Verslag behorende bij het processchema: Vinylchloride

Verslag behorende bij het processchema

van

T~

SW

.

el

hei

m

... '

onderwerp:

... , ... , ...

Vi

..

n

.

y..l

...

c

.

h

.

Lo

..

rid

.

e

... ..

adres:

Pr. Hen d ri k

pl.

26

Leidschendam

-

-datum:

6-12 -1962

'.1-1 INLEIDIN,G;

I

a) Historisch overzicht en to'epassingen.

Vinylchloride is het eerst bereid door Re~gnault in 1835 door een

alcoholische oplossing van KOH op 1,2 Dich~rethaan te laten

in-werken.

I)

Sinds het semi-t~chnische stadium in 1923 is de productie enorm

toe-genomen~itt. 1); Dit is vooral te danken aan de goede eigensçhappen

van vini~chloride poiymeren, die kunnen varieren van zacht en

rubber-achtig tot zeer hard. Daarnaast hebben zij nog tal van andere belang-rijke eigenschappen zoals chemisóhe bestendigheid, hoge electrische weerstand, onbrandbaarheid., en vooral ook makkelijk te bewerken •. Hier~ naast zijn nog andere toepassingsmogelijkheden, zoals cópolymerisatie met vinylacetaat en vinylideenchloride. Copolj:merisaten;die .resp"! een grotere oplosbaarheid en 'bewerkbaarheid en een hoger verwekingspunt op

polyvinylchloride voor hebben. , "

b) 'Eigensëliappen van vinylchloride.

;te Vinylchloride is bij kamertemperatuur een kleurloos brandbaar gas met

een plezierige etheri'sche geur. Beneden .,- 13,9°C is het een kleurloze bewegelijke' vloeistof. Het is oplosbaar in de meeste organische 'oplos-middelen en, mits droog, bij normale temperaturen niet corrosief. Ook is het relatief niet erg vergiftig. De tegenwoordig aanvaarde' maximum

concentratie voor blootstelling langer dan 8 uur is 500 p' .• p.m. Explosies

van vinylchloride-luchtmen~sels zijn het grootste gevaaar~ Het

explosie-gebied ligt tussen 4 err 22% vinylchloride in lucht. Vinylchloride vormt

geen peroxydes, zoals b.v. butadieen, maar het p~lymeriseert zeer snelj

ondanks afwezigheid van vrije radicalen of straling. Voor verdere phy-'sische gegevens ,zie de bij lage.

c) Produc~iecijfers.

In fig., 1 zijn weergegeven de producti'e 'en vraag in 1959, t 60, '61 en

de geschatte cij fers voor 1965 in de V .S~ &1J.!,I

'm

lPW

:;iP

int

t .

+ . • tl

i;

;t' ..

iHt . ' • ... \ tE tl1t'~~~ ~

'1

61'

I : I I lift, ~7bo _, (fS,

.

_{~7/ ~ i'~i:':;C:i:ll:r} l

Tabel 1 bevat de voornaamste

productie .1'?5~·

.ti ..

J~ '1), /"'

vinylchlor~de producerende landen met de

L~fr~/.L!/e,-"

_ _ _ _

I-?>_"7.o.,,=I1:--_1:-_dl_C c-.t:~glCl_--~~-1l0ç~_~

~

y.ië t!!.QJ}.o 0

0_k~

A-

!?

()o 9"'----1

1

'ö

n~:2. i It~'"

I

10_';0.0 ~11.R.{l~' ~~o(')

~f h?~k}J.J~l

R:I.

(20.0

5pt01l~

)

{)o1i-jJ.~.f.Ji1l1d r--Z_-~

i

'Fr%krïfk----t-:-,

~

0

OOJ"-<-')_-t--",tJ=eJLfJlA.i.ls/an.rJ""--~I-L3û~û(jQ~

, i-i

Oi't9Jtc(,t~P_--~ _ _ .6Q.D _ _ -+-_,2we.sl~1a y_qQ.CJ'---I

i

J:lM~t-,--

_ _ _ _

-+-~y_Q.o.o

_ _

~2:;".,:fA:>=-Lts~L-!./!a~!..L~Y

cJl<]

~--If--..J.C(2J.'-'-\--l

i

:Jk.tx

r'.

& ' ' ..

=-. _ _ _ _ _ _ lp·~..J.:~o.'-.P..Q<ó._--I_"d):1.f.{tL-.L!1I . .."e~---+-I()C).Q.-"o«----i

-,

i=t,~

Iro.coó _ _ ..

'/)oL~V1

9

P

;-C----l

'-/~<CL5L(J..w~~·

· __

-I-~i_O'H,.

2w;,cI_

ct

FtLYLCi _ _

-I _ _ -'--_ _ --l,

~

tV <2

ale./':.

IMJ. d 10 0 0 p <Tl!..t:k'1 .. -:e

!

1

'Volgens litt. 4 bedraagt de productie in 1962 in Amerika 1,53 x 109 lb., en volgens litt. 3 de totale productie buiten Amerika in 195B,

'59, '61 resp. 615000, 7856pO, 1.117.766 ton (sterk stijgepd dus~~:

Duitsland heeft, volgens schattingen op dit ogenblik het grootste ver-bruik per hoofd. We zien het vreemde verschijnsel, dat ondanks een niet geringe overcapaciteit die volgens schattingen ook nog toe' zal nemen V.C.fabrieken als paddestoelen uit de grond biLijven rijzen. Niet alleen

in Amerika (litt. 4 verschillende nummers) maar ook in Europa.,

In litt. '3 wordt letterlijk gezegd, dat de omstandigheden slechter dan

ooit zijn. Getuige verder een prijsdaling in de periode Jan., 1960 ,tot

Juli 1961 van 12,5 tot 7,5 dollarcent per lb. (Japan en Amerika litt.3)~'

Deze prijsdaling schijnt niet het gevolg te zijn van lagere productie-kos,ten, maar een poging van de fabrikanten' om anderen af te schrikken ook een V.C. fabriek te beginnen (litt. 3). De V.S. heeft.in Europa

ge-probe~rd de markt te veroveren door beneden kostprijs te leveren,

waar-op in verschillende landen de invoerrechten sterk verhoogd'zijn~ Ondanks

alles leeft men in Amerika in de optimistische verwachting, dat na 1965 de overproductie wel opgenomen zal worden.

Voor'Nederland ligt de situatie echter gunstiger.' Hier is P.V.C. de meest

gebruikte plastic en blijft de vraag nog toenemen~' Retzelfde geidt voor

de' Scandinavische landen. De eigen productie aan V.C. bedraagt momenteel 10.000 ton per jaar (Shell). De consumptie bedroeg in 1958,8000 ton en in 1960,. 24000 ton. De invoer bedraagt momenteel volgens schattingen 24000 ton per jaar (ongevuld) en de uitvoer 7400 ton. ,

Het heeft dus zin een fabriek te bouwen, di'e vooral aan Nederland zelf en aan'de Scandinavische landen kan leveren. De cijfers ziende zou men zeggen, dat de productie gemakkelijk 20.000 ton per jaar zott kunnen

be-dragen. Voorzichtigheid bLijft echter geboden, daar het in E.E.G •. verband

zeer mo~ilijk zal zijn te concurreren tegen Duitse, Engelse, Franse en

Belgische fabrieken, o'ok in Nederland., Een productie van + 3rl~OOO ton per

j aar lijkt verantwoord. ' , , - .

Tot slot nog een tabel waarin wij toepassingen van P.V.C. in Nederland in

1960 aangeven.

, r,

~-I

I

f

0 e.. p fÁ. S 5 i h 'I, f:(j VI VIi. VI é-oc.p~s S h'lf i 6-0 j, h-e 11

I

c--1>_i:.~S .-".

-1

JJoo--,

I -0.o./'e/i..$o /~ h'" --- ,jloo_,

c---[o~fJ~ 5:3QO_ -fr...çF/e/ ,_1/.2.0_ ?

_q,tJi-I<n l'I1 0 tç.o H_p Jg,!e/2 ~7 Q-0 ______ f-5

pui./:-j

I~~t:~<?

1

t2L

-~/{J,179~n 11 Q.O_ -CH~et"11

.

:591)°-- é- () fc,..o.. I ..e '7100

.

Tabel II. P.V.C. in Nederland in 1960.

