Verslag bij het processchema: Acroleine

-

...

.

i 1

,

.

(

-ti

-r~J

-~

r

, r IERDAI'f'ER Ac.etalr1ehyda lucht r -o <7,---I I I I :i -T o " r---.CONDENSOR /'

r

j

t

~

<

-r/,

_-, , ~ ~ ;' ,.(/ -- --- -ijl

r

i[r:

1 I "© 10' -] I (ê' ~ L -- ~t+ Jt'rwarm~n k ~el-r

.

~

.

6.----'

pES TILLAT ëKClOM 1

th.----, ~-.

I':

\

I I 1 " '1 '

':

-I IL....Jo-_ -:.,.. , I I I I i I : L __ I o o , terugvoer DESTILLATEKOLOM 2 - - - ,- 9 o 0---i o I I I I o afval'Mllter I I r-' I , I 0 -o I I I terugvoer

: CESTILLATIEKOLOM

I I 1 __ . ____________ _ P. d. voooo M . . rt 1960 p'Jl,mnr r.,.du ACAOlEI!! Schaal 1/20 "

/9JJ

)

,.

-

..

P.rte Voord

T4

I ViD L:euwenh08ksingel 2~ Delft . / (/)~ I

Acrole!ne is cte eronctstof voor vel e chemische producten. l J

Hiertoe behoren zowel f6rm~ceutisc~e pr~paraten,als

wordpn: Ivlethionin,'l'r;'ptophF.n,en Sulfap~Trimictin. Tot cte

tweerien behoren n.E .• ; l:" exig'8s,JlCluktpl heerz,AcriEin ,

KomEkrin,rte 12atste twee worden febr uikt bi~ het impregneren

vF-n text:iel.

De werel rtprortuctie VFn Acroleine is nog vrij klein:

de gr ootste fabrieken makrn s'ech~s 20 t on per maand,

hetwelk rins overeenkomt met een pi l otp' 2.ntst2.ctium.

Deze capp,citpit Zé?l ook é;é;;n ctit s~em8. ten groncts1E"Ë li{[en.

In ctp inrtustrie worrlen hoofrtz~kF 'i~k rte twee volgende

methorten toe~epFst bi~ rie bereirtin[ van.Acro1_eine:

2. De directe oxyrt&tie van propeen met zuurstof.

De eprsf,p mpt:~orie Z~l voorF l to €epFst worrten bi~

bedrijven rtie chemicPl ien mFken.Een bertr~f rt?t reeds

kiezen.

De tweerte metharte lift voor cte hfnct in de

I

I

L

Uitgapnrte VEn dR fpdFcht e d~t het ontwer p dient voor

een bedr(f dat reeds for~al ine produceert ,zal hier de

eerste methode gevolgd worden.De ee~heict za' [pbouwd

worden in rie onmidde' :::"ke np<bijheict van riit bedri~f.Dit is

verantwoord omdat for mal ine betrekke' ~k goedkoop is ,en

wordt vF:r"kre{en in op'ossin[en VE"n 30~' t;ot; 40~~ gehal te

aan forma'rtp~:de ,zodat onno~i[ tr~nsport; z~, worden

ver meren.Het ~roduct za' dUf~ moeten worden tRtn:..nsporteerd.

Dit is geen bez~aar,d&ar acro' eine geen directe invJ oed

van de markt ondervindt:het ü : een halfproduct.Het

houdbaar i~ ,~~n opeeheven worden door het toevoegen

VF,n eenk' ein8 hoc_{vee'11eid inhibii;or .(),2;0 Hydrochinon}

iH voldoende voor maanden' an[e opslag zonder neersl ag.

Chemische en p~?sische pspecten. (I) a) (1) (

'6)

Ven de vier stoffen dip Ran riit proc~~ ri· e'nemen

nortiE om hei; procts te kun~en beoorriele~.

Acroleine: dit ü; hi't eenvour,i{stF- onverzedi{de a' deh.yde ,

en dUf zeer rPFctief. }[ei; is epn v' oeistof met stekende

[eur. Z~: po'~rmerisp,ert femFkkel::~1{,en is hierdoor slecht

houdb82r. (c

1)

1

=

0,51 1 kc CL 1 /k[ .

oe

(c ),

₌

0,3 11 p ~ ''';

\.

d = 2 0 _~-- kf/m"

----kpt .

