Verslag behorende bij het processchema: Azijnzuuranhydride uit azijnzuur volgens het keteen-proces

I.

Inleiding 2 11. Technische processen

1) _{Keteen proces a}) uit azijnzuur 2

b)

, ,

,

,

en aceton 3

2) Ac ee t al d ehy d e proces

₃

3)

Acetyleen proces 3

4) Natriumacetaat proces 4

111. Keuze van proceszde grootte van de eenheid en

de plaats van de fabriek

₅

IV. Chemische en Phy s i s c h e As p e c t en van het Keteen proces7 V. Beschrijving van Azijnzuuranhydridefabriek en

vastlegging van stof en warmtestromen 1) basisproductie

2) materiaal en warmtebalansen flowsheet

3) resume'stof en warmtestromen 4) toelichting op berekeningen

VI. Kèuze van constructiematerialen en apparatuur

8 12 21 22

23

25 VII. Continu-destillatie

Damp-vloeistof evenwicht in y-x diagram 26 Berekening van het aantal theor e t h i s ch e schotels 27 warmte afvoercondensor,warmte nodig voor de

voeding en ketel (verda mper ) 28

Pr od uc t i e

29

Literatuur 30

~--- ~- -2 Processchema Azijnzuuranhydride in de gebruik ervan (1954) 75 20 5 I Inleiding:

Azijnzuuranhydride wordt in de chemische industrie gebruikt voor de acetylering in de plaats van het acetylchloride Het voordeel van het anhydride boven het chloride is, dat bij de acetylering met anhydride azijnzuur ontstaat. In de meeste gevallen kan dit azijnzuur nog dienst doen als oplosmiddel en onschadelijk voor het reactieproduct. Bij het gebruik van

acetylchloride ontstaat HCl gas ,dat sterk reactief is en daardoor niet-gewenste omzettingen kan geven. De opslag van dit vrijkomende gas geeft moeilijkheden,ook al vanwege de corrosie die het veroorzaakt op de apparatuur.

Naast het ge br u i k ervan in de verfstof en

pharmaceutische industrie als acetyleringsmiddel ,wordt het azijnzuuranhydride ook gebruikt voor de bereiding van de hogere vetzuuranhydriden.

Een overzicht van het V.S, geeft Fa i t h , Key e s

&

Clark (1)

Rayon industrie Harsen en Plastics

andere(aspirin,parfum ind)

100%

In hoofdzaak wordt dus het azi jnzuuranhydride gebruikt voor de celluloseacetaat bereiding in de Verenigde staten. Voor Ned er l an d zijn deze cijfers niet bekend.

I.

11 Technische processen: 1) Het Keteen proces

a. Uitgaande van Azijnzuur ontstaat door kraken van de damp bij 700-730o

c

in tegenwoordigheid

.van 0,2% Triaethylphosphaat onder verminderde druk (200 mm Hg abs.) Keteen en Wa t e r

Direct na de kraakoven wordt het gas gestabiliseerd met 0,05

%

NH

3 of pyridine om het polymeriseren ervan te voorkomen en wordt het gas zo snel moge-lijk afgekoeld. Het azijnzuur en water wordt als

30-40~(verdund)azijnzuur afgescheiden,terwijl het keteengas in een of meer absorptietorens wordt geabsorbeerd in ~sazijn,waarbij 80-90% anhydride wordt gevormd,dat door destillatie verder kan wor-den geconcentreerd.

CH

3COOH ~ CH2CO + H20 •••..•••• (a) CH 2=CO + CH

3COOH ~ (CH3CO ) 20 .... (b) b. Inplaats van Azijnzuur kan ook aceton worden gekraakt,waarbij Keteen en Methaan ontstaat Met Azijnzuur ontstaat weer het anhydride:

~

CH_{3COCH3 --. CH2=CO} + CH₄

2) Het Aceetaldehyde proces

Door oxydatie van Aceetaldehyde met zuurstof of lucht,ontstaat perazijnzuur,dat weer met het aceetaldehyde het anhydride vormt.

Een koper-cobaltacetaat katalysator houdt de concentratie aan perzuur beneden de gevaarlijke

(explosie~ grens,terwijl aethylacetaat als verdunningsmiddel en tevens als "entrainer" van het water dienst doet.

CH

3CHO + 02 --. CH3COOOH CH

3COOOH + CH3CHO ~(CH3CO)20 + H20

3) Het Acetyleen proces

Door acetyleen in azijnzuur te leiden ontstaat acetyleendiacetaat(bij de vinyl acetaat bereiding ontstaat dit ook als bijproduct). Het acetyleen diacetaat ontleedt bij het kookpunt met ZnCl 2 als katalysator.

2 CH

3COOH + C2H 2 --. CH3CH(OCOCH3)2

4

4) Het Natriumacetaat proces

Dit is een technisch verouderd proces

andere processen:

We noemen hier slechts:de oxydatie van een propaan/butaan mengsel in de petrochemische industrie. Het mengsel van organische zuren en aldehyden,anhydride enz.moet worden gescheiden. De opbrengst aan anhydride kan door juiste keuze van de procescondities worden verhoogd. Dit proces laten we verder buiten beschouwing,omdat het een onder-deel is van een geintegreerd proces.

mogelijke processen: (laboratorium bereidingswijzen)

1) CH

3COONa + CH3COCI --.(CH3CO)20 + NaCI 2) 4CH

3COONa + POC13-.2(CH3CO)20 + NaP03 + 3NaCl 3) 2 CH

3COOH + COC12 --. (CH3CO)20 .+ CO 2 +2HCl volgens deze laatste reactie kan met AICl

3 het anhydride in een contin~egenstroomprocesworden verkregen.

Het is een weinig toegepast proces,hoewel direct tot een 90% gehalte aan anhydride kan wordenverkregen(~)

De giftigheid van phosgeen en opslag van het daarbij vrijkomende Hel gas zijn een groot bezwaar voor de

technische toepassing van het proces.

---111. Keuze van proces,de grootte van de eenheid en plaats

van de fabriek

a. Bij de keuze van ons proces uit de 4 technische processen,wordt onze keuze bepaald door economische factoren. Het belangrijkste is,zoals hierna zal worden

toegelicht de aanwezigheid van goedkope grondstof. Dit is bijvoorbeeld het gev al indien de grondstof

afvalproduct is van een andere fa br i e k .

Uit een kostprijsberekening van W.I. Hardyen F.D.Snell (}) volgt dat het azijnzuur(keteen) proces in de Verenigde staten het goedkoopste proces is wat betreft de gr ond s t o f. : (1957)

1) azijnzuur proces $0 , 135/1b. anhydride 2)aceetaldehyde_"" "0 ,1 426/ 1 b . , ,

3) ac etyl e en " ,,0,2159/1 b . , , 4)Na-acetaat " "0,2269/lb.,,

Pr i j s Azijnzuuranhydride $0 , 155/ 1 b .

De ~arge van slechts $0 , 02 voor het goedkoopste proces(qua grondstof) is beslist onvoldoende om het proces rendabel te cben zijn, indien de fabriek de grond-stoffen tegen marktprijzen zou mo e t en inkopen.

