Vraag 10Beitsvloeistof recyclen
Uitwerkbijlage
Print de uitwerkbijlageDeze vraag beantwoord je op de uitwerkbijlage. Print hem en vul hem in, of neem de figuur over op papier. Stuur daarna een foto van wat je hebt ingevuld.
Schreef je op papier? Maak een foto van de ingevulde uitwerkbijlage. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- In de tekst staan de omstandigheden van beide processen, dus lees eerst goed wat er in elk proces gebeurt.
- Zoek in Binas-tabel 97A of ScienceData-tabel 38.6 welke uitgangspunten van de groene chemie bij zulke omstandigheden passen.
- Kies per proces één nadeel ten opzichte van het andere proces en noteer het nummer van het uitgangspunt erbij.
Hier verliezen leerlingen punten
- Een voordeel van het proces opschrijven in plaats van een nadeel, zo krijg je geen punt.
- Het nummer van het uitgangspunt weglaten, terwijl er bij elk nadeel om gevraagd wordt.
- Een nadeel noemen dat alleen over het proces zelf gaat, zonder dat het een nadeel ten opzichte van het andere proces is.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Bij het maken van plaatstaal wordt beitsvloeistof gebruikt. Na gebruik bevat deze waterige vloeistof Fe 2+ -ionen, H + -ionen en Cl – - ionen. In deze opgave worden twee processen beschreven waarmee gebruikte beitsvloeistof wordt gerecycled: het proces van New Zealand Steel (proces A) en het proces van SMS Siemag (proces B). In beide processen wordt gebruikte beitsvloeistof omgezet tot onder andere Fe 3+ - ionen en HCl -gas. Proces A Het bedrijf New Zealand Steel maakt gebruik van een vortexreactor. Zie figuur 1. Een vortexreactor is een reactor waarin een ronddraaiende stroom van gassen (een vortex) aanwezig is. De reactor wordt verwarmd met behulp van gasbranders. De gebruikte beitsvloeistof wordt via vernevelaars van boven in de reactor gebracht bij een temperatuur van minimaal 350 °C . Hierdoor verdampt het water waarin de ionen zijn opgelost en ontstaan vast FeCl en gasvormig HCl . Het vaste FeCl 2 2 reageert vervolgens in de vortexreactor tot Fe O , wat aan de onderkant 2 3 van de reactor wordt afgevoerd en opgeslagen. HCl en stoom verlaten de vortexreactor aan de bovenkant en worden opgevangen. figuur 1
De omzetting van FeCl tot Fe O verloopt volgens reactie 1. 2 2 3 4 FeCl (s) + 4 H O (g) + O (g) → 2 Fe O (s) + 8 HCl (g) (reactie 1) 2 2 2 2 3 Reactie 1 verloopt zeer snel onder de omstandigheden in de reactor.
Reactie 1 is exotherm.
Proces B Het proces van SMS Siemag vindt plaats in drie stappen en is op de uitwerkbijlage onvolledig en schematisch weergegeven: Stap 1: De gebruikte beitsvloeistof wordt verwarmd tot 70 °C in een pre-concentrator. Hierdoor verdampt een deel van het water en een deel van het opgeloste HCl . Deze gassen worden naar een opvangvat geleid. Een geconcentreerde oplossing van Fe 2+ -ionen, H + -ionen en Cl – -ionen stroomt naar reactor 1 (R1). Stap 2: In R1 reageren alle Fe 2+ -ionen met zuurstof volgens reactie 2, bij een temperatuur van 150 °C en een druk van 7 bar . 12 Fe 2+ (aq) + 3 O (g) → 8 Fe 3+ (aq) + 2 Fe O (s) (reactie 2) 2 2 3 Stap 3: De ontstane suspensie wordt in reactor 2 (R2) geleid bij een temperatuur van 170 °C . Hier verdampt nog meer water. Ook treedt reactie 3 op: 2 Fe 3+ (aq) + 6 Cl – (aq) + 3 H O → 6 HCl (g) + Fe O (s) (reactie 3) 2 2 3 Vast Fe O wordt onder in R2 afgevoerd en opgeslagen. Alle 2 3 overige H + -ionen en Cl – -ionen verlaten R2 als HCl -gas. Alle gasvormige stoffen worden naar het opvangvat geleid.
Op de uitwerkbijlage is proces B in een onvolledig blokschema weergegeven.
Beide processen (A en B) zijn bedoeld om stoffen te hergebruiken. Op basis van de uitgangspunten van de groene chemie hebben beide processen voordelen en nadelen.
Geef op de uitwerkbijlage voor elk proces een mogelijk nadeel ten opzichte van het andere proces. Noteer hierbij telkens het nummer van het uitgangspunt waarop je het nadeel baseert. Maak gebruik van Binas-tabel 97A of ScienceData-tabel 38.6.