veľmi T a naopak p (vzniká viac mólov) 2. Keď sa ako katalyzátor používa kobalt, vznikajú dieselové frakcie uhľovodíky s reťazcami okolo 15.

Transcript

1 Vyžitie zemného plynu V 0-50-tych rokoch minulého storočia bolo veľa výrob založených na acetyléne, ktorý vznikal štiepením zemného plynu pri vysokých teplotách (okolo 100 ). Selektivita však bola veľmi nízka, koncom storočia sa táto cesta opustila. V súčasnosti sa používa parný reforming metánu, kde metán sa transformuje na zmes oxidu uhoľnatého a vody tzv. syntézny plyn. Základom parného reformingu zemného plynu je reakcia metánu s vodou: o H 4 + H + H ΔH = 0 kj/mol (endotermická reakcia) preto treba Ni/Al veľmi T a naopak p (vzniká viac mólov) Vzhľadom k tomu, že reakcia je endotermická, bilancia tepla sa vyrovnáva spaľovaním časti metánu. H > + H ΔH = -80 kj/mol Syntézny plyn sa využíva potom na prípravu rôznych látok: chemikálií alebo automobilových palív. 1. Keď reaguje na železných katalyzátoroch, vznikajú benzínové frakcie zmes uhľovodíkov okolo 8 10, ktorá má také zloženie ako benzín.. Keď sa ako katalyzátor používa kobalt, vznikajú dieselové frakcie uhľovodíky s reťazcami okolo 15.. Miliónové tonáže metanolu sa v súčasnosti vyrábajú zo syntézneho plynu použitím Zn ako katalyzátora. Zn + H H 4. Hydroformylácia (oxosyntéza) predĺženie reťazca alkénu o jeden uhlík karbonylovou skupinou. Reakciou propénu a syntézneho plynu získavame 4 butylaldehyd = butanal. + + H + H H H H H H n H H H izo Je to homogénne katalyzovaná reakcia a ako katalyzátory sa používajú karbonyly kobaltu a rodia, vznikajúce reakciou kovu s, napr.: 8 + o o () 8

2 Kým za prítomnosti o katalyzátorov pomer n : izo = 4 : 1, za prítomnosti Rh katalyzátorov pomer n : izo = 0 : 1. Kobalt ako katalyzátor sa zavádza do reaktora hydroformylácie vo forme o + soli. Existencia karbonylov kobaltu pri reakčnej teplote o je podmienená vysokým parciálnym tlakom (5 MPa). Zvyšovanie parciálneho tlaku nad určitú hranicu hydroformyláciu brzdí a zvyšovanie tlaku H reakciu urýchľuje. To sa vysvetľuje tým, že vlastným katalyzátorom je hydrotetrakarbonylkobalt. Je to dosť silná kyselina, ktorá katalyzuje posun dvojnej väzby po reťazci a preto štruktúra finálneho aldehydu príliš nezáleží na štruktúre východzieho alkénu. Najľahšie sa hydroformylujú 1-alkény Spracovanie butylaldehydu na ďalšie látky kondenzáciou v prítomnosti bázy (výroba v ČR): H H - H H H H H H H H H H H H H H H H H Ni H H Vznikajúci -etylhexanol sa používa na výrobu zmäkčovadiel. Z hľadiska tejto reakcie je n-butanal cennejší ako izobutanal. 5. Keď syntézny plyn reaguje ďalej s vodou, dostávame oxid uhličitý a vodík. H 4 + H + H u-zn-al -r + H + H H + H + 4H - reakcia je exotermická a rovnovážna - preto sú tu nižšie teploty (00-0 ) ako pri parnom reformingu, - konverzia oxidu uhoľnatého prebieha v prítomnosti katalyzátora s obsahom u, u je citlivá na H S, preto sa surový plyn musí odsíriť, - sa odstráni studenou vodou a amínmi. Starší katalyzátor z Fe + r pracuje pri teplote až 400, kde rovnováha reakcie nie je taká priaznivá, ale katalyzátor nie je citlivý na síru. Preto niekde sa kombinujú katalyzátory. Pri vyššej teplote sa odstráni väčšina. Z produktov sa odstráni. V druhom kroku sa na aktívnejšom katalyzátore pri nižšej teplote zníži koncentrácia pod 0, %. Zvyšok sa na Ni premení na metán.