I I Keuze van proces, plaats en productie.

a) Mogelijke processen. De twee processen, die technisch veruit het meest toegepast worden zijn wel: de additie van HCL aan acetyle9ft en het kraken van HCL uit 1,2 dichloorethaan, dat weer gemaakt wordt door additie van chloor aan etheen.

III

In Duitsland, waar de acetyleen-prijs laag is, w.ordt proces 1 het meest toegepast. Zelfs in Amerika, waar de etheen-prijs

veel lager is dan de acetyleen-prijs werd in

1958'

nog

55%

uit

acetylee.n en

45%

uit etheen bereid (litt_à 2 en 4t.:.:..,Zi~L tab~tl~

III.

I

_,

_{? ,-...}

lJ,i//;cem

c.-e 5 pnd.

~Q,.CJl;e/'lje.el'J 5" f~

. j

Tabel III. Verdeling van de

productiej_J2j_~e.1:1

L;:"'-~~§_-I

. . Combinc.é"e 7/Jo

Inde·meeste litteratuur wordt een comoinatie van oeiüe

pro-cessen, waarbij dus het RCL, dat bij 2 vrij komt, bij 1 gebruikt

wordt, als het meest economisch aangegeven, mits het acetyleen goedkoop geproduceerd kan worden.

b) Plaats.

Tegenwoordig kan acetyleen goedkoop bereid worden o.a. door partiële oxidatie van methaan. Als bron kan in Nederland ge-bruikt worden raffinage-gas, maar' ook aardgas, dat in Groningen

in grote hoeveelheden aanwezig is~ Tevens is natriumchloride, dat

als chloorbron dient, in verband met de sodafabrieken makkelijk voorhanden. De afzetmogelijkheden moeten vooral in Nederland en de Scandinavische landen gezocht wordèn. In Groningen zijn de verbindingen per schip goed te noemen; de verbindingen met de rest van het land en met de zuidelijker' gelegen E.E.G. landen minder, maar deze worden snel verbeterd.,

Ook in verband met de industrialisatie van het Noorden van Neder-land en met het beschikbaar zijn van arbeidskrachten en energie (methaan) zijn de omstandigheden daar zeer gunstig. Alleen het

naar alle waarsch~nlijkheid niet zo bereid zijn om in

continu-dienst· te werken in verband met kerkelijkheid (litt.

5)

is een

nadeel. Dit weegt echter lang niet op tegen de vele voordelen,zo-dat'de keuze van de provincie Groningen, en wel een plaats zo dicht mogelijk bij Delfzijl verantwoord lijkt.

c) Proceskeuze.

Ret in 2 a. aangeduide gecombineerde proces is ook in dit geval'

het meest economisch, daar hierbij al het chloor gebruikt wordt. Past men alleen hèt etheenproces toe, dan blijft een grote hoe-veelheid RCL over, die moeilijk verkocht kan worden, daar de

mees-te fabrieken in eigen bedrijf gevormd HCL gebruiken of zel~t

waterstof en chloor HCL maken. . . . - ,

In het anderegeval më>et men -HCL maken uit chloor, dat eerst door electrolyse van NACL bereid is, hetgeen een niet goedkope omweg betekent.

In het hierna volgende gedeelte zal allèen de productie van vinyl-chloride uit acetyleen besproken worden, terwijl de plaats in het geintegreerde bedrijf aangegeven zal worden.

Mogelijke uitvoeringen van het acetyleenproces. a) Katalysator.

Voor de reactie: C

2H2 + HCL

=

C,.)1'3CL + 22,,8 kcal .. per mol •. kan

men gebruik maken van verschill~nde katalysatoren. Echter volgens

practisch alle doorzochte litteratuur is 10% HgCL

2 0p koolstof

ver uit de beste. Andere katalysatoren zijn BaCL

2 èn àndère zware

metalen op ~olstof en 'combinaties van BaCL

₂

en O~l - O,~ HgCL

2

(litt. 6) op andere dragers zoals silicagel. .

HgCL?

10%

op' koolstof

90%

heeft echter als nadeel, dat HgCL

2

vluclitig is, zodat na verloop van drie tot vijf maanden de tempe~atuur verhoogd moet worden om dezelfde activiteit te be-houden.

Volgens litt. 7 en 8 is HgCL 100 tot 1000 maal actiever dan

de chloridès van platina,

kwik,

koper, ijzer en barium. De'reden

hiervan is,' dat de constante a in K,:: a.e·F~T bij HgCL

2 10.000

inert gas. Gedurende de oorlog werd in Duitsland een meng~

sel van 60% acetyleen en 40% stikstof' toegepast (litt. 10).

Het voordeel hiervan is, dat geen hot spots worden ,.,aarge-

1

nomen in het katalysatorbed, waardoor de bij reacties tot een - ,

minimum beperkt worden en de katalysator zijn activiteit be-'

houdt. Bijreacties vinden vooral plaats tussen 210 en 4000 C~

Het nadeel hiervan is evenwel, dat 'met een veel groter

gas-volume gewerkt moet worden (grotere apparatuur) en,dat nu zo~ ~

wel acetyleen als de vinylchloride uit het inerte gas verwij-

..J

p~

derd moeten worden, terwijl bij gebruik van onverdund acety':" ~tMJ.t ~

wJd'

leen en een stoechiometrische hoeveelheid HeL en bij complete ,./ ~~1

reactie de partiaalspanning van het vinylchloride gelijk is ~~1~ ~~

aan de t'otaaldruk, zodat het eenvoudig te zuiveren is door con- ~ca-J.t;'~1.

densatie. ~ / '

In litt. 11 wordt een proces beschreven, dat vele voordelen

biedt. Men gaat hierbij uit van acetyleen, dat nog o~el~st is ~

in het restgas na de partiële verbranding (Sachs proceSj;-Dït restgas wordt als verdunningsmiddel gebruikt. Deze methode heeft vo.ordelen, die direct in te zien zijn:

lee Het altijd nog dure stikstof behoeft niet meer gebruikt te worden.

2e. Het acetyleen behoeft niet meer uit het Sachsgas verwijderd te worden, maar kan na geringe voorbewerking in de reactor

geleid worden. Dit scheelt in de V~S. 6 tot 7 dollarcent per'

lb. Het vinylchloride kan veel eenvoudiger uit dit gas ver- A ,

.dj derd worden. . \

d

vr

Het n'~deel is weer het grote gasvolume (Sachsgas bevat ± 8% acety- I/').p.

,gL

leen); ~ ~ifYY

De te kiezen space velocity wordt bepaald door het economisch op-

~

t·

timum tussen conversie,. opbrengst en mogelijkheid tot het terug-voeren van niet verbruikt acetyleen. Dit laatste is wel bepalend aangezien het zeer duur is acetyleen uit het enorme gasvolume te isoleren. Daar acetyleen een zeer duur product is, zal dus gewerkt moeten worden bij een zodanige space velocity, dat de conversie zo hoog mogelijk is met betrekking tot het katalysatorvolume. Recircu-latie van het verdunningsgas zou he.t acetyleen zo verdunnen,· dat het proces niet meer eèonomisch is.

In de figuren 2,

3,

4 en

5

wordt resp. het verband gegeven tussen

space velOcity en conversie, space velocity en opbrengst (voor

Sch~c~gas~ 10% acetyleen, geen koo1monoxy~e) en space ~elocity en

conversie, space velocity en opbrengst (voor Sachsgas).

Fig" 1. iH

:{ .. \f

'Û: +rt !+tH' , }ol'. Fig, 2.

I"'!:

I~

I "

Ir

• t

I", 1(", .. .:..('. Li1", ~e. iro ~QQ

'Sp"-'" u.".ci{~ l'ftlh..ltJc .. ~, ~'j)jr •• c..

A : S'<~~<O~~'S &: ., ... .J...<j"'"

Fig. 4.

De äanwezigheid van CO in het Saöhsgas beinvloedt de activi-teit van de katalysator niet. Wel worden de conversie en de opbrengst geringer, maar dit'is een gevolg van de geringere concentratie van acetyleen, die een kleinere reactiesnelheid in de hand werkt en bovendierr de diffusie snelheid naar het . katalysatoroppervlak verlaagt.

c) De temperatuur in de reactor.

