Dodecylbenzeen

., I

•

i

_'. INHOUD Inleiding

~ogelijke bereidingsmethoden keuze,pl aats en capaciteit van het proces

Grondstoffen

Proces variabelen Reactie mechanisme. Producten

Corrosie

Bereiding synthetisch wasmiddel vanuit dodecylbenzecn

Beschri jving proces

'l'hermodynami sc he en fysi f;C he gegevens Berekeningen lv;assabalBIls Materiaalbalans Litteratuur · -1-blz. 2 blz. 3 blz. ') blz. b blz. 7 blz. 8 blz. 9 blz. 10 blz. 11 blz. 14 blz. 15 blz. 25 blz. 2b blz.

27

I

I

.

Inleiding

De synthetische-v.asmiddelen industrie is de laatste twintig ja&r enorm snel gegroeid.

Deze groei is vlak na de tweede wereldoorlog, van een klein percentage van de totale wasmlddelen productie ( zeep plus synthetische), gekomen tot een zeer belangrijk aandeel thans. Dit ging enerzijds ten koste van de zeepindustrie, anderzijds door de sterke toename in het gebruik van wasmiddelen, zowel in de industrie als in de huishouding. ~)

Parsllel a an deze Er·oei is de expansie van de productie van alkylarylsulfonaten. Dit zijn producten verkregen door sulfo-nerIng van alkylaryl-Koolwaterstoffen , zgn. detergent alkylaten. Va n deze alkylarylkoolwaterstoffen is dodecylbenzeen thans de belangrijkste «(900/-).

De prOductie ~an dodecylbenzeen op grote schaal werd gestart en wor~t thans nog &rotendeels uitgevoerd door de aardolie industrie. Deze bezaten immers door de raffinage van ruwe a~rdolie de beno-digde grondstoffen; propeen en benzeen.

Bovendien ha{den zij bIJ de bereiding van vlIegtuigbenzine, door alK;yler'lng van butaan met buteen, de kennis en vaardlfheld

verkregen, nodl~ , voor de alKylering van .benzeen met de propeen -tetrameer • (1)

Door vergrotIng van de ~roductlE en verdere verbeterinb van de bereidingsmethoden kan een beter dodec,ylbenzeen (korter kook -traject) tegen een lagere prijs geproduceerd worden.

I •

Mogelijke bereidingsmethoden voor dodecylbenzeen, keuze van het ~roces, pla8ts van vestlglng, proau~tle capacltelt.

Bereidingsmethoden.

araffinen. 'J ti' erel lngsmetho e voor al y ary koolwaterstoffen gaat uit van een kerosine-fractie, welke bestaat uit paraffinen die gemiddeld twaalf koolstofatomen per molecuul bevatten.

De fractie wordt met chloor gechloreerd. Benzeen wordt in aan-wezigheid van AICl) als katalysator met deze gechloorde parafinnen gealkyleerd:

kerosine

60 C •

kerylchloride

kerylchloride + benzeen kerylbenzeen 50 C

van benzeen met olefinen. CIt)(Sj(l)

eze erel lngsme 0 e ga a Ul van een olefinen mengsel dat gemièdelè twaalf koolstofatomen per molecuul bevat.

Benzeen wordt in aanwezigheid van AlCl), H₂S0

4 of HF als

kata-lysator met deze olefinen gealkyleerd.

~~atal'ysatol'

C'2H24 + benZEen • èodecylbenzeen

De reactie temperatuur is üfhankelijk van de februikte katalysator: H2S04 : 0 C , AlCl) : bO C , HF : 25-50 C

Het olefinen mengsel v;ordt meestal bereid door polymer'isatie van propeen.

Keuze va n het procec.

Aangezien bij de eerste bereidinf smethode, ,d~ chlorering van de kerosine fractie niet celectief verloopt, zodat ook di- en tri-chloor gesubstitueerde paraffinC'Y'1 p'evormd worden, is het

verbruik a&n benzeen bij de alkyler~ng hoog.

Bovendien zijn de opf.ervlaktc actieve eigenschêippen van het

gcsulfoneerèe ker~lbenzeen slecht, en heeft het eiddproduct een

kerosine geur. Be bereiding van het dodecylbenzeen via het olefien geeft een iets duurder product, 00ch dit bezit veel betere eipenschappen. Daarom wordt meestentijds, en ook hier, deze tweede methode gevolgd.

Bd. j de katalysator keuze bli jkt l1

2!::l0 4 grote nadelen t .o. v. &ilC1₃ en HF te bezitten

2. Bij gebruik van H₂S0

4 treedt ,. Het H

2S04 wat in grote hoeveelheden nodig is, kan niet

geregenereerd worden, zodat grote hoeveelheden aan- en afg e-voerd moeten worden.

Door al deze nadelen wordt H SO zelden toegepast. De keuze tussen het Alel, en het HF 2 4 als katalycator is m00ilijker. Voordelen AlCl

3

t.o.v. HF Nadelen Alel,

t.o.v. HF

1. ~inder corosief en geva~rlijk 2. doge re reactietemperatuur 1. l;iet regenereerbaar

2. Iets lagere opbrengst aLn dodecylbenzeen

3. AICl

3 heeft een activator b.v. Hel nodig

Hoewel de meeste voor

1960

opgezette processen me~ ~lCI als katalysator werken, wordt thans bij de meeste processen'steeds HF gekozen, o~dat het grootste nadeel ervan t.o.v. AICI~, de corrosie en het gevaar, door verbetering van de constructie-materialen en van de procesvoering, zich steeds minder doet

§elden. Ook hier is HF als katalycator gekozen. Productie capaciteit.lT)·

~e productie capaciteit van het hier gekozen proces is gelijk

genomen aan die van t~ep, in 19~~ en 195b, in Canada gestartte proces~en : na melijk 2~ millioen Ibs. per jaar.

~it komt overeen met 12.~OO ton doeecylbenzeen per jaar.

liet proces iE: continu.

Plaats van ve. ~tiging

De meeEt gunstige plaats van vesti&in~ ia natuurlijk, gezien

de benodigde gronstoffen; benzien en propeen, op de r~ffinaderij. Dit is zeker het f€vé.ll indien daar ook de sulfonel'ing plaats

vindt. De afzet va n het synthetiscrle v.a t.miedel is niet aan

een ~epaalde pJ.aats gebon~en zodat dsardooI' de plaats van vestiging niet beinvloed wordt.

-4-I ~

I

·

Gronèstoffen

Grondstoffen voor de berei~ing van dodecylbenzeen volgens de hièr gekozen methode, zijn:

1. !'ropeen-tetrameer ( kooktraject 180-240~C)

2. Benzeen

ad. 1 Propeen wordt gevormd bij de thermische kr'aking, thermische

reforming en het katalytisch kraken van aardolie-fracties tot benzine. Het is de enige olefien met een laag molecuul gewicht, die bruikbaar is voor de fabricage van dodecylbenzeen.

Etheen is niet alleen duurder, doch ook de C-l? polymeer dabrvan is moeilijk economisch te verkrijgen.

Hoewel van butenen wel pol~IDeren met het ge~enste molucuul-gewicht te producer'en zijn, zijn deze pol,jmeren niet bruikbaar omdat zij de neiging hebben tijden~ de alkylatie van het benzeen te fragILenteren, wac.rè.our de opbrengst aan dodecylbenzeen slecht

is. (I),

De bereiding van de propeen-tetr'ameel' verloopt volgens een continu-proces waarbij het propeen m.b.v. een zurekatalysator

gepolillie-riseerè wordt. Door de geEchikte keuze van de katalisator, juiste temperatuur en drukinstel1ing en door reciculeren van de lichte polymeren kan een pol;ymecr met het goede n.olecuulgeWicht en

kooktraject verkregen worden.