3 H sa takto získava hlavne v podnikoch, ktoré nespracovávajú ropné produkty. Používa sa na hydrogenačné procesy, napr. v Dusle Šaľa. Hydrogenáciou dusíka získame amoniak. N + H NH. Amoniak sa oxiduje na kyselinu dusičnú. Hnojivá sa vyrábajú spojením amoniaku a kyseliny dusičnej. Keď sa izoluje, vyrába sa z toho močovina. 6. Keď sa izoluje samotné, používa sa na výrobu kyseliny octovej. Metanol a oxid uhoľnatý nám produkuje kyselinu octovú. + H ---- > H dstraňovanie a H S zo syntézneho plynu, proces Rectisol Pri parnom reformingu okrem a H vzniká aj a H S, ktoré treba odstrániť. dstraňovanie procesom Rectisol: - Na báze fyzikálnej absorpcie sa H S a rozpustia v podchladenom metanole (pri teplote až -60 o ). a H sa v metanole zle rozpúšťajú. Po nasýtení sa roztok zahreje a a H S sa z metanolu uvoľní. Zvyšok H S a sa odstraňuje reakciou s bázickými roztokmi solí aminokyselín, alkoholamínmi, alebo dimetylaminooctanom draselným. Tieto látky selektívne absorbujú H S, menej, (tvoria s nimi soli, ktoré sa za tepla rozkladajú). dimetylaminooctan draselný, monoetanolamín, trietanolamín, H N H H K H H N H H H N H H H H H lausov proces spracovania sírovodíka: Procesy na odstránenie sírovodíka delíme podľa toho, či je produktom sírovodík alebo elementárna síra. Ak je v plynnej zmesi sírovodík vo vyššej koncentrácii ako 10%, zmes sa spracováva v lausovej peci. lausov proces je založený na reakcii: H S + S S + H

4 S sa vytvára oxidáciou časti H S, teda reakciou: H S + / S + H V prvom stupni reaktora sa spáli časť sírovodíka na oxid siričitý pri teplote Reakcia S so zvyškovým sírovodíkom sa uskutoční katalyticky v druhom stupni reaktora pri nižšej teplote (00 ), kde je priaznivá rovnováha tejto reakcie. 18. Výroba močoviny a metanolu, významné produkty na báze metanolu Výroba močoviny Keď sa zo zmesi a H vyrába vodík, vzniká veľa, treba ho spracúvať. sa využíva pri výrobe malinoviek, na výrobu suchého ľadu, najviac sa ho spotrebuje na syntézu močoviny. Syntéza močoviny z a NH je založená na dvoch reakciách: + NH NH NH 4 NH NH 4 NH NH + H Tvorba amónnej soli - karbaminanu amónneho z východiskových látok je veľmi rýchla, celkovú rýchlosť však určuje podstatne pomalšia reakcia rozkladu karbaminanu na močovinu. Syntéza močoviny prebieha pri teplote a tlaku 14-0 MPa. Úsporná syntéza močoviny prebieha tzv. stripovacím procesom, pri ktorom sa z reakčnej zmesi desorbuje nezreagovaný karbaminan pomocou amoniaku alebo, ktoré vstupujú do procesu. Nadbytkom jednej zložky sa totiž znižuje parciálny tlak druhej a tak sa karbaminan z väčšej časti rozloží. Z expandovaného vodného roztoku ochladením kryštalizuje močovina, ktorá sa oddelí na odstredivke. Matečný roztok sa ďalej zahusťuje a zmiešava s pôvodným roztokom. Močovina je dusíkaté hnojivo (Duslo Šaľa). Používa sa aj ako krmivo pre hospodárske zvieratá, využíva sa tiež na výrobu močovinoformaldehydových živíc. V 60-tych rokoch minulého storočia sa ľudia zamýšľali nad tým, ako by mohli dostať dusík do pôdy: pri močovine najprv treba hydrogenovať dusík zo vzduchu na amoniak, potom s previesť na močovinu a tak sa dostane do pôdy, kde sa uvoľní a voda. Prečo nepoužiť priamo dusík ako hnojivo? Filozofia prenášača kyslíka by sa chcela aplikovať aj na dusík. Polia by sa posypali určitými komplexami, ktoré by boli schopné viazať dusík, keď ho spotrebujú rastliny, komplex by sa obnovoval. Táto cesta však nebola termodynamicky možná, preto stále sa hľadajú nové spôsoby.