De temperatuurgrenzen in de reactor worden bepaald 00 or de

~~V1

reactiesnelheid; de vluchtigheid van de katalysator en de f);v-

~~Jr-(J/

ligging van het evemTicht van de reactie.. IV~Y

Voor de ligging van het evenwicht is een lage temperatuur gunstig (exotherm). Voor de reactiesnelheid, die een

functie van de temperatuur is, is een hoge temperatuur ge-wenst. De keuze van de temperatuur is een compromis tussen de drie factoren.' In litt. 10 vTordt als beste temperatuur

o "

±

120 C. genomen.Door het afnemen van de

katalysatoracti-viteit (hot spots) wordt de temperatuur gedurende 4 tot 6 _o

-maanden opgevoerd tot 180 G. .. '

Bij gebruik van acetyleen in Sachsgas bestaat geen gevaar voor plaatselijke oververhitting, zodat dan een wat hogere temperatuur genomen kan worden, waardoor de reactiesnelheid toeneemt, zonder dat het evenwicht noemenswaardig verschuift.

Als optimale temperatuur kan dan 159~ C'. genomen worden, bij

vTe1ke temperatuur HgCL

2, d'at bij 302 C. kookt, een nog zeer

geringe dampspanning heeft. d) Bijreacties.

De voornaamste bijreacties zijn wel:

(j) C.l./~ ,;,~-o.~ C/~_ C::O 1-1

ti) c~='C"t.<'flic.e..;. C',;, '< _ Cfl.. t.e

De eerste kan voorkomen worden door het gas volkomen te drogen. De tweede wordt vooral in de hand gewerkt door een overmaat HCL en te hoge temperatuur. Uit etheen kan nog ethylchloride gevormd worden, maar deze hoeveelheid is zeker te verwaarlozen.

In de meeste litteratuur is men het erover eens, dat alleen 1,2 dich100rethaan gevormd wordt. Dit is een stabiel product,

dat niet gemakkelijk gekraakt wordt. e) Keuze van reactie c'ondities.

Uit het voorgaande zal duidelijk z1Jn, dat acetyleen ver-dund met Sachsgas gebruikt zal worden, met als katalysator 10% HgCL

2 op

90%

koolstof" en als reactietemperatuur 150

0 C. terwijl uit fig. 4 en 5 blijkt, dat een space velocity van 375' liter per uur. liter kataly:sator verantwoord is. Nemen we n.l .. de -qonversie nog hoger, dan z'al een oneconomisch grote hoeveelheid katalysator nodig zijn. Nemen we deze lager, dan zal teveel ongebruikt acetyleen ver1'oren gaan.

Bij de Duitse p1ants vermeld in 1itt ..

9

en 10 werd gebruik

gemaakt van 10% overmaat HCL; in litt. 11 echter is aange~

toond', dat deze overmaat' geen invloed heeft op het omzettings-percentage van acetyleen. Mits de hoeveelheid acetyleen in het Sachsgas nauwkeurig bekend is,is het niet nodig overmaat HCL te gebruiken.

f) Zuivering van vinylchloride.

Vpor de zuivering heeft men de keuz~ uit twee methodes:

1'. Condensatie bij lage temperatuur.

2. Absorptie in een geschikt absorptiemiddel.

De eerste methode is bij de gevolgde uitvoering veel te duur, daar het vinyl'chloride slechtsD"éen gering deel uitmaakt van het gasmengsel. Hierd'oor zai alleen bij extreem lage

tempe-ratuur (-40 tot .... 50oC. litt; 9, -80oCo " litt .. 11) een rede- .

lijke opbrengst aan vinylchloride in de vloeistoffase ver-kregen worden. De tweede methode zal dan ook gevolgd worden. Ais' a:bsorptiemiddel wordt meestal trichloorethyleen (verder

T.Ö.E.r:"'n~ar hier vinylchloride zeer goed en acetyleen en HCl slecht in'oplossen. Ook zou tetra-hydrofuran gebruikt kunnen worden, waarin acetyleen ook goed oplost. Daarna moet dan acetyleen uit het mengsel gestript worden en tenslotte moet men vinylchloride en tetra-hydrofuran scheiden.' Deze methode behoeft een extra kolom vergeleken met T.C.E •. , maar men krijgt daarvoor acetyleen (met wat HC1.). Toch wegen de extra' kolomkosten niet op tegen de winst aan acetyleen, zodat T.C.E. gebruikt zal worden. De gang van zaken is verder: Het mengsel' van acetyleen, HCl, bijproduct 1,2 dichloorethaan

(verder D.C.E.), vinylchloride en T.C.E. wordt in rectificatie-kolom gescheiden in een topproduct bestaande uit vinylchioride, acetyleen en HCl en een bodemproduct bestaande uit T .C .• E. en

D.C •. E~. Het bodemproduct wordt teruggevoerd in de

absorptie-kolom, terwijl een deel,meestal .± 25% (litt •. 10 en 11)

ver-verst wordt buiten de fabriek. Het to~product wordt in een

stripper ontda~ van HCl en acetyleen.

g) Eisen gesteld aan invoergas en eindproduct.

H~t invoergas moet aan twee eisen voldoen:

1. Het moet vrij zijn van hogere acetylenen (vinylacetyleen en diacetyleen) daar deze' de activiteit van de katalysator

, belangrijk verlagen (litt. 11, fig., 7).

2 •. Het moet vrij zijn van water, daar dit in combinatie met HCl corrosie veroorzaakt en het verder volgens '

Cl. /-IJ. + 41.. Ó -> 0 /3 - c.=:,c:., aceetaldehyde kan vormen. In de

condensors zou het bij de lage temperaturen kunnen be-

t·

vriezen en zo, of verstoppingen of een geringere warmte-

jtf

overdracht kunnen veroorzaken •

. Aan het eindproduct worden de volgende e,isen gesteld:

.~.

1 •. Acetyleen en zoutzuur minder dan 0,001%;

Acetyleen geeft bij polymerisatie allerlei moeilijkheden, terwijl HCl corrosief werkt (polymerisatie van vinylchloride in waterig milieu). Acetyleen tast bovendienkoperverbindingen aan.

2. Geen w'ater en geen andere polymeriseerbare verbindingen

(T.C.E.).

h) Bereiding van acetyleen.

V,oor de bereiding van aC,etyleen zijn vier processen mogel,ijk:

1'. Vlamboogproces (Hüls). Kraken van methaan bij .:!:. l600o

c.

2'. Uit Calciumcarbide. '

3'. Sachsse proces. Partiële oxy.daiie van methaan.

4. Wulff proces" Thermisch kraken.

K.W-;

Het HÜ1s proces en het CaC

2 proces vallen als mogelijkheid' a~ ~r~~~

wegens de te hoge stroomkosten (acetyleen

.±

68 cent per kg.).~ )~

Acetyleen kan momenteel het goedkoopst volgens Sachsse bereid worden (35 cent per kg.); zeker in dit geval, nu methaan in

enorme ho~veelheden goedkoop aanwezig is en bovendien het

ont-stane CO:::.ën

Hi

mengsel nuttig gebruikt kan worden (zie

L

Een bijkomend voordeel is nog, dat- i~ dit proces geen hógere

acetylenen en water gevormd worden.

De reactie temperatuur is ongeveer 1500oC. De brander wordt

gevoed met 40 delen methaan en 23 delen zuurstof (volume).

Het· reactie product b-estaat uit 8 vol.

%

C

2H2, 25% CO, 4%

C02'~ CH

t

en 58

%

H24 Het rendement berekena op methaan

~ 9r- ' .,

j." • ,

]7°

..

.

.

Fig. 7.

i) Integratie in het bedrijf (fig. 8)~~

---~'---, .J..ble-e.VI ~el'eie1h"

Fa

"3-..

("H~ CR-Cj~1.t J~t.{_tH ... ('( l>tUrslo.nc.\ l'''~l .:. "' ... 1-. (,oo"C

T

.r.. Î'~ Ht.!.

----

I 2o,~1: VA a. I1.lecl:ro-Hflt'J,eJo L'1 se ~

-Sodo..Fc.I.. i--.<; .. -'-1 -, ,IICC I ' ':..", i < "-: ••• . 6'f"lc. CII., _{t z.u.tutl.' . ;} .:.'

\'OeH,o.llh _{'llbA".,. p\\f'bltle} c.zl{~. HU.,.

l

- .• ""'J ·1"-a)'1do.~\Q C#-I,.:<:'HU o,,,,'_'~OCI:'

()cl>.rÓ-- ..'l.'o,;V ~ ... _~~~d\,.~p ,',4a S'" .. lH~

-

r ')0.6 H~ 11'. kAl:. ~~- ! '---, ..

