Vegyipari technológiák környezetmérnököknek*

Bevezetés, a „tartalomjegyzék” ismertetése. Reaktorok a szerves vegyiparban: csőköteges és fluidágyas reaktorok ipari alkalmazása, tálcás reaktor, filmkészülék, precíziós golyósmalom, mikroreaktorok és mikrohullámú reaktorok. Szakaszos vs. folyamatos megvalósítások.

Alternatív energiaforrások: metanolgazdaság a fosszilis tüzelőanyagok kimerülése után? A zöldkémia második 12 törvénye közül az ipari szempontból hangsúlyosak: fenntarthatóság, megújuló energiaforrások, energiahatékonyság, a feldolgozások racionalizálása. Robusztussági követelmények a kiindulási anyagokkal, a reakciókkal és a feldolgozásokkal szemben.

A mikrohullámú reakciómegvalósítás alapelvei, szakaszos és folyamatos mikrohullámú berendezések, a mikrohullámú hatás értelmezése, „scope and limitations”, a mikrohullámú besugárzással elősegített kémiai átalakítások, ipari alkalmazási lehetőségek, a fázistranszfer és a mikrohullámú technikák szinergizmusa. Extrakciós technikák mint olajok, színezékek, étrendkiegészítők és gyógyszerhatóanyagok zöld kinyerési formái.

Ionos folyadékok, kvaterner ammónium-, foszfónium- és imidazóliumsók, ionos folyadékok szintézise, a tulajdonságok finomhangolása a kation és anion illesztésével, példák az ionos folyadékok alkalmazására szerves kémiai átalakításokban, ipari alkalmazások: hidrogénezések, oxoszintézis és Friedel-Crafts alkilezés, környezeti megfontolások.

Szilárd savak (zeolitok) és szilárd bázisok, típusaik, jellemzésük, alkalmazhatóságuk szerves kémiai szintézisekben, ipari példák.

Heterogén katalitikus átalakítások (hidrogénezések és oxidációk), jellemző katalizátortípusok (pl. hordozós nemesfém- vagy vázkatalizátorok, oxidok, szulfidok) tulajdonságai és előállítási módjai, kemo- és sztereoszelektív reakciók, ipari példák.

P(III)-ligandok (foszfinok, foszfinitek és foszfonitok), ill. prekurzoraik hozzáférhetővé tétele, akirális és királis, egy-és két-fogú P-ligandok, a P-ligandok mint átmeneti fémkomplexek komponensei, a P-ligandok védett formái (borán komplexek).

Homogén katalitikus átalakítások (oxoszintézis és hidrogénezés), jellemző katalizátortípusok (pl. kobalt-karbonil vagy Wilkinson-típusú katalizátorok) tulajdonságai, kemo- és sztereoszelektív reakciók, ipari példák.

Fázistranszfer katalízis, kvaterner ammónium- és foszfóniumsók, valamint koronaéter katalizátorok, a sebességmeghatározó lépés, a sebességi viszonyokat bemutató tipikus diagram, a katalizátor illesztése a sebesség viszonyokhoz, példák folyadék–folyadék és szilárd–folyadék fázisú átalakításokra, enantioszelektív fázistranszfer katalitikus átalakítások, gyógyszer- és műanyagipari példák, szilárd hordozóhoz kötött katalizátorok.

A vegyipari technológiák fejlesztésének hajtóereje és fő szempontjai. Anyagköltség, gépköltség, beruházási költség, hozzáadott érték, közvetett és közvetlen költség csökkentésének lehetőségei. A reagensek és oldószerek kiválasztásának szempontjai, technológiai fejlesztés tekintettel a rendelkezésre álló berendezésekre, és más erőforrásokra. A szerves vegyipar korszerű berendezései (reaktorok, szűrők és szárítók).

A szerves kémiai fejlesztést és ipart támogató, korszerű műszeres analitika. Online reakció monitorálás, illetve különböző spektroszkópiás technikákkal kapcsolt elválasztási technikák (VRK-MS, LC-DAD-MS, LC-NMR GC-FID, GC-MS). Kromatográfia az iparban. Méretnövelés.

Esettanulmányok a környezetbarát reakciók megvalósítására. Egyszerű alkilezési, acilezési és addíciós reakciók, valamint azok kemo-, regio- és enatioszelektivitása. További ipari példák eljárások fejlesztésére a környezetbarát szempontok figyelembevételével.

A félév közbeni munkaszüneti napok miatt a program csak tájékoztató jellegű, a tartalom 12–14 alkalomhoz rendelése az adott félév elején történik meg.