Verslag behorende bij het processchema: Bereiding contactmassa (chloorsilanen)

adres: datum:

Hoofdst nk : 1 2 3 4 5 INHOUDS- OPGAVE.

He t doel van dit processchama. Inleiding.

Ei ge ns cha ppe n product. To e pa s s i ng e n prod~ct.

Technische be r e id i ng s wi j z en. Be s c hr i j v i ng van he t proces. Physisc he en Che~i s che aspecten. Rea c t i e en reactiemechanisme. Thermodyna mica.

P,e r e ke n i ng apparatuur. Be r ek en i ng r eactor.

Bereken i ng Chl oo r ops l a g t a n k. Be r e ken i ng Warmtewisse laar. Be r e ken i ng Warmtewisselaar 2 Be r e ke n i ng Precipitatietank. Be r e ke n i ng Filterpers. Be r eke n i ng Dr oogt r ommel . Be r eke n i ng Ko pe r o pslag . Enkel e opmerkingen. Li t e r a t uurl i j s t . pag. 1-" 1. " 2. " ~. " 2. " 2. "

3

.

"

3

.

" 4. "

5

.

" 6,7 )8. " 9. " 9, 10 . " 11.,1 2, " 12 , 1.3 . " 14. " 14 ,1 5,1 6. " 17. " 18. " 1.9. Bi j l a ge n: Symbo lenlijst.

ex

1-i1-r.Á

/Zv...,-I

~

,-] -C'L.&

liJ

f!

~

,·1 A' /l A ' r-.

~ f/V7./~aJ~<.. .,:'-~ ~(

nea

.e

Co, .

!'-

f ln;:;

't:

-»

.

/

t"7~

cLj

ktdpJ'~.,t

"

t.

a~I""~

/"'i..f

/!Lu

M-

t

t1lii;

lil'

c:;

/

i

;

&Lv

/w

h-

(

~V~

t .

.d-14,,-,"'--,.~ " ,1· , \ C4

rl

~

I . --

..

.

_ --·L.

I

I

~

-\ I '"'\...>"),

-..

,

.

_, , •

_,

.

_.

--,-

.

-,-• -- - ----·--:-- -- - 1-._

-,

_,

,

_,

•

_•

,,

\

_,

..

.

I I

.

I

,

I I I

I.---.~~==~~

I -, - -

.

..

-+

~--- - - _.

I . Het doel.

Het doel is te komen tot een verantwoord ontwerp van een continu proces voor de produktie van 5000 ton dimethyldichloorsilaan (D) per jaar. Gezien het vergevorder de stadium waarin het onderzoek van de produktie van D volgens het directe fluidbed-procédé op het Laboratorium voor Chemische Technologie is gekomen wordt het werk van de Wi t en Voorhoeve als leidraad genomen. (2:6)

2HCl

Vorming van silanol en door hydrolyse van methylchloor

-silanen volgens

(CH 3)2SiCl~2H20 Polycondensatie tot siliconen volgens

CH₃

I

3 HO-Si-OH-+

6H

₃

trap b

A. Eigenschappen van D. (1) 1) Mo1.gewicht: 129,1

2) piT verband:(zie gra f i e k I ) logP= 7,681 8 - 1648,07/T 3) Fysische constanten:

Smeltpunt _76°C Kookpunt 70,2 °c S.G . bij 27°C 1,062 A H verdamping 7,5 kcal/mol AS verdamping 21,9 kcal/mol B. Toepassingen. (2)

De synthese van methylchloorsilanen is economisch interessant,

omdat deze verbindingen de uitgangsstoffen vormen voor de be

-reiding van methylsiliconen. Deze vorming geschiedt via twee trappen:

trap a :

Met silanolen uitgeg a an van tetra, tri en monohalegoniden zijn vele combinaties mogelijk, zoals:

(CH

3)

3

Sifo-{~~g

li

(C

H

)

r:

(CH

f

3 3 '/

- -_. _ --

-C. Technische bereiding smo gelijkh eden. (3)(2 )

a) Alkylering van Si l i c i umt e t ra ch l oride me t organo-metallische

reagentia, vooral me t Gr ignard verbin din g en.