De meest gebruikte katalyrator is " va st fosforzuur " hetgeen een

fecalcineerd mengsel van fosforzuur op kiezelguhr is. Iqo

Optimale reactiecondit~~szijn: een temperatuur tussen de 1bU en

~"") 200°C en een druk van 35-5'0 atmosfeer. Onder deze omstandigheden is de propyleen conversie meer' c1an 90% en ongeveer S157: van de

geproduceerde polYllieer heeft ecn kookpunt binnen het kooktraject van de gewenste tetrameer. Structuurtypen we],ke voorkomen in de

propeen-tetrameer zijn RHC=CH₂ R _{2 -}C-CrlR R C=CH ? 2

R

C=CR 2 2

trans luiC=CHH cis [d-:l.C=CHR

en drie of viermaal gesubstitueerde olefinen.

ad.2 Voor de bereiding van dodec~lbenzeen zlJn zo~el " steenkool-benzeen " als aardolie-benzeen bruikbaar.~) ,

Benzeen wordt ge~onnen uit het cokesovensgas db~ ontstsbt bij de destructieve krakin[: van steenkool door:

a.Destillatie van de teerfr&ctie van het cokesovengas

b. Vlassing met v,asoli e van het cOkesOven&.aE. w~al na de ui t§.ev,asE.en aromaten gefractioneerd worden.

Uit aardolie wordt benzeen pewonnen door e~tlactie of extractieve destillatie van de naphta fracti e (arorraten, j)arafiïnen en

naphtenen), nacat deze reformd i 8. Bi ,j deze l'eforming worden de

I

·

Proces variabelen.

1) Mol. verhoudingen tetrarueer/benzeen 2) Reactor- temperatuur en druk

3) Verblijf tijd in de rebctor

4)

Mol. verhouding propeen tetrameer/

HF

katalisator

5) Verblijf tijd in de scheider ad

Om nevenrea cties, welke leiden tot éle vorrilinE. van lichte- en di-alkylaten, te voorkomen, moet een overlliäót benzeen <5-10 mol per mol.tetrameer) p:ebruikt v.orèen.

Teneitide een zo groot mogelijke opbrengst aan dodecylbenzeerl te

verkri~8en worft hi~r een mol.verhoueing va n 7,5 mol. benzeen op 1 mol. tetra meer genomen. (j.) .

ad 2

Hoewel de optimale rlactie temperatuur voor de alkylatie met

HF als katé.<lisator 10°C is, woret in è.e practi,jk bij temperbturen va n 25-70QC gew~rkt.

Hier i~ een reactie temperbtuur van 3~oC gekozen.

Bij deze temperatuur is het mogelijk d.m.v. koelwater de

reactie warmte van de exotherme alkyla tie af te voeren.

Het is dan wel nodig onder enige druk ( ~ 1,~ ata) te werken

om het HF in de vloeistoffase te houden.~)

ad :3

De met iiF gekatalyseerde reactie verloopt snel.

Le verblij~tijd van het reactie mengsel in de leactor wordt bepaald door de warmte afvoer. Hier is een verblijf tijd in de r8actor van 15 min. gekozen.

ad 4

Gebruikelijke mol.verhoudin[en propeen,'tetrameer/HF katalysator varieren van 1: 1 tot 1: 10. i'lier is een verhouding van 4 mol.riF op 1 mol. propeen tetrarneer gekozen.~)

aö h

Verblijf tijden in de scheider varieren van 1 ~in. voor niet geroerde reactors,tot ~ min. voor krachtig geroerde reactors dier is een verblijf tijd in de scheider van 3 min. genomen.(3)

I •

I

I

.

I

-Re0ctie Mechanisme

Dealkylering van benzeen met riF als kat&lysLtor verloopt via een

}~iedel en Craft s reactie ffiEcnanis~e:

R-CH=CH-R +

1I~

---4

R-~H

-Ch2-

R

(proreentetI'brueer-CLI'boniumion)

R

-

~H

-C

H'")

-

R

+

~ ~

~

R-CH-Cd

2-R

L /~H

U +JI

~"

Bi jproducten onstaan door de v61é?ende nevenl eacties: C5) .

1) Fregn,enterings-reactieE van het tetr'ameer-carboniumion b. v.

CH~ CH~ CH~ I / I ~ t ~ ~ CH3-~-CH3 + Cd_2=C-Crl2-Ca-Cd₂-Cn) Cd,,,, / ~ C~-C _~-,'1

-

CH) , CH 3 intermedi.a8t

CH CiL _ I )

I.)

b"

-C-Cil. -Cti-Cd -CH '\:- 11 I ~ 2 : 3 CH", ".) intermeèiaat

~) Disproportionerings reactie van het tetr ameel-cfll'boniumion

CH", CH7 f / I .) CH~ I ./ Cl H~ ~ I, R-cH-ga- cH₂ -CH; + :s.-Crl-Cr\J -Crl=Cd₂

--7 R-Cli-CH

₂-CH 2-CH:3 + R-~-C1l2-CH=CH2 rE)

1

h-C=CH-CH 2=CH2 +

rf9

paraffîen diolefien

3) Dialkylering va n benzeen.

+ C ' //~" C

1 2Il2~

"'-=:::/1

12L125

Producten

De bij de alkylatie gevormde producten worden door destil-lati e gescheiden in drie fracties: lb) (3) (I) ,

I. Dode~lben3een::i_~:termedia&t.

De interIT.ediaa~fractie (kpt.140-230°C), bevat ongeveer bç% alkylbenzeen met zijketens met

4-9

koolstofatomen.

Deze alkylatiebenzenen met korte zijketen zijkQt~p worden ongetwijfeld gevormd door fragmentatie van sommige èodeceen

~tructuren, gevolgd door alkylatie van beceen met deze delen.

De reEt van het interrr.ediaat bestaat uit verzadigde koolwater -stoffen, die gemiddeld 12 koolstofatomen bevatten.

Deze koolwaterstoffen kunnen gevormd zi jn «oor disproportionering of voorkeur cyclisatie van sornmiËe isomere dodE:ceen structuren.' Dit intermediaat heeft vrijwel feen waarde.

11. Dodecylbenzeen.

De dodecylbenzeenfractie (kpt. 280-320°C), bevat meer dan

99

%

monoe lkylbenzenen, waarvan de zijketen 11-13 koolstofatomen bevat. De verontreinigingen zijn eniGE digesubstitueerde benzeen

verbindingen en sporen paraf~inen.

Deze fractie wordt gebruikt VOOI' de bereioinf: van synthetische

wasmiddelen.

111. BOdemproduct,Didodecylbenzeen.

Het bodemproduct (kçt. 340-420Q_{C), beEtaat voor ongeveer 99%} uit degeé.ubstitueerde benzeen verbindingen.

Deze fractie, oorspronkelijk als waardeloos beschouwd blijkt thans een waardevol bijproduct te zijn.

De uit deze bodemfractie bereidde sulfonaten vinden toepassing als smeerolie-reinigingsrnidc:el.

-8-Corrosie

Speciale éisen betreffende constructie-materialen moeten gesteld

worden aan de apparatuur, leidingen, etc. welke in dirEct

contact komen met door watFr verdund HF

Vooral bij t emperaturen hoger dan 5ü·C is het f ebruikelijke

constructie materiaal, sü.;al, niet meer toe te peE['en vanwege

de sterke corroEie.

Deze corrosie door

HF

schijnt meestentijds veroorzaakt te worden

door: Q())ÛI~ .

a) Reductie van r@ tot atomaire waterstof, hetgeen het metaal

binnen"./diffundeert en daar na as~ociatie tot waterstof (H2)

spanningen te weeg brengt.

b) Combinatie van het fluoride-ion met meta len wuarbij

metaàl-fluoriden gevormd worden.

