Kmiai technolgia I. Knsavgyrts

Kmiai technolgia I.Knsav, foszforsav, mtrgyk 5. eladsA knsavA knsavat mr az arab alkimistk a X. szzadban ismertk s a XV. szzadban vitriololaj nven Eurpban is elterjedt.lomkamrs gyrtsi technolgija mr a XVIII. szzadban ismert volt. A termszetben ritka, egyes hforrsokban s nhny puhatest, leginkbb csigk nylmirigynek vladkban tallhat meg.

A knsavgyrts nyersanyagaiA fm-szulfidok kzl a piritnek van a legnagyobb jelentsge, a bnyszott pirit 42-47% knt tartalmaz.Ksr szennyezdsek: Cu, Zn, As, Pb, Co, Mg, Ca, BiElemi kn: termszetes knelfordulsbl vagy kn-hidrogn tartalm gzokbl s ipari hulladkokblA bnyszott szn 1-2%, a nyers kolaj kb. 3% knt tartalmaz.A kitermelsre rdemes kntartalk becslt mennyisge: Piritben:1.5x109t, Kolajban109t, Termskn 1.5x108tAz elemi kn legnagyobb lelhelyei az USA-ban, Szicliban, Japnban, Chile-ben s Lengyelorszgban vannak.Bnyszati mdszerekAz elemi knt bnyszati mdszerekkel hozzk a felsznre. A kibnyszott kzetekbl kiolvasztssal vagy desztilllssal nyerik a kenet.A bnyszatban a legelterjedtebb a Frasch-eljrs, amelynek lnyege az, hogy lefrnak a knrteg aljig, hrom koncentrikus csbl ll csrendszeren t, nyoms alatt 150-160C-os vizet s forr levegt prselnek a knrtegbe, a kn megolvad s az olvadkot a forr leveg a felsznre hozza.

Mestersgesen ellltott knA mestersgesen ellltott kn kiindulsi anyagai lehetnek: kn-hidrogn tartalm fldgzok, tovbb olyan ipari gzok, melyek klnbz sznfeldolgozsi eljrsok f- vagy mellktermkei, vagy kntartalm kolajok feldolgozsnak termkei.A kn-hidrogn kivonsra az egyik mdszer az etanol-aminos eljrs: A mosofolyadk di- vagy trietanol amin vizes oldata.Kn-hirognbl kenet az n. Claus-eljrssal lltanak el.Az eljrs lnyege a kn-hidrognt sztchiometrikus levegvel getve elemi knt nyerhetnk.2H2S + 2O2 = SO2 + S + 2H2O H=-53 kcal/molKataliztor: Bauxit

Claus-eljrs folyamatvzlataA brutt reakcit kt lpcsben jtszatjk le. Elszr a kn-hidrogn egy rszt elgetik, s a felszabadul ht hasznostjkA maradk kn-hidrognt s a keletkezett kn-dioxidot Claus kemencben aktivlt bauxit kataliztoron ragltatjk. 2H2S + SO2 H2O + 3S (H=-35.7kcal/3kn) A vgs kitermels 97%-os.Az elemi kn felhasznlsa: knsavgyrts, szn-diszulfid ellltsa, manyagipar kaucsuk vulkanizlsa, nvnyvdszeripar, szinezkek

Kn-dioxid ellltsaNyersanyag: kn, vagy kntartalm svnyok (pirit)Kn-dioxid knblReakci:S + O2 SO2 H= -70.2 kcal/molHa knsavgyrts cljbl getik a kenet, akkor nagy levegfelesleggel dolgoznak, mert a tovbbi oxidcihoz amgy is szksg van oxignre.

Kn-dioxid piritblA bnyszott pirit 42-47% knt tartalmazReakcik:2FeS2 + 5.5O2 = Fe2O3 + 4SO2H= -102.8 kcal/mol SO23FeS2 + 8O2 = Fe3O4 + 6SO2H= -95.1 kcal/mol SO2Berendezs: fluid prkls (a piritet lebegtetve getik ki, gy a szemcsk egyenletesebben melegthetk, kisebb az sszetapads veszlye, jobb hatsfok rhet el)Prkgz tiszttsa: a kemenckbl 400-600 hmrsklet gz lp ki, amely szennyezett klnbz lebeg rszecskkkel, tovbb a szennyezett piritbl szrmaz gzkkel - elektromos porlevasztJellsek 1: leveg befvats 2: piritzagy folyamatos adagolsa 3: prk elvezets4: esetleges vzbefecskendezs5: prkgz elvezets 6: fts (indulskor)