₌

51 ,9

oe

H _v = 1 2'3 lec a' /kg !'.~o' .t.ew.=56, 1

Form2 ]rtehy~e:~it is het eenvoudigste a'dehyde .H~t i A

houdbaar i~ op'ofsin[en tot C& . 50~,rn22r pO'yrneriseert

dfn toch no[ vr2~ [em;n2.kkeli~k,voor&.1 bi~ verwarmil':€.

(c p) , ==

C,

5

kc è-, Ik: [: • oe (c p)

g

== 0,277

"

1 ,0F,7 -'5 d ₌₌ ké:/m -kpt ₌₌ -19,2 oe F _{v =} 1F6 kCF'/kg Mo'

.

tew

.=

:'50 kpt .30';/, op'.= 9f , 95 oe

het is een zeer v l uchti[8 vl oeistof.

',.:ifater: ( I _\ \ , ('c _{. pi'} ') _{= 0,522} (c î _=0,259 pi;

"

0 _{= 2}, 1 kpt.

₌

1°

_-

,

P H

₌

13F v TvIo' • E e w.

=

44 (c )

₌

0,45 kC8' Ikg . oe p'[ d

₌

o

--.,.-

,

LP' , . / KE/:î3 H

₌

53F, kcaJ/k[ V Mo' .f-ew.

=

1P C3JN)(Ç)

b

',

\/y J :J (.~ ., '"~

Volfens de l iteratuur iE het warmteeffect vpn de re&ctie

b~ 3000

e nihil.Beneden oe ze temp. is de reactie endotherm.

Waneer het proces b( oeze temp. uitgevoerd wordt,hoeft het

De re2ctie is een alriolco~ctenêatie : (I) (~)

=

Als kftfl:sptor wor~t een ctehyctratatiekata'ysator Lebruikt ,

Sil ic~~e' + 10~ Na.Silicaat bl~kt goeri te voldoen.

O k o . L · _{l • .L} TI1-_110.co _, P ac; h' r t , + j\ ~ I 0 2 3 _{l .} . '-- een [; e _{S C} h _l . kt e k _8. t _E 1 Y _{S è} t ₀ r •

Met rie eerHtgenoemrie katelysator wordt een conversie

vén 50~, berf?ikt per doorvoer.Door het teruf[eWonnen

Aceeta'ct' h~rie en Formal ine weer in het proces te voeren,

worr, teen 0 pbrengs t verkrefen ct ie 70r:"j - f o;;j van cte

th e 0 r e t is c h ( is. ri ere c ter e n ri e 3 O~~ zij n v f rl ie zen d oor

nevenrefcties en polymerifatie t~rtpns de scheidin[.

Vooral b~ rie concentratie van Formp'ine door destil]atie

/ worctt veel verlop:n riOOT po12Tmerisatie.

De reactie worrt uitgevoerd b~ 3000C. b~ riie

er nog niet vee' nevenprort mrten on ts t U1n. Hiert oe

behoren:crotona'rlehyrle,en afbraakprorlucten als CO

2 ,en CH4

Bovendien wordt b~ rieze t0mp. het warmteeffec~ v~n de

VeT'NiièSel en V8.n ril" kEtF-l.'/Sé t e; , hetgeen om cte twee

mRanrlen plpFts vinctt .Na een periocte Vén 6 ctagen wordt

-.,i" (,u f ! i, (". ,

.. ---- 0

de kpta'yspt,or [ereg8nereerri met lucht ~an 500 C,

r r r r r r r r r r r r

~(' .. :"\( t. (e.(

j i

o

De fro~~f~offen mOeten b~ atmosferisehA rlruk op 300 C

te we t en ee n vprr 2 mpe r en een voor·11C rJllp. r . J[ iernF komt he t

men[s~l i~ rle reac~or.Na rl~ reEctor moeten de producten

[econdAnfeerrl worden.Om ~~v~ e1 verlies roor o~vol1edi[e

met water CeWFf,sen.Jht 1,'lFSwFter V/orrt h~~ het product gevoebd.

