Bereiding van Nylon

(1)

(2)

, cC ~ z: _Ii 0 _w ..J ... > z::

I

~

r

2 3 'E <I ;

..

:2

..

I

& ;

(3)

(

BEREIDum van NYLOrx

(4)

/

-I

l

1

FABRICAGE VAN NYLON

urr

ADIPINEZUUR.

INLEIDH!G.

Onder het begrip "nylon" wordt hier verstaan een polymeer vun hexamethyleendiammoniumadipaat (nylonzout) , welk zout wordt gevormd indien aequimoleculaire hoeveelheden

adipine-zuu~ en hexamethyleendiamine bij elkaar worden gevoegd.

Bij deze polymerisatie ontstafJt onder afsplitsing van

wa-ter een z.g. sunerpolyamide met

M

.G.

o

{/NJI----tJ l""_f'I{>lO.OOO , dat bij temperaturen van

" ~II. J;'~/ (ong. 2500C een niet al te visceuze

/ l

1"

,,(1/ /1.ll,smel t geeft en in deze toestand kan

l

'>("~~

tt,t"

worden uitgespoten tot draden. Na

~", t! /r~·afkoeling worden deze draden koud

()- - -JIN

1//

"t".I(gerekt tot 4x de oorspronkeli,ike

)r

"'"

tlL~(

leDBte, waarbi ,i de polyamideketens

~t't~ tt(/f'{parallel t.o.v. elkaar komen te

lig-#~/ t )r~ gen (zie nevenst. fig.). H-bruggen

J.

"r

~1. L{

r

.

-w~ 1 1 "At geven sterkte en sti.ifheid aan de I

)Nt-/

-

----{J( /

J~erekt

e draden; Röntgen-opnamen

of vertonen een goed vezeldiagram. De superpolyamiden zijn ook te verwerken in de vorm van thermoplastische persmassa's.

Naast de zojuist beht ndelde nylon ("nylon-66", in Duitslar,d: I!Ferlon- ::'") komt voor de "nylon-611

( Ferlon-L,

Enkalon) , een polymeer van E. -aminocapronzuur. Reectieschema voor de nylonfabricage:

(5)

•

Andere bereidingswijzen voor adipinezuur zijn: uitgaan van eyelohexaan:

cr'

#4,'l'J-- r'vt:/ ~I'"

I!:.T" r., 'r~nH' Co o(I~'i"4~ -:t .. "'- ,

2

Deze werkwi~ze is vooral van helang vJor de petroleum-industrie (eyclohexaan is een bestanddeel van aardolie). Vgl: Dournani c.s. {!J

Ook Olg~,~o--d-e~-·R~;P~·:-ëhem"0kan ad ipi!1ezuur bere id worden (DU1,;;.> -+,-o-er:-'wtrrvTa tetrahYdrOfUran1 CO vlg:

t~ ~~/ ; ~I" _ ..e-{ e-I "'/ ~ ,J.-~l

,

r

I-f, t-1.-/

i

... ,

...

d.· .. .( ~ ~~~~/ ( ( (',J.-{ { I ( f' " &' ,J.-~ Vgl. BIOS. U)

Aangezien echter de f&brieage geleid moest worden over

cyclohexanol als tussenprodu~t, vervallen de beide laatste altern~tieven voor de bereiding van adipinezuur.

In het navolgende zal nu worden overgegaan tot een bespreking van de verEchillende trappen van het fabricage-schema.

t

'

~

..

J~'>~J

/

ljJl!Y::

""""

I3EREIDn

~

G

VAr' hDIFovITRIL.

~

-it

De bereidinf van adiponitril komt neer op een kata~y-tische reductie

,.. beo ' I

I

(~~~

r

uo .lof

van adipinezuur door --J\i1I

3 voleens :

fltl

I

-I- Z

/V

~J/

? (/t'

~~

iy.

