Fabrieksschema van de HCN bereiding

1

I

FABRIEKSSCHEMA. VAN DE HCN BEREIDING

CCllIlPSCIR " r" U .... H.uy.l.n .11 NHJ SCHAAL 1:40 oktober 1111 HCN uit C",

-

-

-

r

/_T="l~" rI ", L Î I HCII ABSORPTIE TOREN

HH:JABSOAPTIETOREN

VOORWARHER lfH3 STOOHKE:..:T_EL _

1

-I OVERZICHT VAN DE VERSCHILLENDE HCN PRODUCTIEPROCESSEN.I, ~ 1) Het formamide-proces (B.A.S.F.).

Dit proces dat tijdens de tweede wereldoorlog in Duitsland toegepast werd, heeft als grondstoffen koolmonoxyde en ammoniak.

Bij temperaturen omstreeks 400°C ontstaat hieruit blauwzuurgas via formamide:

CO + NB; ~ HCONH2 .,.HCN + H20

Dit proces is met enige varianten hierop, vnl. druk en temperatuur betreffende, uitgevoerd.

De bereiding van formamide bleek op technische schaal mogelijk met als katalysator methylalcohol:

CH;OH + CO -- HCOOCH;

HCOOCH; + NE; - HCONfl2 + CH;OH

Ii

i I

r

\

~

I

Ll~

v

:

:rr

I

L _ i Á .1 HeN 1 NB; absorptietoren 11 HCN " III Fractionneertoren 2) HCN uit ookesovengas

Blauwzuur kan verkregen worden uit cokesovengas door absorptie van de van ammoniak en teer bevrijde gas s en in een verdunde sodaoplossing van waaruit HCN kan worden gedesorbeerd. De gassen die de kolom binnenkomen be-vatten ongeveer 0,13% HCN en 0,48% H2S.

Per ton verwerkte steenkolen wordt ongeveer 0,3 kg HCN verkregen.

Het zal duidelijk zijn dat hiermede geen grote HCN productie te be-reiken valt.

3)

Uit NaCN of Ca(CN)2

Reactie: 2NaCN + H2S04 ~ 2HSN + Na2S04.

Grondstof voor dit proces is bijvoorbeeld in Canada het z.g.

"black cyanide" dat verkregen wordt uit calciumcyaanamide, keukenzout en koolstof.

4)

-L

2

-4) Het Castnerproces

Dit proces werkt bij temperaturen tussen 700 en 8OOoC; daarbij wordt uitgegaan van natrium, koolstof en ammoniak:

2Na +

NB,

+ 2C ~ 2NaCN + 3H2

Het gebruik van natrium als grondstof maakt het proces voor commer

-ciële doeleinden weinig aantrekkelijk.

5) HCNuit methaan, ammoniak en lucht

Dit proces is zowel in Duitsland als in Amerika omstreeks 1950 ont

-wikkeld. In die jaren begon men namelijk behoefte te krijgen aan een prooes

waarbij HCN op groottechnische schaal bereid kon worden.

Men wilde naar productiecijfers van 10.000 ton HCN/jaar.

I

Het formamide proces van de B.A.S . F. benaderde dit cijfer bij lange niet,

daar men vó6r deze tijd geen grootindustriële toepassing voor blauwzuur

ken-de. De grote ontwikkeling begon na de tweede wereldoorlog.

Uit aceton en blauwzuur wer d het cyaanhydrine verkregen waaruit door wateronttrekking en polymerisatie het polymethacrylàat ontstaat dat o.a. als

plexiglas in de handel is. Ook maakt men b.v. kationwisselaars op deze

basis.

Deze gang van zaken leidde er toe dat men tot een nieuw proces voor

de blauwzuurbereiding kwam.

In Duitsland werkte de B.A.S . F. aan een proces terwijl in Amerika o.a .

Rohm en Haas, Goodrich en de American Cyanamid Co aan een nieuwe uitvoering werkten.

Bij temperaturen tussen 10000C _{en 1200}0C _{verloopt i.t .v . een}

katalYSa-tor de xeactie: NH3 + CH4 ~ HCN+ 3 H2.