5 Výroba metanolu Metanol je vedľajší produkt karbonizácie dreva (drevný lieh, výroba v minulosti) V súčasnosti sa vyrába syntézou z a H. Keďže zmes a H môže dať široké spektrum produktov, vznik metanolu treba preferovať selektívnym katalyzátorom, vysokým tlakom a nízkymi reakčnými teplotami, lebo je to exotermická reakcia. + H H ΔH = -90,8 kj/mol Metanol môže vznikať aj z. + H H + H ΔH = -50 kj/mol Žiaľ konkurenčný vznik metánu je termodynamicky výhodnejšia reakcia, lebo metán je stabilnejšia látka ako metanol. + H H + H 4 ΔH = -0 kj/mol Vznik metánu a iných vedľajších produktov sa obmedzuje výberom katalyzátora. Katalyzátory a reakčné podmienky: Zn-r u-zn-r t = 50 o p = 0 MPa vysokotlaký proces t = 50 o p = 5-10 MPa nízkotlaký proces z termodynamického hľadiska výhodnejšia reakčná teplota. Reakčná teplota sa upravuje vpúšťaním studeného syntézneho plynu medzi jednotlivé etáže. Metanol obsahuje až 70 % energie spotrebovaného zemného plynu. Významné produkty na báze metanolu Formaldehyd (asi 50 % metanolu), ktorý je silný karcinogén, vzniká oxidáciou metanolu na striebornom katalyzátore. Používa sa v lepidlách (fenylformaldehydové živice, močovinoformaldehydové živice) H + H+ H + H (+ + ) Kyselina octová sa získava karbonyláciou metanolu: H + H proces : BASF kat. oi ; t = 50 o ; p = 75 MPa fy Monsato t = o ; p = 4 MPa ; rhódiové kat.

6 lefíny: výroba etylénu a propylénu až s 90%-nou selektivitou - proces MT (metanol to olefins). Zmenou podmienok sa flexibilne mení pomer etylénu a propylénu (na rozdiel od pyrolýzy) MT H > H -H=H Bionafta repkový olej sa transesterifikuje, glycerol sa odstráni, kyselina sa resterifikuje metanolom vznikajú metylestery mastných kyselín z prírodných zdrojov. Estery estery s kyselinami ako rozpúšťadlá alebo mnohé estery ako voňavky Benzín na špeciálnych katalyzátoroch (tzv. MTG proces = metanol to gasoline) je možné premeniť metanol na benzín. Benzín sa takto vyrába napr. na Novom Zélande. Metyltercbutyléter - prísada do automobilových benzínov vyrába sa reakciou metanolu s izobuténom (z 4 frakcie) v prítomnosti kyslého katalyzátora. V súčasnosti sa vyrába skôr etyltercbutyléter z bioetanolu. H H H H Metylmetakrylát na výrobu plexiskla H H H Dimetyltereftalát na výrobu polyesterov H H Metylchlorid na metyláciu Homologizácia metanolu: H H H H karbonyl, o karbonyl, Fe H H H H H Ďalej je možné vyrobiť napr. ETYLÉNGLYKL karbonyláciou metanolu sa najprv vyrobí dietyloxalát, ktorý sa hydrogenuje na glykol ( proces fy AR )

7 19. rganické suroviny získavané z uhlia Zásoby uhlia sú oveľa väčšie ako zásoby ropy a zemného plynu (viac ako na 100 rokov). Ťaží sa v povrchových (napr. okolo Mostu v ČR), alebo hlbinných baniach (napr. stravsko v ČR, okolie Novák v SR). Veľké zásoby sú v Číne, ktorá sa posledných 10 rokov vrhla na využitie uhlia pre výrobu aj iných chemických látok, resp. palív. Pre chemické využitie sa používajú dva typy: čierne - na koksovanie, hnedé - na splynovanie. Tieto uhlia okrem uhlíka, vodíka a iných organických látok obsahujú aj anorganické látky zložky popola. Klasifikácia uhlia kritériá : 1. obsah vlhkosti. podiel prchavých látok. obsah popola 4. spekavosť pri výrobe koksu 5. výhrevnosť Kvalitu uhlia určuje obsah uhlíka a síry. Splynovanie uhlia Splynovanie uhlia (koksu) je reakcia uhlíka s vodnou parou alebo kyslíkom, resp. oboma. Produktom je syntézny plyn. Základom je endotermická reakcia (s) + H (g) (g) + H (g) Výhodnejšie je splynovanie uhlia zmesou vodnej pary a kyslíka, kde k endotermickej reakcii pribudnú dve exotermické. (s) + 1/ (g) (g) (s) + (g) (g) Exotermické reakcie Vzniknutý plyn môže obsahovať aj metán. Jeho obsah rastie s klesajúcou teplotou a rastúcim tlakom (obvyklá teplota pri splynovaní uhlia je 800 º, tlak - MPa). Síce z termodynamického hľadiska zvýšený tlak je nevýhodný, ale z ekonomických dôvodov splynovanie prebieha pri vyššom tlaku. Pri vyššom tlaku výkon splynovacieho reaktora (generátora) je vyšší a vyrobený syntézny plyn sa dopravuje aj používa pri vyššom tlaku. Používajú sa generátory typu Lurgi, kde sa uhlie dávkuje z hora cez tlakovú komoru s dvoma uzávermi a zdola sa dávkuje vodná para a kyslík. Popol sa tiež odoberá cez komoru s dvoma tlakovými uzávermi. Zloženie plynu z Lurgiho pece po odstránení väčšiny a H S: -5 %, H 4 18 %, H 54 %, 0 %, N - %, uhľovodíky - 0, %, spalné teplo 17 MJ/m.

