Faculteitsbibliotheek T N W Juüanataan 136
2628 BL Delft
AZIJNZUUR fabrikage
an de f a b r i k a g e van AZIJNZUUR.
Oktober 1958 J.H.de Groot
v/ d S p i e g e i s t r . 17
Se f a b r i k o e e van Azlinzimr
I• Eigenschappen en toepassingen:
A z i j n z u u r of methaanoarbonzuur i s een k l e u r l o z e , h e l -dere v l o e i s t o f met een kookpunt van 118,1°C en een d i c h t h e i d van 1, 049.
Het g r o o t s t e deel van de geproduceerde h o e v e e l h e i d wordt g e b r u i k t voor de f a b r i k a g e van a z i j n z u u r - a n h y d r i d e en c e l l u l o s a c e t a a t . Andere toepassingen z i j n h e t g e b r u i k i n de
rubber-i n d u s t r rubber-i e a l s c o a g u l a t rubber-i e - m rubber-i d d e l , de b e r e rubber-i d rubber-i n g van organrubber-ische oplosmiddelen ( e s t e r s ) en het gebruik i n de t e x t i e l - i n d u s t r i e .
Verder wordt het zuur i n de i n d u s t r i e e r j L a b o r a t o r i a voor z o v e l e k l e i n e d o e l e i n d e n g e b r u i k t , d a t het de naam h e e f t ge-k r e g e n van "het zwavelzuur van de organische-chemie."
I n het j a a r 1954 bedroegen de geproduceerde hoeveelheden ongeveer:
Amerika 180.000 ton. D u i t s l a n d 80.000 „ F r a n k r i j k 1C.000 »
Ruim 60$ h i e r v a n vond t o e p a s s i n g i n de twee eerst-genoemde industrieën.
I I . f f a b r i k a g e p r o c e s s e n :
De v e r s c h i l l e n d e methoden t e r b e r e i d i n g van a z i j n -zuur z i j n het best i n d r i e groepen t e v e r d e l e n , t e weten:
1) g i s t i n g s - p r o c e s s e n ,
2) Calciumacetaat o n t l e d i n g s p r o c e s , 3) s y n t h e t i s c h e - p r o c e s s e n .
ad 1) De g i s t i n g s p r o c e s s e n worden g e b r u i k t t e r b e r e i d i n g van verdund a z i jnzuur, o. a. het a z i j n wat voor huishoud e l i j k -en i n l e g g e r i j - g e b r u i k g e s c h i k t i s .
H i e r - b i j wordt u i t g e g a a n van een verdunde al&ohol d i e door de z u u r s t o f der l u c h t , o n d e r i n v l o e d van bacteriën, wordt ge-oxydeerd.
Door de zo verkregen verdunde z u u r o p l o s s i n g t e des-t i l l e r e n kan men a z i j n z u u r van de gewensdes-te s des-t e r k des-t e maken. ad 2) Het i n de h o u t t e e r aanwezige a z i j n z u u r wordt met g e b l u s t e k a l k omgezet i n het acetaat.
Na z u i v e r i n g wordt het a c e t a a t met zwavelzuur o n t l e e d en het zuur door d e s t i l l a t i e gewonnen.
ad 3) Deze p r o c e s s e n z i j n voor wat hun b i j d r a g e t o t de wereld p r o d u c t i e b e t r e f t het b e l a n g r i j k s t .
I n p r i c i p e kunnen ze worden onderscheiden naar het u i t g a n g s -produkt: a, a l k o h o l - p r o c e s
b. a c e t y l e e n - p r o c e s .
De p r o c e s s e n bestaan u i t twee t r a p p e n en de e e r s t e t r a p
a l l e e n i s v e r s c h i l l e n d , n. 1. de b e r e i d i n g van het tussenprodukt a c e e t a l dehy de.
a) e e r s t e t r a p :
C2H5O H -+• 1 / 2 02 C H3C ° H + H2C
De o x y d a t i e van a e t h y l - a l k o h o l t o t aceetaldenyde wordt u i t g e v o e r d i n de gasfase en g e k a t a l y s e e r d door m e t a l l i s c h
z i l v e r .
Ka verdampen van de a l k o h o l wordt deze damp met l u c h t i n een m o l a i r e - v e r h o u d i n g van 1 : 2 gemengd en onder een druk van ca. 2 at. naar de r e a k t o r gevoerd.