Ee~ zo vrrk.TPfen m~nf.se1 'Nordt; in cl.rie des~illEttietorens

continu gescheirten.

De [ Istelrte procluctie van 20 ~on per maanrt vergt, over een 720 uri[e wrrkmaand ,een productie van 30 kg/hr.

1 Ac .&.ld + 1 Porm. = 1 lier. + 1 water.

44k[ 11 + 30k:"[ It

=

5hk[ 11 + 1Pkf It

Voor 30 1'{/h..r Acro1eine, is r.us bj~ rte re2.ctieomst8.ndigheci.en

(c or:v .=s:,r') norh[ ,CE.. 45 k[/ht' Ac . a 1d. ,en 3C ké:/hr Porm.

}je opbrenfft; ii" PO,', VFn re theoretisehe,duf: ü: nodi€::

hO kg/hr Ac .elrl . en 40 kb/hr Form. Di~ laatste worrlt als

30rl _{, of! OESln[ t;oe[eVOefcl} 1 . _{,ZOd8t b:~ de voedin[ no{ 93 kg/hr}

water zit.

T~rtens hF~ proces word~ behalve ca. 20 kt-/hr water in

-r

r

t"lul.,

-G~\t1J 1

\

\

\

Voer' in[ reector Voen in[ c or; rl. enE or

w2tAr in 'NE f i; ore n

Voer in~ 1{010)1'] 1 Boei.. '"Ol . 1 rlf-F-r 2 Top

_"

11 3 ~orJ kolorrl 2 ( mF): • ) Horlem

_"

_"

TOIl kolom

3

zj~t&P ko l o11'J -;z; -Doei.em 11 .1 .üner[ ie bE 1 8.ns IC n. Ac .Blr . 193 C 60 1 ~:~ 30 32 t) ~ 20 219 30 143 0 62 30

32

h/ 0

c

76 0

o

32

0 32 30 30

o

polymeren Form. 40 20 ') 20

o

20

o

o

'iVf<. ter nes t . 93 0 103

P

20 123 12'5

o

47

76

o

o

5 5

o

o

Al f nulnivea.u vrorrl+; 20°c genomen, rlii; is ook het

kookpunt V2.n Aceetalei.eh.:/rlA.

/\~

18

)e ~\

\ tJ- ....

-

~

Verrl(mpe~: Stof T 1 ÁC .;::-lrl . Form. 11 11

i

2 n (1..0_(~: l \ 2G 1r;" ) .,)

.

k

Clo

l

,

....

t

\.y~'C

-

\ ----VoOrW[rmAr: c l' -() 2r_,01 ~:'-- ' Cl,? 1 , C 2e,7 40 Stof T 1 rC2 c P C P ('1' 2 _'1' -1' Y Lc .2.' ('\. 100 3()0 0,259 51 ,P Form. " " 0,27_{7 ~5 ,4} Wóter 11 11 _0,45 93 Re8ct;or: Q

=

0 136 1:J7 22h 616 k~/hr 60

40

93 40 on ..I ,> (' t kCé.l/hr

9040

+ 55440

=

74900

kce-.l/hr 3120 2200 + f 370 Q

=

13690

"7\

-, I " iC\{,f < Condensor: \,/1' .. ,1' "-Stof _T1 T ₂ c c ('r' -'T' 'î H p p -2 -1' _v Acr. 300 70 0,3 69 12 '", Ac . 81 ei • 11

"

0,259 59, F; ₁₃₆ Form. "

_"

0,277 h4,4 1F6 VV2,ter _" 'I _{0,4~ 103,5} 5~)6 , \(. "\

C onrl ens or: Terugvloeiverhourting

=

2)

Stof T J-l v k[/hr kcal/hr Acr. 4~ 123 90 -11070 AC.Flrl. 'I 136 9h -12f 00 Q

=

-23P70 --;;:;:;:;:r Verr.amper: Stof T 11 k;/hr lçc F~ 1 /hr v Water 07 ~. , 536 165 f900() Form. 11 _{1H~ 2~} ~50 (~

₌

g'5650

-:::=:=-FormF 1 ine 1\01 _om.

