Fabrieksschema betreffende teepol

r

I ,'4 ". , ,. l,.,'! . , ... I

FABRIEK$SCHEMA BETREFFENDE TEEPOL.

, ,

. ' "

A.UTS JULI 1953. '

=-=----

-

----FABRIEK$SCHEMA BETREFFENDE TEEPOL.

Inleiding.

De synthetische zepen beginnen tegenwoordig naast de ge-wone zeep, bereid uit vetten, een steeds grotere rol te spelen. In de U.S.A. is tegenwoordig 45

%

der gebruikte zeep van syn-thetische oorsprong.

In Nederland ligt dit percentage bij

23

%

en ongetwijfeld zal dit nog groter worden.

De belangrijkste nadelen der ~wone zeep zijn:

~ Bij aanwezigheid van aardalkali zouten in het normale ge-bru1kswater, slaat het vetzuur neer in de vorm van on-werkzame Ca en Mg-zouten.

In de industrie is men daarom gedwongen om van zoveel mo-gelijk onthard water gebruik te maken. Ook in het huishou-den gaat op deze wijze veel zeep verloren. De Ca- en Mg-zouten slaan bovendien bij spoelen op de vezel neer en ma-ken deze bros en hard.

In de kleurstof- en appreteerbaden, waarin men met een capi11air-actieve stof als bevochtiger een gelijkmatige aanverving bereikt, kan men in verband met aanwe zige zwa-re metalen, niet met de gewone zeep werken.

2e De vetzure zeep reageert vrij sterk alk:a.lisch. Voor de waswerking betekent dit geen nadeel, eerder een voordeel, maar de vervilting der wol' womt er sterk door in de hand gewerkt en kan vooral bij acetaatzijde ernstige schade be-rokkenen.

~ Houdt men de PH laag dan hydrolyseert de @ewone zeep en slaat als vetzuur neer, dat door de @eringe oplosbaarheid onwerkzaam is. In de textielindustrie, waar men dikwijls met zure baden werkt, kan men dan weer de gewone zeep niet gebruiken.

4e Gewone zeep wordt in zeewater uitgezouten en is dus daarin niet bruikbaar. De synthetische zeep betekent vooral op schepen een ware uitkomst.

Wat de werking van zeep betreft, kan hierover zeer be-knopt het volgende gezegd worden.

De capillair-activiteit van het Na-vetzure zout is een gevolg van het sterk polaire karakter en de tegenstelling, verkregen door koppeling van het hydrophobe deel van het mole-cuul, dat in het algemeen bestaat uit een paräffinische keten van 10 - 18 C-atomen, en het hydrophiele deel, de COONa groep. Heeft het molecuul minder dan 10 C-atomen dan overheerst het hydrophiele gedeelte te sterk, om een bevredigende waswerking

,1

te krijgen. Bezit de C-keten meer dan 18 C-atomen, dan wordt de colloidale oplosbaarheid van de zeep te gering.

- -- - -

-_._---2

Hieronder zullen enkele synthetische detergenten worden besproken. (Litt. I t/m 9).

a) De Turkse rood oliën waren de eerste synthetische

deter-genten die op de markt kwamen. Bij de bereiding hiervan wordt ricinusolie met zwavelzuur behandeld. De aanwezige dubbele binding addeert een zwavelzuurmolecuul en de OH-groep wordt

veresterd. Na neutralisatie krijgt men:

CH3-CCH2)5-1H-CCH2)2-yH-CH2-CCH2)5-COONa 0-S020Na 0 S020Na

De invoering van de hydrophiele sulfaatgroepen verhoogt

de oplosbaarheid van het vrije zuur en die van de Ca- en Mg-zouten aanmerkelijk. De Turkse roodoliën zijn hierdoor goed

bruikbaar als bevochtiger in zwak zure verfbaden. De was- en

reinigingswe:rking zijn echter door de sulf'aatgroepen geheel verloren @egaan.

b) In de jaren 1930-1931 kwamen de I.G.Farben met Igeponen.