8 Pre získanie syntéznych plynov (zmesí + H s rozličnými pomermi : H ) je vhodné splynovanie uhlia pri teplote 100 º. Rýchlosť splynovania uhlia môže byť ovplyvnená alebo riadená: - difúziou reagujúcich plynov v póroch tuhého paliva - difúziou na povrchu tuhých častíc Preto sa rýchlejšie splynuje mleté než kusové uhlie. Koksovanie uhlia Je to karbonizácia uhlia bez prístupu vzduchu, pri ktorej sa z uhlia uvoľňujú prchavé podiely a ostáva prevažne uhlík (koks), ktorý obsahuje všetky minerálne látky (popoloviny) pôvodného uhlia. Je to periodický proces trvajúci až 0 h/cyklus. Koksovaním získavame: - Plyny a H - Surový benzol zmes aromatických uhľovodíkov zachytená z koksárenských plynov pracím olejom, obsahuje hlavne benzén, toluén, xylény (BTX) - Decht kvapalný kondenzát z odplynov, cenné zložky: naftalén, antracén, tvrdé parafíny, fenoly, pyridínové deriváty, odpadom je smola Decht sa spracúva rektifikáciou na kolóne s bočnými odťahmi podobne ako ropa, alebo na sérii kolón. NAFTALÉN izoluje sa z naftalénového oleja kryštalizáciou, čistý naftalén rektifikáciou použitie: katalytická oxidácia vzduchom v plynnej fáze (90 º) na ftalanhydrid, azofarbivá 1. Katalytická oxidácia vzduchom pri teplote 90 º na ftalanhydrid. V 5. blasť azofarbív cez β-naftol 150 º 50 º S H Na H S 4 Na + Na S + Na

9 ANTRAÉN - kryštalizáciou z antracénového oleja - spracúva sa oxidáciou na antrachinón - základ výroby kypových farbív, - používa sa aj pri výrobe H a delignifikácii dreva. - výroba gumárenských sadzí Zvyšok po kryštalizácii naftalénu a antracénu sa používa ako impregnačný olej na drevo. Na chemické účely sa z dechtu využije len 10-1 % hmotnosti. PLYARMATIKÉ UHĽVDÍKY sú karcinogénne, napr. známy,4-benzpyrén. Destilačný zvyšok je SMLNÝ KKS má relatívne malý obsah síry, okolo 0,5 % (menej ako koks z ropných zvyškov) používa sa napr. na výrobu elektród. Možnosti využitia uhlia pre výrobu organických látok Zásoby uhlíka vo forme uhlia sú vyššie než v rope a zemnom plyne. Za rokov sa môže stať aktuálna aplikácia uhlia vo výrobe mnohých organických látok. Výhodnou cestou je kombinácia využitia ropy a uhlia, kde sa pokrýva spotreba tepla alebo spotreba vodíka a syntéznych plynov z uhlia a tak sa ušetria ropné frakcie. Splynovanie + H Uhlie Karbid Acetylén FT-syntéza lefiny Lin. alkány Alkoholy Palivá Hydrogenácia Metanol Palivá Proces MTG na benzín Proces MT na olefíny Karbonylácia Homologizácia H = Decht, surový benzol benzén toluén naftalén antracén pyridíny (Alkoholy, kyseliny, aldehydy, estery.)

