiantekniikalle LÄHTEET... 38
5 5 1 JOHDANTO Reaktori on laite tai astia, jossa keskenään reagoivat aineet muuttuvat toisiksi. Reaktoreita on kaikkialla teollisuudessa ja ympärillämme. Näistä osa on helpommin tunnistettavissa kuin toiset. Toimintaperiaatteiden mukaan ideaalireaktorit jaetaan panos- ja jatkuvatoimisiin reaktoreihin, joista jatkuvatoimiset voidaan edelleen jakaa sekoitussäiliöja virtausreaktoreihin. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on perehtyä ideaalireaktoreiden toimintaperiaatteisiin ja käyttökohteisiin teollisuudessa sekä avata reaktoreihin liittyviä keskeisimpiä käsitteitä. Työ on tehty Tampereen ammattikorkeakoululle kirjallisuustyönä eri korkeakoulujen luentomateriaaleja ja alan kirjallisuutta apuna käyttäen. Opinnäytetyötä on tarkoitus käyttää osana kurssimateriaalia.
6 6 2 REAKTIOT 2.1 Reaktiot prosessissa Kemiallinen prosessi on kokonaisuus, jossa lähtöaineista valmistetaan haluttu tuote. Prosessin tarkoituksena on tuottaa taloudellisesti, ympäristöystävällisesti ja turvallisesti haluttua tuotetta valituista raaka-aineista. Raaka-aineet käyvät läpi useita fysikaalisia esikäsittelyitä, joiden tarkoituksena on saattaa raaka-aineet optimaaliseen muotoon kemiallisten reaktioiden kannalta. Esimerkkejä esikäsittelyistä ovat erilaiset pesut, adsorptiot ja eri komponenttien sekoittaminen. Esikäsittelyn läpikäymisen jälkeen raaka-aineet voidaan siirtää varsinaiseen reaktoriin. Tämän jälkeen halutut tuotteet erotetaan reagoimatta jääneistä lähtöaineista ja sivutuotteista sekä puhdistetaan esimerkiksi tislaamalla tai kiteyttämällä. (Johdatus prosesseihin 2013.) KUVIO 1. Kemiallinen prosessi (Johdatus prosesseihin 2013, muokattu). Keskeisessä asemassa kemiallisissa prosesseissa ovat reaktiot. Reaktioita voidaan luokitella usealla eri tavalla, joista ominaisuuksien mukaan jaottelu on hyödyllisin prosessisuunnittelun kannalta. Tällöin reaktiot jaetaan seuraavasti:
7 7 - homogeeniset ja heterogeeniset reaktiot - yksi- ja monivaiheiset reaktiot - katalyyttiset ja ei-katalyyttiset reaktiot - reversiibelit ja irreversiibelit reaktiot - eksotermiset ja endotermiset reaktiot. (Kemialliset reaktiot ja reaktorit.) Homogeenisessä reaktiossa kaikki komponentit ovat samassa faasissa, esimerkkinä mainittakoon synteesikaasureaktio: (1) Heterogeenisessä reaktiossa on vähintään kaksi faasia, joista toisen faasin voi muodostaa myös katalyytti. Esimerkkinä tästä mainittakoon koksin poltto: (2) (Lamminpää 2012.) Yksivaiheisessa reaktiossa lopputuotteet syntyvät suoraan lähtöaineesta A B, kun taas monivaiheisissa reaktioissa lopputuotteet syntyvät vaiheiden kautta. Monivaiheiset reaktiot jaetaan sarja- ja rinnakkaisreaktioihin. (Kemialliset reaktiot ja reaktorit.) Sarjareaktio: A B C, jossa kaikki lähtöaine konvertoituu C:ksi, kun aikaa on tarpeeksi tai reaktori on riittävän iso. (Samanaikaiset reaktiot 2014.) Tyypillisin esimerkki sarjareaktiosta on natriumsulfaatin valmistus: (3) (4) (Kemialliset reaktiot ja reaktorit). Lähtöaineesta syntyy tuotetta B, josta syntyy sopivissa olosuhteissa tuotetta C.
8 8 Rinnakkaisreaktiot: A R (5) A S Tuotteet kilpailevat lähtöaineista. Samoista lähtöaineista muodostuu eri tuotteita. Esimerkkinä käytettäköön ammoniakin polttoa typpihappoteollisuudessa: (6) (7) (Kemialliset reaktorit ja reaktiot; Arpe & Weissermel 2000, ) Useimmat katalyyttiset reaktiot ovat nestefaasireaktioita, jotka tapahtuvat kolloidisysteemeissä. Esimerkkejä katalyyttisistä reaktioista ovat ammoniakkisynteesi, metanolisynteesi ja hiilivetyjen katalyyttinen krakkaus öljynjalostuksessa. (Lamminpää, 2012.) Useimmat ilman katalyyttia tapahtuvat reaktiot ovat kaasufaasireaktioita. Näitä kutsutaan ei-katalyyttisiksi reaktioiksi. Esimerkkejä ei-katalyyttisistä reaktioista ovat kivihiilen palaminen, raudan ruostuminen ja kaasu-neste absorptio, johon liittyy reaktio. (Kemialliset reaktiot ja reaktorit.) Reversiibelit reaktiot voivat tapahtua kumpaan suuntaan tahansa, eli ne ovat palautuvia reaktioita, joissa suunta määräytyy reaktio-olosuhteiden mukaan. Irreversiibelejä reaktioita ei saada tapahtumaan kuin toiseen suuntaan. Reaktioissa tasapaino on pysyvästi tuotteiden puolella. Esimerkkinä irreversiibeleistä reaktioista käytetään natriumin reaktiota veden kanssa: (8) (Kemialliset reaktiot ja reaktorit.) Eksotermisissä reaktioissa vapautuu lämpöä, ja reaktioentalpia on negatiivinen. Tyypillisiä eksotermisiä reaktioita ovat veden jäätyminen ja palamisreaktiot. Esimerkkinä voidaan käyttää vedyn palamista:
9 9 (9) Endotermisissä reaktioissa sitoutuu lämpöä ja reaktioentalpia on positiivinen. Esimerkiksi jään sulaminen on endoterminen prosessi. (Antila ym. 2009, ; Lamminpää 2012.) 2.2 Stationääritila Stationääritilalla eli jatkuvuustilalla tarkoitetaan vakiotoimintatilaa tietyissä olosuhteissa mikä on systeemin ajasta riippumatonta. Termodynaaminen tasapainotila on myös ajasta riippumaton ja sitä ei tule sekoittaa stationääriseen tilaan. Termodynaaminen tasapainotila liittyy suljettuun systeemiin, jossa ei voi esiintyä tasapainotilasta poikkeavaa, eikä ajasta riippumatonta stationääritilaa. Stationääritila liittyy avoimeen systeemiin, jossa on mahdollista saavuttaa tasapainotila. Reaktoreista panos- ja virtausreaktorit ovat hyviä esimerkkitapauksia, joissa tasapaino- ja stationääritilat käyttäytyvät toisistaan poikkeavasti. Panosreaktori on toiminnaltaan epästationäärinen, koska reaktion edetessä reaktioseoksen koostumus muuttuu ajan funktiona. Tämä kyseinen muutos jatkuu kunnes yksi reagoineista komponenteista on kulunut loppuun. Reaktio keskeytetään olosuhteiden muutoksella tai kunnes reaktio on saavuttanut termodynaamisen tasapainotilan. Virtausreaktorit pyrkivät taas ajasta riippumattomaan tilaan eli stationääritilaan. (Johdatus prosesseihin 2013.) 2.3 Reaktionopeus Reaktionopeutta kuvataan symbolilla r ja jokaisella reaktiolla on oma reaktionopeutensa, vaikka reaktorissa tapahtuu useita reaktioita samanaikaisesti. Reaktionopeus kuvaa nopeutta, jolla tietyn reaktion molekyylit muuttuvat toisiksi ja teollisissa prosesseissa sen ymmärtäminen on erityisen tärkeää. Reaktionopeus on pitoisuuksien ja lämpötilan funktio, r=f (lämpötila, pitoisuus), joka kasvaa lämpötilan noustessa. (Lamminpää 2012; Kemialliset reaktiot ja reaktorit.) Reaktioyhtälö kuvaa nopeuden riippuvuutta prosessiolosuhteista eli systeemin tilasta. Yhtälö esitetään yleensä kineettisen yhtälön (reaktionopeusyhtälön) avulla:
10 = f (systeemin tila) = f (prosessiolosuhteet) (10) 10 Reaktionopeus ) = A:n häviämisnopeus. Se kuvaa siis ainemäärä A:ta, joka reagoi tilavuus- ja aikayksikköä kohti. Tämä voidaan esittää seuraavan kaavan (11) muodossa, joka on tyypillisesti homogeenisille reaktioille tarkoitettu: = (11) (Reaktio ja reaktori 2013.) Vastaavasti heterogeenisille katalyyttireaktioille nopeus määritellään joko katalyytin massaa (12) tai pintaa kohti (13). (12) (13),jossa = katalyytin massa = katalyytin pinta-ala = nopeus (Reaktio ja reaktori 2013.)
11 11 3 REAKTORIT 3.1 Reaktoreiden jaottelu Reaktorit ovat kemiallisen prosessin sydän. Kemiallisia reaktoreita on kaikkialla ympärillämme, kuten esimerkiksi polttoaineen palaminen auton moottorissa tai perunan kypsyminen keitettäessä. Jopa ihminen on kemiallinen reaktori. Reaktoreissa aine muuttuu toiseksi aineeksi (Klemola 2011.) Reaktori voi olla myös laite tai astia, jossa kemiallinen reaktio tapahtuu. Osa reaktoreista on helpommin tunnistettavissa kuin toiset. Tunnistettavia reaktoreita ovat esimerkiksi säiliöt ja astiat kemiallisen tehtaan keskellä. Vaikeammin tunnistettavia reaktoreita ovat esimerkiksi kompostikasa, otsonikerros tai joki. (Roberts 2009, 2.) Reaktorit voidaan ryhmitellä monin eri tavoin. Yksi tapa on jakaa reaktorit toimintansa perusteella kolmeen pääryhmään: panosreaktoreihin, puolipanosreaktoreihin ja virtausreaktoreihin eli jatkuvatoimisiin reaktoreihin. Reaktorit voidaan ryhmitellä myös faasien määrän mukaan homogeenisiin ja heterogeenisiin reaktoreihin. Homogeenisissa reaktoreissa, eli yksifaasireaktoreissa, kaikki lähtöaineet ja tuotteet ovat samassa faasissa, kun taas heterogeenisissä reaktoreissa, eli monifaasireaktoreissa. komponentteja on vähintään kahdessa faasissa. Toimintaolosuhteiden mukaan reaktorit voidaan jakaa vielä isotermisiin ja adiabaattisiin reaktoreihin. Tässä jaottelutavassa kuvataan reaktoreiden lämmitykseen ja energiaan liittyviä eroja. Isotermisiä reaktoreita lämmitetään tai jäähdytetään, jotta lämpötila saadaan pidettyä vakiona. Adiabaattisissa reaktoreissa reaktioseoksen lämpötilan muutoksen aiheuttaa reaktiossa vapautunut tai sitoutunut energiamäärä. Ympäristön ja reaktorin välillä energian siirtymistä ei tapahdu. (Prosessikaavioiden yksityiskohtainen tarkastelu 2012; Johdatus prosesseihin 2013.) 3.2 Ideaalireaktorit Panosreaktorit, puolipanosreaktorit sekä virtausreaktorit ovat ideaalireaktoreiden kolme päätyyppiä (Roberts 2009, 36). Karkeasti ideaalireaktorit voidaan jakaa panosreaktoreihin ja virtausreaktoreihin. Ideaaliset virtausreaktorit voidaan jakaa vielä kahteen tyyp-
12 piin: tulppavirtausreaktoreihin ja jatkuvatoimisiin sekoitusreaktoreihin. (Johdatus prosesseihin 2013.) Panosreaktori Panosreaktorit ovat yleisesti käytettyjä reaktoreita hienokemikaalien tuotannossa, kuten lääke- ja kosmetiikkateollisuudessa. Myös useat biotekniikassa käytetyt reaktorit ovat panosreaktoreita. (Moulijin, Makkee & Van Diepen 2001, 402.) Reaktoreita käytetään, kun operoitavat määrät ovat pieniä, koekäytössä tai kun valmistetaan kalliita tuotteita. Panosreaktoreiksi kutsutaan reaktoreita johon ei reaktion aikana lisätä eikä poisteta lähtöaineita tai tuotteita. (Fogler 2006, ) Panosreaktoreita on kahta tyyppiä: vakiotilavuuksinen reaktori ja vakiopaineinen reaktori. Vakiotilavuuksinen reaktorissa reaktion edetessä paine voi muuttua, kun taas vakiopainereaktorissa tilavuus voi muuttua. (Johdatus prosesseihin 2013.) Ideaalisen panosreaktorin oletuksena on, että reaktorin sisällä oleva seos on täysin sekoittunut. Tämä tarkoittaa sitä, että reaktorissa ei ole lämpötila- eikä konsentraatiogradienttia, ei ainakaan samassa faasissa olevassa nesteessä. Myös paineen oletetaan pysyvän samana kullakin ajan hetkenä. Reaktionopeus ja olosuhteet ovat siis samat reaktorin jokaisessa kohdassa. (Roberts 2009, 38; Lamminpää 2012; Johdatus prosesseihin 2013.) Tuotannon alussa, kun reaktorin säiliö on täytetty, ollaan tuotanto valmis aloittamaan (Roberts 2009, 38). Reaktioon tarvittavat aineet täytetään reaktorin säiliöön joko samanaikaisesti tai peräkkäin ja sekoitetaan sekoitinkoneistolla. Reaktioseos on koko reaktioajan säiliössä ja seosta sekoitetaan koko tuotannon ajan. Panosreaktori tarvitsee yleensä myös lämmitys- tai viilennysvaipan, jotta saavutetaan reaktiolle vaadittava lämpötila. Panosreaktori on tuotannoltaan epäjatkuva, minkä takia tuotetta saadaan reaktorista vasta panosajan loputtua. (Lamminpää 2012; Encyclopedia of chemical engineering equipment; Roberts 2009, 39.) Seoksen koostumus muuttuu reaktorissa ajan funktiona, mikä tarkoittaa, että se on dynaamisessa tilassa. (Lamminpää 2012.) Reaktioajan loputtua reaktori tyhjennetään pohjaventtiilin kautta, puhdistetaan ja täytetään säiliö uudelleen. (Johdatus prosesseihin 2013) Lopputuote muodostuu varsinaisesta reaktiotuotteesta, muuttumattomista lähtöaineista, sivutuotteista sekä liuotteista. Joissain tapauksissa reaktiomassa on jälkikäsiteltävä eli aineosat on eroteltava toisistaan.