---

-

_{"'~ S~} lilt Si~I,t-s1111

tl.\.JI:

VOI'l~hS ;:~, J<.. .. f ~ Li .,c.le Nl .z. 5'uo.hn. , !}do~C. ,-L.(

reLtm

IV. Bepaling van druk, temperatuur, massa- en ,,,armtebalansen, aantallen schotels, dimensionering.

'a) 'Invoer van Sachsgas en HC1,~ reactor en samenstelling

van het reactie product (fig. 9).

Fig. 9.

De productie wordt bepaald op 11.000 ton per jaar. Nemen we aan, dat de fabriek ongeveer 8000 uur per jaar werkt, dan komt

dit neer op 0,3882 kg. per seconde. Met behulp van fi~. 4 en 5

kunnen we bij de gekozen space velocity (375 zie IIIb) het be-nodigde katalysator volume berekenen. Hieruit volgt onmiddellijk de benodigde hoeveelheid Sachsgas en HCl (conversie 92,3%). Het gevormde bijproduct D.C.E. kunnen we bij de gevolgde methode op 1/2% schatten van de gevormde hoeveelheid vinylchloride (verder V.C.). De massa-stromen kunnen nu bepaald worden. De temperatupr

is 1500C. en de druk weinig hoger dan 1 atmosfeer, daar in de

reactor en de leidingen drukverlies optreedt. Deze overdruk wordt bereikt dóor een Roots blower,die bij deze geringe opvoerhoogte uitstekend geschikt is om een groot volume te verpompen.

Als reactor wordt een buisreactor gekozen, die de volgende voor-delen heeft: Eenvoudig ontwerp, relatief lage onderhoudskosten' en weinig slijtage van de katalysator, daar deze gefixeerd ligt. Het warmtetransport biedt bij deze niet erg exotherme reactie weinig' problemen. Er kunnen dus relatief brede buizen genomen worden.

Gegevens over de contacttijd konden slechts gevonden worden door de gegevens in lffit. 10 terug te rekenen. We komen dan op ongeveer 6 sec. Verder wordt de reactor bepaald door het benodigde volume om de katalysator op te bergen en door de gassnelheid in verband met warmteoverdracht naar het koelmedium.

De reactortemperatuur wordt constant gehouden door te koelen met_ water op kooktemperatuur en de stoom af te voeren. Als kooktempe-ratuur wordt 137,4 °C .. , genomen. Een kleiner tempekooktempe-ratuursverschil

1

zou het benodigd oppervlak onnodig vergroten; een groter wordt in litt. 14 afgeraden als zijnde de oorzaak van een geringere

conver-sie. De gassen, die bij 2eoC. in de fabriek komen moeten

voor-verwarmd worden tot 1500C. na in een gasmixer gemengd)en gecom- 1

primeerd te zijn. ~

""--Berekening van massastromen 1,2,3,4 en katalysatorvolume.

Volgens fig. 5: ' ' . 72,2 gr. VltC. per l.kat./uur

Productie 349,4 kg. V.C./uur: Nodig 350.000/72,2

=

19,36 m3 kat.

'1 mol. V.C. in de reactor: 200/9 x 423~273 = 34',4 ltr.

Totale gasstroom: 375 x 19,36

=

7256 m per uur.

8% Acetyleen in het gas: 580,4

m3

=

24,33 kmol. (1 kmol. = 23,85 m3).

Acetyleen conversie 92,3%:' 22,46 kmol. Er blijft over 1,876 kmol.

=

48,8 kg. acety:J..e'en per uur. '

Er wordt 1/2% D.C.E. gevormd

=

0,1 kmol. = 9,9 kg. per uur.

V.C. productie 22,36 kmol. = 1397,6 kg. P3r uur. '

De HC1. invoer bedraagt eveneens: 580,4 m per uur.= 24,33 kmol. = 888,4 kg.

HCl verbruik aan vinylchloride en D.C.E.: 823,6 kg per uur. Over 64,8 kg. per uur.

Massastromen in kg./sec.

}~a_·. ~_

ct}

I

CQ-l~

!

Ck.

!Ia.

!

~~_~.QtLL-1

, I'

I

/

D I

r

I . Ç)/.27C~0'- I I

~2_ -~Q9i!~- -~oi7.f-f-o()7S:917-r2;t1t;,Jl-1-

0rLrrtP.

i

i

I

~ ~..afl'M-pjnf-o"If.L$-~4 17-~/j;tr11 ~~ltf-l-!-

_ _

+-_ _ -I

1_4 ()otilcl

(to6';?'7

ó'r.4J~_

0.1(,;[1 /Jó/d! ,.;!cO/! 1

0,31121

OI_O~f.tY

Berekening van afmetingen van de reactor en hoeveelheid koel-water.

De af te voeren hoeveelheid warmte bedraagt 22,8 kcal./mol.D}

hoeveelheid warmte is dan 593,3 kwatte J

Zoals hiervoor vermeld gebruiken we stoom van 137,4oC. en 3,44

atm, (litt. 15)., Het beno~igd oppermk wordt dan

9.

= 593,3/60 x 12,6 ~ 785 m • ,

Voor ut·ot. ,,,ordt voor systeem verdampende vloeistof/gas 60 kw/m2

8C.

genomen. We kiezen buizen van 10 cm doorsnee. Nodig is dan 2500 m buis., Voor het bergen van het katalysator volume is 2466 m nodig, zodat deze buis diameter voldoet. Nemen we nu 3 reactoren van 10 m, dan hebben we' 84 buizen per reactor en een tota:le doortocht van 0,66 m2 • De totale gasinvoer bedraagt bij 150oC.: 3,13 m3/sec.,

zodat de gassnelheid in.de gevulde buis wordt (porositeit kat. is 0,6 ):12 m/sec. Dit is een goede gassnelheid in verband met de warmteoverdracht en de drukval over de reactor. De contacttijd is volume reactor/volumestroom.= 30 x 0,66/3,13 = 6 sec. Ook deze waarde voldoet.

De diameter wordt berekend volgens litt. 18 en is 150 cm. De

door-snede van in- en uitvoer (gassnelheid 12 m per sec.) = 43~4 cm.

De verdampingswarmte van de gebruikte stoom bedraagt 2157,8 KJ/kg.

Er ontwijkt 593,3/2157,8 = 0,2749 kg stoom/sec. Per reactor'dus '

0,0916 kg/sec. Volgens·litt. 15 is de dichtheid van~stoom 0,54 kg/m3.

De volumestroom aan stoom is 0,05 m3/sec. De doorsnede van de stoom-uitvoer wordt 7 cm (v = 15 m/sec.).

Berekening van de drukval over de reactor.

Deze wordt

berek~nd

met:

~p;:

D,29L ((VOl

i'~

(litt. 19)

~p: drukval N/m J dichtheid kg/m3 , v o : snelheid m/sec., L:

hoog-te van het b~d in meters, S: oppervlakte van de katalysator per

volume-eenheid m2/mJ , :[ porositeit.

Helaas waren geen gegevens over S te verkrijgen, zodat p geschat moest worden.

L\

p;:

.30 X O/2iJ X o,!)' .x <. 5' )( S ~ SOo S ~ ~ à (otJn

., 0;.2,6

Nemen we voor S 100 dan volgt voor p:V2 atmosfeer.

b) Koeling van het reactor product en invoer in de gasabsorber. Bereke-ning van de massastromen en dimensionering van de gasabsorber, recti-ficatie kolom en stripper. Fig. 10.

I . tt 1 "W,Ir.',.;. , t.l~

mn

~:4ff

,,:

~

,!ttffi.ti

1 fmff;;(Jol 1 _?i,,~:, fffi

i

hj'\;,

','á'ilg

i . .~!

ft

Bij de berekening van de rest van het schema is er vanuit gegaan', , dat V.C. 'Op een verwaarleesbare kleine heeveelheid na in het T_C.E.' 'Oplest 'en dat eplesb'aarheid van acetyl'een 'en HCl in T. C .E. gelijk

en.± 0,5% is, (D.C.E. lest geheel in T .. G~E. 'op). .

Op het bijna totaal verwijderen van V.C. uit het reactiegas is de kelem berekend. De 'Oplosbaarheid van acetyleen en HCl kon geschat worden doer terugrekening van gegevens in litt. 10.