De hoge temperatuur kan men bereiken door verwarming in een oven doch

het is veelal economischer door het proces "autothermisch" te laten verlo-pen waarbij men gebruik maakt van _{de verbrandingswarmte van H2 en CH4}• Uit-wendig wordt dan geen warmte meer toegevoerd.

Bovenstaande reactie is endotherm; de synthese wordt uitgevoerd bij

lage druk.

11 KORTE BESCHRIJVING VAN HET GEKOZEN NH3-CH4 -llJORT PROCES. ',·U·

Bij de keuze van een proces voor HCN bereiding moet allereerst rekening

gehouden worden met de grote vraag naar HCN in de plasticindustrie. Het is

daarom gewenst een productiewijze te kiezen met een grote capaciteit b.v .

3

-20.000 ton HCN per jaar. Fabrieken die HCN produceren in dergelijke

hoeveelhe-den d~teren alle van 1950 of later. De processen genoemd onder I 1,2, 3 en 4

zijn niet uitgevoerd bij dergelijke hoge producties. Nagenoeg alle groottech-nische installaties gebruiken voor zover bekend het proces genoemd onder I

5.

Economisch gezien schijnt dit het meest aantrekkelijk te zijn.

Vooral in Amerika, waar men over grote hoeveelheden aardgas beschikt is dit het aangewezen proces. Uitwendig behoeft aan de reactor geen warmte toegevoegd te worden. Bovendien zorgt het hete reactiemengsel nog voor een aanzienlijke

stoomproductie. Warmt eeconomi s ch is het proces zeer voordelig. De grootste pro-ductiekosten betreffen dan ook de koeling.

Daar koelwater vereist is, dient de fabriek aan een rivier, kanaal of meer ge-bouwd te worden.

Door de aard van de grondstoffen en de toepassing van het blauwzuur is het HCNproces gaan behoren tot de petroleumindu~trie. Uit het overzicht blijkt

dit:

l"r

l

~H~ - - -

-___._._._t_

I HeN !~

.-- .--- - -~. _. .. ~

---...I.~l C f-Ib I

_

I

l'X>pll.op'fl! ttU"'fOtJ iAc.,d",~· pol'f ""eH

pROp.~N 1 .3 1 'l~~:.... _..

._J

>l~e,~"~~- ~ ~t'e. ~;'~

Octrooien handelend over het HCN proces hebben de laatste jaren dan ook nagenoeg alle betrekking op een HCN productieproces waarbij langs katalytische weg methaan en ammoniak bij hoge temperatuur in HCN worden overgevoerd.

Het ligt dan ook in de lijn van de laatste ontwikkelingen om voor het proces deze laatste werkwijze te verkiezen.

Een korte beschrijving van dit Andrussow proces zal hieronder gegeven worden.

4

-i h

I

!

i

~J:J

l

I Reactor I I Koeler

III Ammoniak absorptie toren

IV blauwzuurabsorptietoren

V rectificeerkolom

'

-

.

III

Het naar de reactor stromende gasmengsel wordt na voorverwarmd te zijn in de reactor gevoerd waar bij ongeveer 110000 de katalytische HON synthese plaats vindt. Nadat het reactiemengsel gekoeld is, moet de ammoniak uit het mengsel verwijderd worden ter voorkoming van polymerisatie. Met een verdunde zwavelzuur oplossing die bovendien ammoniumsulfaat bevat, wordt dit bereikt. De volgende phase is de absorptie van blauwzuur in koud water. De dan. verkre-gen verdunde blauwzuuroplossing wordt in een fractionneerkolom met weinig theoretische schotels tot

99%

blauwzuur geconcentreerd, waarna het blauwzuur met phosphorzuur gestabiliseerd wordt.

TOXICOLOGIE VAR BLAUWZUUR.~

Blauwzuur is een van de snelst werkende giften. Het kan door de longen, de maag en de huid binnendringen. Bij een kleine dosis treedt eerst een gehin-derde ademhaling op, daarna krampen en tenslotte leidt dit tot een verlamming van de ademhaling, daar het blauwzuur zich met het ijzerhoudende ademhalings-ferment verbindt.

