Bereiding van amylmercaptaan

r.~

Namen

~erèidine van Amylmercaptaan.

It"

~nleiding en literatuuroverzicht .

.lot voor enige jaren mochten de verbindingen,waarin als karakterestiekegroe;:; -SH voorkoTnt, zich slechts in een academische belangstelling verheugen.

voor de snelle ontwikkeling der chemische industrie in de laatste decennia en ten~evolee van een steeds toenemende vraag naar alle mogelijke soorten verbindingen,is men ook aan de mercap-tanen meer aandacht ~aan besteden.

ufschoon detoe;assingsmogelijkheden momenteel nog beperkt genoemd moeten worden, enkelen \Norden gebruikt in de synthe-tische rubberindustrie als moc1ifiers tijdens polymerisatiereacties, schijnen ook deze verbindingen in de toekomst een grotere rol te gaan spelen.J!,nige voorgestelde toepassingen zijn:stabilisatoren; verspellers;inhibitoren;vulco.niséüiemiddelen in de natuur- en syn-thetische rubberindustrie;oplosmidc1elen voor rubber, lakken en plastica;reukstoffen; stoffer. welke de gevoeligheid vaJJfilms tegen de inwerkinG' van warmte en ultra-violet licht verminderen; flotatie-rniddAlen;insecticiden en sm8croliecoY1ponenten.

van ouds~ler zijn deze verbindingen reeds bekend en er zijn dan ook verschillende methoden voorGesteld tot bereiding,IEJI een kort overzic:n..t waarvan men in het volgende aantreft.

l .]jehandeling vaD alkylchloriden net alkalihydrosulfiden,vnl K.~H of 1~ avH.

ur:der invloed van dru1{ en temperatuur treedt dan de volgende reactie o~:

voor ~har;les~ Chemicals ~nc.wordt deze methode toe-ge:l8.st om uit door directe chlorcrin:::ç van :pentaan verkregen arnyl-chloriden c:r71ylr!lcrcc..ptar'en te rn8.KeE.nen verrüt hiertoe een oplos-sing van amylchlori~~c en l'~ a~H h' alcohol gedureJ\de 5 uur op 140°0 en 25 atn,w::arbij de é~efflde verbinding ontstaat.net ruwe product wordt door gefractioneerde destillatie gezuiverd,waarbij men ten-slotte een men.::;sel van aTnylT'lercaptanen verkrijgt •. fj()vengenoemde firma ~~ast deze lllethode tOG in zijn bedrijf te '1vyandotte ~li t . 1 ) 2. uit alcoholen.

0 .• f.~ethode ,ra' Aekul~.

riiBrbij ~or~CD ~e alcoholen in de corresponderende thiolen omgezet door middel vo.r' verhi ttinz met .f?v3.lJaar de

oJbren.z-st zeer gerinc is ~eeft deze methode c.lle~n ingaang gevon-den voor strQctuurberalin~8n.

h • . ueter is het de alcohole;:-' in te.:;enwoordigheid van n_Q0 over een kntalyatormassn,bestaande uit ~h02 te leiden bij

300-350°l;.~lit2)

c. van recente r.b.tum is de 'oehandelinc; van alcoholen met v in tegenwoordi.::;heid van een l1.ydrozen.erin~s:~2.t:üys8.tor bij

200-3500(,; en 35-140 o:t;m n? (lrulc, w32.rbij e~n Qubrengst van 4010

rnerca~~t8.an schijnt te wort1en ver1crc::;en. l..ll t 5)

3.

men kan de verbindin3en ook bereiden door ko.talytisch l1.ydrogeneren van organische ver'bindincen,v,relke een -CS Croep bevatten.Als

kata-I '

I

-2-lysator gebruikt men hier .1'e-,vo er. r·:i-sulfiden .,lit.4J

4. Dij katalytisch fl~Tdroc:eneren VQYl de di-esters van 1,1 alkaandiolen in tegenwoordigheid van ti u of u met r;tevH als oplosmiddel en

met2.alsulfiden als kat~ly§ator ontsta3l1 even eens merca:ptanen. \ li t 5) 5 • .ueze methode is een modificatie van de onder 1 eenoemde .men behandelt

hierbij tertiairE'ialkylhalogeniden in tegenwoordigheid van lt-riedel

~rafts katalysatoren met ~~S llit.6)

6. ~n Amerika,waar men momenteel veel aandacht heeft voor deze groep van verbindingen,is een nieuwe methode ter synthetisering ontwikkeld.

men bereidt de mercaptanen uit aldehyden,ketonen en niirillen,door

deze verbindingen te behandelen met u en Hei,waarbij zgn.zwavelactieve katalysatoren toegepast worder.,zoals ruo-, ~5- en ~i-sulfiden of

polysulfiden.llit.7)

7. Hlercaptcmen kunn en ook woro en verkree;en uit aardoliefracti es , waaruit door middel van selectieve absorptie met alkalische oplossingen

deze verbindigen verkregen worder. llit.b)

(5. lJe synthese,welke zich echter na 1925 net meest op de voorgrond heeft geplaatst is die,waa~bij tl2~ can olefinen wordt geaddeerd onder in-vloed van druk, temperatuur en katalysntoren.

uinds die tijd heeft een wc.re lawine van :Datenten en tijd-schrift8.rtikelen de literatuur over dit onderwerp verrijkt,waarbij zeer veel aandacht is geschon]<::en aan de reactieomstandigheden en

geblel~en i s, dat een groot aantal katalysatoren bi.j uitvoering van deze reactie toegepast kunnen '.~lorden •

.1n het ale;emeen wordt bij de 8.dditie de re.3el Yon l'I1arkow -ni koff ~evolgd, warbij het zwavälntuom aanle,3t aan het G-atoom, dat de meeste alkyleroepen c1r2.o.,r-:t. under hepaalde omstu..ndigheden, bijv. het bestralen tijdens de reactie met ultra-violet licht wordt van deze regel af :,;eweken.

ue reactie kan zowel in de damp- als in de vloeistofphase uitgevoerd worden • .r..en onderzoek VQ....YJ de verschenen publicaties wijst echter uit,dat de~e methode vooral bij de lagere olefinen minder goede

re~~~t~!~~e~:~;;;effect l200-300o~)

en katalysatoren bij de omzetting van propeen in pr0:9ylmercal)taan zijn uitvoerig bestudeerd door uuffey,;:,now er. .K.eyes ~lit.9) .lJe beste katalysatoren bleken te zijn lÜ o:p kiezelguhr,.t1

3l:'U.1. en bentoniet .J:<..en maximale omzetting werd verkregen bij 200 G (17-;0), éeY' minimum bij 300°l; (970 ) .

