Yleistä
Rikastus on menetelmä, jossa aineen rikastusastetta jonkin sisältämänsä komponentin suhteen nostetaan. Tämä tapahtuu yhdistämällä toisistaan matalamman ja korkeamman rikastusasteen jakeet. Kaivosteollisuudessa rikastuksella viitataan arvomineraalien erotusprosessia malmista. Erotusmenetelmät voivat perustua mineraalien eroihin pintaominaisuuksissa, magneettisiin ominaisuuksiin, sähköisiin ominaisuuksiin tai ominaispainoeroihin.
Rikastusmenetelmiä
Vaahdotusrikastus
Rikastettava aines, esimerkiksi rikkihappo- tai selluloosatehtailta tuotu pasutusjäte, sekoitetaan veteen. Seos pumpataan rikastusaltaaseen, jonka pohjasta lasketaan paineilmaa sekaan vieri vieressä olevista pienistä rei'istä. Seoksen vaahdottuaessa mineraalit kohoavat nesteen pinnalle vaahdon mukana.
Ominaispainoeroihin perustuvat menetelmät
Esimerkiksi kullanhuuhdonta perustuu kullan ja sivukiven väliseen ominaispainoeroon. Myös erilaisia spiraaliseparaattoreita ja ravistuspöytiä käytetään sivukiven ja metallin erottamiseen.
Magnetismiin perustuvat menetelmät
Magneettiset metallit, kuten rauta erotetaan malmista magneettisella rikastuksella. Tehokas erottamisprosessi edellyttää malmin murskaamista.
perjantai 29. tammikuuta 2016
Haihdutus
Yleistä
Mitä haihdutus on
Haihdutus on erotusmenetelmä, jossa haihtuva liuos poistetaan höyrynä haihduttamattomasta liuoksesta lämpöä tai alipainetta käyttämällä.
Tavoite
Haihdutuksen tavoitteena on liuoksen väkevöiminen. Tavallisesti väkevöity liuos on lopputuote, mutta joskus myös liuotin voi olla tuotteena.
Mihin haihdutusta käytetään
Haihdutusta sekä haihtuvan aineen lauhdutusta käytetään toisiinsa liuenneiden seosten puhdistamiseen, erottamiseen ja väkevöimiseen.
Haihdutintyypit
Mitä haihdutus on
Haihdutus on erotusmenetelmä, jossa haihtuva liuos poistetaan höyrynä haihduttamattomasta liuoksesta lämpöä tai alipainetta käyttämällä.
Tavoite
Haihdutuksen tavoitteena on liuoksen väkevöiminen. Tavallisesti väkevöity liuos on lopputuote, mutta joskus myös liuotin voi olla tuotteena.
Mihin haihdutusta käytetään
Haihdutusta sekä haihtuvan aineen lauhdutusta käytetään toisiinsa liuenneiden seosten puhdistamiseen, erottamiseen ja väkevöimiseen.
Haihdutintyypit
- Lyhytputkihaihduttimissa lämmityshöyry on haihduttimen putkissa. Lyhytputkihaihduttimet ovat pysty- ja vaakahaihduttimia.
- Pitkäputkihaihduttimissa lämmityshöyry on haihduttimen vaippapuolella. Pitkäputkihaihduttimet ovat pakkokiertohaihduttimia sekä nousevia ja laskevia kalvohaihduttimia.
- Ohutkalvohaihduttimessa nestekalvo syntyy siten, että pyörivä sekoittimen siipi sinkoaa syötetyn nesteen haihduttimen seinämää vasten.
Hydraus
Yleistä
Dehydraus
Dehydraus (vedyn poisto) on hydraukselle vastakkainen prosessi. Se suoritetaan alemmassa paineessa tai alipaineessa ja katalyyttinä käytetään platinaa, kuparia tai raudan oksideja. Dehydrauksella valmistetaan mm. styreeniä sekä ketoneja, kuten asetonia ja metyylietyyliketonia.
