Fabrieksschema voor methyleenchloride producten

r . ; l

1. '

~

.

Fabriekssohema vOOr Methyleenchloride producrb8J{.---Mei 1953.

Inleiding.

Grootte van de prOductie.

O.F. Madlener, Stoop1aan 15, DOrdrecht.

Nederlandse productie- Of cOnsumptieoijfers zijn vOOr methyleench10_{ride niet te} vin-den en wervin-den Ons bij navraag op de "EoonOmisohe Voorliohtingsdienst" niet verstrekt. In- en uitvoercijfers wel,

maar

deze waren even groot en sleohts enkele tientallen tOnnen per jaar.

De Amerikaanse productie was (lito 1): in 1941 3.845.00v lb-jaar

" 1946 13.987. 000 "

"

~ 1947 18.844.

vvv

"

Deze pr<ll:luctie schijnt v0lJlfoal voor het daar zeer gebruikelijke "chemisoh reinigen" van oOstuums te zijn; daarnaast als kOelend medium.

---

_.-Als, dO~ een fOrse reolamecampagne,het ohemi~oh reinigen oOk hier meer in zwang komt, is de dOOr Ons gekOzen prOductie van 1

vvv t0n-jaar

zeker verantwoOrd.

2, GrOndstOnen.

a. C&s

<ti,

Is minder gell'ohikt, 'lIbldat het: 1e. twee gesoheiden trappen eist, 2e het enige vOOrdeel (:het halve chloorverbruik van de directe Ca.-OhlOrering) gek~peld is

aan

de vOorwaarde, dat het HOl van de tweede trap (:

0&5

Ol +

? l a j 0l\l 0la

+ HOl) gasvOrmig

~

I

moet wOrden teruggewOnnen, wat

niet

ZO eenvOudig lijkt •

. b~ OEbOl. als ~itgangsproduet heeft natuurlijk alleen zin als het gOedkOOp ter

besohik-~~

king

staat (wat

~arschijnlijk

iS).

\

~ ),1 .

t ....

Jt

.2,.. GekOzen werden:

methaan

en chlOOr als grOndstOffen.

Indien het methaan uit aardgas en het chloor uit de zOutindustrie kan betrOkken wo.rden,

~A

lijkt hlen ons een geschikte vestigingsplaats; het methaan kOmt via een pijpleiding.

1/

3 •.

~

'pr;:ctiemeth°lie.

\

\..J'-

Een directe. on VOl!:!. diD chlOrering van methaan leidt altijd tot een mengsel van

(lit. 2; vgl. ook lito 10). Dit was niet de bedoeling. Patentliteratuur (zoals: 24,26, 27,28,29), die dan ook alleen in enkelvoudige doorga.n,g; C~ {or C%Cl} met Cla om laat

zetten werd daarom door ons buiten beschouwing gelaten.

Om een zo hoog mogelijke omzetting van C~ en C~ in CHa C~ te krijgen wordt een meng-sel van Cll& en. CH:5Cl gedeeltelijk gechloreerd (lit. 2; 7j15j19j). De omzettingsomstan-digheden zijn zo gekozen, dat de hoeveelheid CE3Cl constant blijft (en slechts weinig ~ CHC1₃ en CC:" wordt gevormd). Het gevormde zoutzuur wordt uit de gasstroom verwijderd

door het in water op te lossen.

Daarna worden de gechloreerde produoten uit het gas gehaald door condensatie in twee

~~!.

~rappen

(-350C en -55o

e),

zo gekozen, dat er bij pracl;isch voUedige condensatie van

~;)

. CHa Cla zo weinig mogelijk C%Cl condenseert. De gecondenseerde producten worden in 3 rectificeer-kolommen gescheiden.

De eerste kolom (werkdruk:: 10 at.) levert het CHc3 Cl terug. De 'tweede kolom (werkdruk: 5 at.) levert het C~ Cla j

De derde kolom, die onder atmosferische druk werkt, scheidt CHCle en CClt.

Het CEGCl ~dt weer in de gas stroom gebraoht en deze wordt weer via enige

warmte-1"\ uitwisselaars in de rea.ctor gevoerd.

,

~'

~~verse

methaan wordt voor de oondensatie ingevoerd. Toelichting bij het Sohema.

Ar De gaskrinc;100p.

Er wordt per uur omgezet:

25,0 kg CIf& ... 240,6 kg Cla --. 113,5 kg CHa Cla ... 21,4 kg CHClcs ... 7,14 kg CClt ... 123,5 kg HC1.