-I

Y

~~ Co~

vi;;';

(/11

In de literatuur worden verschillende kataIYsatoren:._ /

IJl · ( u

verme ld vo:)r deze ree. ct ie, zoals si li eage

1-:'

:f);,Sforzuur op

1:]1 1~1. [!d& .

silicagel, dixenylfosforzuur en Bo-fosfaat . Z~gel uit het CIOS-rapport als uit de patenten' bli~kt, dat Bo-fosfaat de beste kat. is, die het hoogste rendement geeft, nl. 88~ in tegenstelling to~ bv. silicagel

77 {

.

Bi ti de syllthese van nitrillen u i t zuren en NH

3

treden

(6)

3

I.

-00

v~

V 1I

~.

,"\ /2. /'

De ketonreactie vor~t niet alleen een ongewenst bijproduct

masr het ket on heeft oole nei (:"ing t ot pc lyrrleri sa t ie bi j de

reactietemneratuur VGn het nitril, zodat de kat. zeer snel in

_ _ _ _ _ _ . . _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ . . - - . . • " , , _ f I '

activiteit achteruitgaat. Bo-fosfaat toont nu een Frotere pre-) ""ft ferentie voor de nitrilreactie, zodat een minimLal verlies A(J~ ;~Á aan bi,i,!)l'oducten samenga8.t met een lançer en hoger activiteit

- \ f If' va n de kat.

/ - 1

\' Op ~rond van deze h~f~ opbrengst werd 30-fosfuat als kat.

~~

W

'

/l...;,

'lf )'

\.\

'·

· "'~.ïJ

~

;

gekozen. De opt imale t em~era tuur voor deze kat. is : 350

-3

bOOC.

~.

Werkt men nl bij een temperatuur lager dan 320°C dan krijgt

men onvolledige omzetting, ~aardoor tussenproducten ontstaan

/ a18 ammoniumadipa'1t, adiparniöe, acli;-imide enz. Vele van deze

~

producten worden zeer moeili,jk i. t. v. Nn

3 beneden 320°C

ver-dam9t en ~orden afgezet op de kat., waar kraking en ontleding

kool, teer, koolwaterstoffen en HC~ geven.

Bij hoger temperatuur dan 400°C wordt cyclopentaan uit

adipinezuur ~evormd , Wtiaràoor ook scherpe daling van de

adiro-nitril orbrengst optreedt.

Bij de geVOlgde werkwi ,jze wordt i?esmolten ruw adipinezuur

uit een smeltpan via ee~ rottimeter geleid nasr een verdamfer.

De smeltper, waciI'in het adipinezuur 0' 180°C ~ordt gebracht

en de leidingen naar de ve~damper zi~n van Al. De leidingen

zi jn eVf!lials de rotameter voorzien va.'1 een st oornJ'l'lant el , ge

-mas{t van V

2A-sta3l en glas.

De verdam,er is een Al-~Dlom, gevuld vanaf lm vu~ de top tot

lm V~L de bodem mGt Raschig-ringen. Er is eeen speciale

dis-tri but ie van !let fl" ipinezuur. De u i t la,:,t bevindt zich op

i

m

van de bodem, zDda~ ceen hinder optreedt van teerproducten.

Haa2t het zuur treedt Û.sn de top van d.e verdamper een

ster-ke NH

3-stroom (20x OVG~:'lu8t ) in van 430°C. De uit de verdampEr

komende gassen (NH

3, adipinezuur en/of adipamide) passeren

vervolgens de met

350

0

L kat. gevulde Al-reactiekamer. Verdam

(7)

d~n door de intredende pas~en verwarmd. Pierd80r is de fS-middelde temperutuur in de rebctor 360°C.

Totaal zijn 10 eenheden nodir, elk bestaande uit smelt

-pan, rotsrilet er, verdaITI~er en re?ct ie kamer, zodat per uur naar elke verdamper 126 kg adipinezuur (2,96 t/2~· hrs) kan

w8rden r-;eleid .