Dit ~jn stoffen waarin, uitgaande van de vetzuren, de carboxyl-groep onwerkzaam gemaakt is door haar te condenseren met stof-fen die een eindstandige sulfaat-groep in het molecuul brengen. Igepon-T, het condensatieproduct van een vetzuur chloride met taurine (aminoaethaansulfonzuur) is de bekendste.

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CON(CH3)CH2-CH2-S020Na

De verlenging van het molecuul, de eindstandigheid van de hydrophiele groep en het onschadel~k maken der carboxylgroep, heeft geleid tot een uitstekend product met zeer goede eigen-schawen.

c) De derde 1M3g die tot zeer belangrijke producten leidde,

was dié, waarbij de carboxylgroep van het vetzuur-molecuul ver-vangen is door een sulfaatgroep •

Hierdoor krijgt men zeer goed oplosbare, neutraal reage-rende verbindingen, die weinig zuu r-gevoe lig zijn en waarvan de

oplosbaarheid van de Ca- en Mg-zouten ruim voldoende is. Ook de waswerking is goed.

Hierbij werd het vetzuur gehydrogeneerd tot de primaire alcohol, die weer veresterd werd met zwavelzuur en tenslotte geneutraliseerd tot:

CH3(CH2)n-CH2-ü-So2oNa

Men heeft dus te doen met een sulfaat vanwege de 0-0-8

• •

NUl:-b~nd~ng en met een sulfonaat die een O-S- bezit.

De gesulfateerde vetalcoholen geliJken veel op de gewone zeep, maar hebben daarnaast nog enkele belangrijke eigenschappen.

Ie ze zijn neutraal in oplossing;

2e het vrije zuur is oplosbaar en nagenoeg even capillair actief als het Na-zout. Ze kunnen dus in waterige

op-lossingen van elke PH gebruikt worden; alleen een hoge zuurconcentratie en verwarmen geeft hydrolyse tot de

oorspronkel~ke alcoholen.

3e Ret Ca- en Mg-zout is oplosbaar.

De prijs der gesulfateerde vet alcoholen ligt zeer hoog ten-gevolge van de hoge druk apparatuur, nodig voor de hydrogene-ring.

d) Bij de tot nog toe genoemde detergenten zijn de grondstoffen steeds de vetzuren. Men heeft getracht zich hiervan onafhanke-lijk te maken. Zo kwam de I.G.Farben in

1937

met een niet iono-gene verbinding, n.l. een condensatieproduct van een alcohol met aethyleen oxyde, waarbij zoveel aethyleengroepen aangelegd . worden dat voldoende oplosbaarheid wordt verkregen.

Analoge Amerikaanse producten zijn: Tri±en van Röhm & Haas.

Hierbij is een phenol gekoppeld aan het residu van een iso-octeen bereiding dat bestaat uit tri- en tetra-isobuteen. Ver-vol@ens laat'Sg phenolische hydroxylgroep in reactie treden met aethyleenoxyde en wordt de eindstandige alifatische OH-groep veresterd met zwavelzuur:

O-CH2-CH2-O-S020Na

CH3-CH2-C-(CH2)2-CH2-C-(CH2)2

~

Hier ziet men dus reeds een begin van de toepassing van petroleumproducten in de synthetische wasmiddelen-industrie. e) Tergitols.

Deze producten van de Carbon en Carbide Chem.Corp. bezit-ten als hydrophiele groep een zwavel2llur mol., dat aan een se-cundair C.atoom gebonden is.