Len onderzoek van l.p2.tieff ,lit.lO, toonde aan,dat bij ho-eere temperaturen nevenreucties optreden,d2.t de additie steeds vol-gens de regel var. r:mrkownikoff plo.o.ts vindt, dat de opbrengst stijgt met toenemde verta}~kinB" van het olefine en dat overmaat H

2;:) de vor-mi_ng van mercaptanen bevordert, terwijl overmaat olefine aanleiding geeft tot vorming van sulfiden.

bij hogere tem::,eratuur treedt krnkine;,cycliserJ ine en con-densatie Op.ZlO werd door naihle c.s. \lit.ll) ceconstateerd dat bij

650-750oG en :jebruik van silico.gel katéllysator aanleiding gaf tot condensatie tot hocer kokende verbindincer. met alifatischs- of ring-structuren of ontleding tot H ;::, en oleflne of veTz8.diede koolwa

ter-stoffen, waarvan de eerste weef reaeeert met t1 ~ .uercaptanen ontleden

in xneutrc.le sulfiden,th:k1pheen er. homolosen,t~rwijl tevens een weinig v;:) ontstaat.

2 bovengenoemde resultaten werden allen bereikt bij proefnemin-gen in de dampph:3.se. voor deze vli,j ze van vrer~{en geeft de patentli tera-tuur een groot aantal katalysatoren met de bijbehorende temperatuur-grenzen:

..

\,

C) •

te gebruiken bij temperaturen lOO-150 oG

Metaalsulfiden :~i-,~e- en Go-sulfiden ~~it.l3) te gebruiken bij tempernturen 150-200 G

l"osforzuur op ldezelguhr ,lit.14)

te gebruiken bij temperaturen 175-315°l;

In bovenstaande werd reeds vermeld,dat de reactie tussen olefinen en .h;?;J in het alf3'emeen voleens de regel va"Y1 l'Ilarkownikoff verloopt. LJodo~nde worden Geen verbindingen Gevormd, v!ao.rbij de -,::,H

gr:~qOl!! groel) eindstOJlcUg is .11et is wel moeelijk deze verbindingen te

maken door bestraling met ultra-violet licht. verschillende patenten maken melding van het gebru_ik van deze straling, waarbij niet alleen

een invloed merkbaar is op het verloop ner reactie,waarbij nu gedeel-telijk ook eindstandiee -;JE (;rCIpen ontstaan ~n-verbindingen), maar ook op de snelheid van instelling V8.n het evenwicht.ln het algemeen echter is de omzetting in n-verbindinGen laag,hoewel rendementen van 90~

geconstateerd zijn,~lit.l5)

3

Naast de besproken addite in de damp:phase heeft men ook veel aandacht besteed aan de synthese in vloeistoftoestand,welke dus onder toepassing van hogere drukken Y'lao.tsvindt • ..ue vorming van mercaptanen

uit onverzadigde petroleum- of aardgasbestanddelen op deze wijze ~lager

temperatuur en verhoogde druk) werd door Johansen het eerst vastgelegd

in èen patent ,lit.l6) •

.hierna hebben ~ verschillende onderzoekers zich met dit probleem beziggehouden.

JJe katalysatoren zijn van een zeer grote verscheidenheid, varierende van zuren als ti PU ,.ti'::'U en n.r' tot verbindingen als .bll' ,

AIGl

,metaaloxyden,-sulfid~n

~nz~en~.,

tendjl de omstandigheden 3

vari~ren

van zeer lace tot middelhoge temperaturen en matige tot hoge

drukl(en. \li t .17)

~n de verenigde ;Jtntcn heeft men de laatste jaren uitvoerige

onderzoekingen gewijd aan deze bereidingswijze van mercaptanen.het

resul taat der laboratoriuml)rOeVen 'Nerd nader onderzocht in proef-fabrieken en sinds 194~ produceert de ~hilips ~etroleum Gompany in haar bedrijf te borGer \.'l'e:!::as) hogere merca₁Jt811en.heden voor deze

snelle ontwikkeling was de vraag naar dodecylmerca)taan, \velke

ver-binding toegepast wordt als modifier in de synthetische rubberindustrie,

rtet is vooral het Vlerk van ;Jcll.ulze,.uyon en "hort gewee:ist,dat een commerciele ui tvoerine van 11et proces, waarvoor men met de benodig-de proeven op kleinere schaal sto.rtte in ,'taart 1943,reeds in l'-ebruari 1944- mogelijk was .Jjc productie omvatte echter alleen de fabricage van

dodecylmercaptaan 0.18 ::;-evolg von de snelle ontwikkeling der syntheti-sche rubberindustrie.

J..;ater werd ook meer aandacnt besteed aan een synthese van de lagere termen van deze reeks,maar voor zover ons bekend,worden deze vooralsnog niet op groter schaal vervaardigd.~it.lb)

Keuze van het proces.

J10ewel momenteel nog Geen en}~el ver8l1twoord onderzoek kan worden ingesteld naar een eventuele lJehoefte aan amylmercaptaan als

oplosmiddel of anderszins l"ijkt"v·oo-r-··êfetoepassing van een synthese op grote schaal het proces vWl 0chulze c.s.het meest geschikt,ook voor

l\l ederland .