Dit zou pas het geval kunnen zijn indien de marge

meer dan$0,08/1b. zou bedragen. Een onafhankelijke anhydride fabriek is dus op grond hiervan commerci~el

niet mogelijk. Op de één of andere manier zijn die fabrieken dus gekoppeld aan consument van anhydride of producent van grondstof.

Voor Nederland is een analogie te trekken daar de prijs van het anhydride zelfs lager ligt dan die voor de V.S. Deze bedraagt fO,86/kg (uit invoer

cijfers C.B.S.1959) Voor zover bekend zijn er in Nederland geen Azijnzuuranhydride fabrieken.

Aange-zien"de Oelluloseacetaatfabriek de grootste consument (4)

is van het Anhydride en daarbij Az i j n z uur afvalproduct is,is het Az i j n z uu r pr o c e s hier het goedkoopste proces voor de regeneratie van het Anhydride.

6

Ook andere acetyleringen met Anhydride geven Azijnzuur, zodat 50% van het gebruikte Anhydride kan worden terug

-gewonnen,met het AZijnzuurproces,dat, slechts op een wei- Î / '''''''-t/t ..", .

nig katalysator na,een energetische terugwinning·is. / _"

b. De grootte van de eenheid dient afgesteld te zlJn

op het verbruik van de consument en de te verwachten behoefte. Dit kan het beste bepaald worden door een marktanalyse van product.

Uit cijfers van het

e.B.S.

(Kamer van Koophandel, statistiek nr 222 001):

1958 1959

invoer ·50 7 ton f485.000 454 ton f391.000 uitvoer 71

"

" 93.000 13

"

In 14 . 000

invoero verschot 436 ton 441 ton

blijk~ dat reeds een kleine fabriek van 450 ton de behoef~e van Nederland zou kunnen dekken.

Hoe kleiner de eenheid,hoe groter echter de vaste en variabele kosten relatief op de kostprijs van het product drukken.

Om eerder genoemde redenen nemen we ann dat onze

fabriek gekoppeld is aan een fabriek die het Anhydride gebruikt voor de acetylering en tegelijkertijd de

binnenlandse behoefte in Nederland dekt.De behoefte van die fabriek stellen we 350ton/jaar,zodat de grootte van de eenheid van onze fabriek moet bere -kend worden op een basis productie van 800 ton/jaar. c. De plaats van de fabriek. Daar dit een weinig arbeidsintensief bedrijf is,is de plaats van deze fabriek buiten de bebouwde kom,waar de grond het goedkoopst is te prefereren. De ligging moet liefst naast de andere fabriek zijn waarmede het gekoppeld is,zo n1et in de nabijheid,dan toch gunstig gelegen in verband met goedkoop transport van aan en afvoer

"..-~'. van materialen. De ligging aan een kanaal mok in verband met koelwater is daarom te verkiezen. De aanwezigheid van goedkope energie in de vorm van aardgas,olie,kolen of (electriciteit )is ook van

doonlaggevende betekenis,waar het proces een energetisch

IV De cgemische en Physische Aspecten van het Keteen Proces Oorspronkelijk werd aZ1Jnzuur gekraakt bij E70-700oC en 1 atm.,waarbij geen keteen werd afgescheiden. Door afkoeling verkreeg men een mengsel van azijnzuur,water en anhydride. Dit anhydride is ontstaan uit de reactie van het keteen met azijnzuur. Daar de reactie van anhydride met water (hydrolyse) beneden 500C vrij langzaam verloopt kan men door vacuumdestillatie of door azeotropische

des-tillatie met een geschikte entrainer het water uit het mengsel verwijderen voor hydrolyse plaats vindt. Hierna werd het azijnzuur door destillatie van het anhydride gescheiden.

Het heeft echter voordelen de kraking onder vermin-derde druk uit te voeren ,wat uit de reactievergelijking volgt:

CH_3COOH ~H2=CO + _H20

Door toevoeging van een we i n ig triaethylphosphaat en verhoging van de kraaktemperatuur to 700-730oC verkrijgt men een hogere conversie. Het niet geconverteerde az~zuur

kan na afkoeling samen met het ge con d en s e e r d e water als verdund azijnzuur worden afgescheiden. He t keteengas

kan dus hiervan worden ge s ch e i d en . He t wordt in absorptie torens met ijsazijn geabsorbeerd,waarbij het anhydride ont-staat.

CH 2=CO + CH

3COOH --. (CH3CO) 20

Zonder destillatie verkrijgt men dus een hoog anhydride gehalte,dit in tegenstelling tot het atmosferische proces. Volgens het tegenstroom principe zou men dus hoger dan 90% anhydride kunnen verkrijgen,maar practisch blijkt dit de grens daar men anders een donker gekleurd pro-duct verkrijgt. Dit kan worden verklaard,omdat bij

een hoog anhydride geh a l t e het azijnzuurgehalte laag is en zodoende de reactiesnelheid kleiner dan de absorptie

snelheid~n bijgevolg een hoog keteen gehal t e in de vloei-stof waardoor di-keteen en hogere polymeren kunnen worden gevormd.

- - - -- - --~ -

-8

Beschrijving van Azijnzuuranhydride fabriek en vastlegging van stof en warmtestromen.

Basisproductie: Deze is gesteld op 800.000 kg. Anhydride per jaar.

Door noodzakelijke:periodieke werkzaamheden,zoals reiniging en reparatie van de kraakoven en warmtewisselaars kunnen we het jaar op 250 effectieve werkdagen stellen,waarbij de fabriek continu .in bedrijf is.

De massastroom(per uur) wordt hiermede:

800.00/ (250x24)

=

133 kg (100%) Anhydride. Hiervan ui tgaande komen we na terugrekening en bepaalde aannamen op een massastroom van 106 kg(99%) Azijnzuur,die we in de VerdamperVmoeten verdampen. Op een Rotameter

is dit debiet vóór de Verdamper af te lezen,terwijl het niveau van de vloeistof en het dampdebiet van de verdamper op

deze bepaalde waarde worden geregeld,door de regelapparatuur.

In de pijpleiding die.van de Verdamper naar de Kraakoven leidt wordt 0,2kg Triethylphosphaat door een proportiepomp gedoseerd. De Az i j n z uur d amp en het ~riethylphospha8t,die

bi.j de t emp, van 1000 C en 417 mm Bg wordt vervluchtigd door middel van een ve~warmingselementje,gaatdus in dampvorrn

door de Kraakoven,waar het wordt ge kr a a k t tot Keteen en Wa t e r . In de buisoven wordt de uitlaattemperatuur van het gekraakte gas geregeld op 7200 C , t e r w i j l de druk(door de drukval in de

• dunne lange pijp) op ongeveer 150 mrn Hg komt.Dit vacuum wordt verzorgd door een ~a.!e..Eri~eP0mp n a de absorbers en was to r en s. De drukval in de pijp neemt toe met de tijd,dooI' cokes en andere afzettingen in de binnenwand. Door toevoeging van waie r (1kg ) verlangzaamt de cokesafzetting in de buis in belangrijke mate, maar toch is een periodiek doorblazen in tegengestelde richting met stoom bij (6000C) nodig.De cokes vervluchtigd dan door de watergasreactie,terwijl bovendien door de tegengestelde stroom -richting de andere afzettingen (P205 en roest) mechanisch worden verwijderd .