Daar V.C. snel pelymeriseert is er naar gestreefd zo min megelijk te recirculeren. De heeveelheidrecirculaat werdt vanzelfsprekend mede bepaald doer de keelkosten in de tepcendensors van rectificeer-kelem en stripper. De kosten van warmtewisseláars en rectificeer-kelemmen dalen echter door een geringere recirculatie.

Het reacterpreduct werdt eerst gekoeld in een gaskoeler (c) en na toeveeging van het recirculaat verder gekoeld in koeler d en ten-slette in de absorber geleid. De optimale inveertemperatuur van gas en abserbensis niet te berekenen. Gekozen werdt Oe C veer het absorbens en 200 voor het gas. De ti:;tvoertemperatuur van de

vloei-stof is 300, C. Als eis wordt gesteld, dat het topgas niet meer dan

0,01 kg V~C,/sec.bevat.

Berekening massastromen 6,7,13 en absorber.

Massastroom

6

is berekend volgens de trial and error methode. Eerst

is er vanuit gegaan, dat zeer weinig V.C. gerecirculeerd wordt; daar-op is de heeveelheid absorbens' berekend. Tenslotte is de hoeveelheid acetyleen en HCl, die in T.C.E. oplost, vastgesteld. Deze hoeveelheid meet in z'n geheel via streem 5 terugkomen. De invoer van de rectifi-ceerkolom ligt dan vast. De samenstelling van het uit de topcondensor komende gas kan nu berekend worden, en eveneens het destilBat, dat in de stripper gevoerd wordt. Ook hiervan kunnen we het topgas berekenen. Massastroom 5 is nu bekend en de berekening wordt opnieuw uitgevoerd, nu echter voer een massastreem 6, die samengesteld is uit 4 en de nieuw gevenden 5. Dit werd herhaald tot de berekening klepte.

Het behulp van de kleppende massastroem 5 zal de rest van de bereke-ning uitgevoerd worden (5 : 0,0169 kg acetyleen/sec., HCl 0,0169 en V,.C. 0,0285 kg/sec.).

In litt. 20 werdt als ecenomisch 'Optimale waarde veor L/R x G (L

=

kmol

Vloeistof/sec., G

=

kmol. gas/sec., H

=

Henry coëfficient) 1,3 gegeven.

De molenstroom gas kan direct uit 6 berekend worden (0,0952 kmol/sec.). Wanneer de plant,vermeld in litt. 10 en ll,verendersteld wordt economisch

te werken kan H gevonden worden door terug te rekenen (H

=

0,2). Voor

L volgt dan 3,33 kg/sec. De totale hoeveelheid D.C.E., die in de absorber

komt (6 + 12) werdt geabsorbeerd en komt in de bodem van de

rectificeer-ko1em samen met practisch de totale hoeveelheid T .• C.E., die terugge-voerd werdt naar de abserber. Van deze' 3',3'3 kg/sec,: wordt 0,8889 kg/sec,.

ververst. Hieruit kan de hoeveelheid D .• C.E. in 7,8,9,10,11 berekend

worden.

Zoals hiervoor gezegd lossen acetyleen en HCl op tot 0,5% oplossing. Aangenemen wordt, dat het bodemproduct van de rectificeer-kolem geen acetyleen, HCl en V.C. bevat (althans een verwaarloosbare kleine hoe-veelheid) en streom 7 geen inert gaS. De' hoeveelheid acetyle'en en HCl

in 13 kan gevonden worden uit 6

=

7 + 13. De hoeveelheid V.C. in 13

volgt uit de eis, die hieraan gesteld wordt. Deze eis is 'een zuiver economische kwestie: Wil men een te gering percentage V.C. in 13 dán zal het benodigd aantal schotels te groet worden. Aangenomen wordt,

dat 9,,0007 kg V~C./sec. in 13 economisch verantwoord is. Het aantal

schotels kan gevonden werden met behulp van de in 1itt. 20 pag. 733

gegeven formule:

t

x

Werkeli "ke samenstellin sveranderin

₌

Ir."rr.

-+~~~--~~--Mogelijke samenstellingsverandering L·

. ~

tf·

\DT

11.

Voor de' gestelde eis blijken 19 theoretische schotels noodzakelijk te zijn. Massastromen:kg/sec. i

_(f

q If) .// I ~ , ; ~T. CG·.- 5,sS3

₉₁₁

# ..

~7~f1~~/~

_.4

_{I !3i} j

[-11

(:.6 ~~/1

g()(J2cl

t-OOT11~$dOfrt

Berekening van de diameter en de hoogte van de absorber litt. 21. Invoer van het gas: 1,4 kg/sec. Gemiddeld mol. gewicht 16,05.

Dichtheid van het gas

=

16,05 x 273/22,4 x 288

=

0,68 kg/m3

=

0,0424 lb/ft 3 . ' .

Totale gasstroom: 1,4 x 3600 x 2,2 = 11088 lb/hr.

Totale vloeistofstroom:3,34 x 3600 x 2,2

=

26453 lb/hr.

=

=

0,7518.

=

1,8.'

= 850 voor 1 inch Rashig ringen. Dus G is 850 x 0,7518 = 639 lb/hr ft 2 Oppervlakte van de doorsnede:' 11088 = 17,35 ft2 •

639 D is 140 cm.

Nth is 19, Npr = 23. Nemen we 0,5 m hoogte p~el dan wordt

de hoogte van de Kolom 11,5 m.

c) Berekening van de massas~romen 14, 15, 16, 17, 18, aantal schotels

van de rectificeerkolom en temperaturen en druk.

De eisen, die gesteld worden zijn: '

Ij

Ret bodemproduct bevat een verwaarloosbare hoeveelheid V'. C'.

2 Het destillaat bevat een verwaarloosbare hoeveelheid T.C.E. 3 Het gas uit de partiële condensor bevat weinig V,.C. minder

dan 0,02 kg/sec. '

De keuze van druk, bodem en toptemperatuur is een economische kwestie.

Kiezen we de voedingstemperatuur laag, dan zullen druk, top en bodem- '

temperatuur ook verlaagd worden (bij gelijk dampgehalte van de voeding). De hoeveelheid warmte,die toegevoerd moet worqen in de reboiler en die

later ''leer onttrokken moet worden is dan ook iets geringer. Echter in

U _

verband met isolatie lijkt een toptemperatuur in de buurt van 200 C ~~

verantwoord. Het economisch optimum is moeilijk te bèpälen. In litt. 11

--wordt bijdiets minder dan 4 atmosfeer gewerkt. Nemen we 3,8 atmosfeer .•

Voeren we ~loeistof op kooktemperatuur in dan volgt voor de temperatuur

van de invoer 40 0 C (~~4 ~ t ~ Je:: I ) . Voor de b'erekening van het

aantal 'schotels beschouwen we de ideale scheiding van V.C. en T.C.E. De

ij/x fig. wordt berekend met ':.1= --I_~: +-;ui. . 0 ( is hierin de relatieve

vluchtie;heid en wordt genomen bij de gemiddelde temperatuur in de kolom

(<lt ,= _{17)." Voor ij/x fig. zie' bijlage. De eisen zijn: top xv •c}

.>

0,9999,

bodem x c

<

0,0001. R min. wordt door constructie gevonden en voor de

gebruikté terugvloeiverhouding wordt, twee maal R min. genomen. R min. is

16/61, R

=

0,5, Nth

=

10.

Nemen we even aan, dat alles in de topcondensor gecondenseerd wordt en

stellen ''Ie acetyleen gelijk aan HCl, wat verantwoord is in verband met

de gelijke kooklijn van de twee stoffen (zie bijlage) dan is de ver-houding van de in het topgas aanwezige componenten gelijk aan die in de

voeding (jjV~.Q,~::;: 0,857~ ~Cl + Ac = 0,1:- 3: De top~emperatuur i.s 190 C

J7

(

~

yA::

I j 2. k::-I ) •

De bodemtemperatuur is 130 0 C (kokend T.C.E.bij 3,8 atmosfeer) • . ,

De condensor werkt bij 00 C, dus:'

Kv

c = 0,45 en K HCl + Ac

=

6,6.

stel (zie fig. r~ ay.c. kInol V .• Q .• en ánCl kInol ·HCl en acetyleen in

A, dan volgt

Dv.c. = 24 - avc en DRCI = 4 - ~Cl ' D = 2L en B = 1,5 D

Uit de K-waarden bij 00 _{C volgt dan voo~ de samenstelling}

~an B: x~~

=

_{0,91, xHCl = 0,09 en voor A: ijyc = 0,41 en}

lJHCl= 0, ~9 • . .