I n de r e a k t o r p a s s e e r t het gasmengsel een a a n t a l z i l v e r -gazen, d i e z o a l s gezegd de r e a k t i e v e r s n e l l e n . De g e b r u i k e l i j k e temperatuur i s ca. 4 5 0 ° C
Na k o e l e n van het reaktiemèngsel worden gas en v l o e i -s t o f - f a -s e ge-scheiden.De v l o e i -s t o f wordt door d e -s t i l l a t i e g e z u i v e r d en g e s p l i t s t i n aldehyde,water en a l k o h o l .
Op deze w i j z e i s een omzettings-percentage van ca. 9 5 $ te b e r e i k e n , berekend op Het aldohydo. olko^oL .
a),b) tweede t r a p :
C H3C ° H •+- 1 / 2 02 C H3C ° 0 H
De o x y d a t i e van het aldehyde t o t het zuur wordt u i t gevoerd i n de v l o e i s t o f f a s e met v e r s c h i l l e n d e o x y d a t i e -middelen, n. 1.
l u c h t , l i n d e - g a s (8 0 ' ; 5 02) o f z u u r s t o f .
Hoe l a g e r het percentage z u u r s t o f i n het gas,hoe goedkoper, h i e r s t a a t e c h t e r tegenover dat t e r v e r h o g i n g van de p a r t i a a l
-spanning van de z u u r s t o f b i j een hogere druk gewerkt moet worden. De hogere p a r t . sp. i s een e i s voor een goede omzetting.
De toegepaste drukken z i j n rest). 5at., 1 - 2 at. en 1 a t .
( l i t . 1 , 3 , 4 . )
A l s o p t i m a l e reafetietemperatuur wordt 6 0 ° C aangehouden, t e r w i j l de a c e t a t e n van C o b a l t en SExkkei a l s k a t a l i s a t o r worden g e b r u i k t . Mangaan
Door d e s t i l l a t i e wordt het n i e t omgezette aldehyde van het zuur gescheiden en door het zuur t e verdampen kan de o p g e l o s t e k a t a l y s a t o r worden afgevoerd.
I n het zuur aanwezige v e r o n t r e i n i g i n g e n z i j n : water an a z i j n z u u r a n b y d r i d e . Door een goede werkwijze k a n de h o e v e e l -h e i d van de l a a t s t e beperkt b l i j v e n t o t 0 , 1 $ , t e r w i j l de h o e v e e l h e i d water bepaald wordt door de z u i v e r h e i d van o x y d a t i e g a s en aldehyde-voeding. ( l i t . 1 )
b) e e r s t e t r a p :
C2H2 •+- H20 > C Ï Ï3CÜH
Het a c e t y l e e n kan water adderen door het gas i n een 18 - 2 5 $-ige z w a v e l z u u r - o p l o s s i n g t e l e i d e n , waaraan k w i k s u l f a a t a l s k a t a l y s a t o r i s toegevoegd.
Een druk van 1 - 2 a t . en een temperatuur van 7 0 - 8 0 ° 0
geven de b e s t e r e s u l t a t e n . Het aldehyde wordt u i t het r e a k t i e -mengsel gewonnen door a b s d p t i e i n koud water.
Door d e s t i l l a t i e kan h i e r u i t het aldehyde worden t e r u g -gewonnen, de opbrengst bedraagt 9 5 $ berekend op het ingevoerde a c e t y l c e n g a s .
3 U i t l i e t voorgaande b l i j k t , dat voor de e i g e n l i j k e a z i j n
-z u u r f a b r i k a g e een keus gemaakt kan worden u i t : I. g i s t i n g s - p r o c & s
I l . o x y d a t i e van aceetaldehyde
(het derde genoemde p r o c e s wordt a l s n i e t i n t e r e s s a n t beschouwd) Immers de b e r e i d i n g van het aldehyde s t a a t l o s van de
a z i j n z u u r f a b r i k a g e , d e z e l a a t s t e i s een van de g r o o t s t e a f -nemers van het aldehyde.
Men z a l i n b i j n a a l l e g e v a l l e n de aldehyde- en de
zuur-f a b r i e k naast e l k a a r vinden, t e r b e s t r i j d i n g van de k o s t e n / en m o e i l i jkhedenVyan een laagkokends v l o e i s t o f (21°C) a l s v va» Acé w a m p w é
d i t aldehyde i s ( n i e b i j de p l a a t s b e p a l i n g ) .