Bij de behandeling van een blauwzuurvergiftiging komt het op sekonden

aan. Wor dt niet ogenblikkelijk ingegrepen, dan is geen redding meer mogelijk. Daarom moeten in elke blauwzuurfabriek de nodige geneesmiddelen aanwezig zijn

zoals ampullen amylnitriet en MgO en FeS04 bevattende oplossingen.

De concentratie wordt gevaarlijk bij 11 mgHON/m

3

lucht; overschrijding hiervan betekent het gevaar van een acute vergiftiging. De concentratie waar-bij men blaUYfzuur aan de typische bittere amandelen geur herkent, ligt niet ver onder deze gevaarlijke concentratie. Men moet daarom steeds de blauwzuur-concentratie controleren b.v. met koperbenzi4ineacetaatpapier.

5

-Om lekkage van het HCN bevattende synthesegas uit de apparatuur naar

de fabrieksruimte te voorkomen wor dt in dit deel van de apparatuur met onder

-druk gewerkt.

Het eventueel blauwzuur bevattende afvalwater kan door oxydatie met hypochlo

-rietoploBsing onschadelijk gemaakt worden.

Bovendien zijn voor dit doel ook ionenwisselaars bruikbaar.

Anionwisselaars ruilen het CN1ion om tegen het OH1ion. Bij de regeneratie van

de ionenwis s e l aars blijven de CN1 ionen een probleem .

1 Reactor 2 st oomket el 3 Voorwarmer 4 Mengkame r

5

Ammoniak absorptietoren 6 Blauwzuur uitblaastorentje

7

Bl auwzuur absorptietoren 8 Tank

9

cd'densor

10 Opslagtank blauwzuuroplossing

11 Koeler 12 Rectificeerkolom 13 Voorwarmer 14 Opslagtank bodemproduct 15 Condensor 16 Tank 17 Verdamper. - a)

6

-a) Volgorde der bewerkingen.

De gassen die als grondstof dienen worden in een mengkamer (4) goed

door-v

een gemengd. De lucht wordt via een filter aangezogen door een compressor;

_-

_{_}

_.

-ammoniak en methaan w0rden hie?~ toegevoegd waarbij het methaan uit

aardgas wordt betrokken.

De samenstelling van het gasmengsel is: 11% ammoniak, 13% methaan

en 76% lucht. Dit mengsel wordt via een voorwarmer (3) naar de reactor ge

-voerd. De voorwarming tot 2500C geschiedt met een gedeelte van het

reaktie-mengsel dat de reactor verlaten heeft.

Het voorverwarmde gas stroomt nu via enige mengplaten de reactor (1)

binnen. Door verbranding van ongeveer 30% van de hoeveelheid methaan wordt

een temperatuur van 100te bereikt. Het gas passeert dan enige

katalysator-netten waar de reactie NH3 + _CH4 ~ HCN + 3H2 plaats vindt. Voor deze

endotherme reactie wordt een platinakatalysator gebruikt.

Een gedeelte van het reactiemengsel gaat nu naar de voorwarmer; het

grootste deel gaat naar een stoomketel en wordt benut voor stoomproductie.

De tot 140°C afgekoelde gassen worden nu tezamen naar een absorptie

-toren (5) gevoerd waar zij bevrijd worden van ammoniak. Het uit de reactor

komende mengsel bevat nl nog' 3 volurneprocenten ammoniak. Om de polymerisa

-~

tie van HeN tot teerachtige producten tegen te gaan moet dit van ammoniak bevrijd worden.

De absorptievloeistof is een zure ammoniumsulfaatoplossing

5

gew.%H2S04'

30 gew.% (NH4)2S0y>

L

J- (rf, t ..t ,-l .

Het volledig van ammoniak bevrijdde gas passeert nu een condensor (9)

waar condensatie van de waterdamp plaatsvindt. Het tot 100C _afgekoelde

gas wordt nu naar een absorptietoren gevoerd. Van boven wordt water van SOC in de kolom gesproeid. Bij atmosferische druk krijgt men zo een blauw-zuuroplossing van ca 3%. Deze blauwblauw-zuuroplossing wordt in een tank (10) verzameld. Via een voorwarmer (13) wordt de blauwzuuroplossing gevoerd naar een fractionneerkolom waar een topproduct verkregen wordt dat meer

dan 99% HCN bevat. Het bodemproduct is water. De voorwarmer maakt gebruik

van dit water als verwarmingsvloeistof.

b) Reactor en

chemicaliën.