De reactieve r g el ij k i n g luidt al s v o l gt : ~ -Si .-.4Cu~+ Si C1 4

+

17 Kcal/mo l -t-( n- l )Si 2 CH 3MgCl + Si C14--.. (CH3)2Si C12

+

2 Mg C12

Tot in de Tweede Wer e l d o or l og was dit proces de meest gang

-bare. Da a r na moest de z e metho de echter wijken voor de directe

synthese da ar het economi sch minder aan t r e kkel i j k was vanwege

de hoge kost en van Magne s i u m en ethe r . Voorts was de selecti

-viteit van het proc8s niet groot .

b) Een zeer recent procédé is ontwik kel d door Anderson,uitgaande

van methylaluminiumchlo ri de en een reactiev e Si0

2-vorm :

2 A12(CH3) 3 C13+ 3 Si02~3 (CH3)2SiC12+2 _A1203

Dit proces heeft een goe de selectiviteit en vindt plaats

o

bij 200- 330 C on d er druk.

c) De meest toegepast e synt hese t eg enwo or d i g is de directe syn

-the s e. De z e is in de Tweede We r el d o.:r l og tot ontwikkeling

ge k ome n na de ontdek ki n g van de koper-kat alys ator door

Rochow en Müller in Duitsland. Uitgeg aan wordt van methyl

-chloride en een Cu/ Si (~ ta-fase ) legering:

2 CH

3Cl+ Si - . (CH3)2S i C1 2

+

54 kc a l / mo l L~l",:n

Ge z ien het exoth e r me karakter van de reactie en de ge v o e l i gh e i d

voor t empe:ratu urfluctua t ies is temper atu ur-controle zeer

esse n t ie e l . Der hal ve ve r di en t de fluidb e d-r e ac tor bij de

continue proce svo e ring de voork eur boven de f ixe d- bed-r ea c t or .

Immers de gr o te voord elen van het f l u id-bed zij n :

1) Betere warmt eaf v oe r .

2) Geen macro sco pisch ove rverhi t~e pl aats e n.

::3) Unifor me reac tor tempe rat uur,

4) Unifo r me ui tputt i ng van deel t je s .

De koper- kat bev a t 10 % Cu en 90% Si . De wi j z e van be r eide n

van deze kat al s mede de keu ze van de juiste reactieomst

an-digh e den zijn essent~ el voer de selec tiviteit van dit pr o c e s .

Een selectivitei t van 80~ i s haalbaar .

De be r ei ding van de Cu/ Si kat(c onta c tmassa) ges ch i edt op de volg end e wij ze:

4 CuCl.+ n

De reactie kan ge z ien worden als een che mi sche cond ensatie

van koper op silicium. Daert oe zijn de cup rochlori de deeltjes

-I

D'

T K T R :() I r.,I , 'J

(

t.

v Qv Qm Q F t v

D

O

c HP A U

~

Re Pr P

t

d h P SYlvlBOLEN-LIJS T. Di me t hyl d i c hl oor s i l a a n . Met hyl t r i chl oor s i l a an . Trimethylchloorsilaan. Me t hy l d i chl oor s i l a a n . Tetrachloorsilaan. Trichloorsilaan. Re a c t i e wa r mt e bij 25 C.

Reactiewarmte bij een bepaal de temperatuur.

Precipitatiewarmte. resp. Oploswarmue bij een bepaalde temperatuur.

Evenwichtsconstante. Temperatuur. Gasconstante. Di c ht h e i d . St or t ge wi ch t . Porositeit. Sn el h e i d . Vol umes t r oom. Ma s s a s t r oom. Wa r mt es t r oom.

Door s t r oomd oppervlak van een buis.

Ti j d .

Sn e l h e i d in een l ege buis.

Di a me.t er .

Soortelij ke warmte bij constante druk .

Ent ha l p i e.

Oppervlak.

Totale warmteover drachtscoëfficië nt.

Na r mt e ov e r dr a c ht s c oë f f i c i ënt . Wa r mt eg el e i di ng s v e rmog en . Ge t a l van Re ynol ds . Ge t a l van Prandtl. Dr uk . Dynamische viscositeit. Ki n ema t i s ch e viscositeit.