Na de kraakoven wordt het gas gestabiliseerd,ter voorkoming van de vorming van di-keteen enz. Dit gebeurt door inleiding van O,05kg (per uur) Ammoniakgas. Het hete Keteengas gaat via een verticale leiding omhoog naar een Gaskoeler,waar

het snel tot op 4500 wordt gekoeld. Hierna wordt het gas ~ met condensaat nagekoeld op 500 in een Ammoniakkoeler,

~\~~

~

~

\~

.

omdat de waterdampspanning bij het vacuum (!125mm Eg abs .")

v

relatief te hoog is. lager dan 500 kan het echter ni et gekoeld 1 worden omdat anders ijsafzetting op de koude wand zou " < . f z: plaats vinden .In de vloeistof/gasscheider wordt het

azijnzuur met water' en spo r en pho épho r-zuur en ammonium acetaat als ±~O% azijnzuur afgescheiden. Dit azijnzuur verlaat het vat door een barometrische valbuis en komt via een tussen tank en pomp in een ammoniakkoeler waar het nagekoeld wordt op 20C. Hierna komt dit verdunde azijnzuur boven in de laatste wastoren,waar het de laat-ste relaat-sten Keteengas en Anhydride damp uit de 3e toren

opneemt. Di t azijnzuur verlaat de 4etoren enkomt in een ((Vl.?

"~~

Î

opslagtank T ,-w-a-a;-het als bijprod uct word t verkocht

v

~ul,.."" l

,

/tY'

-_ . -_ . -_-_...-_ .'- .-.__.--.----.-.. - IJ

of eventueel tot ijsazijn kan worden opgewerkt door destillatie,afhankelijk van de marktprijzen.

Het Keteenen restgas dat uit de vloeistof/gasscheider komt wordt in een serie van

4

torens geleidt,waar het

Keteen wordt geabsorbeerd en met het azijnzuur reageert.

De concentratie v an azijnzuur in de1s , 2e en 3e tor en hangen af van : 1e de hoeveelheid Keteengas geabsorbeerd in~ de 4

torens e

2 deze hoeveolheid hangt weer af van absorptiesnel-heid en deze hangt ook af van de concentratie azijnzuur. Deze onderlinge af h a nk el i j khe i d maakt een berekening moeilijk zonder bepaalde aannamen en schattingen.

In de 3e toren wordt het gas uitgewassen met op 50 gekoelde ruwe anhydride van de 1e to r en .

In de 2e tor en wordt het gas geabsorbeerd met

(

99%)

Az i j n -zuur u~t de voorraadtank ge mengd me t recycle uit de

10

In de 1e toren is de absorberende vloeistof afkomstig van de 2e en 3et or e n en evenals bij de 2etoren zorgt een pomp voor de vloeistofbelasting , door terugpompen van de vloei-stof van de bodem naar de top. Een overloop zorgt voor de afvoer van het gevormde anhydride uit de 3 eerste torens samen met het niet omgezette azijnzuur van de voeding in de 2e toren.

Na de

3

torens komt het gas in de 4e toren, waar het met verdund azijnzuur wordt uitgewassen,waardoor de laatste rest keteen en anhydride damp uit de 3e toren hier met

het verdunde azijnzuur reageert onder vorming van azijnzuur. Het gas dat de 4etoren verlaat komt in een v~cuum~m~, ~ waar het wordt gecomprimeerd tot atmosferische druk.

~ - -

-In de omloopvloeistof,die tevens ·koelvloeistof is van de waterringpomp,wordt het azijnzuur, aceton en aceetaldehyde geabsorbeerd door de loog ui~ de 7~ Na OH- opl o s s i n g . Aceton en aceetaldehyde wordt hier slechts genoemd en verder geheel

buiten beschouwing gelaten in de berekeningen,waar het slechts sporen betreft en er verder geen gegevens van de hoeveelheden van bekend zijn.

De gassen die daarna nog de koelvloeistof verlaten

bestaat uit gemiddeld: 1_{3 , 9% CO 2, 46, 9}% _{CO,22,7% C2H4 en 16,5}%

CH

4 ,dus een gemi dd el d mol. gewi ch t van 28.

De hoeveelheid gas wordt do or een gasmeter gemeten en is een maat voor de ongewenste conversie tot gas. He t is

ook een indicatie bij een eventuele luchtlek in het vacuum-systeem,dat bijvoorbeeld kan ontstaan door corrosie van de buizen in het heetste deel van de kraakoven.

Door absorptie van de grootste hoeveelheid,keteengas, in de 2 eerste torens ,wordt de partiaaldruk van anhydride en azijnzuur relatief te hoog, indien we de vloeistof in de top van de laatste 2 torens niet op lagere temperatuur invoeren dan bij de eerste torens.

Na de absorptie van het keteengas en reactie met azijn zuur tot anhydride,dat dus in de 3 eerste torens plaats vindt komt het ruwe anhydride dus als overloop uit de ·Ie t o r en .

Het triethylphosphaat en ammoniak is reeds in phosphorzuur ,

en rsp.ammoniumacetaat omgezet en door de vloeistof/gasschei-der in het verdunde azijnzuur terechtgekomen. Het ruwe

an-hydride bevat dus geen of slechts sporen van geno e md e

ver-ontreinigingen en we mo g en het dus als een binair mengsel

van azijnzuur en anhydride beschouwen.

Dit ruwe anhydride bevat ongeveer 90% anhydride en

wordt in de continu destillatietoren gescheiden in eef!

topproduct dat 99% azijnzuur bevat,welke weer terug wordt

geleid naar de absorptietoren C2 , en een bodemproduct,dat

azijnzuuranhydride van 98% bevat. (specificatie van

tech-nisch anhydride is: meer dan 97 , 5% 'a nhyd r i d e ) .

Inplaats van een schakeling van de absorptietorens

in zuivere tegenstroom of van de torens(niet in de torens)

in gelijkstroom is dit absorptiesysteem,gekozen,omdat de

absorptie volledig moet zijn(keteengas is giftig)

-Bij tegenstroomschakeling zou men dit ook kunnen berei~en,

maar door een te hoge keteenconcentratie in de oplossing,

is vorming van diketeen en hogere polymeren niet me8r te

verwaarlozen. Bi j gelijkstroomschakeling van d~ torens,

wordt de 1e torens relatief veel sterker belast dan de

volledig-(\'" . l' ,- v .) ") "

j

! j

Materiaal en Warmtebalansen nodig voor de berekening van de grootte van de apparatuur.

d I i \ ~I' 1 . De Ver amper:~ ~ In vï.o et s to r U1t aamp Componenten k~/h k~/h

b

H 3COOH 105 105 ~20 1 1 Totaal 106 106 0 20 100 temp. C, pruk mm Hg 417 s,w. v kcal k °C. kcal k 0,535 95,9 1,0 539

Wa r mt e nodig voor de Verdamper: 105 xO,535xSO = 4490 kcal/h

1 x 1,0 xSO = SO

,

,

105 x 95 , 5 =10060

, ,

1 x 539 = 539 Tot a al = 15169 kcal/ho 2 • De Kraakoven: (j)1 (i) , Componenten In damp Ui t g~~ CH 3COOH 105 11 H₂₀ 1 27, 7 CH2=CO

--

62 ,3 ~nert Ga s

--

5.0 Totaal 106 106 temp. 1000 7200 Kiruk 417 150 a) Re ac t i e is endotherm, à H R onveranderd azijnzuur a) reactie:CH 3COOH-+CH2CO + H20 b) " --.c 0_2,CO, CH₄₊C₂H₄

DRUKVAL NE8MT TOE met de tijd

door koolstofafzet tin g

=+50 kcal/mol (5)

Berekenen we de wa rmt e nodig voor deze

1

0~ÖO OO X

50 = SS.400 kcal/h

Indien de warmte in de Ver damp er hierbij is inbegrepen

3 De Gaskoeler: _{materiaal balans.} 13

.

