PROD. TECH. IN DE CHEMISCHE INDUSTRIE

Question 1

2 soorten processen in de chemische sector

Answer 1

1. eenheidsoperaties

2. chemische reacties

Question 2

dimensies chemische producten (heterogeniteit)

Answer 2

1. chemische oorsprong
2. productieproces
3. markt
4. waardeketen

Question 3

segmenten chemische producten (heterogeniteit)

Answer 3

organisch - anorganisch
continu - series (batch of ladingsgewijs)
handelsgoederen - fijnchemicaliën
opwaarts - neerwaarts

Question 4

essenscia (4 grote taken)

Answer 4

1. cijfermateriaal: statistieken en jaarraporten
2. beleid uitstippelen: schaarse grondstoffen + nieuwe afzetmarkten
3. belangen verdedigen
4. PR functie

Question 5

essenscia

Answer 5

(multisectoriële koepelorganisatie voor de chemie en life sciences in België en Vlaanderen, verdedigd en vertegenwoordigd de belangen van de sector op Europees vlak door een actieve aanwezigheid binnen de CEFIC en het VBO) verdeelt de activiteiten van de Belgische chemische industrie gestructureerd in 5 subsectoren (technische indeling)

Question 6

essenscia (5 subsectoren)

Answer 6

1. basischemie (bouwsteen waar de rest opvolgt (organ. en anorgan. chemie))
2. parachemie (gebruik primaire sectoren)
3. verwerkende chemie (rubber en plastic)
4. life sciences (biotechnologie en farmacie)
5. andere activiteiten

Question 7

chemische reactor

Answer 7

vat of recipient waarin de chemische reactie plaatvindt

Question 8

soorten reactoren

Answer 8

1. batchreactor
2. semi-batchreactor
3. doorstroomreactor

Question 9

batchreactor

Answer 9

vaste hoeveelheid reagentia in reactor, er wordt niks meer toe gevoegd of weggevoerd. Men kan deze reactor voor verschillende producten gebruiken.
Vooral gebruikt bij de fijnchemie, beperkte productie, specialties, grote TW. Grote flexibiliteit, vrij eenvoudig en goedkoop. Hoge werkingskosten.

Question 10

doorstroomreactor

Answer 10

reagentia worden continu toegediend terwijl aan de andere kant reactie product continu wordt afgevoerd. Op een punt in de samenstelling steeds gelijk. Steady state proces.
Voordeel: geautomatiseerd, geringe werkingskosten
Nadeel: duurder in aankoop
=> hogere investeringskosten worden terugverdiend door grotere hoeveelheid

Question 11

semi-batchreactor (minder belanrijk (een variant))

Answer 11

één reagentia wordt toegediend in het begin, terwijl het andere stapsgewijs of continu wordt toegevoegd. Of er wordt continu of stapsgewijs één reactieproduct afgevoerd.

Question 12

petrochemie

Answer 12

verwerking van aardolie en aardgas tot brandstoffen (benzine), grondstoffen voor polymeren en andere kunststoffen, grondstoffen voor de farmaceutische industrie

Question 13

verwerking van aardolie en aardgas

Answer 13

1. destillatie + verdere opzuivering
2. conversie (kraken, katalystische reforming, alkylatie en polymerizatie)
3. chemische nabehandeling

Question 14

raffineren van aardolie (processtappen)

Answer 14

1. scheiding
2. conversie
3. chemische nabehandeling

Question 15

scheiden bij raffinage van aardolie

Answer 15

eerst worden onzuiverheden afgescheiden, daarna worden vloeistoffen gescheiden via fractionele destillatie (bij atmosferische druk) in een refractiekolom. De afgescheiden fracties noemt men straight run products. Vervolgens worden zwaardere fracties gescheiden via vacuümdestillatie. Voor het afscheiden van wassen en/of semi- vaste verbindingen uit de zware fracties gebruikt men kristallisatie gevolgd door filtratie. De lichtere componenten worden gerecupereerd door absorptie- en stripping processen (LPG). Verdere opzuivering van afgetapte vloeistof stromen gebeurt via solventextractie.

