Industriële processen en groene chemie
In deze les leer je hoe je een industrieel proces leest in een blokschema en hoe recirculatie en scheiding het proces zuiniger maken. Dat hoort bij groene chemie en komt terug in het centraal examen.
Bij een industrieel proces maak je van grondstoffen een product. Een blokschema laat dat zien. Elk blok is een stap, zoals een reactor of een scheidingsinstallatie. De pijlen tussen de blokken zijn de stofstromen. Zo zie je wat erin gaat en wat eruit komt.
Een proces kan batchgewijs of continu werken. Bij een batchproces vul je de reactor, laat je de stoffen reageren en haal je het mengsel daarna eruit. Daarna begin je opnieuw. Bij een continuproces stroomt er steeds materiaal in en uit. Dat is efficiënt bij grote hoeveelheden, zoals bulkchemie. Fijnchemie werkt vaak met batches, omdat er kleine hoeveelheden van veel verschillende producten worden gemaakt.
Na de reactie moet je de stoffen scheiden. Daarbij let je op wat er met de overgebleven stoffen gebeurt. Met recirculatie voer je niet-omgezette grondstof terug naar de reactor. Zo gaat er minder verloren en heb je minder nieuwe grondstof nodig. Dat past bij groene chemie. Afval beperken en recyclen horen er ook bij.
Groene chemie let ook op energie. Met een warmtewisselaar geef je warmte uit een hete stroom af aan een koude stroom. Zo bespaar je energie in de energiehuishouding van het proces. Een energiebalans helpt om te controleren of de energie in het proces klopt.
Bij de opgaven gaat het vaak om twee dingen. Eerst moet je de handeling noemen en daarna het resultaat dat daarbij hoort.
Onthoud
Een blokschema toont de stappen van een proces en de stofstromen daartussen.
Bij een batchproces werk je per portie, bij een continuproces stroomt het materiaal door.
Recirculatie voert niet-omgezette stoffen terug naar de reactor.
Warmtewisselaars hergebruiken warmte en besparen energie.
Afval verminderen en recyclen zijn doelen van groene chemie.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Onderzoekers willen weten of de vaste stof PP die uit scheidingsruimte S1 komt de olie-opbrengst kan verhogen. Welke handeling past daarbij, en welk resultaat laat zien dat het werkt?
- 1
De vaste stof die S1 verlaat is het PP dat na de reactie overblijft.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen denken dat recirculatie een nieuw product oplevert. Beter is te zeggen dat het niet-omgezette grondstof terugwint en opnieuw inzet.
Leerlingen verwarren batchproces en continuproces. Beschrijf bij een batch dat je per portie vult, laat reageren, leegt en opnieuw begint.
Bij een opgave met handeling en resultaat geven leerlingen vaak een resultaat dat niet bij de handeling past. Controleer of het resultaat het gevolg is van wat je doet.
Snel checken
Wat is kenmerkend voor een batchproces?
Waarom voert men bij recirculatie niet-omgezette grondstof terug naar de reactor?