: «

~(~{" i ",ft'" 'J Inmgas _{J!~t (~J}+

'1)

(

si

(g) ~(l)

Componenten kg/h kg/h lêmo17h kg/h kmol/h ke/h kmol/h CH 3COOH 11 12 0,200 1,5 0,025 10,5 0,175 H20 27,7 27,4 1,520 5,5 0,305 21,9 1,215 CH2=CO 62,3 61,6 1,466 61,6 1,466

----

---Inert Gas 5,0 5,0 0, 18 5,0 0, 18

----

---Totaal 106 106 3,366 73,6 1,976 32,4 1,39 temp. °C. 7000 250 druk mm Hg 150 -+

-

13 5 toelich.ting:

De te~peratuur van de hete gassen dient zo snel

mogelijk van 7200 op 250C te worden gebracht omdat anders uit het keteen en water azijnzuur wordt teruggevormd.

In bovenstaande balans is aangenomen dat uit 0,3 kg water en 0,7 kg keteen in de gaskoeler 1 kg azijnzuur is teruggevormd. In de gaskoeler vindt partiele condensatie plaats. Bij 45°C zoals aanvankelijk als uitgangstemp werd gesteld volgt uit een berekening dat maar weinig water kan condenseren. De verz.

I L p'-Jj

dampspanning =L72 m~jvan water en de druk ongeveer 135 mm-.') ,( ~

Voor 25° C is de verz~ dampsp. van azijnzuur 15mm en van wa-ter 23,5 mmo Berekenen we de partiaaldrukken van deze compb nenten met de We t van Raoult,dan vinden we dat nog 1,5 kg àzijnzuur in de gasfase en 5,5 kg water in de dampfase aan-wezig moet zijn. Dit water zou met 31,2 kg anhydride kunnen reageren door terugvorming tot az i j nz uur . Daarom moet dit gasl

nog nagekoeld worden tot 50C.,alvorens in de absorptietorens \

,\'-r-c( te komen. Totaal af te voeren 62,3 xO,26 x 675 5,Ox 0,26 x 675 :: 27,7 xO, 44 x675 11 xO2 26 x 675 warmtebalans: voelbare warmte: Keteengas

Inert gas Wa t e r d amp Azijnz. damp Totaal

latente warmte: Azijnz~ur 10 , 5 Wa t er 21,9 reactiewarmte:CH_2=CO(g) -+ H_20(g)

1 kg azijnz. 1~gO x 35 kcal

x 96,8 x539 ~ CH 3COOH(g) = 10900kcal/h. 880

,

,

= ₈₂₃₀

, ,

= 1930

,

,

= 21940kcal/h = 1017

, ,

:: 11800

,

,

:: 583 , , ,= 35330kcal/h

4·De Ammoniakkoeler Ma t e r i a al bal ans (kgLgl

~

~

In 250C Uit 50C Component G L G+L G L G+L CH 3COOH 1,5 10,~ 12 , 0 0,4 11,6 12,0 H20 5,5 21,9 27,4 1,4 26,0 27,4 CH 2=CO 61,6

----

61,6 61,6 ---- 61,6 Inert 5,0 ---- 5,0 5.0 ---- 5,0 To t aal 73,6 32,4 106,0 68,4 37,6 106,0 M 60 18 42 28 C~em)

toelichting op materiaalbalans:

~

de partiaaldruk van Azijnzuurdamp berekend als volgt: voer 50C

PA

=

_{xA PA YA}

=

x_A

en waterdamp werden

,t "

volgens trial and error

PA P

werd

x

A

en

Y

A gevonden en dus ook

de molenstroom damp(azijnzuur,water) =6,5 mm

=

130 mm

4

mm Wa r mt e bal a ns ( k cal/h ) G L Component G I G+L G L G + L s.w s.w v.w CH 3COOH 181 10 282 45 0 45

0,2~

o,4Ef 112· H20 3410 43E 3848 840

°

840 0, 44 _I,

°

600 J CH2=CO 308

--

308

--

0

--

0, 25 Inert 25

--

25

--

0

--

0,25 To taal 3924 539 4463 88 5 0 885 Af te voeren 3578 kcal/h 4463

d e waarden voor s.w..f- en v ,w'Yf zijn afgel eid uit Perry (6 ) waarden voor Keteen ontbreken en zijn ge s ch a t f

5.

De VloeistofjGasscheider temp 50C

Hier verlaat de vloeistof het vat via de barometrische

valbuis L

=

37,6 kg ,G

=

68, 4 kg ,samenstelling zie hiervoor tabel ammoniakKoe~ er.

6. Absorptietoren ei : materi aal bal ans :

(î4)

=

@

-

@

'

+

g]

+

@

'a ) b) c) d) absorptie kg/ho vloelstQf

gasfase _~'

-

®

'

to taal azijnz. anhyër .

!<:eteen g. 01,t: -117,40 +44,14 -03,11 +107,2:> water d . 1, 4

-

---- + 1,4 + 9,34

-

7,9 4 azijnz. d. 0, 4

-

6,18

-

5,78

-

5,78

----anhy dr .

a.

---- -, 3,26

-

3, 26 - - - -

-

3.26 -- -tota al ••... _~'

-

<?)' = +36,50 - 59,5 5 + 96 ,0 5

@

= 110,2 5 7(, 42 33, 83

Iw

= 42.l.00 4,00 36,00

164)

(59,8%)= 18(1.75 20, 87 165 ,88 lo @ c I--_~~o ( o l{9·1₍ fi~.1 warmtebalans : ba si s t e mp . =2 50C. , d us 12=6=0 kc al/h o

,

,

, ,

, ,

, ,

kc al/h o 25400 1510 -63 6 -384 25540 en----...2"-r"7-=----,.6'=8,4 x 0, 2

5

6

x -20 = -350 kc al / h.

reactiew' 9

_c1

= reactiew. a +b+c +d.

a)

=

44,11 x 24 180= 1 442 b) 18 x 19460= c) = 5,78 x 1 10 = d) = 3, 26 x __1_18.:...-=_---:::~__~.l--_11

12

+

14 =5 ' +Çn 1 =ln x 0,48 x 15 =

waarbij 1₀ = de vloeistof bel a s ti n g onder in de toren,

waar bi j de temp e r a t uur ge s t e l d is op 400

e

en de s.w. =0,48 kc al/kg .

va n het 90% anhydr i d e . Deze vl oe i s to fbe l ast in g i s regelbaar doo r

de rond pomps nelh eid met b~hulp van pom p P12 (zie teken i ng fig l )

verdere toelichti ng: De re&ctiewarmten a) en b) zijn berek en d

uit de vor mings en t ha l p·i e en bij 25°C . ui t de tabe l in Fer ry (5)

deze zi j n re s p. a ) H~ = -24, 18 kcal/mol . en

b) ~p = - 19, 46 kcal/mol.

c) en d) zijn de verd ampingswarmten van azi jnz. en anhy dri de

De vloeistofbelasting (bij 40°C boàemvloeistof: i s dus :

met ~ ui t de ma t eri a al ba l ans be r e k e nd . . . •

word t

@

.