Zij staan ·dus, wat dit betreft, dicht bij Teepol, dat ook een secundair C-atoom heeft waaraan een zwavelzuur molecuul is gebonden. De in de Tergitols verwerkte alcoholen zijn verkregen, door condensatie van aldehyden en ketonen, gevolgd door hydro-generen van het ontstane onverzadigde keton.

t

'~H'

R-COCH₃ + _OCH-CH2-R --+ RCOCH=CH-R --+ _{RCOH-CH2CH2-R}

Al deze verbindingen zijn hoog in prijs vergeleken met de gewone zeep, zodat alleen speciale toepassingsmogel~kheden open-staan.

De paraffinische keten, zoals die in vetzure zepen voorkomt treft men ook aan in petroleumproducten. Het leek dus de aan08-wezen weg om deze petroleum-fracties te gebruiken bij de synthesE der detergenten. De ontwikkeling zette zich inderdaad in deze richting voort, en nu bedraagt het percentage synthetische de-tergenten op petroleumbasis reeds meer dan 70

%

van bet totaal aan geproduceerde detergenten in de

U.S.A.

De tW3e belangrijkste detergenten op dit gebied zijn de alkylsulfaten die nader besproken worden en de alkyl-aryl

sul-4

fonaten. (Litt. 6,

7,

8.).

De laatsten worden vooral in de U.S.A. @eproduceerd

uit-I

gaande van benzeen, dat gealkyleerd wordt met een kerosine frac-I

tie, kokend tussen

175

0

-300

0 C en vervolgens gesulfoneerd, wat

het volgende product geeft:

R R

~

NaOH

•

S03H

Alvorens nader in te gaan op de bereiding van de

alkylsul-faten is het voor de duideliJkheid gewenst na te gaan wat men precies onder detergentie en detergenten verstaat.

Detergen tie omvat een complex van eigenschappen, b. v. het vermogen een oppervlak sterker dan water te bevochtigen; schui-mend vermogen; emulgerende eigenschappen of de seschiktheid

oliedruppels te scheiden en hun coagulering te voorkomen;

dis-pergerend vermogen of de geschiktheid vaste deeltjes los te

ma-ken en het weer neerslaan te verhinderen; vorming van micellen

of bet vermogen bepaalde stoffen in oplosbare toestand te

bren-gen. Zeer veel factoren spelen dus bij detergentie een rol. Wei-nig voortgang is nog gemaakt bij het oplossen van deze problemen op mathematisch-physische grondslag.

Wil men een detergent voor een bepaald doel maken dan maet eerst de koolwaterstofketen gekozen worden. Dan komt de vraag, welke polaire groepen het molecuul moet bezitten. De koolwater-stofketen en de polaire groep moeten zo uitgebalanceerd zijn, dat zij het gewenste effect in de richting van hun toepassing geven. Tevens dient men zich te realiseren hoe de polaire groep of groepen aan de paraffinische keten moeten worden @abondan, hetIDj door een aether-, een amide- of esterbinding. De aard der binding begrenst sterk de toepassingsmogelljkheid. Zo zijn b.v.

de' esters niet stabiel in alkalische of sterk zure oplossingen.

Uit het bovenstaande blijkt wel, dat men allerlei

combina-ties kan maken, die leiden tot dete'rgenten IIle't verschillende

eigenschappen. Zo onderscheidt men anionogene, kationogene en niet-ionogene detergenten.

1) De anionogene detergenten ioniseren in waterige oplossing

onder vorming van een anion net een betrekkelijk hoog moleculair gewicht, dat oppervlak-actief is en kationen in de vorm van een-voudige anorganische ionen, meestal Na.

2) De n..:i,et-ionogene detergenten ioniseren niet in oplossing.

De polaire groepen bestaan hier meestal uit poly-aethyleen ke-tens, die verbonden zijn aan de koolwaterstofrest door middel van een aether of esterbinding.

3) Kationogene stoffen ioniseren onder vorming van oppervlak actieve kationen en eenvoudige anorganische BlIlilllen, b.v. Cl' of

_,

Br • Let men op de grootte van de productie, dan blijken de

an-te

ionogene detergenten verreweg de belangrijksten7Zijn. De niet ionogene gaan echter een steeds grotere rol spelen, terwijl de kationogene detergenten alleen een beperkte toepassing vinden.