_unmers de raffinaderij en te remis kunnen zowel de benodigde olefinen als het n~,::, goedkoop leveren.De voor het proces nodige pente-nen ku.nnen door eeTr8.ctionoerc1e destillatie uit tow oducten der kraak-installatie g2wonnen worden, terwi,il h~0 beschikbaar is in dezelfde fracti es, waarui teen gemakkelij lee win_-,i!l:S' door toepassing van een der bekende absor~tieprocessen \Shell-phes~haat,alkazied,etc.etc.) mogelijk

verselijken we dit proces met een val1 de a..Yldere,hierboven besproken synthesen,dan blijkt reeds bij een oppervlakkig onder-zoek der l i teratw.1.r c1at nf'?t verkozen proces verreweg de beste

om-zetti ngen geeft,de ~roDrlstoff8n ~nedkoor en gemakkelijk t e verkr

ij-~en zijn en het bovendier. continu uitvoerbaar iS.liet door >Jhar ples

0hemicals ~nc. uitgevoerde ~roces \zie inleiding ad2 ; wordt

name-lijk discontinu uitgevoerd in antoclaven,waarin het reactiemengsel

6 ur en verblijft;dit moet zeer zeker als een bezwaar eezien worden .

ue andere processen zi jn nog slechts op laboratoriumschaal

uitge-voerd,zond~r enig seni-technisch onderzoek.

vm deze redenen werd door ons het door ~chulze c .s. on

t-wikkelde proces als basis genomen.

öeschrijving van het ,roces.

4

ve grondstoffen zijn zoals reeds werd hesrroken olefinen

en li2~'

-Ln ons 5eval za1 ::-ehr1..l.ikt worden de p~nteenf"ractie met

kooktraj ect 30-5()°r.;, welke d nor :raffinaderij en geleverd ka..Yl wor den.

Dit is eveneens 'flet gS'vnl met het t1

2u,c1c.t vvordt verkregen door selec ..

tieve absorrti e van deze stof in eS'n. zeschikt absorbens,bi jv.

diaethanolamine ,vrc.aT'u.i t het W8er is vr ij te maken met behulp van

stoom.l'la condenso.tie van de ovp.rrnaat stoom is het ens als zodanig

leverbaar.

Het bedrijf is o~.::ezpt,,:edacht voor een ~~rodHctie van

5000 t oni j aaT= 600 kg/ uur arwlrnerc3.:,taan.

voor eer..:r,oede vOT'nin,c:: vO.n. merca.taan. en tegen.:;aaJ'l van

het ontstaan van sulfiden i e een ovenaaat 112~ nodi:3 .veze bedraagt

volgens de 0peave~ 1,5 molair.

Jüj eeT' renc1eFlent van 90',k va~~ (te re,é1ctie is dus voor de

3'enoemde rrodl~ctie eeYl hoevee1_1_{·"'1üc1 crnl1rJstoffen nodig van :}

I'enteen:

11.

2u:

460 kg

3LÎ_{rO J.c.::}

aet wo.rmte-e:ffect V'J.'-' de reo.ctie is niet bekend.met behulp

V80n de bekeYl(Je vormings\"'armt cn vo .. n Yl1.ethyl-, 2.et1;'yl- en

rropy1meTcap-t ::.cm en eel"l v?r~elij1.cin_= net (le oV8:ree1".1comsti,?:e alcoholeYl werd door

ons 881". :!,ositi?f warr_nt8-eff?ct \.T2.n ::,llYl.5 Gal/ I'lol c;evoT"'1d

amylmercap-taan bere I'~en d voor d'?-z e Teacti? )Jc..::-:.:r d ez e hoeveelheid vri.i k01Tlende

warmte slechts :::;erins is, hehoeven hiervoor ~een sl,eciale voorzorgen

~enomeYl te worden.

Als kuto.lysator w'?-rd door ons gekozen ~iO?-Al?u~,daar deze,

nac::st de vele o.'lnere,welke voor dit }Jroces r:ebruilct '.'lol"dén ,de

hoogste reYldemente~ te zien C2f .

. up hereidine; VCl2" d8 l.G3.talys::ttor verló opt Clls volr;t:

~en vers ~ereide silcc..~el wordt behanBeld met een waterige

orüossirg van eeY1 hydroly ··eerh:-::.o .. r . Al- zout, bi i voorkelJ.r AIGI

J

.Hi erbij

wordt Al?u

3 seQ,9.sorheerr'l en no.. .. VvaG~;en en dros-en van 0et :-:;ro uct

wordt een k8.tal:r_{sator raet 1-5'1}0 Al?v~ verkreseYl .llet _{l S} van belang

de omstQ,ndi~3heden zeer nall,,!~cenY'is te~re.:::elen teneil"lde een actief

product te verkrij:;eJl •. ueze omst<.:ndi-h'?-den wOTden in de literatuur

echter niet vermeld .

t

Als katQ,lysatoreifte~ qoet?TI gel"loemd worden water,koolzuur en zl.lurstof bevattende or:;anische verhindingen.wat betreft deze

laatste soort, deze'~u:nn e;--) alJ. een aanwezig zijn, wanneer de olefinen

te lang in kleine hoeveelheden zij~ o?~eslQ~en en zijn dus bij de

uitvoering, zoals deze donr ors is gedacht niet aanwezig.~ijdens

oYlderzoekingen is gebleken dat water en koolzuur gevaarlijk zijn,

1,1lJanneer deze verbindinger te.~e1ijk?Ttij d 3.anwezic zi jn; echtèr niet,

indien zij beiden afzorderlij:- voor1_{mmen in het Gebruikte 11}

•

5

Daar water reeds om redenen van corrosie afwezig moet zlJn en de ::;rondstoffeJ:î tOCft ~elffroo.:::d moeten 1.'.'ordeJ'l,is ook dit .:::eva8T niet in eerst e inst::mtie V2.Jî belan.::, 0aar zelfs een molair percentaee van 10

GÖ

2 or 1 h 20 niet van invloed is o~ de activiteit van de katalysator.

ve o-ntimu,."teT'ln~r~;.tt'..'..l.r vaJ'l de omzettin{3' ligt volgens de

{3'egevens tussen

30

n er l.lOt\;; rl aze v.r\"1rd donr ons cefixeerd op eO°t;. lJe werkdru.k van de reactor hedraagt 70 3tmQsfeer, terwijl de ,I s::;ace velocity' 2el:)(:~seerd 0:;' (j n vloei st of ~ 2,0 rJ. / nj kat ./uur bedraa{3't . .lJeze laatste ::;roa+,h~ir1 kO.n 1'T1en echEter belangrijk varieren.

Toelic~ting bij het sche1'T1u.