Condensor: (~Cerurvloeivr rhourinf.

=

41

S-t;of 'r E l{-;/hr kCE1/hr v WEter 114 53h 2Fp -14364P Formaline 11 1Fh _{6" , ( -12462} '-;;

-,~ =-45h110 Vero emDer: ₊ ~)t of T H kt/hr kc al /hr v 'NEt .. r 121 53f) 33) 1795f)0 Q

₌

1795hO

----') i H 192 196 2~)O f)40 Q

\

I

\

/

\ I

\1

1\

I \

! \

/

/

\' , Cf ::.,

1

,.j k€/hr kC21/hr '30 \, \ -5760 , .. \ 32, / / -5FfO _/ 20 -5000 ~ 103 + -61POO ç Q

=

-7P 340 .'-

.-Acro 1 eine kOlOIl'!: Condensor: (Teru{v1 oeiverhoudin[

Stof T H _v kf/hr KCF1/hr

l\.C . F' 1 (Î • 25 13fï 120 -1fï320

q

₌

-1 F320 Z~aftap Acro 1 eine:

c (1' -T'))

Acrolei~e

50

r

1~

~

30 -450 {~

=

-450 Vernemper: 120kg/hr 14760 kCE1/hr 14760

_"

Toelichtin[ v~n h, t Echem2. (J) (<I) (rj

=

3)

De 60 k[/hr }i.cee-t;8lc4eh~rrle v.'orctt continu in de Etroom

VFn 133 kf/hr Formé'll ine [einjecteerd.Beide stoffen z~~n ~~..M<~,,('

vloeibéEr.Vü Ren buffervét wordt (bt mengsel aan een

V

[f'voectj-JJeze bestFF-t; uit 6p buizpn VRn 2m 1enfte ,.on

~

.

inch

diamp-t;~r. De diAmeter VEn de verdfmper is 200m~.De verdamper

o

wordt verwarmd met stoom Vfn 115 C.De gfvormrle damp wordt

VEn ctemee{es 1eurrl_{e vloeistof teaheicten in een druppe 1 afsc}1_leider

w8.8.rin een gPES.

De dB~p wordt hierna in een w~rmtewi~se]Har tot 300°C

verwarmct .DeL;e beEtlllat ui + 4 passef Vé:n P buizen VF.n 1" diam.

en 2m 1enfte.Deze voorWErmer iE in een oven gep1 2atst die

met starlsgEs of met o'ie [estookt kEn worden.

I·

De reEctor befte2t ui~ twee cOFYiale cylinrters met

dü-meter::: r r f:ppctif~ve~::.k "VEn 230mr1 en 430m'11,Hn een lenGte

VEn 2m.De kEthlysstor bevindt zich tussen de twee cylinders.

De voeding wordt over dF hele omtrek verdeeld dmv.een

l)e .'RE.ctor is zo ol'{cstelct dat vor vervn .. rmin[ de rookgassen

VEn cte oven {~brui~t worrlen.Mocht de reactie te exotherm

worden drn kEn met lucht; [pkoeld worden.De regeling geschiedt

mRt schuiven.De hRte gassen worcten in tegenstroom langs cte

reactor gpleirt.Eventuee l kEn ook nog gekoeld worcten door

\.

~een str

O

Q~

koud water in de vorrtinr vsn de reactor te leiden.

Om de k~talysator te kunn(n refenereren,kan de voorwarmer

gevoed wor~e~ met lucht.

Na de reactor wordt het men[se l gecondenseErd in een met

water g.ekoelre condensor.Het con0.ensFFt wordt VE.n de niet

[!condenseprde [Pssen [escheiden,waarna dezen in een

w~'f:t;oren met 'NElter worrlen [:eW8ssen.

D0 condensor bestaat u~t F~ buizen VEn 2m,met een

diEmeter van 1".De Wé'E;toren if, [epakt met rascllié:rin[en.

De efmetin[en z~n: l engte 2rn,diameter 250mm.

Het WEt1er worrlt met het conctensEc2t gemen[ct,en continu

viE een buffertank in de 10 destill~tieko'om beleict.