~

De eisen die aan het materiaal van de reactor gesteld worden zijn:

1) het materiaal moet corrosiebestendig zijn i.t.v. ammoniak, zuurstof en

blauwzuur bij de gebruikelijke hoge temperaturen;

-?

7

-2) de grote thermische shock die optreedt bij het starten of stopzetten van de apparatuur moet het materiaal kunnen verdragen;

3)

het rendement mag niet ongunstig door de reactorwand beïnvloed worden. Het blijkt namelijk dat het rendement van de chemische reactie

afhanke-lijk is van het materiaal van de reactor.

Het gebruik van een austenietstaal leidt tot hogere rendementen dan het ge-bruik van nikkel-chroom stalen, monel of nikkel. Een staal dat b.v. toe-passing vindt is het roestvrije staal AIS I no 316 met 16-18%Cr, 10-14 Ni en maximaal 0,07% koolstof.

De katalysator bestaat uit platina dat al dan niet met andere meta-len zoals rhodium, osmium, rubidium en iridium gelegeerd is. Als dragers voor de katalysator worden soms gebruikt AI203 en Si0 2• Het katalysator-gaas kan ondersteund worden door carborundum staven en deze op hun beurt weer door holle met si~ica bedekte staven.

Vanwege de hoge temperaturen die in de reactor optreden wordt deze bekleed met vuurvaste steen om stralingsverliezen tegen te gaan.

De reactor bevat een aansluiting voor een kijker om het katalysator-

_-

_-

_-

_{- - --_}

..- --

-.-"

oppervlak te kunnen zien. Hieraan ziet men of men de katalysator al moet vervangen; de levensduur van de platinakatalysator bedraagt ongeveer 4000 uren.

De reactor bevat verder een aansluiting voor een thermokoppel en bovendien loopt boven het katalysatornet een spiraal die men electrisch verwarmt bij het starten van de apparatuur.

Bovendien kan aan het synthesegas stikstof toegevoegd worden omdat bij het starten en het stopzetten van de apparatuur uit de reactor een explosief mengsel komt.

Als grondstoffen voor de synthese werden reeds genoemd methaan en ammoniak. Bij de absorptie toren

5

wor dt gebruik gemaakt van een vloeistof die 30%ammoniumsulfaat bevat en 5%zwavelzuur.

Deze oplossing moet de ammoniak binden en tegelijk beslist geen blauwzuur opnemen. Daar continu in toren

5

ammoniumsulfaat gevormd wordt, moet dit afgevoerd worden. Een deel van de circulerende absorptievloeistof wordt daarom in het uitblaastorentje 6 gevoerd waar het van de 0,15%

blauw-zuur bevrijd wordt en daarna afgevoerd voor verdere verwerking.

De vloeistof wordt verder gekoeld in tank 8 waar tevens zwavelzuur en water toegevoegd worden om de gewenste zwavelzuur- en ammoniumsulfaat-

_

.

concentraties te handhaven.

-'\I

'\ '~~~

\~

t

.N

-1

0Uk

~vLl

I.M."

~ ~ ~~ ~ t..

}..oa.'T

·,L

LM2..

\{J-twu-1d,t

~k.t \~ C\r<-F

ft'-~

AA:vt

~

U.,

Ul~

.

~t- ~ <UN+-e.t vv~(....

t

'\.;f.jr+-

CM-+V~T

nA.vt.tM1-\~~\4Jv., ~1...

o

f

f1 (,

Q,.v.

,,~t ~i

rLt

(~

~

\- ;-tkf~

T

~'N--M

~~

s;

h.Y'

~

t{

W\f1) -

l~ ULr~Z

\fYW

~h1"

I A

\~

vUc.ul.Lt~t ~r

i.A-

t-~

.

K.i.tGA-U

.td..tu

I\WJs

.

~-tLi~t~

(~ff'fk~'1

~~

( ~ ~

.

