Fabrieksschema van de fabricage van etheenoxyde

/

I I

I

f

F A

B R

I

-

K S S

C H 3

U A

VA='~ DE }lABRICAGE VAF. ETHEENOXYDE

Mei 1958 Th. Bremer

Langegeer 283 Hotterdam-Z.

r -I - .

"

, C~_.;_; <>-'

't-

\

! ,- 1_

~

.-,\, ;.: . \ -"I ' -\~ -

---'- , N /

i

1I '1 I' :1 :'1 I ,I .I. _;. t

I

~

~

I

1:" ,

li

I'

:ii li!

1

~j ---lil 11 i,

'

i

I'1

[

jj--, /

I

I

-

j

·

1

[

.,.

rl

__

J

r

,I

f

, -

t-~

~

~;

, ~D , I ' I' I

I

I' I

~!

i

I i, , ! ill I' I, I" <-;!

!I~

111

J

,.~ I ' _I I' ',11

~

~

~ I ~I

~

I' ;: 1 ,

c

,

\

,

I

\ " _' 1 _I Y ,

\

~~

..

~

\r

_I

_:

.

_~

~

_{? _ ,} : J' I

~

r

-

-

I.

... IMI., ---D r

,iMItIf"-l."

---~ - - - J' >-' ~ t, _

L

[

o ETHEENOXYDE BEREIDING van uit .t ... Schaal 1 :25 M.i195

b

TH. BREMER ~

r

h

a

r

.. \. '.'

DE :B'A:::LI~~AGT~ VAr. ~THE~IWXYDE

I. Ei genschappen en toepassingen

Etheenoxyde of 1,2-epoxyethaan is een kleurloos gas of een km

eur-loze beweeglijke vloeistof (kookpunt 10,7°C).

Het grootste deel wOl.'dt gebruikt voor de fabricage van ethyleen

-glycol. Verder dient het als uitgangsstof voor derivaten van

ethyleen-glycol , polyethyleenglycol en deTi vaten, ethyleenc;yaanh;yclrine, ethan

ol-aminen en andere stoffen. Het is een uitsteker..d ontsmettingsmiddel, .bv.

als insecticide i n opgeslagen graan en bactericide voor voedingsmiddelen.

Een nadeel is het brandgevaar en explosiegevaar in mengsels met

lucht. Bi.i de fabricar;8 Jj!OetcL 12ierte!;en voorzorgen :;e:ndlmen worden.

Alle delen van de appara-cuu:e r,:oete::1 ~'eaard zijn om opl adL13 en vonktrek

-ken te voorkomen. VOYlktrekkend mater'iaal moet afv,rezig ziJn en de elek

-trische uitrusting in de fabriek moet explosievrij zijn. De verbindingen

en buizen moeten van rretaal zijn, dae.x versc:hillende stoffen als bv.

anor{::ani sche a1l-::aliën warmteontvrikkelende polymerisatie ~runnen kataly

-seren, "'('Taardoor eXYllosies kunnen optreden.

Bij gebruik als or~.tsmettingsmiddel wordt wel een mengsel van 10%

etheenoxyde en 90f., kooldioxyde (" Carboxide") gebrui::'d, waardoor de

ont-smettende werking toe- en het brandgev~ar afneemt. De giftigheid van

etheenoxyde is ongeveer gelij~c aan è.ie van ai'TIDoni ak.

11. Fabricageprocessen

Yoor de fabricage van etheenoxydo ;:'cstae.n twee pl'ocessen:

1. Het chloorhydrineproces, dat voor het eerst in 1925-1930 toege

-past werd. Di t proces verloopt i~ twee trappen:

a. de c}:looJ.~;:ls·dJ.·inering V81J etheen:

CH2=C~H2

+

HOCI ~ CH₂- CH₂ Cl OH

iJ. c.:e h;plyolyse van etheenchloorhydrine met lcalk:

2 CH₂-CH

2 + Ca(

on)

2 ~ 2 CH2CH20t- CaC12 -r 2 H20

Cl OH

Nevenreacties leveren 80vendien CH₂CI-CH₂Cl en O(C₂H

4Cl)2. De reactie

met BOel verloopt veel sneller cla:1. met chloor, waardoor het mogelijk is

veel chloorhydrine te verkrijgen en directe additie van chloor te onder

-drukken. Hiervoor is het noii~ overmaat etheen samen met chloor te leiden

in 'water, de concentratie V8.Jl het et heenchloorhydrine in het reactie

-mengsel laag te houden, het gas door ro~re~ ~f door druk op te lossen.