(Litt. 9).

In het kort worot nu de ontwikkeling nagegaan van de syn-these der alkylsulfaten.

Bij een onderzoek naar de bereiding van synthetische smeer-olie, kreeg men de beschikking over een kraakdestillaat, dat grotendeels uit onvertakte paraffinische ketens bestond, met merendeels op de OC-plaats een olefinische binding. Om deze onvertakte olefinen te verkrijgen, moest men in de gasfase kra-ken bij hoge temperatuur en een zeer korte contacttijd. Een kraak-destillaat werd @8vormd dat voor ± 90 % uit onvertakte mono-ole-finen bestond. Bij onderzoekingen op het laboratorium der Kon. Shell te Amsterdam bleek, dat deze olefinen bij lage temperatuur goed ~wavelzuur adderen en dan secundaire alkyl zwavel zuren vormen.

CH3-(CH2)nC~CH=CH2 ---. CH3-(CH2)nCH2-yH-CH3

OS020H

Bij neutralisatie met NaOR krijgt men een product dat veel ]jjkt op de vetalcoholsulfaten, echter met dit verschil, dat de sulfaatgroep niet eindstandig maar op de twee-plaats en ook op de drie-plaats gebonden is.

Daar bij gewone zeep en bij de vetalcoholsulfaten de ketens met 10 tot 18 C-atomen de beste eigenSChappen hebben, wordt hier uitgegaan van een kraakdestillaat-fractie van 1600-3100 C die de ketens met 10 tot 18 C-atomen bevat. Het grote voordeel is dat men hier goedkope grondstoffen heeft. De werkwijze is

aan-zienlijk goedkoper dan voor de sulfatering der vetalcoholen, hoe-wel de apparatuur ingewikkelder is. Men mist echter de hoge druk hydrogeneringsinstallatie.

Enkele belangrijke verschillen in eigenschappen van deze esterzouten in ver@8lijk met de vetalcoholsulfaten zijn:

Ie) De esterzouten zijn veel beter oplosbaar (35-40 %-ig). De primaire verbindingen geven in die concentratie pasta's en vlok-ken in 5 %-ige concentratie zelfs uit.

2e ) Voor Ca- en Mg-zouten is de oplosbaarneid belangr.i,ik groter. De alkylsulfaten zijn bijna niet uit te zouten, dus wordt de mogelijkheid geopend om in zeewater te wassen.

De waswerking is in sommige gevallen misschien iets minder dan bij de primaire vetalcohol-sulfaten, terwijl de schuimvorming ook wat minder is. Het schuimen der nieuwe synthetische wasmid-delen is echter van een geheel andere aard dan die van gewone zeep. Sommige niet ionogene detergenten schuimen zelfs in het

~--- - -

~---r

6

geheel niet, terwijl de waswerking toch zeer goed is. De

consu-ment moet hiermee vertrouwd raken.

Bij de sulfatatie van de olefinen treden nevenreacties op: Ie een polymerisatie die gedrukt wordt door de temperatuur

laag te ho ud en.

2e vorming van di-alkylsulfaten in de vorm van

CH, Cl H,

I

)

(CH2 (CH₂)

1

n

I

n '(H -

°

-

802 -

°

-

r

H

6H,

CH,

Dit di-alkylsulfaat reageert niet zuur meer. Bij de neutra-lisatie van de alkylzwavelzuren en het resterend zwavelzuur, worden de di-alkylsulfaten eerst bij vrij hoge temperatuur lang-zaam aangetast. (950 C). Dan wordt monoalkylsulfaat terugge-vormd maar een deel gaat in een sec.alcohol over en gaat ver-loren.