Uit hetgeen nu bekend is kan gem~kkelijk de massastroom

Ma ssastromen in kg/sec.

5:&-0&

IJ.;' _/S- 15"

/ó

_{1"1- rcf} I

I

~

-tt!?UL

Dr

odJ

9'l?rJ-

-'~40S2,4OI0(~

.!-.J. I . . ;

ItU 0 (};;t,;. IJ t~ a' -' :

. - , - - : , -- -/QP_:.-.. --'F:~/.If--9fd!!.L~- Jjd)jtJt~

V.C

q

t

66

0/

O/':j~ ~)?tflt ,(J./i~~.J a

19,9J

Schotelafstand bovende voeding: Gassnelheid

=

v

=

C

ç

Voor ~~6m afstand is c

=

0,05. De dichtheid van het gas is 9,39

kg per m3 en van de' vloeistof 900 kg per m3 • De snelheid wordt dan

0,497 m ~er seconde~~mdamp

=

2377 kg./uur,dus de volumestroom is

0,0662 mj/sec. De diameter wordt dan ongeveer 50 cm. Bij een kleinere schotelafstand wordt de diameter te klein en moet een gepakte kolom genomen worden. Onder de voedingsschotel wordt de diameter 60 cm. De

totale hoogte wordt: N pro x schotel afstand

=

13 x 0,45

=

5,85 m

(efficienci 0,7), waarvan 1,8 m boven en 4,05 m beneden de voedings-schotel.

d) Berekening van de massastromen 19, 20, 21 en 22 en dimensionering;, van de stripper.

stroom 18 verlaat de topcondensor van de rectificeerkolom bij 00 _C.

Als voedingstemperatuur wordt 50 C genomen. Bij een stripper kan de

vloeistof het best op kooktemperatuur ingevoerd worden; voor de druk

vinden we dan 4,4 atm. ,

De s~enstelling :'"~ de invoer: Xvc ..

=

0,9, xHCl..+ ac

=

0,1. De

samen-stell~ng van de b~Jbehorende damp: ~c

=

0,41, ~Cl + ac

=

0,59. ,

Uit de topcondensor wordt alleen damp afgevoerd en gerecirculeerd, alle vloeistof w'ordt als reflux gebruikt.

Volgens fig. 11 geldt: G = L + D en ~+l

=

L D ..

G'xn + G lJd

f'

-In de ~/x fig. snijdt de werklijn dus de 450 _lijn

als ,~+l = xri =' ~d' Bij ideaal veronderstelling van

het systeem V.C./HCl,Ac kan de evenwichtslijn berekend

worden met behulp van de relatieve vluchtigheid ~ 13

bij 15 0 C; voor ~/x fig. zie bijlage).

,·Fig. ll. Als eis wordt gesteld, dat xHC1+Ac ' in de bodem:: 0 0001. De

bodemtemperatuur wordt a:an 29 0 C (kookpuntV.C. bij 4,4 atm.). Uit de

~/x fig. bepalen we Rmin. en R-!? 2 x Rmin.

=

0,8). De' hoeveelheid HCl)

die moet ontwijken is bekend en dus de hoeveelheid V.C. die mee ontwijkt

uit de condensor (~50 C). Worden deze opgeteld dan kan met behulp van de

terugvoer verhouding L en daaruit G berekend worden. Massastromen in kg per sec. :

sJ4f _I/Ig~ /jj .2ö .2-1 ,2..Z .1. Jk __ _C?t2l_JJ..b...

1

%6 e·()P2. flL(_ ~2.l2l _~J)/IJt.... _Jç,f!-~2

v·t

O,oLt~tj () () 1I1

_00;,>"

a

~JJ>l.

De diameter van de kolom wordt uitgerekend beneden in de kolom op de-zelfde wijze als bij de rectificeer kolom. Voor de diameter volgt 50 cm.

V. ,Warmt eb al ans , plaatsing en b~rekeniM van de warmtewj,§tlllllaars,.

a) E.,laai;sing en hoeve~JheiÇL,~lIlte .d,ie

OV~.;r.gS1d:r:agsUl,m.o~:LwQrd~:I::t:-De invoer van de reactor komt bij 200 C de fabriek binnen en ivordt dan na gemengd en gecomprimeerd te zijn tot 1500 C verwarmd

in gas opwarmer a. Het reactorproduct moet, vo'ordat het in de

j

~bsorber geleid wordt tot 200 _{C gekoeld worden. Dit gebeurt eerst}

! . /

-~ een gaskoeler met behulp van water tot 500 C en däarna met· ~~

13.

Het

T.C.E.

verlaat de gasabsorber bij 300

C

en moet opgewarmd

worden tot 400 _{C (g). Het bodemproduct van de rectificeerkolom}

1/

(1300 _{c) moet gekoeld worden tot 0}0 _{C. Allereerst met koelwater ~}

t~c, daarna in twee etappes tot 250 _{C en 00 C met freon,}

(resp. g, f, e).

I

Gasopwarmer a: Beschouwen we de gassen als ideaal, dan kunnen we

de hoeveelheid warmte berekenen uitAII:.cp~T of

't..-Il,=

Cl>{~-I,)'

er wordt in de volgende berekening onafhankelijk van de druk

be-schouwd,terwijl met een geringe temperatuurafhankelijkheid rekening wordt gehouden. Voor gebruikte physische gegevens: zie bijlage.

Voor het opwarinen van stroom 3 van 20 tot 1500 _{C is 358,35 kwatte}

nodig. Zie tabel 111' •

St-Of /.((}..M(;. _K'i6c. ~7" LL T CC cp 1r1ç~c

.1.:-11

kt..le./ /.

f~

1---1--

-~ofJJ-

_1~O

177.2L

_{- 2 7 -}

_1/22.

2

f---Q~

1'7-·

::'~tiI7

7"1

Iit.>_

-2.,_Z.! ~~

Ifr

L7-r -

LO_

-~J?917 /..t9_ i--,?~3 .Lr.

'7jrLL-~'2

__

~~cJIrt/7"

~I!.jf.

d)

_L6

r :LO_. : C

11.

' 0 (':5":l_

I:S

~.-'(2

2 . ( _

_r-3.-Ç

_S

r-~2 .. -1.- -~rf ---r--'o'

l

tLlf

a .f.c,{/l Ijó o~ ...2.c, .l..r'6'

6'

,Nemen we stoom van 2000 _{C en 15,857 atm.(litt. 15)~ De}

,,,armte,'1Ïsse-laar staat verticaal.

Oppervlak = kvlatt overgedragen

lftot ~.A~ x

cp

H~'" 20

= totale warmteoverdracht coëfficient kw/m C .

.A -,-k» - L1-;;'; t

-;.

-tP1;

Ll7Î>-!47i.\é

cp

= f'actor voor het aantal passes. In geval van w~sselaar a :::(j1 = 1.

\ li tt ti· 21, pag.

b-l.

9).

Het oppervlak wordt dan 91 m • Nemen we 25 mm

buis (oppervlak per m,= 0,0785), dan is nodig 91/0,0785 = 1159 m. stel lengte 2 m: dar zijn dus 580 buizen nodig. De diameter wordt

(

dan 1,05 m{ 1itt.23/.

Hoeveelhei stoom = overgedragen warmte

verdampingswarmte = 359,3/463,3 x 4,18 = 0,186

kg/sec.

Met behulp van de gekozen gassnelheid in de opening en de dichtheid

van de stoom (litt. 15) kan dan de diameter, van de stoomuitvoer ge-vonden '''orden. Bij v10eistof,,,isse1aars \oTordt het aantal passes

be-rekend uit het economisch optimum tussen pompkosten en afschrijving

n

van de apparatuur. Als economisch' verantwoord ~ debiet wordt /

meestal 700 liter per uur genomen. ~

In onderstaande tabel worden alle gegevens over de warmtewisselaars opgegeven:

Reboilers en cQndensor~:

I ,

Warmtebalans lee kolom (zie 'fig. 11): Hf + Q

=

Hg + Hd + Q + Hk

(H

=

~nthalpie/sec •.

=

KJ/sec.).

f

Fig •. 11.

We berekenen de enthalpie van de voeding, destillaat, gas uit de topcondensor en het uitgevoerde bodemproduct. Na berekening van de hoeveelheid warmte,die onttrokken moet worden uit de topcondensor vinden we met behulp van bovenstaande formule de hoeveelheid warmte die aan de reboiler· toegevoe(d moet ",orden.

