화학공학 (Chemical Engineering) 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.1. 화학공업과 화학공학 화학공업 (Chemical Industry) 공업화학 (Industrial Chemistry) 원료에 화학적인 변화를 주어 의 식주와 문화생활에 중요한 역할을.

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2 화학공학 (Chemical Engineering) 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.1. 화학공업과 화학공학 화학공업 (Chemical Industry) 공업화학 (Industrial Chemistry) 원료에 화학적인 변화를 주어 의 식주와 문화생활에 중요한 역할을 하는 여러 가지 화학제품이나 또 는 타 산업용 원자재나 보조재료 를 생산하는데 목적을 둔 산업 화학제품을 생산하는 공정개발에 연관된 학문분야로 개개제품의 제 조기술이나 그 반응에 대한 연구 가 주제가 된 것으로써 화학과 화 학공학을 접목시킨 학문분야 화학 프로세스를 구성하는 일련의 장치를 합리적으로 설계하고 적정한 조건에서 운전하기 위한 기초 이론의 해석과 그 응용을 목적으로 한 학문분야

3 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.2. 무기화학공업의 정의 무기화합물 (inorganic compound) 유기화합물 (organic compound) 탄소 이외의 원소만으로 이루어지는 화합물 및 탄소 를 함유하는 화합물 중에서 도 비교적 간단한 것을 총칭 탄소화합물의 총칭, 또 는 생물에 의하여 만들 어지는 화합물 CO, CO 2, KCN, Na 2 CO 3 CCl 4, CS 2 하이브리드 재료 (hybride materials) Na 2 C 2 O 4, CH 3 COONa

4 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.2. 무기화학공업의 정의 무기화학공업 물질간에 일어나는 화학반응의 평형이나 분리 · 분해 등의 물질변화를 이용하여 우리 일상생활에서의 유용한 무기화 합물이나 혹은 타 산업용 원료나 중간재료의 무기화합물 제조를 기업화하는 공정 유기화학공업 탄소를 중심으로 해서 여기에 수소, 산소, 질소 등을 함유 한 화합물을 제조하는 공업

5 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.3. 무기화학공업의 분야 무기화 학공업 기계농업전기 토목 & 건축

6 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.3. 무기화학공업의 분야 화학반응공정 분리공정분석공정

7 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.4. 무기화학공업의 발전과정과 동향 1900’s~1920’s 펄프, 시멘트, 피혁, 도자기, 제철, 황안 등의 산업 1930’s 초산, 질산, 알칼리, 카바이드, 석탄화학 등의 산업 1950’s~1960’s 문경시멘트 공장, 인천 판유리공장, 충주비료공장 1960’s~1970’s 경제개발 5 개년 계획 ( 제 1 차 ~ 제 4 차 ) 17 세기 ~19 세기 산 업 혁 명

8 1.1 무기화학공업의 개요 1.1.4. 무기화학공업의 발전과정과 동향 같은 지역내의 각 종 공장들이 설립 집합되어 있는 곳 으로 상호간에 생 산 및 기술적으로 연관성이 있어 기 술적 · 경험적 · 자본 적으로 상호간의 이익성을 추구하 기 위해 결집시킨 생산 형태의 공장 밀집 지역 연속화자동화 대형화 독점화 산업공해 설비과잉투자

9 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 공기, 공업용수 무기광물 에너지 자원 콜타르, 유지, 목재 화학공업의 주요 자원

10 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.1. 공기 및 공업용수 공 기공 기 O2O2 N2N2 ArCO 2 NeHeKrXe 부피 (%) 23.0178.100.92350.030.00180.00050.00010.000009 무게 (%) 23.0175.511.2860.040.00120.000070.00030.00004 - 순수한 산소와 질소 - 가열 및 냉각의 열에너지 전달 매체 액화 (liquefaction) 분리 (separation) 냉각 가압 Joule-Thomson effect Temperature

11 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.1. 공기 및 공업용수 - 하천수, 해수, 도시하수 등 처리 - 냉각용수의 이용 불순물장해처리법 탁도 ( 점토 ) 관이나 보일러에 침적응집, 침적, 여과 경도 (Ca, Mg) 보일러 등에 scale 생성연화, 증류, 이온교환 알칼리도 (HCO 3 - ) 거품, 부식석회소다법, 증류, 이온교환 염화물부식탈염, 증류 실리카 ( 용해물 )scale 생성이온교환, 증류 철 (Fe 2+, Fe 3+ ) 관내침적, 염색, 제지의 방해폭기, 응집, 여과 용존산소수도관이나 보일러 부식탈기, 아황산나트륨 첨가 공업용 수 응집, 침전, 여과 연화 (Softening) 이온교환수지

12 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.1. 공기 및 공업용수 해수의 담수화 (desalination) 증발법 냉동법 이온교환법 반투과막법 역삼투압법 전기투석법 상변화법 상불변화법

13 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.2. 광물자원 광물자원 해외 광물자원 개발 필요성에 대한 인식 저조부족한 투자 재원 민간기업의 참여 부진 자원민족주의 성향과 세계적 회사들의 시장 독점으로 신규프로젝트 진입의 어려움 전략적인 자원개발 투자 패키지형 동반지출 사례 확대해외 광물자원개발 투자재원 확충 기업친화적 관련 제도 개선 북한의 지하자원 개발 추진 5 가지 정책과제 ( 황, 인, 철, 니켈, 티탄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 우라늄 등 )