De reacti8oroducten word9n vervolgens na ~oeling op ka

-mert9mperatuur, dcor een warmtewissela~r 8n een koeler, ge

-scheiden in water, ruw adip8nitril en overmCist NH

3• Dit gas

wordt door een blo~er ~et een cCipaciteit van 5000 rn3/hr ~eer

teruggevoerd L het systeem. De mI

3

wordt dan eerst

voorge-warmd in de reed8 genoemde warmte~isselaar tot 1500C en

ver-volge~s tot 4-30o

c

ir een ele8trische voorverhitter. Suppletie

is nooèzakelij~ teneinde de verbruikte mi

3 te vervangen.

T9n~lotte vindt een continue destillat ie plabts, waurbij

ee~st bij atm. drut en l ')OoC rest'3n water worden verwijderd en was. rna bi.i

fa

mm en l800

e

het zuivere e.d i ~on it; ri 1 wordt overgedestilleerd. Als bodenrroduct komt l~a~i~o 2-cyano cy-clopentoan voor.

De opbrenp,st .::inn zuiver a~.~ i~oni tril bedrE.agt 816 kgjhr 919,6 t/24- hr) uit 1260 kg adipinezuur (29,6 t/24 hr) .

De bereiding van hex&~ethyleendiamine geschiedt volgens:

I'''Y I

ft'

-'1

1y

-+

z

t(

'fM

(

I'/~~/ --~

h'J

In de literatuur vindt men twee 0e~hoden vermeld:

Larcha~~.s

.

werkt onder zepr hoge druk (600 atm) bij 110

-1350C en gebruikt een Co/Cu kat. Het is een continue methode waarvan t~t r~ndenment 91% is. De apparetuur zal echter zeer

k~stbaar zijn, daar practisch het gehele systeem op deze hoge druk berekend zal moeten zijn.

Howk/~e

e

ft

een

di~oont1.nue

bere

j di 1V;,;wi,ize aan,

. lp" .

een BIOS-rapport gevonden is. De omstandigheden bij 50- 200 atm. druk, terwijl de opbrengst 97%

die ook in

zijn: 80- 160°C is.

(8)

5

zijn dan van

ae

conti~ue ~2t~ode en ~~t rpndement beter is,

werd besloten de 1&9tste methode toe te passen.

Bij de gevolgde werkwi5ze is de apparatuur zeer eenvoudig en bestaat uit 6 roerautoclaven.

817 kg adiponitril la~t men per keer in een autoclaGf vloeien, terwijl 8,17 ~g Raney Co wordt toegevoegd (1 gew.~, op nitril) .•

De temperatuur wordt verhoord tot 800

e

,

80 kg vloeibare

tlli

3

wordt ingeleid en de druk wordt voorzichtig verhoogd tot

\(

~\\J

50- 80 stm _{H2 •} Hanàhavin.cr van deze druk is meestal volè.oende ~ voor een constante hydrogenering. 'rijdens dit proces is koud water nodig om te zorgen, dat de temperatuur niet b'i:>ven

150-1600e uitkomt. Tenslotte laat men de druk stijgen tot 200 atm.

om de reactie te heëindiqe~. Vervol.Q'ens laat men de overmaat

gassen af, waarna men het reactieproduct via een koeler door een filter leidt om de kat. terug te winnen.

De autoclaven hebben een capaciteit van 2,~ m

3

elk en zijn

gemaakt van V₂A of V4A stó81. Ze hebhen een Al-mantel •

Het ruwe hexamethyleend iamine wordt flU cont inu gedest illee'rd

en wel wordt eeret per uur

63

kp imine bij 1 atm. en 138°C affedestilleerd. In de volfende kolom ~aat zuiver diamine over de top bij 20 mm en 1000e, t (:,I'Vli.j1 sec. aminen bodemproduct zijn.

Uit 816 kg ediponitril (19,6 t/24 hr) wordt per uur

verkre-gen 795 kg diamine (19,1 t/2~ hr).

BERE ID

n;

o

VA N NYLON.

De bereiding van nylon uit adiDinezuur en

hexamethyleen-~ {ol

diamine valt uiteen in twee gedeelten:

-1. de productie van nylonzout,

2. de polymerisatie (condensatie) van nylonzout.