CllJ

34,8 Nm3/ u CHa Cla 29,9 CHC~

4;&1

-CC4 1;00 Cla 75

,

'2 HCl 76,0

De keuze van de verhoudingen: Clg : C~ : ~ Cl, dus van de verhouding vera toegevoerd gas tot kringloop (- circulerend) gas, is bepalend voor het rendement. Hoe groter deze

3.

de opbrengst aan C~ C~ gedeeld door het C~ gebruik}. Maar ook: des te kleiner

is de hele fabriek (per productie-eenheid). Er was echter niet veel keus: een

BIOS rapport (lit. 19; 15; 16; 18), waarin de volumenverhouding C1:a tot totaal

oc.1:A

(1'6"1 .

circulerend gas 1 op 5 was en een ~ (lit. 7 i 8) met een verhouding 1 . op 4. Lit.

19

beloofde een iets hoger rendement, maar er moet op gewezen worden, dat

de J:Xns van het rapport niet geheel betrouwbaar zijn: Zij vertonen tegenstrij-digheden. (waarschijnlijk maakte die fabriek niet altijd hetzelfde product; eerst ook CHCl:3 en CClt; later alleen C~ Clg en zijn de cijfers van de versohillende

producties door elkaar geraakt).

Wij kozen daarom de omstandigheden volgens patent (8), zonder veranderingen.

Im-mers:

1. Als de verhouding veranderd zou worden, wisten wij niet meer wat er geprodu-ceerd werd. (er is geen ander volledig onderzoek).

2. Noodzaak deze cijfers al of niet te veranderen moet ook blijken uit, ons on-bekende, economische motieven: de kosten der installatie (de investering dUS) en

de marktprijs van de bijproducten.

3. Doorslaggevend was het feit, dat de verhoudingen in het patent zodanig

zian,

dat er in totaal geen CBbC1 gevormd wordt of gesupplleerd moet worden.

Volgens het gebruikte patent is er als circulerend gas:

118 t6 Nm3 / hr 76,8 " 40 " ) B. De reactor. Wij kozen: 1. De temperatuur'

In de lit. (2 i 7; 8) wordt altijd gesprOken over een volledige omzetting van het chloor.

wàt

er ontstaat is dan niet alleen een evenwichtskwestie, maar ook een zaak van reactiesnelheden. Van tevoren is hier, op grond van evenwichtsliggingen

(lit. 17; 20; 21; 22; 23) of reaotiesnelheden (lit. 6, besproken onder: 4. "De

reactietijd") weinig te zeggen over de gewenste temperatuur.

De 1it. keus in de patenten (7; 8) is 400 - 500°C. Er is ook sprake (lit. 24) van

o

waren alleen laboratorium-experimenten. In Duitsland werd gewerkt bij 380-4000 (lit. 15; 19). Wij kozen 385-4200 als telllpere,tuur "gebied".

2, De

druk.

Er wordt gewerkt bij 1 ata (afgezien van een kleine drukverhoging om luoht-ènlekken te voorkomen).

Ver~etering van het rendement is van drukverhoging niet te verwaohten.

De reactie is sterk exotherm; drukverhoging zou het explosiegevaar doen toenemen.

3. Een

katalysator. _,

Deze zou alleen zin

hebben~

er een selectieve zou bestaani de genoemde katalysa-toren (lit. 30; 31) zijn dat, voor zover uit die literatuur blijkt, niet.

4. Reaotietijd,

3

(uitgedrukt als: m3 _{vrije reactori~oud, gedeeld door gashoeveelheid in m ( seo. ).} Een voornamelijk the~retisoh artikel (lit. 6) stelt de vervangingssnelheid van een H-atoom (per mo1eoule) door een Cl-atoom evenredig met het aantal nog te vervangen H-atomen (en verder natuurlijk met de partiaalspanningen). Men vindt zo dan een

be-paalde samenstelling van het reactie-product als functie von de inw,erkingstijd. Tooh is dit artikel minder waardevol dan het schijnt:

a. de auteurs doen alsof de reactiesnelheden alleen het resultaat bepalen. Misshhien is dat zo, als de snelheden op de juiste manier afgeleid zijn. Maar hier speelt de

evenwichtsinstel~ing ook een rol, die niet in deze reactiesnelheden begrepen is.