- Hydrauksella (vedytys) tarkoitetaan molekylaarisen vedyn liittämistä johonkin toiseen aineeseen. Hydrausprosessin avulla voidaan valmistaa monia kemianteollisuuden tuotteita.
- Hydrausreaktio on eksoterminen, jonka yhteydessä liuos lämpenee ja sitä on tarvittaessa jäähdytettävä.
- Hydraus suoritetaan yleensä korotetussa paineessa ja lämpötilassa käyttäen jotakin sopivaa katalyyttiä. Katalyyttinä voi esimerkiksi olla platina, palladium, nikkeli, kupari tai metallioksidit. Paineen lisääminen lisää yleensä saantoa.
- Tyypillisiä hydrausprosessaja ovat mm. ammoniakin, metanolin tai kasvirasvojen hydraus sekä monet orgaanisen kemian prosessit. Myös petrokemian teollisuudesta löytyy useita hydrauksen sovelluksia.
Dehydraus
Dehydraus (vedyn poisto) on hydraukselle vastakkainen prosessi. Se suoritetaan alemmassa paineessa tai alipaineessa ja katalyyttinä käytetään platinaa, kuparia tai raudan oksideja. Dehydrauksella valmistetaan mm. styreeniä sekä ketoneja, kuten asetonia ja metyylietyyliketonia.
Adsorptio
Yleistä
Mitä adsorptio on
Adsorptio on aineensiirtoprosessi, jossa kaasu- tai nestekomponentit erotetaan toisistaan saattamalla ne kosketuksiin jonkin kiinteän aineen pinnan kanssa.
Mihin adsorptio perustuu
Adsorptio perustuu joidenkin kiinteiden aineiden (adsorbenttien) kykyyn ottaa pinnalleen (adsorboida) kaasuja ja nesteitä (adsorbaatteja).
Milloin adsorptiota käytetään
Adsorptiota käytetään useimmiten silloin kun adsorboitavan aineen pitoisuus kaasussa tai nesteessä on pieni.
Adsorption ymmärtäminen
Adsorptio voidaan ymmärtää niin, että kiinteän aineen pinnassa olevilla molekyyleillä tai atomeilla on käyttämättömiä valenssi- tai muita vetovoimia, joilla ne voivat kiinnittää vieraita molekyylejä. Adsorption edellytyksenä on yleensä adsorboivan aineen suuri ominaispinta-ala.
-Fysikaalisessa adsorptiossa (fysisorptio) adsorboivan aineen pinnassa kiinni pitävät voimat ovat koheesiovoimia (molekyylien välisiä heikkoja voimia). Fysikaalisessa adsorptiossa kaasu tai neste kiinnittyy adsorbentin pintaan molekyylien välisten voimien ja pintavoimien vaikutuksesta.
-Kemiallisessa adsorptiossa (kemisorptio) adsorboituneet molekyylit ovat sitoutuneet adsorboivaan aineeseen kemiallisesti. Kemiallisessa adsorptiossa adsorboivan aineen ja nesteen tai kaasun välille muodostuun palautumaton kemiallinen sidos. Kemisorptiossa adsorboivan aineen pintaan voi tarttua vain yksi kerros vieraita molekyylejä. Tämän kerroksen pintaan voi kuitenkin tarttua useampia kerroksia fysikaalisen adsorption avulla. Kaasuseoksista adsorboituu helpoimmin korkeamman kiehumispisteen omaava komponentti.
-Selektiivisellä adsorptiolla voidaan erottaa eri aineita niiden adsorboitumiskyvyn perusteella. Tällöin adsorboivalla aineella on erityinen taipumus adsorboida pinnalleen vain tiettyjä molekyylejä tai atomeja. Selektiivistä adsorptiota käytetään hyväksi esimerkiksi kaasunaamarin suodatinpatruunoissa.
Mitä adsorptio on
Adsorptio on aineensiirtoprosessi, jossa kaasu- tai nestekomponentit erotetaan toisistaan saattamalla ne kosketuksiin jonkin kiinteän aineen pinnan kanssa.