13 13 KUVA 1. Panosreaktori (essentialchemicalindustry.org, muokattu) Panosreaktoreiden etuja ovat sen rakenteellinen yksinkertaisuus, mahdollisuus korkeamman konversion saavuttamiseen sekä alhaisemmat investointikustannukset kuin muilla reaktoreilla. Etuna on myös reaktorin monikäyttöisyys, eli reaktorilla voidaan tehdä eri tuotteita tai saman tuotteen eri synteesivaiheita. Panosreaktoreita on helpompi tyhjentää ja steriloida verrattuna muihin reaktoreihin, mutta tuotteesta toiseen vaihtaminen vie aikaa ja aiheuttaa niin sanottua tyhjää aikaa. Tämä nostaa osaltaan käyttökustannuksia. Panosreaktoria käytettäessä energiakustannukset ovat korkeat, sillä lämmittäessä tai jäähdyttäessä reaktoria koko sekoitussäiliö on jäähdytettävä tai lämmitettävä jokaisen panoksen yhteydessä. Lisäksi tuotteen laatu vaihtelee erien välillä. (Sinnott & Towler 2013, 47.)
14 Puolipanosreaktori Puolipanosreaktori ja panosreaktori muistuttavat laitteistoltaan sekä toiminnaltaan hyvin paljon toisiaan. Molempia reaktoreita käytetään hienokemikaaliteollisuudessa ja bioprosesseissa. Erona reaktoreissa on kuitenkin komponenttien lisääminen. Puolipanosreaktoreihin komponentti tai komponentit lisätään tai joko poistetaan vähitellen reaktion edetessä, kun taas panosreaktoreihin lähtöaineet lisätään ennen reaktion aloittamista. (Aalto yliopisto 2013; Encyclopedia of chemical engineering equipment.) KUVA 2. Puolipanosreaktori (Fogler & Gurmen, 2007) 3.3 Jatkuvatoimiset reaktorit Jatkuvatoimiset reaktorit voidaan jakaa tulppavirtaus- ja sekoitussäiliöreaktoreihin. Molemmat reaktorityypit toimivat yleensä statiönääritilassa, mikä tarkoittaa, että syötön konsentraatio, paine tai lämpö eivät muutu ajan kuluessa. (Johdatus prosesseihin 2013.) Jatkuvatoimisen reaktorin käyttö on taloudellisesti järkevää silloin, kun yksittäistä kemiallista tuotetta tuotetaan useita satoja tuhansia kiloja vuodessa. Tällöin tuotteelle valitaan sopiva reaktori, joka työstää ainoastaan kyseistä ainetta. Reaktori voi toimia yhtäjaksoisesti jopa yli vuoden, jolloin reaktori sammutetaan ainoastaan suunniteltujen pysähdyksien, huoltojen ja katalyyttien vaihtamisen ajaksi. Lähes kaikki öljyjalostamot toimivat jatkuvatoimisesti, sillä jalostamoissa valmistetaan vuosittain valtavia määriä erilaisia polttoaineita, voiteluaineita ja kemiallisia aineita. Myös monet tunnetut poly-
15 15 meerit (esimerkiksi polyeteeni ja polystyreeni) sekä tunnetut kemikaalit (esimerkiksi ammoniakki, metanoli, eteeni ja styreeni) tuotetaan jatkuvatoimisissa reaktoreissa. (Roberts 2009, 43.) Jatkuvatoimisia reaktoreita kytketään usein rinnan tai sarjaan. (Aalto yliopisto 2013) Sekoitussäiliöreaktori Sekoitussäiliöreaktoria, lyhenteeltään CSTR (Continuous Stireed-Tank Reactor), käytetään suurille ainemäärille erityisesti neste-neste, kaasu-neste ja neste-kiinteäreaktioille, sekä viskooseille nesteille (Reaktio ja reaktori 2013.) Sekoitussäiliöreaktoreissa, kuten panosreaktoreissakin, on sekoitin, joka huolehtii siitä, että seos on täysin sekoittunut. Tämä tekee seoksesta ideaalisen. Täydellisen sekoituksen vuoksi konsentraatio ja reaktiossa vallitseva lämpötila ovat kauttaaltaan vakioita ja samat kuin reaktorin ulosvirtauksessa (Fogler 2006, 13.) Sekoittimia on useita erilaisia malleja joista voidaan valita käyttötarkoitukseen parhaiten sopiva sekoitin (Kuva 4.). (Pihkala 2011,84-85). Sekoitussäiliöreaktori on tankki, jonne lisätään haluttua lähtöainetta ja josta tuotetta voidaan poistaa reaktion aikana. Käsiteltävä aine lisätään syöttöaukosta reaktorin pohjalle, josta se sekoittimen vaikutuksesta virtaa ylöspäin. Sekoittunut, valmis tuote saadaan pohjassa olevasta ulostuloaukosta (Kuva 3).
16 16 KUVA 3. Sekoitussäiliöreaktori (Engineering Questions Answers QnA, muokattu) Sekoitussäiliöreaktorin etuina ovat hyvä lämmönhallinta, kuten lämpötilan helppo säätö, ja lämmönsiirron suuri pinta-ala. Haittoja ovat suuret tilavuudet, joita on vaikea käsitellä, reaktioiden keskimääräistä hitaampi tapahtuminen sekä tuotteen vähäisempi syntyminen tilavuutta kohden. (Reaktio ja reaktori 2013.) KUVA 4. Sekoittimia (Encyclopedia of chemical engineering equipment ;Copyright DCI, Inc., St. Cloud, MN)
17 Tulppavirtausreaktori Tulppavirtausreaktori, lyhenteeltään PFR (Plug-Flow Reactor), tunnetaan myös nimellä putkireaktori. Reaktori on toimintaperiaatteeltaan virtausreaktori, mikä tarkoittaa ideaalitilassa sitä, että virtauksen oletetaan olevan vahvasti turbulenttia. Reaktori toimii tulppavirtaustilassa eli sekoittumista ei tapahdu virtauksen suunnassa. Tämä tarkoittaa, että konsentraatioeroja ei esiinny reaktorin säteen suunnassa vaan ainoastaan pituussuunnassa (akselisuunnassa). Konsentraatio muuttuu sen myötä mitä pidemmälle seos putkessa etenee. (Fogler 2006, 14.) Putkireaktoriin lisätyt reaganssit reagoivat ja sekoittuvat ainoastaan samanaikaisesti syötettyjen reaganssien kanssa. Kun virtaus etenee tulppamaisena, virtauksessa ei ole radiaalisesti eroa reaktionopeudessakaan. Putkeen syötetyt lähtöaineet reagoivat virratessaan reaktorissa eteenpäin, mikä aiheuttaa putkessa konsentraatioprofiilin muuttumista. Kaikella reaktoriin syötettävällä materiaalilla on sama viipymäaika. Reaktion edistymisaste ei ole riippuvainen putkireaktorin muodosta vaan sen tilavuudesta. Putkireaktori muodostuu joko yhdestä isosta putkesta tai monesta samansuuntaisesta putkesta yhdessä ja se toimii stationääritilassa. Reaktori on yleisesti käytetty kaasu-faasi- ja katalyysireaktioissa. (Fogler 2006, 15; Reaktio ja reaktorit 2013; Sinnot & Towler 2013, ) Putkireaktorit soveltuvat hyvin suurille ainemäärille ja nopeille reaktioille. Reaktorin etuina ovat sen yksinkertainen rakenne ja vakiovirtaus, ja tuotetta syntyy myös enemmän reaktorin tilavuutta kohden kuin muissa jatkuvatoimisissa ideaalisissa reaktoreissa. Haittoina ilmenevät lämpötilan vaikea säätäminen ja lämmön hankala siirtäminen. (Reaktio ja reaktori 2013.) KUVA 5. Tulppavirtausreaktori (Planteamiento y Resolución Matemática de un Reactor Tubular, muokattu)
18 Panosreaktorin ja jatkuvatoimisen reaktorin eroja Jatkuvatoimiset reaktorit ja panosreaktorit eroavat toisistaan käyttötarkoituksiltaan ja toiminnaltaan. Eroina ovat eritoten reaktoreiden käyttökustannukset, ajankäyttö, muunneltavuus ja hallinta. Jatkuvatoimiset reaktorit ovat kustannuksiltaan edullisemmat, kun taas panosreaktoreiden pääomakustannukset ovat pienemmät, sillä jatkuvatoimiset reaktorit vaativat enemmän tukilaitteita ja instrumentointia toimiakseen. Ajankäytöltään jatkuvatoimisten reaktoreiden käyttö on tehokkaampaa kuin panosreaktoreiden, sillä aikaa ei kulu täyttö-, tyhjennys- ja puhdistusvaiheisiin. Panosreaktorit ovat kuitenkin helpommin muunneltavissa erilaisille reaktioille kuin jatkuvatoimiset reaktorit. Jatkuvatoimiset reaktorit voidaan yhdistää jälkikäsittelylaitteisiin suoraan, kun taas panosreaktoreiden yhdistäminen jälkikäsittelylaitteisiin vaatii vesisäiliöitä. Myös panosreaktoreiden hallinta ja säätäminen on vaikeampaa kuin jatkuvatoimisilla reaktoreilla. (Taulukko 1). (Johdatus prosesseihin 2013.) TAULUKKO 1. Jatkuvatoimisen ja panosreaktorin vertailu (Reaktio ja reaktorit 2013, muokattu) Kustannukset Jatkuvatoiminen reaktori pienemmät käyttökustannukset Panosreaktori pienemmät pääomakustannukset Ajankäyttö ei hukka-aikaa hukka-aikaa Tuotantomittakaava ja ajonpituus t/a, pitkä-ajo 100 t/a, lyhyt ajo Muunneltavuus huono hyvä Yhdistäminen jatkuviin jälkikäsittelylaitteisiin suoraan välisäiliöiden avulla Säätö ja hallinta helppoa vaikeampaa
19 19 4 REAKTORIT TEOLLISUUDESSA Kemianteollisuuden merkittävimpiä aloja ovat öljynjalostus ja petrokemia. Reaktorit ovat näillä teollisuudenaloilla keskeinen osa toimivaa ja onnistunutta kokonaisuutta. Neste Oil Oyj jalostamon yhteyteen on rakennettu petrokemian teollisuus, jonka perusyksikkönä on eteenilaitos. Petrokemiantehtailla valmistetaan lisäksi myös propeenia, butadieeniä, bentseeniä, kumeenia, fenolia ja asetonia. Näistä tuotteista propeeni ja eteeni jatkavat muovitehtaalle muovin valmistukseen. Petrokemikaalien ja muovin tuotanto siirtyivät Borealis Polymers Oy:lle vuonna (Hase ym. 1998, 24 25; Prosessitekniikka.) Kemianteollisuus ei ole kuitenkaan ainoa teollisuuden ala, jossa reaktorit ovat korvaamattomia. Myös metsä-, metalli-, elintarvike-, lääke- ja energiateollisuus ovat aloja, jotka vaativat toimiakseen prosessiin sopivan reaktorin. (Klemola 2011) Yleisimmät teollisuudessa käytettävät reaktorit ovat panos-, sekoitussäiliö- ja putkireaktori, jotka toimivat enemmän tai vähemmän ideaaliolosuhteissa. Suurin osa teollisuuden reaktoreista on kuitenkin monifaasireaktoreita. Jokaisella reaktorilla on omat erityispiirteensä, minkä vuoksi niitä käytetään eri käyttötarkoituksissa. (Fogler 2006, 21.) 4.1 Panosreaktorit teollisuudessa Panosreaktoria käytetään ensisijaisesti nestefaasireaktioihin. Tyypillisimpiä prosesseja, joissa käytetään panosreaktoreita ovat lääkkeiden valmistus (kuva 6), elintarviketeollisuus (kuva 7), metallurgia ja koetuotanto. Panosreaktorin ja puolipanosreaktorin haittapuolina ovat korkeat työkustannukset, suhteellisen alhainen tuotanto aikayksikköä kohden sekä tuotannon laadun panoskohtaiset vaihtelut, jotka voivat aiheuttaa ongelmia jatkokäsittelyssä. Puolipanosreaktoreita voidaan käyttää myös kaksifaasireaktioissa. Etuina ovat panosreaktorin muunneltavuus erilaisille neste- ja kaasufaasireaktioille. (Fogler 2006, 21; Johdatus prosesseihin 2013.)