(Immers: hun uitgangsstelling is de gelijkwaardigheid van alle H-atomen, welke be-rust op de gelijke bindingswarmte veor al die atomen; dus ook: een gelijke W voor alle reacties:

CH _{n m} Cl + Cla ::" CH _n-lCl 1 _m+ +

C81

HeI

o

maar dit zegt nog niets omtrent de Il

f

van deze reacties, omtrent het evenwioht dus). b. De absolute waarden van de snelheden, die sterk afhangen van reactor-vorm enz.,

zijn hiermee niet te aohterhalen.

Het door ÓJ).ll, gebruikte patent (lit. 8) spreekt over: "C~ will be consumed within a

f6W seoonds". Een analoog patent (lit. 13) over: minder dan 1 minuut. De l.G. Farben 15 sec. (met een inferieure reactop). Onze reactietijd is: 18 sec.

1. _ _ _ _ . _

5. De uitvoering,

De~e werd zodanig gekozen, dat h$t Clg op verschillende plaatsen kan worden inge-blazen (volgens Mc B$e> c.s. H.t. 12).

/

De reactiewarmte wordt door

d~herm

afgevoerd.

De warmteontwikkeling door de chlorering zou bij 250 88.000 Val/u zijn (g$baseerd op de

Int.

Orit. Tables). Over de verandering hiervan met de temperatuur is weinig

5.

bekendi voor dit soort reacties is ACpechter· kleini de enige volledig bekende reac-tie moge als voorbeeld dienen:

O~ +

Cla. •

OlIe Ol + HOl

W • - 82.000 cal mol iAS. 0,6 oal/mol gr.

298 673 .

dus toename over 4000 i s . u (0,6tiT • 230 cal/mol d,i. 3

%

29t

Hiermee wordt verder geen rekening gehouden. Deze warmte wordt afgevoerd door:

r

1 •• de temp. stijging van de reagerende gassen i

~

Chloor koud in te blazen;

f/

3. dowtherm ( bij 3000 - 0,827 cal/kg gr.) Zie verder de ''warnrtebalans!.

Het koelende oppervlak werd geschat zoals bij een gewone koeler (oppervlak • qxuxAT).

2 "

u • 8 (lit. 32) het oppervlak wordt dan 178 ft; d.i. 110 pijpjes van ~ (er stroomt dan 200 kg/u dowtherm door een pijpje; dit is voldoende voor een turbulente straning). De reactor wordt 3 x 0,80 mi de vrije inhoud is dan de gewenste 1,5 m3 •

D8warmte van de dowtherm wordt gebruikt:

1. om de gassen voor te verwarmen, van _50 tot + 2400

2. de resterende 41.000 cal/u worden aan de rectificatie geschonken. o

De

voorgewarmde gassen worden nog verder verwarmd (tot 385 ) door de uit de reactor o

kcmende gassen (die tot 3000 gekoeld worden).

Evenals de reactor wordt deze warmteuitwisse1aar en alle verdere apparatuur, waar de HOl-houdende gassen doorstromen, gemaakt van Hastelloy B'

M ---~ ---C" De zoutzuurabsorptie.

o

Voordat het zoutzuur uit het gas wordt verwijderd wordt het tot 50 gekoeld.

De zuurabsorptie wordt in t'\'I'ee gedeelten uitgevoerd:

1. Het gas:;.engsel wordt door twee "karbate 11 absorptieapparaten gevoerd (elk met

~ .

/ 6 ''karbate " buizen d. i.: een koolsoort ), in g~lijkstroom met een waterfilm. De. apparaten worden sterk gekoeld. Er wordt 30% - ig zoutz:uur gemaakt i of dit han-delswaarde heeft is niet met zekerheid te zeggen: het schijnt altijd geel gekleurd te zijn, door organische producten.

Volgens lit. 36

komt

bij de vorming van 30%-ig zuur uit:

123,5 kg HOI + 288 kg Ha0 (d.i. de uurproductie) 50.600 oal vrij.

De gassen worden verondersteld verzadigd te raken aan waterdamp (in de warmtebalanà wordt dit merkbaar, doorde~ de verdampingswarmte van deze hoeveelheid water (9 kg/u) van de reactiewarmte moet worden afgetrokken) en verlaten de toestellen bij 250

(fabr:ie ksopgave).

2. De laatste resten zuur worden, wamen met eventueel gevormd

CC2,

in 2 wastorens (in serie) uitgewassen mat 3r~ige loog.

Indien het nethaan :.. vol % ~ zou bevatten en alles in O~ werd omgezet, moet er

on-2

geve er 0,3 m3, u C~ worden verwijderd.'