Mihin adsorptio perustuu
Adsorptio perustuu joidenkin kiinteiden aineiden (adsorbenttien) kykyyn ottaa pinnalleen (adsorboida) kaasuja ja nesteitä (adsorbaatteja).
Milloin adsorptiota käytetään
Adsorptiota käytetään useimmiten silloin kun adsorboitavan aineen pitoisuus kaasussa tai nesteessä on pieni.
Adsorption ymmärtäminen
Adsorptio voidaan ymmärtää niin, että kiinteän aineen pinnassa olevilla molekyyleillä tai atomeilla on käyttämättömiä valenssi- tai muita vetovoimia, joilla ne voivat kiinnittää vieraita molekyylejä. Adsorption edellytyksenä on yleensä adsorboivan aineen suuri ominaispinta-ala.
-Fysikaalisessa adsorptiossa (fysisorptio) adsorboivan aineen pinnassa kiinni pitävät voimat ovat koheesiovoimia (molekyylien välisiä heikkoja voimia). Fysikaalisessa adsorptiossa kaasu tai neste kiinnittyy adsorbentin pintaan molekyylien välisten voimien ja pintavoimien vaikutuksesta.
-Kemiallisessa adsorptiossa (kemisorptio) adsorboituneet molekyylit ovat sitoutuneet adsorboivaan aineeseen kemiallisesti. Kemiallisessa adsorptiossa adsorboivan aineen ja nesteen tai kaasun välille muodostuun palautumaton kemiallinen sidos. Kemisorptiossa adsorboivan aineen pintaan voi tarttua vain yksi kerros vieraita molekyylejä. Tämän kerroksen pintaan voi kuitenkin tarttua useampia kerroksia fysikaalisen adsorption avulla. Kaasuseoksista adsorboituu helpoimmin korkeamman kiehumispisteen omaava komponentti.
-Selektiivisellä adsorptiolla voidaan erottaa eri aineita niiden adsorboitumiskyvyn perusteella. Tällöin adsorboivalla aineella on erityinen taipumus adsorboida pinnalleen vain tiettyjä molekyylejä tai atomeja. Selektiivistä adsorptiota käytetään hyväksi esimerkiksi kaasunaamarin suodatinpatruunoissa.
Esteröinti
Yleistä
Esteröinti on kemiallinen reaktio, jossa alkoholin ja karbokysyylihapon reagoidessa syntyy esteriä ja vettä:
Alkoholi + Happo --> Esteri + Vesi
Tyypillisiä esteröintireaktioita ovat muun muassa Fischer-esteröinti, vaihtoesteröinti ja karboksyylihappojen alkylointi.
Esteröinti tavat
Fischer-esteröinti
Fischer-esteröinnissä karboksyylihappo reagoi alkoholin tai fenolin kanssa muodostaen esterin. Katalyyttinä käytetään usein happoja, kuten rikkihappoa, p-tolueenisulfonihappoa, happamia ioninvaihtohartseja tai Lewis-happoja.
Vaihtoesteröinti
Vaihtoesteröinnissä eli transesteröinnissä esterit reagoivat kuumennettaessa alkoholien kanssa muodostaen uuden esterin ja alkoholin. Tätä reaktiota voidaan katalysoida emäksillä, hapoilla ja siirtymämetalleilla. Käytettyjä katalyyttejä ovat muun muassa rikkihappo ja ioninvaihtohartsit.
Karboksyylihappojen alkylointi
Kolmas tapa valmistaa esteröinti on karboksyylihappojen alkylointi käyttäen alkyylihalogenidia tai jotain muuta alkyloivaa yhdistettä, kuten dimetyylikarbonaattia. Reaktio vaatii emäskatalyytin ja usein katalyyttinä käytetään DBU:ta.
Esteröinti on kemiallinen reaktio, jossa alkoholin ja karbokysyylihapon reagoidessa syntyy esteriä ja vettä:
Alkoholi + Happo --> Esteri + Vesi
Tyypillisiä esteröintireaktioita ovat muun muassa Fischer-esteröinti, vaihtoesteröinti ja karboksyylihappojen alkylointi.
