Industrieller Prozess - Industrial processes
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Industrielle Prozesse sind Verfahren, die chemische , physikalische , elektrische oder mechanische Schritte beinhalten, um die Herstellung eines oder mehrerer Artikel zu unterstützen, die normalerweise in sehr großem Maßstab durchgeführt werden. Industrielle Prozesse sind die Schlüsselkomponenten der Schwerindustrie.
Chemische Prozesse nach Hauptgrundstoffen
Bestimmte chemische Prozesse liefern wichtige Grundstoffe für die Gesellschaft, zB ( Zement , Stahl , Aluminium und Düngemittel ). Diese chemischen Reaktionen tragen jedoch zum Klimawandel bei, indem sie Kohlendioxid , ein Treibhausgas , durch chemische Reaktionen sowie durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe emittieren , um die hohen Temperaturen zu erzeugen, die zum Erreichen der Aktivierungsenergien der chemischen Reaktionen erforderlich sind .
Zement (die Paste im Beton)
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Kalzinierung – Kalkstein , der größtenteils aus versteinertem Calciumcarbonat (CaCO 3 ) besteht, zerfällt bei hohen Temperaturen in nutzbares Calciumoxid (CaO) und Kohlendioxidgas ( CO
2), das als Nebenprodukt freigesetzt wird . Diese chemische Reaktion, die als Kalzinierung bezeichnet wird, spielt die wichtigste Rolle bei der Herstellung von Zement (der Paste im Beton ). Die Reaktion ist auch wichtig, um Calciumoxid bereitzustellen, das als chemisches Flussmittel (Entfernung von Verunreinigungen) in einem Hochofen wirkt .
- CaCO 3 (s) → CaO(s) + CO 2 (g)
Stahl
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Verhüttung - Innerhalb eines Hochofens , Kohlenmonoxid (CO) wird durch Verbrennung freigesetzt Koks (einen hochkohlenstoff Derivat von Kohle ) und entfernt den unerwünschten Sauerstoff (O) innerhalb von Erzen . CO
2wird als Nebenprodukt freigesetzt, transportiert den Sauerstoff ab und hinterlässt das gewünschte reine Metall. Am bekanntesten ist die Eisenverhüttung, wie Stahl (größtenteils Eisen mit geringen Mengen an Kohlenstoff) aus abgebautem Eisenerz und Kohle hergestellt wird.
- Fe 2 O 3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO 2 (g)
Aluminium
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Hall-Héroult-Verfahren – Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) wird mit Koks (C) in einer Hochtemperatur- Elektrolysereaktion erschmolzen, wodurch das gewünschte reine Aluminium (Al) und ein Gemisch aus CO und CO . erhalten werden
2.
- Al 2 O 3 (s) + 3 C (s) → 2 Al (s) + 3 CO (g)
- 2 Al 2 O 3 (s) + 3 C(s) → 4 Al(s) + 3 CO 2 (g)
Dünger
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Haber-Verfahren – Atmosphärischer Stickstoff (N 2 ) wird abgetrennt, wobei Ammoniak (NH 3 ) entsteht, aus dem alle synthetischen Düngemittel hergestellt werden . Der Haber-Prozess verwendet eine fossile Kohlenstoffquelle, im Allgemeinen Erdgas , um das CO für die Wasser-Gas-Shift-Reaktion bereitzustellen, wodurch Wasserstoff (H 2 ) entsteht und CO . freigesetzt wird
2. Das H 2 wird verwendet, um die starke Dreifachbindung in N 2 zu brechen , was zu industriellem Ammoniak führt .
- CH 4 (g) + H 2 O (g) → CO (g) + 3 H 2 (g)
- CO(g) + H 2 O (g) → H 2 (g) + CO 2 (g)
- N 2 (g) + 3 H 2 (g) → 2 NH 3 (g)
Andere chemische Prozesse
- Pyroprocessing – Verwendung von Wärme zur chemischen Verbindung von Materialien, wie z. B. in Zement .
- Desinfektion – chemische Behandlung zur Abtötung von Bakterien und Viren.
Elektrolyse
Die Verfügbarkeit von Elektrizität und ihre Auswirkungen auf die Materialien führten zu mehreren Verfahren zum Plattieren oder Trennen von Metallen.