Wat de sulfatering betreft wordt in het jongste Nederl. octrooi nr. 72.272 gesproken over een filmreactor waarmee men een zeer innig contact zou krijgen tussen zwavelzuur en olefi-nen. Gezien het nog zeer experimentele stadium hiervan is door ons nog gebruik gemaakt van een reactor, analoog aan een HF

alkyleringsreactor

Na de sulfatatie bestaat het reactieproduct uit: Ie alkylzwavelzuren.

2e di-alkylsulfate-n.

,e onomgezette olefinen en

onomgezette paraffinen der kraking. 4 e po lymeren •

5e vrij zwavelzuur.

In verschillende patenten: a U.S.A. 2.078.516, b U.S.A. 2.,,9.0,8,

Q. U.S.A. 2.1,9.39"

d U.S.A. 2.155.027,

worden methoden beschreven om zeer gedeeltelijk bet zwavelzuur door centrifugeren te scheiden en na concentreren weer te ge-bruiken.

De apparatuur moet hiervoor echter aan zeer hoge eisen voldoen en bovendien is de uitvoering subtiel. Vandaar dat ge-bruik gemaakt is van een totale neutralisatie van het aanwezige

zuur.

Na de neutralisatie heeft men kregen bestaande uit:

Ie Na-alkylsulfaten.

e

2 Na2S04.

een wateri@9 oplossing

ver-\

i •

I •

3

e onomgezette paraffinen uit kraakdestillaat.

4e hogere alcoholen, ontstaan door verzeping der

di-alkylsulfaten.

5e onomgezette olefinen.

6e polymeren.

Het

verdere verloop van het proces wordt afzonderlijk

be-handeld.

Wat het rendement der a1ky1ering betreft is de productie

gebaseerd op de gegevens van octrooi U.S.A.

2.139.393.

Dit vermeldt een opbrengst van Na-alkylsulfaat, berekend

op de olefinen, van 59

%.

De jaarlijkse productie is gebaseerd op de hoeveelheid

Teepol, vervaardigd door de Kon.Shell te Fernis in

1949

van

25.000 ton. (litt. 10). De conc. van de Teepol bedraagt 30

%.

Gezien de snelle toename in het @9bruik van de deterg

en-ten mag voor 1953 een productie van 35 à 40.000 ton worden

- -

-Beschrijving van het verloop van het tweede gedeelte

van het proces.

---_._

~-8

De petroleum-aether, die gebruikt is voor de extractie

der polymeren, wordt in een fractionneerkolom weer geregene~

reerd. Als topproduct wordt de petr.aether na condensatie af-gevoerd. Het bodemproduct, bestaande uit polymeren, kan ge-bruikt worden als dieselbrandstof. De warmte van de

afgevoer-de polymeren kan men gedeeltel~k uitwisselen met de op te

warmen voeding.

Na deze fractionnering komt het opwerken van het raffi-naat, ofwel de ruwe Teepol, die nog petr.aether, alcohol en een overmaat water bevat.

Met behulp van zgn. Buflovac verdampers worden in twee

sets resp. de petr.aether en daarna de alcohol + overmaat

water afgedampt.

De keuze der verdampers is gebaseerd op het feit, dat deze verdampers met hun gedwongen circulatie, de afzetting van nog aanwezig Na

2S04 in de pijpen tot een minimum beperken

en bovendien volgens Perry het meest geschikte type is b~

schuimende vloeistoffen. Door het continue toevoeren der

voe-ding en afvoer van ingedampt product, kr~gt het laatste voor

een bepaalde temp. een evenwichtssamenstelling. Deze wordt

doorbroken door in de volgende verdamper b~ hogere temp. te

werken. Opklimmend bedraagt de temp. in de verdampers: 750 C,

800 C en 950

c,

1050 C. De damp uit de eerste set verdampers

komend en bestaande uit petr.aether + alcohol, wordt via

warmte-uitwisselaars gebracht naar een scheidingstank, waarin

de petr.aether en de alcohol b~ een verbl~ft~d van 1 uur

scheiden.