Er wordt een grote overmaat loog gebruikt n.l. 100 JriÄur, ruim v~doende om, bij de

kleine gassnelheid, de gehele torenvulling te bevochtigen, en alle zuren te absorbe-ren.

De koeler tussen de twee torens is waarschijnlijk niet noodzakelijk; dit hangt:; natuur-lijk vooral af van het ~-gehalte ven het omloop-gas, dus van het C2-gehalte van het methaan (wat bij aardgas zeer laag kan zijn).

D. De cgnPreSSOl"'

Vlak voor de circulatiecampressor wordt het verse methaan in de omloop gebracht. Het gas wordt van 1 op 2 at gecomprimeerd, voldoende om de circuit-waarstanden te over-winnen. Bij adiabatische oompressie zou de temperatuur 450 stijgen; rekening houdend met lB%warmteverliezen wordt de eindtemp. op 600 geschat.

E,

De

condensatie.

~nden-7.

seren. Van een absorptiemiddel wordt geëist, dat het: 1. goed oplost

2. een lage dampspanning heeft

3. makkelijk is te scheiden van het opgeloste product.

Copley C.S. (lit. 12) onderzocht een grote hoeveelheid oplosmiddelen. Geen daarvan voldoet aan de hiervoor genoemde eisen.

Het enige bruikbare middel schijnt kerosine (lit. 14), wat onderzocht is

om.

uit

af-va.lgassen met maximaal 10% C~ Clg dit la<"Cste voor 855b te winnen. Een vergelijking met de zoutzuur absorptie inwater toont eChter al direot de grote moeilijkheden aan.

o

De P

CHa

Clg bij 25 is 450 :rmn.j boven een oplossing hiervan van b.v. 10 mol% in een

indifferent oplosmiddel heeft dan (volgens Raoult) het C~ Clg een partiaalspanning van 45 _{mmo Maar de FBCl boven een 10 mol}% oplossing in water is 0,10 mm. Dit maakt direct duidelijk waaran het practisch onmogelijk is an het C~ C~ op deze manier voor 99% uit de gasfase te winnen (en 99% is de eis, want dit kan seker door condensatie bereikt worden). Het voorbeeld van Osborn (lit. 14) verduidelijkt dit nog: om een gasgehalte van 3,5 op 0,45 vol

%

te brengen is per mol draaggas ( 22 L dus)

o

10 mol kerosine nodig (1,680 kg) bij 27 •

De bezwaren tegen de absorptie zijn dus: 1.

Er

is geen goed oplosmiddel

2. Er is een extra rectificatie nodig

f '

.

"'

/

~

,

~~

oplosmiddel moet weer uit de oiroulatie worden verwijderd.

\ ~ Condensatie is het alternatief.

~

'" " 0

a, yoorkoeling van de gassen, vanaf 60 dus en zo laag mogelijk om. de grootste

hoe-vee lheid water ~ kwijt te raken.

Per lvaad temp. daling p t in dit temp. gebied aan het gasmengsel 139 cal/u worden o onttrokken. Verder is er in totaal 10,8 kg waterdamp in het gas i (verzadigd bij 27 : de uitgangstamp. van de absorptietorens) bij 40 is er nog 1,92

kg

in,er moet dus 8,9 kg/u condenseren.

Voor de koeling staan ter beschikking:

1. 98,5 kg/u vloeibare CR.5Cl (van + 250) (afkanstig van de rectificatie), Na

o

2. de gekoelde gassen uit de diepkoeler (- 55 ). Deze nemen 4700 cal/u op en stijgen daardor tot

+l~.

o 0 0

Er zijn dus 2 voorkoelers, de eerste koelt van 60 tot 37 en de tweede van 37 o

tot 4 • De grootte van deze (en alle andere) koelers is geschat met behulp van de formule:

A I : q X U X ~ T ( 1 it. 34).

A is het oppervlak i q de uitgewisselde warmte en u de z. g. "overall" ooëffioient (lit. 32). De q kan in de warmtebalans worden gevonden; (alle grootheden moetèn in Engelse eenheden worden uitgedrukt).

Zo wordt de eerste voorkoeler ( u I : 3) : 50 ft

2 (lengte 1.40 m) voor de gekoelde gassen is Re I : 5500

voor de koelende gassen:

Ra •

4800. 2 De tweede koeler wordt (u I : 5) 100 ft •

6.

