Download "Proses Entegrasyonunun Önemi IĢığında Yeni Üretimler: Zeolit A ve Tozklor"
1 Proses Entegrasyonunun Önemi IĢığında Yeni Üretimler: Zeolit A ve Tozklor Muhammed Seğmen, Mustafa H. Uğur, ve Prof.Dr. İ. Ersan Kalafatoğlu KORUMA KLOR ALKALĠ SANAYĠ VE TĠCARET ANONĠM ġġrketġ ARGE MERKEZĠ 4 Kasım 016, Ġzmir
2 SUNUM PLANI Proses Entegrasyonunun Önemi Koruma Klor Alkali Prosesleri Zeolit A Üretimi Tozklor Üretimi Değerlendirme
3 PROSES ENTEGRASYONUNUN ÖNEMĠ Kimya sanayii pek çok ara sanayiye ve son tüketiciye ürünler sağlayan, neredeyse sonsuz sayıda bileşiği birden fazla yolla üreten, bu arada hammadde ve enerji tüketip atık ortaya çıkaran bir sanayidir. Çevre kirliliği ve dünya ölçeğinde rekabet nedeniyle sürekli artan bir baskı altındadır. Çevresel etkileri ve üretim maliyetlerini azaltmanın olası yöntemleri ham madde kaynaklarını değiştirmek ve/veya atıkları prosese geri çevirmek ve/veya farklı bir proseste kullanarak pazarlanabilir yeni ürünler elde etmektir (proses entegrasyonu).
4 SIVI ATIĞIN GERĠ ÇEVRĠLMESĠ Atıkları prosese geri çevirmek genelde ürün kalitesini etkiler. Örneğin sıvı atığın tamamı geri çevrildiğinde hammaddedeki bazı safsızlıkların ana çözeltilerdeki derişimi artar. Bu safsızlıklar kaçınılmaz olarak üründe de kendini gösterir. Üründeki derişimler istenmiyen değerlere kadar yükselip ürünün kalitesini bozması engellenmelidir. 4
5 SIVI ATIĞIN GERĠ ÇEVRĠLMESĠ Bunun için atık çözelti ancak belirli ve emniyetli bir oranda geri çevrilmelidir. Bu oran laboratuvar ve pilot ortamda denenerek bulunabilir. Ancak bunun için tüm proses kararlı bir dengeye gelene kadar çok sayıda deneme yapmak gerekir. Bu oran sağlıklı bir şekilde ve maliyetsiz olarak ancak prosesin simülasyonuyla bulunabilir. 5
6 SIVI ATIĞIN PROSESTE DEĞERLENDĠRĠLMESĠ Atıkları farklı bir proseste kullanarak de önemli bir seçenektir (proses entegrasyonu). Böylece pazarlanabilir yeni ürünler elde edilebilir. Bu durumda atığın bileşiminin diğer prosesin ürün kalitesini etkilememesi önemlidir. Bu açıdan akımların göreceli debileri sonucu etkilemektedir. Benzer olarak bu seçenek de sağlıklı bir şekilde ve maliyetsiz olarak ancak prosesin simülasyonuyla değerlendirilebilir. 6
7 KORUMA KLOR ALKALĠ PROSESLERĠ TUZ SU God created 91 elements, Man created a dozen, ENERJİ The devil created one which is ELEKTROLİZ Chlorine Prof. Otto Hutzinger NaOH çöz. HİDROJEN KLOR 5th Anniversary of Int. Dioxin Conference, Bayreuth
8 TUZ KORUMA KLOR ALKALĠ PROSESLERĠ ENERJİ HİDROJEN DEMİR HCl çöz. FeCl çöz. SU NaOH çöz. KLOR ALUMİNA KİREÇ PAC CaCl çöz. Cl gazı CaCl çöz. PARAFİN KLORLU PARAFİN NaOH çöz. NaOH katı SİLİS SODYUM 8 SİLİKAT çöz.