Gellii dde l de deeltjesdiameter.

in de orde van grootte van 2-5,;/fen de Si -korrels van 50-200Af.

Het is in verband met de eigenschappen van de contactmassa

van belang, dat het CuCI en Si zuiver is en wa t e r v r i j.

In de fluid-bed reactor( § at m en

±

30 00C) vinden o.a. de

volgende reacties plaat s:

4f

.\l;():c1=!:.l}g

.

Si+ 2 C_H3CI - - (CH3)2SiC12 2 Si+ 4 CH3CI~ Si ( CH3 )3 CI

+

-t SiCH 3C1 3 Si + 3 CH_3Cl - - Si CH_{3C1 3} + CH_3• Si + HCl T CH 3Cl--SiCH3HC12 Si

+

2 C12 ~SiC14 D M T DH Q

Het i s duidelijk, dat sc he i d i ng noodzakelijk i s teneinde

99

,9

%

zuiver Dte verkri j g en. Al l e e n deze kwaliteit D komt

, / '

in aanm erking voor de synthese van siliconen.

Voorts is de optimalisering en regeling van het proces als

geheel een ap a r t e studi e wa ar d. Derhalve zijn nu vijf ontwerp

-stadi a te ond e r sch ei d en (zi e ook bloksche ma I) :

I) Ber eiding wate r v r i j en zuiver CuCI en Si.

11) Bereiding contact massa.

111) Ber e i d i ng yan D in fluid-bed reactor.

IV) Scheiding r e acti e pro dukten.

V) Optimalisering en r e g eling van het proces.

Deze stadi a zijn bestu d e3rd door de volgen de Heren:

Stadium I ) J .Bindt

St a d i um 11 ) W.J .J .Goet z e e

St a d i um 111) C.Bron ke

Stad i u m IV ) P.W. Ouweh and

Sta dium V )

I. Inl § i d i n g.

Besloten is de contactmas sa t e ber eiden vo l ge n s het procédé .

van Voorhoeve (2 ) uitgaande van zuiver cuprochloride en silicium .

Chemische precipita tie van kop er op silicium hee f t het voordeel, da t he t koper vrijwel voll edi g in de êta-fase kan worden omge

-zet terwijl door de r e actie he t Si- opper v lak wor d t voor geetst.

Als promotor wordt Al en Zn toe g ev oegd, welke een guns t i g e i n-vloed he eft zowel op de selectiviteit al s op de bereikbare o m-zetting van Si met behoud van se l e c t i v i t e i t en acti viteit .

De reactie verloopt als v clgt: 4 CuCl +n Si ~ (n-l) Si + 4 Cu+ SiC1 4+ ARr Bekend i s: (AH_f)25 0C (4) SiC1 4 -1 42, 5 Kc a l / mol ; 1H~ fv~1t

-

À I', ~k Si 0 " AHl' : 4(-31 ,4) -( -142 ,5) Cu 0 ::: 17, 0 Kcal/4 mol Cu ~. -...-- ' 1 \ J

CuCl -31 , 4 " ~ _/ lI11; -L{ C-,;"L/)< -I7'O(7

~~..(G..

Zoa l s vele reac ties van po ederv ormig e stof fen ber eikt de reacti e

pl o t s e l i n g een gr o t e snelhei d na het pas seren van een dremp el

-temperatu ur. Deze is een f un c t i e van:

a) De mengv erhoudi n g en de elt je s groot te van het Cu Cl en Si.

b) De aanwezige verontr eini gingen.

c) De atmosf e er waar i n de reactie wordt uitgevoer d.

d) De opwa r msn e l h e id.

~~_~. Kleine hoev e elh e d en vo cht verho g en de dremp elwa ar d e en

verontreiniging van het CuCl met ba sisch kop e r ch l or i d e geeft geen kwantitatieve omzetting van het CuCl. De contactmas sa behoudt

dan wel zijn activ i teit, echter de selectiviteit is niet opti

-ma al door de kraking va n CH~C l aan CuCl. Versb er ei d CuGl is

u

de r ha l v e van groot bel ang teneinde een kwantit ati eve omzetting te ve r kr i jgen. De d~rmp e l t e mp e ra t uur varieert in het onderhavi ge ge va l van 305-400° C.