10 Správna voľba využitia uhlia pre chémiu závisí na pokrytí energetických potrieb ľudstva. Ďalší význam pre chémiu môže mať oxidácia uhlia na aromatické di-trikarbonové kyseliny. Čiste oxidatívne postupy nie sú perspektívne, pretože väčšina požadovaných komerčných organických látok má vyšší pomer H/ ako je v uhlí. Nevýhoda uhlia je relatívne komplikovaný spôsob ťažby a dopravy (nevytečie z pôdy ani pod tlakom, netečie ani potrubím), navyše pri výrobe syntézneho plynu na jeden mól uhlíka získame iba jeden mól H. 0. bnoviteľné zdroje surovín a energie Ropa (<10% na chemikálie), plyn (<5% na chemikálie), uhlie (<% na chemikálie) - sú fosílne uhlíkaté zdroje (slúžia najmä ako energetické suroviny a nie ako chemické) Hľadajú sa iné zdroje, kde by sa dala energia získať iným spôsobom, nie z uhlíka alebo fosilných zdrojov: JADRVÁ ENERGIA Vo svete 15% energie sa vyrába z jadra, na Slovensku 50% (zásoby uránu najmenej na 50 rokov, tória na vyše 1000 rokov), potenciálne významný zdroj energie. Proti využitiu jadrovej energie sa v niektorých krajinách zdvihla vlna odporu, založená jednak na obavách z nehody (ako napr. Černobyľská havária, ), jednak na strachu z radiácie. VETERNÁ ENERGIA Na premenu veternej energie sa využívajú spravidla veterné turbíny. Jedná sa o veľmi rozptýlený zdroj, teda na dosiahnutie istého celkového inštalovaného výkonu treba postaviť mnoho jednotiek na rozľahlom území. Do celkovej úvahy treba započítať tiež počet veterných dní v roku (Vrtuľa sa musí točiť najmenej 8 rokov, aby si zarobila len na betón a hliník, zabudovaný vo veži). GETERMÁLNA ENERGIA Najčastejšie využívaným médiom pre prenos geotermálnej energie z hlbín Zeme sú termálne vody. V niektorých oblastiach sú zachytávané aj horúce pary s teplotou okolo 150. Využíva sa vo forme tepelnej energie (na kúrenie), alebo na výrobu elektrickej energie v geotermálnych elektrárňach. VDNÁ ENERGIA z mora Potenciálne veľmi zaujímavá, ale obmedzená. Využíva sa v prímorských krajinách (napr. aj fjordy v Nórsku) príliv, odliv. Keď sa vypočíta spotreba financií a zisk z produkcie energie, v súčasnosti nie je výhodná.

11 SLNEČNÁ ENERGIA brovské množstvo energie dopadá na zem aj za deň, otázka je, ako ju využiť. Kolektory na strechách získaná energia sa využíva na teplú vodu. Solárne články, do ktorých potrebujeme kremíkové materiály, musia obsahovať čistý kremík (99, %), aby mal vhodné vlastnosti ako článok na premenu fotónov slnečnej energie. Výroba takéhoto článku je veľmi drahá, robí sa to cez Sil 4 -deriváty. Účinnosť premeny slnečnej energie na elektrickú s teplotou klesá, pri 0 je len okolo 1 %, pri 0 je okolo 4 %. Podrobnejšie Uskladnenie energie je ďalším problémom. Zaujímavá cesta fotochemický rozklad vody. Do vody sa dávajú určité nanomateriály kovov (napr. na báze titánu) fotokatalyzátory, pomocou ktorých sa voda rozkladá na vodík vplyvom slnečného (viditeľného) svetla. Už existujú - > 10 l/m za hodinu. V budúcnosti rozkladom vody výroba vodíka do automobilov. EREI - Energetická návratnosť energetickej investície = Všetka získaná energia / Energia spotrebovaná Zdroj/nosič energie EREI Dlhodobý trend EREI Ropa na začiatku 0. storočia 100:1 (r. 1900) klesá Ropa na konci 0. storočia 0:1 (r. 1995) klesá Ropa na začiatku 1. storočia 18:1 (r. 006) klesá Uholné elektrárne 15:1 (r. 01) klesá Ropné piesky 4:1 (r. 01) klesá Uhlie 46:1 (r. 01) klesá Zemný plyn 0-70:1 (r. 011) klesá Etanol z drevnej celulózy 0,64:1 (r. 005) stagnuje, spotrebič! Etanol z kukurice 0,8-1,6:1 (r. 006) stagnuje v neefekt. pásme Bionafta 1,:1 (r.005) stagnuje v nefekt. pásme Jadrové elektrárne 14:1 (r. 01) zatiaľ klesá, ale má potenciál rastu Vodné elektrárne 84:1 (r. 01) stagnuje