De economische top voor het e e r s t e proces wordt opgegeven ( l i t . 1 ) a l s 10 t o n / d a g , t e r w i j l voor het tweede proces wordt opgegeven ( l i t . 2.3.4. J dat men f a b r i e k e n bouwt met een capa-c i t e i t van 10.000-20.000 t o n / j a a r o f capa-ca. 50 ton/dag.
Het l i g t dus voor de hand dat: De keus van het proces
g e v a l l e n i s op het c o n t i n u e o x y d a t i e - p r o c e s , n i e t a l l e e n om p r o d u k t i e redenen maar ook omdat h i e r d i r e k t a z i j n z u u r g e f a b r i c e e r d wordt, een teoneantratie-afdeling i s n i e t nodig. III» De u i t v o e r i n g vaji het proces:
De f a b r i e k z a l berekend worden voor een p r o d u k t i e van ongeveer 60 ton zuur/dag.
A l s o x y d a t i e m i d d e l z a l l u c h t genomen worden,aangenomen j wordt dat d exd r u k v e r h o g i n g duurdere apparatuur economisch j
g u n s t i g e r i s dan een duur o x y d a t i e m i d d e l .
Reaktieomstandigheden: temperatuur 60°C druk 5 a t . k a t a l y s a t o r Go-acetaat molen l u c h t / a l d e h . 4/1 i De h o e v e e l h e i d k a t a l y s a t o r : 0,15$ berekendóp aldeh. ( z i e l i t . 1 , b l z . 6 5 e. v. ) I V . B e s c h r i j v i n g van het p r o c e s :
Het v l o e i b a r e aldehyde wordt onder i n de r e a k t o r gepompt en komt daar i n k o n t a k t met een 4x m o l a i r e overmaat l u c h t , d i e van t e v o r e n i n b a u x i e t - d r o g e r s i s gedroogd en i n een compressor t o t a t . i s samengeperst.
De benodigde h o e v e e l h e i d k a t a l y s a t o r wordt a l s o p l o s -s i n g i n a z i j n z u u r door een do-seerpompje toegevoegd.
De reafctor i s opgebouwd u i t v i j f g e l i j k e s e c t i e s , d i e door s e e f p l a t e n z i j n gescheiden. I n e l k e s e c t i e bevinden z i c h een a a n t a l k o e l s p i r a l e n d i e de reaktiewarmte opnemen opdat de temperatuur op 60°G gehandhaafd k a n b l i j v e n . Te l a g e tem-p e r a t u u r g e e f t minder otem-pbrengst,te hoge geeft kans otem-p ont-l e d i n g van het aont-ldehyde. Of a ont-l of geen o n t ont-l e d i n g o p t r e e d t i s t e k o n t r o l e r e n aan het afgas, d i t bevat dan CO, C ^ e n C H 4 .
Tussen de s e c t i e s z i j n z e e f p l a t e n aangebracht, om een goed mengen van de twee f a s e n t e bewrkstelïigen.
Het gasmengsel dat de r e a k t o r v e r l a a t wordt i n de gaskoel e r gevoerd, w a a r b i j zuur en agaskoeldehyde kondenseren. ®it v gaskoel o e i s t o f -mengsel w&ardt aan een gepakte kolom toegevoerd, de aldehyde-kolom. Het t o t 18°C gekoelde gas, wat nog ca. 2$ aldehyde en
een t e v e r w a a r l o z e n h o e v e e l h e i d zuur bevat,wordt a l s afgas afgevoerd.Economisch zou moeten worden nagegaan o f het ver-antwoord i s d i t aldehyde met een a b s o r p t i e - k o l o m t e r u g t e winnen daar tevens t e r z u i v e r i n g een d e s t i l l a t i e - k o l o m rabdig i s .
De v l o e i s t o f f a s e , d i e b i j een goed b e d r i j f 1-2$ aldehyde b e v a t ( l i t . 4.), wordt eveneens naar de aldehyde-kolom gevoerd. De voedingsstromen moeten e e r s t worden ontspannen t o t 1 a t . , daar d i t de d e s t i l l a t i e druk i s .