Deze metaal-fluoriden kunnEn het o:;=pervlak voor verdere corrosie

afschermen. Indien di t laagje echter verwi,jderd wordt, b.v. door

oplossen in water of door afschuren bij bew0gende delen van

pompen en afs~uiters zet de cODrosie zich voort.

Een van de weinigen, ook bij temperatuz'en boven de 50°C tegen

r~ corrosie bestandbare constructie materialen is monel. Q~)

Voor warmtewiu:elaé.lrs wordt 60ms een cupro-nikkel legering

toe gepast.

Voor de reactor, waarin het HF verdund is met een grote

hoeveelheid koolwaterstoffen en de temperatuur op 3~oC

gehandhaafd bli,jft kan als conctructie materiaal stacü .sa

st .. làl gebruikt worden.

Voor dE scheider en de zlf.eegenerator II.et bijbehorende onderdelen

zoáls vi8rmtewi s~elaars, leièinf en, tanks, afsluiters en pompen

moet monel ge bruikt worden als constructie- of bekledinls-materi&al.

De onderste schotels van de HF destillatiekolom, waar èan nog

een vrij sterke corrosie optreedt, worden niet als ttiltegrabl

deel van de kolom gefabriceerd, maar zodanig dat zij gemakkelijk

vervangbaar zijn.

Soms wordt corrosie geconste.teerd bij de voorvervvarmer en de top

schotel van de benzeen destillatiekolom.

Dit kan voorkomen worden door ook hier monel toe te passen.

Na de benzeen dèstillatie bevat het koolwater'stof mengsel geen

HF

meer, zodat voor de verdere apperatuur de gebruikelijke

Het in water onoplosbare dodecylbenzecn is als zodanig niet geschikt voor gebruik als actief materiaal in w8smidèelen. De oplosbaarheid en oppervlakte-actievéeigenschappen in water worden verkregen door substitutie van een sulfanaat groep in de benzeen kern.

Deze substitutie verloopt via twee stappen; sulfonering en neutralisatie. Commerciele processen zijn ontwikkeld welke continu of batch werken met oleum (20-30% 86

3) of zwavel-trioxyde als sulfonerings middel. 1I~)

Voor de neutralisatie wordt meestal caustische soda gebruikt.

Bij de bereiding van vloeibLre sJnthetische wasmiddelen

worden ammoniak of alkanol-aminen als neutralisatie middel

genomen.

Bij de exotherme sulfonerings- en neutr&liEatie reactie moet door sterke koeling gezorgd worden, dat de temperatuur van het

mengsel niet hoger wordt dan 30-40(lC.

Wordt de temperatuur hoger dan krijgt het eindpI'oduct een slechte kleur en is gelatineus.

De neutralisatie ken op twee manieren geschieden:

a) Het meng~el van dodecylbenzeen sulfonaat en de overmaat zwavelzuur wordt direct geneutraliseerd. ~a droging wordt dan een product verkregen met een lbag gehalte aan actief materiaal (dodecylbenzeen sulfonaat) 40-60 gewichtsdelen sulfonaat op 60-40 delen natrium Eulfaat.

b) Voor de neutralisatie ~ordt het menfsel met water verdund totdat de sterkte van de over~a&t zwavelzuur 80 gewichtspr o-cent is. Hierdoor scheidt het nu verdunde zwavelzuur zich als een aparte faSE af, en kan door neutralisatie va n de d odecyl-benzeen sulfonzuur fase een product met een hoog gehalte aan materiaal verkregen wordt:

~0-75 gewichtsdelen sulfonbat op 10-25 delen natrium sulfaat.

Na de neutra.LÏE:atie en toevoeging van z.g.n."builders", wOI'dt het mengsel gedroogd in een sproei-droog-toren en is het

synthetisch wElslliiddel kJauI' voor de verpakking. ':1.'Oevoeging

van de builders geschied om de r~ini[ende w~rking van het wasmiddel te verhogen, b.v. O}!tische bleeKmIddelen en poly-fosfaten.

l-Jatriumfosfaat wordt toegevoegd om het v,ster te onthatden en natrlum-carboxyl-methyl-cellulose om te voorkomen dat de

I •

BESCHRIJVING VAN HET FROCr:S. t4) .

De reacta nten, benzeen en de propeen~tetrameer, ~aarvan de

temperatuur. 20·C is, worden met membraampompen het proces

ingebra cht.

Voordat deze koolwaterstoffen nbbr de reactor worden gevoerd,

worden zij eerst in de mengel' (1) gemengd, en gedehydrateerd

in een met alumina gevulde droogtoren (2) •

Deze dehydratering vindt plaats om corrosie door, met water

verdund HF, later in het proces te voorkomen en om het verlies

aan HF, bij de regeneratie daarva n, in de vorm van een

azeotroop (600;6 Hl.O-40% HF) te beperken. Om de twaalf uur

moet de,dan met water verzadigde droogtoren geregenereerd

worden, door het alumina tot 200°C te ver~almen. De hiervoor

benodigde warmte wordt toegevoerd m.b.v. condensèrende stoom

in een mantel rond de droogtoren.

Teneinde het proces tijdens deze regeneratie te kunnen laten

doorgaa n zijn er twee droogtoeens, welke beurtelings worden

gebruikt.

Vanuit die droogtoren worden het benzSen en de terrameer naar

de reactor (3) gevoerd. Hier vindt de alkylatie van het

benzeen met de tetrameer pla ats in aanwezigheid van een,

gereciculeerde Jvermaat benzeen en, geregenereerd plus vers~

HF, als katalysator.

De Reactor wordt geroerd met een roerdér (4), welke via een

vertragingskast (~) aangedreven wordt door een stoomturbine

of electromotor (b). ~ tn-1.

De HF-invoer in de reactor is t.o. v. het la{:'er (7) van de at... c,e.-, <1-,~(,,~

roerder achter de invoer voor de kool~aterstoffen geplaatst.

Hiermee wordt corrosie van het lager èoor nog niet ruet

kool-waterstoffen verdund HF voorkomen.

(..A. /- 1-e·, ({". (')

!fr.. dn ,

De temperatuur in de reactor, 35°C, wordt constant gehouden ~

door de reactiewarmte van de exo~herme alkylatie af te voeren

met koelwater. Dit koelwater stroomt door een koelspiraal (8)

in de reactor en door een koelmantel 19) rond de reactor.

Vanuit de reactor wordt het mengsel van koolwaterstoffen

en het HF naar een scheider \ 10) gevoerd. Door verschIl in

soortelijK gewicnt wordt hie.L'in een scheiding tussen oeze l"wee

Ié:!t:eu tot stand gebracht.

De koolwaterstoffenfase, welke de scheider aan de bovenkant

verlaat, bevat de overmaat benzeen en nog enige sporen üF

tesamen met de reactieproducten.

Deze fase gaat naar een tank (11) en wordt van daaruit met een

centrifugaal pomp (12) via een voorverwarmer (13) waarin het

mengsel tot 854C wordt verwarmd m.b.v. condenserende stoom van

Hierin Komt de overmaat benzeen en de spol'en HF als damlJ over de top, en WOl'acn no condensatie bij 80l)e in de totale condensor

(15) naar een tank (16) gevoerd.

Centrifugaalpomp (17) reciculeert de overmaat benzeen vanuit deze ta nk via een koeler (18) waarin het benzeen tot 35°e gekoeld

wordt, terug naar de reactor.

Het ketelpr'oduct van de benzeen-destillatie kolom wordt vanuit de reboiler (19) via een tank (20) naar de intermediaat-destil-latiekolom (22) gepompt met een centrifugaal-pomp (21).