In eerste instantie i s ge z o c h t naar een an a l og i e van de werkwijze

van Voorhoeve (2 ) op gr o te r e scha~l.Al spoedi g blee k, dat de Ba t ch-meth ode op deze schaul mo ei l i j k valt te reg elen, hetgeen

- - - --- - - - --

--reden is ge wee s t ove r te ga an op de bestudering va n het con t

inu-proces.

Bij het ontwerp staan ons drie stadia voor og e n:

1) Het mengsel van Si en CuCl moet worden opg ewarmd va n

ka mert empe.r at uur tot drempel t emperatuur.

2) De dan optred ende temperatuurpiek moet worden opg evangen

dus d anig, dut de t emp er atuut op iedere pla~ts in het

o

mengsel niet meer dan 30 C stijgt. Dus hotspots zijn

niet toelaatb aar . De' react i e du.irt ! 15 min u t e n.

Lu-./---~.~ - -.

3) Cons o l id a t i e van de contact rnassa bij 3500 C geduren de.

4 uur.

Geda c h t is in eer ste instant ie aan een roterende trommel waarin

de drie stadia op eenvolgend. zouden kunnen pLaets vinden. Afgezien

van het fei t , dat di t zeer moei l ijk t e r e gelen zou zijn is het zo goe d als zeker, dat in ee~dergel i jk apparaat segregatie op

-tre e dt als gev o lg van het ver schil in deeltj esgro ot te tussen

CuCl en Si . (~) De menging is dan niet volledig en dus vindt ge~n

homogene reacti e pl a ats.

Deze overweging heeft ge l ei d tot he t inzicht, dat het eerste niet

als zodanig ui t v oe r ba ar i s , met di en ver st and e, dat wann er r men

de contac t mas s aber eidin g cont i n u wi l ui t v oere n me n al t i jd te maken

he eft met segr e g atie. Dit is in te zi en wann eer de relati eve

beweging besch ouwd wordt( ind i e n het t o tale mengsel bewee gt ) van

de kleine deel tjes t .o .v . de gr ot e r e.

Ook het aan br-enge n van schoepen in de t.r-onu.eI geef t ' ge e n goe d e

menging , da~r door de schoep en-agitatie het CuCl als sto f in de

ruimte zal zwev en.

Derhalv e i s ove rge g a an op het de nkb ee ld all een het silicium zo v e r

boven de drempelte mperatu ur t e verhitt en als nodig i s om het

CuCl(na menging) van kamertemper atuur op de dr e mpe l waar d e te

brengen waa r bi j t even s he t Si zelf tot deze temper at uur af k o e l t .

Me n onder sch ei dt nu de volg ende dr i e st adia:

1) Het opwarmen van sil i c i um.

2) Het me ngen van warm Si met koud CuCl met de dacr op

volg ende r eac ti e.

./, .~ ,

,ijcl(•• ' ( .,'

- - - - ---

-~1adi~~_1: He t opwarm en van si l i c i u m.

Di t ge s ch i e dt in een verti k ul e cylinder omgev en met een mantel

met damp v ormige dowth erm-A , waar i n de st of d.m.v. een sch r oe f

-tran s po rt eur me t di k e as na ar ben ed en wor d t voortbewo gen.

Teneinde de dimensies vast t e st e l l e n is nodig:

a) M~ê.sa12§.l~.r!~:

Geg e ven : Produ k tie van D per ja ar: 5000 ton.

Selectiviteit 80%

Si conver si e 75%

Cu- g ehal te con tactmassa 10% h " fÁ-/':J')!.l,

Hieruit kan word en ber e k end (z i e stadium 111), dat de heeveel

-he i d contactma s sa per uur nodig voo r de reactie in de flu i d

-~

bed reactor 251 kg bedr a a gt. Gespecifice~rd wil di t zeggen

~

22 6 kg Si en 25 kg Cu . Bij de berei ding van de contactmas sa

ontwijkt Si in de vor m v~n Si C1

4 zod at de hoe v ee l he i d Si

toe te voer en aan de cyl i n d er mee r dan 226 kg/uur be dr a a gt.