De

koeling beneden 40

Deze gebeurt in twee trappen: de laagste temperatuur is - 550; deze is zo gekozen,

dat er minder dan l~~ van het C~ Cl:a in de gasstroom blijft. o

De I1G. ~en koelde tot - 50 , waarbij (lit. 18) alle geohloreerde producten vloei-baar zouden worden. Een berekening leert, dat dit zeker niet waar is (weer een

voor-o

beeld van het niet helemaal betrouwbaar zijn van die rapporten). Dat de 5 extra, die wij, door een andere koelmethode toe te passen ( wij koelen direct met propaan; de

I. G. Farben indireot met almIloniak) winnen, de moeite waard ia, is als volgt in te zien:

In beide gevallen bevat de vloeistof uit de diepkoeler ongeveer 8,2 mol % C~ Cl:a ,

'A,J

waar!"""n dus, volgens llaoult, een evenwicht.

Cl\,

Clo-spanning heerst van:

~

)

"",. - 50 : 0,53 mm.

-, IR

_

550 _{0,27 mm.}

Het verlies is dus 2 x zo groot. Omdat het in ons geval al ongeveer

1%

is, is onze productie, enkel door de iets betere koeling, met

1%

toegenomen.

De koeling onder 40 wordt met propaan uitgevoerd, omdat:

- _ . - - I ~ •.

-~

t.tl\'~'.

J,

~

/.

9.

\t /

I'

~

u

f

rit' .

\.Jt'

('rr

.

l"'y1::t

,/

(lbi

j 2öo beide 10 at.

~n

0,32 at resp. bij -

65°

en -

55°)

zodat rij makkelijk een

: ; / lagere temp. kunnen berel.ken.

2.

De

koelinstallatie nu in koper kan worden uitgevoerd, een manier, die heel goed

sohijnt te voldoen.

De koelinstallatie is dubbel uitgevoerd, Qndat rege~atig het ijs verwijderd moet

kurmen worden. Een voordreger is weloverwogen (waarvoor praotisoh alleen NaOH

in aanmerking kant) maar tooh zal ook dan na verloop van tijd de installatie verstopt ,

raken en dus: of de productie onderbroken moeten worden(wat erg lastig is in deze

fabriek)

èt

tooh een dubbele installatie vereist zijn.

Ui tyoering.

°

1. In de eerste trap, van +4 tot -35 oCildehseert er:

,55,3 kg/u

C1l:5

Cl

97 ;3 ft

CHa

Cla

21,4 ft CHC~

7 ;14 " CCl.&

1,88 11

&a

O.

(de berekening hiervan is gebaseerd op de wet van Raoult).

In totaal moet 22.260 oa1 / u worden afgevoerd. u wordt op 20 gesohat; de propaantemp.

= _ 65° en AT wordt dan 85°F zodat A • 60 f'b 2

"

(~10

pijpen van 3} en 1,55 m lang).

°

2.' De tweede trap: tot: 55. Er oondenseert:

43,5 kg;u ~ Cl

15;9 11 C~ Cla

0,04" ~ O.

2

Er moet 7890 oallu worden afgevoer~ (A • 60 ft ) de gassDBlheid blijft groter dan 2Om/

Als het ijslaagje in de oondensor ~ mm dik mag worden kurmen de koelers resp. 2 en

. 2

seo

100 uren in bedrijf' blijven.

Het ijs wordt gesmolten door warm propaangas, na adiabatisohe expansie op 2 at (45°)

toe te laten • . Er is 12 kg u nodig; het vlioeibare propaan wordt tevoren uit de oondensor

verwijderd door de temperatuur en de druk ervan iets te verhogen (doolt oondensatie

van gasvormig propaan), waarna het, door eigen spanning in de andere oondensor wordt

gedrukt.

Het gas verlaat de diepkoeler en gaat naar de reactor (via uitwisselaar met het te

o

hoofdstroom gebracht (de temp. daarvan daalt dan tot - 5 ).

Ft stikstof in de gasstrogm,

Om het Na-gehalte conste..rrli te houden wordt er achter de condensatieafdeling 0,5 m':> u

afgeblazen. (waarbij gerekend is, dat de 34,8 m3 u methaan 0,3 % Na /bevatten; het

.

.

~-gehalte hier is: 49,9 m3 op 227,1 m3 gas totaal). Door adsorptie aan actieve kool

wordt het C~ Cl teruggewonnen.

Ga

De

propaan-koelinstallatie.