De hydrolyse is eveneens mo'~eli,jk met loog, maar dam moet }let

· ... J.' " 1'<,.-,., i ,)

)

I

,

.

, . '.' 2

etheenoxyd.e dadelijk na de vorming weggenomen worden.

2. Eet oxydatieproees, door T.2'~.Lefort in 1930 ontdekt. Hierbij

wordt etheen met lucht of zuivere zuurstof :-seoxydeerd onder invloed van

een zilverkatalysator op een inerte drager als bv. siliciumcarbide en

geactiveerd door toevoeging van alkali- of aardalkalipromotoren. Als

nevenreactie treedt de volledige oxydatie van etheen tot kooldioxyde en

water op. Gewenste reactie: 2 C2H4 + 02 ~ 2 C2H40 .

De katalysator kan vast opgesteld worden of gebruikt worden in

"fluid bed." . De koeling in de reactor moet zo effectief Dogelijk zijn

om vollec:'i r:e oX'Jdatie zoveel mo:~elijk te voorkomen en geschiedt door de

warmte met doV/therm af te voeren.

De optimale verhouding zuurstof-etheen in de voeding is 1:1 tot 2:1.

Gebruik van 90-951~ zuurstof i.p.v. lucht heeft voordelen, daar dan de

hoeveelheid etheen in de rookgassen aanzienlijk verminderd wordt,

door-dat geen inert gas gespuid behoeft te worden, en een eventueel

toege-

--voegde hoeveelheid inert gas '::eer naar eigen inzicht geregeld kan worden.

Echter moet zuurstof dan betre.k.":relijk goedkoop voorhand8n zijn.

De optimale reactortemperatuur bedraagt 220-280 oC, de optimale

~

contacttijd 2-6 sec,

L..;., \.".

\<,'

--~-

<-De verwijdering van het produkt uit het reactiegas kan door

adsorp-tie aan acadsorp-tieve kool of door absorpadsorp-tie in water of methanol geschieden.

Uit actieve kool is evenwel slechts ongeveer de helft van het geads

or-beerde etheenoxyde terug te winnen door de sorptie met stoom; bovendien

wordt een deel van het etheenoxyde door de- stoom in ethyleenglycol

omge-zet. Bij voorkeur wordt het etheenoxyde in water geabsorbeerd en met

stoom gedesorbeerd (gestript). Bij gebruik van verzadigde stoom treedt

geen noemenswaardige glycolvormi~G op. Daar de verkregen waterige

op-lossing noe gerectifi~eerd moet worden, kan de stripper met de

rectifi-ceerkolom cecombineerd worden tot een rectificatie met open stoom.

De opbrengst aan etheenoxyde bedraagt in het algemeen 50-60~, be

-trok~en op het verbruikte etheen.

111. Vergelijking van de genoemde processen

Om economisch(verantwoord te zijn moet met het oxydatieproces

mi-I . •

nimaal 25 miljoen~ per jaar geproduceerd worden (lit. 1). In dat

geval zij.n de voordelen van het oxydatieproces:

De kosten aan ruw materiaal per ton etheenoxyde zijn goedkoper dan

met het chloorhydrineproces.

Het onderhoud van de apparatuur kost relatief minder, daar geen

'1

3

De katalysator kan lange tijd dienst doen, daar regeneratie niet no-dig is.

Een nadeel van het oxydatieproces is de grootte van de kapitaals-investering voor de bouw van de favriek. Daar deze investering echter

slechts eenmaal voorkomt, hangt de economie van het proces voornamelijk af van de werking van de zilverkatalysator.

Het voordeel van het chloorhydrineproces is dat het in de U.S.A. zeer verbreid is, evenals in de meeste landen, en dat men daardoor er voldoende ervaring mee heeft. De fabricagekosten zijn lager dan van het oxydatieproces. Een nadeel zijn de onderhoudskosten van de apparatuur door het ontstaan van corrosieve produkten. De grondstoffen voor het chloorhydrineproces vertonen de neiGing duurder te worden; vooral met het chloor is dit het geval, daar dit voor de fabricage van andere stof-fen als bv. polyvinylchloride steeds meer gebruikt wordt .