De reactie luidt: Si

+

4 CuCl '-' 4 Cu + SiCl:

99

28,1 63,5 Voorts is gegev en : ~C uC l M Si lVICu

De hoeve elheid Si, dRt per uur

x ; 25/63,5 .1/4 .28,1

=

vervluchtigt,is dan:

2,77 kg Si/uur

Aan de cylinder moet dus tota al wor d e n toegevoerd :

226 + 2,8

=

22 8,8 kg Si/ uur• b ) Qê._~~~c!1~IIlQ~f.ê:1~l3:~ _:.c~~)le..1 _~~1~~i~f!!·

.

"

Stel de drempeltemper atu ur l S 31 0 C.

Voor het opwarmen van he t CuCl is dan de volg ende war mte ba l a n s

te sch r i j v en :

(T e- 31 0 ) .CpS i ·0S i =(31 0 - 20),CpCuCl.0éuC l

Hierin is: C c.."

=

5,26 cal/moloC (c -:: 5,7 4i" 0,00 06 1 7T (1)

pul p -1010 0 0/ T2 )

,0Si ::: 228,8 kg Si/Uur •

CpCuCl :=; 13,3 5 cal /moloC (C == 12,1 i" 0,0 0 28 6 T

p vo or CuJ)

Voor de berekening va~Re de vo lgende over~eg inge n:

Per uur moet men verwarmen 228,8 kg Si dus aa n warmte moe t

worden overg edrag en

0

_s

' · . C S·. T_S'= 228,8.5 ,26/28 ,1 .103. 325,5

l p l l

=

14000 kcal/ulIT.

De condensatiewarmt e van Dowther m bedr a~gt 69,3 kcal/kg.

Per uur condenseert dus 1400 0/ 69 ,3 ~ 202 kg dowtherm.

Per seconde is dit 202/36 00

-=

0,056 kg/sec.

Nu is Gk: 0,056/21T0,07 5:: 1,19 .10-1kgf/sm}

Voorts is rrr=0,3 .l0- 4ksec/m2 Re

-=

397.

en g: 9,81 m2/sec.

Re i s groter dan 350. Gezien echter de niet al t e gr o te ov e r-treding van de eis i s desond 2nks de formule voor~ gehanteerd

als of de stroming la minai r i s.

In deze formule i s nu bek end:

li T- A_{- - -}Ta- A_{---, - -}T'b

lnATa / A:eb

Hie rin is A Ta '= 36 0,5-2 0 : 34 0, 5 "C

6. Tb

=

360,5 -345,5 -;:. 15°C

Gesteld is hierbij , dat de condens atietemp er atuur 360,5°C is. Derhalve is A T :=.104 °C. Voorts i s bek end:À ~ 1,73.0,07 6 W/ mt ~ ; 0,9 97.103 kg/m3 L ::. 2,33•103•12 5,0 J/ kg _ (Lt) -3 / 2

1

=

0,3.10 Nsec m g ::. 9,81 m2/sec

De eni g e onbekenden zijn H(L) en~. Deze moeten nu met de "t r y"'"

and error" -meth ode worden gev on de n m.b .v . de volgende cal

cu-laties:

Brinn(5) ge ef t ee n metho de aan om de war mte o ve r dra c h t te berekenen bij het tran s po rt van fi j n verde eld mat eriaal in

~~(~, i buizen. Hierbij ga at hij uit van de relatie:

T T /T m -

°

692 -5,78. kL/wC

d- 2 d-.l. l - , e p

Hierin is: T

d: Condensatietemper atuur van de Dowtherm. Tl: Ingangstemp eratuur van het Si .

T

2

=

Uitgan gstemp eratuur van het Si .

wC /kL '= Graetz-get al.

p

w : Mass a s t r o om van de stof.

L ~ Bemantelde lengte.

C_p

=

Soortelijke warmte va n het Si .

k

=

Wa r mt ege l e i d i n sco ë ffi c i e n t va n Si .

Voorts voerct hij een tweede par amet er' in: /6 = k/ U'R

Hieruit volgt dan voor T: T : 35,5+ 310 : 3 45,5 °C.

e e

c

)

~~_~~~ial~_~i~~~~i~~ _Y~~_~~_~Yli~~~~.

i I I I t ~

Door de schroef moet per uur 228,8 kg Si worden ge t r a n s por t ee r d.