De alcohol + waterdamp uit de tweede set verdampers

ko-mend, wordt met stoom als voeding ingevoerd in de alcoholkolom. Aan deze kolom is de eis gesteld een topproduct te

leve-ren van 90 r~ige alcohol. Een nog hogere concentratie heeft

geen zin daar de alcohol opnieuw in het proces wordt terugge-voerd.

Dit geldt ook voor het bodem product van 10 r~ige

alco-hol, dat ook weer in het proces terugkeert. Materiaalbalans.

petr.aether frac.kolom. In : 3900 kg extract

Ui t : 3250 kg petr. aether + 650 kg polymeren.

Buflovac. verdampers.

In : 5875 kg raffinaat

Uit: 200 kg petr.aether + 4375 kg alc. + water

Alcohol fract.kolom. In : 1600 kg alcohol + water

300 kg stoom

Uit: llOO kg 10 %-ig alcohol

+ 800 kg 90 r~ig alcohol •

.

Berekening fract.kolom aethylalcohol-water.

Aangenomen wordt, dat de damp, komend uit de set Buflo-vac verdampers een samenstelling heeft van 830 kg alc. op een totale voeding van 1900 kg alcohol + waterdamp. In het laat-ste is 300 kg lage druk stoom inbegrepen, die als z.g. open stoom onder de laatste schotel, tezamen met de voeding in damp-vorm, in de kolom wordt geblazen. De stoom neemt dus de

func-~1~~

:~:d:a:S:e:a:e::~1::1:::r:a!;nt:e::~:nv::e~:z:e:e:::i:::t:~-~\'

~Ying

gedeelte in de kolom,

ter~l

de stripping ontbreekt.

HBt probleem dat opgelost moet worden, komt neer op de bepaling van het aantal theoretische schotels, nodig om een alcohol-water mengsel van 44 % alc. te scheiden in 90 %-ig aethylalcohol als topproduct en 10 %ig aethylalcohol als bo-demproduct. Een~ die zou leiden tot een topproduct met een concentratie die boven de 90 % ligt is overbodig, daar zowel het top- als bodemproduct weer in het proces wor-den teruggevoerd, n.l. resp. in het scheidingsvat waar Na2S04 in geconcentreerde oplossing wordt afgezonderd en in het neu-tralisatievat waar de overmaat zwavelzuur en de alkylzwavel-zuren worden geneutraliseerd.

Voor de berekening van het aantal theoretische schotels kan men gebruik maken van de methode van Mac Gabe-Thiele of die van Ponchon-Savarit.

Mc Cabe-Thiele nemen b~ hun berekening aan, dat de tempe-ratuur in de kolom constant is en de kolom adiabatisch werkt. Dit laatste is ook het geval b~ Ponchon-Savarit, welke als tweede voorwaarde aannemen, dat de druk in de kolom overal

gel~k is. Hun tweede aanname komt meer met de werkel~kheid

overeen dan de eerste aanname van Mc.Cabe-Thiele. Daarom is de methode van Ponchon-Savarit gekozen, temeer daar hierb~

ook rekening wordt gehouden met de mengwarmte van alcohol en water.

~ de werkw~ze van Ponchon-Savarit moet men de

beschik-king hebben over een diagram, dat het verband weergeeft tus-sen de enthalpie en de samenstelling van damp resp. vloeistof, in dit geval dus van alcohol en water. Een dergel~k diagram

tf!(JIJ

luw

0 - '

f f-:.

.G>Jlf~~u., 0i~/)J9""'. --U-oJ.I-liJ-<)

~<>ut!.4 ot{ - ,;f ... /~ vJ9 I'L!-.

. -. o. "

F=

..,.'./I.I./~6a­ _IV-=- tJ.loo /10 -~::: t?