Door de kolom met i n d i r e k t e stoom t e verwarmen wordt het a l d e h y d e , a l s een 70$-ige o p l o s s i n g i n a z i j n z u u r , a l s topprodukt verkregen. ( " w a r m t e - s t r i p p e r " ) . D i t topprodukt wordt naar de r e a k t o r teruggevoerd.Het bodemprodukt b e s t a a t u i t zuur met d a a r i n o p g e l o s t de k a t a l y s a t o r en i e t s ( 0 , 1 5 $ )
aldehyde.
Het Huur wordt naar de verdamper gevoerd en na kondensatïe i s het produkt g e r e e d , t e r w i j l de k a t a l y s a t o r a l s een gekoncetreerde o p l o s s i n g u i t de verdamper wordt a f -gevoerd.
Het produkt b e s t a a t u i t : 99,..$ a z i j n z u u r
0,..$ water, anhydride, aldehyde. V. De p l a a t s van de f a b r i e k :
Daar de v e r z e n d i n g van a z i j n z u u r m. b. v. tankwagens of i n v a t e n geen probleem i s , i s het n i e t n o o d z a k e l i j k dat de verwerkende industrieën de p l a a t s van de f a b r i e k 'bepalen*
Z o a l s reeds gezegd, wordt de p l a a t s h o o f d z a k e l i j k bepaald door de g r o n d s t o f : aceetaldehyde. D i t v o e r t d i r e k t t e r u g t o t de u i t g a n g s s t o f : a c e t h y l e e n .
Voor de f a b r i k a g e h i e r v a n i s zeer v e e l e l e k t r i s c h e
e n e r g i e v e r e i s t , zodat de p l a a t s van deze f a b r i e k a f h a n k e l i j k gedacht k a n worden van:
1) k o s t e n en b e s c h i k h i a g h e i d van e l e k t r i s c h e e n e r g i e 2) aanvoerwegen o f b e s c h i k b a a r h e i d van de g r o n d s t o f f e n
a l s k a l k en kooks.
Daar de centrale-wanneer, z o a l s i n lïederland, geen gebruik k a n worden gemaakt van w a t e r k r a c h t - goede aanvoer-wegen voor h e t t r a n s p o r t van k o l e n moet b e z i t t e n , i s het dus van p r i m a i r b e l a n g dat de f a b r i e k over het water en per
spoor b e r e i k b a a r i s . I s geen e i g e n k r a c h t - c e n t r a l e aanwezig, dan i s d i t l a a t s t e van minder belang; a l s aan 1) v o l d a a n i s v o e r t e c h t e r 2) weer t o t h e t z e l f d e r e s u l t a a t .
Voor Nederland i s h e t bovenstaande van t o e p a s s i n g op de a z i j n z u u r - f a b r i e k aan h e t I J i n Amsterdam, andere goed bevaarbare waterwegen z o a l s de Nieuwe Waterweg z i j n ook g e s c h i k t ; d e nadere p l a a t s bepaald punt 1).
5. De aanwezigheid van voldoende k o e l w a t e r zal,wanneer aan
het voorgaande v o l d a a n i s geen problemen o p l e v e r e n , evenmin a l s de a f v o e r van het a f v a l - w a t er.
flit a f v a l w a t e r k a n aldehyde en Go-acetaat b e v a t t e n r u l . a) het afgas kan moeten worden g e z u i v e r d van aldehyde
door h e t door een gepakte kolom t e voeren waarop koud water gepompt wordt, (gezondheid b e v o l k i n g ) , d i t i s dus eendeel van het a f v a l w a t e r .
b) i n d i e n de r e g e n e r a t i e van de k a t a l y s a t o r n i e t econo-misch b l i j k t , w o r d t ze met het a f v a l w a t e r afgevoerd. VI. Berekeningen:
Om de afmetingen van een bepaald apparaat u i t het schema t e kunnen berekenen i s het n o o d z a k e l i j k dat
de m a t e r i a a l - en warmte-balans bekend z i j n .
De waarden van de s t o f s t r o m e n z i j n a l l e n i n kg./uur gegeven, t e n z i j anders aangegeven. De warmtestromen z i j n i n k J / u u r , t e n z i j anders aangegeven. De v o l g o r d e van b e r e k e n i n g i s : A. Oxydatie-kolom 3. Gaskoeler C. A l dehyde-kolom D. Verdamper E. B a u x i e t - d r o g e r A. De Oxydatie-lfcolom:
A l s b a s i s wordt aangenomen dat 2000 aldehyde wordt ingevoerd, t e r w i j l de h o e v e e l h e i d a z i j n z u u r i n v e e r op 60 g e s t e l d wordt. D i t zuur i s aanwezig i n het g e r e c i r c u l e e r d e aldehyde en a l s o p l o s m i d d e l voor de k a t a l y -s a t o r . De ingevoerde h o e v e e l h e i d k a t a l y s a t o r : 1,5/1000 x 2000 = 3. Ingevoerde droge l u c h t : 4 x 2000/44 x 28,8 =5 242. Totaal i n g e v o e r d : 7305 kg/uur.