Er moet 30.150 cal/U worden afgevoerd; d.w.z. er is 280 kg propaan van _650 nodig; o

uit een enthalpie-tabel blijkt, dat er dan 540 kg van 27 (10.1 a5) nodig is.

De cOD\pressor comprimeert adiabatisoh in twee trappen; elke trap kost evenveel arbeid.

(eerste trap van 0,32 tot 1,62 at; de tweede van 1,62 tot 10,1).

Indien het propaan uit de condensor direct zou worden gecomprimeeri, dan zou het in het

verzadigingsgebied blijven. Om dit te voorkomen worden de aangezogen gassen

voorga-.:e.rmd (tot -300_).

Voor de oondensatie wordt het propa~n door water gekoeld; de condensor is een pijp met

"

Literatuur'

1.

R.E. Kirk. D.R.,othmar.

Enoyclopedia of Chem. Techno1ogy,

N.Y.

1949;

III

-

147

2. E.T. Mo Bee, H.B. Hass, C.a.Neher, H. Striok1aad, Ind. Eng. Chem. ~ 296 (1942)

3. G. Egloff, R.E. Sohaad, O.D. Zewrey, Ohe. Rev. ~ , 6 (1931)

4. U.S. pat. 2.004.072 (1935)

5. R. N. Paase, G.F. Walz, J.Am. Chem. Soo • .§ii, 382; 3728 (1931)

6.

F.

Martin,

O.

lUohs, Z. E1ektroohem. 27, 150 (1921)

7. U.S. pat. 1.572.513 (1926) 8. D.R.P. 472421

9. U.S. pat. 1.939.292 (1934)

10. U.S. pat. 1.190.659 (1916)

11. U.S. pat. 1.262.769

12. M.J. Cop1ey, G. Zellhoefer, C.S. Marve1, J • .Am..Chem.Soo • .2Q., 2714 (1938).

14. H.B. Osborne, G. Simmons,

Ind.

Eng. Chem. 26_t 856 (1954)

15. FIAT (fiaa1) 1299

16. CIOS

li-

11 nr. 22.

17. U.S. Bur. of Mines Bu1l. 476 (1962) p. 50

18. FIAT (fina1) 431

19. BIOS (" ) 851 item nr. 22

20. J.H. Perry, c:tem. engineers' Handbook (N.Y. 1950) 236

21. R.C. Lord, E.R. B1anohard, J. Chern. Phys. ~ 707 (1936).

22. D.P. Stevens on, J.H. Beaoh, J. Chem. Phys. ~ 25; 108 (1938).

23. G.S. Parks, H.M. Hufmann, The rree energies of' some organio oampounds (N.Y. 1932)

24. J. Mason, T.S. Whee1er, J.Chem.Soo. l..2.iU. 2282.

25. Engels pat. 342.329 (1931) 26. D.R.F. 444.799, 503.716 27. Österr. pat. 103.914 (1916) 28. U.S. pat. 1.939.292

29. Eng. pat. 283.119 (1928)

30 • . G.W. Jones, V.C. Allison, M.H. Meighan, U.S. But. of' mines, teohn. paper 255.

31. U.S. pat. 1.801.873

34.

_"

_"

_"

_"

_"

p. 969

35.

_"

_"

_"

_"

_"

p. 2548

---~--- ...

..

a)

Stof- en Warmtebalans.

De verschillende door de gasstroom doorstroomde

appa-raten worden achtereenvolgens behandeld.

De basis voor de stoffen in de productie-afdeling is

de gastoestand van 0

0

(uitgezonderd de "uitwendig" koelende

of verwarmende vloeistoffen, zoals: koelwater, dowtherm en

propaan) •

Voor de rectificatie is de basis: de vloeistof toestanfu

(van 0°).

Soortel~ke

warmten, kookwarmten en smeltwarmten

z~n

verzameld uit de Int.Crit.Tables en het "Chemical Engineers

Handbook

ll

_{(3 e ed).}

Indien de gasstroom niet of zeer weinig verandert van

samenstelling (zoals b.v. in koelers) wordt

~

niet opnieuw

gespecificeerd.

L)

Dowtherm vóórverwarmer, voor de reactor; verwarmt de

gasstroom van - 5

0

tot

+

240

0) .