~

'\ k~

J,i,

+\

L

k.J~

N

lv~

t-

W~J..-1ïim,.,.,

>Jvo{1~ÁlM.~+

)

-

4Ibt~\.~

o:

~

t~~ ·

'D

L-

~

..

t\\

L.

~~~ ~ W~ M.:

k-~~ .

C

.

\ , ,_,

.

> >

,

" > } ) ) , ) ) > )

9 Bouwkunde, ar chit e ct uu r , stedebouw en weg- en wa· terbouwkunde

1340 A 31

Rambert, C. L'habit at collectif; problème urbain. Par is,

Vincent; Fréal , 1956. 28 cm obI.. 143 blz., afbn. Collection: L' Architecture française de nos jours.

1957, 7, 382

1344 A 7

Rauda, W. Raumprobleme im europäischen Städtebau; das Herz der Stadt; Idee und Gestaltuog. München, Callwey, 1956. 27 cm, 103 blz., afbn., blz. 100-101 lito opgn.

Aa XVII 520

Reimbert, M., et Reimbert, A. Si los , traité théor ique et pratique. Paris, Eyrolles, 1956.

25 cm, 255 blz. , 24 afbn •

1345 C 21 Rannells,

J

.

The core of the city; a pilot study of

chan-ging land uses in central business distr ict s. New York, Columbia univ. press , 1956. 24 cm, 29+237 blz.

D.B 593 H. " Rinsurn, A. van. Der Abfluss in offenen natürlichen

Was-serläufen; 2. Aufl. Berlin, Ernst, 1950. 27 cm, 8+80 blz., lit , opgn•

Mitteilungen aus dem Gebiete des Wasserbaues und der

Bau~rundforschung, Heft 7.

1362 D

Technische Univ ersität Berlin-Charlottenburg, Inst itut für Wasserbau (Wasserbaulaboratorium). Mitteilungen. BerIin, 1954- . 29 cm, Heft 41-} > , , > > ) > > :> , ) ) ) ) ) , ) ) , , , ) ,

..

)

..

> )

..

_..

~ :>

....

_" ..

..

) I '> :. ... I .. ;

..

) '> ;

..

) )

•

..

•

'>

..

_" I t )

..

~ ) } > ) ) ) ; } i " )

•

" '>

..

.. f )

f

'~____r_ 8 '~____r_

-De absorptievloeistof van toren

7

doorloopt een gesloten circuit. Dit

water wordt nl via 10 en 13 als blauwzuuroplossing naar toren 12 gevoerd waar het weer afgescheiden wordt al s bodemproduct. Via koeler 11 doet het dan we

-derom dienst in de absorptietoren.

Als stabilisator voor het blauwzuur uit de condensor 15 verkregen wordt veelal orthophosphorzuur gebruikt .

c ) Materiaalkeuze.9.

Blauwzuur werkt in tegenwoordigheid van zuurstof corroderend op ijzer in.

Daarom moet men overal waar blauwzuur met de wand in aanraking kan komen spe

-ciale stalen gebruiken ;

roestvrij staal voldoet in deze geval l en.

Voor de reactor gebruikt men i .v.m. een goede conversie een austeniet staal.

De apparaten

5

en

6

moeten bekleed worden met een plastiek i.v. m. de zwavel

-zure oplossing . Tank 8 moet deze bekleding ook hebben doch kan ook een loden tank zijn.

9

-V MATERIAALBALANS

De hoeveelheden stof zijn uitgedrukt in kg/sec.

Mengkamer (4) In Uit lucht

7,0 kg

lucht

7,0 kg

ammoniak

0,6

kg ammoniak

0,6

kg aardgas

0,8

kg aardgas

0,8

kg l'tr,..l "" • rrl· 8,4 8,4 ' \.< ~lf ~

,>

C\

-..[i\' "\,I )" 1. ' 0 · lJ.·t (J"QV' L-' f-)- \ Reactor