Daar de s a m e n s t e l l i n g van de u i t g a a n d e v l o e i s t o f bekend i s : 1 , 6 gew.$ a l d e h y d e , i s met behulp van de wetten van
R a o u l t en D a l t o n (benadering) d i e van het gas t e berekenen. ( l i t . 3 , 4 . ) yald- 6 0 / 4 4 x 1 , 6/100x29 50/3675# 0, 0177
(mol en) yz s9 ] 8 / 1 0 0 x 88,9/3175 = 0,0236
De h i e r v o o r benodigde dampspanningen van de z u i v e r e s t o f b i j v e r s e h i l l e n d e temperaturen z i j n voor het aldehyde berekend met
l o g . P = - 0, 0 5 2 2 3 x 2 7 7 0 7 / 3 ? 7 , 8 2 0 en voor het zuur bepaald u i t l i t . 5.
aldehyde b a l a n s :
i n - u i t = ( 2000/44-0, 0177G-0, 023&L) = gevormd zuur. (molen) zuur b a l a n s :
60/60 + (2000/44-0, 01773-0,022&L)-0, 0236G+ 0, 978L of:
Een ÏTgen O2 balans geeft: O, 79x2000/44x4 + ( O, 21x2000/11-1/2( 2000/44-0, 0177G-0, 022L) = = (1 - 0,0177 - 0,0236) G of: 0,95 Gr - Qf 011 L = 159, 3. ( I I ) u i t ( I ) e n ( I I ) : G = 168,2 kmol./uur en L = 39,6 kmol/uur. De s a m e n s t e l l i n g e n van de u i t g a a n d e stromen worden dus: L: 0,022x39,6x44= 38 a l d . 0,978x39,6x60=2321 t o t a a l 2359 kg./uur. ^.katext^salocj
ff:
0,0177x168, 2x44 -131 a l d . 0,0236x168, 2x60 » 238 zuur. 4020 s t i k s t o f . 1 2 2 2 - 6 6 5 = 557 z u u r s t o f , t o t a a l 4946 kg./uur De t o t a a l lilngevoerde h o e v e e l h e i d : 7305 kg./uur.Warmt eb a l a n s : Yoor de b e r e k e n i n g wordt een b a s i s t e m -p e r a t u u r van 0 °0 aangenomen, de ingangstem-peratuur wordt o-p
20°0 g e s t e l d , d e u i t g a n g s t e m p e r a t u u r i s 60°G. Op: 0^=8, 27 4-0, 000261 - , - a_ N2: 0 ^ 6 ; 50 fO^OIOOT cal/mol, K ( l i t . 5 . ) zuur,,: Cp =6, 28 z u u r- i : 4, 2x0, 522 T/ 0 A I D fe: Cp= 1,50 ald.i:4,2xo, 50 d / s> 0 rz= 9 6 ? 7 5 ra= 1 3 6 , 1 7 c a l . / g .
De vorniingswarmte van aldehyde b i j 60UC: 7 3 , 1 9 5 k c a l / m o l .
A l l e s o o r t e l i j k e w a r m t e h worden b i j 60°C berekend en ge-acht k o n s t a n t t e b l i j v e n over h e t t e g e b r u i k e n t r a j e k t . Warmte i n : 202.800 k J / u u r Warmte o n t w i k k e l d : 12. 720. 000 „ 12.922.800 „ Warmte u i l : 881.400 12.041.400 k J / u u r i s dus de met de r e a k t o r k o e -' • • •-' = I e r s a f - t e v o e r e n warmte. B. De Gaskoeler: De i n t r e d e n d e gasstroom( £) wordt t o t 18°C gekoeld, waarna gasfase(ff') en v l o e i s t o f f a s e ( L ' ) gescheiden worden. Ter b e r e k e n i n g van G' en L' z i j n de benaderingswetten van R a o u l t en D a l t o n g e b r u i k t , aldehyde b a l a n s : y'.G' + x'.L' =y. 0=131/44. y, =x ' P / p dus: x'. 6 9 2/3675. G i f x'.L' = 131/44. t o t a a l b a l a n s : 0« + 1' = 168,2 mol.