14 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.3. 에너지 자원 형 광광 전 지광 전 지광 합 성광 합 성태 양 로태 양 로광 에너지 전 등전자유도전기분해주 울 열주 울 열전기 에너지 화학발광전 지각종반응연 소화학 에너지 방사전열발 전각종반응열 회 수열 회 수열 에너지 광 에너지전기 에너지화학에너지열 에너지변환전 변환후 - 열기관을 이용한 발전 열 기계 전기 100% - 열기관의 효율 η = 1 - T 1 / T 2

15 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.3. 에너지 자원 수송의 불편 분진 배출 오염물 생성 재의 처리 COM 유동상태 전기 집진기 & 백필터 복합 싸이클 발전 석탄 액화

16 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.3. 에너지 자원 저공해 고효율 연소기술개발 정제기술개발 CO 2 의 회수 및 활용 태양열 바이오 에너지 수소 연료전지 풍력발전

17 1.2 무기화학공업의 원료와 자원 1.2.3. 에너지 자원 장치의 대형화 단열재의 사용 열의 회수 폐기물의 리싸이클

18 산 · 알칼리 공업

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20 H 2 SO 4 - 상온에서 무색의 액체 - 점도가 높아짐에 따라 점도 증가 - 공기 중 흰색연기 발생 - 물과 혼합시 용해열 발생 - 흡습성 & 탈수작용 - 합성염료, 합성비료, 플라스틱, 의약품, 반도체 등

21 제조공 정 전화공 정 흡수공 정 S → SO 2 → SO 3 → H 2 SO 4 + O 2 + H 2 O

22 게이뤼삭탑 글로버탑 접촉식 연실식

23 전화공정에서 고체촉매 (Pt→V 2 O 5 ) 를 사용하여 산화 H 2 SO 4 H 2 SO 4

24 HNO 3 - 상온에서 무색의 액체 - 수용액은 강한 1 염기산 - 강산으로서 강력한 산화제 - 대부분의 금속 용해 - 부식성과 발연성 - 합성염료, 합성비료, 화약, 의약품 등

25 촉매연소공정 산화공 정 흡수공 정 NH 3 → NO → NO 2 (→ N 2 O 4 ) → HNO 3 + O 2 + H 2 O

26 전호법 암모니아 산화 법 칠레초석법

27 공기 NH 3 공기 H2OH2O 배기가스 HNO 3 NH 3 → NO NO → NO 2 2NO 2 ↔ N 2 O 2 NO 2 (N 2 O 4 ) → HNO 3 촉매

28 - HCl : 무색 투명한 자극성 기체 - HCl 의 수용액 - 강한 산성용액 - 부식성 - 제철공업용, 색소 제조, 조미료의 제조, 녹말의 당화

29 생성공 정 흡수공 정 H 2 + Cl 2 → HCl(g) → HCl(l) + H 2 O

30 연소탑연소탑 냉각 흡수탑흡수탑 Cl 2 H2H2 H Cl H Cl 회수탑 CH 2 =CH 2 Cl 2 CH 2 =CH │ Cl H Cl H Cl 폐가스

31 H 3 PO 4 - 인 : 유기 화합물로서 체내에 함유 - 무색 · 무취의 점성도가 큰 액체 - 농도가 높아지면 결정화 - 조해성 - 비휘발성 - 합성비료, 금속표면 처리제, 촉매 등

32 인광석을 원료로 하여 인산을 공업적으로 만드는 방법인 건식법과 습식법에 대해 알아봅시다 !

33 인광석을 환원하여 원소 인을 만들고 이 인을 공기로 산화시켜 P 2 O 5 로 한 후 물에 흡수시켜 인산을 만드는 방법 응축응축 인광석 코크스 규사 슬래그 인증기 연소연소 수화수화 액체인 P2O5P2O5 H2OH2O H 3 PO 4

34 인광석을 산분해 ( 황산, 염산, 질산 ) 하여 생성한 석고를 여과 석고회수탑석고회수탑 분해조 산 냉각기 여과기 석고 저장탱크 H 3 PO 4 석고의 결정 ↑ 석고의 품질 ↑

35 NaCl - 해수 중 2.7% 함유 - 해수 농축법 ① 증발법 ② 동결법 ③ 용매추출법 ④ 이온교환막법

36 제염법 천일 제염법기계 제염법 진공증발법액중연소법냉동법이온교환막법 - 해수 또는 천연 함수를 태양열로 증발 · 농축하여 소금을 석출시키는 방법 - 기온 ↑, 습도 ↓, 강우량 ↓, 풍력 ↑

37 이온교환막의 이온에 대한 선택적 투과성을 이용하여 해수의 97% 에 해당하는 수분을 제거하는 대신 3% 에 해당하는 염분을 직접 추출하는 방법

38 간수 – 직접증류법 해수 – 해수직접법 무기약품, 농약 등 브롬 (Br) 고융점, 흡습성 해수로부터 채취 염기성 내화물 등 해수 마그네시아 (MgO) 모액 NaCl, KCl, MgCl 2 등 Ca, MgO, Br 등 제조 간수 ( 고즙 )