3540kg/ h

187kg/ h

16 7. Absorptietoren C2:

f

i9.2 b) a) c) d)

6V

=

@

' - (]

)'+

®

absorptie kg/h vloeist.fase

Igasfase

®'

-

(j)'

to taal àzijnz. anhvdr.

~eteeng. 17,46 -2 , 76 14,70 -21,00 +35,70 azijnz.d. 6,18 -1~84 4,34 + 4,34

---anhvd r L d 3.26 -0.93 2.33

---

+ 2.33

!§),-

(D

' t o

taal - - - _21,37 -16,66 +38,03

~

- -- - - .- - - 88,88 +93,08

-

4,20 11) - 30,6'1'0 (Q"".f.,.~"""",,<1() ~10,25 7b,42 :53,-Sj materiaal balans warmtebalans 10 +

11

=

~'-

1 +2

+

G

_C2

met 20oC. als basis voor de warmtebalans is ~ = 7'= 0 kcal/ho

6'= 31,9 x 0,25 x 5 ~ 41 kcal/ho QC2 : a)

11~7

x 24180 ~+8450

, ,

c) 4,34 x 110 == +477

,

,

d) 2,33 x 118 = +275

, ,

b)

_o

₇₄ ~-x 19460 = +8 00

,

,

10 + 11 = L() 2 JC:'O,51 x(30o-200) =1004} kcal/h

~_= 10.076 1977 kg/ho s.w. 3~% anhydr. =0,51

Ç,or2 0 ,

5

'1 x 10

~=

110 "

@

=

1867kg/h

De temperaturen van de vloeistof in de top en de 'bod em ,-c, " dl tn, ...

zijnh1er:g~steldop 20°c en 300C en kunn en door de pomp P9,

die 1867 + 88,9

=

1955,9kg/h moet rondpompen en afvoer van warmte (6 door de ko el er K

2 worden ger e gel d op deze tempe-raturen.

b) dit stelt de vormin g van azijnzuur door hydrolyse van 4,2kg

17 8. Wastoren c3: keteeng. azijnz.d. anh dr. d , totaal 37

=

40 ~6_-

=

_-7'- _-8~ _-15 + _~~_c3 warmtebalans , 10,53 x 0,25 x 15- 39,5 kcal/h a)

.lz..2-24 180= 575 kcal/h 42 x c) 1, 29 x 110 = 14 1, 9

, ,

d) 0,70 x 118 = 82, 6

, ,

839 kc al / h -0

met 50C als basistemp. wordt; -15 = 8 =

°

kcal/h

7 '= Qc 3 16 = 40,00 x 0,48 x( t - 5 ) = 839 kc al/h t = 839/ ( 40,0 0 x 0,48) + 5 = 49,1°0. s.w. azijnz = 0,52 s.w. anhydr.= 0,47

9. Wastoren c4; materiaal balans :

(Z)

=@'-

(2)'

+

®

absorptie asfase , totaal eteeng.

1,76-°

1,76 -0,755 +2,515 a) anhydr.d. 0,23-

°

0,23 -0,041 +0,275 b) azijnz.d. 0,55-0,48 0,07 +0,07 c) aterd. --- _{-0 18 -0 18} -0 18

---

e) totaal

®'-~'

1,88 -0,976 +2,862 37 6 ₂₆

°

11 6 _,

®

39 48 25,02 14 46 37,6% verd. azijnz.

fi'

·lf

t

₌

./E2 + 2

=

30

oe

39,48

x

0,87

6 =

2.

'=

°

kc al.j/h ,

-8 = 7,54 x 0,25 x 3 =+ 5

,

,

-Q_c4""a) ~_{42 x} 24180 =+ 1013

,

,

b) _{0,~3 x 19460} =+ 44 10

'

,

c) 0,07 x 110 ₌ 8

,

,

e) -0, 18 x 600 ₌

-

108

7

= 39,48 x 0,87 x(t-2) = + 962 kc al z'h , Q s.w. verd. azijnz.=0,87. warmtebalans : De door ammoniakkoeler A

3,bepanlde temp.van de vloeistof

in

de top van de wastoren is op 20C gesteld. Nemen we deze temp als basistemperatuur voor de warmtebalans: 7 = 8'-

2'

+ ~ + Qc4 dan is :

19

10. De Koeler K1

materiaalbalans :

@

=

@

+

[J)

+

®

totaal: 3353 + 110 + 40 = 3503 kg/h = vloeistofbelasting in de top van de toren C1. De .t e mper a t uur van 25°C wordt

bereikt door de warmte af te voeren door de Koeler K1. warmtebalans : 12

_-

+ Q =

_!2

+ 11 + 16

-5

voor de balans nemen we 25°C als basis temperatuur,dan is: Q = 13 3353 x 0,48 x -j5 _{= 24100 kcal/ho}

5

11 110 x 0,51 x 5 = 280

,

,

16 40 x 0,48 x 24, 1= 463

, ,

= to taal af te voeren warmt~= 24843 kcal/h

11. De Koeler K2

materiaalbal ans: (]) =

®

+

®

de vloeistofbelasting in de top van toren C2 =

®

is dus 88,9 + 1867 = 1956 kg/h

warmtebalans : 9 + .Q6 = 8 + -10 (s c ha k el i n g volgens fig. l )

De temperatuur in de top is gesteld op 20°C.

Door het warmteeffect bij menging van water met anhydride

is de Koeler K2 volgens fig j ge s ch ak el d na de menging, ~

dus afwijkend van de tekening

_-

_{- - -- ._-} • Uit de warmtebalans van absorptietoren C2 zien we dat anders de temperatuur van de top belangrijk hoger is dan 20°C ,indien de reactie volgens b) zou optreden. (d e reactiesnelheid is echter beneden 50°C te laag en de verblijf tijd i~ de leiding naar de to p is klein) Me t 20°C als basis temperatuur wordt de warmtebalans:

~6

=

= 88,9 x 1867 x totaal 0,52 x 0 =

o

z51 x 10

=

af te voeren=

o

9510 9510 kcal/h kcal/h

12. De Ammoniakkoeler A 2

De massastroom door de koeler

=

37,01 kg(88,8% )an~ydride s. w.

₌

0,49

,

temp. in

₌

40°C

temp uit

₌

50C

Af te voeren:37 x 0,48 x 35

₌

620 kcal/h

13· De Ammoniakkoeler A

3

De maas as troom door de spiraal

₌

37,6 kg(30,8%)verd.azijnz. s. w.