Over de productie van nylonzout vindt men in de literatuur twee methoden aangegeven.

Bij de ene methode kristalliseert men het nylonzout om en verkrijgt zodoende een zuiver aequimoleculair mengsel van zuur en amine, bi,j d~/<l/dere methode gebruikt men d~...FH= va{l

het aequivalentiepunt~ Om een constant product (polymeer) te

' " " ' - - " - - _ ." _ ... - - - . _ - -... ,,y---,~--•.. ~~ ,

verkrijgen moet men_ nl. uitpaan van een constant mengsel van de grondstoffen.

(9)

Bij de eerste methode lost men dcartoe diarnine en zuur op

~I ~J

(w

in water, alcbhol/water of methanol, waaruit na sfkoeling het nylonzout neerslaat. Door omkristalliseren is dit dan volkomen zuiver te maken.

Een voordeel van deze methode is, dat het toevoegen van de grondstoffen geen grote oplettendheid en nauwkeurigheid vereisen. Daartep-enover staat echter, dat zeer tijdrovende bewerkingen aan bet fabricageproces woraan toegevoegd.

Om deze reden wordt hier danoak de tweede methode toege-past. hierbij wordt onder PH

..

-controle een geconcentreerde

oplossing van nylonzout bereid. Het nauwkeurig werken op PH

geschiedt echter eerst, wanneer reeds de hoeveelheden amine en zuur ongeveer aequimoleculair zi,1n toegev')egd. De tijds-besparing d.m.v. daze methode is dus evident.

De uitvoering van de polvmerisatie kan op verschillende . h i ' lid

manleren gese eaen. -

tnl'

tI

--.:.. (J.J. ,I 1. di scont inu met · eengeeonc. ~Ja terip:e oplossing in aut oclaef 1!2!

2 ~ d . lscon lnu ln xy eno t . . 1 1 la.)

3.

continu met een geeonc. waterige

oplosSing

{

~

/

~

/

~. continu met vast nylonzout I~/

lu l

5.

nylonzout brengen op verhit oppervlak.

-Methode no 2 vereist grote hoeveelheden alcohol, waarin het

reactieproduct na de polymerisetie wordt uitgegoten. Het su-perpolyamide is hierin onoplosbaar en kan alg witkorrelige massa worden af@'efiltreerd. Deze methode is dus tijdrovend en kostbaar.

De methoden

3

en 4- zijn slechts op laboratoriurnschaal uit-gevoerd en komen tot op heden niet in de praktijk voor. Bo

-vendien zal men op grote moeilijkheden stuiten, wanneer men

dit ingewikkelde proces (zie later) in het groot continu wil maken en automatisch regelen.

Bij methode no

5

zal de polymerisatie slecht in de hand te houden zi,jn.

Om bovengenoemde redenen werd de voorkeur gegeven aan de eer-ste methode, waarbij dus een geconcentreerde waterige oplos-sing van nylonzout in een autoclaaf verhit wordt op 26oo

c.

Het moet een gesloten ketel zi jn, waarin dit gebeurt, ,omdat

anders hydrolyse zou optr~den en met water diamine zou

ver---

---_._~--dwijnen. Bovendien is nylon bij een dergelijke temperatuur zeer 02-gevoelig (verkleuring); men moet danosk onder N₂

(10)

1

I

L

7

werken.

De prootte van het

~ bereikk

~

M.G. is afhankelijk van druk, temperatuur, tijd en van het feit of de grondstoffen aequimoleculair zijn toegevoegd. Indien deze omstandigheden constant worden gehouden, kan men het M.G. beheersen. Voegt men nl. een zeer bepaalde overmaat van één der componenten toe, of azijnzuur, boorzuur of Zn-acetaat, dan krijgen alle ketens dezelfde eindgroep. De hoeveelheid van deze z.g.

'!.!L./

stabilisator bepaalt dus de polymerisatiegraad. In formule:

\

waarin

S :aantal molen stab. N :: " "polym.

