Wanneer PVC wordt verbrand, ontstaan koolstofdioxide, waterdamp en gasvormig waterstofchloride, HCl. Verbranden van PVC in vuilverbrandingsinstallaties heeft nadelige gevolgen. Deze nadelige gevolgen hangen onder andere samen met de vorming van HCl. PVC niet verbranden, maar storten op vuilstortplaatsen is geen alternatief, omdat PVC niet biologisch afbreekbaar is. Het storten leidt op den duur tot een enorme hoeveelheid afval.
Er bestaat nog geen economisch rendabel proces om PVC te recyclen tot bruikbaar nieuw PVC. PVC verbranden en het gevormde HCl verder verwerken lijkt daarom voorlopig de beste oplossing. In het vervolg van deze opgave komen twee verschillende processen aan de orde waarin PVC wordt verbrand en het gevormde HCl verder wordt verwerkt.
Proces 1
Dit reeds lang bestaande proces maakt gebruik van vast koperoxide, CuO. In een reactor laat men Hcl bij 400 graden Celcius met CuO reageren. Bij deze reactie ontstaan onder andere waterdamp en chloorgas. De vergelijking van de reactie is:
2 CuO + 4 HCl --> 2 CuCl + 2 H2O + Cl2 (reactie 1)
Wanneer het grootste gedeelte van het CuO is omgezet, wordt het inleiden van HCl gestopt en wordt lucht in de reactorruimte geleid. Bij de reactie die dan plaatsvindt, ontstaat weer CuO. Tevens ontstaat chloorgas. De reactievergelijking is:
2 CuCl + O2 --> 2 CuO + Cl2 (reactie 2)
Reactie 2 is een redoxreactie, waarbij CuCl als reductor optreedt.
Proces 2
Bij dit proces om PVC te verwerken, wordt het gevormde HCl opgelost in water. Het gevormde zoutzuur wordt vervolgens geëlektrolyseerd. In dit continue proces worden drie ruimtes gebruikt: een verbrandingsruimte V, een zogenoemde absorptietoren A en een elektrolyse ruimte E. In het vervolg van deze opgave wordt ervan uitgegaan dat in de elektrolyseruimte alle opgeloste waterstofchloride wordt omgezet.
PVC wordt in de verbrandingsruimte verbrand met ingeblazen lucht. De niet verbrande, verkoolde, vaste bestanddelen (slakken) worden afgevoerd. De gasvormige producten en de afgewerkte lucht worden naar de absorptietoren gevoerd.
Het hete gasmengsel uit de reactieruimte wordt onder in de absorptietoren geleid. Van boven stroomt koud water als een douche naar beneden. Het waterstofchloride lost op in het water. Daarbij ontstaat zoutzuur. Dit zoutzuur wordt naar de elektrolyseruimte gevoerd. Door de hoge temperatuur van het gasmengsel verdampt er wat water. Dit wordt samen met de koolstofdioxide en de afgewerkte lucht aan de bovenkant van de absorptietoren afgevoerd.
In de elektrolyseruimte ontstaat aan de negatieve elektrode waterstof en aan de positieve elektrode chloor:
2 H+ + 2 e- --> H2
2 Cl- --> Cl2 + 2 e-
Waterstof en chloor worden gescheiden van elkaar uit de elektrolyseruimte afgevoerd. Uit de elektrolyseruimte wordt water teruggevoerd naar de absorptietoren.
In de installatie die volgens proces 2 werkt, kan per jaar een hoeveelheid afval worden verwerkt waarin 9,2 x 103 ton PVC aanwezig is. De installatie is gedurende een jaar 8,3 x 103 uur in bedrijf.
De vraag:
Bereken hoeveel ton chloorgas maximaal uit 9,2 x 103 ton PVC kan worden verkregen.
Het zal ongetwijfeld een erg makkelijke vraag zijn, ook omdat er maar 2 punten te behalen zijn met deze vraag, toch kom ik er niet uit.
Ik heb het al geprobeerd om met een stappenplan te doen;
Wat wordt er gevraagd
Wat is er gegeven
Naar welke eenheid
etc.
Is er iemand die kan helpen een beginnetje te maken?