Question 16

conversie bij raffinage van aardolie

Answer 16

fracties worden omgezet naar bruikbare producten
Kraken: (schaar) is een scheikundige techniek waarbij grotere organische moleculen omgevormd worden tot moleculen met een lager moleculair gewicht. Er worden ook gasvormige verbindingen gevormd die als grondstofkunnen dienen ( plastic, synthetisch rubber…)
- Thermisch kraken
- Katalytisch kraken
Reactieproducten hangen af van de gebruikte katalysator en de temperatuur.
(katalytisch) reforming, Alkylatie en polymerisatie: octaan getal verhogen door het introduceren van vertakkingen en onverzadigdheden in de moleculen. Gebeurt met lichte fracties.
⇨ Structuur verandering dus eigenschap verandering

Question 17

chemische nabehandeling bij raffinage aardolie

Answer 17

1. Ontzwaveling: toe dienen van waterstof
2. Toevoegen van additieven: om bv anti-vries te verbeteren, octaangetal verhogen
3. Opmenging van verschillende fracties (blending): doel: finaal product vormen waarvan de eigenschappen beter zijn dan van de afzonderlijke fracties.

Question 18

duurzaamheidsdenken bij raffinage aardolie

Answer 18

gepleit voor het overschakelen van fossiele grondstof gebaseerde industrie naar de bio- gebaseerde industrie, niet alleen in het voorzien van de nodige
energiedragers, maar ook voor het vervaardigen van allerhande producten en materialen

Question 19

de 7 bouwstenen van de organische chemie

Answer 19

1. methaan
2. etheen
3. propeen
4. buteen
5. benzeen
6. tolueen
7. xyleen

Question 20

kunststoffen

Answer 20

synthetisch vervaardigde polymere materialen, waarin omwille van het verbeteren van materiaaleigenschappen allerlei toevoegstoffen vermengd worden.
⇨ Eindproducten die zijn opgebouwd uit zeer grote moleculen (macromoleculen of polymeren), die in de essentie bestaan uit lange ketens van zich herhalende
moleculaire bouwstenen (monomeren).

Question 21

voordelen van een kunststof

Answer 21

1. Lage dichtheid
2. Bestendigheid tegen corrosie en chemicaliën
3. Geringe thermische en elektrische geleidbaarheid
4. Gunstige prijs

Question 22

nadelen van een kunststof

Answer 22

1. Stijfheid en geringe sterkte

2. Toepassingen beperkt door temperatuur

Question 23

biopolymeren

Answer 23

polymeren die in de natuur voorkomen: polysachariden ( bv cellulose) en eiwitten De functies van biopolymeren

1. Het dienst doen als structuurelement en bouwsteen.
2. Energievoorraad.

Question 24

synthese van polyetheen

Answer 24

via additiepolymerisatie

1. initiatie
2. propagatie
3. terminatie

Question 25

additiepolymerisatie

Answer 25

moleculen worden ongewijzigd achter elkaar gekoppeld. De schakels hebben dezelfde samenstelling als de afzonderlijke monomeermoleculen. (a-a-a-a-a) homopolymeren

Question 26

Condensatiepolymerisatie

Answer 26

twee soorten monomeren worden samengevoegd en polymeriseren met vorming van een nieuw molecuul. De eenheden in de gevormde polymeerketen zijn
opgebouwd uit een andere chemische structuur dan de materialen waaruit het polymeer werd bereid. Als bijproduct(condensaat) ontstaat er meestal water. A+ B 🡺 c-c-c-c-c

Question 27

verschillende structuur van polymeren

Answer 27

1. lineaire polymeer (lange dunne ketens zijn in zo’n materiaal met elkaar verstrengeld, maar blijven losse, afzonderlijke ketens.)
2. vertakte polymeer ( een keten splitst zich tijdens de polymerisatiereactie op en groeit in twee richtingen tegelijk.)
3. Al dan niet 3-dimensionale vernette structuur: bij de bereiding van polymeermateriaal vormend zich sterke chemische bruggen tussen de ketens(cross-links/dwarsverbindingen).

Question 28

De fysische en mechanische eigenschappen worden bepaald door:

Answer 28

1. structuur

2. graad van de kristalliniteit

Question 29

3 grote klassen van kunststoffen

Answer 29

1. thermoplasten
2. elastomeren
3. thermoharders

Question 30

thermoplasten

Answer 30

boven een bepaalde temperatuur zijn ze gemakkelijk plastisch vervormbaar en bij een verdere temperatuursverhoging gaat ze verweken en smelten(omkeerbaar proces). Plastische deformatie: de macromoleculen vervormen, maar ze blijven ten opzichte van elkaar dezelfde positie innemen.
Verweken: de macromoleculen gaan ten opzichte van elkaar verschuiven.
Dit gedrag is alleen mogelijk bij lineaire en vertakte polymeerketens. (PE en PVC)
figuur hierbij is blelangrijk