Voor de invoer wordt de druk m.b.v. smoorklep (2~a) verlaagt. In deze intermediaat-destillatiekololli worden de bij de reactie gevormde koolwaterstoffen, met een kookpunt lager dan het

aanvangskookpunt va n het dodecylbenzeen kooktraject, verwijderd door deze intermediaat-koolwatelstoffen als damp over de top te laten komen.

Deze intermediaat-damp wordt in een totale condensor (2~) bij 153·C gecondenseerd en dan tot bO°C met koelwater in een dubbelpijp

warmtewisselaar (24) gekoeld. Via een acceptor (25) wordt het da arna in een tank (26) opgeslagen, van waaruit het om de drie uur met een centrifugaalpomp (27) buiten het proces gepompt wordt.

De tweede zuigleiding (28) van de vacuum installatie is op deze acceptor en de tank (20) aangesloten en zorgt ervoor dat vanaf ?e smoorklep de druk in de kolom nergens hoger dEm 280 mm }~ (abs)

l.s.

Het ketelproduct bestaande uit dodecylbe~zeen en dialkylaten, gaat vanuit de reboiler (29) naar de tank (30), en wordt van daar uit met een centrifugaalpomp (~1) via een smoorklep (32) naar de dodecylbezeen-destillatiekolom (3) gevoerd.

In deze destillatiekolom wordt het dodecylbenzeen als damp

(,

over de top gevoerd, in een totale condensor (34) bij 155°e gecondenseerd en daarna tot GOoe met koelwater fekoelè in een

dubbelpijp-wa rmtewisselaar (35). Via een acceptor (36) wordt het dodecyl-benzeen naar de sulfoneringsplant verpompt.

Op de acceptor is de eerste zuigleiding (37) va n de vacuum-installatie aengesloten, welke ervoor zorgt dat de druk in de kolom vanaf de smoorklep (32) nergens hoger dan 40 mCl! Eg (abs)

is. Ook het ketelprodlillct wordt vanuit de reboiler

(38)

naar de sulfoneringsplant verpompt, nadat het eveneens in een dub-belpijpwisEelaar (39) tot bOoC gekoeld, is.

Het vacuum in de intermediaat- en de dodecylbenzeen-destillatie

-kolom dient om de kooktemperatuur van de ketelproducten te verlagen zodat geen destructie van de koolwaterstoffen kan optreden. De afvoer van de condensatiewarmte geschiedt in alle drie de condensors met koelwater. Warmte toevoer in de reboilers bij 2bOoC m.b.v. Dowtherm A van 290°C.

De HF-fase welke onderuit de scheider komt, bevat het riF en water

tesamen met enige met HF gecontamineerdL koolwaterstoffen.

De effecti vi tei t va n het l-U' vermindert hierdoor en het wordt daarom

voordat het naar de reactor wordt ter~ggevoerd, geregenereerd.

Hiertoe wordt de HF-fase vanuit de scheider naar een tank (40) gevoerd en van daaruit'met een membranmpomp (41) via een

smoorklep (42) waarin de druk tot 1 ata wordt verlaag~, naar de HF destillatiekoJom (43) gepompt.

I •

Hierin komt het van koolwaterstoffen en water gezuiverde HF als damp over de top en wordt na condensatie bij 20°C in een totale freon-condensor (44) naar een tank (45) gevoerd.

Het ketelproduct, bestaande uit een azeotroop van HF en water plus de koolwaterstoffen, wordt vanuit de reboiler (46) na neutralisatie

gespuid. Warwte toevoer in reboiler m.b.v. stoom van 140°C.

Vanui t de tank met geregenereerd HF, waar'aan vers HF toegevoegd wordt om het bij de regeneratie verloren gegane HF aan te vullen, wordt het HF met een membraampomp (47) terug gevoerd naar de reactor.

De druk in de reactor, scheider en de lW opslag tanks moet hoger dan 1,5 ata. :zijn.

-- -~- ----

-I •

I

.

I

.

'TABEL 1

Verbrandings warmte dodecylbenzeen ( _g, 25

oe

) _2517.19

11 11

benzeen ( 1, 25 'C 749.42

"

11 _dodeceen

(

1,

25°C ) _1782.08

Verdampings warmte èodcceen ( 25

oe

) _14.59

tl 11 _{dodecylbenzeen} 2k _{"C ) 2u.21}

"

_"

benzeen ( _{bO"C, 1 ata) 94.1 4}

" " intern,ediaót (155°c,28i?un tig) b5.7

"

"

dodec;ylbenzeen ( 1 k') ·C , 1 ~mm Eg) bO.1

"

" HF (19,1°C, 1 ata) 89.0

A.S.IT.lvi. Destillatie ge&evens voor de reactie producten.

I.B.B. 10 9( ~O

%

90 ;'/ EoBoPo gemiddeld mo 1 • geVti •

i~~

_

~~

~

~

~

_

~i~~~t~~~~

_

CY

.

lbenz~

_

:::..

_

~

.

~

~

_

~

_

de

_

:.~

'

lb:nze~

1 39

'

e

280

'

e

342 ~C 177 ·C 2b8 'C '570 6C 191 ·C 292

a

c

380 "C 222 "C

I

~O!:=) 'C 401=:

-c

228

~

C

I

32Ó

'

e

41

~

'C 102

I

232 3b5 kcal/mol ti

"

11 11 11 -11

f..-"

ti

De soortelijke warmte en de dichtheden vEtn de koolwaterstoffen met I

benzec-nring zijn alle gelijk E:.an die vcSn benzeëilgenomen I~

(,

.

..

,;:

soorteliike

~armte

kcal/k k

/m

~

I

--""'-Tem - - - + - - -era tuur C ---.--.--.. ~ .. ~--.----.. ----.. ---~ .. --_""'1-~-""""'"---{

20 40 90 1t=;ü 205 2bO

Voor dodeceen en het HF

0,41 U, 43 U,47 0,52 ü, ~7 0,u1 k3) d20

=

970 kg/m.l ~ d 40

=

d20

=

r" _l~!:q~/ID~'

s.w. dodeceen (20 C) s.w. HF (20 C) s • w. HF (80 C) O,4r:;5 kcal/kg. O,bO O,bb

"

"

- - -

-BEREKENINGEN A. De droogtoren. Temperatuur droogtoren 200

e

Droogmiddel alumina

Gewicht gestort gegranuleerd allirninc. 840 kg/m~

Gunstige verhoudine lengte/diameter v.n.bed 4:1 ~

Desorbtiewarmte water=verdampingswarmte

539

kcal/kg

Soortelijke warmte alumina 0,24 kcal/kg per uur wordt abn water oPEenornen 8 kg.

Regeneratie vindt plaats om de 12 uur, als het alumina 5% van net eigen gewicht aan water heeft opgenomen.

uit d0ze gegevens volgt:

benodigde hoeveelheid alumina

1~0

x 8 x 12 = 1920 kg. volume v.h.bed

L/D

=

4

~

D

=

\I~

=

0,9

m

L

=

=

3,6

m

1920 !

840

=

2,3 m

Benodigde hoeveE lheid warmte voor' de regeneratie

1) verwarmine bed tot 200 0

e

1920 x (200-20) x 0,24 = 80.7b~ kcal.

2) desorbtie van het water

96 x ~39 = 51.744 kcal.

totaal 135.000 kcal.

B.