VI.

'1

~.

VII.

De afmetingen van de condensors en reboilers werden volgens de bij de 'varmtewisselaars beschreven methode berekend en zijn in onderstaande tabel opgegeven:

15. .

.fw-~!.-_6:SQ

_2~1---~'1----U7l-2-Jb;-~--::-~"4p-.6~~-9·-JS"_~t.f

-

.~~)-

j - - - Ó ; ' t - -

~5.""~_~t>_

~hltW~f~i·diV1LIJJ;'r-,25

-";,5:. _Jt;"

-J2fi:---l

I~ÛàJ~btd&h-

_:2!Z-

~:i

7-{

.-L"-{:.---{

~~t i-ff!10.!-~atdJL-~&~_~

f~(;v~-J

.

kL4L

l'_

~~L(-~l'

I

m-!2_fH

--iU

leJ7L.o.

L Ir:t.... _ /5"0 - /5~

Tabel~ afmet~ngen van rebo~lers en condensors.

De warmtebalans is vermeld in de bijlage.

Accessoires. a) Pompen.

Voor beide pompen (tussen gasabsorber en rectificeer kolom, 1 tot 3,8 atm. en tussen rectificeer kolom en stripper, 3,8 tot 4,4 atm.) is een tandrad-pomp genomen en wel,omdat een cenUifugaal pomp bij

deze kleine debieten (resp. 180 ltr./min.

=

47 U.S.A. Gallon/min. en

6,5 Gallon/min.) niet beschikbaar was. Tandradpompen echter zijn nogal duur, vergeleken met centrifugaal pompen en bovendien niet geschikt voor niet smerende vloeistoffen. In dit geval echter ondervinden de

tandradpompen wegens de gerin~e te leveren opvoer-hoogte hiervan geen

hinder (de grens is 50 p.s.i.) •. Ook kunnen deze pompen gemakkelijk van een niet aantastbaar materiaal gemaakt worden. Ge'nomen werden: 2 Viking tandrad pompen met maximum capaciteit van resp. 90 en 7 Gallon/ min.

b) Compressor.

Genomen werd een Roots bl'ower (grote capaciteit bij gerin?,e

opvoer-hoogte) •. Merk: Th,.,aite No. 5,maximum capaciteit 6400 ft3'êoo~/~"",)

c) Mixer.

De construct~e hiervan is op de tekening aangegeven.

d) Buffervat.

Tussen rectificatie kolom en stripper is voor noodgevallen een buffer-tank geplaatst. Lengte 2,25 m. Diameter 1 m. Hierin kan de productie

van 1 à 2 uur geborgen worden.

Constructiemateriaal.

Aangezien constructiestaal 37 volgens litt. 10, pag. 11 de ne~g~ng

heeft polymerisatie te bevorderen wordt op die plaatsen~waar

vloei-baar V.C. aanwezig is in grote concentratieJroestvrij staal gebruikt. De rest van' de apparatuur wordt van staal 37 gemaakt·, waarbij koper

VIII. starten, stoppen, veiligheid.

Bij het starten moet eerst begonnen worden met het doorblazen van de gehele appartatuur met stikstof

ö

dat in de voorverwarmer van de reactor zeer geleidelijk op 150 C gebracht wordt. De koeling van de reactor wordt tegelijkertijd aangedraaid, evenals

de gaskoelers na de reactor. T.C .E., wordt in langza:am toenemende hoeveelheid bij 00 _{C bovenin de gasabsorber gevoerd. Daarna wordt}

stikstof geleidelijk vervangen door Sachs g'as en worden de tempe-raturen en drukken in de kolommen ingesteld.

Wanneer in geval van nood het proces gestopt moet worden moet de' voeding teruggenomen worden en onmiddellijk stikstof gesuppleerd. In verband met CO, H2' C2H2J HCl en V.C. moeten

veiligheids-maatregelen genomen worden. Open vuur is vanzelfsprekend verboden. De drukken moeten nauwkeurig in de gaten worden gehouden (lekken), terwijl apparatuur voor meting van het CO gehalte aanwezig 'moet zijn.

Voor~l'bij _{down gaan van het bedrijf moet op ontwijkend H2} ~n Ce)gelet

worden, daar 9á~gemakkelijk een knalgas explosie zou kunnen veroor-zaken, ook al is de ontstekingstemperatuur te laag.

IX. Opslag en transport.

Daar V.C. niet in eigen bedrijf verwexkt zal worden, moet het op-geslagen en getransporteerd "Torden. Normaal lfordt het opop-geslagen en vervoerd in druktanks en gestabiliseerd met b.v.' phenol (50 - 500

p.p.m.)., .

Voor de verwerking moet het dan nog gedestilleerd worden. Eventueel laatste kleine resten van T.C •. E. en D.C •. E. worden dan eveneens ver-wijderd. Cylindrische tanks mogen slechts voor 84% gevuld worden.

Litteratuur

11\.

K. Winnacker - Chemische Technologie < I pag. 633 (München 1952). 2.< L. KuchIer and K. Winnacker - Chemische Technologie Org. 11 pag. 675

(München 1959). 3. Chemica1 Week - Juli 1959.

4. Oi1, paint and ~rug Journa1 24-10-'60.

5. K. ter Laan - Aàrdrijkskundig Woordenboek - Den Haag 1948.

6. C.E. Schildknecht - Vinyl and Re1ated Po1ymers, London 1952, pag. 390. 7. F. Patat, P. Weid1ich - Z. Angew. Chem. 62 (1950) 51.

8. F. Patat, P. Weid1ich - He1v. Chim. Acta

21

t1949) 783-794.

9. E.N. Rosenquist - Fiat Fina1 Report, 867 Juli 1946. 10. E. Kruta - Fiat Fina1 Report, 1199 Juni 1947.

11. R. Lynn, K. Kobe - Ind. Eng. Chem. 46 (1954) 63p.

12. Tabellenboek ten dienste van Laboratoria - K.N.V.C. Hilversum 1962. 13. M. Earry - Chem. Eng. Progr. 56 (1960) 39.

14. ET 757661 19 Sept. 1956 Monsanto ChemistrY. 15. International Steam Tables Conference 1934. 16. Frigen,Hoechst Physika1ische Daten.

17. The Dówtherm Handbook - Dow Chemica1 Company Michigan 1954.

18. V.D. 1. Wärme Atlas. 1;, ..,. ';:;I't,:; :<,

19. S. Ergun Chem. Eng. Progr. 48 (1952) 227.

20. J.M. Cou1son, J.F. Richardson - Chemica1 Engineering 11, pag. 733 N.Y. 1960. 21. J.M. Perry - Chemica1 Engineers Handbook, New York 1950.

22.

trq,

Erown - Unit Opera tions. ~eLAJ yorl.<. (7~O 23. V.D.I. Wàrme Atlas.

24. C.B. Hodgman - Handbook of Chemistry and Physics C1eve1and 1952. 25. J .B. Maxwell - Data book on Hydro&tarbons, New York 1950.

,

j(t.;o.U .. K,,~C kudi-z.. c( IhS ,

sf~

3 {

t::~~-+-~'-I--i

L\ 3J IJ [iherf9ev..) j •

I~

_____________

~ik_~.-I I I C I ) ~

-I

r-A/o-'

-/4-

I-(~Ii-

_-tr;

eCJ..-

-~~-

-#éf-

_G*-GJ/4

téL=Cc:e Ij ~

-

'ct{4-~(<<4

-~ "?

/

_,.C?r2-7

R:.

,

-~-

-0,

°9

i

f!o-

-r;t26!-1-

qXf/7-

~L'7~l21--

-fj/l>-Jl

'3

()~OfPo

i4-~i-7-1-

_JJ

_S--f

_L

_7-

ty-7-~1-

~4)1

~~6!

1 - '

1-7'-

' t?JLflO-

_r4o.

b

f-r

_-9-~fL7-

-t}-L7-~-

_~_~L:Il_

f-q-O.LJ?

(J

3#1

q,lli'-.2~L

-I :

fj

9Oj~-

-R,QL~_

~~4.tf~

_L __

_--.~-Oflo-

_r-!fP-l1-7-

_r--~Sf/7-

_~-gj'rf!l-

.fj.QJt)J_

f-1--

a

..91a-r+

7Lb

r

~oo.2l

I

--ff

l!jJ2.L4Y-

-4--

t2

_{Ly- .l~--7L~L}

_>-;r-I.i$3-

_-f

t-

I---. J

_{Jr-D3.J_}

r-'?

t2L0'rl

-9

,~IJJj_

q,oja'7J

__ /fJ __ _--

_~-77~S.