Het aangevoerde tl?~ ~ordt gedrooGd in droogtorens, welke gevlJ.ld zijr' 1"l.et r.:-auxiet ~·Zlodl')ende wordt het dauw:punt verla8.s-d tot -30o~ bij 3 at~,waa~dnnr de corrosie van de metalen apparatuur verminderd en de vormin,::'; Val' hycl.raat bi j cO"ljJri'oering tegengesaan

wordt; • v ooral dit lao.tstc i s ~Jela)'" ::;ri j k, d aar het hydraat, dat bij hogere clrn1{k:er. :evar-~n. 1.'!Orr1t eer vrij hol'),3' sr'lel t::,'unt bezit, zodat

het serrtai<::k:elijk versto:'·in ::;en I("an veroorza1;:e:". v oor de dro8"ing

maakt rnen bij voOrkeur cebruik var oau.:J:iet filet een laag

ijzer-cehal te, waardoor de reGenero.tie lieter verloollt • .Ln ons geval is deze regeneratie elke 14 da,sen nodi':;.J..n het sche17J.a zij:r aansluitingen

gegeven,Y~2rOp men een inert-Gasleiding kan koppeleJ'l;het inert

gas wordt doorgeblazen bij een temperatuur van 1750~.

Het dra~e::2.s v/ordt 111), _{s-ecomrrimeerd ir. 2 trappen/met}

tussenti j dse :'081i11:;). to+' 25-2M at ir] en ;'];econden seerd bi j 400~, zoals

uit bij~e\roe:d 1:'-1.- (Üa.:;rilm van 1L0 blijkt.

net vloeioilar H?0 wofdt opgeslagen in een tank ,welke

voorzien is van een ontluchttn~sventiel,waardoor de niet gec

onden-seerde 3'assen, wel1_{-:e ao.r:weziG' Zijl"} ,~cd!s

GU

2, t;H4 en G2.ti6 constant afgevoerd worden.

het pent een wordt door de raffinaderij droog en met het juiste kooktraj eet c.f .sele,.rerd en o:Jgeslagen in een voorraadtank.

vanuit de voorraac1tw.l_{<:s \'!oTe'1en de {3'rondstoffen met}

behulp van zuieerpOffiTJen nL~.ar de voorwarmer cebracht, wa8.:r zij door middel van conderende stOO'l verw3.Tmd 1."orden tot de reactietempera-t ).ur \. 800_(}.lJe voe;~1in~s~~Ojlpen _{"','er'cen onder zodanige dru'(, dat de} grondst off en vloei oa8.r 1JlijV8~;.

!Joar de bij de reactie vrijko.r'1ende warl1t e zal het men.:::;sel )lm,.2 o\J in teM.lier8.tw.u" stij gen .

Ha verls.ten vai' de reClctor,waarvan er 2 aanwezig zijn,

welke af'.'!isseler.d .3eliY"J.i1,t '.7o~·de:' \de tijd,'.'!elke 1 re8.ctor in

cebruik is,wordt niet ver'l1.eld) ='a"'seert r18t men;sel een reduceerklep v,raarbij _{(le dru '\' daalt} tot 35 atrn•

Jlierbij zal de niet oitlsezette hoeveelheid 1'1,;") (136

lq:;-/,_~ur) seheel in daT1.T'vorm over::::;,'l::tr1 ,zie 1:'-'1' di8.2T 8.''1) , terf.ijl het

niet gerB2.:::;eerde penteen \ ide2.al.:;eval 40KGIè.l~r) alsook de reactie

-:"roducter1 _{als vloeistof achter}1i_2.ijven.

liet Y;121".'::;-3el va: da-rTl:' en Tllocistof worclt nu onder in een kolom gevaerd,wel~e 3e~lld is met nasc~iG ringen.

net over oe to:::- ko,:erde .-=:asmen,::;sel 'Nordt gekoeld, eventueel rileeG'evoerd penteen t')~).':::"ï3v8ord,terwijl het ti ::> na onder drui{ te zijn Gedrrosd, '.'1e~r i~ de voeriin.:;sleidine; ter~ègl(gmt, \Naarbij "veer een reduceerklep gepasseerd en de druJc nf;elaten wordt tot 25

atTTl.

het boc1er'l. Toduct Varl de z 2TI. strip~)er ~naam onjuist, er wordt hier narnelijl( niet .. :;-estrj. _ ed", 1Jeter is dél;~rom flo.shkolom) ,

,

.

H

2u te voorkomen, passcert nu weer een reduceeridep, waarbij het

penteen i n da~pvorm over322t.

6

via een afsc''.cider \?orden de beide fracties naar de

eerste desti l lat t ekolor.'l ,:::;evoe:rn. i-i et Z8.svor'TIig I1ent een wordt onder

ingebracht,het vloeibare 3c~eelt0 hoger,zodat niet de gehele kolom

zuiver dest illerend vler1-:t. liet OP cl erst e cedeel t e noemt men "st-ripping

sectiOJ1" •

~a het ~asseren va~ een condensor en een koeler wordt

een.sedeel te vo.n het Á tOIJ2!ror'bct als reflux teruS'~evoerd, de rest

~a8.t terug naar een a:~2.rte OT's12_gto.n~~.

liet residu ".'C"rdt via een wo.rmtewisselaar \reboiler)" van waar~ü t nog a3.lwlezi:e; penteer. \veer wordt teruggevoerd naar de

1<:010"11 .J.. ,nao.r de tweede destt! ':,atie S'e:)o~(1.pt .

ui er vindt de niteindelijke ::3uivering IJlo.ats.untstane

prodv,cten met koo1_{c:;:;unt tussen 500 en 128}0_{1.." Gaan via de top,waar Gen}

geneel te weer gebruikt wor dt cüs r eflux,n2_ar de fak':"kel, waar ze

verbrand worden. '

van ee:n be:::'3.o.lc1e sC'''1.otel wordt het merca;Jtaan naar

een strip'[.\er=eleid, W3.2Y rIet hehnl~ van inclirecte stoomverwarming

de l i chtere prod1J,cten nnc: verwij derd word er. ,-terwi jl het tertiair

amyl'rrterca::,taaY'c net kootçtraj cct 120-l300_{li naar (1e opsl8.:;tank v'lOrdt}

verpom:;::t.