₌

0,87

,

temp. in

=

20°C

-<

aanvang) ---~(50C.)(~ b&d l'\Jf1

temp uit

₌

2oC.

Af te voeren:37, f x 0,87 x 18

₌

590 kcal/h.~(100kcal/h)

21 t.M'1J~ IAK-KO~l FR G ' ! • VLDEIS'Cr/GAS SCHEIDER ~-- ~ . • 5"t. 4 .

]

·/ERD. AZIJN ZUuR3O.~'b

-®

2 AZllNllJlJR 990Jn • 5 1 -, 0 WATERRINGPOi'f' T~I AETHY l~-. 1 5·~ -~-I I '" 14 7 VERD AZIJNZU UR37.ÓCJ. g RUW AMlYDo< l DE 88.8">

p~----' 1 c_, " / '=rf_~"7'

I

'iJ

I

~

• .\ ,". 1\ tIq. S

..

Re s umé :S t ofs t r omen ui t de ma t er i a a lb a l a.ns en (}asfa s e in kg, :3. bompon en t M (D' (2)' ()J'

@

'

(5)' (6)' ('JJ'

@

'

(9)' bH~C O OH 60 .10 :),0 _11,

°

1,5 0, 4 0, 4 E, 18 1,84 0,55 0,48 . /

a

₂₀ 18 1,0 27, 7 5, 5 1,4 1,4 -- -- -- 0,18 CH 2=CO 42 --- - 62,3 61 ,6 61,E 61,f 17,46 2,7f 1,7 6

----Inert gas (28 ) ---- 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 CH 3CO) 20 102 ---- - - - - ---- ---- ---- 3,26 0,93 0, 23 ----I'ot aa.L -- 106,0 106,0 73 ,6 68, 4 68,4 31 ,9 0 10,5 7, 54 5,66 temp. °c. -- 100° 720° 25° 5° 5° 25° 20° 5° 2° druk lIHnHg -- 417 150 VI np.;Stnffase in kg/ho

Voeding verdund azi j nz.uur

(1) (§) (5) ----(4) C,j (oJ Cf)

P

H

3COO!i 105,0 88,00 10, 5 11,6 11,6 11,6 14, 4

~20 1,0 0,74 21,9 26,0 26,0 26,0 25,0 (CH₃CO) 20

-

0, 14 'UIt~top de st . to r enJ - _{- -}

-ITo taal 106.0 88,88 32,4 37,0 37, 0 37,b 39,5 temp. oe. _{20° 20°} 25° 5° 5° 2° 30° r uw anhydride

Cg)

(Je] _{(11J {1~}

Cl;)

₍₁tD _(15J (1E:) (17)

P

H

₃COOH 76,42 20, 87 4, 13 4,0 16, 7 4 (CH₃CO ) 20 33,83 16 5, 88 32, 88 36,0 133,00 :rotaal 19 56 18 é7 110 ,25 3503

5'"

18b,'(, Yf, 0 1 40,0 1149, 7 4 temp. °

c

.

20° 30° 30° 25° 40° 400

SO

490 40°

Resumé :Warmt e s t r omen uit de warmteb alan s en in kcal. / h.

~m 0

0

_w verw./koelm . ve.t emp.

App a r a at temp. C in uit

V Ve r d amper 106 20~- 1000 + 15. 169 s t oo m 1500

-.

1000

0 Kra akoven 10 E: 10 0~ -7200 + 73·200 gasb r ande r 12000

-

3000

G Ga skoe le r 106 7000- 25°

-

_{33 ·530} ko el wa ter 15° ~ 50-60

A1 Ammoniakko el er 106 25° - 5°

-

3·578 NH~ .~s·_109 verd,3at

40°- 250 ./ 15°_ 25° Kl Ko el er 3503

_-

24.840 koelwat er K2 Ko el er 1867 30°_ 20°

_-

9·5 10 koelw ate r 15° .... 25° A2 Ammon i akko el er 37 40°_ 5°

-

620 NH ..,_10° (3at a) 3 A3 Arnmoniakkoel e r 37 20°_ 2°

_-

590 :t-,TH'7 ias•- 10· (3 at a) .) )

. I , I

c4

30% azijnzuur(water)

de eerste 2

Toelichting op de berekening van materiaal en warmtebalansen Voor de berekening van de 4 absorptietorens werd het

volgende vooraf gesteld:

1) De concentraties van de vloeistof uit de bodem van de eerste 3 torens aan anhydride is:

C1 c2 c3 en top van

89% 30% 90%

2) Meer dan 95% van het Keteengas moet in torens zijn geabsorbeerd.

Hieruit werd berekend dat de hoeveelheid geabsorbeerd Keteengas moest zijn:

44,1 14,7 1 en 2,7Kg/h

moes t zijn.

3)De toptemperaturen werden met de koelers gesteld op

250 200 5? en 20C•

4)De bodemtemperaturen werden voor de eerste 2 gesteld op: 400 300 terwijl de temperaturen van de 2 laatste afhankelijk is van de vloeistofbelasting,die hier voor de 2 was torens werd berekend op ongeveer 37kgjh dat is de geproduceerde hoeveelheid verdund azijnzuur.

De ontwikkelde warmte in de 2 torens,die nagenoeg evenredig is met de hoeveelheid geabsorbeerd keteengas,bepaald dus de vloeistofbelasting in de 2 ee r s t e torens,terwijl de bodemtemperaturen van de 2 laatste torens ook bepaald wor-den door de ontwikkelde warmte in de 2 laatste torens en de vloeistofbelasting •

5) De dampspannin~ van azijnzuuranhydride en aZ1Jnzuur

en water voor de laatste toren zijn niet verwaarloosd in de materiaalbalans,omdat de druk (ongeveer 130- 100 mm Hg) in de tor en s laag is bij di t vacuumproces. Omgekeerd is de oplosbaarheid van Keteengas en daarmede dus de drijvende kracht van de absorptie niet bekend. de reactiesnelheid is ook niet bekend. We veronderstellen ec~ter wel dat de

reactie van het keteen met azijnzuur in de vloeistof-fase gebeurt en dat deze reactiewarmte ook hierin vrij-komt.

24

De dampspanning van de componenten in het gas werden bere-kend met behulp van de wet van Ra o ul t en de verzadigde dampspanning van de componenten bij de toptemperaturen van de absorptietorens.

top temp 20 50 200 250 totaaldruk 130--100mm Hg azijnzuur 4 4,5 11, 5 16 mm Hg

anhydride 1 1,3 3,5 5 water 5 6,5: 17,5 24

de vloeistofsamenstelling uit de top volgt uit de materiaal balansen. Door de relatief grote vlqeistofbelasti~is de concentratie bijna gelijk aan de bij 1) ge s t el d e concentratie van de bodemvloeistof van toren C1 en C2 ,terwijl de absorptie

in de t~ee l a a t s t e to r en s relatief klein is.