Stel de porosi tei t E:. 0,5 dan is het te tran sporteren volume

per uur: VSi22 8,S/S.G• . 1/ .ó= 228,8/ 2, 4 .2:. 0,19 m3/uur.

Per minuut i s dit ongev e er 0,003 m3•

De r otatiesnelheid i s vier toeren per minuut zodat de ruimte

per spoed dus 3/4 liter moet zi j n. De spoed is 10 cm, dus de

vrije door gang van de tran s porteur is 3/4 dm2•

Uit de schets is te zien, dat de inwendi g e diam et er v~n de cy

-lind er o~de volg end e wi jze is te ber ek enen: , \ \ ,

2 2 " \, 1/4lTDI T

U

~7

5

=

1/41TD 2

"

<,

,,~

-,

\~.,,,\\

~

,. Stv- D

_r

:::.l 0 cm dan is _D2 = 6,14/ 3,14 ,\' .,' ", .'" / ' ' ' . .\\ \ \ \ ::. 14 cm:.O,14 m l - N \ '\ .\ '\" \ ' .j ~ 1'1 '\ ' \. \ \ \"t ~I de wa nd 0,5 cm,

I

'

I'. " '.\ \ .:I 'iI I I '. \ ' I ' I , I . .. .v ~,

I

'I ," .\ , "I I . I 11 , " ' " I II I

,

I

I I 1, I ' Ic..-- 'J)..,

J

J

I I ,_ _ D2, ( I ~ ~3

J

',

'D", •

Aan de buitenkant van de wand van de cylinder condense ert

Dowt h erm Á. De vloei bare Dow ther m zal lang s de vmn d al s een

film naar beneden vloeien en al s zodanig een warmt eweerstand

opwer p en tegen warmteover dr acht van de Dowthermdamp naar het

silicium. Men kan het volg ende T-profiel onderscheiden:

----.--.--,..---..".--".=-'.,-~."..~---.,.- Der halve i s

'1'

1

"RNP

é-L

:"

>~

,reiWill

;

_

1f<,..=

1'1.

'"

:.

:).~,::.:i:.?

...

~:.?::::.!~:.:i:.?

À wand

X

Si

~

.,<:J)

~

" ."

~

As;

L

Voor de berekening van0<'.1) wordt de vol g en d e formule voor fi

lm-con d ensat i e op verticale pi jp en gehan t eerd:

1/ 4 7 1/4

0<.... = 0,94 ( 1 ) ( ÀLl,, 2 'Y'P" ) 1)~' iJ-.'\

oU ~~; - 1~7..0 ~~ (~

Stel de dikte van

dan is D3

-=

0,15 m

Voor de Dowtherm- damp mantel wordt

X

_{een D}

4 gen ome n van 0,21 m.