De

reactor

Verblijf tijd in de reactor Reactor temperatuur Druk in de reactor 15 min. 35·C Q 2 ata ;;,., !._. n' ': 1(., ... ( A?l-è. J.~ (. ,

Intree temperatuur rcactant~n

tetrameer, vers benzeen,

HF

Overmaat benzeen (+ 20 kg. HF) Begin temperatuur koc'lwater Eind temperatuur koelwater Diameter koelspiraalpijp

Inwendige opp. koclspin.alpi jp Dia meter koclEpir'aalpijp (hart) Hoogte strip rond reactor

uit deze gegevens en tabel no:

" ,

-volgt : 11.<J-., I •. ' 1-'-'1'1-... 6'/--.-A.

20

c

e

)~.

r

e

20

D

e

-I... ....

1!

"-1 • ...:.' '"'"' ~r-L-J ,-1. 30t"c 32/4U mm 0,100t:; m'/m

0,65 m

40 mIn ... h ' U .. / reacti ewarmte bi J' 7,1="

J

is : -óH = - ( 6 H •

»::_

'T )

=

pro~d

cten

-

ve~brandinfR

v:

àrmte

9300 kcal/kmol tetrameer.

verbrandingswarmte peactie- 3

reactanten =

(2546,7 -

2537,4)10

=

----~~~-Per ~ur wordt door de reactie dus

1512

₁₆₈

x

9300

=

83.700

kcal ontwikr::eld k.o.m.

97.500 W

Door de reactieproducten wordt aan warmte opgenomen

~w t.,..,.,.

1 ,163 ~700 x (35-20) x 0,6 + (lh12+~66) x (35-20) x 0,42 =

24.000

W

Met het koel~ater moet du~ 97.500 24.000

=

73.500 W

afge-voerd worden. ~

Volume van de reactor 1

"lbO.

~

~t;

+

~~~

/~

+

~~~~

+

Ügj=

2.25 m3

L/D

=

4 ~ D =

0,9

m

-L

=

3,l> m

Voor koeling nodig aan oppervlak ( spiraal + mantel )

A

=

0

_{w =}

7'7.

_~.hOO_/ - _{= 1'7. b m} 2

U x à T bOOx9 ./,

I.m.

Oppervlak van de koelmantel is ~x 0,9 x 3,02= 10,2 m2

Dus oppervlak koelspiraal 13,0 ~ 10,2

=

)4 m

di 1 1 t 73.500 . '7.00~ 1/

no g aan {OE wa er

(30-?O) 1 ,lb3

=

b~ uur

Om het koelwater een [ oede Re te geven, moet door een pijp met een diameter van 25 mm, 800 ltr. koelwater pe r uur

stromen 0 0 ()8i)'"

Door de spiraal moet dus

0:0492

x 800

=

1300 I/uur stromen.

Benodigde lengte koelspirb al

~0-,~?~Ó~6=5-­

=

34 m

34

aa ntal windingen -=-~--=

1r x O,bh

=

17

afstand tussen de windingen + 2x pijpdiameter (uitw.), is

3,bO=

0

21

m

17 '

afstand tussen de windingen is 0,21 - 2x 0,04

=

0,13 m

Door de koelmantel gaat b;OO - 1300

=

5000 1 /mur

Door een rechtop staande strip rond de reactor te lassen,

gaat het koelwatEr in een spiraal-beweging door de koelmantel.

Voor een goede Re, moet de stripafstand van deze"spiraal"

5000

x

0,0492 =

0,08

m ziJ·n.

800 x 40

C. De scheider. Temperatuur Druk

Lineaire vloeistofsnelheiè in de scheider Verblijf tijd

35

C

) 2 ata

1 cm/sec

Diameter scheider is

=

\~

D

V

~

=

0,5b m

=

O,U m

L

=

1,8 m

D. ~e destillatie-kolommem.

Voor de destillatie berekeningen zlJn de koolwaterstof gas ~,_. ~~,.

en vloeistof mengsels bescho~wd als zijndE ideaal. (

De dampspanningen als functie van de temperatuur voor kool-waterstoffen bestaande uit een benzeenkern met daarin

gesubstitueerd een verzadigde zijketen, zijn in grafiek no:' weergegeven. Ut)

Voor de dodecylbenzeen destillatiekolore zijn de berekeningen hieronder in zijn geheel uitgevoerd.

Voor de andere destillatiekolomrnen zi .in de resGl taten

, Hl

van de berekeingen in tabel no: 1. samengevat. Mjl,.;}

t-I. Dodecylbenzeen destillatiekolo~

a. Reflux verhouding en aantal schotels.

De voeding wordt beschouwd als bestaandE:: uit vier componenten:

~o~p.