Esteröinti tavat
Fischer-esteröinti
Fischer-esteröinnissä karboksyylihappo reagoi alkoholin tai fenolin kanssa muodostaen esterin. Katalyyttinä käytetään usein happoja, kuten rikkihappoa, p-tolueenisulfonihappoa, happamia ioninvaihtohartseja tai Lewis-happoja.
Vaihtoesteröinti
Vaihtoesteröinnissä eli transesteröinnissä esterit reagoivat kuumennettaessa alkoholien kanssa muodostaen uuden esterin ja alkoholin. Tätä reaktiota voidaan katalysoida emäksillä, hapoilla ja siirtymämetalleilla. Käytettyjä katalyyttejä ovat muun muassa rikkihappo ja ioninvaihtohartsit.
Karboksyylihappojen alkylointi
Kolmas tapa valmistaa esteröinti on karboksyylihappojen alkylointi käyttäen alkyylihalogenidia tai jotain muuta alkyloivaa yhdistettä, kuten dimetyylikarbonaattia. Reaktio vaatii emäskatalyytin ja usein katalyyttinä käytetään DBU:ta.
Kiteytys
Yleistä
Kiteytys on taloudellisuutensa ja tehokkuutensa vuoksi yleisesti käytetty erotus- ja puhdistusmenetelmä kemian-, lääke- ja elintarviketeollisuudessa. Kiteytyksessä tapahtuu lämmönsiirtoa haihduttamalla sekä aineensiirtoa kiteenmuodostuksen avulla.
Kiteytyksessä liuennutta ainetta poistetaan liuoksesta lisäämällä liuoksen konsentraatiota, jolloin haluttu aine ¨kiteytyy¨ liuoksesta.
Mihin kiteytyminen perustuu
Kiteytyminen perustuu molekyylien liukoisuuteen. Molekyylien pitoisuuden kasvaessa riittävän suureksi syntyvä ylikylläisyys laukaisee kideydinten muodostumisen. Riittävän suureksi muodostuneet kiteet eivät enää liukene liuokseen vaan jäävät pysyviksi kiteiksi.
Kiteytystavat
Kiteytystavat eroavat paljon toisistaan. Kiteytyminen saadaan aikaan esimerkiksi jäähdyttämällä tai haihduttamalla liuotinta, jolloin liuenneiden aineiden konsentraatio liuoksessa kasvaa.
Kiteytys voidaan suorittaa;
- Jäähdyttämällä kuumaa väkevää syöteliuosta alle liuenneen aineen liukenemisrajan. Tälläinen kiteytys soveltuu systeemeille, joilla liuenneen aineen liuokoisuus riippuu voimakkaasti lämpötilasta ja kiteytyminen aikaansaadaan systeemin lämpötilaa laskemalla.
- Haihduttamalla liuotinta liuoksesta, jolloin liuenneen aineen pitoisuus kasvaa yli liukoisuusrajan. Haihdutuskiteytystä käytetään, kun liuenneen aineen liuokoisuus riippuu vain vähän lämpötilasta.
Kiteytys on taloudellisuutensa ja tehokkuutensa vuoksi yleisesti käytetty erotus- ja puhdistusmenetelmä kemian-, lääke- ja elintarviketeollisuudessa. Kiteytyksessä tapahtuu lämmönsiirtoa haihduttamalla sekä aineensiirtoa kiteenmuodostuksen avulla.
Kiteytyksessä liuennutta ainetta poistetaan liuoksesta lisäämällä liuoksen konsentraatiota, jolloin haluttu aine ¨kiteytyy¨ liuoksesta.
Mihin kiteytyminen perustuu
Kiteytyminen perustuu molekyylien liukoisuuteen. Molekyylien pitoisuuden kasvaessa riittävän suureksi syntyvä ylikylläisyys laukaisee kideydinten muodostumisen. Riittävän suureksi muodostuneet kiteet eivät enää liukene liuokseen vaan jäävät pysyviksi kiteiksi.