JOolt

cS' Zo tJ. ï '. G. e.7- o. J> .. ,',1 Ij 1'1 :-rfl'~

':i1

_ ... :::j il , .ti !.1-:--·11 :-d

.::J

;;:1 .. t !..r~ : ...

'1:~1

" ~ . ... L

;

-"'H~l .'. '-ft 'r, - - :1

. "\1

ï , 1

C/o 10 ~o '>'0 .. ,t) > ?~1

..

' '1(':', , ~ '~

.

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

..

} , J!' ~:.. , -," , .. '.); :.~ ::: ' ,

--:J .. . ' i r'\~~' , .~ .. t' ,;;; / . ' ,.,(

.

_J~~ d~ n'; ei

.

~-~~;:

.

_, .~

,

t

I is gegeven door Brown (Li tt. 12), waarbij de enthalpie van

~.

I

100

r~ige

alcohol bij 00 C nul is gesteld. Dit brengt met zich mee, dat de enthalpie van alcoholdamp, van kooktemp. 430 B.T.U./lb en van waterdamp bij kooktemp. 1180 B.T.U./lb bedraagt. Aangezien de voeding ingevoerd wordt bij 1050 C kan

nu dus de enthalpie hiervan berekend worden met bovengenoemde gegevens, als de s.w. van de beide dampen bij deze temperatuur bekend zijn.

Er geldt n.l. dat:

(w ) - y (W + (1 - y)

dampmengsel 1050c - alc.damp)Tal c

(Wwaterdamp)T + cPalc.l050C

Y(105-Talc)X~5

+ cp b

water H20 105 C waarin: = kooktemp.alcohol

=

78° C = kooktemp.water = gew.fractie alcohol =~ 1900 c

=

Palc.l050C s.w. ale. bij 105° C

=

0.46 BTU/ lb OF (Litt.13)

cPH20 105°C = s .w. ~O bij 105° C = 0.47 BTU/lb OF (Litt.14)

Deze waarden ingevuld geeft:

_ ..§2Q... 1070 ~

Wdampmengsel

=

_{WF - 1900} x 430 + ~900

x

1180 + 0.46

x

1900 • 27}C 9/₅ + 0.47 Je l6~00 x 5 )( 9/5

=

865 BTU/lb.

De samenstelling van de voeding is 18Jgo x 100 = 44

%

alcohol. Het punt F, dat de voeding weergeeft in het enthalpie-diagram, is dus vastgelegd.

De onderste pool N is gelegen op de vloeistof tak omdat

de vloeistof bij kooktemp. afgevoerd wordt, n.l. daar waar

~k

0.10.

De bovenste pool M vindt men als snijpunt van de twee

lijnen NF en X

=

XD

=

0.90. De ligging van punt M blijkt vol-gens de constructie te z~: _{1820/0 •90 .}

De plaats van het punt M kan gecontroleerd worden m.b.v. een warmtebalans over de gehele kolom.

Deze balans wordt weergegeven door de volgende vgl.:

waarin _WF

₌

enthalpie van de voeding/Ibs.

WD

=

enthalpie van het topproduct, verkregen uit een ' , lbs voeding.

WE = enthalpie van het bodemproduct, eveneens per lbs voeding.

a

11

Q

=

af te voeren warmte, welke vr~komt b~

conden-satie van de damp, afkomstig van de bovenste schotel en één lbs voeding.

Ingevuld geeft dit:

,., 1100 800

865 = 170 1900 + 40 • 1900 + Q

8

Q

=

749 BTU

=

19

X _{(WM - WD) (zie enthalpiediagram)}

WM - WD = 749 : L9 = 1780 BTU, dus W

M = 1820 BTU~

Dit komt overeen met de grafisch bepaalde waarde van 1820 BTU.