IV. Keuze van het fabricageproces

Voor dit fabrieksschema werd de fabricage volgens het ox ydatie-proces gekozen, daar de voordelen van dit proces sterker spreken dan de nadelen en dit in de toekomst zeker meer zullen gaan doen. De mog elijk-heid is zeer groot dat dit proces het chloorhydrineproces geheel zal gaan vervangen, doordat het eenvoudiger van opzet i s dan het oudere

proces. Dit zal vooral het ~eval zijn, wanneer met het oxydatieproces

meer ervaring opgedaan zal zijn. Een feit dat reeds in deze richting

,vijst is dat in de U.S.A. in 1957 volgens dit proces al meer g eprodu-ceerd werd dan met de oude methode (lit.3).

V .Produktie

De hier beschreven fa!J:-ciek heeft een produktie V2.D ongeveer 2 ton

etheenoxyde per uur. 'Want volge::-ls li t .1 is de minimale capaci tei t van

êen fabriek om economisch verantwoord te zijn 25 miljoen lb per jaar,

d.i . 11500 ton per jaar of 1,3 ton per uur, aangenomen dat de fabriek continu werkt. 2 ton per uur komt ongeveer overeen met 18000 ton per

jaar. Waarschi,jnlijk is de produktie Vém. een fabriek van deze g

rootte-ord~, daar minder economiscb. v.L'ijwel onmogelijk is en een grotere })ro

-duldie te _- ~rote apparaten met zich mee zou brengen. De jaarproduktie

"'-

-van Suropese landen lag enige ,j are~1 .~·eleden ook in deze grootteorde :

volgens lit.3 in Engeland in 1954 20.000 ton.

VI. Beschrijving van het proces

Verse etheen wordt :cet luc:'.t gemengd i l: een ve:rhoucliny 1: 1

à

)~"I1.

met

l~.(\.'i(,( 1

4

Pressor vrordt het pas '-' in de reactor samenp"eperst tot c, een druk va.1'J. 10

atm. Dit heeft het voordeel clo..t de reactor en de hierop gebouwde cyclonen

kleinere afmetingen kLLnnen hebben, terwijl cle reactie door hogere druk bovendien beVll7Tc1erd wordt, wat uit de rep.ctievergelijking reec1e blijkt.

Volgens lit.2 wordt een druk c;ebruikt van 100-150 psig, d.w.z. van

7

tot

10,5 ato. In de reactor wordt een t emperatuur van 2500C gehandhaafd

door een deel van de ontste..ne reactiewarFte reeds in de reactor af te

voeren . De katalysator bevindt zich ir-,- gefluïdiseerde toestand in

verti-cale buizen, we,arlanrn) voor warmteafvoer IIDowtherm" stroomt. \/[ater Vll70r

' J

de koeling gebruiken is zeer moeilijk, d2.ar de dan ontstaande stoom een

c~m:Jplaag om de buizen vorrrt en daardool· de warl:!lteoveTdrachtscoëfficiënt

~ zeer kleill is. Dan zou een veel te groot se:meld op.:.'e:rv12k nodig zijn.

Door hogere druk op het koelsyf~tee:m te zetten is dampvorming te

voor-komen, maar dan moet het systeem extra goed ontlucht zi,jn, terwijl in

ons geval dan een dru.k van meer dan 50 atm nodig is. Een bezwaar van

dowtherm is, dat bij lekkage de katalysator verEiftigd wordt, maar bij

lek..1{age van water kan de katalysator m_isEuh~en ~aan _~lon!~ren. Regelma

-tige controle van de buizen ie dus :::lOodzakelijl<:. In li t. 1 en 2 wordt

ook gebruik van dowther~:: vermeld. 1:::1 de renctor wordt zoveel Vlarmte afg

e-voerd, dat è.e temperatuur niet teveel van 2500C' af1.'lijkt. Bij te hoge

• r temperatuur ga8.t de volledi:-;e oxydatie van etheen tot kooldioxyde en

\ L'\

. !\,,~t; vlater namelijk te'ye_~l verlopen. Boven de reactor 'wordt met de gasstroom

\""lJ

M meegesleurde katalysator door een aantal cyclonen weggevangen" waa!bij

V ~JJ d d l t . . d t t 11 /' f 1 Ij

-f:;

J I ~ -/</4-/<' -! ?

:\u.~ '1 e opgevangen ee Jes l rl e reac or erugva en. ~ ",1 ~ I.J ' . 4 ! .