(1)

\

.

In Uit \ ~

~

7,0 kg

blauwzuur

0,75 kg

\l

'

~c." .\ \.<ll'>. ~t'" ammoniak

0,6

kg ammoniak

0,17

kg \\. I l'V' .

Ic

{methaan

0,7

kg waterdamp

1,3

kg «: J- \ : _aardgas

inerte gassen

'

0,1

)kg

inerte gassen "

6,1

-

--):g

'--- .~I 8,4 8,4 Voorwarmer

(3)

In Uit reactiemengsel 2,1 kg reactiemengsel 2,1 kg synthesemengsel 8,4 kg synthesemengsel 8,4 kg

10,5

10,5

stoomketel

(4)

In Uit reactiemengsel

6,3

kg reactiemengsel

6,3

kg

water(circ + suppl)

3,0

kg stoom

3,0

kg

9,3

9,3

10

-Ammoniak abs. toren (5)

NII",-

z: 0 __

- '

---• ~. In Uit

-

--0,75 kg 0,75 kg Gas 0,17 kg gas 1,5 kg H20 2,5 kg 6,1 kg inert 6,1 kg Absorptie vloeistof 42,6 kg 51,2 Tank (8) Absorptie vloeistof 41,8 kg 51,2 Uit

Absorptie vloeistof 44,8 kg

In Absorptie vloeistof 41,8 kg H2S04 0,59 kg H20 2,4 kg stoom 0,; kg 45,:5" Toren (6) condensaat

_°,

₁

_kg

45,

5

In Absorptie vloeistof + sp.HCN 3,~ kg stoom 0,29 kg Tank (16) In (NH4)2S04 oplossing

---

-

-

_{Condensor (9)} In Uit vloeistof stoom + sp. HCN Uit (NH4)2S04 oplossing Uit .$~5 kg 0,24 kg ~,~9 blauwzuur waterdamp inert gas ammoniak vloeistof 0,75 kg 2,5 kg 6,1 kg

3,7

kg 13,1 blauwzuur condensaat inert gas ammoniak damp 0,75 kg 2,5 kg 6,1 kg

3,7

kg 13,1 - Toren

(7)

11

-ol

Tor en

(1)

..

_{In Uit}

blauwzuur

0,75

kg

inert gas

6,1

kg inert gas

6

,1

kg

wat er

20,1

kg blauwzuur oplossing

20

,85

kg

2

7,0

27

,0

Tank

(10)

In Uit blauwzuuroplossing

2

0 , 85

kg blauwzuuroplossing

23

,3

5

kg condensaat

9

2,5

kg

23

, 35

23

,3

5

Warmtewisselaar (13)

In

blauwzuuroplossing bodempr6duct

12

2

3,3

5

kg

2

2, 6

kg

45

,95

Uit blauwzuuroplossing water

23

,3

5

kg

22

,6

kg

45

,9

5

Fractionneer kolom

12

+ condensor

(15)

Uit In voeding ka lom

12

amm.vloeistof

15

23,35

kg bodemproduct

12

blauwzuur

15

1,9

kg ammoniakdamp

15

2

5,2

5

22,6

kg

0

,7

5

kg

1

,9

kg

25

,2

5

Tank

(1

4)

In Uit

water

2

2, 6

kg water (voor

7)

20,1

kg

wat er (voor

8)

2

,4

kg

wat er (voor

2)

0

,1

kg

2

2, 6

22

,6

12 -Koeler (11)

In

water ammoniak vloeistof 20,1 kg 1,0 kg 21,1 Verdamper (17) Uit water ammoniakdamp 20,1 kg 1,0 kg 21,1 In stoom bodemproduct (vloeistof)

1,7

kg 2,8 kg

4,5

Uit condensaat bodemproduct (damp)

1

,7

kg 2,8 kg

4

,5

"Overall" materiaalbalans Grondstoffen methaan 0,7 kg ammoniak 0,6 kg lucht 7,0 kg zwavelzuur 0,6 kg

suppl water stoomketel 0,2 kg

9,1

Producten (resp."waste")

blauwzuur 0,75 kg

inert gas 6,1 kg

13

-VI WARMTEBALANS

1) Enthalpiebalans van het gasmengsel.

o

(eenheid Kcal.isec. ; 20 C als basistemperatuur)

Enthalpie toename Enthalpie afname