_

~

::

~~~

elheid aanta:-

,

~l

l

Mo19:

IKg

~

·

I

aangen.Kpt

A 883 kg 3,81 / \ 45

I

290 C

i

290 DOB' B 881 3,80i

_!

₄₅

_t

290-320

l

320 I: C 156 0,43; 5 ij 340-380 ; 340 I D 1

~6

0,43' \ 5

j

380

I

380

DDB

I

--L..._, ___ ~ _ _ _ _ ---''---_ _ _ _ _ _ ~

Indien de scheiding zodanig moet zijn dat het destillaat 99,5

mol.% DOB bevat, dan is de samenstelling van het destillaat en het bo~emproduct met beh~lp van materiaal-balansen te berekenen.

Aangenomen is dat de zwua rste component D niet in het destilJaat, en ce licht~t( componçnt A niet in het bodem-product voorkomen. Component A :3 C D destillaat t:;O mol% 49,5 " 0,':- " bodcrnproduct 4, t:) molljt 41:;,5 " 50,0 " - -- - - -- - - --~-_ _ _ _ _ _ _ _ l

De druk in de destillatiekolom mag niet hoger dan 40 mm Hg. zijn. De drukval is onreveer 1 mm

HE

.

per schotel.

Indien aangenomen wor'dt dat 2ç:: schotels nodig zullen zijn, met in het midden de vOE:ding, kunnen de druk en de temperatuur van de top-, voeding- en onderste schotel berekend worden.

~_l~a~~"j_ _,~:~k ~ ... ,_ .. ,="._!_.2-,r-eiIlT2~ratuu: __

I •

- -

-De relatieve vluchtighci~ va n de componenten t.o.v. C, is

voor een aantal temperaturen tussen 175°C en 250°C bepabld

m.b.v. grafi~k no:'

l'eLi.p. Dampsp.A ~·élIIJp[:.p .8 Darnpsp.C :r:;amp~p.D ~ I)lb _ó(c

a 175 C 3) 14 Y

_'"

_-' ) ,', 1 , b 1 200 " 4 ₃₃ 20 b _'5,7 1 ,7 1 225 157 '(3 41 14 3,8 1 ,

e

1 21:;u )0U 11:;0 t51=\ _{30 3.7 1 .7} 1 gemiddeld - - - - 3,7 1 ,7 1 I

De minimum rcflux vEThoudint Rmin. i[, nu té ber'ei.;,eningen

formule Van UnderwoodO~)

(Xa _.xàa

~

::

~

.a

~ ken berekend worden

= I\n

+ uit: CX_d u,3) 0,30 u,;4 0.331 0,33

Hierin is q het quotient V8.n dt hocveelhèid warmte die aan

1 kg. voeding moet worden toegeveegd om deze: over te voeren

in verzadigde damp, en de v€'r'dampingswarmte (per kg).

_ 60,1-(21:;0-180) x O,Ç;9 = ü ~~

q - 60 1

,

,.1./

Hieruit volgt Q

=

1 ,04 ~ Rm + 1

=

2,ö9 ~ ~

=

1,89

Als werkelijke re flux verhouding is vier genomen (twee maal R . )

Met een schotel tot schotel berekenin[ is het bEnodigde lliln

aantal theoretische schotels bepaalè Ü~J .

Het op deze wijze berekende aantal theoretische schotels

is vijftien, v:aDrvan dE:' vijfde van boven, de voedingsschotel

is. Het benodigde aantal reeëlc schotels bij een

schotel-efficiency (EO) van 0,5 is dan 15/0,5

= 30

Hiervan is èe tiende schotel van boven af de voedingsschotel.

b. Diameter en hoogte van de destillatiekolom

Voor de schotel afstand is O,bm genomen. De lengte van de

kolom is dan 30 x 0,6

=

18 TIl. ~\

De doorsnede van de top van de kolom: F

=

-g-a-s~[-n-e~l~h-e~i~d = 0ttt_u

/

p

g

I::! M x 273 x P _232 x 273 x ~

=

0,17, kg/m;

(~g 22,4 1 760 -~ 428 7bO /

ga ssnelheid u

=

c

xV

~

-l~g

Hierin ie, c een factor, welke een functie it van de

schotel-afstand. Voor een schotelafstand va n O,u ill, c

=

o,uöl~)

.

V

691 i

Door~n0de F

=

18,85

4,40

Dia meter top van de kolom: Dt

=

Voor de bode~ van de destillatie

wijze gevonden:

V

4X';;

30 i = 2,21;1 m kolom wordt op dezelfde ~

=

'".Zot'::

m.

40 3

!-g

22;4

x _{~33 x 760}

₌

_{0,3 kg/m}

- - Om

=

(R+l) D - q.F

=

8E320 - 0,35 x 1704

=

8230 kr/uur

V

Ç"'Z":. , U

=

0,06 0/; - 1

_,

=

2,52 m/sec. ,

o

= ~8 2~3:;-:O-=-:-=-_ v 0,3x3000 ~ 7,04 m ... /sec. F = 'f, 64 2,52 - - D b

=

V

4

x,.;:.

03 i

=

1 I

97

m

Om de constructie van de dodecylbenzeen destillatiekolom

te vereenvoudigen, is voor de gehele kolom een diameter

va n 2,30 m genomen.

c .'/ia rmtebalans rond de DOB destillatie kolom:

Warmte inhoud voeding ( t.o.v.

155

Cl:

(250 - 155) x 0,58 x 2070 ~ 1,103

=

133.000 W

\.armte inhoud destillaat ( t.o.v. 155 C ) is nul.

Warmte inhoud bodewproduct ( t.o.v. 155 C ):

(200 - 155) x U,5b x 312 x 1,10)

=

22.500

W

Afgevoerde warmte in condensor:

(4+1) x 1764 x 60,1 x 1,103

=

017.000 W Warmte in voeding rcboiler ---.---.---.--L~-~.~~-~~~ i t 13'3.0r_{jO W}

I

_condensor

500.

'

5OU

'N desti Jlaat

boderüprodL.ct

d. Reboiler en con~snsor

617.UOO 0 22.BOO 0'39.500 H

w

''IV W

Inde rebpiltr (

T-200°C

)

wordt 0e warmte toegevo~rd

m.b.v. condenserend Dowtherm A van 290t'C (1'=2,12 ata).

Het benodigde warmtewisëelend oppervlak is,

A

=

0

w

=

~Ob.5

00

=

3),7 m2

U

_{.tlTl •} 500x30

f •

De gebruikte pijpen 2Ç-/32 mm hebben een inwendig oppervlbk

van O,07b5 ntlm

Benodigde lengte aan pijpen: 33,7

= 430 m

0,785

steek t = 1,4 du= 1,4 x 32 = 4h mrn

Diameter reboilcr iE l In X t + 2x 1/2 pljp + 2 x t ) :::

( 1 'p, I X 4 J + 2x 1 0 + 2 x 4 ~ ) = 827 rnm ~ 0, 90 m m 1s êen factor, welke een functie is van het aant~l

pi;jpen.

Warmte inhoud Dowtherm gas 290 C

=

2u7 kcal/kg.

Warmte inhoud Dowtherm vloèintof 290 C = 143 kcal/~(.g.

uaSUle .iue.id bl. ,) I ti.:::: a1:a .lS 11 Inl set.:. ~

lJOO.L'ÖHee lJOWl.uerw .lll.iac"t sl.omp 1"::; v,ê.'L/ 11 - u,v~ lil

\/ 4 x u U~ ,

D.1.amete.L' oowtnerm .inlaat stomp D = ~ 'Tt ' = U, 1 0 ill

Gassnelheid bij 40 mm Hg.~abs) bu m/sec. ~ Doorsnede KUU.LWal,eJ.Sl,ul Qaillp uIVue.L' 1 ~~Lt u,V';I? m

lJia meter koolwat('I'stof damp afvoer

~

4 x,:;. 095' - (),;,7 m

In de condensor (temp. 150°C), wordt de condensatie warmte van het dodecylbenzeen m.b.v. koelwater afgevoerd.

intree temperatuur koelwater 20°C _{At 1 = 135°C At} ::: 11~.C

uittree temperatuur koelwater 50°C _{ot 2 :::} 105~C I .m. ~

0w

617.000

warmtewisselend opp. = A =AT.U = 10~x600 pijpen 25/32 rnrn, l engte koelend deel 1,5,

o ,

0785 m/m . . . 8 • 95 _

=

8,95 rn2

inwendig opp.vlak benodigd aantal pl.Jpen . 0 078~ 1 ~ - 70.

, ,x

'

0

017 000

benodigde hoeveelheid koelwater 1,lb3x(50-20) = 17.050 I/uur Voor een goede Re moet door een 2~/32 pijp bOOI ltr. per

uur stromen ~ aantal pijpen per pass 17.0::';0 = 22

800

70

aantal paE.ses ~::::::. 4

Diameter condensor =(mxt) + 2x 1/2 pi2Pd.+ 2x steek + + 88ntal passes x 10 )

= (8,8 x 45 + 2x 10 + 2x 45 + 4 x lU) = 500 mm-::O,ll m

G asonelheid bij 1~ rnm Bg (abs) 100 rn/E€c.

Doorsnede gasinlaat, stomp F = 1

~ 6g~

= 0, lij m2

~

D=O, 5 m 11/ Benzeen destillatie kolom

- ' - - -

--

-

--

--

----Aangezien de overmaat benzeen die gescheiden wordt van de andere koolwaterEtoffen terug gaat naar de reactor, moet

det Koolwaterstoffen mengsel vanuit de scheideR worèt beschouwd als bestaande uit drie componenten:

Voor samenstellinh top- en bodernproduct zie massabalans ~

top 80,1 C

Temperatuur voeding 8b

·

c

bodem . 260

C

c

Druk 1 ata zie verder tabel no: 2

111 Intermediaat destillatie koloe.

5,0 .

1 I

O,Ol

~

Het bodemproduct van deze scheiding moet ZUlver ZlJn (99,8~),

omdat ander s het dodecylbenzeen te veel verontrelnigingen bevat. Voor de bere~eningen wordt het mengsel beschouwd als bestaande uit twee componenten.

hoeveelh. aantal kmol mol% kp t . 1 aangenkpt.

I

0(

!

A 7é5 kg 0,44

~

,

O

.

~L

)O ~C

1

230

-·

'C

-·_··t--

l

---j

B 2076 kg 8,4b 1j'),O j ~2é50 "C

!

280"C : 3,5 j

_ 1 - -_ _ _ _ ...J-. _ _ _ _ _ _ _ _ .,,-... _ .. _ .. ,1 .. __ ... _ .... ___ . _ .. __ •. ,_. __ . _ _ _ _ __ . J . _

Voor saffienste~ling top-top

Temperatuur voeding

bodem Druk ~bU mm Hg.(abs) IV. HF-destillatiekolom

en boèemproèuct

155 °C

2)5 °C LbO~C

zi~ massabals.ns

zie verder tabel no: 2

Het lIF dat in deze kolom gescheifen wordt van het met Koolwaterstoffen en water verontreinigde HF, moet ZUlver

zljn \9':;;1,9%~ teneinde zijn eff iciency te behouden en niet corrosief te worden. Het theoretlsche aantal schotels en de ref~ux

verhoudlng worden m.b.v. een i.:c.Cabe-'lhiele diagram tflg.no:l) bepaald • lil) .

Aan het vereiste dat de verda mpingswarmten van de twee componenten gclljk moeten zijn, wordt voldaan door \..dF)t.; met een mo~.gewicht van l ~U als één molecuul t e beschouwen.

I

~

I

I·

!

.

I· i top 20

toe

l'empera tuur voeding 21 !IC bodem 112 oe

Druk 1 ata zie verè.er tabel no: 2

TABEL 2

Samenvatting van de resultaten van de berekeningen voor de vier destillatie kolommen.

Benzeen Intermediaat DodecylbGnzeeQ HF Een-destillatie destillatie desti llatie

I

dest. heden _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ -+k_o_l_o_m ____ --+-_k.o~~j _ _ . kolom ~._-Lk._o_l_o_m-+ _ _ _

1 , d9 f 0, 4b ~ühimum re flux Aangenomen re flux bantal theoretische scholtels Aantal reeine schotels Voedingsschotel Schotelafstand

Hoogte destillatie kolom

Diameter top van de kolom

Dia meter bodem van

de kolom

Aangenomen diameter voor de hele kolo~

;;~armte af te voeren condensor Hulpmeèium Hoeveelheid hulpmedit1m Tot.warmteoverdrachts coëficient U

AT

_l.g. Benodigde oppervlakte 0,15 9 18 de :3 v.b. O,bO 10,8 0,9 0,98 1 ,0 b80.000 ikoelw. 20-50

oe

1~.500 ~OO ~3 22,b Pijpen: diameter,lengte25/32 1,5

5,b

12,5 10 120 de 10 v.b. 1°,50 !10 i 10,48

i

1°,42

\

0, 'iO

181

.500 koelw. 20-50 ~C 2.~40 700 115 1 ,0 21=)/32 0,7~ 4,0 1 5 30 de

<;

10 v.b. I O,bO 18 2,29 1 , '37 2,30 027.000 .tcoelw. 20-50 cC 17.ü50 bOO 11 b 8,95 21=)/32 1,5

i

1 ,0 f 4

,

r.

1

8

I { de

,2

v.b. , 0,50 m 4

m

0,50 m 0,54 m 0,00 m 143.000 w freon '~·e ~l

.

.aOO kgiuul 500 W/m2o( 10

oe

28,b m2 mm,m

Aantal pi .jpen Aantal Diameter conèenEor Diameter gasinvoer Lengte condensor romp

'vîarmte toe te

voeren in reboiler

Hulp medium

Tot.~armteoverdruchts

coëfficient U

flT

_l.g.

Benodigde oppervlakte

Pijpen: dia meter, lengte Aantal pijpen Diameter reboiler Diameter hulpmedium inlaat Diameter dampuitlaat 0,09

l

een-heden

I

m m m w kg/uur

VUm

2

oe

m m m

E. Voorverwar~ 'mer voor benzeen destillatie _._~-;_ . .=. - - - _ . - - - - -_._~ en de - -- - koeler voor overmaat benzeen.

De berekei'lingen van de voorverwar'mer· en de koeler lopen

parallel aan die voor een reboiler en een condensor.

In de voorverwarmer maakt de vloeistof echter wel passes,

terwijl dit bij een reboiler niet het geval is.

Resultaten van de bsrekeningen :

Ivoorverwarmer \Varmtestroorn

0

_w Koeler 110.000 W rtulpmedium Hoeveelheid hulpmedium Tot. wa rmteoverdrachts-co~f'f'icient U

I

H35. ::.00 Vv Istoom 120v C,P=2,U3 314 kg/uur 560 W/Ml"C ata koelwater 20-50°C )140 kg/UUl' 000 W/m-tt AT _l.g. Benodigde oppervlak Gebruikte pijpen

Lengte warmte wisselaar

Aanttl pijpen Aantal passes Diameter w.w. Aantal shell-passes

F.

Producten-koelers 60 Lle t:; c:; 2 ./, .. m 25/32 mm 1 m 70 7 0,60 m 22

o

e

8,'3 m 2 10/23 llJlll 1 , c: m 140 14 0,05 m 6

De koeling van de producten, intermèdiaat dodecylbenzeen

en het didodecylbenzeen tot bOoe vindt, omdat het zulke k~elne

hoeveelheden zijn, plaats in een dubbclpijp-warmtewisselaar.

Resultaten van de berekeningen:

KoelJ.ng'. van IntermedJ.aat DodecY.Lbenzeen

-.--.::::.---i---.--~_. -. 1 - - - . .

\',armtestroom 0 4~00 W 94.UW l.Af

Hulpmedium koelwater koelwater

Hoev. " Tot. warmteoverdrachts-coëf'f'icient U ~T _l.g. Benodigde oppervl. Diam. binnenpi ,jp Diam. buitenpijp

Tot. lengte pijpen

(20-50 ~C) (20-50 ~C) 120 kg/uur 2750 kg/uur 600 W/rrf"C 600 W/ffil 'C 65 oe b7°e 0,11 m 2 2,4 m 2 12/18 mm 25/32 mm 25/32 mm 50/57 mm 3,0 m 14,0 m

-24-DidIDdecy~benzeen '0.200 VJ koelwater (20-50·C) 1010 kg/uur 600 '11/mJt 102~C . 2 0,6 m 25/32 mm 44/51 mm 7,7 m

Massa-bala ns

De massa-Etromen hieronder zlJn

kr

.

per uur aangegeven.

De nummers van de maf,~3a-stromen komen overeen met dl. nUmmt~lS

in het schema no:.1.

®

No: Propeen Benzeen I. Dodecy-

!

Inter-

1

HF

1

DDB

