Proses Entegrasyonunun Önemi IĢığında Yeni Üretimler · Zeolit 4A sentezi, sodyum silikat çözeltisinin alüminyum hidroksit çözeltisiyle alkali ortamda reaksiyona girmesiyle

KORUMA KLOR ALKALĠ SANAYĠ VE TĠCARET ANONĠM ġĠRKETĠ

ARGE MERKEZĠ

Proses Entegrasyonunun Önemi IĢığında Yeni

Üretimler:

Zeolit A ve Tozklor

Muhammed Seğmen, Mustafa H. Uğur, ve Prof.Dr. İ. Ersan Kalafatoğlu

4 Kasım 2016, Ġzmir

SUNUM PLANI

Proses Entegrasyonunun Önemi

Koruma Klor Alkali Prosesleri

Zeolit A Üretimi

Tozklor Üretimi

Değerlendirme

2

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).

3

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

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

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

KORUMA KLOR ALKALĠ PROSESLERĠ

7

ELEKTROLİZ

TUZ

SU

ENERJİ

NaOH çöz.

HİDROJEN

KLOR

God created 91 elements,

Man created a dozen,

The devil created one which is

Chlorine

Prof. Otto Hutzinger

5th Anniversary of Int. Dioxin

Conference, Bayreuth 1985

KORUMA KLOR ALKALĠ PROSESLERĠ

8

TUZ

SU

ENERJİ

NaOH çöz.

HİDROJEN

KLOR

DEMİR FeCl3 çöz.

HCl çöz.

ALUMİNA PAC

KİREÇ CaCl2 çöz.

CaCl2 çöz.

Cl2 gazı

KLORLU PARAFİN

PARAFİN

NaOH çöz.

NaOH katı

SODYUM SİLİKAT çöz.

SİLİS

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

ZEOLĠT A ÜRETĠMĠ

Zeolit 4A sentez reaksiyon dizisi aşağıdaki gibidir:

Reaksiyonun istenen şekilde yürümesi ve jel oluşumu için reaktan oranları çok kritiktir.

Yüksek miktarda su içeren bir ortamda çalışılır.

Bu su önemli bir atık çözelti sorunu ortaya çıkartır. 10

JEL

OH70SiO2OAlONa2OH70SiO2OAlONa2

OH70SiO2OAlONa2OH70OSiNaNaAlO2

OH2NaAlOOHAlNaOH

2232222322

2232225222

223

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.

11

ZEOLİT A

ALUMİNA

NaOH çöz.

SODYUM SİLİKAT çöz.

ALUMİNAT çöz.

SU

Ana çöz. SİLİKAT

BİRİMİ

ELEKTROLİZ

ZEOLĠT A ÜRETĠMĠ

Tane büyüklüğü deterjan katkı maddesi ZEOLİT A nın en önemli parametrelerinden biridir.

12

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.

13

TOZ KLOR ÜRETĠMĠ

TCCA sentezine yönelik literatür ve patent taramaları sonucu toplam reaksiyon 2 ana aşamadan meydana gelmektedir: 1. aşama nötralizasyon

2. aşama klorlamadır.

14

NaCl3OH3ONCCCl3NaOH3HNCO

NaCl3ONCCCl3ONCNa

OH3ONCNaNaOH3HNCO

2333323

333323333

233333

l

l

TOZ KLOR ÜRETĠMĠ

TCCA üretimi aşağıdaki aşamalardan meydana gelmektedir: • Siyanürik asitin sodyum tuzunu hazırlama

• Filtrasyon

• Klorinasyon

• Filtrasyon

• Yıkama

• Kurutma

15 15

TOZ KLOR

CYA

NaOH çöz.

KLOR

Na tuzu çöz.

SU Ana çöz. ELEKTROLİZ

REAKTÖR FİLTRE

REAKTÖR FİLTRE

HİPOKLORİT PROSESİ

KURUTMA

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 16

DEĞERLENDĠRME

17 17

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.

ZEOLİT A üretim çalışmasını 3150887 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.

TEġEKKÜR

18 18

PROSESLER

PROSESLER

19

HĠDROKLORĠK ASĠT ÜRETĠMĠ

20

REAKTÖR

HCl çöz.

HİDROJEN

KLOR

HĠDROKLORĠK ASĠT PROSESLERĠ

21

REAKTÖR

HCl çöz.

REAKTÖR

REAKTÖR

DEMİR

KİREÇ

ALUMİNA PAC

FeCl3 çöz.

CaCl2 çöz.

HCl çöz.

KLOR PROSESLERĠ

22

REAKTÖR NaOH çöz.

REAKTÖR

KLOR

PARAFİN

KLOR

Hipo çöz.

KLORLU PARAFİN

KOSTĠK PROSESLERĠ

23

REAKTÖR

NaOH çöz.

REAKTÖR KUM

NaOH katı

SODYUM SİLİKAT

çöz.

NaOH çöz.

ENERJİ