20 20 KUVA 6. Panosreaktori lääketeollisuudessa (Encyclopedia of chemical engineering equipment; Copyright DCI Inc., St. Cloud, MN) KUVA 7. Panosreaktori meijeriteollisuudessa (Encyclopedia of chemical engineering equipment; Copyright DCI Inc., St. Cloud, MN) 4.2 Jatkuvatoimiset reaktorit teollisuudessa Jatkuvatoimisia reaktoreita käytetään teollisuudessa pääsääntöisesti suuren mittakaavan tuotannoissa. Tuotannon koon kasvattamiseksi voidaan useita reaktoreita kytkeä sarjaan tai rinnan, mutta yksittäisen reaktorin koko saadaan kuitenkin pidettyä sellaisena, että siellä tapahtuvat aine- ja lämmönsiirtoilmiöt ovat helposti hallittavissa. (Johdatus prosesseihin 2013.)
21 Sekoitussäiliöreaktori ja putkivirtausreaktori teollisuudessa Teollisuudessa käytetään sekoitussäiliöreaktoria, kun vaaditaan jatkuvatoimista reaktoria, jossa on voimakas sekoitus tai kun raaka-aineet eivät sovellu putkireaktoriin, esimerkiksi jätevedenpuhdistamoissa tai maaliteollisuudessa. Sekoitussäiliöreaktoreita voidaan käyttää joko yksin tai sarjaankytkettynä. Reaktorin lämpötilan kontrollointi on helppoa reaktorin sisäänrakennettujen lämmönsiirtoelimien avulla. Haittapuolena sekoitussäiliöreaktorissa on kuitenkin lähtöaineiden alhainen konversio tilavuusyksikköä kohden. Korkeamman konversion saavuttamiseksi vaaditaan suurta reaktoria tai useamman sekoitussäiliöreaktorin kytkemistä sarjaan eli kaskadiin. (Fogler 2006, ) Sekoitussäiliöreaktoreita voidaan käyttää myös biologisissa prosesseissa, kuten soluviljelyssä (kuva 8). KUVA 8. Biologissa prosesseissa käytetty sekoitussäiliöreaktori. (Encyclopedia of chemical engineering equipment; Pictures copyright New Brunswick Scientific, Edison, NJ) Kuvassa 9 on sekoitussäiliöfermentori, jonka kapasiteetti on 500 litraa. Fermentoreita käytetään biologisissa prosesseissa monilla teollisuudenaloilla, kuten oluen ja antibioottien valmistuksessa sekä jätteiden käsittelyssä.
22 22 KUVA 9. Fermentori (Encyclopedia of chemical engineering equipment; Pictures copyright New Brunswick Scientific, Edison, NJ) Jatkuvatoimisista reaktoreista putkireaktoria käytetään sekä kaasufaasireaktioissa, että katalyyttisissä kaasu-kiinteä-reaktioissa. Hiilivetyjen höyrykrakkaus, eli eteenin tuotanto, on yksi tärkeimmistä kaasufaasireaktioista, joka tapahtuu putkireaktorissa. Virtausreaktoreista putkireaktori antaa yleensä korkeamman konversion tilavuusyksikköä kohden. Putkireaktorin huonona puolena on lämpötilan vaikea säätäminen. Ajamalla reaktoria pienellä konversiolla voidaan lämmönsäätämisen tarvetta kuitenkin pienentää, sillä tällöin lähtöaine täytyy kierrättää. (Johdatus prosesseihin 2013; Fogler 2006, ) Putkivirtausreaktoreita voidaan käyttää laaja-alaisesti erilaisissa kaasu- tai nestefaasisysteemeissä. Teollisuudessa putkivirtausreaktoreita käytetään bensiinin tuotannossa, öljyteollisuudessa ja rikkidioksidin hapetuksessa rikkitrioksidiksi (kuva 10).
23 23 KUVA 10. Turbulenttinen reaktori (Encyclopedia of chemical engineering equipment; Copyright Robert Hesketh, Rowan University, Glassboro, NJ) Putkivirtausreaktoreita voidaan käyttää myös bioreaktoreina. Kuvassa olevaa putkivirtaus-bioreaktoria käytetään levän tuottamiseen. Kun levä on puristettu ja kuivattu, sitä voidaan käyttää biodiesel-reaktorin polttoaineena (kuva 11). KUVA 11. Putkivirtausreaktori teollisuudessa (Encyclopedia of chemical engineering equipment; Copyright Robert Hesketh, Rowan University, Glassboro, NJ)
24 24 Kaasufaasivirtausreaktorit ovat yleensä putkireaktoreita, kun taas homogeeniset nestefaasivirtausreaktorit ovat useimmiten sekoitusreaktoreita. Heterogeenisistä katalyyttisistä reaktoreista kiinteäpatjareaktoria voidaan käsitellä ideaalisena putkireaktorina ja leijukerrosreaktoria ideaalisena sekoitusreaktorina, vaikka heterogeeniset reaktorit eivät ole varsinaisesti ideaalireaktoreita. (Fogler 2006, 23 24; Johdatus prosesseihin 2013.)
25 25 5 ESIMERKKEJÄ REAKTOREIDEN KÄYTTÖKOHTEISTA 5.1 Öljynjalostusprosessi Tärkeimmät tuotteet, joita öljynjalostusprosesseista saadaan, ovat bensiinit, polttoöljyt, dieselpolttoaineet ja perusöljyt, joita käytetään voiteluaineiden valmistamiseen. Muita öljynjalostuksen tuottamia tuotteita ovat muun muassa nestekaasut, bitumi, liuottimet, erikoisbensiini sekä raaka-aineet petrokemian teollisuudelle. Öljynjalostus voidaan jakaa kolmeen erilliseen pääprosessiin, jotka jaetaan edelleen osaprosesseihin: A. Erotusprosessit 1. suolanpoisto 2. esitislaus 3. suoratislaus 4. tyhjötislaus B. Muokkausprosessit 1. pohjaöljy-yksikkö 2. vetykrakkaus 3. leijukatalyyttinen krakkaus 4. oksygenaattien tuotanto 5. alkalointi 6. reformointi C. Puhdistusprosessit 1. rikinpoisto 2. rikkivedyn talteenotto (Pihkala 2011, 238, 247) Erotusprosessit Ensimmäinen erotusprosessivaihe on suolanpoisto raakaöljystä. Tätä varten lämmitettyyn raakaöljyyn lisätään voimakkaasti sekoittaen noin 3 5 % vettä pieninä pisaroina. Öljyssä olevat vesipisarat liuottavat suolat ja erottuvat painovoimaisesti säiliön pohjalle. Pohjalle laskeutuvat lisäksi kiinteät epäpuhtaudet, jotka pumpataan yhdessä erottunei-
26 den veden ja suolan kanssa jätevesilaitokselle. (Antila ym. 2008, 275; Pihkala 2011, ) 26 Esitislausvaiheessa raakaöljystä poistetaan bensiini- ja nestekaasukomponentteja haihduttamalla. Raakaöljy kuumennetaan lämpötilaan o C ennen tislauskolonniin syöttämistä, jolloin yli 60 % öljystä höyrystyy. Kuumennettu öljy johdetaan esitislauskolonnin pohjalta esilämmityksen kautta kuumennusuuneihin. Öljysumu jatkaa suoratislauskolonnin haihdutusosaan, jossa neste- ja kaasufaasi erottuvat painovoiman vaikutuksesta. Neste virtaa alaspäin ja höyrystynyt kaasu ylöspäin. (Antila ym. 2008, 275; Pihkala 2011, ) Tislauskolonni on korkea lieriömäinen torni, jossa on kymmeniä päällekkäisiä välipohjia. Suoratislauskolonnissa neste virtaa alaspäin ja höyry nousee ylöspäin kohti huippua, kuten kaikissa kolonneissa. Ainoastaan bensiini ja sitä kevyemmät jakeet voivat saavuttaa kolonnin huipun. Kolonnin keskivaiheelta otetaan talteen raskaimmat jakeet, jotka ovat lauhtuneet matkalla. Sivu-ulosottoja kutsutaan keskitisleiksi. Kaasu- ja bensiinijakeet menevät tislauksen jälkeen butaanin poistoon, josta kaasujae johdetaan rikinpoiston kautta kaasujen talteenottoyksikköön missä polttokaasu erotetaan nestekaasusta. (Hase ym. 1998, 27; Antila ym. 2008, 276; Pihkala 2011, ) Tislautumaton pohjaöljy, joka on kuumennettu noin 400 o C lämpötilaan, johdetaan tyhjötislauskolonniin. Tyhjötislauksessa ainetta tislataan normaalipainetta alemmassa paineessa, jonka avulla pohjaöljystä saadaan erotettua jakeita, jotka kelpaavat katalyyttisten krakkausyksiköiden syötöksi. Näitä kutsutaan tyhjökaasuöljyiksi. Tyhjötislausyksikön yhteydessä toimii bitumiyksikkö, jossa valmistetaan kaasuöljyä, polttoöljyä ja bitumikomponentteja. (Hase ym. 1998, 27; Pihkala 2011, ) Muokkausprosessit Pohjaöljy-yksikön syötteeksi johdetaan bitumiyksikön ja tyhjötislauksen pohjatuotteet sekä vähärikkinen tyhjökaasuöljy. Pohjaöljy-yksikön ansiosta voidaan jalostamon syöttöaineena käyttää raskaampaa ja rikkipitoisempaa raakaöljyä, mikä vähentää samalla raskaspolttoöljyn tuotantomäärää ja lisää rikittömien liikennepolttoaineiden tuotantoa. Pohjaöljy-yksikön päätuotteena on rikitön dieselöljy. (Pihkala 2011, 242.)