;"let boder'lprodl_~ct wnrr'lt vin pen rehoiler, welke evenals

bij de eerste c1esti llntie met stoom verwarmd wordt, "I.f:;evoerd en

verder verw2.o.Tloas(~ .liet zo.l ui t ni et .::;c;wenstc rroduct en bestaan .lJi t kunnen polymeriso.tiey)rocJ1.u:;t on z;i .;'Vl ; cl eze lrunnen nc!.me11 jk onder de :enoemde omstand j, r:1v:>den ont s-tC'.C'J1. uo. a. rn a Cl. st z1..1.11 en hoeere

mercaD-to.nen ::''..3.1J.wezig }runnen zijY' . i)e jl.l..iste o.ard va.~ 11et men,3sel is echter

niet be1_,:,end.

JJe reactore~-:. ZlJ-:---' cecnnstrl), 'erel ui t ~eleg'.oerd staal

\de so.~erstelling wordt niet 3e:even).

~e rest V8.1". d,,:, ~eY:hei0, zoc.ls kol O"'ln; en , Tüjl.')en en

voor-ra2.r1vat en , is l.l..i t ,3evoerd in Y\nr~na9.1 sto.cü. .

l~ ~et al:emeeY' b1ijke~ de gekozen materialen coed te

valiJ oen. in enl\:ele~ev<J.11 er, wprd ecv"t ey

' vermoeielheio scorrosi e , te

V'.'ijten 2an hr->t D?0,gecan8to.t~erd .JJit slJort corrasie,dat zich

m:::mifesteert dooÎ' 8-:!~'le1),:,en en bre:çen,treedt alleen a'!) bij die

onder-dele~,welke aan .3rotere spaYlTIin[en onderhevig zi jn, zoals pompzui.3ers

alle soorten v~ren,2f81uit~ittin3e1J.,k0:e~la:er~ en buizen naar

meetinRt~v~enten .

'1ooral deze lCl.8.tstcenoe'ilde oY"derrlèlen goven in het

begin veel moeite.

J·,!cmenteel r;;t,4r. de 'ler""!1 :ecanstrueerd uit met Alurni-niu..'Il bekleèie stc_leY" rL::.tê:!!",c1e instTl'u1l0rtletr:li:n-ren ziiY' uitgevoerd

in 18-R roestvrij stCl.8.1 .

voor de ~'(Ioetflenzen 1:rarelt eebruik Gemao.~\t van

•

~erekenin~ n?u-condensor.

nierbij z~l aan~enomen worden,dat men te doen heeft

met zlü'ler li2;:"waar-in gegn nncondense0T'bnre ,3nssen voorkomen.

~e be~eke~i~G zal uitee~ vnl1en in :

1 • W arr_{'lt 8- en m3. te ri 3.c.J_ b al3.!l S}

2. Lremiddeld te~Jl"erntu'lrv8rsc",-il

3.berekenin~ ov~rdr3.c~tsco~ffici~nt

4.~erekehins van rie ~rootte der conde~snr

ad 1. warmt e- en mat(~ria8J.bc~.18.ns.

7

in ons geval moet 340 kS'/ hr ti u gecondenseerd worden •

.lJe verdampine;swarmte van de:3e st of bi j hRt af,'r1losf eri sch kooJc"Dunt

bedraagt in .t;nc;e1se een> .. ede~' ,w::,:,c.r1n i]'1 het vervolg mRR

8,lle-grootheden zuIl!;!' ':!Orc18Y1. ui ts-edrl1.:d) 235,7 lH'U/ll) .

ru~t belî"".1.l~~ vc..n de door WQtsor. ontwikkelde grafische

met1-1 o-'l rf_1' s ""1 dp ~rp~dnm"'~1·'1r-c:1;r,..,-r>rrltp ~r"'()"" r'0 '11.' p-r> p'eld"''''-'a'o omstandl' 0"_

JIlf

...

-.

\l9 "."-'. -- ' - - u,. - . "-:c...'. ' " " , , . L ! ' ! ' ... , ' " ... - L_ J .,_c '--' ~L. -- J.. . 0

~

t ec1en te ber2ker p~':

,p

er

1.7,?'" IJ b r1 , f-ï4Cl, 735 )

, , ' .1- .liet .::2.8 zal gecorder:.seerëJ vrorn en bi j 400(,;=104.°1'-=

,4 ' - 0 ,,_ . i ,. 1 0 OT T'P.,...·~·r.l1'Jr '" ' '1 ~ ".

°

t ' .. 3t3,~ iC.lJe .n t··,3.,o.,.t··,c·_· u >--c . . . • ear<',:,~t 373,6 1\.. . .

;l ó1l

.uP

\T~r,:::;~llJIGn[;,vrellu~ door watson ~bru1kt

IJ

V!Ordt ,luid~~vJ..W-l/\;"'"

-

-

...

'

\

'f

'Ui Lv

Y

2 lJlI[ \''-)2= y: 'T"J 1

\

~ r\ 1 1

-\

f --

_

...

I~ 1:u verlOODt de ber ekening als volgt:

I ,~

'r'\.

\

\ ';

~

= 2ï3,S; = 0,57 ,dit geeft Yl= 24,0 \

.

~

tr\ C

I

)73, 6

~

V/ . ~ ~. 313,1

/ ,

Tt

-rlr,

\-1.')2-

373

ï'" = O,i:A, di t ~eeft 'Î₂₌ 12,0

o J)e :;rooth/).(, eden o~ Xl 1.,0

,

~

;

:

1

~

zi jn

o;n"~"ten':n

:cevensta011de grafie".

_ ~ )~t behulp vo.:'" Ge bové:rvermeldo _{:cor'mle vindt Elen l·.I.U geulGJClHüijk}

V f'" 1 0 1

=

173, ': .b'l'u/lo

\

.'l~AY

<>

.l.)~V.['1_=OP.V~:

... _ .. _-I','n

~1','1

\ .\ -= ç ' " " ' : ' l "'c.rmte, v/Pl l;:e

af~evo~rd

moet 1,'!orden

/

4

60

'Jedr2.D..::;t dus:

340 x 2,205 x 173,5 = 130.400 bTtl;hr

Wanneer o.e inlo.:::t- reG~·- . ui t lo.2.tt em;?eratuur van

het water :estpld ;iiordt 0::; 60°,r,=,s~~ ~~00~·, do.r.. iS,er d:.lS B~diç,indien

de soortpli.jke ·vv2.rmte va:r_ 1.'T~.te::r~ellJk a2.Y1 1 .D'.rlJ/ ,lnn ~) 1S :

r - - - I I 0 ct

go

130.400

=

4. 35C' lbs/ hr wo.ter 1.30

,iet lo=-~:"'.:ri_t'lrn.i;:;ch ..::emi doeld t eFli'erat UlJ.rverschil

~ordt i~ o~s ..::eval:

.6 t

=

\

1:'4- (0)-\104- 90)

=

26,4°1:'

'l.