Question 31

elastomeren of synthetische rubbers (leg ook vernette structuur uit)

Answer 31

polymeren met rubberachtige eigenschappen. Rubber is gedefinieerd als een materiaal dat in een trekproef minstens 200% kan worden uitgetrokken zonder dat het breekt en dat bij verdwijnen van de belasting snel en krachtig tot zijn oorspronkelijke afmeting terugkeert. Het zijn in beginsel thermoplasten, die in de eindfase vulkanisatie ondergaan. Het polymeer wordt onder druk en toevoeging van bv. zwavel verhit en daardoor ontstaat een grofmazige vernette structuur met lange beweeglijke ketenstukken. Ze krijgen hierdoor een uitgesproken elastisch gedrag, maar verweken niet.
Vernette structuur: bereiding van het polymeermateriaal tussen de ketens sterke chemische bruggen vormen ( cross-links : dwarsverbindingen)

Question 32

thermoharders

Answer 32

tijdens het polymerisatieproces ontstaat een fijnmazige
driedimensionale netwerkstructuur. Hierdoor zijn ze sterker, stijver, harder en brosser dan thermoplasten en hebben een beter vormstabiliteit. Bij temperatuursverhoging treedt geen verweking op, maar zal het materiaal gaan ontleden. Vorm geven tijdens polymerisatie.

Question 33

oervormmethoden voor kunststoffen

Answer 33

1. gieten 
  A. rotatiegieten
  B. centrifugaalgieten
2. persen
  A. koudpersen
  B. warmpersen
3. sinteren
4. extruderen
5. kalanderen
6. spuitgieten

Question 34

gieten (bij oervormmethoden)

Answer 34

Alle primaire verwerkingsprocessen vinden plaats in viskeuze toestand. De voornaamste oervormmethoden voor kunststoffen zijn: Gieten: vloeibaar materiaal wordt, zonder veel druk uit te oefenen, in een matrijs (= vormbepalend voorwerp) gegoten waar heteen hol of massief vormvast product vormt na stolling. Alleen laagviskeuze vloeistoffen kunnen worden gegoten. De warmte die
tijdens het proces vrijkomt moet worden afgevoerd(anders gevaar voor ontleding). Varianten zijn: rotatiegieten en centrifugaalgieten. Meestal wordt hierbij uitgegaan van een poedervormig polymeermateriaal.
- Rotatiegieten: het granulaat wordt toegevoerd in een verwarmde dunwandige metalen roterende(om 2 loodrechte assen) matrijs. Het granulaat smelt zodra het in contact komt met de matrijswanden en vormt een schil. Bv. vuilnisbak
- Centrifugaalgieten: de gietvorm wordt om 1 as geroteerd met een hogere snelheid. Voordelen: meer reproduceerbare wanddikte. Ook de mechanische eigenschappen zijn beter. Het proces wordt voornamelijk gebruik voor relatief lange en dikwandige werkstukken. Nauwkeuriger: bv tandwiel

Question 35

persen (bij oervormmethoden)

Answer 35

wordt in hoofdzaak met thermoharders uitgevoerd.
- Koudpersen: een afgepaste hoeveelheid vloeibaar kunststof(hars) wordt in een geopende matrijsholte gebracht.
Daarna wordt de matrijs
afgesloten(bovenmatrijs of plug) en
stelt men een bepaalde temperatuur en druk in. Deze worden net zolang gehandhaafd tot het materiaal de holte helemaal heeft opgevuld en uitgehard is.
- Warmpersen: vergelijkbaar met koudpersen. Er wordt van een niet-uitgehard
voorverwarmd poeder uitgegaan, dat in de matrijs verder verhit wordt tot de viskeuze toestand.

Question 36

sinteren

Answer 36

wordt gebruikt voor de vormgeving van thermoplastische polymeren die een hoog smeltpunt hebben. Het materiaal wordt in de vorm van poederdeeltjes
samengedrukt en verwarmd tot een temperatuur waarbij de deeltjes zich met hun oppervlak aaneenhechten en samenvoegen(geen smelting).

