Anorganske tehnologije
Nositelj izv. prof. dr. sc. Vilko Mandić
ECTS bodovi 5.0
Sati nastave
Predavanja 30
Seminari 0
Laboratorijske vježbe 15
Opis predmeta
Cilj kolegija
Upoznavanje studenata s nužnim znanjima o procesima anorganske tehnologije (proizvodnja tehničkih plinova, procesi gorenja, dobivanje anorganskih soli, kiselina, lužina, metala, silikatnih materijala) i procesnim uređajima.
Povezivanje temeljnih tehničkih znanja i znanja o kemijskom inženjerstvu s tehnički i ekonomski održivim procesima proizvodnje, uz osvrt na bilancu tvari i energije i ekološke aspekte proizvodnih procesa.
Izvedbeni program kolegija
PREDAVANJA: Nastavnik provodi izlaganja stručnih parametara i osnovnih koncepata u skladu s ciljevima kolegija.
1. Povijesni razvoj kemijske industrije (Industrijska revolucija). Razvoj materijala i proizvodnih procesa kroz povijest. Temeljne sirovine, energenti i kemijski proizvodi bazne anorganske industrije. Utjecaj materijala i proizvodnih procesa na razvoj društva, tehnika prijevoza i nova otkrića u termodinamici, kemiji i fizici
2. Tehnički plinovi. Sastav zraka. Plinovi koji se dobivaju frakcijskom destilacijom zraka. Plemeniti plinovi, način dobivanja i primjene. Bilanca procesa ukapljivanja zraka.
3. Procesi dobivanja klora, fluora, vodika i kisika.
4. Dobivanje sinteznog plina. Primjene sinteznog plina (posebice u proizvodnji amonijaka). Utrošak energije za hlađenje (pri sve nižim temperaturama i termodinamička ograničenja). Načini transporta plinova i potrebne sigurnosne mjere.
5. Anorganske soli. Fazne ravnoteže u dvokomponentnim sustavima, posebice u sustavima sol-voda. Složeniji dvokomponentni sustavi hidratiziranih soli (načini dobivanja, sušenja, pročišćavanja, koncentriranja uparavanjem i smrzavanjem)
6. Trokomponentni sustavi, fazna ravnoteža u trokomponentnim sustavima. Primjena modelnih trokomponentnih sustava važnih u proizvodnji veziva, stakla i keramike.
7. Provjera znanja: 1. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
8. Postupci dobivanja kalij klorida, magnezij klorida, broma, magnezij sulfata, natrij klorida, kalcij fluorida, barij sulfata, kalcij karbonata, kalcij sulfata, spojeva bora. Postupci dobivanja soli dvostrukom izmjenom, neutralizacijom i elektrokemijskom oksidacije. Bilanca procesa proizvodnje soli. Postupci pročišćavanja soli.
9. Anorganske jake kiseline. Proces dobivanja tehničkih kiselina: sulfatne, nitratne, fosfatne, kloridne i fluoridne. Katalitički procesi koji su temelj dobivanja sulfatne i nitratne kiseline. Fazni dijagram H2SO4-HNO3-H2O. Entalpijske promjene pri koncentriranju i razrjeđivanju kiselina vodom. Bilanca procesa proizvodnje tehničkih kiselina (bilanca tvari sa pripadnom bilancom energije).
10. Anorganske jake baze. Proces dobivanja kalcij oksida i kalcij hidroksida. Proces dobivanja amonijaka, potrebne sirovine i utrošak energije za proizvodnju 1 t amonijaka. Skladištenje amonijaka i amonijevog nitrata. Proces dobivanja sode (natrij karbonat). Proces proizvodnje baze/lužine uz definirane ulazne i izlazne procesne tokove (bilanca tvari i energije). Ekološki aspekti proizvodnje lužina, te proces sa živinim amalgamom
11. Metali. Kemijska načela postupka dobivanja metala redukcijom rude koksom, te prednosti i ograničenja. Pirometalurški procesi dobivanja metala i hidrometalurški procesi dobivanja metala. Napredni postupci redukcije plinovima i vodikom. Dobivanje i pročišćavanje metala elektrokemijskim postupcima. Fizikalno-kemijska načela koncentriranja, pročišćavanja, prerade i rafinacije metala. Procesi dobivanja željeza, mangana, kroma, molibdena, volframa i nikla, bakra, cinka i kositra. Dobivanje i uporaba aluminija, magnezija i titana.