in voorwarmer 580 Kcal. in voorwarmer 580 Kcal.

in reactor 2053 Kcal. in stoomketel 1736 Kcal .

in amm.abs toren 122 Kcal .

in condensor 195 Kcal .

2633 2633

2) Enthalpiebalans van de abs. vloeistof (toren 5)

Enthalpie afname in toren 5: ve~dampingswarmte 548 neutralisatiewarmte-155 afkoeling gassen -122 Kcal. 271 Kcal. 142 Kcal. 413 Enthalpie toename

warmte toevoer in tank 8 413 Kcal.

413

3) Enthalpie balans fractionneerkolom

enthalpievoeding

enthalpie damp uit 17

1514 Kcal. 874 Kcal. 2388 enthalpie bodemproduct enthalpie topproduct 1808 Kcal . 580 Kcal. 2388

..

4) Condensor 9:

Enthalpie toename ammoniak:

5) Koeler 11:

Enthalpie

~name

ammoniak

6) Warmtewisselaar 13:

1080 Kcal.

302 Kcal.

Enthalpie toename voeding = Enthalpie afname bodemproduct = 1790 Kcal.

14

-VII BEREKENING VAN DE FRACT!ONNEERXOLOM(12) /2.

Het systeem HCN-H20 is onderzocht door de rus Opychtina. Bij een druk die varieerde van 750-770 mm kwik wer den bij verschillende temperaturen de samen

-stellingen van.damp en vloeistof, die in evenwicht waren, gemet en.

-

-

!

vloeistof gas

tgem

Gew %HCN mol.

%

HCN gew

%

HCN mol. %HCN

26,4 99,8 99,4

I

99,6 99,7 26,9 98,3 97, 5 _I 99,3 98,8 27,0 98,3 97 , 5 Ij _{99,2 98,9}

I

27,7 95,8 93,8

I

98,0 97,0 28,6 93,0 89,9 98,1 97,2 28,6 91 ,4 87,7 98,3 97,5 30,1 85,2 79,3 97,7 96,6 30,9 72,8 68 , 2 98,0 97,0 32,5 67,6 64,1 97,4 96,2 34,6 36,3 27 ,5 96,5 94,8 36,4 24,5 17,8 96,9 95,4 37,8 22,9 16,5 94,6 92,1 43,9 16,7

I

11,8 95,7 93,7 57,0 8,6 I _{5,9 90,6 86,5}

I

73,8 4,1 2,8 75,3 67,0 83,2 2,5 1,7 54,9 44,8 90,7 1,3 0,9 38,3 29,3 94,0 0,8 0,6 30,2 22,4 97,5 0,4 0,3 17,1 12,1

1) Bepaling van. de econèlmi sche refluxwaar de .

Hiertoe werd de minimale refluxwaarde bepaald volgens

R.

=

Xd - Yf waarin

man Y

f -

x

i

X_d

=

mol.

%

HCN in het topproduct

X_f

=

mol. % HCN in de voeding

Y

f

=

mol. %HCN in damp die in evenwicht is met de voeding

R - ~J-:"_Q,~

5 -

1 25

min - 0,45 - 0,02 - ,

15

-..

.

Voor de economische refluxwaarde werd aangenomenR = 2,5 x R :

econ. min.

Dan volgt:

R_econ.

₌

2,5 x 1,25 ~ :3

R_econ. =

3

~

dusftoel aatbaar•

D de diameter van de kolom is dan

=

5

,95.

De maximaal toelaatbare snel

-500 mm gegeven door: Voor p

=

0,60 : 1,45 = 2,10 m V

=

1,35 m/s ec• Voor D

Onder in de kolom is de dichtheid

0,60

kg/ m

3

(stoom).

4,67 m3•

De volumestroom Qv wordt dan: ~

=

0,60

Wanneer v de dampsnelheid voorstelt en

geldt: v x

Je

D2

=

4,67 of v x D2

4

heid wordt bij een schotelafstand van

-0 , 465 Vmax

=

1,14

x

p

.

Vmax

=

1,45 m/s ec •

3) Bepaling van de schotel afl'yand en de diameter van de kolom•

De gasstroom wordt bij R

=

3

2,8 kg/sec.