Question 37

kalanderen

Answer 37

een continu proces om thermoplastische platen of folies te produceren. Het polymeer wordt in een afzonderlijk apparaat gemengd en week gemaakt.
Daarna wordt het via een transportband toegevoerd aan de kalanderlijn. Dit is een serie grote verwarmde rollen waartussen de kunststofsmelt wordt meegenomen. Door het steeds smaller worden van de openingen tussen de rollen, bepaalt de afstand tussen de
laatste rollen de dikte van het eindproduct. De folie wordt gekoeld en naar een opwikkeltrommel getransporteerd. (bv. Plasticfolie)

Question 38

Extruderen

Answer 38

een continu proces waarbij het materiaal wordt verhit tot in de viskeuze toestand om vervolgens onder druk door een spuitmond te worden geperst.
Granulaat of poeder worden via een vultrechter aan een cilindervormig extrusie- apparaat toegediend. Het materiaal wordt in de kamer verplaatst door een schroef en onderweg verhit door verwarmingselementen en wrijving. Aan het uiteinde wordt de smelt door de schroef door een spuitmond geperst, waarna het zo snel mogelijk wordt afgekoeld(met lucht of water). Het is enkel geschikt voor thermoplasten. Grote variëteit in vormen, vooral lang dingen. Dit is een goedkope wijze om producten/halffabricaten te vervaardigen. Het is een snel proces en ook geschikt voor thermoplasten. Door speciale technieken kunnen 2 polymeren in verschillende kleuren samen worden geëxtrudeerd.

Question 39

spuitgieten

Answer 39

het meest toegepaste proces bij de verwerking van thermoplasten, dus de
belangrijkste methode voor massaproductie.
Polymeren worden op een analoge manier als bij extruderen als granulaat of poeder via een vultrechter aan een cilindrische ruimte met schroef toegevoerd, verhit en gesmolten. Eerst is de spuitmond naar de matrijs gesloten en als voldoende materiaal is geplastificeerd en gehomogeniseerd wordt deze geopend en wordt de matrijs onder hoge druk gevuld door de schroef als plunjer te laten fungeren. De druk wordt gehandhaafd tot het eindproduct is gestold en dan wordt de matrijs geopend. Een uitstoter drukt het eindproduct uit de matrijs. bv. opbergbak..

Question 40

secundaire omvorming kan id vorm van

Answer 40

1. extrusie-blaasproces
2. Spuitgiet-blaasproces
3. Folieblazen
4. thermovormen
   A. vacuumvormen

Question 41

extrusie-blaasproces

Answer 41

flessen en andere holle voorwerpen worden geblazen,
onmiddellijk na het extrusieproces. De nog weke buis word door een uit twee helften bestaande matrijs omsloten en van binnenuit door warme lucht opgeblazen, tot hij de koele wanden van de matrijs raakt. De hals wordt gekalibreerd met een doorn en de bodem dichtgelast. Nadelen: ongelijkmatige wanddikte, naad in de bodem, materiaalverlies bij het afknijpen van de uiteinden.

Question 42

spuitgiet-blaasproces

Answer 42

op een spuitgietmachine wordt eerst een voorgevormde huls gemaakt. Deze wordt in de nog weke toestand op een volgend werkstation met behulp van warme perslucht tegen de binnenkant van de gekoelde matrijs geblazen.
Voordelen: constante wanddikte, naadloze bodems.

Question 43

folieblazen

Answer 43

dit wordt met het extrusieproces gecombineerd. Een extruder met
verticaal geplaatste extrusieopening vervaardigt met een ringvormige spuitmond een dunne weke buis. Deze wordt door een inwendige overdruk tot een veelvoud van zijn oorspronkelijke diameter opgeblazen. De buisfolie wordt met lucht gekoeld en in de lengterichting opengesneden en opgewikkeld. Bv vuilkniszakken.

Question 44

thermovormen

Answer 44

warmverstrekken; een dunne thermoplastische plaat wordt verhit tot aan het
verwekingspunt. Deze plaats wordt in een verwarmde matrijs tot een voorvorm geperst. De nog warme voorvorm wordt naar een gekoelde
trekmatrijs overgebracht.

Question 45

Vacuümvormen

Answer 45

meest toegepaste techniek; de verwarmde plaat wordt door een onderdruk de matrijs in getrokken en neemt de matrijs vorm aan. Bij grote wanddiktes/complexe vormen is een vacuüm niet meer genoeg, er wordt dan
gebruik gemaakt van een plug of persstempel.