Kiteytystavat
Kiteytystavat eroavat paljon toisistaan. Kiteytyminen saadaan aikaan esimerkiksi jäähdyttämällä tai haihduttamalla liuotinta, jolloin liuenneiden aineiden konsentraatio liuoksessa kasvaa.
Kiteytys voidaan suorittaa;
- Jäähdyttämällä kuumaa väkevää syöteliuosta alle liuenneen aineen liukenemisrajan. Tälläinen kiteytys soveltuu systeemeille, joilla liuenneen aineen liuokoisuus riippuu voimakkaasti lämpötilasta ja kiteytyminen aikaansaadaan systeemin lämpötilaa laskemalla.
- Haihduttamalla liuotinta liuoksesta, jolloin liuenneen aineen pitoisuus kasvaa yli liukoisuusrajan. Haihdutuskiteytystä käytetään, kun liuenneen aineen liuokoisuus riippuu vain vähän lämpötilasta.
Krakkaus
Yleistä
Krakkaus on prosessi, jossa isot hiilivetymolekyylit muunnetaan pienemmiksi joko korkeassa lämpötilassa (lämpökrakkaus) tai katalyytin avulla suuren paineen alla (katalyyttinen krakkaus, vetykrakkaus)
Krakkausprosessissa saadaan raakaöljystä bensiiniin ja muihin keveisiin jakeisiin soveltuvia hiilivetyjä.
Lämpökrakkaus
Lämpökrakkauksessa kuumennetaan tyhjötilausyksiköiden pohjaöljyä niin, että molekyylit hajoavat, öljyn viskositeetti alenee ja öljy krakkautuu termisesti.
Leijukatalyyttinen krakkaus
Leijukatalyyttisessä krakkauksessa rikotaan suurimmat ja painavimmat hiilivetymolekyylit pienemmiksi ja kevyemmiksi molekyyleiksi. Leijukatalyyttisessä krakkauksessa käytetään katalyyttiä, jonka avulla saadaan lisättyä raakaöljystä saatavan bensiinin määrää. Katalyyttisessä krakkauksessa voidaan käsitellä sekä uusia että kierrätettyjä syöttöaineita
Vetykrakkaus
Vetykrakkauksessa hiilivetymolekyylejä käsitellään vedyllä korkeassa paineessa ja lämpötilassa. Tuloksena syntyy arvokkaisiin polttonesteisiin soveltuvia hiilivetyjakeita.
Krakkaus on prosessi, jossa isot hiilivetymolekyylit muunnetaan pienemmiksi joko korkeassa lämpötilassa (lämpökrakkaus) tai katalyytin avulla suuren paineen alla (katalyyttinen krakkaus, vetykrakkaus)
Krakkausprosessissa saadaan raakaöljystä bensiiniin ja muihin keveisiin jakeisiin soveltuvia hiilivetyjä.
Lämpökrakkaus
Lämpökrakkauksessa kuumennetaan tyhjötilausyksiköiden pohjaöljyä niin, että molekyylit hajoavat, öljyn viskositeetti alenee ja öljy krakkautuu termisesti.
Leijukatalyyttinen krakkaus
Leijukatalyyttisessä krakkauksessa rikotaan suurimmat ja painavimmat hiilivetymolekyylit pienemmiksi ja kevyemmiksi molekyyleiksi. Leijukatalyyttisessä krakkauksessa käytetään katalyyttiä, jonka avulla saadaan lisättyä raakaöljystä saatavan bensiinin määrää. Katalyyttisessä krakkauksessa voidaan käsitellä sekä uusia että kierrätettyjä syöttöaineita
Vetykrakkaus
Vetykrakkauksessa hiilivetymolekyylejä käsitellään vedyllä korkeassa paineessa ja lämpötilassa. Tuloksena syntyy arvokkaisiin polttonesteisiin soveltuvia hiilivetyjakeita.
Tilaa:
Blogitekstit (Atom)