12 Geotermálne elektrárne 9:1 (r. 01) rastie Fotovoltaické elektrárne svet 6-1:1 (r. 009) rastie Veterné elektrárne 18 - :1 (r. 010) rastie Bioplynové elektrárne 1,8-6:1 (r. 01) veľmi závisí od vstupov Fotovoltaické elektrárne Slovensko 5-9:1 rastie BIMASA Biomasa vzniká činnosťou živých organizmov rastlinného alebo živočíšneho pôvodu. harakterizujú ju lignocelulózové zdroje: tráva, drevo (tvrdé, mäkké), steblá, atď produkcia: t/rok Lignocelulóza obsahuje cca. 40% celulózy, 40% lignínu, 0% hemicelulózy, tento pomer však nie je fixný, mení sa podľa toho, aká je to rastlina, napr. 90% celulózy je v lane, ešte viac je v bavlne. ELULÓZA obsahuje šesťuhlíkaté reťazce s ketonickou alebo aldehydickou skupinou. Je to poly D-glukóza, polymér prakticky bez bočných reťazcov. Jednotlivé reťazce sú prepojené vodíkovými väzbami. - Využitie zušľachtených buničín- celulózy. Vyrobená buničina sa využíva predovšetkým na výrobu rozličných druhov papiera. Pred prípravou papiera sa pripravená buničina ešte väčšinou bieli oxidačnými procesmi, melie (rozvlákňuje) sa a zmiešava sa s rozličnými pomocnými látkami, ktoré menia farbu, pevnosť v suchom stave a za mokra, polaritu vlákien, nasiakavosť vody (aj iných polárnych kvapalín) a iné požadované vlastnosti papiera (glejenie papiera). Bez glejenia sa farba (atrament) na papieri rozpíja tak ako na filtračnom papieri (bielená buničina bez prídavku ďalších látok, ktorá prešla papierenským strojom). Vo svete sa ročne spracováva približne 7Mt prevažne zušľachtenej buničiny a tiež bavlnenej celulózy na umelé celulózové vlákna. Predovšetkým viskózové a acetátové, na fólie regenerovanej celulózy (celofán) a na rôzne celulózové deriváty predovšetkým estery a étery. Malé množstvá veľmi čistej celulózy sú aj naďalej využívané ako aditíva v nízkokalorických potravinách ako náhrada vláknin, vo farmácii k príprave liekových foriem tabliet, k analytickým metódam atď. Umelé celulózové vlákna - viskóza Pre získanie textilného vlákna je nutné celulózu previesť do roztoku. Upravený roztok sa pretláča niekoľkými desiatkami otvorov zjemňovacej trysky do koagulačného kúpeľa alebo do zvlákňovacej šachty. Tu dochádza ku koagulácii postupným odparovaním rozpúšťadla. elulóza sa prevádza do roztoku buď s chemickou zmenou (viskózové vlákno, acetátové vlákno), alebo bez podstatnejšej chemickej zmeny (meďnaté vlákno). Pri výrobe viskózneho vlákna exhaluje do životného prostredia S a H S. V prvom kroku sa celulóza mení na alkalicelulózu roztokom Na. Tu voľné skupiny celulózy sa zmenia

13 na - Na +. Alkalicelulóza reaguje s S na xantogenát celulózy, ktorý sa rozpustí v zriedenom roztoku Na na veľmi viskózny roztok (odtiaľ je názov viskóza). V kyslom roztoku koagulačného kúpeľa sa celulóza chemicky regeneruje a uvoľní sa S. Táto technológia nemôže byť považovaná za ekologicky šetrnú. Najnovší postup na získavanie celulózového vlákna je cez zrážanie roztoku celulózy vodou. Rozpúšťadlom je N- metylmorfolín-n-oxid, ktorý sa z vodného roztoku regeneruje odparením vody. Viskózová fólia - celofán bdobou výroby viskózového vlákna je výroba transparentnej fólie, ktorá je známa pod všeobecným názvom celofán a slúži predovšetkým ako transparentný obalový materiál. hemicky tu prebiehajú rovnaké procesy, rozdiel je len v tvare otvorov trysky. Nitrocelulóza Z esteru celulózy s HN sa vyrába nitrocelulóza. Vlastnosti nitrocelulózy sú silne závislé na stupni nitrácie. Vyrába sa mono-, di- a tri-nitrát celulózy. Mono nitráty slúžia na výrobu fólií tzv. celuloidu, di nitráty na prípravu lakov a vysoko nitrované deriváty slúžia k príprave strelných bavĺn a prachov. HEMIELULÓZA obsahuje 5- aj 6-článkové sacharidy (xylóza, manóza) aj s bočnými článkami. Ľahšie sa hydrolyzuje ako celulóza. LIGNÍN je látka, ktorá má aromatický charakter. Základnou stavebnou jednotkou lignínu je tzv. 9 jednotka fenylpropánu. g b a R R Skupina H je zdrojom metanolu pri suchej destilácii dreva. Éterické skupiny lignínu sú miesta, kde najľahšie dochádza ku hydrolýze jeho štruktúry. Postupy delignifikácie dreva