9 ZEOLĠT A ÜRETĠMĠ Pek çok zeolit doğal minerallerden meydana gelir. Ancak bugün dünyada oldukça fazla sayıda sorbent, katalist ve iyon değiştirici malzeme olarak kullanılan sentetik zeolitler mevcuttur. Zeolit LTA, Zeolit NaA veya Zeolit 4A olarak isimlendirilen zeolit türü sentetik bir sodium alüminyum silikattır. Zeolit 4A sentezi, sodyum silikat çözeltisinin alüminyum hidroksit çözeltisiyle alkali ortamda reaksiyona girmesiyle gerçekleştirilmiştir. 9
10 ZEOLĠT A ÜRETĠMĠ Zeolit 4A sentez reaksiyon dizisi aşağıdaki gibidir: NaAlO Na O Al Na O NaOH Al Si O 5 SiO OH Reaksiyonun istenen şekilde yürümesi ve jel oluşumu için reaktan oranları çok kritiktir. Yüksek miktarda su içeren bir ortamda çalışılır. NaAlO 70 H O Na 70 H O Na O Al O Al H O JEL O SiO SiO 70 H O Bu su önemli bir atık çözelti sorunu ortaya çıkartır. O 70 H O 10
11 ZEOLĠT A ÜRETĠMĠ Bu atık çözelti basitçe hammaddeleri (kostik ve silikat) içermektedir. Bu çözelti belirli bir oranda prosese geri çevrilir. Geri kalanı ise sodyum silikat üretiminde değerlendirilir. ELEKTROLİZ ALUMİNA ALUMİNAT çöz. SU NaOH çöz. ZEOLİT A SİLİKAT BİRİMİ SODYUM SİLİKAT çöz. Ana çöz. 11
12 ZEOLĠT A ÜRETĠMĠ Tane büyüklüğü deterjan katkı maddesi ZEOLİT A nın en önemli parametrelerinden biridir. 1
13 TOZ KLOR ÜRETĠMĠ Katı formda % 90 aktif klor içeriğine sahip trikloroizosiyanürik asit (TCCA), Toz Klor olarak adlandırılmaktadır. Havuz kimyasallarında dezenfektan, kağıt endüstrisinde ise ağartıcı ajan olarak kullanılır. Ülkemizde üretilmeyip ithal edilen tablet ve/veya granül formları vardır. 1
14 TOZ KLOR ÜRETĠMĠ TCCA sentezine yönelik literatür ve patent taramaları sonucu toplam reaksiyon ana aşamadan meydana gelmektedir: 1. aşama nötralizasyon. aşama klorlamadır. HNCO NaOH Na C N O H O Na C N O Cl Cl C N O NaCl HNCO NaOH Cl Cl C N O H O NaCl 14
15 TOZ KLOR ÜRETĠMĠ TCCA üretimi aşağıdaki aşamalardan meydana gelmektedir: Siyanürik asitin sodyum tuzunu hazırlama Filtrasyon Klorinasyon Filtrasyon Yıkama Kurutma ELEKTROLİZ NaOH çöz. CYA REAKTÖR Na tuzu çöz. FİLTRE SU HİPOKLORİT PROSESİ Ana çöz. KLOR REAKTÖR FİLTRE KURUTMA 15 TOZ KLOR
16 TOZ KLOR ÜRETĠMĠ Görüldüğü gibi atık ana çözelti kısmen prosesin çeşitli noktalarına geri çevrilerek Kısmen de hipoklorit üretimine geri çevrilerek değerlendirilebilir. Bunların ne oranda kullanılacakları proseslerin simülasyonuyla belirlenir ve laboratuvar ve pilot ölçek deneylerle teyit edilir. 16
17 DEĞERLENDĠRME Proseslerde açığa çıkan atık çözeltiler ancak belirli ve emniyetli bir oranda geri çevrilmelidir. Atıkların prosese geri çevrilmesi genelde üründeki safsızlıkları artırır. Bu oran sağlıklı bir şekilde ve maliyetsiz olarak ancak prosesin simülasyonuyla bulunabilir. Bulunan sonuçlar laboratuvar ve pilot ölçek deneylerle teyit edilir. 17
18 TEġEKKÜR ZEOLİT A üretim çalışmasını nolu proje kapsamında destekleyen TÜBİTAK TEYDEB programına teşekkür ederiz. TOZKLOR üretim çalışması da TÜBİTAK TEYDEB programı hakem aşamasındadır. Her iki proje de pilot üretim aşamasındadır. 18
19 PROSESLER PROSESLER 19
20 HĠDROKLORĠK ASĠT ÜRETĠMĠ HİDROJEN REAKTÖR HCl çöz. KLOR 0
21 HĠDROKLORĠK ASĠT PROSESLERĠ DEMİR REAKTÖR FeCl çöz. HCl çöz. HCl çöz. ALUMİNA REAKTÖR PAC KİREÇ REAKTÖR CaCl çöz. 1
22 KLOR PROSESLERĠ NaOH çöz. REAKTÖR Hipo çöz. KLOR KLOR PARAFİN REAKTÖR KLORLU PARAFİN
23 KOSTĠK PROSESLERĠ ENERJİ REAKTÖR NaOH katı NaOH çöz. NaOH çöz. KUM REAKTÖR SODYUM SİLİKAT çöz.
AVRUPA KOMİSYONU Entegre Kirlilik Önleme ve Kontrol (IPPC) Klor-Alkali Üretim Sanayiinde Kullanılabilecek En İyi Teknikler Hakkında Referans Belgesi Aralık 2001 i i Executive Summary Chlor-Alkali İDARİ