(de gassamenstelling volgt

uit 3): Reactor

I N

U I T

Dowtherm

Gasmengsel

kg/u

20.000

337.9

Cal/u

3.088.000

---430

kg/u

20.000

337.9

Cal/u

3.058.000

30.430

Gas

Gas

2)

Warmte-uitwisselaar; de gassen die naar de reactor

gaan

st~gen

van 240° tot

395°;

die er vandaan komen dalen

van 420° tot 300°.

van

reac-tor

578.5

69.400

578.5

47.800

uit de

reactor

337.9

30.430

337.9

52.030

3)

De reactor. De temperatuur

st~gt

van

395°

tot 420°.

Chloor wordt koud ingespoten

(25°).

CH4

110.0

28.500

85.0

22.100

CH

3

Cl

177.0

17.500

177.0

18.400

CH

2

C1

2

1

100

114.2

9.110

CHC1

3

21.4

1.850

CC14

7.1

340

N

2

49.9

5.730

49.9

11.600

C1

2

240.6

570

HCl

123.6

6.000

Reactiewarmte

88.000

Dowtherm

3.017.000

3.088.000

578.5

3.157.400

_578.5

_3.157.400

'~

fr

-

-t

p

~HP

L "" JJ CH,

l'

f'J) ~H- ~r---~ f--,I ---i.

--L

>---

~-

_~

ii

I

QO

I

p

~

-

~L

-

-

...

I '

'

I

1;~

I

~

ï----~ -t

~~-!

I

,9

1 I c---rE ,

....

_-

, ~ _i

l

~

·-1- I

J

_J

-t ( ZOUT ZUUR -

J

- :- ~,

y

.

:

f - - -

--

~

CHpl I ___ J _{- .. .:.} I ,,;,. -I I L... HP _C = 1-~

I

1 t ~--

---

-

-- --

_

..

D

DOiïoif~

1

-

-

.-.I ll~ 1 _F~' .

~

~

~o

~

_ -, ~ I -1-p.- PROf'lllANKOElER

'

~

- ._1

REACTORl = = r- til ..

--

Fi--

I , CONDENSATIE: ,-l:c-- r-

FL-

f

_...

'-...--

-I--l

-r-

~

!

