15.1 productieprocessen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Ammoniumnitraat

Ammoniumnitraat is een zeer goed in water oplosbaar zout van salpeterzuur en ammoniak, met als brutoformule NH₄NO₃.

• IJszak
  
• Explosief
  
• Kunstmest 
  

NH₃ + HNO₃ -> NH₄NO₃

Erg exotherm!

Leerdoelen Les 1 en 2

• Je weet het verschil tussen een batch- en continuproces.
• Je kunt van een industrieel proces de gekozen reactieomstandigheden en scheidingsstappen toelichten.


• Je kunt processen uit een blokschema aflezen.
  
• Je kunt een blokschema compleet maken.
• Je kunt rekenen aan het rendement. 

Chemische industrie in NL

AkzoNobel is een Nederlandse multinational met activiteiten op het gebied van verven en lakken. 

Koninklijke DSM NV is een Nederlands chemiebedrijf dat internationaal actief is en zich vooral toelegt op fijnchemie en biotechnologie. 

De Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek is een onafhankelijke onderzoeksorganisatie. 

De Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek is een onafhankelijke onderzoeksorganisatie. De missie van TNO is mensen en kennis verbinden om innovaties te creëren die de concurrentiekracht van bedrijven en het welzijn van de samenleving duurzaam versterken.

Corbion, voorheen CSM, is een Nederlands voedingsconcern dat voortgekomen is uit de bietsuikerindustrie.

Laboratorium

• Onderzoek naar nieuwe producten op kleine schaal (max. een paar liter of kg).
• R&D afdeling (research & development).

Proeffabriek

• Opschalen van lab richting fabriek.
• Testen van variabelen, zoals temperatuur, druk, energieverbruik, rendement etc.
• Reactoren van 100-1000 liter.

De fabriek

• Grootschalige productie.
  
• Batch- en continuproces.
  

Continuproces (Noteer)

• Continue aanvoer beginstoffen en afvoer producten.
• Toegepast in bulkchemie, zoals polymeerchemie en productie van veel gebruikte grondstoffen (bijv. aceton).
• Grote hoeveelheden met minder nauwkeurigheid. 
• Geautomatiseerd (voordeel weinig personeel nodig)
• Nadeel: hoge investeringskosten
• Duur als fabriek niet op volle kracht draait.

Batch proces (Noteer)

• Aanvoer beginstoffen -> proces -> uitvoer producten.
• Product van elke 'batch' kan iets verschillen.
• Proces wordt steeds opnieuw uitgevoerd.
• Toegepast in fijnchemie, zoals medicijnen of laboratoriumbenodigdheden.
• Kleine hoeveelheden met hoge nauwkeurigheid
• Geschikt voor langzame reacties.
• Nadeel: Veel personeel nodig

Aan de slag

Lees alvast  goed paragraaf 11.1

Maak opgaven 1 t/m 5 (en de voorkennis mocht je daar nog niet klaar mee zijn)

Blokschema's

Blokschema's

• Schematische weergave van industrieel proces.
  
• Blok = proces (reactie, menging, scheiding)
  
• Pijl = stofstroom
  

Vragen bij blokschema's

• Vaak lange stukken tekst met veel informatie.
• Typen vragen:

- reactievergelijking opstellen a.d.h.v. gegeven blokschema;

- scheidingsmethoden noemen a.d.h.v. gegeven blokschema;

- pijlen/blokken/processen/stofnamen toevoegen aan incompleet blokschema;

-  Zelf een blokschema kunnen opstellen vanuit een stuk tekst

• Bijna altijd bevat een eindexamen een blokschema opgave.

Oefenen

Bij de productie van margarine wordt als grondstof plantaardige olie gebruikt. Deze wordt gewonnen uit zaden. Om zoveel mogelijk olie uit de zaden te halen mengt men de fijn gemalen zaden met hexaan. Na een eerste scheiding verkrijgt men een oplossing van olie in hexaan. Tenslotte worden olie en hexaan van elkaar gescheiden Het hexaan wordt opnieuw in het proces gebruikt, de olie gaat naar de margarine fabriek. Hierboven is het proces in een blokschema weergegeven. 

Geef aan wat A t/m E voorstelt, je kunt kiezen tussen afval, destillatie, extractie, filtratie en hexaan.

 

Antwoord

A: extractie B:Filtratie C: afval D: destillatie E: hexaan

Bij de productie van margarine wordt als grondstof plantaardige olie gebruikt. Deze wordt gewonnen uit zaden. Om zoveel mogelijk olie uit de zaden te halen mengt men de fijn gemalen zaden met hexaan. Na een eerste scheiding verkrijgt men een oplossing van olie in hexaan. Tenslotte worden olie en hexaan van elkaar gescheiden Het hexaan wordt opnieuw in het proces gebruikt, de olie gaat naar de margarine fabriek. 

Rendement

• Een reactie verloopt bijna nooit voor 100%
• Theoretische opbrengst is te berekenen met mol rekenen: hoeveel zou er in theorie kunnen ontstaan?
• Praktische opbrengst is hoeveel eruit een fabriek ontstaat (staat in tekst)

Rendement

• Als er meerdere stappen zijn in een proces, moet je de rendementen vermenigvuldigen: Stap 1 65%, stap 2 75% en stap 3 55%: 0,65 x 0,75 x 0,55 = 0,27
• Je kijkt bij elke stap in een productieproces om het te verbeteren
• Formules staan in Binas 37H

Rendement

Uit 100 gram ijzer(III)oxide ontstaat 50 g ijzer volgens  deze reactie:

Bereken het rendement

Fe​2​​O​3​​+3CO−>2Fe+3CO​2​​

Antwoord (molverhouding 2:4 moet 1:2 zijn)

Aan de slag

Lees goed paragraaf 11.2

Maak opgaven 6 t/m 12 behalve 8