_{_?-_OJJ4rj}

_/1_-

.

~_II'~-~ot)'l - - - - . _ 1.2 __

_{?,,3.333 _}

₉

_lh:U

_l-

_r-

₁

-_l3_

_JfOfrJ!fL

_fJ-r2-tr;z-

_~(7-

.-9-L~i'f-

~/3L

_r-o/-LtPo-

_{4l20_~7'-}

rx

.-ly_

~C?2z,.,L o,r2.:?"./-

~r~/60

liS::

~~o{L f-~O~CLt...:s_ _~o/7-lT

.Jt

~L5::J :..!2_r O

1->#-

~-f'-ftPt.,

'l

ij

éJ{JÇ2 _{~_~..P.S-<_}

_0.Lf-j.06

L!~

___

_go/pi

_{~()/(2t_}

_{() 3-j-1-3}

/j

~L.2L ~,,:I-.JU2(

0~~-&

lO

~c)/~6_ ~olot _./ ~/_l

jJ

_9-(Jp4C>-_0._00_20 ~~3$"~ /

iJ

q

?,j}I.z

/ --, ---~---

-339,; c. ~ Cl) Ig'xv.1..:J (,.)

1./3, J +/0 't 8) .l~ I +-T

~.l~l +.lQu~(}J

au,ivl

ki. el ~/i

"'"1/I1,J

~ 9'7; ,(C

(rl

~'11 .l.:q!b

~jR _Ik ~yJ" J.il!W

--~, - - - I - - - L _ _ ~l._-~ .. '===-l~=

__ "" .. ,-, __ ._

Litteratuur.

{l/ew ~() ... K ICfS'o

Chim. (53 (1934) 489-496 (51- (1932) 636-640

3L./Dana_J

7"'-

Burdick 4.('.Jenkins J. Am. Chem. Soc. 49 (1927)1 ... ~80H-i2~G=5zt9()i 4 f.l>.Rossini Selec'ted Values of Physical and Thermodynamic Properties of ll"·Maxwell Databook on hydrocarbons

2

1-

Van Dalfsen,7.RWibaut Ree. Trav.

Hydrocarbons and Relate.d Compounds. Pittsburg 1953.

5' Idem Washington 1947.

6 Landolt - Börnstein Zahlenwerte und Funktionen II band 4. Teil. 7 International Critical Tables New York 1933.

8 R.I. Richards J. Chem. Soc.

g

(1931) 1948

8a. Idem 78 (1956) 1078

9 E'.!I.Huntress Organic Ch10rine Compounds New York 1948. 10 Beilstein. O~Ot.hl s.,4,e çt--el't1;~ .

~mü tq :.;r ft:

ti

. HUliHH

Uillui ttit

llili

Ft . Hl H

JU

:13]

. .:.!: ,;;

I(

.

,

:fJ:!f

. !;, . IJ. ij

lL!::

,~tl ~. H

;g

; 1.: ' , f" ~g

It'

~ ;: fit I] ~ ttt I, 13' . ft h S h fi

rrH

;' ~ ft IE!::,

m

t.!';: ~ .. !~r

n

ltH . !i t:.L'I>

i±

~: .\'1;5 ti . , ~lH ;:: I , m I~

lli

J~

n

t1 ff ti H $ ti ;) ch ît ,$.

-lt1 '1.[ () r

-ti: C) ! ti ~ ~ rf>

n

It:,

tm

fit! Ir . lUl ,-;0;< r, I~ :~j ,;I!.~

rn

111·, Ir ~ II ~Ü: ~UîH 1)1 ~ é~ H ~j.~; ~~ ~Ii ~

11

11

111

'N

mnm

~l& liilfi'tm I

.

DlnA421Dx297mm .

.,

WWL6Z X OLZ ~'1ula ~ tl I-i', J :)'; , h [:'! , , 'i ~'

rJ

;1 OOI~ Im l' , 1, ~: ;~ 1\ J ~ '.e: ~.

tS:

' "~ h ,~i~f ~ '~ ~ E' h ~l If I

,~~

tI ~ ii

1

Ir. ~f~ ~. r;,~

~~

r:-;

n

M h-~l:f ~ li ~ =+ J r~H ~-fll 1 ~ct "I!i~ I=i L rt ft ~: ~~...., -itlj: P.: ~~ i-f: 'r :je f1-: ~ 8 j 11 :-~

n

""

;'Il:: FHi'1' tttl+t.i:, rft l;~ r.;: =t:~ 1--t:I f H-t ft!

1

a

;t

i1

~:;; cf:;! f:~ lijn n:

'.!' ... 'r"

'I)

-. .:1

tli I:;: !: :i ;i fft·· (ij

li . i '+1+1++

dL.

_"

~ rt rIf

'[ffi:

_....

.

inT

c:t It ;;. .1: ii iw ~; 11'

tl

rft

!"'-, _1~t~t Ü ~f I:J V :1 ï lij r; .

rti

jI: .11 .3 . !iI1i ;,1 _{t(~ VA :;ej~!i}

t

J. . 8;1)1,1 t/.(f:u: . /

tIJfr".

~H J:Jj c+I .!!~ ti: _t!

'P

II

~ I t:;.;.. ft. rL -û iU H= r~ .~~ ft lJ.1[è, i/di :< . t/. e:i1 IH iH t t t t i I'U U. .7{{ k'U'fn t. I ;:;:.. It ti - ( 0 I> -'0 DlnA4210x297mm D ,b

I

/ " 0 '

:<:.l '

~

E:' 0 A-G [~ -" -a '-I : ft' ti-n Q ... H

. î

Lj: r~ ;) "

..

() W 0 ~ Q I'

..

I :t 0

'"

I . ::t t· 0 "" I :;"

t

I 0 1 11 h-I

c€

uH

I tj tt

ft

r,: r41! <l ~ ~ 'f:. <:> '-~ '-<>

...

"

... ~ I t"-~ "-LA

....

...

~ "" ~

..

:':=

....

~j -r-...

--

..

; , •

...

H tttttttt.ftl

.dm

-.

-t t. -I-1 .r + " : '

. m

:

t.

tm

ft, t.l :;, T T T ~,~ t , • ~tt Ft'

!f·:t

~ f +ff: I ; ~rUtf

;

, llt t~m ~~t

m

t +t T ~

ft

i$

tIl

1: t n~ + 1 rt ri' • i H 'i. li ,: t I

.

!fl

j] ft +11 .;t it' t i

!ft

'

ti IL ,. , ~j .L

ti

~Lt 1 ·Hl,

.

, t • •

.

.

t-.t I • ti '-Ti: ,~lHr j

gUIRll

mI

UE

+frn:

f~

l1li

. ftcr#

!- t-.. t'trf! rtJF I1fl _• I 1; ~H+YfHH.fj·W i" rti~ ~m 1" , •. rpi !11f t r : _tI

.tg

U~

4

::

mi

t . ₁ .:! _IHtt t I Fr • jl:'~r~U fl fHl + + •

m

:

.

t

t·

f t-~~f1 HH ,ot

.

~. IJ: : t H~f~ T

lIF

lr-

jf

.

l

lt • o iilt j ~-~,

: Ir

l' J

Jf

iE'

f -I Din A4 210x297mm z'Om . - .- tI---<=:/: #~ 1.- -

.-t ·t , .i _! DlnA421Dx297mm • r , I t ,l t I Et • . _~ 1 t 11rt ,-'1 ~ ti ~ffH ~t± _,.. + , + 1.1! It ·1 'j t' t

f

1 'i,"" :'+"-;1

...

rtl It

,.

.,lm

+ f 1 ! t :i. I •• '"1 ttr t F!:i

·!!'n

₁ t t t·

~oom

è

_I I

...

:CW

I . . , • . I -I I I ' • ,.j..,---~

t-A1

stoom

-

\. (

-freon ---~

---1

.+~ gezuiverd C.H.ClC.Ct., ·-·'··y.verontreiniad CHClCCl freon T .--~

r

----freon

)

'---..J!

L.. _ _ _ _

$-

-' freon I koelwater VINY LCHLORIOE T. SWELHEI M OKT. 62 o ! SCHAAL 1':'20 1M 2M ! 11