27 27 Vetykrakkauksessa tisleitä krakataan katalyyttisesti 400 C lämpötilassa ja 140 barin paineessa. Tällöin korkeassa lämpötilassa kiehuvat hiilivedyt pilkkoutuvat pienemmiksi ja muuttuvat vetyä sitoen kevyemmiksi hiilivedyiksi. Vetyä tuotetaan maakaasusta, vety-yksikössä. (Pihkala 2011, 242.) Vetykrakkausyksikkö koostuu kahdesta eri osasta: reaktori- ja tislausosasta. Reaktoriosa koostuu kahdesta reaktorista, joiden läpi öljysyöttö johdetaan. Ensimmäisessä reaktorissa öljysyöttö käsitellään hydraamalla, jotta typpi ja rikki saadaan poistettua. Öljysyötön mentyä ensimmäisen reaktorin läpi johdetaan se toiseen reaktoriin, jossa öljy krakataan vedyn ja katalyytin avulla. Tislausosassa tuotteet erotellaan toisistaan kahden kolonnin eli butaaninpoisto- ja pääkolonnin avulla. Butaaninpoistokolonnissa erotetaan kevyet nestekaasujakeet, ja pääkolonnissa erotetaan loput komponentit, jotka saadaan yksikön tuotteena. Koko vetykrakkausyksikön tarkoituksena on tuottaa raskaasta kaasuöljystä kevyempiä hiilivetyjä katalyyttisesti paineen ja vedyn avulla. (Pihkala 2011, 242.) Leijukatalyyttisen krakkauksen tarkoituksena on rikkoa suurimmat ja painavimmat hiilivetymolekyylit pienemmiksi ja kevyemmiksi molekyyleiksi. Krakkaus tapahtuu 1,5 barin ja 500 o C:n lämpötilassa. Leijukatalyyttinen krakkausyksikkö koostuu rinnakkain olevista reaktorista ja regeneraattorista, joita yhdistävät nousuputki ja palautusputki käytetylle katalyytille. Nousuputken kautta katalyytti kulkee höyrystyneen syöttö-öljyn kuljettamana regeneraattorista reaktoriin. Krakkautumisreaktioista pääosa tapahtuu kuitenkin jo nousuputkessa. Reaktorissa katalyytti erotetaan syklonin avulla höyrystyneistä hiilivedyistä ja palautetaan takaisin regeneraattoriin. Regeneraattorissa koksi, joka on kertynyt katalyytin pinnalle, poltetaan ilman avulla leijutetussa tilassa. Kaksivaiheisilla sykloneilla regeneraattorissa syntyvistä savukaasuista voidaan erottaa katalyyttipöly. Reaktorista krakkautuneet öljyhöyryt johdetaan tislauskolonniin jossa ne tislataan tuotteiksi. Syntyviä tuotteita ovat muun muassa korkeaoktaaninen bensiini, kevytkaasu, keskitisleet, kaasujakeen nestekaasut ja pohjaöljy. Näistä tuotteista pohjaöljy sekoitetaan selkeytyksen jälkeen raskaaseen polttoöljyyn. (Pihkala 2011, 243.) Oksygenaatit eli happea sisältävät hiilivedyt ovat vähäpäästöisen bensiinin olennaisimpia komponentteja. Happea sisältäviä bensiinikomponentteja ovat muun muassa ETBE, MTBE ja TAME. Oksygenaatteja tuotetaan katalyyttisesti kaasuista.
28 28 Alkylaatit ovat moottoribensiinikomponentteja, joiden oktaaniluku on noin Alkylointiyksikössä, jossa alkylaatit valmistetaan, käytetään syöttönä nestekaasujakeista erotettua isobutaania sekä buteenijaetta. (Pihkala 2011, ) Öljynjalostamon alkylointiyksikköä kutsutaan fluorivetyhappoyksiköksi. Putkireaktorissa tapahtuvat buteenin ja isobutaanin reaktiot, joissa on läsnä myös fluorivetykatalyytti noin 30 o C:n lämpötilassa ja 6 barin paineessa. Reaktiotuotteet johdetaan reaktorista selkeyttimeen, jossa fluorivety erotetaan reaktiotuotteista ja johdetaan jäähdytyksen jälkeen putkireaktoriin takaisin. Alkylaattituote erotetaan muista reaktiotuotteista alkylaatin erotuskolonnissa. Alkylointireaktoriin palautetaan isobutaani, ja propaanin erotuskolonniin johdetaan propaanipitoinen jae, joka johdetaan taas edelleen propaanin puhdistukseen. Alkylointiyksikkö sisältää myös fluorivedyn, jätekaasujen ja jäteveden puhdistuslaitteet. Hapankaasupesurissa lipeä (NaOH) poistaa fluorivedyn kaasuista. Lipeästä pesu suoritetaan saostamalla fluoridit kalsiumkloridin ( ) avulla. Tämän jälkeen kalsiumfluoridi ) siirretään laskeutusaltaaseen ja edelleen jätteeksi. (Hase ym. 1998, 32 33; Pihkala 2011, ) Reformoinnissa matalaoktaaninen bensiini muuttuu korkeaoktaaniseksi bensiiniksi. Reaktiot reformoinnissa tapahtuvat C lämpötilassa ja 5 9 barin paineessa. Syöttönä käytetään vetykrakkausyksikön ja raakaöljytislauksen bensiiniä sekä katalyyttina platinaa. Katalyytin pinnalle muodostuu sivureaktiona koksia. Jatkuvatoimisissa regeneroininssa koksi poltetaan ja katalyytti palautetaan reaktoreihin takaisin. Refermoinnissa syntyvistä reaktiotuotteista erotetaan vety ja poistetaan kaasumaiset yhdisteet. Erotettu vety käytetään vetykrakkauksessa ja rikinpoistoyksikössä. Vetyvapaa reformaattituote johdetaan tislaukseen, jossa bentseenipitoinen jae erotetaan bentseenilaitoksen syöttöaineeksi. (Pihkala 2011, 245.) Puhdistusprosessit Rikinpoistoyksikön tarkoituksena on poistaa rikki syöttöaineista. Reaktio suoritetaan metallikatalyytin avulla noin C lämpötilassa, vetypaineessa. Rikinpoistoreaktiossa rikki pelkistyy rikkivedyksi ja samalla poistuvat happi sekä typpi ammoniakkina. Lopputuote stabiloidaan tai tislataan eri jakeiksi. (Pihkala 2011, 245.) Rikkivedyn talteenottoyksiköissä rikkivety otetaan talteen ja muutetaan rikkidioksidiksi. Reaktorista rikki poistetaan kaasuna. Kaasu lauhdutetaan sulaksi rikiksi ja pumpataan
29 29 varastoon. Talteen saadusta rikkivetykaasusta valmistetaan rikkilaitoksella alkuainerikkiä. Talteenotto tapahtuu kahdessa vaiheessa: ensin termisessä vaiheessa, jota seuraa katalyyttinen vaihe. Katalyyttinen vaihe tapahtuu kolmessa reaktorissa, joista kahdessa ensimmäisessä rikkivety ja rikkidioksidi reagoivat keskenään alkuainerikiksi. Viimeisessä reaktorissa jäljelle jäänyt rikkivety hapetetaan alkuainerikiksi. (Pihkala 2011, 246.) 5.2 Mikrolevän kasvatus fotobioreaktorissa Bioreaktorin eli fermentori voi olla joko avoin tai suljettu reaktori. Näistä avoin reaktori tuottaa kokoonsa nähden suhteessa enemmän biomassaa kuin suljettu reaktori. Tarpeesta riippuen bioreaktorit voivat olla toimintaominaisuuksiltaan panosreaktoreita tai jatkuvatoimisia reaktoreita. Fotobioreaktori on suljettu bioreaktori. Kuvassa (13) on mikroleväkasvatuksen prosessi yksinkertaistettuna. Reaktorina toimii muovista tai lasista valmistettu suljettu säiliö tai putki. Reaktorin tärkeimpinä kriteereinä ovat valon saannin optimointi ja sekoitus. Sekoituksella on myös selvä merkitys riittävään valon saantiin. Sekoituksen tarkoituksena onkin estää biomassan liika kiinnittyminen seinään, jolloin valon saanti häiriintyy. Sekoituksen tulee kuitenkin olla tarpeeksi hellävaraista, etteivät leväsolut rikkoudu. Kasvatusliuos voi koostua suolaisesta, makeasta tai epäpuhtaasta vedestä. Optimaalisin lämpötila levän kasvulle on C, ja suurin osa mikrolevästä suosii neutraalia ph:ta, vaikka levien välillä on myös poikkeuksia. Reaktorissa levä tarvitsee ravinteita, joista oleellisimpia ovat typpi, fosfori, rauta ja hiili. Hiiltä levä voi ottaa suoraan ilmasta, tai sitten levä hyödyntää hiiltä, joka on kemiallisesti sitoutunut liukoisiin karbonaatteihin. Pimeässä kasvatettavien levien ravinteeksi sopivat teollisuus- ja maatalousjätteet, kuten esimerkiksi paperiteollisuuden jäteliemet sekä korret ja oljet. Leväbiomassan kasvattaminen on tehokasta, kun olosuhteet ovat oikeat. Tyypillisesti levämassa kaksinkertaistuu 24 tunnin aikana. Eksponentiaalisessa kasvuvaiheessa voi massa kaksinkertaistua jo 3,5 tunnin aikana. Fotobioreaktori tuottaa fotosynteesin sivutuotteena happea. (Mannila 2011; Rimppi 2009; Viitaja 2012.)
30 30 KUVA 12. Mikrolevän kasvatusprosessi (Znad H et al, 2012) Kuvassa 13 on esitetty periaatekuva putkifotobioreaktorista. Levänkeräysputket ovat vaakasuorassa asennossa maan tasalla. Systeemissä liuos kiertää säiliön ja putkien väliä kunnes levä korjataan. Systeemiin syötetään ravinteita, hiilidioksidia sekä tuoretta leväliuosta. (Chisti 2007, ) KUVA 13. Putkifotobioreaktori (Chisti 2007, 298.)
31 Lannoitteiden valmistus Valtaosa valmistetusta lannoitteista ovat moniravinteisia (NKP-lannoitteita), ja ne koostuvat pääasiassa ammoniumsulfaatin, ammoniumnitraatin, ammoniumfosfaatin ja kaliumkloridin seoksista. Pääravinteina toimivat typpi (N), kalium (K) ja fosfori( P). Lannoitteiden valmistus voidaan jakaa kuuteen vaiheeseen: 1. liuotusreaktoreissa tapahtuvat reaktiot 2. lietteen rakeistus ja kuivaus 3. seulonta 4. jäähdytys 5. pinnoitus 6. kaasujen pesu ja pölynerotus (Pihkala 2011, 214.) KUVA 14. Lannoitteiden valmistusprosessi (Kaartinen, Kärki 2006, muokattu) Liuotusreaktoreiden tarkoituksena on muodostaa lannoiteliete, joka jalostetaan valmiiksi lopputuotteeksi. Kiinteät raaka-aineet syötetään reaktoreihin annostelevia hihnavaakoja käyttäen ja nestemäiset raaka-aineet pumpataan vuorostaan automaattiventtiilien avulla varastosäiliöistä reaktoreihin. Prosessin alussa raakafosfaatti liuotetaan typpi-
32 32 happoon käyttämällä lievää happoylimäärää, josta syntyy vesiliukoista fosforihappoa sekä kalsiumnitraattia ja fluorivetyä. Reaktorista saatu happoseos neutraloidaan kahdessa ammoniumreaktorissa kaasumaisella ammoniakilla. Ammoniumreaktoreihin syötetään lisäksi fosfori- ja rikkihappoa sekä kalisuolaa ja hivenaineita, jotka lisätään reaktioseokseen viimeisenä saavuttamaan lannoitteen haluttu laatu. Typpihappoliuoksessa apatiitissa (fosfaattimineraali) oleva fluori vapautuu fluorivetynä HF. Se osa, joka on ammonoitaessa jäänyt liuokseen, jää lannoitteeseen kalsiumfluoridiksi. (Pihkala 1998, 44; Pihkala 2011, 215.) Liuotusreaktorin jälkeen liete menee rakeistinkuivaimeen. Kuivaaja on pyörivä rumpu, jonka sisällä on lapoja, joiden tarkoituksena on nostaa rummun pohjalla olevia rakeita. Liete lisätään pyörivään rumpuun, jossa rakeet ovat muodostaneet verhon reaktorista tulevan kuuman ja kostean lietesuihkun eteen. Liete pinnoittaa rakeet, kasvattaa niiden kokoa, ja tämän jälkeen laitteen läpi kulkeva lämmin ilmavirta kuivaa rakeet. Rakeistin on lievästi kallellaan ulosmenoaukkoa kohden, jotta rakeet poistuvat rakeistimesta helposti. Rakeet ovat täysin kuivia poistuessaan. Seulonnassa rakeistinkuivaimesta tulevat rakeet seulotaan, ja yli 4 millimetrin ja alle 2 millimetrin rakeet murskataan. Murskausmassa palautetaan kiertotavaran joukkoon rakeistuksen ydinrakeina käytettäviksi. (Pihkala 1998, 44; Pihkala 2011, 215.) Jäähdytysrummussa rakeet kuivataan vastavirtaperiaatteella. Jäähdytysrumpu toimii rakeistinkuivaimen periaatteella ja nostaa lapojen avulla rakeita pohjalle muodostaen verhon, jonka läpi ilmavirta kulkee. Jäähdytyksen tarkoituksena on pysäyttää kemialliset reaktiot ja antaa rakeille kova ja pysyvä olomuoto. Jäähtynyt tuote pinnoitetaan pienessä rummussa öljyllä ja talkilla paakkuuntumisen estämiseksi. Pinnoitettu tuote estää myös pölyämisen ja kestää varastoinnin. (Pihkala 1998, 44; Pihkala 2011, ) Lannoitteen valmistuttua pestään kaasut ja vesihöyryt, jotka ovat lähteneet reaktoreista, tasaussäiliöstä ja rakeistusrummusta. Pesu tapahtuu kolmessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa kaasuista erotetaan liuosroiskeet ja absorboidaan ammoniakkia happamilla pesuvesillä spraysykloneissa. Tämän jälkeen korkeapaineventurilla poistetaan kaasuista erityisen pienet pölyhiukkaset, fluori ja ammoniakki. Nestepisarat poistetaan venturipesurin jälkeisessä spraysyklonissa. Viimeisessä vaiheessa pallopesurin avulla pestään reaktiokaasut. Puhdistetut kaasut johdetaan ulos tehtaan poistohormeista. (Pihkala 2011, 216.)