Wordt de zeer k l e i n e h o e v e e l h e i d zuur (P -j 8~ l i2"1 1 -S»)
i n het gas v e r w a a r l o o s d t.o.v. de g r o t e r e h o e v e e l h e i d i n de v l o e i s t o f , dan wordt de z u u r b a l a n s :
(1 - - 3,96 mol. H i e r u i t wordt gevonden:
Gr' -163,9 en 1' =4.30 kmol/uur. x1 = 0,08.
Dfe u i t g a a n d e stromen hebben dus de s a m e n s t e l l i n g e n :
G\ 0, 08x69 2/3675x163,9^44= 115 a l d . 4020 s t i k s t o f . 557 z u u r s t o f . 4692 1! 0^8(2 4,30x44 = 16 a l d . 0,92x4,30x60 =238 zuur. "25T" T o t a a l u i t : 4946 kg./uur. Warmtebalans: Met d e z e l f d e gegevens a l s g e b r u i k t b i j de Oxydatie-kolom z i j n de warmteinhouden van de s t o f s t r o m e n t e berekenen.
Voor de door h e t k o e l w a t e r a f t e voeren warmte wordt gevd&en:
545^ 250-88^ 2 j 0 - 9 . ^ 0 ^ ~ 447. 350 k J / u u r .
C. De A l dehy de-kol om:
Deze kolom wordt dus gevoed met de stromen: L en I ' De kolom wordt zodanig gekonstrueerd dat de volgende Produk-t e n v e r k r e g e n worden:
Topprodukt : y"= 0,7 Bodemprodukt : jc"= 0,0015 De massastromen kunnen dan met de volgende molenbalansen berekend worden: L« + 1 = G" + £" x'.L' + X.L = y".G» + £".£*' of: 6" + L" a 4,30 f 39,6 * 43,90. en: 0,7. Grt 4- 0,0015.L" = 0, 344 + 0,871 = 1,215.
dus: Gr" = 1,60 kmol/uur I " = 42,3 kmol/uur. De s a m e n s t e l l i n g van de u i t g a a n d e stromen wordt dus:
G r " : 0,7x1,60x44 =51 aldehyde 0,3x1,60x60 =27 zuur ~W L": 0,0015x42,3x44 = 3 aldehyde 0,9985x42,3x60 = 2532 zuur ( b o v e n d i e n 3 k a t # ) 2535 T o t a a l u i t : 2618 kg./uur.
Warmtebalans: Voor de b e r e k e n i n g h i e r v a n z i j n de volgende temperaturen aangehouden:
Voedingstemperatuur : 60 C (T reafetor) 18°C (T k o e l e r ) Bodemtemperatuur : 118°C (kookpunt a z i j n z u u r ) ^
Toptemperatuur : 87°0 (dmawpunt damp)
De op de bekende w i j z e gevonden warmtestromen z i j n : / /
i n I : 304.500 + 4.8OO * 309.300 ( /' ... . "
i n I»: 9.400 + 600 = 10.000 /
i n LH: = 655.000 /
i n G": 38. 530 4- 16. 100 = 5 4 . 6 3 0
De t o e v o e r aan warmte moet dus bedragen:
Q - G" L" -L* - L = 390. 330 kJ./uur.
De door de KOndensor-koeler a f t e v o e r e n warmte bedraagt: Q = 54.630 - 2. 140 - 1 . 180 = 51. 310 k J . / u u r .
D. De Verdamper:
H i e r i n wordt het z i c h op kooktemperatuur bevindehde zuur verdampt, opdat de k a t a l y s a t o r kan worden afgevoerd. D i t a f v o e r e n g e s c h i e d t p e r i o d i e k , d o o r de verdamper b u i t e n b e d r i j f t e s t e l l e n (een b u f f e r v a t vangt de p r o -d u k t i e op ) en -de v l o e i s t o f af t e tappen.
De a f g e t a p t e v l o e i s t o f , waarvan de k o n c e n t r a t i e op 10$ genomen wordt,kan i n een a p a r t e verdamper v e r d e r gekoncen-t r e e r d worden, wagekoncen-t i n de b e r e k e n i n g n i e gekoncen-t i s opgenomen.