14 Používajú sa hlavne dva postupy a to: 1. sulfitový (asi 0 % výrob) Pri sulfitovom spôsobe je aktívnym delignifikačným činidlom H + -,HS alebo S -. Pri - tomto spôsobe výroby buničiny reaguje predovšetkým lignín s HS na rozpustné sulfónové kyseliny. elulóza a hemicelulóza sa pri tomto spôsobe z veľkej časti zachová. Pre sulfitovú delignifikáciu sa používal NaHS, a(hs ), a výluh z delignifikácie sa vypúšťal do riek(!!). Poprípade keď sa výluh spaľoval, vznikal S. Pre tieto (a ďalšie) nevýhody sa dnes používa hydrogénsiričitan horečnatý Mg(HS ). Za podmienok spaľovania sa síran aj siričitan prakticky úplne premení na Mg a S. Teplo spalných plynov sa opäť využíva k výrobe pary. Sulfitovou delignifikáciou sa dajú spracovávať len ihličnaté stromy.. sulfátový (asi 75 % výrob). K veľkému rozšíreniu tohto postupu prispela možnosť spracovania každého druhu dreva. Pri sulfátovej delignifikácii dreva reaguje hydroxid sodný a sulfid sodný s lignínom. Na ligníne vznikajú SH väzby ( -S - Na + skupiny) a odbúrava sa aj hemicelulóza. Pritom sa štiepia predovšetkým éterické väzby lignínu. Vedľajším produktom je metylmerkaptán a dimetylsulfid, ktoré silne zapáchajú. Sulfátová buničina má vyššiu mechanickú pevnosť než iné typy buničiny. Veľkou výhodou sulfátového postupu je relatívne ľahká regenerácia varných chemikálií. Lignínový výluh (tzv. čierny lúh) sa odparuje vo viacčlennej odparke a potom sa z neho oddelí ako ľahšia kvapalná fáza talové mydlo. Spaľovanie sa robí za nedostatku vzduchu a nespálené uhlíkaté látky redukujú síran sodný na sulfid. Na S Na S 4 Popol zo spaľovania sa rozpustí vo vode, odpadajúcej z prania celulózy na tzv. zelený lúh a uhličitan sodný sa premení hydroxidom vápenatým (kaustifikáciou) na Na. Na a ) ( Na a Uhličitan vápenatý sa odfiltruje a žíhaním sa zmení na a, ktorý sa po hydratácii vracia do kaustifikácie. Filtrát po kaustifikácii predstavuje čerstvý varný roztok.

15 UKRY Využitie: - Základná jednotka je glukóza a fruktóza. - elosvetovo sa používajú hlavne na výrobu etylalkoholu. - Kukurica, pšenica, zemiaky sú zdrojom škrobu. - ukrová repa a trstina je zdrojom sacharózy. Glukózu aj sacharózu možno skvasiť na etanol (Brazília je najväčší producent cukrov --- > etanol, palivá) 6 H 1 6 H 5 - +, ktorý sa využíva k energetickým alebo chemickým účelom. V mnohých krajinách sa etanol pridáva do automobilového benzínu. V USA musí byť obsah v benzíne %, z čoho 0% musí pochádzať z obnoviteľných zdrojov, t.j. z kvasného etanolu. V bežných motoroch je možné spaľovať benzín s obsahom až 10% etanolu. Podobný zákon platí aj v Poľsku. V EU od roku 006 tiež má pochádzať aspoň hm. % z kvasného etanolu (od roku 011 aspoň 5.75 hm. %). Keď sa glukóza hydrogenuje, vzniká sorbitol (sladidlo pre diabetikov), z neho sa ďalej vyrába kys. askorbová vitamín Sacharóza- je univerzálnym substrátom pre biochemické fermentačné procesy -vyrába sa z nej lieh, kys. citrónová, mliečna a glukónová -oxidáciou s HN, alebo nitróznymi plynmi sa vyrába kys. šťaveľová -hydrolýzou, katalyzovanou kyselinami alebo enzýmami sa vyrába glukóza a fruktóza fruktóza - vo forme sirupu sladenie limonád glukóza - izoluje sa kryštalizáciou - výroba derivátov sacharózy - esterov a éterov (tenzidov z esteru sacharózy s mastnými kyselinami 1-18 a polyéterpolyolov s etylén- a propylénoxidom na výrobu tvrdých polyuretánových pien) - pre nepotravinárske účely sa spotrebuje asi 1% vyrobenej sacharózy (1 milión ton) Škrob - svetová produkcia približne 1 Mt/ rok - viac ako polovica sa hydrolyzuje na glukózový sirup a kryštalickú glukózu - časť sa používa pre chemický priemysel Produkcia olejov, tukov a cukrov je cca t/rok