--2,

3

loz

104-60

•

ad 3 • .'ierel,:enin,()" _=< ove-rdro.c>.tscoé:f:F'icient

Jji.i de LJPY'8keninc V~1n deze :,,;rootheder.. is het

noodza}relijk hGt neyno~d8-~;etD.l te ken!le:çt,délc.r -voor de toe~J[l.ssing der formules turhulentle V00r het koelwo.tp.!~ een vereiste is.

0tellen we o~) 8;rond V3.l1 erv2rin::.::-scijf:ers,de overall-coei'f. u or 10CO'1'U/(llr)(:::5'l.ft)(°l"),dG...Y1. vinden we met behul:;:; van: ...le u. A. 4t voor ;l~t o~('\r)ervlc.Jc

A= 130.400

=

49,5 sq ft

100.2f),4

U8.ar we Ol'Îder iiru'-r v-rerften moet voor de buizen enn

wandJlikte va::: :~1T'1.3 Ti'l.l'n 3.8.ncenomen ,,'!orden.

Ki est T'len l'1..l.bUizen van 3/4" 10 b . W. CÎ. dan is

hiervar nodig,indier:. de overc.llcoef:E'.-=:etJ8seern. wordt onhet

binnen-op"'ervl3.k,daar de overcirach'tscoëff.vnor het water veel kleiner zal zijn dan die vonr het con~e:nsaat:

235,OOb/h.r bij

turbulent zijl

-nodig:

49,5 =392 ft

0,1262

-.. Ferry :eeft voor deze buizen Gen capaciteit van

epn sr. elheid vc.n 1 ft/ sec. fii e:·1)i j zal de stroming

(1'(e=+ 36('0)

-Voor ons trQ..'Js~='ort van 4350 lb/hr ~;,!8.ter is dus

L350

=

1h buizen

"2"j"),O

": .. ie2e: wij nu een 1-:::::,ass vmrmtewisselao.r, dan

wordt de len~te van het a~~araat:

392 ::= 21, t) ft I'T-f""

blJ deze lenGte zal het apparc.at weinig handelbaar

en moeili jk schonn te lTI::.!~ell zi,jn .beter is het da8.rorthet geheel

kor-ter te maken .Dit i s mo~elijk door een 4-rass condensor toe te passen

ve ler~te der buizen zal dan or~e~ :

21

'

ö

= 5 ,4~ f t

.Ln de b'..ü tencylinder \ shell) komen dan dus 72

buizer.. te lic.sen . .L'ast men een drichoe',~i:e steek van 15/16" toe,dan

wordt de shelldia-:-rreter ~ 10 ...

Aanv2.i;(el ijk \'erd n .... l D.3.l1G'enornen, dat de weerstand

te.:.:;en warmteoverdrac'lt aan 'beide zijden van de buiswand even groot zou zijn en dus voor c1e wo.::'dte:T)erat'J,ur het semidcjelde van water- en

')"aste'ïr;Jerat~ur f1'enOrlen.lJe 0') .:.:;rond hiervan bere';.ende overdrachts-~oëff. bleieen echter on~:eveer eer Îo.ctor ].O te verschillen, zodat wanneer het ternr)eratu' .. :rvervD.l evr:mredig T1let de weerst:J..nd wordt

gesteld er de ~Ne8rstal'.ël ~.ra::' vervuilingslaC;en en wand in eerste

instantie vvordt ver';,To.8,~looso.de teT1'J.:;eratuurdaline ove:: de

ng.:>

film

zal bedra.=:;en: 1/3-0 x 26,4

=

~O,6 O.r; en over de '.vat erfllr,'l 24 ..r.

De voorlorice berekeni ng is hier niet vermeld,

, YTlaar als r2suJ taat daarvan vIerel voor de verdere berekening de

wand-en ook de ~erfliddelde :filmte'1;~8ratl..n..'r Va.Y' het 11

2

°

condensaat op 103°.l:

geste~d.

flat hetT 'ft de waterfilmte!!l':::,eratuur, deze zal

berekend worren voor de zeniddelae vlatertemperahmr,zijnde

75°J.·

.

Deze gr (jotheid wordt dus in verband ::let hetvoorgaande ... 103 + 15

')

"-•

9

)J2.ar namelijk de wtertemperatuur in de condensor niet sterl{ verandert

zal gebruik geme.akt klJ.J'1!}en worden van de reeds eerder genoemde

fornmle :.2=U.A.6t,wa8.rbij u oY18.f}1s.nkelijk van de plaats en dus

van de tem~erotuv.r gedacht is .1-)8Ze verwaorlozing is ons geval

geoor-loofd,c3oar de temperatuurswisselingen beperkt zijn en dus ook de

grootheden, welke de :;roote VaYl h bepalen niet sterk zullen verandere\'\

uverdracht sco'êffi ci er~t Van '.ti; er oij (39°..t'

-'.Jeze kan voor het ceval ,;,rater door de buizen stroomt

brekend worden met benul:;;; van de formule:

h= 0, 0225

À

1)V, 0, K

-S!L

0,4 , waarin

j)'

Il'l

)

~ A )

h= war11't eoverdracÏlt scoëffici ent J:;'l'UI ,s'-.l.. ft} ,hr) l _{0.r )} ~ = thermi scne Gelei d ba2.rneir) ,~'l'UI \ hr) ' S -1. ft) \ 01" lier ft)

iJ= biY1..nendi2meter 1)lÜ~D.n f t

v= lineaire snelheid ft/hr

~

=

viscositeit lbs/ (hr) tft)

f

= dichtheid lbs/cft

G= soortelijke Wo.T"1te D'.L'U/'lb;'°l")

iJeze grootheden zijrc ir. ons -=ev3.1:

~

=

0,356 lYl'U/ ,hrJ\s(iTftJ(ol' :.)2r ft)

'7.