De a f t a p - v l o e i s t o f h e e f t de s a m e n s t e l l i n g : 3 k a t a l y s a t o r , 27 zuur. De PBDÜKTIE van de f a b r i e k i s : 2532 - 27 * 2505 k g . / W . (60 ton/dag) of : 300 x 24 x 2,505 - 18.000 ton / jaar. Ingevoerde h o e v e e l h e i d aldehyde: 2.000 - 51 - 19 49 kg./uur. Rendement = 2505/60 2 44/1949 X 100$ = 94,2$ D i t percentage z a l i n de p r a k t i j k l a g e r l i g g e n , de berekeningen z i j n s l e c h t s benaderend. Warmt ebalans: Toe t e voeren: 2505x96,75x4,2 =1.018.000 k J / u u r . I n de kondensor a f t e voeren: 1.018.000 +• 2505XO, 522( 118-100)X4, 2=1 # 1 16 . 6 0 0 k J / u u r .
I n de a c h t e r geschakelde k o e l e r wordt het zuur t o t 20 c g e k o e l d , w a a r b i j u i t g e w i s s e l d worden:
2505 x 0,522 ( 100 - 20 ) 4,2 = 439»000 k J . / u u r
E . De B a u x i e t - d r o g e r :
Ter b e r e k e n i n g van de h o e v e e l h e i d water d i e moet worden v e r w i j d e r d , wordt- aangenomen dat de l u c h t - k o n d i t i e s z i j n : T*= 20°C , r e l . v o c h t i g h e i d = 7 0 % H i e r u i t v o l g t de v o c h t i g h e i d : H » 0,01. Hoeveelheid water: 7 < e 0,01 x 5242 =T 5242 k g . / u u r . )
Om de l u c h t met een temperatuur van 20OC haar de dro-ger t e kunnen v o e r e n i s een k o e l e r na de kompressor noodza-k e l i j noodza-k .
De d r o g e r s wordèH voor een bepaald a a n t a l u r e n berekend, na v e r z a d i g i n g wordt op een tweede droger
over-geschakeld, waarna de e e r s t e wordt geregenereerd. I s de l u c h t t e m p e r a t u u r na kompressie bekend, dan kan de door de k o e l e r a f t e voeren warmte worden berekend.
Werkt de kompressor k s e n t r o p i s c h dan g e l d t : T1^ c . P ^1 waarin: k=1,4.
dus:
T1,4 s 70 , 4 x 2 9 31»4
of T = 252 ° C Q 5 5 5 242 ( 252 - 20 ) 0, 24 x 4,2 - 1. 225.000 kJ/uur.
I n de p r a k t i j k z a l een tweetraps-kompressor met
t u s s e n k o e l i n g worden g e b r u i k t , d e na de kompressor geschakel de k o e l e r z a l dan k l e i n e r z i j n .
L i t e r a t u u r ;
I . K i r k - O t h m e r , E n c y c l o p e d i a of chemical technology, v o l . I pg. 60.
I I . van Oss, Warenkennis en Technologie. I I I . B.I. 0. S. r a p p o r t P. 75.
IV. P. I. A. T. r a p p o r t F. 857.
V. P e r r y , C h e m i c a l engineers handbook.
VI. Smith, I t r o d u c t i o n to chemical e n g i n e e r i n g thermodynami V I I . Hodgman, Handbook of chemistry and p h y s i c s .
A a n v u l l i n g : O
B i g de o x y d a t i e van h e t a l d e h y d e w o r d t a l l e r e e r s t per-a z i j n z u u r gevormd. D i t i s een z e e r e x p l o s i e v e v e r b i n d i n g en de r e a k t i e - o m s t a n d i g h e d e n moeten daarom zo worden gekozen, d a t d i t p r o d u k t d i r e k t o n t l e e d t ;
a) r e a k t o r - t e m p e r a t u u r b o v e n 4-0 oc,
b) a a n w e z i g h e i d van a z i j n z u u r t i j d e n s de r e a k t i e .