"

nylonz. polym •. graaj

In het algemeen wenst men een polymerisctiegraad van 100; dan voegt men dus 1 mol stabilisator toe op 100 molen nylon-zout.

Bij de gevol~de werkwijze bestaat het polymerisatie gedeel te uit 6 eenheden, elk bestaande uit een mengketel, polymeri-satieketel, koel- en breekinrichting.

In de mengketels, elk van een capaciteit van ~OOO L, wordt per batch een oplossing gemaakt ven

1060

kg hexamethyleendi-amine in 1380 kg water, waarna nog 1360 kg adipinezuur wordt toegevoegd. Met een PH-meter wordt dan onderzocht welke

com-ponent nog moet worden bijgevoegd om de F_Hop het aeq uivalen-tiepunt

7,62

te bren~en. N~ toevoeging van

5,6

kg azijnzuur kan de geconcentreer~e 0910ssing in de polymerisatieketeP wor-den afgelaten.

Deze ketels hebben een capaciteit van

6,2

m

3;

ze zijn ge-maakt van V

₄

A-staal en bezitten een mantel om~et stoom te kun-nen verhitten.

Vóór

dig met kan men

het laden moeten de polymerisatieketels eerst

volle-N

₂ (02gehalte

0,

0 05%)

zijn doorgespoeld. Vervolgens

. 0

laden en verhitten tot 260 C, hetgeen totaal ong.

3

uur in beslag neemt. Daarna moet men bij constante temperatuur stoom aflaten, zeer voorzichtig, daar het polymeer niet mag stollen (gestold pOlymeer laat zich zeer slecht smelten): duur ong.

1t

uur.

(11)

Bij atmosferische druk wordt dan nog 1 uur verhit, waarna

men het polymeer onder _N2-drukals een lint kan uitpersen.

Het geheleproces duurt ong. 8 uur, zodat per dag per

ketel

3

polymerisaties kunnen worden uitgevoerd.

Het uitgeperste lint valt nu ongeveer

25

cm door de lucht,

wordt opgenomen door een met water besproeide wals en wordt

tenslotte tuseen twee geribde walsen in vlokken verdeeld. De

laatste trap in het gehele proces is dan, dat deze

nylonvlok-ken in een roterende 1uchtdroeer tot 1% vocht worden gedroogd.

Uit 19,1 t hexamethy1eend1amine en 24,0 t adipinezuur

verkri~gt men per 2~ hr

37,3

t nylon.

(12)

9

BEREKENING VAN EEN ROTERENDE LUCHTDROGER.

De voeding van de droger bestaat uit 3~20 lb nylon per uur,

,\ terwijl aangenomen wordt, dat dit materiaal 10% water (op

. /~ droge stof) bevat. Mag het eindproduct nog 1% vocht bevatten,

~

dan is dus 308 lb water beschikbaar •

.

,

7.

Gebruikt men verse lucht van 200C en 80i rel. vochtigheid

~

jJ

Jr

,

.l·X

(abs. vochtigheid 0,0120), verwarmt men deze lucht voor tot

\~ 1500C en koelt de lucht in de droger adiabatisch af tot weer

een rel. vochtigheid van 80% bereikt is, dan heeft de lucht

aan de uitgang van de droger een temperatuur van ~6,5°C en

een abs. vochtigheid van 0,05~5. Om de beschikbàre hoeveelheid

water te verdampen is daarom

308

₌

₈₀₅₀ _Lb

rr,0545 - 0,0120

droge lucht nodig. D.i.

30~0

m3/hr.

Voor een goede warmteoverdracht is vereist, dat de

lucht-stroom turbulent is. De luchtsnelheid is 0,845 m

3

/seo. of

0,735 m/sec., als de diameter van de droger ~ ft is ( 1,22m).

D.I. 2,~2 ft/sec. ₄ _x _2,42_x ₃₆₀₀ _x _0,075

Re

-

--0,044

- 59·000,

zodat inderdaad een turbulente luchtstroming in de droger

aanwezig is.