~~~~~

____

~~

____ . ___ t-__

b

_

e

_

n

_~_

e

_

e

_

n

-+!

__

m

_

~~t

,

I

t

l

I

I

i 1 1 : tetrarneer 1 1512 2

I

3 4

5

I

ü 7 I 8 ! 9 10 11 12 1:3 14 1 ~ I 1512

I

₁ lt:::12

I

!

bo6 oü6 t:;274 4032 41:." 2 20 4b08 4 4 - , I ',1 ,, ! ' î I ~ I i , I ! ! J , I

i

i

" i ; 1 , ) ! .~ i i 17ü4 1704 1764 2 1762 8

I

j

I

,

!

I

!

8

I

720!

i

8b

I

720

I

312 1

I

8b

I

20

I

)

1 2 \ 1 I I '

!

\

7001 ~ 8 20

i

78 76 2 2

!

I

I , 312 312 8

I

_{t 304}

!

I

'

I

I

b85

i

I I Water 7 3 2 8 2 2 2 Totaal 11:::19 669

I

2180 I 8

I

751b

i

7~16 b794

I

722 4ü36 2158 82 2076

I.

I

I

1764 312 ü85

_I

16

I

₁₅ 1 2 :37

____ i

l

5

1 ____ .. __

,_~

__

1

5

--l,

20 17 _ _ ' - -_ _ _ _ _ ~ _ _ _ -...l_~ _ _ _ , _ _ _

Verbruik aan grondstoffEn per ton dodecylbenzecn

:375 kg. benzeen

8bO kg. propeentetrarueer

9

kg. HF

Opbrengst aan nevenproducten per ton dodccylbenzeen:

50 kg. intermediaat

175 kg. didodecylbenzeen

Warmte Balans.