33 33 6 KATALYYTIT JA NIIDEN MERKITYS 6.1 Katalyytti Katalyytti on aine, jota käytetään nopeuttamaan reaktiota kuitenkaan sitä muuttumatta tai prosessia kuluttamatta. (Fogler 2006, 646). Sen avulla pyritään löytämään reaktiotie, jonka aktivaatioenergia on alhaisempi kuin katalysoimattoman reaktion. (Antila ym. 2009, 104). Katalyytit eivät ota osaa reaktioon pysyvästi, vaan reaktion lopussa katalyyttiä on sama määrä kuin reaktion alussa. Reaktioissa katalyytit muodostavat nopeasti hajoavia välituotteita. Tärkeimpiä katalyytin ominaisuuksia ovat: selektiivisyys, jolla ne reagoivat tietyn aineen kanssa seoksessa tai tuottavat tiettyä ainetta nopeus, jolla ne saavat reaktion kulkemaan kohti tasapainoasemaa stabiilisuus, joka kuvaa katalyytin toimintakyvyn säilymistä prosessien tuotantokustannuksien ja energiakulutuksen alentaminen sivutuotteiden määrän vähentäminen Katalyyttistä reaktiota voidaan pitää syklinä, jossa lähtöaineet sitoutuvat katalyyttiin, josta syntyy välituote, joka on reaktiivinen ja hajoaa tuotteiksi. Optimaalisessa tilanteessa katalyytti ei kulu reaktion aikana, vaan se kiertää loputtomasti. Katalyytit kuitenkin ikääntyvät joko hajoamisen tai myrkyttymisen kautta. Myrkyttämisessä katalyytti on reagoinut esimerkiksi reaktioseoksessa olevan epäpuhtauden kanssa ja muuttunut toiseksi epäaktiiviseksi yhdisteeksi. (Antila ym. 2009, 105; Pihkala 2011, 164.) Katalyyttia kutsutaan materiaaliksi tai kemikaaleiksi. Erityisesti heterogeenisissä katalyyseissä käytetään pääsääntöisesti kiinteitä katalyyttejä, minkä takia nimitys materiaali on myös oikeutettu. Materiaali-nimitys yleistyi, kun 1980-luvulla spektroskooppiset analyysimenetelmät kehittyivät ja materiaalipintatutkimukset edistyivät. (Johdatus prosesseihin 2013.) Katalyyttinä voi toimia joko kaasu, neste tai kiinteä aine. Teknologisesti tärkeimmät katalyytit ovat nesteitä tai kiinteiden aineiden pintoja. Orgaanisessa kemiassa yksinkertaiset hapot ja emäkset ovat taas laajasti käytettyjä. (Antila ym. 2009, 105.) Kun käsitel-
34 34 lään katalyyttejä, ei voida olla käsittelemättä prosesseja, joissa katalyyttiä käytetään. Katalyytti ja prosessi kuuluvat aina yhteen. Ei ole olemassa katalyyttiseksi aktiivisuudeksi kutsuttua aineominaisuutta, vaan materiaalin aktiivisuus riippuu aina ympäristöstä, jossa sitä käytetään. Aine ei ole katalyytti ennen kuin sen aktiivisuus on varmistettu kemiallisessa prosessissa. (Johdatus prosesseihin 2013.) Teollisilta katalyyteiltä vaadittavia ominaisuuksia ovat aktiivisuus, stabiilisuus, selektiivisyys, regeneroitavuus ja kohtuullinen hinta. Muita katalyyteille toivottuja ominaisuuksia ovat kierrättämisen mahdollisuus ja turvallisuus. (Kemiallisen katalyysin perusteet 2013.) Katalyyttien valmistajia on kolmea eri tyyppiä: yhtiöt, jotka keskittyvät uusien prosessien luomiseen ja niihin liittyvien katalyyttien kehittämiseen katalyyttejä kehittävät ja parantavat katalyyttien valmistamiseen keskittyvät. Katalyyttiliiketoimintaan vaikuttaa suotuisasti se, että vaikka määritelmän mukaan katalyytin ei pitäisi kulua, katalyytit menettävät toimintakykyään, häviävät käsittelyvaiheissa tai niitä jää lopputuotteeseen. (Johdatus prosesseihin 2013.) 6.2 Katalyyttien ryhmittely Katalyytit voidaan jakaa sen mukaan kuuluuko katalyytti samaan vai eri faasiin reagoivien aineiden kanssa. Karkeasti katalyytit ryhmitellään heterogeenisiin ja homogeenisiin katalyytteihin sekä foto- ja biokatalyytteihin. (Antila ym. 2009, ; Kemiallinen katalyysi 2013.) Heterogeeninen katalyysi Kun katalyyttinen reaktio tapahtuu tilassa, jossa olomuotoja on kaksi, puhutaan heterogeenisestä katalyysistä. Katalyytti toimii siis eri faasissa kuin lähtöaineet ja tuotteet. Heterogeenisessä katalyysissä katalyytti on yleensä kiinteä ja reagoivat aineet ovat kaasuja (Taulukko 2). Katalyyttinä toimii tavallisesti epäorgaaninen huokoinen materiaali,
35 35 esimerkiksi silika, zeoliitit tai alumina. Kantajan eli huokoisen materiaalin pinta on usein täytetty aktiivisilla keskuksilla kuten metalliyhdisteillä tai metallipartikkeleilla. Kun yksi tai useampi lähtöaine adsorboituu, eli tarttuu katalyytin pintaan ja muuttuu aktiivisen keskuksen avulla tuotteiksi, tapahtuu reaktio. Reaktiotuotteet ovat tavallisesti kaasuja, jotka irtoavat katalyytin pinnalta. (Antila ym. 2009, ) Taulukko 2. Esimerkkejä katalyytin käytöstä (Johdatus prosesseihin 2013, muokattu) Katalyytti Lähtöaineet Esimerkki kiinteä kaasu ammoniakkisynteesi rautakatalyytillä kiinteä neste MTBE:n muodostuminen ionivaihtohartseilla kiinteä neste + kaasu katalyyttinen rikinpoisto Co/Mo katalyyteillä neste kaasu alkeenien polymerointi fosforihappokatalyytillä Heterogeeniset katalyytit ovat teollisuudessa yleisemmin käytettyjä katalyyttejä kuin homogeeniset katalyytit. Tyypillisiä prosesseja, joissa heterogeenisiä katalyyttejä käytetään, ovat typpihapon, rikkihapon ja ammoniakin valmistus. (Antila ym. 2009, 106.) Typpihapon valmistuksessa reaktorissa poltetaan ammoniakkikaasua platina-rodiumverkkokatalyytissä. Tämän seurauksena syntyy typpidioksidia ja kasvihuonekaasuksi luokiteltua ilokaasua. Ammoniakinpolttokorissa, ammoniakkipolttoverkkojen alla, käytetään kuitenkin pienistä keraamisista pelleteistä koostuvaa katalyyttimassaa, joka muuntaa haitallisen - kaasun vaarattomaksi typeksi ja vedeksi. (Pihkala 2011,165.) (13) Kasvihuonekaasu on ilmastonlämpenemistä aiheuttava kaasu, jolla on lähes 300 kertaa suurempi lämpövaikutus ilmastoon kuin hiilidioksidilla. Uuden katalyyttiteknologian ansiosta typpihappotehtaan kasvihuonepäästöt on saatu vähenemään yli 90 prosenttia. Suomessa suurin yksittäinen -lähde ennen katalyytin käyttöönottoa on syntynyt typpihapon valmistuksesta. (Pihkala 2011,165.)
36 Homogeeninen katalyysi Homogeenisessä katalyysissä reaktio tapahtuu yhdessä olomuodossa. Reaktio tapahtuu samassa faasissa lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden kanssa ilman faasien välisiä rajapintoja. Tyypillisemmin homogeeninen katalyysi tapahtuu nestefaasissa, happojen tai emästen katalysoimana reaktiona, mutta myös kaasufaasissa tapahtuvia katalyysejä tunnetaan. Homogeenisia katalyysiprosesseja ovat esimerkiksi monet hapetus-, polymerointi- ja oksoprosessit. Kaasufaasissa tapahtuvasta reaktiosta esimerkkinä käytettäköön rikkidioksidin hapetusta rikkitrioksidiksi. Tällöin typen oksidi toimii katalyyttinä. (Johdatus prosesseihin 2013.) Homogeenistä ja heterogeenistä katalyysia verratessa homogeenisten katalyysien etuina ovat sen reaktiomekanismin säätelyn hallittavuus. Haittapuolena homogeenisissa prosesseissa on vaikeus erottaa katalyytti reaktioseoksesta. (Johdatus prosesseihin 2013.) Fotokatalyysi Fotokatalyysi on erikoistapaus heterogeenisestä katalyysistä. Fotokatalyyttisestä reaktiosta tunnetuin on kasvien fotosynteesi. Reaktion toteutumiseksi katalyytti tulee aktivoida valolla, ei lämmöllä. Titaanioksidilla, sinkkioksidilla ja alumiinirautaoksideilla on fotokatalyyttinen ominaisuus, joka aktivoituu tietyllä säteilymäärällä. Tätä ominaisuutta käytetään hyödyksi esimerkiksi itsepeseytyvässä lasissa, joka on päällystetty ohuella titaanioksidikerroksella. UV-valon avustuksella se kykenee hajottamaan orgaanisia yhdisteitä ja muuttamaan pinnan superhydrofiiliseksi, jolloin pinnalle tuleva vesi ei pisaroidu, vaan leviää ohueksi kalvoksi. (Blake 2001; Kemiallisen katalyysin perusteet 2013.) Markkinoilla on myös muutamia ilmanpuhdistajia, jotka hyväksikäyttävät fotokatalyysiä. Syksyllä 2005 EU:ssa käynnistettiin nelivuotinen monikansallinen projekti uusien fotokatalyyttisten tekniikoiden kehittämiseksi. (Peterka 2005.) Biologinen katalyysi Biologiset katalyytit eli entsyymit ovat kemialliselta luonteeltaan polyaminohappoja eli proteiineja. Molekyylimassaltaan ne ovat tyypillisesti g/mol. Ne eivät
37 37 juuri eroa kemiallisissa reaktioissa käytetyistä katalyyteistä. Entsyymit sijaitsevat sytoplasmassa tai soluseinään kiinnittyneinä, ja jokaiselle biologiselle reaktiolle on oma entsyyminsä. (Antila ym. 2009, 106.) Yksi uusimmista ja tunnetuimmista biokatalyyttisista prosesseista on bioetanolin tuotanto liikennepolttoaineeksi. Teollisuudessa biologisia katalyyttejä käytetään glukoosin isomerointiin ja tärkkelyksen hajotusreaktioihin. Entsyymin käyttöetuina ovat erinomainen selektiivisyys ja lievät prosessiolosuhteet. Sitä käytetään kuitenkin huomattavasti harvemmin kuin heterogeenisesti katalysoituja reaktioita. Entsyymien reaktionopeuden pienuus, korkea hinta ja huono lämmön ja ph:n vaihtelun sietokyky tekevät siitä sopimattoman peruskemikaalien tuotannossa, mutta erityissovelluksissa sen merkitys on suuri. (Antila ym. 2009, 106; Johdatus prosesseihin 2013.) 6.3 Merkitys kemiantekniikalle Ihmiskunta on käyttänyt katalyyttejä jo yli 2000 vuotta. Ensimmäisiä kertoja katalyyttien tarpeellisuus huomattiin viinin, leivän ja juuston valmistamisessa, joissa uutta erää valmistettaessa on aina käytettävä pientä osaa edellisestä erästä. (Fogler 2006, 645.) Nykypäivänä suurin osa teollisista prosesseista ja lähes kaikki biologiset prosessit ovat katalyyttisiä. Kemikaaleista arviolta 80 prosenttia on valmistettu katalyyttisesti. Katalyysin avulla valmistetaan myös pesuaineita, muovia, ruokaa ja polttoaineita. Yksi katalyyttien merkittävimmistä hyödyistä on mahdollisuus päästöjen vähentämiseen. (Antila ym. 2009, 105.) Katalyyttien merkitys prosesseille on korvaamaton. Ilman niitä ei olisi mahdollisuutta nykyaikaiseen öljynjalostukseen, polymeerituotantoon, päästöjen vähentämiseen tai edes samanlaiseen kemianteollisuuteen. Katalyyttien avulla reaktionopeus kasvaa, mikä lisää kapasiteettia, laskee lämpötilaa ja pienentää reaktoritilavuutta. Selektiivisyyden parantuessa myös raaka-aineiden käyttö tehostuu, lopullisen tuotteen puhdistustarve vähenee ja jätteiden muodostuminen sekä erotusvaiheiden määrä vähenee. Katalyytit vaikuttavat positiivisesti niin prosessin taloudelliseen kannattavuuteen kuin ympäristöriskien ja päästöjen määrään. (Kemiallisen katalyysin perusteet 2013.)