De dichtheid van het gas neemt toe naarmate het gas stijgt in de kolom

omdat de temperatuur afneemt en het gas rijker wordt aan HeN en daardoor

. zwaarder wor dt.

2) Bepaling van het aantal theoretische schotels.

Me t

R=3

en

X

_o

=

0

,99

wor dt de werklijn uit het Mc.Cabe diagram voor b

o-ven de voedingsschotel:

y= 0, 75X + 0,248.

Met ~= 1 wordt de ~ lijn:

X= X

f waarin ~f = 0,017·

De tweede werklijn voor het onderste gedee l t e van de kolom wor dt dan:

y= 9,0 X - 8,6 x 0,002

=

9X

In de grafieken I , 11 en 111 is de grafische bepaling volgens Mc .Oabe uitge

-voerd ter bepaling van het aantal theoretische schotels: zeven theoretische

schotelszijnvereist. ,.,

Bij een overall rendement

van

~!~jn

negen praktische schotels nodig.

..

..

~

_I

~

/

t

j

i

!

Deze berekening voor de voedingsschotel uitgevoerd

Qv =~

P

l'

=

0,69 Qv

=

4,1 m3 D

=

2, 10 m3

v

=

1,18 m/s ec• - Vmax

-ftI1NIIUI/'N1

FA~i~~:,

scl. eu;«

- -- - --~---,

Ll ]." •. ; 11 I I _. 11 P ::ri _I-;-!! ~E: jI~! _-!

: I .. _{':: 1:} ~T:: I· :::1' ·::i· +.:-1.'; c~:+ .. ! .. ~:~~~_c.:. ~'-+~t_...:. r' « ~!-; -:-::l .-! ,-. riT ,-.) ·t T'''- T --'-L-ji ~ +1 t tt H t ' ;.~i 4:_:1 I , _.,_, ;ji~ I .~1 .~.- 1 lI~±1t t' ji~.~

ff f

Lj It I~ T LH li lt

8h ;W

I~ i IJij11 !:ti !±J ti ti :; j IH -1-: c0tttJH ' -l1 _--t-Ei~l ~:ti I: :-; : I.. ~: . : " I : ; I ~

!-;

! i : 1 .-. j , .-i~ -i .~:. !i!-! .I '1 ~.'-r " t - . T •• l ;

l

\ !!lii! I_!

t~f:t-r~

i: ·· ,. c;-C 'r:rHii .,. I .::! .."

I.

lil il

16 --0,465

Vmax

=

1,14x 0,69 Vmax = 1,36 m/s ec•

Boven de voedingsschotel neemt de temperatuur snel af en neemt de dichtheid

snel toe.

D= 1,65 m

1,08 kg/m3 •

2

D

x v

=

3,30

Voor de derde schotel boven de voedingsschotel is

dus bevat de damp 0,95 mol. %HeN.

De dichtheid van het gas wordt dan:

Qv__

~

1

,

08 - ,- 2

6

m3/sec. Bij V= 1,2 m/s ec• o de temperatuur ca 30 en De toelaatbare gassnelheid: Vmax

=

1,2 mfsec.

Het is derhalve economisch om het bovenste gedeelte van de

kolom~-;>kleine­

re diameter te geven.

De schotelafstand is 500 mm waardoor de hoogte van de kolom ongeveer

st

meter

wordt •

..

..

LITERATUUR.

(1936). (1952) 1778

1. W. L. Faith D.B. Keyes R.L. Clark Industrial chemicals 2e druk 453 e.v.

2. Ullmanns Encyclopädie der Technische Chemie

2

628 - 643.

3. LA. Lee Chem.Eng•

.2§.

134 (1949).

4. C.I. Kautter Chem.lng. Techn. ~ 699 (1953).

5.

u.

Maffezzoni Chimica e Indus tria (Milan) 34 460

6. M. A. Opychtina Zhurnal obshchei khimii U.S.S.R. 6

7. Goodrich Brit. 722980.

8. " Brit. 723508.

9. " Brit. 723757.

10. " Brit. 723508.

11 • 11 U. S . 750266.

12 E l=irschbaun,:Jesti11ier und l:ek t i f i z i e r t e clm i k 2edruk 1950

blz.:22 8

.

.

1