Kontakt knsavgyrtsA fls levegvel kevert kn-dioxid kataliztor jelenltben kn-trioxidd oxidlhat, 97% feletti konverzivalBrutt reakci: 2SO2 + O2 2SO3 H=-22.98kcal/molKataliztor: V2O5, 420-450C, 1 barExoterm, egyenslyi, ml-szm vltozssal jr

Formzott V2O5/SiO2 kataliztor a reaktorba trtn betlts eltt

Blokksma pirit illetve kn nyersanyagra

AbszorpciA konverterbl kikerl gzban az eredetileg jelen volt kn-dioxidnak 97-98%-a kn-trioxidd alakult. A gz 150-200C-on hagyja el a konvertert, amelyet egy hcserln keresztlvezetve ~100-ra htenek. A hts sorn a gz nedvessgtartalmtl fggen klnbz mennyisg leum vlik ki.A gz ezutn a 2(-3) oszlopbl ll abszorber rendszerbe kerl. Utols tornyba 95-98% knsavat vezetnek, amelybl itt nhny %-os leum, majd az els toronyba kerlve 20% leum keletkezik. A tornyok rgebben kovcsolt vasbl, napjainkban savll aclbl kszlnek. A tornyok tltanyaga Raschig-gyr, amelybl kb. 2 m magas rteg elegend az abszorpcihoz.Az leumbl ksbb hgtssal lltjk el a kvnt tmnysg knsavat. A kereskedelemben kaphat cc. H2SO4 98.0%-os.

Abszorpcileumabszorber belseje

Az abszorber rendszer

Jellsek: 1: Kontakt kemence 2,3 Abszorber tornyok 4: Htk 5: Hcserl 6: Vggz elvezets Szaggatott vonal: gz tja Folytonos vonal: folyadk tja

Foszforsav ellltsaA vzmentes foszforsav szntelen, monoklin kristlyokban kristlyosodik, op. 42,4 oCA foszforsavat leginkbb nagy tmnysg (75 85% - os) vizes oldat formjban hasznljk fel s hozzk forgalombaEllltsa:Termikus foszforsav: srgafoszfor elgetse s a keletkezett P2O5 talaktsa vzbl foszforsavvFluorapatit feltrsa knsavvalFoszforsav gyrtsaA fluorapatitot knsavval trjk felCa5(PO4)3F + 5 H2SO4 = 3 H3PO4 + 5 CaSO4 + HFA feltrst 60 80% -os knsavval vgzik A keletkez kalciumszulftot a fel nem trt maradkkal egytt szrssel kell a foszforsavtl elvlasztaniFoszforsav gyrtsa srgafoszforblP4 + 5 O2 = 2 P2O5 H = -720 kcal2 P2O5 + 6 H2O = 4 H3PO4 H = -90 kcal A megmlesztett srgafoszfort elporlasztva levegvel elgetik, s a keletkezett foszforpentoxidot a reaktor tovbbi szakaszban beporlasztott vzzel foszforsavv alaktjk.

Az elllts folyamatbrja

MtrgyagyrtsTpelem :az elem hinya esetn a nvny fejldsben zavar ll beaz elem ptlsval a hinytnetek megelzhetek vagy megszntethetekaz elem hatsa kimutathat az lettani folyamatokbanaz elem nem helyettesthet ms elemekkel (Arnon)