Kemialliset reaktiot ja reaktorit Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta I
Kemialliset reaktiot ja reaktorit Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta I Juha Ahola juha.ahola@oulu.fi Kemiallinen prosessitekniikka Sellaisten kokonaisprosessien suunnittelu, joissa kemiallinen reaktio
LisätiedotReaktiotekniikka. Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta Teema 4 Kaisa Lamminpää
Reaktiotekniikka Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta Teema 4 Kaisa Lamminpää Luennon sisältö Johdanto ja termejä Reaktiotekniikka Kemiallinen prosessitekniikka Kemialliset reaktiot Reaktioiden jaottelu
Lisätiedot2. Prosessikaavioiden yksityiskohtainen tarkastelu
2. Prosessikaavioiden yksityiskohtainen tarkastelu 2.1 Reaktorit Teolliset reaktorit voidaan toimintansa perusteella jakaa seuraavasti: panosreaktorit (batch) panosreaktorit (batch) 1 virtausreaktorit
Lisätiedot4 Yleiskuvaus toiminnasta
4 Yleiskuvaus toiminnasta Borealis Polymers Oy:n tuotantolaitokset sijaitsevat Porvoon kaupungin Kilpilahden alueella. Petrokemian tuotantolaitokset muodostuvat Olefiinituotannosta sekä Fenoli ja aromaatit
LisätiedotKE-40.1600 Johdatus prosesseihin, 2 op. Aloitusluento, kurssin esittely
KE-40.1600 Johdatus prosesseihin, 2 op Aloitusluento, kurssin esittely Opintojakson tavoitteena on tutustua teollisiin kemiallisiin ja biokemiallisiin prosesseihin ja niihin liittyvään laskentaan ja vertailuun
LisätiedotBiodiesel Tuotantomenetelmien kemiaa
Biodiesel Tuotantomenetelmien kemiaa Tuotantomenetelmät Kasviöljyjen vaihtoesteröinti Kasviöljyjen hydrogenointi Fischer-Tropsch-synteesi Kasviöljyt Rasvan kemiallinen rakenne Lähde: Malkki, Rypsiöljyn
LisätiedotEsimerkiksi ammoniakin valmistus typestä ja vedystä on tyypillinen teollinen tasapainoreaktio.
REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 REAKTIOTASAPAINO Johdantoa: Usein kemialliset reaktiot tapahtuvat vain yhteen suuntaan eli lähtöaineet reagoivat keskenään täydellisesti reaktiotuotteiksi, esimerkiksi palaminen
LisätiedotTehtävä 1. Tasapainokonversion laskenta Χ r G-arvojen avulla Alkyloitaessa bentseeniä propeenilla syntyy kumeenia (isopropyylibentseeniä):
CHEM-A1110 Virtaukset ja reaktorit Laskuharjoitus 10/017 Lisätietoja s-postilla reetta.karinen@aalto.fi tai tiia.viinikainen@aalto.fi vastaanotto huoneessa E409 Kemiallinen tasapaino Tehtävä 1. Tasapainokonversion
LisätiedotLuku 2. Kemiallisen reaktion tasapaino
Luku 2 Kemiallisen reaktion tasapaino 1 2 Keskeisiä käsitteitä 3 Tasapainotilan syntyminen, etenevä reaktio 4 Tasapainotilan syntyminen 5 Tasapainotilan syntyminen, palautuva reaktio 6 Kemiallisen tasapainotilan
LisätiedotTasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä
REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Tasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä Fritz Haber huomasi ammoniakkisynteesiä kehitellessään, että olosuhteet vaikuttavat ammoniakin määrään tasapainoseoksessa. Hän huomasi,
LisätiedotReaktiosarjat
Reaktiosarjat Usein haluttua tuotetta ei saada syntymään yhden kemiallisen reaktion lopputuotteena, vaan monen peräkkäisten reaktioiden kautta Tällöin edellisen reaktion lopputuote on seuraavan lähtöaine
LisätiedotMamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus
Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus KEMIALLISIIN REAKTIOIHIN PERUSTUVA POLTTOAINEEN PALAMINEN Voimalaitoksessa käytetään polttoaineena
LisätiedotUusi ejektoripohjainen hiilidioksidin talteenotto-menetelmä. BioCO 2 -projektin loppuseminaari elokuuta 2018, Jyväskylä.
Uusi ejektoripohjainen hiilidioksidin talteenotto-menetelmä BioCO 2 -projektin loppuseminaari - 30. elokuuta 2018, Jyväskylä Kristian Melin Esityksen sisältö Haasteet CO 2 erotuksessa Mitä uutta ejektorimenetelmässä
LisätiedotOhjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset
Ohjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset Ensimmäinen sivu on työskentelyyn orientoiva johdatteluvaihe, jossa annetaan jotain tietoja ongelmista, joita happamat sateet aiheuttavat. Lisäksi esitetään
LisätiedotNPK-LANNOITTEIDEN TUOTANTO
LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Kemiantekniikan osasto Teknillisen kemian laboratorio 050414000 Kemianteollisuuden prosessit NPK-LANNOITTEIDEN TUOTANTO 6.4.2006 Satu Kärki Sini Kaartinen SISÄLLYS 1
Lisätiedotkun hiilimonoksidia ja vettä oli 0,0200 M kumpaakin ja hiilidioksidia ja vetyä 0,0040 M kumpaakin?
Esimerkki: Mihin suuntaan etenee reaktio CO (g) + H 2 O (g) CO 2 (g) + H 2 (g), K = 0,64, kun hiilimonoksidia ja vettä oli 0,0200 M kumpaakin ja hiilidioksidia ja vetyä 0,0040 M kumpaakin? 1 Le Châtelier'n
LisätiedotKemian koe kurssi KE5 Reaktiot ja tasapaino koe
Kemian koe kurssi KE5 Reaktiot ja tasapaino koe 1.4.017 Tee kuusi tehtävää. 1. Tämä tehtävä koostuu kuudesta monivalintaosiosta, joista jokaiseen on yksi oikea vastausvaihtoehto. Kirjaa vastaukseksi numero-kirjainyhdistelmä
LisätiedotBJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op
BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op Luennoitsija: Yliassistentti Kimmo Klemola Luennot ja seminaarit 2011: 3. periodi, pe klo 10 13, 7339 4. periodi ke klo
LisätiedotTKK, TTY, LTY, OY, TY, VY, ÅA / Insinööriosastot Valintakuulustelujen kemian koe 31.5.2006
TKK, TTY, LTY, Y, TY, VY, ÅA / Insinööriosastot Valintakuulustelujen kemian koe 1.5.006 1. Uraanimetallin valmistus puhdistetusta uraanidioksidimalmista koostuu seuraavista reaktiovaiheista: (1) U (s)
LisätiedotBJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op
BJ90A1000 Luonnonvarat ja niiden prosessointi kemianja energiateollisuudessa 3 op Luennoitsija: Yliassistentti Kimmo Klemola Luennot ja seminaarit 2013: 3. periodi, to klo 14 17, sali 1303 4. periodi ke
LisätiedotTörmäysteoria. Törmäysteorian mukaan kemiallinen reaktio tapahtuu, jos reagoivat hiukkaset törmäävät toisiinsa
Törmäysteoria Törmäysteorian mukaan kemiallinen reaktio tapahtuu, jos reagoivat hiukkaset törmäävät toisiinsa tarpeeksi suurella voimalla ja oikeasta suunnasta. 1 Eksotermisen reaktion energiakaavio E
LisätiedotKEMIA HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET
BILÄÄKETIETEEN enkilötunnus: - KULUTUSJELMA Sukunimi: 20.5.2015 Etunimet: Nimikirjoitus: KEMIA Kuulustelu klo 9.00-13.00 YVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET Tehtävämonisteen tehtäviin vastataan erilliselle vastausmonisteelle.
LisätiedotReaktioyhtälö. Sähköisen oppimisen edelläkävijä www.e-oppi.fi. Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava
Reaktioyhtälö Sähköisen oppimisen edelläkävijä www.e-oppi.fi Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava Empiirinen kaava (suhdekaava) ilmoittaa, missä suhteessa yhdiste sisältää eri alkuaineiden
LisätiedotLuento 9 Kemiallinen tasapaino CHEM-A1250
Luento 9 Kemiallinen tasapaino CHEM-A1250 Kemiallinen tasapaino Kaksisuuntainen reaktio Eteenpäin menevän reaktion reaktionopeus = käänteisen reaktion reaktionopeus Näennäisesti muuttumaton lopputilanne=>
LisätiedotLiikennepolttoaineet nyt ja tulevaisuudessa
Liikennepolttoaineet nyt ja tulevaisuudessa Perinteiset polttoaineet eli Bensiini ja Diesel Kulutus maailmassa n. 4,9 biljoonaa litraa/vuosi. Kasvihuonekaasuista n. 20% liikenteestä. Ajoneuvoja n. 800
LisätiedotErilaisia entalpian muutoksia
Erilaisia entalpian muutoksia REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Erilaisille kemiallisten reaktioiden entalpiamuutoksille on omat terminsä. Monesti entalpia-sanalle käytetään synonyymiä lämpö. Reaktiolämmöllä eli
LisätiedotSukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:
K1. Onko väittämä oikein vai väärin. Oikeasta väittämästä saa 0,5 pistettä. Vastaamatta jättämisestä tai väärästä vastauksesta ei vähennetä pisteitä. (yhteensä 10 p) Oikein Väärin 1. Kaikki metallit johtavat
LisätiedotCHEM-A1110 Virtaukset ja reaktorit. Laskuharjoitus 9/2016. Energiataseet
CHEM-A1110 Virtaukset ja reaktorit Laskuharjoitus 9/2016 Lisätietoja s-postilla reetta.karinen@aalto.fi tai tiia.viinikainen@aalto.fi vastaanotto huoneessa D406 Energiataseet Tehtävä 1. Adiabaattisen virtausreaktorin
LisätiedotErilaisia entalpian muutoksia
Erilaisia entalpian muutoksia REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Erilaisille kemiallisten reaktioiden entalpiamuutoksille on omat terminsä. Monesti entalpia-sanalle käytetään synonyymiä lämpö. Reaktiolämmöllä eli
LisätiedotLahti Energian uusi voimalaitos KYMIJÄRVI II. Jaana Lehtovirta Viestintäjohtaja Lahti Energia Oy
Lahti Energian uusi voimalaitos KYMIJÄRVI II Jaana Lehtovirta Viestintäjohtaja Lahti Energia Oy Miksi voimalaitos on rakennettu? Lahti Energialla on hyvät kokemukset yli 12 vuotta hiilivoimalan yhteydessä
LisätiedotKertausluennot: Mahdollisuus pisteiden korotukseen ja rästisuorituksiin Keskiviikko klo 8-10
Kertausluennot: Mahdollisuus pisteiden korotukseen ja rästisuorituksiin Keskiviikko 25.10 klo 8-10 Jokaisesta oikein ratkaistusta tehtävästä voi saada yhden lisäpisteen. Tehtävä, joilla voi korottaa kotitehtävän
LisätiedotREAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Ekso- ja endotermiset reaktiot sekä entalpian muutos
ympäristö ympäristö 15.12.2016 REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Ekso- ja endotermiset reaktiot sekä entalpian muutos Kaikilla aineilla (atomeilla, molekyyleillä) on asema- eli potentiaalienergiaa ja liike- eli
LisätiedotLämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.