De warmte-stI'omen hieronder zijn in ViBtt' s aangegeven.

De nummers van de warmte-stromen komen overeen met de nummers

in het schema'!..L

@

No:

I-

T

-

O~

-

;,~

-

~~~~;~

r

~~:~~

-

~~d:

ll'

-:;;~~;~t:~~

--\r

!~lP

med~um

-î warmte : warmte . _ I f

I

. ,

· - i t i - - - -

----t

1 ! 97.500 \ t reactor

l

! !

I

I

I

2

I

73.5·00

I

reactor

I

3 i 1 ö'7. t:::00 voorverwa rme!' I 1 '

I

4 j 900.40U

I

5 j I I 6 I 7 t::6.500 680.000 110.000 4.200 627.000 )ö.200 94.00U

I

'ta.oou

reboiler condensor koeler reboiler totale _condensorI _l koeler reboiler condensor koeler koeler condensor reboiler

VJarmte inhoud van de producten gerekend vanaf 2U oe:

koelwater (20-30 oC) stoom (120°C) Dowtherm A 2'j0

oe

koelwater (20-50

t)

koelwater (20-50 °C) Dowtherm A 2'JuoC koelwater (20-50°C) koelwater (20-50 OC) Dowtherm A 290°C koelwater (20-50°C) koelwater (20-50"C) koelwater (20-50 Oe) freon 12 1 0 CC stOOffi 140 j)C A + B + C

=

(

60-20 ) x 1,163 x ( 312 + 1764 + 82 ) x 0,45

=

D = ( 112-20 ) xl, 1 ö3 x ( 2 xl + 15xO.f,+ 20xO, 46) = 4Ç"·. )UO W 2.200 Vi

Aangezien de temperaturen van de voedingsstromen 20°C zijn, is de warmteinhouè hiervan t.o.v. 20"C, nul.

Litteratuur (1) G.M. Cook (2) G.C. Feighner (3) E.K.Jones (4) A.H. Lewis

"

(b) C.C. Feighner (7) A.D. Snell (8) ~. Tidden and

Iv:.J. I\:iller

(9) L. Sehmerling

( 1 0) R. E. Payne

(11) M.E. Halmberg

&

A. Plange (12) CorrosianData ::'urvey ( 1 3) D • Pri c e (14) F.D. Roséin~ (1'5) J. 'Iimmerrnans (16) C.D. Hodgman (17) Dreisbach (. 18) Norman (1':::1) N'-H.l'. Kossen en

J.

Nijman (20) C.R. Stilleboer (21) P.A. L,~unter

Adv&nces in Petroleum Chemistry blz.4b1-528

lJew York 1 Sl59

The Yourn. of iun.Oil ~oe. 35 ~22 (1958)

hdvanees in Catalyses Vol.VIII 219-2)b

iJew York 1 '::ihl,)

U.C. Patent 2477383 (1949)

"

ft

"

"

Ind. Eng. Chem. 40 248 (1974)

Ind. :sng. Chem. 48 72A (1')50)

A m. Gas. Journ _~ no.3 153 ( 1 940)

Ind. Eng. Chern. 4'5 1447 (1~';~)

Pet Ref. 37 17 (sept.1~58)

Ind. EnE. Chem. 37 1030 (1945)

Shell Development Co l'::ibO

Detergents riocfst. 254 New York 1~52

~elected values of phy~ical and thermod~namic

properties of hydrocarbons and related

eornpounds A P I R

9

19 h3

Physico-Chernieöl. conëtants of pure organic eomp~. 0

BruSEcl 1J5U blz. 140

rian~book of Ch~mistry

&

Fhy~ics Ohio 1961 Presure-volume-temperatuur relationshipE of

organic eompounds blz. 1b-L':::I Ohio 1 ~~2

Absorbtion Listillation and Cooling towers

blz. 139 London 19b1

blz. b~ e.v. 3 druk l~u) 1elft

Techniche-FyEi~che Echeidings methoden

Chemische werktuigen blz. 90 3~druk 1'::i58 Delft.

j IH -, ;. Rl H-j

-q~AFIË~ N~

\

.

(1).

•

,

~ - .- ---_ ---1J ~ ~.L-i. ' -1 "' -t" -', o ~ , ========== ~

,

!!' -,.

,

-

'--,

. • :---~-.. r -,

;

~

_{, :}.c: _:<>' ", n -< r <:IJ 1 ", Z N ", ",

,

Z

,

1

r

I

,

~

,

=<-I I 1 '1' . 1 ,I t-:., (

/

Jj

~~~'~ -

..

--I: ' ( H , , ' , ';, rr'l ; - I' , " , IIï1 [.: ,j ~ -l' : '~ , ,' ~, " •• " J • • , b . , """"" d l.::.I ~_j _ _ ' ,- ' y ~- -, , L.::; ., ,,' 1'" ~

-I

• "

I .. ,< . ---;l

...

"

,

·

'--

t

---'L

(fT!

: \

1t:

"

de;,.

,

,

,

,

I

'

.

, I I ,

I

.' •

- ..:..:.~._:-I :, ---'I'

~~

'/

1

.

~

@---'," 'n ,

,

11

°

.1

l~\

\

I

'I

@

l L, 1II MI II

~

_ f-- L~ -

-r--~

'

;

,

®

+ '---,r, _J / , - '

I~

,/'

n

"""

~

~

i1~

, ( - -- s l , n l , i I

i®

'

I

,~

rr

l

yU~-

-~

-r

, 4

'-'h-

j

"

-'-

·

-4

,~

~ i • , I

("---~Jj

(f= --.

r'

: ';

®

Wr[pr _ t - ~ t t --

r

;:

\--n _ ,--

i]N

-- -, l~~ f-.:- - l

~--,j

~-

I"

y

_-:::

" 'I I: I:

:

-

_'

...j

₎

_i

j - "

-~

t

t

"~I '(,'.\ ' .. ,..-"Ii" ~ """:J----41

I

.

r, "

LJ

I.' i _I" ",-=-::., _~,., .. ]

IJ

'

"====r ~1~ .-b~~--""-~

~

I

j

-

r~,"-I

_' ó-, t,' " I ! ___ ,: I . NH ... -""-- , I , _{t - t \ -.} ' ~" _{, '; ' :} ,...---.... _l _._ ,n n,,.r--; 1 ' I ' " L

_

-

-- T

"_ _ L t ' . , + '---,--- I • • ';-$PU/ .1 - -- . ' '

,

ei

,'11

I

[,j,'lf l ---,-~. ~I

~

:

l

-.

I

i"

I

liJ

'

I

J

IJ

I

}

,

I

:1

ft

• i ' •

.

~' " '-I~\J.v • ,IL· ~' I (t " • ~ • \ '~,

J---..

" " • A --. --, 'L ' II ' , ! 1

!

~

-

(f~C~l ~;lJ'iC

.

,

,

r

I ~-_.

.

' 1;'[

,

,..

r:r=

=-,..,--: ~ .. n

l:

I I. r'l'll ---,'

.

, ] 1 I '-:1 : =:- l~ ~ ___ kvd: ~ [,

,

r--

-

-4 , 1

D

O

DE

C

YLBEN

7EEN~

J [ I;f- th ' I .... ;-!

®

I

" ·L"----• --

..

i! 1 ,~~"I

"

. , ,' I I ' 'I I'!' 1 I ' ~,. I I' 'I I , ,

i·;

_{I .' ;i}

:

_i 1 ~ ;,~® y

...

.4 " ,

i

+

I

, : . [ ',I ~ I ' , 4 r)llUEr~YI UI N/F I1I SCHfHA

"