De vloeistofbelastin g is gr o o t , o md a t de reactiewarmte groot is en de toren niet inwen d i g gekoeld is. Een koelman-tel om de toren is ook niet effectief,omdat de warmte in de vloeistof vrijkomt en deze dus bij het snelle rondpompen

gemakkelijk kan worden afgevoerd,terwijl de warmteoverdracht s-De reac lewarm e l e vrt . t d · lJ. .k t ·om lS : wee r stand

r

, ,

, ,

ui t Perry(8 ) ) kcal/mol bij 250

C.

= - 116,2 = -155',,16 = - 14,78 flHf(CH3CO)20 (1) fiHf 'CH 3COOH (1) ÓHf CH_2=CO

C

g)

waarbij : C_{H2=CO Cg}) ~ CH

3COOH

(

1)

~ (CH3CO) 20

(1)

+ 22kcal (~~!) ui t Bi os Repor t (7 )

aanvankelijk werd hiervoor berekend

22kcal

~~~hYdride

,waarbij voor beide absorptietorens een vloeistofbelasting van 173,5kg werd gevon d en . Thermodynamisch is echter naderhand deze reactie-warmte berekend uit de vormingsenthalpieen met:

ABp =iC.L\Hf)p - ~CAHf)R

(waar-den

'1

waaruit dus bij 250C aH_p

=

-24, 18 kcal/mol. Het is ~

beter deze theoretisc~ewaardevoor de berekening te gebruiken.

e

-r v i a defgaSfase{groot is. \.01"--,'< )

VI. Keuze van constructie ma t e r i al en en apparat~ur.

1. De Verdamper: In verband met corrosie moet de Verdamper worden geconstrueerd van Chroomnikkelstaal ,het z.g. roestvrije staal 347

Sporen chloriden in het azijnzuur tasten ijzer aan ,door-dat door de verdamping het chloride gehalte moet stijgen.

'; ,V'JÎfkt.

. t~(.·lo.;t.·~t\'o l

'<i I,(1..1 ~

hoge temperaturen,hiervoor kan het 18-8 staal gebruikt F'~I"2o('

(;. 0 i\ ..OI,t"

worden ,Koper kan ook worden ge br ui k t , d r uk NH

3 =3atm/-10 '

5.

De Vloeistof/Gasscheider.Hiervoor kan ook het 18-8 staal worden gebruikt.

6. De Absorbers en Was torens kunnen ook van 18-8 staal wor-den ge c o n s tr u e e rd ~ Koper kan ook worden gebruikt maar is duurder. Voor de Koelers is echter Ko pe r te verkiezen vanwege het betere warmtegeleidingsvermogen.

7. 'Tan ks' kunnen zijn van Al{uminium of 18 - 8 staal.

8. Centrifugaalpompen,deze moeten geconstrueerd zijn van

18 - 10 staal.

9. De vacuum~. moet met ~ loog (7%) als omloop en koelvloeisto f worden ge br uikt . Di t is een waterringpomp

2. De Kraakoven. Door de hoge temperatuur van de oven wordt aan het materiaal van de buizen zeer hoge eisen gesteld,zowel wa t corrosie betreft,als stijfheid bij de temp. van meer dan 7300C. tot 12000C .Hiervoor

moet het z.g. Sicromal 12 worden gebruikt van ongeveer

de volgende samenstelling: 23~ Cr,

2,5

%

Al , 1% Si .rest Fe Er vormt zich een beschuttende oxydehuidje,dat verdere

aantas ting voorkomt. (9 )

L

r:

/h l ~ T ~. (..L

~nd e r geschikt is he t 18-8Chroomnikkelstaal, vanwege , ''1t'~'i "L J I

het hoge nikkelgehal te. (\{'!' ~ ~\ (,(~p:~;i'(. {.'J

3. De Gaskoeler moet ge con s t r ue e r d zijn van r.v.staal 347( 18-8;

ook vanwege de hoge temperatuur en oxydatie. Oxydatie op de lasplaRtsen blijft niet uit en dus is een

goed-,,

kopere"Li e bi g koeler of bakkoeler ,die uit een stuk buis bestaat een punt van overweging waard. Di t is natuurlijk een economische kwestie.

26

---~ - x 10 20 30 40 50 60 70 80

₉₀

100

l

I 11,2%

Damp-Vloeistof evenwicht Azijnzuur-Azijnzuuranhydrid

(naar- 0thmer D. F. (10) )

x

r--~-r:====r---A 10

gew.% azijnzuur in vloeisto f

1/\.6

o

o

o

o

o

I 0

o

, 0

99

%

VII.Berekening van de continu-destillatietoren.

De voeding ruwazijnzuuranhydride bestaat uit 88,8~ anhydride

en 11,2% azijnzuur (indien we sporen bijproducten hierbij

b~itep beschouwing laten). Dit mengsel is als een(bijn~

Árl "-ktr:

~l-mengsel te beschouwen en de scheiding van ,he t mengsel

in azijnzuur (99% ) en anhydride (98 %) kan (dan ook, continu

ge-schieden in een toren onder atmosferische druk.

Voor de berekening van ~et aantal theoretische sc~o­

tels is de eenvoudigste methode,de grafische methode volgens

MacCabe en Thiele. De evenwichtslijn voor dit binair

stel-sel is bekend(zie fig. 6 )en in ~et diagram kunnen we snel

met de trapsgewijze constructie het aantal theoretische

schotels vinden. De evenwichtslijn is gegeven in een

diagram ,waarbij de y en x-as het gew.% azijnzuur aangeven.

Indien deze niet gegeven was ,kan de evenwichtslijn

gecon-strueerd worden uit de relatieve vluchtigheid van azijnzuur

en anhydride in het evenwichtsgebied.De evenwichtslijn

word t dan: eoc Pz .

Y

=

1-x + «x met ~

=

Pa

=

rel. vluchtLgh.

De constructie van de 1e werklijn:

R 1

Y

_{n + l =H +}1 _{x n} + R+ 1 _{x d}

volgt uit het punt x

d op de

45

0 _{- l i j n en het stuk xdÁR}

+ 1)

dat van y-as wordt afgesneden. De Refluxverhouding moet dus

nog gekozen worden. Deze is hier gekozen voor de.voeding als

vloeistof op kooktemperatuur.De q-lijn stö8t dan loodrecht

op de x-as. Bij de minirr.ale Re f l uxv e r ho ud i n g voor de

vloei-~ X;.~Ol({ . .

stof op kooktemperatuur volgt ult de g_{r a f l e k dat Rmi n}

=

99/

18

_,

5

eb.~

_.

_"

=

4,35 .

Me t R

=

2 x R

_{mê n.}

. wordt dus de R

=

_{/ )}

~

Voor deze Re f l uxv e r ho ud i ng is de I werklijn bepaald.

-Het snijpunt met de q-li jn bepaald het twede punt van de