16 ALGAE pestované na výrobu biopalív. generácie Sú to rýchlorastúce riasy, ktoré produkujú až 0 % svojej hmoty vo forme olejov Tieto látky sú produkované pomocou fotosyntézy reakcia a voda vplyvom slnečného svetla, katalyzátorom je chlorofil. + H > -4 % účinnosť využitia slnečnej energie (< --- > kremíkové panely 8% účinnosť) závisí to od toho, či sú to rýchlo rastúce rastliny (napr. bambusy), alebo pomaly rastúce rastliny. V dnešnej dobe využívajú na to aj genetické manipulácie. Keby sa to množstvo zužitkovalo, máme obrovský zdroj uhlíkatej suroviny. Nevýhodou týchto zdrojov je, že sa zbierajú sezónne (nie kontinuálne ako fosílne suroviny) a na danej lokalite je ich v porovnaní s fosílnymi zdrojmi uhlia veľmi malé množstvo, preto treba ich zbierať z veľkého teritória. Tým sa zvyšujú dopravné náklady a náklady na skladovanie. Ďalšia nevýhoda je, že obsah kyslíkatých látok je okolo 0%, keď to chceme použiť ako palivo, za mokra nehorí, spálne teplo je malé. Hľadá sa spôsob na odstránenie kyslíka bez použitia vodíka. 1. Tuky, oleje a sacharidy ako chemická surovina UKRY Pozri otázku č. 0! LEJVINY A TUKY leje a tuky sú estery mastných kyselín s glycerolom. Mastné kyseliny majú rôznu dĺžku a v jednotlivých olejoch rozličné zloženie, podľa toho poznáme palmový, kokosový, slnečnicový a repkový olej. - sú to látky plastické alebo kašovité (živočíšne sadlo, maslo), z rastlín sa získavajú oleje - tuky v chemickom priemysle predstavujú obnoviteľný prírodný zdroj - vyhovujú ekologickým kritériám - sú ľahko biologicky odbúrateľné v pôde aj vo vode - používajú sa na výrobu motorových palív bionafty, a mydiel hemické spracovanie tukov a olejov predstavuje tri chemické cesty: 1) zmydelňovanie hydroxidom sodným pri teplote 100 vzniká glycerín a sodná soľ karboxylovej kyseliny používajú sa ako mydlá ( 1 -palmový olej najkvalitnejšie mydlá) ) hydrolýza pri teplote 40 pri zvýšenom tlaku vodnej pary vzniká glycerín a mastné kyseliny (ktoré sa menia aj na iné kovové mydla ako sodné)

17 ) metanolýza vzniká glycerol a metylestery mastných kyselín (napr. repkového alebo slnečnicového oleja): repkový olej zahrejeme s metanolom, pridáme malé množstvo lúhu, vzniká metylester, ktorý sa pridáva do motorových palív (bionafta) H R 1 1) Me H 1) R 1,, Me H R ) H + /H H ) R 1,, H R ) R ' H ) R 1,, R Mastné kyseliny sa hydrogenáciou menia na mastné alkoholy, používané na výrobu rozličných typov tenzidov. Hydrogenácia kyselín a esterov na alkoholy (40 o, 0 MPa) u 11H H H H H - využitie pri výrobe pracích práškov a čistiacich prostriedkov Kovové mydlá Vyrábajú sa neutralizáciou mastných kyselín hydroxidmi alebo oxidmi príslušných kovov. Používajú sa pri spracovaní plastických hmôt, ako stabilizátory, pri výrobe kozmetických prípravkov a technických mazív ako emulgátory. Estery mastných kyselín Najväčší význam majú metylestery, ktoré sa získavajú reesterifikáciou tukov a olejov metanolom. - reesterifikácia sa katalyzuje a) alkalickými hydroxidmi b) nekatalyzuje sa (0 o, 5MPa) Metylestery možno sulfonovať a získať tak tenzidy: 16 H H S 16 H H S H + 11 Mastné amíny - syntéza má dva stupne 17 H 5 NH o 40 Al 17 H 5 N o 17 H 5N H 17 H 5H NH - používajú sa pri príprave katiónových tenzidov a textilných pomocných prostriedkov