-tt'~t' . De rest van de warmte, dus voor afkoeling-tot 25 0C, wordt na de

reactor afgevoerd in twee met water gekoelde koelers. r·:Iet water van

even-eens 250C wordt het etheeno:x:p.de geabsorbeerd in een gepakte gasabsorber.

Aangenomen wordt dat bij 1 atrD alleen etheenoxyde geabsorbeerd vm:tdt en

geer::. k601dio:x:;yde. i"ocht di t la8.tste eventueel t och een weini G o'plossen,

dan veräwijnt dit met de hierna te noemen rectificatie. Op oplossen van

kooldioxyde is hier evenwel niet gere3mnc1. Van het gas bovenuit de

ab-sorber wordt de helft gespui d om accumulatie van inert eas te voorkomen,

de andere helft wordt naar de reactor teruggevoerd, zodat de hoeveelheid

etheen vó6r de reactor ongeveer 65~ bedraagt. Op deze wi,j ze wordt 60~.[, van

het insebrachte etheen omgezet in et;leenoxyde (zie lit.4). Een grotere

terugvoer wordt niet genomen, omd2"t dan de gasstroom nog groter wordt en

de apparàten eveneens groter, bv. de gaEkoelers achter de reactor, die in

- _ . - --- --

-_._._--_._

-5

De waterige oplossing, die van onderen de absorber verlaat, wordt

toegevoerd aan een rectificatie- schotelkolom, cU.e met open stoom

ver-warmd vvordt en wel met verzadigde stoom van 110oC"'len 1,5 atm. Het

top-produkt, dat voor 99,5% uit etheenoxyde en voor de rest uit watergamp

bestaat, vmrdt met freon-12 tot het kookpunt 10, 70C gekoeld en gedeel

te-lijk bovenin de kolom teruggevoerd (terugvloeiverhouding 1,3). Eet

bo-demprodukt, dat uit vrijwel zuiver "Vlater van oneeveer 100°C) bestaat,

wordt niet meer gebruikt. Wel is het mogelijk een deel ervan met g-rond

-water van 150C te mengen om water van 250C voor de gasalJsorptie te

ver-krijgen.

VII. Plaats van de fabriek

De geschi~ste plaat s voor de fabriek is in de buurt van een

kraak-installatie, daar de grondstof etheen een kraakprodwct van aardolie is.

Het is niet noodzakelijk dat de verder verwerkende industrie eveneens in

de omgeving is, daar het etheenoxyde in cilinders en tankauto's te

ver-voeren is. Toch is het beter het niet teveel te vervoeren door zijn

grote brandbaarheid en het explosiegevaar. In de praktijk wordt minder

dan 15% van het gefabriceerde etheenoxyde verkocht, de reet wordt ter

plaatse verder verwerkt (lit.4). De fabriek moet bovendien de beschikking

hebben over goedkoop water voor de absor]!tie, de koeling en voor stoom.

In Nederland is de beste plaats voor de fabriek dus in :rernis, waar

de grondstof in voldoende mate verkregen wordt. Het afvalwater is geen

probleem, daar het percentage etheenoxyde hierin zeer klein is. Het

spuigas bevat echter nog wel etheen, dat misschien teruggewonnen kan

worden. Indien dit economisch niet verahtwoord is, zal het waarschijnlijk

nodig zijn het uitlaatgas te verbranden. Daar etheen ongeveer dezelfde

dichtheid heeft als lucht, zou het in de omgeving van de fabriek laxnnen

blijven hangen en door zijn brahdbaarheid gevaar opleveren.

VIII. Mat~riaalbalans

De hiermnder gegeven getallen geven tonnen per uur aan. Wanneer ze

in drie decimalen gegeven zijn, zijn ze niet steeds in zoveel decimalen

nauwkeurig, daar afwijk~ingen wegens afrondingen voorkomen.

Het ingevoerde etheen (2,277) wordt gemengd met 10x zoveel lucht,

die geacht wordt voor 20'1~ uit zuurstof en 80)'[ uit stikstof te bestaan.

Samen met het gerecirculeerde gasmel1gsel krijgen we 2,277 + 0,483 -=

2,760 C2H4, 4,554 + 2,346

=

6,900 02 en 18,220

+

18,220 ~ 36,440 _H2•

De terugvoer hangt aÎ van ele invoer en deze 'fleer V8,l1. de terugvoer, om

wellee reden dit algebraïsch berekend is. Aangenomen is dat in 'het nu '

6

volledig verbrandt, zodat: 1,380 _C2H4

+

0,789 02 ~ 2,169 _C2E40.