r t _{1. . t}

4Fr

I=- ~ '-- . '1 _J) I

~~~

FL-

l

"

1

L _ (...1 t·~--~ lliÇl ..

f--1f-t-

-

~

~

""

C)

' - - " : " ' - - I F VIOEI5TOF5CHEIDE~ ~

,

-

ft-' - - _(/i;i) .M~

r!

-

' ' METHYLEOOHlOOlDE I I _CF.MADLENER

\

14

&

PRODuCT; NAAR

CHLOOR

-

1 I

. . REC TlflGATIE

~ _ _ ~~_____________________ _ 1 _

- - - ---~~--_

..

ll.

b)

4)

Koeler, na de warmteuitwisselaar (1) en vóór de

zout-zuur absorptie. Het gas komt bij 300° er in en verlaat hem

weer bij 50°.

Gas

Koelwater

kg/u

578.5

20.000

I N

5)

Zoutzuur absor12tie ;

Cal/u

47.800

400.000

"Karbate"

kg/u

578.5

20.000

U I T

Cal/u

7.100

404.700

apparaat. Er wordt 30

%

zuur gemaakt; de gassen verlaten het apparaat bij 30°.

CH4

85.0

2.240

85.0

1.550

CH

3

Cl

177.0

1.860

177.0

1.300

CH2C12

114.2

920

114.2

650

CHC1

3

21.4

190

21.4

130

CC1

4

7.1

40

7.1

20

N2

49.9

650

49.9

420

HCl

123.6

1.170

H20 (L)

294

-157.700

30fo-ig

zuur

411.6

- 15.830

~O (G)

6

160

872.5

-150.600

-146.600

ReactiewarJ4lte

50.600

Koelwater

60.000

1.200.000

60.000

1.246.600

6)

Ie Absor12tie toren. De gassen verlaten de toren

prac-tisch verzadigd aan waterdamp.

Gas

465.6

4.230

465.6

5.960

Verdunde

loog (25°)

103

2.550

Verdunde loog

+

NaHC0

3

(35

0 )

103

3.570

Reactiewarmte

2.750

7)

Tussenkoeler.

Gas

465.6

5.960

465.6

3.300

Koelwater

4.000

80.000

4.000

82.660

8)

Tweede toren.

Gas

465.6

3.300

465.6

3.245

Loog

103

2.245

103

2.550

Reactiewarmte

250

9)

Invoer van nieuw methaan (20°)

10) Compressie arbeid.

Gas

CH

₄

arbeid

warmteverlies

kg/u

465.6

25.2

I N

Cal/u

3.245

278

5.930

U I T

kg/u

490.6

Cal/u

8.135

1.318

11) Eerste vóórkoeler; het ga. wordt gekoeld van 60

0

tot

37

0

door het gas uit de diepkoeler (dat van - 55

0

tot

+

1°

wordt verwarmd.)

Te koelen gas 490.6

Gas uit diep-

243.6

koeler

H 20 (L)

12) Tweede vóórkoeler.

tot

+

4

0 •

te koelen gas

CH

3

Cl CL)

CH

3

Cl (G)

H₂0

487.8

98.5

8.135

- 4.750

4.810

- 8.740

13) Condensatie.

E

erste koeler Ctot - 37

0 )

CH

₄

CH

3

Cl (G)

CH

3

Cl CL)

CH2C12 CG)

CH2C12

(L)

CHC1

3

(G)

CHC1

3

CL)

CC14 (G)

CC14

(L)

N

₂

H₂0

CG)

H₂0 (S)

propaan

110.2

177.0

114.2

21.4

410

251

149

60

12

3

48 1

- 26.450

- 25.926

487.8

243.6

2.8

481.7

98·5

6.1

110.2

122.0

55.0

16.9

97.3

21.4

7.1

49.9

410

810

80

-1.505

520

-700

- 3.750

-1.933

- 820

- 5.830

-70

- 9.350

-1.562

-415

-420

-1.340

- 4.L90

- 25.930

.,

14) Condensatie; diepkoeler (- 55°)

CH4

CH

3

Cl CG)

CH

3

Cl CL)

C~C12 (G)

CH

₂

C1

₂

(L)

N₂ H₂0

CS)

propaan

kg/u

110.2

122.0

16.9

49.9

130

I N

Cal/u

-1.930

-820

70

-420

- 9.330

- 12.570

d) U I T

kg/u

Cal/u

110.2

- 3.110

78.5

- 910

43.5

- 4·730

1.0

15.9

-1.660

49.9

-690

0.04

- 30

130

-1.440

- 12.570

Daarna gaan de gassen naar

de

l e vóórkoeler (no 11) en

wordt het methylchloride uit de tweede (no 12) er in

ge-bracht:

15)

Gasmeng-sel

239.4

CH

3

Cl

(G)

98.5

80

- 510

337.9

-430

Er wordt 0.4

m

3

ju

N

₂

afgelaten en de gasstroom gaat naar

de dowtherm-vóórverwarmer (no 1).

Rectificatie.

Hier

is de basis: de vloeistof van 0°.

De verwarming, aangegeven als nstoom", wordt

verondersteld te gebeuren

met

stoom van 150

0 •

16) Vóórwarmer, tot 66.2°.

CH

3

Cl

98.5

-1.620

98.5

2.470

CH2C12

lL3.2

- 1.435

1~3.2

2.510

CHC1

3

21.4

-170

21.4

330

CC14

7.1

- 50

7.1

95

stoom

17.2

11.280

17.2

2.600

17

·

)

Eerste kolom.

CH

3

Cl, het product, wordt bij

,

25°

afgele-verd; de rest bij 85.8°

CH

3

Cl

98·5

2.470

98·5

921

CH2C12

113.2

2.510

113.2

3.315

CHC1

3

21.4

330

21.4

440

CC14

7.1

95

7.1

lL5

Dowtherm

20.000

3.055.448

20.000

3.017.000

Koelwater

500.000

_539.094

I N

U I T

kg/u

Cal/u

kg/u

Cal/u

18) Tweede kolom.

Het product, CH

₂

C1

₂

, wordt

op

25°

afge-leverd; de rest op 63.1°.

CH2C12

113.2

3.315

113.2

972

CHC1

3

21.4

440

21.4

306

OC1

₄

7.1

115

7.1

87

stoom

61

40.048

9.230

koelwater

380.000

413.323

19) Derde kolom.

Invoer op 63.1°. Zowel OH01

3

als 001

4

worden op 25

0

afgeleverd.

CHC1

3

21.4

0014

7.1

stoom

27.6

koelwater

20) Propaankoe1er.

Diepkoeler

540

warmte-uitwiss ...

compressor

warmte-uitwiss.

koeler

306

87

18.109

140.000

- 37.780

- 5.630

+

12.770

+

52.070

+

33.670

21.4

123

7.1

39

4.170

154.170

- 5.630

+

12.770

+

52.070

+

33.670

- 37.780