Om een droger te kunnen uitrekenen , is het noodzakelijk dat de massa- en warmte·overdrachtscoëfficienten bekend zijn.

De warmte-overdracht8coëfficiënt nu is te berekenen uit

waarin

Volgens

qm : de snelheid van de warmteoverdracht in B.T. U ./~r

h = de warmteoverdrachtscoëfficiënt in BTU/{hr) (ft)

(OF)

Am = het opp. aan materiaal, dat aan droging is

bloot gesteld in ft2

At::; het log. gem. van het temp. verschil t~ssen

lucht en nylon.

1:).1./

is nu

-Miller, Smith en Schuette

n -

1

qm~ 0,374.L.D.

(:f

2 -_)

GO,46 (At)l.m. •

(13)

10

Hierin is {At)l.m. log. gem. van in- en uitlaat temp. van de lucht in oF

lengte van de droger diameter

het aantal schoepen

C""

dwars-luchtsnelheid in lb/ (hr) (ft~doorsnede)

Indien men gebruik maakt van gegevens uit de literatuur dan nemen we aan, dat de droger een diameter heeft van

4

ft, 20

ft lang is, 8 schoepen heeft en een helling heeft van 0,03 ft

' 0

per ft. De schoepen hebben de volgende vorm en afmetingen. o l'S- .It f - - --" - L / • r~{ I -? Nu wordt qm=

0,374

x

20

x

4

x

§~-!

x

632°

,46

x

162

~ 336.400 BTU/hr.

Om Am te kunnen berekenen, moet men weten hoeveel materiaal voortdurend aan de drogende werking van de luchtstroom onder-hevig is, benevens het opp./gew. eenheid~a)van nylon.

a is eenvoudig te berekenen uit het s.g. en de gem.

deel-tjes~rootte. Beschouwt men de deeltjes als bolletjes, dan

is uit de diameter 4600 of 0,0151 ft het opp., de inhoud en het gewicht van een deeltje te berekenen:

opp. a

=---

=

gew.

-4-7,16 x 10

--- ... --- "5

9 1,767

x 10-bx

68,5

'

Van de hoeveelheid materiaal, die altijd aanwezig is in de droger, de holdup, is slechts weer een klein deel voortdurend in aanraking met lucht en wel dat deel dat door de schoepen wordt meegenomen en daarvan afvalt. De gem. valhoogte en de

gem. valtijd zijn nu te berekenen.

Eerst moet echter de holdup bekend zijn.

(~.JJ

Friedman en Marshall geven hiervoor een experimentele formule::

x

₈

=

_Xo:t _K.G IJ)

waarin Xa=holdUp met luchtstroom X

=

It _zonder

"

0

10-

3

K ;: constante, voor nylon

6,55

x

(14)

•

11

terwijl voor gelijkstroom

en 1- voor t egenst room geldt .

0,294 F Verder geldt voor X_{o '} dat _Xo_=- ~~-~Ö:9-~--volgens Sullivan, 1~jer en Ralston. Hierin is

F = de voedingssnelheid in lb/(hr) (ft2dwarsdoorsnede)::

3,64

Sd=de helling ven d~ droge~, dus 0,030 ft/ft

N::: het aantal omwenteling~n/min., hier 10.