Later blijkt nog 0,022 C₂H

40 uit de recycle hierbij te komen, wat niet

meee;erekend i s. 0,414 C₂H₄ T 1,420 02 ~ 1,302 C:₀₂ + 0,532 E_20.

Verbruikt is 1,794 C

2H4 en 2,209

°

2, Dit is het verschil VB-..YJ. B en C. Voor de berekoning 'lau de teXl\~'Voel' is voorlopig aanr;enomen dat in de

absorber alle etheeYloxyde geabsorlJeerd vrordt; lc:tor blijkt 0,022 niet

geabsorbec:.'d te zijn. stroom TI Vloxdt gesplitst in twee gelijke stromen

E

en

F.

Het bij de reactie ont stane water wordt afgetapt na de gaskoelers. Voor de berekening van ei.e hoeveelheid water, Ll[;eVoerd in de absor-ber, wordt de vergeli,jking van de evenwichtslijn en de werklijn bepaald.

Volgens lit.5 kan de dampspanning van etheenoxyde cevonden worden uit de

vergelijking: log P = 6,839 - 14;0, wé'.arin P in cm kwik. Voor 25°C is

dan P = 128,5 cm b rik = 1,69 atm. Indien PE :::: xP

E

=

yP, is voor 1 atm

y

=-

Pr

=

1 ,69x, wanneer x en y molfracties van het totaal zijn resp. in

vloeistof en damp. Omgerekend op gewichtsfracties op 100% inert wordt de

evenwichtslijn: 1. 045x 1- 0, 045xy .;. y

=

0. Zi jn de fracties onderin ~I'~~'

k

-kolom x

1 en y 1 en bovenin x2 en y 2' dan is de vergelijking van de

ml!-

-wichtslijn: Y1-

y~

=

x₁-

X~

• Wanneer we aannemen, dat van het ingebrachte

y - y x - x

etheenoxyde 98% geabsorbeerd wordt, volgt uit Y1=0,~4, Y2~0,02xO,0474~

0,0009. Geabsorbeerd wordt met zuiver water, dus

x

₂::0.

y - 0;i0009

=

.!-0,0 65 _{x 1}

In het grensgeval raakt de werklijn de evenwichtslijn. Da~ is x₁;0,0445.

L(x1-x2 )

~

G(Y1-Y2)