12. Silikatni materijali i alumosilikatni materijali. Kristalno i staklasto stanje tvari. Proces proizvodnje stakla, keramike, emajla, veziva. Proces proizvodnje anorganskih punila, zeolita, adsorbensa i pigmenata.
13. Značajni sustavi zasnovani na anorganskim tehnologijama. Poluvodiči, senzori, solarne ćelije. Baterije, superkondenzatori, gorive ćelije. Životni ciklus. Sigurnost i zaštita na radu.
14. Provjera znanja: 2. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
VJEŽBE:
1. Cement. Rijetki i plemeniti metali. Pigmenti, silikati, keramika. Otrovi. Recikliranje.
2. Gnojiva i nitratna kiselina. Soli. NaOH, Lužine.
3. Amonijak. Vodik. CO2.Tehnički plinovi.
4. Superkritični fludi. Plazma. Nuklearna energija.
5. Poluvodički materijali. Solarne ćelije. Senzori.
6. Baterije. Pseudosuperkondenzatori. Elektrolizeri. Fotokatalizatori.
Preduvjeti za upis predmeta
Položeni ispiti: Opća i anorganska kemija, Tehnička termodinamika, Termodinamika, Mehaničke i Toplinske operacije, Kemijsko reakcijsko inženjerstvo
Preduvjeti za polaganje predmeta
Razvijanje općih i specifičnih kompetencija studenata
Poticanje studenata na samostalno učenje te razvijanje kritičkog mišljenja.
Razumijevanje veze i međuovisnosti između temeljnih i naprednih anorganskih procesa.
Specifične kompetencije uključuju primjenu stečenih znanja i sposobnost samostalnog planiranja istraživanja vezanih uz razvoj materijala i inženjerstvo materijala, posebice anorganske prirode.
Obveze studenata u nastavi i načini njihova izvršavanja
Obvezno pohađanje predavanja i vježbi.
Način izvođenja nastave
Auditorni za predavanja i praktični rad u praktikumu.
Način provjere znanja i polaganja ispita
Dva parcijalna kolokvija za gradivo predavanja i vježbi. Komunikacija na nastavi. Oslobađanje od ispita uspješnim polaganjem navedenih elemenata.
Pismeni ispit. Usmeni ispit.
Način praćenja kvalitete i uspješnosti kolegija
Studentska anketa
Ishodi učenja kolegija
1. Upoznavanje s procesima proizvodnje temeljnih proizvoda bazne kemijske industrije.
2. Razumijevanje značaja pripreme i kvalitete ulaznih sirovina, te razumijevanje ponašanja elemenata primjesa, posebice s obzirom na kompleksno/potpuno iskorištavanje sirovine.
3. Razumijevanje odnosa između pojedinih procesa proizvodnje (produkt sirovina u drugom procesu).
4. Stjecanje svijesti o utjecaju procesa proizvodnje na okoliš, te o mogućnosti oporabe otpada.
Ishodi učenja na razini programa kojima predmet pridonosi
1. Primijeniti znanstveni pristup u realnim kemijsko-inženjerskim problemima.
2. Prepoznati potrebu za nalaženjem, pribavljanjem i distribuiranjem znanstvenih informacija.
3. Samostalno planirati teorijska i eksperimentalna istraživanja.
4. Kritički ocijeniti podatke te iz njih izvlačiti zaključke.
5. Vrednovati primjenu novih tehnologija, odnosno tehnologija u nastajanju.
Obvezna literatura
OSNOVNA LITERATURA:
Ruren Xu, Wenqin Pang and Qisheng Huo, Modern Inorganic Synthetic Chemistry, 2011 Elsevier B.V.
K.H. Buchel, H.-H. Moretto, D. Werner, Industrial Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Wiley-VCH, New York, 2000.
G. Bräutigam, H.-H. Emons, P. Hellmold, H. Holldorf, R. Kümmel und H. Martens, Technische anorganische chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1983.
P.J. Chenier, Survey of Industrial Chemistry, 3rd Ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002.
DOPUNSKA LITERATURA:
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, 1999.
|
- , LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA (izdavač i godina izdanja, voditi računa da obavezna literatura mora biti dostupna studentima i što je moguće novijeg datuma):
1. K.H. Buchel, H.-H. Moretto, D. Werner, Industrial Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Wiley-VCH, New York, 2000.
2. G. Bräutigam, H.-H. Emons, P. Hellmold, H. Holldorf, R. Kümmel und H. Martens, Technische anorganische chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1983.
3. P.J. Chenier, Survey of Industrial Chemistry, 3rd Ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002.
DOPUNSKA LITERATURA:
1. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, 1999., , , .
|
Pristupačnost