F

3,64

;~-;Ö:9-~

--:

~~~3

-;-

i~Ö:9;-4

3,84

Friedman heeft nu experimenteel Xo als functie hiervan bepaald, zodat men op een waerde van 1,50% komt, terwijl Xo ' berekend volgens vergelijking (y), 1,16 wordt. ' Inder-daad dus , zoals ook Friedman aangeeft een te lage waarde.

x

_a

=

1,50'" 4,14

:;; 5,64

%

Het totale volume van de droger is

3,14

x

4

x

20:: 251,6

ft

3 ,

de holdup is dus 14,2 ft

3 .

Dit betekent, dat in een stil staande droger de nylon

0,424

ft hoog ligt.

f

p . De valhoogte voor de nylon varjeert nu van

o

tot H =iD - 0,424 ~ (~D-O,424) sin

53

0 , dus van 0 tot

2,834

ft.

,'

.

,l.,.~

.,.

" _. '1' -- ,-' _ J H

e

=

1,lt17 ft en ~

m.

2

s

t :: -- - • g

53°

1s de natuurlijke taluudhoek van nylon

Neemt men aan det Hgem

=

~H en dat de

deeltjes vrij vallen, dan is

2

x

1

41l

t :: _____ .1 __

=

0,3

sec., daer

(15)

•

12

Uit nevenstaande figuur blijkt nu, dat in

1/8

omwenteling, d.i. in

6/8

sec,

(10

omw./ min.) de helft van de holdup is gevallen eni

wel zoals berekend gedurende

0,3

sec. In

6/8

sec. wordt dus

14,2/2

ft

3

materiaal of

7,1

x

32 =

230

lb tot vallen gedwongen. door de wentelende beweging van de droger, d.i.

330

lb/sec. Deze hoeveelbeid valt echter in 1 sec. slec~s gedurende

0,3

deel ervan. ~.a.w. er is voortdurend aan de

dro~ende werking van de lucht blootgesteld:

0,3

x

3

30

lb nylon met een opp. van

99

x

5,9

=

585

ft2 Daar in vgl {"~ t ::

24°F

is , kri ,i gt men voor h:

336.4-0

0

h = ---

=

2!+ x

585

De volgende etappe in de berekenir,g geldt de massa-overdra chts-coëfficiënt k.

(~

3telt men een nat oppervlak bloot aan een lucht etroom dan zal dit oppervlak een tecperatuur ti aannemen temperatuur van de lucbt tg' z~ dat de snelheid van warmte toevoer door het temperatuursverschil tg- ti juist voldoende is om water te ver-dampen met een dri ,jvende kracht Hi - Hg. (H abs. vocht ighe id) •

Lewis gaf hiervan de vgl:

de

voch-fc/

de warmt ecapacit eit van 1 lb dro?,e lucht plus

water-gehalte Hg voorstelt •

Lewis concludeerde nu, dat de vergelijkinr,en (~) en (6) iden-t iek zijn en dat dus ti': t , d.w.z. de nat"t'3 bol temperatuur

s

(16)

•

De aanname ti:: t _s bli~~t echter alleen veldip te zijn voor

water/lucht.

Berekent men nu de verhoudi~g hik volgens vgl (r), dan

vindt men 0,286 : 1054 Y (0,C670 - C,0545}/(114 - 68),

13

en 0,2425 volgens vgl

(

7),

terwi~l men experjmenteel

0,265 gevonden heeft.

23,6

Hoadt men deze la&tste waarde aan, dan wordt k

=

c,265

k:: 89 lbl (hr) (ft2) (eenheid AH)

of

VeronderEtelt men, dat in het onderhavige geval alleen opper-vlakte-verdamping plaats vindt, en dat de 10% vocht de nylon-deeltjes slechts gedeeltelij~ oMkleedt, dan geschiedt de

ver-dere berekening van de drofer bIs volgt:

Daar het effectieve op~ervlak niet constant is, is de droog-snelheid variabel en wordt deze steeds kleiner. ~ovendie~ wordt het materiaal, TIanneer het zich voortbewee~t, ~edrooFd door