~

L=G

~~~~

=

45,766

,Ö4~~0465

=48,2 ton/ho

De helling van de werklijn wordt 1,5 maal zo groot genomen, zodat L

=

1 5 _{, x} 48 2 _, -_- 72 3 t _{, on} /h _{• Ku} J ' - G( ) 45,764xO 0465

°

0294

lS x 1-x2

-+L

Y1- Y2 :::::- 72,~ .:::=: , •

Dus x 1 =:::. 0,0294, x 2

=

0, Y1

=

0,0474, Y2 = 0,0009.

Bovenuit de absorber komt dan 0,0009 x 47,934 ~ 0,043 C₂H

40, wat bij de

berekening van de recycle naar de reactor niet in rekening is gebracht.

De uitlopende vloeistof bevat 0,0294 x 72,3 ~ 2,138 C₂H

4

0. Deze vloeistof

is de voeding voor de rectificatiekolom. In molen uitgedrukt hebben we

0,0485 _{Mmol C2H40 en} 4,02 _{Mmol H20 per uur. Dus} x

f = 0,0119 • Het

des-tillaat moet 99,5% zuiver zijn, v,raaruit volgt: x_d

=-

0,988. In het

afval-water onderuit de kolom komt nog 1 gev.J.~-:' C₂H

40 voor. De helling van de

q-lijn "lOrdt gevonden uit: q

=-

9.

_VlQt"" V Qv , wélarin 'w de hoeveelheid warmte

nodig om 1 mol voeding VElIl 250C op het kookpunt te brengen, Qv de

ver-dampingswarmte van 1 mol voeding. De voeding bevat 2, 96~G etheenoxyde •

- - - -

- -

-7

Daar de voeding vrijwel alleen water is, kunnen we schrijven:

Qw'=' 18 x 45 = 810 cal/mol,

Qv"=- 539 cal/g :=. 18 x 539

=

9702 cal/mol.

Qw

+

Qv 10512

q = Qv - 9702 1 ,08.

De helling van de q-lijn is q q 1

=

6

:

g~

~

13,5, zodat de vergelijking

van de q-lijn wordt: y - x_f -: 13,5 (x - xf) of y = 13,5 x - 0,149.

stel dat i n de kolom de temperatuur gemiddeld 500C is. Dan is de verge

-Y 1 - x

lijking van de evenw'ichtslijn te vinden uit 0(:::. 1 ' waarin ex

- .~/ x

de relatieve vluchtigheid van etheenoxyde t .o. v. v"later.

/ 1410 .

«:s:PC

2H40 PH20, waarin volgens lito 5 log :PC2H40:= 6,839 - "32)=

2,469 ---.:P _e t' = 294,5 cm ki-'lik. P t is hier 9,23 cm lP'lik, zodat

ll. OX. wa er

0(.::::. 31,9. Dan i s de vergelijking van de evenwichtslijn: 31,9 x - 30,9 xy - y ~ O.

De vergelijkine; van de eerste werklijn wordt als volgt gevonden: wanneer

deze, de q-lijn en de evenwichtslijn elkaar in één punt snijden, hebben

we het grensgeval van de minimale terugvloeiverhouding met een oneindig

aantal schotels. De helling van de eerste werkli,jn is dal'l 0,341 -=.

Rmin/ _Rmin

+

1, waaruit voor _Rmin de waarde 0,517 volgt. In de praktijk

is vaak de terugvloeiverhouding gelijk aan tweemaal de minimale

terug-vloeiverhoudïng, vmt in ons geval oplevert: R

==

1,034. Grafisch zijn nu

beide werklijnen aan te geven, waarna volgens de grafische methode van

1\'~cCabe en Thiele het aantal theoretisuhe schotels te bepalen is. Voor de

materiaalbalns is dit echter van geen belang.

De hoeveelheden etheenoxyde en water i n de stromen bij de

rectifi-ceerkolom vinden we als volgt: x

f=0,01 19, xd=0r-988 en xk=0,00005.

Stel het aantal I:lmol etheGno:A-yc:e iTl het destillaat x; dan komt hierin

teven s voor 0

è

~~

~8~

\

'DLO

I

·water. "0e voedinc;

~)

evat

0, 0486

l·~

ol

etheenoxyde en 4,02 l<n:ol water, zodat i n het ketelprodukt voorkomt 0,0486 - x

Mrnol etheenoxyde en 4,02 - °609g8x I:.rmol water. Uit de bekende kete

l-. ' 0, 0486 - x

5

t

produktsamenstelllng volgt: -- 0 012 x

=

99995' waarui weer

~~n/hl 4,02 - 6,988

volgt: x::;. 2, 12'7"(cfus in het destillaat 2,127 ton per uur en 0,011 water.

In het :;:€,tel:~")l'odukt (spui vra.teT) vi!".!.den '..-.re dan 0,011 ton per uur

etheen-oxyde en 72,3 water. Hi er is noe geen rekening gehouden met de

hoeveel-heid stoom die voor verwarming ingeblazen wordt . Ui t de warmtebalans

zal blijken dat per uu~ 11,407 t OD stoom toe~ovoerd wordt, die na con-densatie bovendi en als E,r;uiwater ai'[;e7oE"rd vrordt. Totaal WOJ~dldl di t dus

- - -- - - --

-•