2e werklijn. He t andere punt van de 2e werkli jn ligt op de

45

0_{- l i j n bij de ge s t el d e x}

k =2%.

(

98%

anhydride).

Uit de trapsgewijze constructie vol gt dat bij deze

Re f l ux ve r ho ud i ng 13 theoretische schotels nodig zijn,met

invoer van de vloeistof op kooktemperatuur boven de 10e

28

Bij invoer van koude vloeis tof is

d

_e

~~

_~

_~~~~

_e_~~e~~.~x.~~~~hou-

L:-...f;J

ding weliswaar kleiner(en dus lagere_{_ __ - - -} opwarmingskosten~maar

/~---'---.. -- ~-u. - -. _ .. _ . ...

fl

n

constructief wordt de toren onuitvoerbaar(oneindig aantal /~

-, [>. theoretische s cho t eLs ) Bov end i en is bij

lett

~

....

an deze

minimale refluxverhouding weliswaar het theoretische

schotel-ge t a l ( 17 }ma a r de vloeistof belasting en dampbelasting boven

in de t or en is veel kleiner dan beneden de voedingsschotel,

zodat voor een go e d e werking van een gepakte toren de

dia-meter verschillend zou moeten zijn. We hebben nl. veel Ke t el

-product en weinig Destillaat. Me t een iets grotere Re f l ux

-verhouding en vloeistof op kooktemperatuur hebben we zoals

eerder vastgesteld een schotelgetal van 13 en een reflux =9.

1

We kunnen

(,-

~

~

vols taan

met één diameter voor de hele toren •

•

/ - "De voeding is: kg/h temp in uit s.w. v :«, nodig

-:

7"\

azijnzuur 16,74 40 0,54 96,8 870 kcal/h

(.

IIJO:

/)

anh dride 139

°

0,47 92,2 6020 "

\ ---./ t- totaal 149,74 40 i36 6890 kcal/h

zijn dus nodig voor de verwarming van de voeding.

De zuiverheid van het product moet zijn groter dan

97,5% (technisch anhydride),we hebben daarom de x_k op 98% an- )

t ~~ /~I,

hydride gesteld. Omdat het opproduct teru

_-.

ggevoerd moet wor- /~

-

~-den hebben we de x

d op 99 % azijnzuur gesteld. Ui t de

materiaal-balans voor de componenten volgt dan:

F~1f = D~'ld + KX_{1k ,dus} 16,74 = 0,99 D + 0,02K

FX2

=

DX 2 + KX2 en 133,00= 0,01D + 0,98K

f d k

waaruit: D

=

14,2 kg/ho en K

=

135,5 kg/h

R

=

9

=

L/D . De vloeistofbelasting boven de voedingschotel

is L = 9D = 127,8kg/h en de dampbelasting G =142 kg/ho -~

De condensor moet 142 x 96,8 = 13750 kcal/ho afvoeren,bij 1189C.

De vloeistofbelasting onder de voedingschotel =127,8+149,74= 277,54 kg/h = L'. De dampbelasting G'= 142kg/h

Me t enige benadering is de toe te voeren warmte ook 13750kcal/h.

in de Ketel • ~o ud en we rekening met het verschil

van

de

tempe-o ketel, 0

ratuur van de voedingschotel =136 r, en deV138 C,dan moet nog

118kcal/h erbij worden opgeteld,dus totaal wordt de toe te

voeren warmte in de ketel: 13868 kcal/ho

Het bodemproduct van de destillatietoren is: 135,5kg/h (98% anhydride,dus aeguivalent met 132,9 kg/h 100% anhydride

Bij 250 werkdagen van 24 uur is de productie dus 800 ton/jaar.

r

Resumé: Productie

100% per uur: anhydride(98%) ...•. 135,5kg/h = 133kg/h

~erd. azijnzuur(37,f%) .•••• 39,5 "

Verbruik per uur; azijnzuur(99%' voor.keteen 106kg=105 kg(100%)

1

" voor absorbtle 88:0-14,1 = 73,9 kg/h ~

~otaal azijnzuur 178,9 kg/h(100%)

triethylphosphaat 0,2 kg/h

( 1) (2)

(3)

(4)

(5) (6)

(7)

(8)

(9)

( 10) 30 Literatuur:

Fa i t h W. I . , Key e s D.B. & Cl a r k ~.l . , Industrial Ch e mi caI s ,

2ded.,24 (1957).

A.G. fUr Stickstoffdunger,F. p.no669150(1929) en

o .

H.Dreyfuss,F.P. n 714062(1931).

W. L. Ha r dy en F.D.Snell,Ind.Eng.Chem.,49 851-52A(1957).

Faith

W~L.,c.s.,Ind.Chemicals,2nded.,25(1957)

Wi nn a c ke r Kûchl er,Ch e mi s che °:'le chnol0 gie, band 3,704 ( 1959) .

Perry J. H. , Ch e m. Eng. Hand boo k , 3r ded .

219,228'

~

"e

w

York(1950).

B.I.O.S. Final Report No 10 50 ite m No 22,93.

rd °

Perry J.H.,Chem.Eng.Handbook,3 ed.New York(1950),p.238.

Chemie Ing. Te chn . (1960),advert.Phoenix Rh e i nr oh r A.G.

.lJ~

...

~

...

i

f I '"

~

\

Jt

WASTORENS

J;lIi

VERD' I AZIJN ZUURJO...

OE511 LATIETOREN

r

~

~

~

:

HI

îij

KOELWATE'l a.71 1....71ngQQCIIL.~ ~__J ...fiÄS

1ft

-..

..

.

-« .. , I _1IJ. A711N7111P QQOJ.

I

_I

_He

-

I

f---

k-'

g

L-i

\

1\

~"' '1. L·L\ <9J(lo) Jo---STO OM

\

~

G-tr-,

,,,....J_A ~ .t,

RUW IAr-HYDRIDE 88.8'1> VERO ~ZIJNZUUR

37'"

~

~

tJ

- -. i:. --I

-1

NH_J ~~'\~I\~/I-~l

~

r

J

f

J.

l00~ TRIAET HYLPh11 5!'rl",,: VERDt.MP ER

r--'

ZI.:::W

~~kk.J

tw4

CU,,~ ~

;

~f.J

',

~

'

t~

LL.

~w ~-r

\;LIl~

v....

'\rt.il..m-J.~ ~ J..t~.

Lu

l,·v ~~

*'-

VvV

Awkt...-_ck

V<'IJ

+u

n.r..tAv>

.

MtM:.q ~;;k (....~~ ''' Iv- Qû.."L.., -c, ~-e.... ('L ~h..v.

LcrL

~.~t-~ ~~. {

\hw

~

""'4.A

'1.Jl.-t

J,...

fA~

.

. Î ~11. .

Cf

I.Jw~ .

P

1.4 : V1 .t..t-lr~Î- <\.JL..4.tJ,... ~,."., ~(L4-·. t ')

e

2.t~

dL.

~~U

.

~

~~t

.

of/L'"

1-

kt

t

r~t l~

'

~{

a

(;~~ fVv..t.t - .~~U~·.~~

~~)

'-ow.,,-V'-(

~

crd-f.,uJc.,r .

C

A.J

Mlt<.-U-

t!A4w.JL.,

.

~~

.

~t- ~\l ~~L~ ~ 'Irt.J~l

U4....:

~

r

f

~·t;l

t.

-=:D

BEOORDELING PRACTISCH WERKEN.

Indust r ie :

Naam student:

Per iode pract ischwerken :

Technisch inzicht:

Omgang met personeel: Omgangchefs:

Vlijt:

Event ueleopmer kingen :