=

2,07 1 bs/ (hr) lft)

C= 1 H'l'U/llb;l°.r')

iJ= 0,04 ft

1'

=

62,43 liJs/cft

het eetal van ,lL':çnolds worrlt hier

1,C= 4-. 1350 = 3720

ïT ! 0, 04 • 2 , 07 • 1 8 ve overdrachtsco~fficicrt ~ordt ~u dus:

uverdraclltscoefficient yoor het 112~.

J.leze i,vorat bcr:;'~0r:(:i 'l1et behulp vall de formule van lms3el t:

h=0,725

(

A

3.

J

3

..

LP,~

• .3 )0,25 ,waarin

. , J.J 0.4 t

\fl=\ï3.TTiltov8T0.rac:'\tscoeff. 'j'L'UI ,h:,:,) ,s;'.i..f t ) (ol.';

1\ =thermisch'2 ,:cleirllJ8.c.rhe:Ld .:j'J:U/ ,hr ÁS'1..ft J \ o.t" p8r ft)

f.

=di c'1theid 1 bs/ cft

~verdar:r;;:,inzswarTilte ti'.l'u/11)

AI . Ot 't l' lh l+' ...

.• , =V1 COS1 e l _ 08/ ,._1' j J. L. J

t=tcmo. verschil tus sen claq-" en ',"fm" ei

j.(r 'bui tendia~netFrlmis.

-1r _/T

1

=

~n ons ~cvol wo~den deze erootheden

0,122 ~Tu/,hr)lsq.ft;(o~, per f t )

1 73 , 5 .)'1' U / 1 b

•

.

..

•

=

'95, 0 lij SI cft t= 10_1" .1)0=0,0625 ft g= 32,15B ft/sec2=416. 1C5 " 10.

i-loewel dlJ.S ook nu nos .:reen volledige overeenstemming wordt

gevonden met de aClnC'eno~l1e;, VerhOi...lding !-,eeft nu een verdere correc-tie geen zin Hleer,dao.:r deze vero.nderingIm te 'dein zouden worden,

en ze in ieder ceva2. :cleiner zou :3ijn dan de nauwkeuriGheid der

f oriml es .

ad 4 Ci-rootte van de cOl,deYlsor

.berel~e:ncr:. ','Ie nu tenslotte nog de overaili.l-coefficient van

de condensor 3'ebo.s eord 0:) het binnen o:-~;ervlaJz: ct er huiz en , dan

vinden we hi ervoor rnet de ~)e ':cno.e f or"lUl e, v!8.3.rin "1en de ano.logi e met de el ectri 8C'1.8 strornin ':'; no'( heel duid eli jk kar" zi en, voor u een vlward e :

u= 107 Jj'ful \ l1r) \, S'1.. ft) l°l!')

.lJit is dus ee'" af'N:i_j ci!':; van ,7 ïo..;met de in bet begin op grond va.~ erv8.rin.:;sci,jfers s.D,j~cenoP.len waarde.

net o~:,:'ervlak Véll:. de con(lensor wordt nu dus:

A=J30.400 =46,2 s~.rt

10'7.26,4

';oll.den vre de reeds b8s~:,ro;-:::en afnetinc;en aan,don wordt de

lengte dus nu:

4-~C) ~ _{' z-}

=

h

),

1 ft

~'?l 262 liJ. L

'~,~ - . .... . ,

~en nieuw oP3ezette here~enin3 is in dit geval niet nodig,

dc.ar de afwijkin,s- ÈN:±:t: hinYle~". de nauwJceuri~heid der eebruilde

for'·ules v2.1t.'iÎervoor wordt no.:''1elij1_{z: in de literatu.ur een wao.rde}

van 1 5f'o o,Jfje,-.,c3vsn.

Aanvul.lin;;: t.iij de be:>"81::~Y'i:re van de overall-coefficient werd de

weerstand te.cr,en w8.rmteoverdr2.cht van de vl).il1ar~e)" .:;esteld op 0,001, resp. 0,002 voor de wate::r'zijde,res:"'. li₂u.

De thery_{nisc!le :-::eleirJbanrheid va:}n _{het gebru.i:-cte staal}

werd eesteld op 26,2 D~u/~~r;~s~.ft)lo~ per ft )

In de fnrmule werd :e~rli~ :emaakt vo.n de diameters en

niet van de o~:'llervlaklcen. !Je:;8 verwa2.rlozing rn.ocht hier toegepast

1 ,.

Literatuurli jst.

1.u.0.r .2,oS5,452 ~1936)

Zweeds r .115,121 l1946; ~.A.~ilsson

T .~.Hi1ditch,r.parsh,A.f'.Nc.Leod, J .00c.~hem.~nd .52, 272, ,1933)

H • .iJ.Kenyon,lI.c .lnsKeep, .Lnd.Ln:::;.t.;hem.2397 ~1950) -2.1' .K.ar rer, ursan j. c t.;hemi stry, 116 \ 194'7 )

3.u.v.1'.2,514,299 1..1949) :::>tandard l;il JJeve10pment

4.Drit .~.257,619 1..1925) ~ • .L .du l'ont de nemours & Cie. Brit .,t' • 5'74,936 ,194h) .D.l . dv . .Pont de }, emours ó; t.;i e. 5.u.0.r .2,467,222 ,1949) A.A.~2vlic

6.u.::;.1'.2,472,4'70 \1949; :::>ta-rdc,rd uil lJevelo:p1!ent

7 .L . :,"j .1"arlow, 'iV. A • ..lJazi er,l" • 1\. .• vi~nai3"o, .Lnd. Ln,:;. t.;hem. 42,2547 \ 1950)

8.u.u • .t'.2,222,110 \1941) ::;tc."nöo.rd vil

.vevelopment-U .0.~.2, 2,45 , 317 \1941; 0tandard uil Develo?ment

9 .m.n.lJuffey,rt.D.0now.lJ.,u.Keyes, lnd.~15.t.;hem, 26, 91 ,1934)

1 0 . V .l'~ • 1 :;7' at i e f f , J • Am • Iv h e F~ • v 0 C • 61, 71 1..1937) -11.n.l"Lailhe, t.;011lt •. ~{er.c1.195, 391 \1932) n..r:tailhe,t.;him.et .LnCl.,31,255 \.1934) 12.u.u,r .l ,386,171 1..1932-)- .t:.n.Jon.8...nscn u.v • .t'.1,~36,lF3 1..1932) id. U.~.r. 2,101,096 (1932) id .