Met behulp van deze pool M kan men nu het aantal

theore-tische schotels bepalen. De damp, die de bovenste schotel ver-laat heeft de samenstelling van 90 gew.%. De samenstelling van de vloeistof, die hiermee in evenwicht is, kan gevonden

worden uit de beide andere b~gevoegde grafieken. Deze bl~kt

88 gew.% te zijn. De l~n, die deze punten verbindt is een zgn.

nodelijn en stelt dus eigenl~k de bovenste theoretische

scho-tel voor.

Op analoge ~ze kan men nu de andere schotels vinden.

Het aantal theoretische schotels blijkt zeven te zijn.

Hoeveel schotels er in werkel~kheid gebruikt dienen te

worden, vindt men door dit eerste aantal te delen door de I

overall efficiency van de schotels. Volgens Kirschbaum (Li t tlb

~

bedraagt deze 0.6.

Deze efficiency is op onderstaande ~ze bepaald:

In de kolom is gedacht de schotels op een afstand van

1811 te plaatsen, ter~l een slothoogte wordt gebruikt van,l 11 •

Volgens Perry (Litt.15) bedraagt de constante k, voorkomend

in de formule:

V

"P-=

k

'h;/:>2

k

=

0.14

In de formule is ~ de toelaatbare dampsnelheid en

.l'L'

stellen resp. de dichtheden voor van vloeistof en damp.

Voor de berekenLng van de snelheid zijn de dichtheden

genomen van de vierde theoretische schotel. Hierb~ is volgens

de grafieken XG = 54.5 mol

%

en XL = 45.5 mol % en het

kook-punt 82.50

c.

Van dit dampmengsel is het gem.mol.gew.:

M = 54·5 x 46 + 45.5 x 18 = 33.3

gem. 100

Het volume per g~l bedraagt:

V

=

22.4 X ~

=

29.1 liter, dus is de dichtheid

';ol = :t O. 88 gj cc.

Nu is dus

~

= 0.14

V~:~~ ~

103 - 1 = 1.2 m/sec.

In Kirschbaum (Litt.16) is te vinden, dat de efficiency die hier mee overeenstemt

=

0.6, zodat het werkelijke aantal schotels dus

~

=

12 bedraagt.

De hoogte van de kolom, tussen de uiterste schotels is 11

dus 11 X 18 = 16.5 ft.

Tenslotte rest nog de berekening van de diameter van de kolom, hetgeen m.b.v. de onderstaande vergelijking gedaan kan worden. (Litt. 17)

a2 = D

CR

+ 1) T 760 )( 22.4

273 Je p

_t7T

_{~. 3600}

waarin:

a

₌

diameter der kolom T = 273 + 90

₌

3630 K p = 760 mm Hg

D = 800 kg/hr.

R

=

reflux, welke volgens het enthalpiediagram 1880 - 500 _{= 3.0 bedraagt.}

500 - 40

r0

Literatuur. I 1. Petr.Ref. Mei 1948, 126 2. Chem.Weekb1ad 314 (1942) 3. Chem.Weekb1ad 334 (1950) 4. Petr.Processing Juli 1952, 23 5. Le genie civi1 121 (1945) 6. Chem.Eng.News 26 (7) 452 (1948)

7.

Chem.Eng.News 20 (13) 844 (1942)

8. Soap and Sanitary Chem. 22 (12) 167 (1946) 9. Petr.Ref. ~ (12) 122 (1944) 10. Petr.Eng. Oct. 1950, C-34 11~ U.S.A. 2.078.516 2.139.373 2.152.292 2.153.286 2.155.027 2.339.038 Neder1. 46.544 46.545 46.546 72.272

12. Brown, Unit operations, pag. 341 (1951) 13. International Critical Tables, vol 5, 81

14. Perry, Chem. Eng. Handbook , pag. 229 (1950) 15. Perry, Chem.Eng.Handbook, pag. 598 (19502

16. Kirschbaum, Dest. und Rekt. techni~, p.103 (1950) 17. Kirschbaum, Dest. und Rekt. technik, p.218 (1950)