- Gilding , Galvanisieren , anodische Oxidation , Elektrogewinnungs - Ablagern eines Materials auf einer Elektrode
- Elektropolieren – die Umkehrung des Galvanisierens
- Elektrofokussierung – ähnlich wie Galvanisieren, aber Molekültrennung
- Elektrolytischer Prozess – der generische Prozess der Elektrolyse
- Elektrophoretische Abscheidung – elektrolytische Abscheidung kolloidaler Partikel in einem flüssigen Medium
- Elektrotypisierung – mittels Galvanik Druckplatten herstellen
- Metallisieren , Plattieren , Schleudern – die Oberbegriffe für die metallische Beschichtung von Nichtmetallen
Schneiden
- Scheren
- Sägen
- Plasmaschneiden
- Wasserstrahlschneiden - Schneiden von Materialien mit einem sehr hohen Wasserstrahl
- Autogenes Schneiden
- Funkenerosion (EDM)
- Zerspanung – mechanisches Schneiden und Umformen von Metall mit Verlust des Materials
- Laser schneiden
Metallbearbeitung
- Schmelzen und direkte Reduktion – Gewinnung von Metallen aus Erzen.
- Schmieden – das Umformen von Metall durch den Einsatz von Hitze und Hammer
- Gießen – Formen eines flüssigen Materials durch Gießen in Formen und Erstarrenlassen
- Stahlerzeugung – „Roheisen“ vom Schmelzen zu Stahl machen
- Progressives Stanzen – die Herstellung von Bauteilen vom Band oder der Rolle
- Stanzen
- Hydroforming – ein Metallrohr wird unter Druck in eine Form aufgeweitet
- Sandstrahlen – Reinigen einer Oberfläche mit Sand oder anderen Partikeln
- Löten , Hartlöten , Schweißen – ein Verfahren zum Verbinden von Metallen
- Trommelpolieren – zum Polieren
- Ausscheidungshärten – Wärmebehandlung zur Verstärkung formbarer Werkstoffe
- Kaltverfestigung – Erhöhung der Festigkeit von Metallen, Legierungen usw.
- Einsatzhärten , Differentialhärten , Kugelstrahlen – für eine verschleißfeste Oberfläche
- Stanzen – Eine "Form" oder "Matrize" wird auf ein flaches Material gepresst, um das Material zu schneiden, zu ritzen, zu stanzen und anderweitig zu formen
- Elektrolichtbogenofen — Hochtemperaturbearbeitung
Eisen und Stahl
- Schmelzen – der generische Prozess, der in Öfen zur Herstellung von Stahl, Kupfer usw. verwendet wird.
- Catalan Forge , Siemens-Martin-Ofen , Bloomery , Siemens Regenerativofen - Schmiedeeisen hergestellt
- Hochofen – produziertes Gusseisen
- Direktreduktion – produziertes direkt reduziertes Eisen
- Tiegelstahl
- Zementierungsprozess
- Bessemer-Verfahren
- Grundlegende Sauerstoffstahlerzeugung
Formteil
Die physikalische Formgebung von Materialien durch Umformen ihrer flüssigen Form mit einer Form.
- Gießen , Sandgießen – das Formen von geschmolzenem Metall oder Kunststoff mit einer Form
- Sintern , Pulvermetallurgie – Herstellung von Gegenständen aus Metall- oder Keramikpulver
- Blasformen wie bei Kunststoffbehältern oder in der Glasbehälterindustrie – Herstellen von Hohlkörpern durch Blasen in eine Form.
- Formpressen
Trennung
Viele Materialien liegen in unreiner Form vor, Reinigung oder Trennung liefert ein verwendbares Produkt.
- Zerkleinerung – reduziert die Größe von physikalischen Partikeln (sie existiert zwischen Zerkleinern und Mahlen)
- Schaumflotation , Flotationsverfahren – Trennung von Mineralien durch Flotation
- Flüssig-Flüssig-Extraktion – Auflösen einer Substanz in einer anderen
- Frasch-Verfahren – zur Gewinnung von geschmolzenem Schwefel aus dem Boden
Destillation
Destillation ist die Reinigung von flüchtigen Stoffen durch Verdampfung und Kondensation
- Fraktionierte Destillation , Wasserdampfdestillation , Vakuumdestillation
- Batch-Destillation
- Kontinuierliche Destillation
- Fraktionierungsspalte
- Spinnkegel
Additive Fertigung
Bei der additiven Fertigung wird dem Teil nach und nach Material hinzugefügt, bis die gewünschte Form und Größe erreicht ist.
- Fused Deposition Modeling (FDM)
- Stereolithographie (SLA)
- Selektives Lasersintern (SLS)
- Fotolithografie
Erdöl und organische Verbindungen
Die Natur eines organischen Moleküls bedeutet, dass es auf molekularer Ebene umgewandelt werden kann, um eine Reihe von Produkten herzustellen.