13 .u .0.~.2,051 ,~06 ,1936; ~hell vev.t.;ie

u.>.J.r .2,402,586 (1945) J'~ • .1.du ront de Lerr~urs Cc Cie

14.u.u.r .2,211,990 ,1941) S~8.rpI9ss t.;hemico.ls ~nc.

15 .r'eà .1'. 5J, 650 ,194(.)) i:;~lt8.c"fse l:etl'cÜeU11l l"l3.atscha::~~ij u.v.1'.2,376,675 ll?46; :::>tnndo.rd uil Vev.

o 2 39° 470 l c4'- . . ,

u • 0 •

.1:

'

.

,

Cl , ~ \ ~. ,) i l O . •

n.H.iloffert,h.wendtner, J • .LnQt.~~tT. 35,179 ll~49)

16.u.::;.1).1,836,170 1..1<:"32) .t:.;" .,Jo~w:::1sen

-17.u.0.1'.2,151,721 \193~1i j.}ü1i~~s .:..etroleuTTl t.;ie.

u .~.~.2,162,319 \1939; i~ u.v.r .2,392,554 1..1946; id u.0.~.2,392,5~~ ~1946) i a u .~.~.2, 42S,64S ,1947) id u •. ) .1'.2,426,64' ,1947) iel u .~ .~.2,426,64S ~lS4~) id u.0.,F.2,481,583 l1947) ::;h2.TT,lps I.1Bmic8,ls ~nc . u.u •. i'.2,479,996 1..1941) l'hil1'ns l:"tN!r.c;i8 u .0.}.2,502,5~6 ~1948) ia

.uri t •. ~'. 602,33 ti l19 LI· r;) ::5t 8.r rl2_rr~ ui 1 .LJI~v'31 opJl1ent

18. w.A. 0chu1ze, cl .:f • .l.Jyon,n .'J. 0hort ,J..Yl0.l!.Yl:;. t.;11.e1. 40, 23C~ l194-(-l· J

l'icture 1"10\'1 ~h8et Che"1.e.!'.::;. '''.8.2rt lS5t

19 .t'erry, ~hem • .t.n::; .liar:.dIJ'")o Je, v Co COIl (l .DO i ti on1941

uyehc~r.:::,U.A. ,wo.tson h .• l' .• l;8,t.l''?tr.r.cV!s uct .1944 b.w.(jaTnson,dlem.~nc;.~ ~ro.:r2ss ~5,154 ~194-9

--l;:: ir,' ! ' !

J

,'=.':: 1',:, ',I: ., I, , ' " • 'j',. .·::t:lU t-~:-:-:':-;!il1c,!-"'.,ll,~I·I-',:~;,;.--I:~+-4"':":":F-i-'-"'-i-'+~ 1 1 1-.-1---:-1- -~,'.-- " - . _ .

-r,'

·-1.I--+--4"':":":F-i-'=':':-I--+-~"':":":;.J.---+:~ -1----1---t-' .. -. -I--::-'~+':~'::;'", - i l l :' :::: :::k .. l-trL

Itl

i

!:!

I

!; >

:l

1

.' .

i ..:.; . - _ . . : ! : ! ~: :1:: 1:J1~f+,!+:.: ;f.j-nf:..l.,; 17::-:'1 4. ~+·4:-.j-:-:...j--+-:"'~+~.~ • .J.._j ...:.J----L..:..-, .' -~~ .~;:-:, ... ...:~ ,,·-:t--r---!--t---t:--:-t:-:-:+~r--+-:-'t-:-:-F+"':":":~+-'·'':''''~'·~·· I tl_: t [.. . , . ! . . . : '! j .. . - . - . :::. _... .... .., P::: :;:-1 IK""" • 1 I ! j , , " . _, .,:: :;.; :::'

I~;: f:~: ~

j

p

I

i"

n b.·-'I: ",~'. ''--1.: --+=4-'-'-+'':';'" - I ; , : . • . 1 • • • . :1 . ','f . 0 • • _ • • • • lîE" ... :'

90

~~ :~~:

::.:

:.:

~::,

.::1 ::: .. ;::;1:: _+--_ j.:: ~::: :::. t •• ,. :'!: I::: :;:. ::: • • -• • " f

5'0

~: ~::

:>

tt::~~~ :_< r:;.::;:::: ;::: I-I+" 'I' ... ',"" t-;jI

Wl I,:; H:: '::: i!:. : : . ; : . ' - !, :I.iII':.

~O

~

iti~i'ml~!I~.i~i:~:I~:::d·;~:::~·:~'--+·~··r·~··r'·~.~.I~'~+-~--r(~:~·I~·~+-

~~j

::'~!~:·~~"~·~~~'·4·~"+"~·~~~~~~.:~:~·:gl~~B:·

~,i :.i,'-f. :.':",[!, :,1,',:'. i,::: ; .. :.:-: : ,- "! U .. . .-_. - ' l ' • . . . • • . • • . 'F"!.F

-, ... - ,:: :::·::·~:·:-·r+'·f/.'· ~"_:''t' -;: -:-+:-:--F+'-;-:+~::7:~~: .::::::.;~::.r~:':':::":::+:':"·::7:~!..:.:.:..jF+:::';'::+-":":· F':';" ~':":".:.i.F~.;:t:

:.:~

1.0

,

,.

~ i!:,

\I::

::::

::~:

i::

...

.

... -

. ,...

,.::;

'::'1:::t

;

lI:

:

: r : ... :-::: ::::~. . .. :'

;:::I::m

:: I::; . . 0., • .• ~~ ~,_,_ , , _ . ,_._. ,."

•• , . . . ' . " • • • • .i I.~ •••• .,.-. • .', • . : : : : : : : : ~ : -= : 1-=: ~: :-: :::: ..:: i :-.:-..

., ... _{. . . . . . I} ·:1:'

,tt .. ' 1. ; L, ;-',i I,' I,' :,' '.: :. :,' '.::. :.:. :,'.: '.' .. : ,. : :. .::: :: ~ It: 'I ;::, ':: 'I .

1+ .. ~ .. .. . :. ::;. ..: :y .. ~:: ::t: " : I·

-40

-'2.0

o

20

60

&0

1.00