Deze formule gel dt allee n indien de filmstroming over de hele

lengte van de cyl i n der laminair is. Hieraan wor d t vol daa n

in di en Re< ~50; het Re -ge ta l is hier G_k/'1[g waarin

(t) G_k

=

kondens atie stroom per eenh e i d van buisomvang

in Kgf/sm

he t d~/L verb and 11 i s dan kL'/ wC p

J

---

~~~~~C:----:~~~

4 1,3 65 0,607 3 1,350 0,600 5 1,32 5 0,590 5 1,3 05 0,580 van de cylin d er .

Deze paramet er komt in we r k i n g voor het geval de war mtew e er

-stand aan de man te lz ijde bela ngrij k word t. ~ is dan de ver

-houd ing der weer stand aa n man te lz ijde en in het Si .

Voor k neemt men de ~ van de st of in sti ls taande bedden ,

daar uit proeven i s geb le k en , dat di t ~ tot op 10% nauw

-ke ur ig was .

In pla a t s van r elati e 2) gebr uik te mak en is de hant ering van

graf ie k 11 een v oud iger . Hier in is Td-T_2/Td-T₁ uitg ez et teg en

kl/wC met ~ al s paramete r .

p

Nu i s T_d-T₂/ T_d-T_l = (36 0, 5-345, 5 )/ ( 360,5-2 0) - 0,044

De procedur e i s nu als v olgt :

Voor L ne emt men een bepaalde waarde; via

ui t I) i s C:<J)bek end en dus

11.

Ui t graf iek

af t e l e zen. Hier i n i s k, w en Cp bekend en duS

L

:

De juiste L-wa 2Tde i s di e waé-.r vo or L:: L:

'IV

=

0,0 475 kg/ sec CS.: 7'G6 J/kg ~C P 1 '>"Si

=

:.34 Wi m~c R. : 0,02 m (de indr i ngd i epte, in ana l og ie met he t l buizen beeld. ) O<I).Ll

/

4:

635

De volgende t ab el geeft een overzicht van de "try and e1'1'or"

-me t ho d e: L"174-- " .. ..._,...-

-

--'-N~ L 0(2) Iö 1 1,0 1,0 635 6,6 2 0,7 0,914 695 6,0 rz. _{0,6 0,88 720 5,8} u 4 0,5 0,84 755 5,5 h _{0,4 0,795} 797 5,2 ~

Hie ruit vol gt,dat de ju iste l engte voor de bemant eling is

_Q,. ~ .rI!~ Res umerend kan wor den es t eld dat : L 0,6 m T,_Q 360,5

"

c

-,

Dl 0,1 m Pd 6,2 atm. D₂ 0,14 m rr~l 20 ,

°

.,c

D'7. 0,15m T 2 345,5

·e

v D 4 0,21m _..

- - -~--- - - --

~---St a di um 2: Het menge n van Si en CuCl en de daaro p vo lgend e r eac t i e .

tsin0( )

ges te ld, dat

Opp.ABC:: R(Rot

-0( ::. 30°

L ~ 4 m,

Hi e rin i s

De verb l ij ftijd in de trommel i s

4/ 0,2

=

20 minut en. In de tr omme l

is dus aanwe zi g 0,19/3 = 0,063 m3 st of .

Met deze geg eve n s i s nu de volg ende vergeli jking te schrijven :

V_{s t of}

=

Opp. ABC.L of 0,063 : R2(i/6 1T _ siIlC(cosot)

want t : Roosec, Haer-uä t vol gt R~0,4 1 m en t-:.3 6cm ':.0,36 m,

De reacti e tus sen CuCl en Si vindt plaa ts in een horiz ontaal

opge s t el de trommel waari n een lintschr oef 'met sch oe p en r oteert .

De funct ie van de sch oepen is het opwerp en van de stof op de

bodem van de trommel.Het i s duide l i jk( z ie fotocopie ), dat het

CuCl al s een st ofw olk in de rui mt e aanwezi g zal zijn. De wa r me

zwa ar d ere Si-korr e ls val len·hi er .doo rheen in.hun"va l CuCl me evc

~:...-- ~~...,. _..

__

._:: "::"-

-Op de bodem vindt dan de r eacti e pla~ts alwa ar de reactiewarmte

word t overgedr a g en op vlo eib a ar dowth erm, dat in de mantel van

de trommel op kooktemp er atuur circul eert.

De lintschro ef dan kt zij n naam aan het feit, dat radi a al gez i en

aan de as het schr oe fb l a d niet doo rl oopt maar slech t s t 3 cm

breed i s, juist voldoend e voor het ax ia l e tr ans port van st of op

de bod em.Voor t s i s de trommel ver d e eld in stof kamer s tene i n de