Met d i t l a a t s t e moet v o o r a l r e k e n i n g worden gehouden b i j h e t s t a r t e n van de r e a k t o r , e e r s t z a u r i n de r e a k t o r pompen. Het rendement v a n de r e a k t i e i s op 3 6 7 0 t e s t e l -l e n de gevormde b i j p r o d u k t e n z i j n : P ar a l d ehy de kp t . 1 2 4 °C A z i j n z u u r a n h y d r i d e k p t . 1 39 , 5°C K o o l z u u r g a s Water B i j de k o n t i n u e - o x y d a t i e l i g t de o p b r e n g s t c a . 1/2 $ l a g e r , d e o n t l e d i n g t o t C C 2 en water i s dan g r o t e r . Daar h e t k o n t i n n e p r o c e s e c h t e r b e t e r r e g e l b a a r i s , z a l deze worden toereis a s t .
2)
Voor de k o n t i n u e o x y d a t i e worden v e r s c h i l l e n d e r e a k t o r e n t o e g e p a s t , t e weten:
a) De k o l o m r e a k t o r met b u i t e n g e p l a a t s t e k o e l e r . Een c i r c u l a t i e p o m p z o r g t v o o r een goede c i r c u l a t i e en mengging.Men p a s t z o w e l mee a l s t e g e -s t r o o m t o e , d i t l a a t -s t e b e e f t h e t v o o r d e e l d a t z u u r n a a r de i n g a n g v a n de r e a k t o r w o r d t ge-v o e r d , t e r ge-v o o r k o m i n g ge-v a n p e r s u u r ge-v o r m i n g . b) De k o l o m r e a k t o r met i n w e n d i g e k o e l i n g . c) De r e a k t o r met v u l l i c h a m e n .
Deze v u l l i n g b e o o g t een goed k o n t a k t t u s s e n de twee f a s e n , w o r d t e c h t e r w e i n i g t o e g e p a s t . Dat de r e a k t o r met i n w e n d i g e k o e l i n g g e b r u i k t wordt, wordt b e p a a l d door:
a) z e e r goede r e g e l b a a r h e i d v a n de p l a a t s e l i j k e t e m p e r a t u u r i n de r e a k t o r ,
b) D goede mengging door de a a n w e z i g h e i d v a n de i n e r t e gassen,
c) r e a k t o r met 6 (1 r e s e r v e ) s p i r a l e n goedkoper dan r e a k t o r met twee ( i r e s e r v e ) k o e l e r s , p o m p en e l e k t r o m o t o r , d) b e t b e n o d i g d e z u u r wordt t e r u g g e v o e r d u i t b e t p r o c e s , e) l a eer e n e r g i e - v e r b r u i k (nomp). 3) Door k o m p r e s s i e v a n de v o c h t i g e - l u c h t z a l h i e r u i t w a t e r n e e r s l a a n , d e b o e v e e l h e i d w a t e r i n de g e k o m p r i -meerde l u c h t "bedraagt: i8--ri7 - „
H - 18/29 X P w/ Pt 4%§&^ ~ Ü> 0 0 2 1 -o f : 0,0021 x 5242 = 11 k g / u u r .
4) Door de a a n w e z i g h e i d v a n minder w a t e r x n de l u c h t dan v e r o n d e r s t e l t was,kunnen de d r o g e r s v e r v a l l e n . De s a m e n s t e l l i n g v a n h e t bcdemprodukt d e r a l d e h y d e -k o l o m wordt h i e r d o o r g e w i j z i g d en a l s v o l g t b e r e -k e n d : S t e l d a t i n de r e a k t o r : 95,4$ v / h a l d ehy d e 1,6$ 1, C $ 1^0$ 1,0$ De s a m e n s t e l l i n g v a n a z i j n z u u r w a t e r p a r a l d e h y d e a n h y d r i d e a l d e h y d e k a t a l y s a t o r ••rordt omgezet i n z u u r , n i e t wordt omgezet, v o l l e d i g wordt v e r b r a n d , P a r a l d e h y d e vormt, z u u r a n h y d r i d e vormt,
het bodermorodukt wordt dan: 24^0 32 20 23 3 3 t o t a a l : 2531 k g / u u r . D i t mengsel i s door d e s t i l l a t i e ( i . p. v. verdamper) i n een k o l o m t e s c h e i d e n i n :
t o p p r o d u k t : a l d e h y d e , wat er en wni ni-r z u u r , bodemprodukt
ètefcfc: ( " a z i j n z u u r met k l e i n e v e r o n t r e i n i -gingen,)
k a t a l y s a t o r , a n h y d r i d e , p a r a l d e h y d e en w e i n i g z u u r .