Lämpöoppi Termodynaaminen systeemi Tilanmuuttujat (suureet) Lämpötila T (K) Absoluuttinen asteikko eli Kelvinasteikko! Paine p (Pa, bar) Tilavuus V (l, m 3, ) Ainemäärä n (mol) Eristetty systeemi Ei ole
LisätiedotL7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle
CHEM-C2230 Pintakemia L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle Monika Österberg Barnes&Gentle, 2005, luku 8 Aikaisemmin käsitellyt Adsorptio kiinteälle pinnalle nesteessä Adsorptio nestepinnalle 1
LisätiedotLämpö- eli termokemiaa
Lämpö- eli termokemiaa Endoterminen reaktio sitoo ympäristöstä lämpöenergiaa. Eksoterminen reaktio vapauttaa lämpöenergiaa ympäristöön. Entalpia H kuvaa systeemin sisäenergiaa vakiopaineessa. Entalpiamuutos
LisätiedotAVA:n Kuivamädätyslaitos, Augsburg
AVA:n Kuivamädätyslaitos, Augsburg 8.5.2014 Kolmen kunnan omistama biokaasulaitos, joka käsittelee 600 000 asukkaan biojätteet. Teknologia: Kuivamädätys, tulppavirtaus (Thöni). Käyttöönotto: lokakuussa
LisätiedotL7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle
CHEM-C2230 Pintakemia L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle Monika Österberg Barnes&Gentle, 2005, luku 8 Aikaisemmin käsitellyt Adsorptio kiinteälle pinnalle nesteessä Adsorptio nestepinnalle Oppimistavoitteet
LisätiedotYMPÄRISTÖLUPAPÄÄTÖS. Nro 29/2006/2 Dnro LSY 2004 Y 120 Annettu julkipanon jälkeen ASIA LUVAN HAKIJA
YMPÄRISTÖLUPAPÄÄTÖS Nro 29/2006/2 Dnro LSY 2004 Y 120 Annettu julkipanon jälkeen 31.10.2006 ASIA Neste Oil Oyj:n ympäristönsuojelulain (86/2000) mukainen lupahakemus, joka koskee Porvoon kaupungin Kilpilahdessa
LisätiedotKemian koe, Ke3 Reaktiot ja energia RATKAISUT Perjantai VASTAA YHTEENSÄ KUUTEEN TEHTÄVÄÄN
Kemian koe, Ke3 Reaktiot ja energia RATKAISUT Kannaksen lukio Perjantai 26.9.2014 VASTAA YHTEENSÄ KUUTEEN TEHTÄVÄÄN 1. A. Selitä käsitteet ja määritelmät (lyhyesti), lisää tarvittaessa kemiallinen merkintätapa:
LisätiedotPuhtaat aineet ja seokset
Puhtaat aineet ja seokset KEMIAA KAIKKIALLA, KE1 Määritelmä: Puhdas aine sisältää vain yhtä alkuainetta tai yhdistettä. Esimerkiksi rautatanko sisältää vain Fe-atomeita ja ruokasuola vain NaCl-ioniyhdistettä
LisätiedotENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!
ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA! Luento 14.9.2015 / T. Paloposki / v. 03 Tämän päivän ohjelma: Aineen tilan kuvaaminen pt-piirroksella ja muilla piirroksilla, faasimuutokset Käsitteitä
LisätiedotEntsyymit ja niiden tuotanto. Niklas von Weymarn, VTT Erikoistutkija ja tiiminvetäjä
Entsyymit ja niiden tuotanto Niklas von Weymarn, VTT Erikoistutkija ja tiiminvetäjä Mitä ovat entsyymit? Entsyymit ovat proteiineja (eli valkuaisaineita), jotka vauhdittavat (katalysoivat) kemiallisia
LisätiedotJäähdytysjärjestelmän tehtävä on poistaa lämpöä jäähdytyskohteista.
Taloudellista ja vihreää energiaa Scancool-teollisuuslämpöpumput Teollisuuslämpöpumpulla 80 % säästöt energiakustannuksista! Scancoolin teollisuuslämpöpumppu ottaa tehokkaasti talteen teollisissa prosesseissa
LisätiedotEnergiatehokkuuden analysointi
Liite 2 Ympäristöministeriö - Ravinteiden kierrätyksen edistämistä ja Saaristomeren tilan parantamista koskeva ohjelma Energiatehokkuuden analysointi Liite loppuraporttiin Jani Isokääntä 9.4.2015 Sisällys
LisätiedotKEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.
KEMIA Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. Kemian työturvallisuudesta -Kemian tunneilla tutustutaan aineiden ominaisuuksiin Jotkin aineet syttyvät palamaan reagoidessaan
LisätiedotTässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen
KEMA221 2009 PUHTAAN AINEEN FAASIMUUTOKSET ATKINS LUKU 4 1 PUHTAAN AINEEN FAASIMUUTOKSET Esimerkkejä faasimuutoksista? Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen Faasi = aineen
LisätiedotPROSESSISUUNNITTELUN SEMINAARI. Luento 5.3.2012 3. vaihe
PROSESSISUUNNITTELUN SEMINAARI Luento 5.3.2012 3. vaihe 1 3. Vaihe Sanallinen prosessikuvaus Taselaskenta Lopullinen virtauskaavio 2 Sanallinen prosessikuvaus Prosessikuvaus on kirjallinen kuvaus prosessin
LisätiedotEi ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja
Jätehuolto Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja Jätteiden käyttötapoja: Kierrätettävät materiaalit (pullot, paperi ja metalli kiertävät jo
LisätiedotLämpöopin pääsäännöt
Lämpöopin pääsäännöt 0. Eristetyssä systeemissä lämpötilaerot tasoittuvat. Systeemin sisäenergia U kasvaa systeemin tuodun lämmön ja systeemiin tehdyn työn W verran: ΔU = + W 2. Eristetyn systeemin entropia
LisätiedotYhteiskäsittely pienlaitoksessa Case Laihia
Yhteiskäsittely pienlaitoksessa Case Laihia! Laihia pähkinänkuoressa Laihia on suomalaisittain keskisuuri kunta Pohjanmaalla Vaasan naapurina. Kunnan pinta-ala 508 neliökilometriä. Asukkaita oli 7500 vuonna
LisätiedotLukion kemia 3, Reaktiot ja energia. Leena Piiroinen Luento 2 2015
Lukion kemia 3, Reaktiot ja energia Leena Piiroinen Luento 2 2015 Reaktioyhtälöön liittyviä laskuja 1. Reaktioyhtälön kertoimet ja tuotteiden määrä 2. Lähtöaineiden riittävyys 3. Reaktiosarjat 4. Seoslaskut
LisätiedotBensiiniä voidaan pitää hiilivetynä C8H18, jonka tiheys (NTP) on 0,703 g/ml ja palamislämpö H = kj/mol
Kertaustehtäviä KE3-kurssista Tehtävä 1 Maakaasu on melkein puhdasta metaania. Kuinka suuri tilavuus metaania paloi, kun täydelliseen palamiseen kuluu 3 m 3 ilmaa, jonka lämpötila on 50 C ja paine on 11kPa?
LisätiedotENTSYYMIKATA- LYYSIN PERUSTEET (dos. Tuomas Haltia)
ENTSYYMIKATA- LYYSIN PERUSTEET (dos. Tuomas Haltia) Elämän edellytykset: Solun täytyy pystyä (a) replikoitumaan (B) katalysoimaan tarvitsemiaan reaktioita tehokkaasti ja selektiivisesti eli sillä on oltava
LisätiedotRAVITA TM. Fosforin ja Typen talteenottoa jätevesistä
RAVITA TM Fosforin ja Typen talteenottoa jätevesistä 1 Mikä on RAVITA TM? Fosforin ja typen talteenottoon perustuva prosessikokonaisuus jätevedenpuhdistamolle Fosfori erotetaan jälkisaostamalla Typpi erotetaan
LisätiedotLuku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA
Thermodynamics: An Engineering Approach, 7 th Edition Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill, 2011 Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required
LisätiedotDYNASAND ratkaisee suodatusongelmat
DYNASAND JATKUVATOIMINEN HIEKKASUODATIN DYNASAND ratkaisee suodatusongelmat HYXO OY Ammattimainen Vastuullinen Avoin DYNASAND-SUODATTIMEN TOIMINTA Ennen veden syöttämistä suodatinlaitokselle tulee vedestä
LisätiedotIlmiö 7-9 Kemia OPS 2016
Ilmiö 7-9 Kemia OPS 2016 Kemiaa tutkimaan 1. TYÖTURVALLISUUS 2 opetuskertaa S1 - Turvallisen työskentelyn periaatteet ja perustyötaidot - Tutkimusprosessin eri vaiheet S2 Kemia omassa elämässä ja elinympäristössä
LisätiedotKuivausprosessin optimointi pellettituotannossa
OULUN YLIOPISTO Kuivausprosessin optimointi pellettituotannossa Matti Kuokkanen Kemian laitos Oulun yliopisto 11.4.2013 TAUSTAA Kuivauksen tarve Perinteisen kuivan raaka-aineen riittämättömyys, purun kuivaus
LisätiedotREAKTIOT JA ENERGIA, KE3. Kaasut
Kaasut REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Kaasu on yksi aineen olomuodosta. Kaasujen käyttäytymistä kokeellisesti tutkimalla on päädytty yksinkertaiseen malliin, ns. ideaalikaasuun. Määritelmä: Ideaalikaasu on yksinkertainen
LisätiedotTEKNIIKKA. Dieselmoottorit jaetaan kahteen ryhmään: - Apukammiomoottoreihin - Suoraruiskutusmoottoreihin
TALOUDELLISUUS Dieselmoottori on vastaavaa ottomoottoria taloudellisempi vaihtoehto, koska tarvittava teho säädetään polttoaineen syöttömäärän avulla. Ottomoottorissa kuristetaan imuilman määrää kaasuläpän
LisätiedotTehtävä 2. Selvitä, ovatko seuraavat kovalenttiset sidokset poolisia vai poolittomia. Jos sidos on poolinen, merkitse osittaisvaraukset näkyviin.
KERTAUSKOE, KE1, SYKSY 2013, VIE Tehtävä 1. Kirjoita kemiallisia kaavoja ja olomuodon symboleja käyttäen seuraavat olomuodon muutokset a) etanolin CH 3 CH 2 OH höyrystyminen b) salmiakin NH 4 Cl sublimoituminen
LisätiedotLiuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali
Hapot ja emäkset 19 Liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali happamuuden aiheuttavat oksoniumionit Monet marjat, hedelmät ja esimerkiksi piimä maistuvat happamilta. Happamuus seuraa siitä kun happo
LisätiedotMIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka. Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU
MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU HARJOITUSTYÖOHJE SISÄLLYS SYMBOLILUETTELO 3 1 JOHDANTO 4 2 TYÖOHJE
LisätiedotNäiden aihekokonaisuuksien opetussuunnitelmat ovat luvussa 8.