het Cu Cl ni et uit te blaz en met de st i ks t of , di e gesupl eer d

\ ~ ~y~' w or dt om het gev ormde SiC 1

4 gedwongen af te voer en.

\

..

"

.

..

" ) ;,

"'

,tV

t

(},t •,,\ De hoeveelh e i d warmte ,die moe t worden af g evoer d is :

. ~ 3

~{t!.l;~-L,-.t-I. t

r

25/63,5 .10 .17.1/ 4

=

167 0 kcal/u ur. 3

' \t-1' -'<- Per uur moet door de sch r oe f een volume van ± 0,19 m sto f

dl

"

,

•

.

l\

getran s p or t ee r d worden. Stel de trans po rt sn elh ei d op 0,2 m/s e c.

~

~t

Gepoogd zal nu word en i e t s over de dimensies van de trommel

t e ber ek en en. Daarbi j wordt uitg ega an van de toestand, dat al l e

stof op de bod em ligt. Neve ns taande schets geef t de si t ua t i e

in dit geval weer :

Nu kan nog word en nagegaan in hoe verre he t warmte u i tw iss el end

opper vlak voldoende i s . Ste l len we nu, dat het aanr a k i ngs opp er

-he t

vihak van de st of me t de tr ommelwand uitsluit en<lY'Warmte -uitw isselend

opp ervlak be p a al~ dan ont ö t aat de volgende verg elij king:

- -- - - -- - -- - - ,- - - _-L- _

f

.

~~.'\ L;~) • ,'l ' , v ~ " '1' I' " , / J' r, I

\

",, : / /. t I \) .

Hi e r in is l ' de trans portl engt e na 15 minuten (reacti et ij d) .

De warmte -overdra chts verg elijking luidt nu alsvolgt:

A. ÁT .o(.. = 167 0 waar i n o( = 73,0 kcal/ m2

o

e

uur. De z e waar de

i s ontleend aan de pra k ti j kwaar den bij roterende cementovens

met st o o mv2rwa rm i ng. Derhal ve i s:

o

A T= 167 0/ 7 3,0 0,85= 27 C

Max i maa l mag AT'= 3 0 °C zijn zodat aan de ges te lde ei s wor d t

voldaDn. Resumeren d is: R

=

0,41 m 1 .4,0 m ""0° 0<. :. ;) (R-t) ::0,0 5 m Td :

30~

.oC_-'-._ 11

l!:::::=

=:::;:P=d=:=2=~

(Ve r mel d moet nog wor d en , dat de z e di mens i e s niet klop p en met de fotocopi e.)

S

_---

t ad i u m

_----

3: Consol i d ati e van de cont act ma s s a.

Hierbij beho eft al l een de l e g ering ge c on s o l ideë r d t e worden bij

350 °C, zodat ee n rot~r end e tr omm e l met Dowthe rm van 360° C afdoende

i s . De rota ti esn elhe i d kan men dan aa n p a ssen aan de conso l i da t i

e-tijd( ~4 uur) . Bij al l e st a d i a i s het van belang dat het een en

:,:tj i',,:, i 1::11:, "

m ::c: I'

H:

, ;I: . r: I: I i , .1. . . ..t -- _.. _.~::...:..:--- _. _.::j-C'-'~ : -:~ ... . . ·':::4::~ .: i·-J

l

1

I

II

I

1--."1

1.

~

F~H~+~+=-1=-===f=:::=1

I I -·T A4 210x297mm

[rr; : .. ,. . . : : ,. ~~_..

li

1 I" I;~l ~ : ::

,I

...

+-=

.:..:J,' ..

I ' ' , " :: !i I.: : ij ~ . :' ' . . .... : •, " ::i:ili1JtJ-; ~t;t:r: ~

,. .,.. :::: :.. : ... :::;

l~,;.:, :.:, ",' ., .,. :;':

I ,

.'~:

.. ,

T,':, :'1: ~.',:. -1·1·'~.; . _ - - -1---'--1-'-',; ~~.t,",

... ,.

,'lh' "" '" ,.., ...

,r,

1 : I:: _ . , ' . . . . ;..I: ".1 .. . . .. ",' ~~t1 I: :T i111

"

V. Lit e r atu ur.

1) Interna t i on al Critical Ta b l e s .

2) R.J .H. Voorhoeve ; De synthese van methylch loors i lanen

-pr o ce s en mechanismen. Diss.Delft, 16 jan 196 4. 3) R. J .H .Voorhoeve , J .C .Vlugter ; Ch e m.We e k b lad 46 ( 1 963 ) 617.

4) J .H.Be rry ; Chemical Engine ers Ha ndbook. 3ee n 4e druk.

5) M.S .Brinn ; Ind.~ng. Che m 40-1 ( 1948 ) 10 50.

6) N.P.M .de Wi t ; De directe synthese van methyl ch loors i lanen in een gefluid iseerd bed. Dis s .De l f t , 13 jan 1960.