De scheiding berust v011Prli€. op précti),ge[evens.

de onderste helft; uit een pakkin€ van rashigrin[en met ,

konen j\croleine er: i.ceetalrl.eh;)'cie .Het boorrJprortuct Ü een

l/f;rrer bpvé-t ~pt borlemrroctllct Yé'n r'· eerstf-c K010J11

het ever:tut'!pl [evor::Jnf': crotcEFlrlrh;,ne.

BOvfnin cte ko' OT'1 worni; E~Tdrochinon t08[8VOe[ct tot een

hoeveelheirl Vé-n 1~ ,tl r voorkomin[ v(-n polymerisRtie v~n

Acroleine .D2ar di1 toch niet [eheeJ te voorkomen is ,z~n

rie conrlensors en rie kool-ketels verticaa' ~.epl8.8.tstom zo mip.

J11oge'~k ffzettir:g vpn teer~chti€e producten te kr([en.

De VF rrlunrle PormFl ine wordt in ne tweerle ko' 011

feconcentreerri .Deze ~eeft S0 schotels norli[ .De uitvoering

is een [epakte ko'on met rafchïgringen.Foewf l het uit cte ctEmpspa.nnin{skro:'lrne nie 1, is t,· verklE.ren,komt de

€;econcentreen'.e forrrm'inp uit rle tOIl van ctf-; kO'O!'l. (~)'

Het scri:nt. echter toch mo[e':~" tr z:~.n cte concentré,tie zo

~ ~ tot stand te bren[pn.~e~ tracht dit te verklaren door

het ?orma1 _{rl.ehyde eni[} E' chemische omzettin[.en te 1 &ten

onrterf&a~ t~cter:f rie rlesti'lrtie.

De vF·rkrp.{pn [econc"'ntreLrrle Form8 l ine 30~~ - 40~: wordt

in het proces teruf€ evoerrl .Het bpvpt nOt 1 - 2~ Crotoné.l ct.

Het borlerrlprorl.uct is hoofctz&1.cel~}:- 'NEter en worctt uit het proce!': verN:~rlert.

De rorme'ine ko'o~ wprkt onner 1 atm. overdruk. JI e t ct est i ' 1 é' 8 -t. V é r. cl e e e rf' t e kO' 0;11 wor ct t. e ven een s

continu €opvoed E'é,n een kolom [epEkt J11pt r8.schi€:ring~en

toteen waarne van 50 schot.e's.

Het. cteE:ti l1 82.t is )'.cAei8'rle}-;~Tcte . Dit wordt ook in het proces teru[[evoerd.

Ui~ de bodem v~n ~p Acrolei~ekolom ko~t ee~ ~leine

hoeveelheid [epolymeriseer~e producten.

Acrolpinp met een zuiverheid V8TI 9~~ wordt halverwege

de onderste ~plft V2n df ~OlO~ af[etRpt .Lr wordt ter

c o~s erver i~€ r.of

1<

Eydroc), inon t oe{evoé[d. Ook bovenin

de ko'om wordt hy~rochi~on toe[evoe{d,evena1s b( de eerste

kolom.

Ir: het IJroduct. zit l.üteindel :~1{ slechts iets meer cl.é:A.n

~ 1~~ Hydrchino!'1.De Fcnrcere 3f, best&2t uit WFt IJol ymeren en

vmter.

li-terat uur.

(1~ Kirk - O-thrner. ~ncyclop~rtia for c~emicf l -technol o[y

I ,p173

(2) Irt. Pirs-t f'up}J' eY!lent; VO'CdTJe , p1 (1957)

(3Y

F .~. Eherwoorl ,look c2reful'y at Acro'ein.

}etro' eurn ~efiner 35 n012 p151 -6 (1956)

(4) H. 5chulz,& E. WEfner, J~ngr;w. Chem. 62 10h (1950)'

(5)

B.I .O.5 . FinE' report 7P3 (1945)

(h) j!...L. ?iret (\; M.W. ~~a11 , Disi;il lation princip'es

of For~E'~eh:rle E: Jutions . I .~ .C . 40 p661-72 (194f)

41 p1277-f h (1949'

1.<,