Question 46

verdere verwerkingstechnieken

Answer 46

1. Scheidings- en afnemingstechnieken (bv knippen)
2. Verbindingstechnieken (bv lassen
3. Verbeterings- of verfraaiingstechnieken van de oppervlakte-eigenschappen

Question 47

de farmaceutische industrie

Answer 47

Geen voortbrenging van bulkproducten, maar op voortbrenging van producten met hoge toegevoegde waarde. De ontwikkeling van een geneesmiddel is langdurig en complex. Voor een nieuw ontwikkelde grondstof: 10 jaar voor O&O en 2 jaar administratieve procedures.

Question 48

onderzoek en ontwikkelingsproces bij farmaceutische industrie

Answer 48

1. Het basisonderzoek: selectie en ontwerpfase:
2. De geneesmiddelenevaluatie
3. opschaling (grotere productie)
4. Na +/- 12 jaar: op de marktbrenging
5. Na 20 jaar: vervallen van patent en concurrentie op de markt Grote kans op mislukking. Investeren in o en o is erg belangrijk

Question 49

het basisonderzoek bij farmaceutische industrie

Answer 49

Doel: het target bepalen: welke ziekte, hoe aanpakken, …?
Het moleculair design moet perfect passen met het ziektebeeld Synthese: aan bepaalde criteria moet het voldoen: selectie van moleculen Testen van de reactiviteit en structuren
10 – 100 tal blijven over: patentenaanvraag (20 jaar alleenrecht)

Question 50

De geneesmiddelenevaluatie bij farmaceutische industrie

Answer 50

Toxiciteit wordt bepaald en de fysisch- en chemische eigenschappen/werkzaamheid (oplosbaarheid – verwerkbaarheid)
Dit wordt dan getest op dieren (er zijn nog 1-5 tal moleculen over)

Het klinisch onderzoek: testen op mensen
- Vrijwillige gezonde mensen 20-80
- Doelgroep: op de mensen met de bepaalde ziekte 100-300 vgl-en met placebo
- Vrijwillige patiënten opvolgen 1000-5000
Duur: ongeveer 10 jaar
Verdere chemische-technologische opschaling

Question 51

Opschaling (grotere productie) bij farmaceutische industrie

Answer 51

chemische technologische ontwikkeling en de administratie: bepalen van de prijs en toelating terugbetaling ziekenkas.

Question 52

Duurzame ontwikkeling

Answer 52

een economie en maatschappij te ontwikkelen die in theorie oneindig kan blijven doordraaien
Binnen het concept van de groene chemie worden twaalf principes naar voren geschoven

Question 53

5 vd 12 principes vd groene chemie

Answer 53

1. Het is beter afval te voorkomen dan het te verwerken.
2. Het energieverbruik dient geminimaliseerd te worden.
3. Het gebruik van hulpstoffen dient zoveel mogelijk vermeden te worden.
4. De effectiviteit moet behouden blijven, terwijl de toxiciteit daalt.
5. Selectieve katalysatoren verdienen de voorkeur boven stoichiometrische condities.

Question 54

Belangrijkste drijfveren voor de biogebaseerde economie:

Answer 54

• Het op een economisch en ecologisch gunstige manier valorizeren van
  landbouwoverschotten in de technologisch ontwikkelde landen en het vinden van nieuwe afzetmarkten voor landbouwproducten.
• Toenemend belang van hernieuwbare grondstoffen t.o.v. d eindige fossiele grondstoffen.
• Toenemend belang van een groene technologie met minder afval en emissies.
• Ontwikkelen van economisch gunstige productieprocessen met veelal goedkopere hernieuwbare grondstoffen.
• Betere verdeling van de rijkdom over de aarde.

Question 55

Omwille van hun fysisch-chemische eigenschappen kunnen landbouwproducten gebruikt worden als grondstof voor de productie van een breed gamma aan vermarktbare producten in de niet-voedingssector. Twee factoren zijn essentieel:

Answer 55

• Verwerkingsproces moet technische uitvoerbaar zijn(witte biotechnologie, bioraffinaderijen).
• Economische concurrentiepositie moet gunstig zijn(grondstoffen).

Question 56

Kritische uitdagingen bij de verdere uitbouw van de biogebaseerde industrie zijn:

Answer 56

• Ontwikkeling van meer efficiënte technologieën gekenmerkt door procesverbetering en diversificatie van bioproducten.
• Bereiken van voldoende schaalgrootte.
• Clustervorming, integratie en gebruik van synergieën binnen een groter geheel