azok az elemek, amelyek a nvnyek nvekedshez s zavartalan fejldshez szksgesek, s funkcijukat ms elem nem tudja elltni (Mengel)TPELEMEKNlklzhetetlen elemekKedvez hats elemekC, H, H, N, P, S K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, BNa (cukorrpa)Cl (rpa, retek, zeller)Si (gabonaflk, rizs)makroelemekC, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg0,1%-nl nagyobb mennyisgben tallhat a szrazanyagbanmikroelemek v. nyomelemek0,1%-nl kisebb mennyisgben tallhat a szrazanyagbanFe, Mn, Cu, Zn, Mo, Bhats alapjnelfordul mennyisg alapjnNvnyek sszetteleMtrgykLegfontosabb tpelemek: N, P, KCsoportosts sszettel szerint:Egyszer (egy hatanyag): N, P, Ksszetett:KevertKomplex: NP, NPK, NPK + mikroelemHalmazllapot szeint:SzilrdFolykony (oldat)sszettel megadsa a hatanyag alapjn:N: tmegtrt, P: P2O5 tmegtrt, K: K2O tmegtrtKeverteknl: a N-t veszik alapulSzerves s mtrgya felhasznls, 1931-2000 * sznt+kert+szl+gymlcsvekSzerves trgya, milli tMtrgya felhasznls ezer t/v N P2O5 K2O sszesen Mg. mvelt terletre*kg/ha/v1931-194022,4171921951-196021,233331783151960-196520,614310056299571966-197022,22931701506131091971-197514,847932640012052181976-198014,355640151114682501981-198515,460439449514932821986-199013,255928037412132301991-19956,01722526223441996-20004,823540423176319MtrgykSzerep:Tpanyagutnptls biztostsapH szablyozsaTalajszerkezet optimalizlsaTalajerutnptls:TermszetesMestersges: kmiai t szervetlen technolgia: N, P, K, (Ca, Mg, + nyomelemek)Liebig fle minimumtrvny (XIX)A terms nagysgt a nvnyek ignyhez kpest minimumban lv tpelem hatrozza meg.

Tpelemek/ N

N-talajban 0,02-0,4%Tpelemek/ NN hinyN felesleg

- levelek fak vilgossrga sznek (cskkent kloroplasztiszkpzds)- sttzld de nvnyzet(fokozott kloroplasztiszkpzds)Tpelemek/ P

Tpelemek/ PP-talajban 0,02-0,1%Szerves 50%!!! Szervetlen 50 %

Tpelemek/ K

Tpelemek/ KK-talajban 0,2-3,3%

Tpelemek/ KK hinyK felesleg- cukrok, aminosavak felhalmozdsa krokozokra fogkonyabb- szraz idben hervadsi tnetek- idsebb levelek vgein klorofillhinyos llapot- hervads-hatsa nem ismert!!

NitrognmtrgykAmmnia: felhasznlsa: 85-90% mtrgyagyrts , vagy kzvetlen trgyzsHats sebessge alapjn:Gyors hatsak: ntrium-nitrt, kalcium-nitrt, klium-nitrt, ammnium-nitrt (pti s)Lassabban hatk: ammnium-szulft, karbamid, cseppfolys ammnia, ammnia-oldat, kalcium-cinamid (msz-nitrogn)Ammnium-nitrt gyrtsa35,8% N-tartalm vegyletVzben jl olddikErsen higroszkposTrolsa robbansveszlyesA kristlyos tiszta termk robbanszerMszkporral vagy dolomittal keverve msz-ammonsaltrom (MAS) ill. ptis nven forgalmazzk

Gyrtsnak lpsei:Saltromsav kzmbstse ammnivalAz ammnium-nitrt oldat beprlsa ammnium-nitrt olvadkkAz ammnium nitrt olvadkbl szilrd termk ellltsaAmmnium-nitrt gyrtsaSaltromsav kzmbstse ammnivalAz ammnit gz, a saltromsavat 50-60%-os oldat formjban alkalmazzk.A reakci ersen exotermNH3(g) + HNO3(g) = NH4NO3(sz) H= -145,7 kJ/molA semlegestst Rasching-gyrkkel tlttt toronyban vgzik

Ammnium-nitrt gyrtsaAz ammnium-nitrt oldat beprlsa ammnium-nitrt olvadkkA toronybl tvoz oldatot utsemlegestikBeprls: 170C-nl kisebb hfokon vkuumbeprlkbanAz ammnium nitrt olvadkbl szilrd termk ellltsaA szilrd ammnium-nitrtot kristlyostssal s htssel llthatjuk el.

Msz-ammon-saltrom gyrtsakor a kb. 95%-os 130-165C-os olvadkot mszkporral keverikSzrtorony: a torony tetejn porlaszt- rpt berendezs (szrcentrifuga): az olvadkot cseppekre bontja, melyet az alulrl rkez leveg ht s szrt . A granullt szilrd anyagot a torony aljrl kaparszerkezettel tvoltjk el.

Ammnium-nitrt gyrtsa