lucht van constElnt verierende temperatuur envoch t; i.r.:l-,aid.

Beschou~t men daarom een zee~ kleine sectie van de droger ,

waarin de stof gedroogd wordt door lucht van abE. vochtigheid

H, dan is de droofsnelheid or djt punt, Els Rs de VerZad!I'~ingS

(u

vochtigheid is bij de uitlssttemperatuur van de lucht:

-~

:;: k (H

s - n) d A' ,

e

"ij'!

=

verdampte hoeveelhei j vocht in lb

6:: tijd

. 2

dA~effectieve opp. ln ft •

vJa3rin

Verder is dAt = F dA , en d1,'j:: G' dH, waarin Fl

lP!

J

PI vochtigheidsgEhalte van de nylon, de droger binnenkomend, in lb/ft

3

en G' luchtsnelheid in Lb/hr. Vgl (R) wordt dan G' dH :- k (H ... H) s F dA • Fl

Vóórdat nu geintGfreerd kan worden, moet F nog in H worden

uit-gedrukt. Daartoe maakt men een waterbalans op voor het deel dA

van de drog

4'dl'

, -

IT---l

j '

.lef.<,

~1.f

../.

.

...u.;t~

;

I I

J

.Ii.

~[.

U,

V!IYJ,.,

':lt. ..

!

I

_.

..

.

"

.,t

••

(17)

•

Hieruit volgt, dat V (F_l- F)

=

G (H₁- H) of

G F

=

F 1- - (Hl - H). V k dH -=

---Gï---

dA (H S-

H

)

Fl - - (Hl~H) V Gt F 1 f-t

Integratie ~eeft: _A

=

G' Fl / _----~

---Gi---

dH

k (H - H)

ï

F - - - (H - H)7 ~ s

I

1 V 1

:Y

l. In getalwaarde ~ordt nu G = 8050 1 b/hr ",-rlf J-F l:3,2 1b/ft3 (342/107) V ::

107

ft3/hr

(3420/32)

k ::89 lb/(hr) (ft

3 )

(eenh. AtH) H s ,0,0670 I-r_l :-0,0545

H2:O,0120.

14

j

dH

~J

(~~~67~-=-~~3~2-=-§~(;545-:-~)7

( / , . " Z f ?

Y

8050 x

3,2

A

=

---89

=

",' r-t' -3,84

~

---~~---~~n. (0,0670 - H){H - 0,0119)

3,84

3,84 x 61,8

d.i. het dr0f,ende oppervlak dat de droger moet

bezitten.

Het drogende opp. per lengte-eenheid is (zie fig. op pg

11 )

{S~-!~22g~~-±-~Q2~l

=

1,417+ 2,46

~

3,A77 ft2/ft.

L

De droger moet dus p,en lengte hebben van

g2§ __

=

61,5 ft

3,877

(18)

I I •

I

' -•

..

•

..

• LITERATUUR (~)

U.S.F. 2.459.690 (1939)

(2) BIOS 3.50-22

"C2)

U.S.P. 2.14-4-.34-0 (1937) en B.P. 4-94-.236 (1938) (~) Ita1. F. 4-33.4-44- (1948) en C.A. 4)+1,2014, (1950)

(5)

B

.

r.

537.954 (1939) ~(2) TT.S.P. 2.20r_J_.73₎₊ ₍₁₉₃₈₎ _en _B_._P_. _{535.187 (193}₉₎ '(~~ BIOS 368 (194-5) ,(~) CIOS 33-50 11, pg 584- (194-5) (9.) U.3.P •. 2.284.525 (1939) (1.0) ~J.S.P. 2.166.152 (1938)

(11) Chem. Trade J. end Chem. En~. 118, 254- (1946)

(12) U.S.P. 2.163.584 (1937)

(0) U.S.F. 2.130.948/(1937) en B.P. 474.999 (1937) (14-) J .Po1. Sc. 2 306, (1947) .,

(!.2) Farbe u Lacke 54-, 1'iO (194-8) <... ",t'î;f

(16) U.S.P. 1.921.101 (1930) (]J) FIAT 62 (1~) B.P. 572.260 (1939) ) , y ) (lS U.S.P . 2.3bl·717 (1939 (gQ) U.S.P. 1.960.211 (1930) (21)

B.P.

567.525 (1939)

(22) Friedman, S.J. en Marschall , VI.R. , Chem. Eng. Progress

45, 573 (1949)

(23) ibid 4-5, 482 (194-9)

15

(~)

Sherwood,T.K.en

Pigford,R.L.: Absorption a.Extr.2nd

ed.N.Y.1952

(~) Badger, W.L. en McCabe, 'lfT.L., Elements

of

Chem.

Eng

.

pg.

97

l sted. New York, pg 290 e.v.

\\

_,,~

.

. 1