9. 11. b Oppiaineen opetussuunnitelmaan on merkitty oppiaineen opiskelun yhteydessä toteutuva aihekokonaisuuksien ( = AK) käsittely seuraavin lyhentein: AK 1 = Ihmisenä kasvaminen AK 2 = Kulttuuri-identiteetti
LisätiedotNestemäiset polttoaineet ammatti- ja teollisuuskäytön kentässä tulevaisuudessa
Nestemäiset polttoaineet ammatti- ja teollisuuskäytön kentässä tulevaisuudessa Teollisuuden polttonesteet 9.-10.9.2015 Tampere Helena Vänskä www.oil.fi Sisällöstä Globaalit haasteet ja trendit EU:n ilmasto-
LisätiedotTermodynaamisten tasapainotarkastelujen tulokset esitetään usein kuvaajina, joissa:
Lämpötila (Celsius) Luento 9: Termodynaamisten tasapainojen graafinen esittäminen, osa 1 Tiistai 17.10. klo 8-10 Termodynaamiset tasapainopiirrokset Termodynaamisten tasapainotarkastelujen tulokset esitetään
LisätiedotPK-yrityksen kokemuksia KaivosVV:stä ja mitä
PK-yrityksen kokemuksia KaivosVV:stä ja mitä olemme tehneet sen aikana SanOx Ltd, Jukka Hakola, Commercial Director Jukka.hakola@sansox.fi +358 40 500 1123 DOUBLE WINNER OF EU INNOVATION AWARD 2014 OxTube,
LisätiedotLukion kemiakilpailu
MAL ry Lukion kemiakilpailu/avoinsarja Nimi: Lukion kemiakilpailu 11.11.010 Avoin sarja Kaikkiin tehtäviin vastataan. Aikaa on 100 minuuttia. Sallitut apuvälineet ovat laskin ja taulukot. Tehtävät suoritetaan
LisätiedotSnellman korvasi öljyn biokaasulla Esityksen laatija
HALUAMME ANTAA IHMISILLE MAHDOLLISUUDEN PAREMPAAN Snellman korvasi öljyn biokaasulla Esityksen laatija 25.10.2015 Snellmanin Lihanjalostus Oy Snellmans Köttförädling Ab 1 Mistä on kyse? HALUAMME ANTAA
Lisätiedotvi) Oheinen käyrä kuvaa reaktiosysteemin energian muutosta reaktion (1) etenemisen funktiona.
3 Tehtävä 1. (8 p) Seuraavissa valintatehtävissä on esitetty väittämiä, jotka ovat joko oikein tai väärin. Merkitse paikkansapitävät väittämät rastilla ruutuun. Kukin kohta voi sisältää yhden tai useamman
LisätiedotKemiallinen reaktio
Kemiallinen reaktio REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Johdantoa: Syömme elääksemme, emme elä syödäksemme! sanonta on totta. Kun elimistömme hyödyntää ravintoaineita metaboliassa eli aineenvaihduntareaktioissa,
LisätiedotBiomolekyylit ja biomeerit
Biomolekyylit ja biomeerit Polymeerit ovat hyvin suurikokoisia, pitkäketjuisia molekyylejä, jotka muodostuvat monomeereista joko polyadditio- tai polykondensaatioreaktiolla. Polymeerit Synteettiset polymeerit
LisätiedotENERGIAA JÄTEVESISTÄ. Maailman käymäläpäivän seminaari - Ongelmasta resurssiksi - 19.11.2014
ENERGIAA JÄTEVESISTÄ Maailman käymäläpäivän seminaari - Ongelmasta resurssiksi - 19.11.2014 Watrec Oy palvelutarjonta Ratkaisut 1) Viranomaisprosessit 2) Selvitysprosessit 3) Asiantuntijaarvioinnit Asiantuntijapalvelut
LisätiedotMitkä ovat aineen kolme olomuotoa ja miksi niiden välisiä olomuodon muutoksia kutsutaan?
2.1 Kolme olomuotoa Mitkä ovat aineen kolme olomuotoa ja miksi niiden välisiä olomuodon muutoksia kutsutaan? pieni energia suuri energia lämpöä sitoutuu = endoterminen lämpöä vapautuu = eksoterminen (endothermic/exothermic)
LisätiedotKemiallinen reaktiotekniikka syksy 2011
BJ90A0100 KEMIALLINEN REAKTIOTEKNIIKKA 6 op Kemiallinen reaktiotekniikka syksy 2011 Kimmo Klemola 31.08.2011 Luennot: Yliassistentti TkT Kimmo Klemola Laskuharjoitukset: Kimmo Klemola / dos. Tuomo Sainio
LisätiedotTuotantoprosessien uudistamisia öljynjalostamolla 22.4.2010 Eeva-Liisa Lindeman
Tuotantoprosessien uudistamisia öljynjalostamolla 22.4.2010 Eeva-Liisa Lindeman Neste Oilin historiaa 1948 Neste perustetaan Suomen öljynsaannin turvaamiseksi 1957 Naantalin jalostamo aloittaa toimintansa
LisätiedotFossiiliset polttoaineet ja turve. Parlamentaarinen energia- ja ilmastokomitea 23.4.2014
Fossiiliset polttoaineet ja turve Parlamentaarinen energia- ja ilmastokomitea 23.4.2014 Energian kokonaiskulutus energialähteittäin (TWh) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Sähkön nettotuonti Muut Turve
LisätiedotHSE-DATAN KÄYTTÖ OSANA NESTEEN JALOSTAMOI- DEN VUOTOJENTORJUNTAOHJELMAA Utilizing HSE-data as Part of Neste Refineries Leakage Prevention
LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO LUT School of Energy Systems Ympäristötekniikan koulutusohjelma Kandidaatintyö HSE-DATAN KÄYTTÖ OSANA NESTEEN JALOSTAMOI- DEN VUOTOJENTORJUNTAOHJELMAA Utilizing HSE-data
LisätiedotNimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan
1. Valitse listasta kunkin yhdisteen yleiskielessä käytettävä ei-systemaattinen nimi. (pisteet yht. 5p) a) C-vitamiini b) glukoosi c) etikkahappo d) salisyylihappo e) beta-karoteeni a. b. c. d. e. ksylitoli
LisätiedotNAANTALIN ÖLJYNJALOSTAMON HÖYRYJA- KELUVERKON PI-KAAVION LUOMINEN
SAIMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka, Imatra Prosessitekniikan koulutusohjelma Prosessi- ja suunnittelutekniikka Jarno Suominen NAANTALIN ÖLJYNJALOSTAMON HÖYRYJA- KELUVERKON PI-KAAVION LUOMINEN Opinnäytetyö
Lisätiedot1.1 Homogeeninen kemiallinen tasapaino
1.1 Homogeeninen kemiallinen tasapaino 1. a) Mitä tarkoittaa käsite kemiallinen tasapaino? b) Miten kemiallinen tasapaino ilmaistaan reaktioyhtälössä? c) Mistä tekijöistä tasapainossa olevan reaktioseoksen
LisätiedotTransistori. Vesi sisään. Jäähdytyslevy. Vesi ulos
Nesteiden lämmönjohtavuus on yleensä huomattavasti suurempi kuin kaasuilla, joten myös niiden lämmönsiirtokertoimet sekä lämmönsiirtotehokkuus ovat kaasujen vastaavia arvoja suurempia Pakotettu konvektio:
LisätiedotTekijä lehtori Zofia Bazia-Hietikko
Tekijä lehtori Zofia Bazia-Hietikko Tarkoituksena on tuoda esiin, että kemia on osa arkipäiväämme, siksi opiskeltavat asiat kytketään tuttuihin käytännön tilanteisiin. Ympärillämme on erilaisia kemiallisia
LisätiedotProsessi- ja ympäristötekniikan perusta
Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta Aihe 1: Tavoite Tavoitteena on oppia tarkastelemaan prosessikokonaisuutta jakamalla se helpommin käsiteltäviksi osiksi eli yksikköprosesseiksi Miksi yksikköprosessit
LisätiedotJohdantoa. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?
Mitä on kemia? Johdantoa REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi? Kaikissa kemiallisissa reaktioissa tapahtuu energian muutoksia, jotka liittyvät vanhojen sidosten
LisätiedotKALIUMPERMANGANAATIN KULUTUS
sivu 1/6 Kohderyhmä: Työ on suunniteltu lukiolaisille Aika: n. 1h + laskut KALIUMPERMANGANAATIN KULUTUS TAUSTATIEDOT tarkoitaa veden sisältämien kemiallisesti hapettuvien orgaanisten aineiden määrää. Koeolosuhteissa
LisätiedotKemiaa tekemällä välineitä ja työmenetelmiä
Opiskelijalle 1/4 Kemiaa tekemällä välineitä ja työmenetelmiä Ennen työn aloittamista huomioi seuraavaa Tarkista, että sinulla on kaikki tarvittavat aineet ja välineet. Kirjaa tulokset oikealla tarkkuudella
LisätiedotNimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan
1. a) Seoksen komponentit voidaan erotella toisistaan kromatografisilla menetelmillä. Mihin kromatografiset menetelmät perustuvat? (2p) Menetelmät perustuvat seoksen osasten erilaiseen sitoutumiseen paikallaan
LisätiedotLoCap projektin tuloksia hiilidioksidin hyötykäytöstä
LoCap projektin tuloksia hiilidioksidin hyötykäytöstä BioCO 2 -projektin workshop Hiilidioksidin hyötykäytön mahdollisuudet 7.9.2017 Tapio Tirri LoCap - Paikallisesti talteen otetun hiilidioksidin hyödyntäminen
LisätiedotBIOMETANOLIN TUOTANTO
LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Kemiantekniikan osasto Teknillisen kemian laboratorio Ke3330000 Kemianteollisuuden prosessit BIOMETANOLIN TUOTANTO Tekijä: Hiltunen Salla 0279885, Ke2 20.2.2006 SISÄLLYS
LisätiedotTypenja fosforintalteenotto
Typenja fosforintalteenotto jätevesistä - rejekti Surendra Pradhan Riku Vahala Anna Mikola Juho Kaljunen 29.03.2017 Sisällys Typen talteenoton tarpeellisuus NPHarvest-projekti lyhyesti Laboratoriotestien
LisätiedotNollakuidulla typen huuhtoutumisen kimppuun
Nollakuidulla typen huuhtoutumisen kimppuun Ravinteet kiertoon - vesistöt kuntoon, kärkihankekiertue 28. marraskuuta 2018 Sibeliustalo, puusepän verstas, Ankkurikatu 7, Lahti Petri Kapuinen Luonnonvarakeskus
LisätiedotEnergian tuotanto ja käyttö
Energian tuotanto ja käyttö Mitä on energia? lämpöä sähköä liikenteen polttoaineita Mistä energiaa tuotetaan? Suomessa tärkeimpiä energian lähteitä ovat puupolttoaineet, öljy, kivihiili ja ydinvoima Kaukolämpöä
LisätiedotProsessi- ja ympäristötekniikan perusta
Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta Aihe 1: Yksikköprosessit Tavoite Tavoitteena on oppia tarkastelemaan prosessikokonaisuutta jakamalla se helpommin käsiteltäviksi osiksi eli yksikköprosesseiksi Miksi
LisätiedotYLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen
YLEINEN KEMIA Yleinen kemia käsittelee kemian perusasioita kuten aineen rakennetta, alkuaineiden jaksollista järjestelmää, kemian peruskäsitteitä ja kemiallisia reaktioita. Alkuaineet Kaikki ympärillämme
LisätiedotCHEM-C2230 Pintakemia Barnes & Gentle: luku 8 L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle
CHEM-C2230 Pintakemia Barnes & Gentle: luku 8 L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle Prof. Monika Österberg Aikaisemmin käsitellyt Adsorptio kiinteälle pinnalle nesteessä Adsorptio nestepinnalle
Lisätiedotenergiatehottomista komponenteista tai turhasta käyntiajasta
LUT laboratorio- ato o ja mittauspalvelut ut Esimerkkinä energiatehokkuus -> keskeinen keino ilmastomuutoksen hallinnassa Euroopan sähkönkulutuksesta n. 15 % kuluu pumppusovelluksissa On arvioitu, että
LisätiedotBiopolttoaineet, niiden ominaisuudet ja käyttäytyminen maaperässä
Biopolttoaineet, niiden ominaisuudet ja käyttäytyminen maaperässä Henrik Westerholm Neste Oil Ouj Tutkimus ja Teknologia Mutku päivät 30.-31.3.2011 Sisältö Uusiotuvat energialähteet Lainsäädäntö Biopolttoaineet
LisätiedotJÄRVIMALMIN JALOSTUS PUUPOLTTOAINEITA KÄYTTÄVISSÄ LÄMPÖLAITOKSISSA Hajautetut biojalostamot: tulosfoorumi 14.11.2013 Tomi Onttonen Karelia-AMK
1 JÄRVIMALMIN JALOSTUS PUUPOLTTOAINEITA KÄYTTÄVISSÄ LÄMPÖLAITOKSISSA Hajautetut biojalostamot: tulosfoorumi Tomi Onttonen Karelia-AMK Sisältö 2 - Perustuu opinnäytetyöhöni - Aineisto kerätty hajautetut
LisätiedotHSC-ohje laskuharjoituksen 1 tehtävälle 2
HSC-ohje laskuharjoituksen 1 tehtävälle 2 Metanolisynteesin bruttoreaktio on CO 2H CH OH (3) 2 3 Laske metanolin tasapainopitoisuus mooliprosentteina 350 C:ssa ja 350 barin paineessa, kun lähtöaineena
Lisätiedot