- Cracken (Chemie) – der Oberbegriff für das Aufbrechen der größeren Moleküle
- Alkylierung – Raffination von Rohöl
- Burton-Verfahren – Cracken von Kohlenwasserstoffen
- Cumol-Verfahren – Herstellung von Phenol und Aceton aus Benzol
- Friedel-Crafts-Reaktion , Kolbe-Schmitt-Reaktion
- Olefinmetathese , thermische Depolymerisation
- Umesterung – organische Chemikalien
- Raschig-Verfahren zur Herstellung von Hydroxylamin – Teil des Prozesses zur Herstellung von Nylon
- Oxo-Prozess – Produziert Aldehyde aus Alkenen
- Polymerisation
Nach Produkt sortiert
- Aluminium – ( Hall-Héroult-Verfahren , Deville-Verfahren , Bayer-Verfahren , Wöhler-Verfahren )
- Ammoniak , verwendet in Düngemitteln – ( Haber-Verfahren )
- Brom – ( Dow-Prozess )
- Chlor , verwendet in Chemikalien – ( Chloralkali-Verfahren , Weldon-Verfahren , Hooker-Verfahren )
- Fett – ( Wiedergabe )
- Dünger – ( Nitrophosphat-Verfahren )
- Glas – ( Pilkington-Verfahren )
- Gold – ( bakterielle Oxidation , Parkes-Prozess )
- Graphit – ( Acheson-Prozess )
- Schweres Wasser , das zur Raffination radioaktiver Produkte verwendet wird – ( Girdler-Sulfid-Verfahren )
- Wasserstoff – ( Wasser-Gas-Shift-Reaktion , Dampfreformierung )
- Blei (und Wismut ) – ( Betts elektrolytisches Verfahren , Betterton-Kroll-Verfahren )
- Nickel – ( Mond-Prozess )
- Salpetersäure – ( Ostwald-Verfahren )
- Papier – ( Aufschluss , Kraft-Prozess , Fourdrinier-Maschine )
- Gummi – ( Vulkanisation )
- Salz – ( Alberger-Verfahren , Grainer-Verdampfungsverfahren )
- Halbleiterkristalle – ( Bridgman-Stockbarger-Methode , Czochralski-Methode )
- Silber – ( Patio-Prozess , Parkes-Prozess )
- Siliziumkarbid – ( Acheson-Prozess , Lely-Prozess )
- Natriumcarbonat , verwendet für Seife – ( Leblanc-Verfahren , Solvay-Verfahren , Leblanc-Deacon-Verfahren )
- Schwefelsäure – ( Bleikammerverfahren , Kontaktverfahren )
- Titan – ( Hunter-Verfahren , Kroll-Verfahren )
- Zirkonium – ( Hunter-Verfahren , Kroll-Verfahren , van Arkel-de-Boer-Verfahren )
Eine Liste nach Verfahren:
- Alberger Verfahren , Grainer Verdampfungsverfahren – produziert Salz aus Sole
- Bakterielle Oxidation – zur Herstellung von Gold
- Bayer-Verfahren – Gewinnung von Aluminium aus Erzen
- Chloralkali-Verfahren , Weldon-Verfahren – zur Herstellung von Chlor und Natronlauge
- Dow-Verfahren – produziert Brom aus Sole
- FFC Cambridge-Prozess
- Girdler-Sulfid-Verfahren – zur Herstellung von schwerem Wasser
- Hunter-Verfahren , Kroll-Verfahren – produziert Titan und Zirkonium
- Industrielle Tierkörperverwertung – die Trennung von Fett von Knochen und Eiweiß
- Bleikammerverfahren , Kontaktverfahren – Herstellung von Schwefelsäure
- Mond-Prozess – Nickel
- Nitrophosphat-Verfahren – eine Reihe ähnlicher Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln
- Ostwald-Verfahren – produziert Salpetersäure
- Verpackung
- Pidgeon-Prozess – produziert Magnesium, reduziert das Oxid mit Silizium
- Dampfreformierung , Wassergas-Shift-Reaktion – Wasserstoff und Kohlenmonoxid aus Methan oder Wasserstoff und Kohlendioxid aus Wasser und Kohlenmonoxid herstellen
- Vakuummetallisieren – ein Veredelungsprozess
- Van-Arkel-de-Boer-Verfahren – zur Herstellung von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Thorium oder Protactinium
- Formox-Prozess – Oxidation von Methanol zu Formaldehyd