Totaal blijkt nu in het systeem ingevoerd. te worden 108,758 ton stof per uur en evenveel uitgevoerd •

IX. Warmtebalans.

8

In de reactor wordt 1,380 ton of 49,3 }~ol etheen per uur omgezet in etheenoxyde en 0,4-14 ton of 14,8 l:mol etheen per uur volledig ge

-oxydeerd. Volgens lito 1 ip het warmte-effect ven deze reacties resp.

28 en 316 kcal/mol etheen, dus in ons geval v'1Ordt dit 49,3 x 28 x 10

3:;::-1381 .103 kcal en 14,8 x 316 x 10 3 = 4680.103 kcal, totaal 6061.103 kcal.

Een deel van deze warmte wordt 8obruil:t om de verlcregen gassen op te

warmen van 25 tot 2500C. Volger!.s li t. 6 zijn de "ilaarde:::] voor de soorte-lijke uarrrte c1) lJij 250G vaD ,:]:114C 11,5, C₂E

4 10,41, O2 7,017, CO 2

8,874 en v.rater~~an;p 8,025 cc~1/0lJ201. Voleens lito 7 is dit voor stikstof

bij 15°C 0,2477 ca1/0 g. Deze soortelijke warmten \'Jol.'den verondersteld over l~ct L;ehele gebied van 25 tot 250°C constant te blijven. Voor de hoeveelheid warmte nodig om de reactiegassen te verwarmen van 25 tot 2500C vinden we dan 2951.10 3 kcal/ho In de reactor moet dus af8evoerd worden 3110.10 3 kcal/h en in de koeler na de reactor 2951.10 3 kcal/h, nl. de warmte om de ~assen weer tot 250C te koelen.

Van de rectificeerkolom nemen we aan dat de eemiddelde tempera tuut 500C is. Als destillaat 'word topgevangen 2,127 ton etheenoxyde en 0,011 ton \imter pel' uur), zoclat dit in de terugvloeikoeler van 50 tot 110

e

Gekoeld moet vrorden , waarbij alle s cor:.deliseert. :Je vergUl~pin.sswarl!~te

Vé2n et!!eenoxyde is 138,6 cal/ g. :De vrarJ"teafvoer in de koeler is dan 323.10 3 kcal/ ho

Ondel'in de kolom moet warmte toegevoerd worden om de onderuit

ko-o mende 0,011 ton etheenoxyde en 72,3 ton water per uur van 25 tot 110 C

-~

V"" te verwarmen, waarbij het water vloeibaar blijft, en om de bove~ui~

ko-o

--mende 2,127 ton etheenoxyde en 0,011 ton water van 25 tot 50 C te ver

-warmen en het 'water te verdampen. De verdampingswarmte van water wordt

"j

hier 540 cal/g genomen. 1e benodigde 1,'mr:2lte is dan 6161.10':; }:cal/h. Deze wordt geleverd door c~e condensatie VEtE 'rel'zadicde stoom on wel ~an

6161/540 = 11,407 ton stoom per uur.

Wanneer ide een "basis van 250C aannemen, }:;:U3mèn VJe om de

iNarmteba-lans te voltooien alles wat nog nmet die te:~rrgeratuur heeft daarop

terug-brengen.

Om het produkt V8.1l 11 op ~50C te brengen en te verdampen (ook het

•

•

---~_ ..

9

Om het v!ater onderuit de kolom op 250C te "brengen komt vrij 85 x 83,707

:::::-7115.103 kcal/ho De ingeblazen stoom wordt gemaakt door water van 250C

te ver"l'rarmen en te verdampen, waarvool'7130. 103 kcal/h nodig is.

De balans wordt dan voor het gehele systeem van het proces: erin

gaan 13506.103, eruit 13509.103 kcal/ho

Literatuur

I 1.VKirk-Othmer, Encyclopedia of chemical technology

\ Vol. V, p. 906.

, 2. :Petroleum Refiner 32 (1953) Febr.p.87, Sept.p.146, Nov.p.140.

3.vVan Oss, Warenkenni s en Teclulologie 111 (Afdam 1957) p.257.

') 4. W.L.:Faith, D.J3.Ke;y8s anel 3 .• "!. .• Clark, Industrial Chemicals (2nd ed.

1957) p.383.

5. T. Earl Jordan, Vapor pressure of or~:8nic compounds (New Yorl):/London

1954) p. 87.

} 6. ?D.Rossini 8 .2 . , Selected values of chemical thermodynamic properties

(Wash. 1952) .

\

I

'\ 7., -Hodgman, Handbook of chemistry and physics.

,8. H.Rgmpp, Chemie-Lexikon I (4.Aufl. 1958) p. 321 •

•

•

Q

VAl, KOLOM

c!J

COMfF..E5S0R.

-g-

PO 1"1 P @:: KOEL éR. 250

'e

~

;cr

'e

~-I

VI

t

;.,1 ' I ' j I I Koel "'3

p

e. the Ol i 1> _l

A

A 1\,\( ht Ha.. ter t>-2s0(

VvatL'r Vliet 6ttv10e~eVCll j

-lS ett,t NrU/,ç 1 M"YYJ.

S~t. i1A5 waft.r E

f'"

~)0c.

K

1 1 L

r

-~

I

.. lol R EfîCTO ,C<... G-AS A öSO!?,.J)5. R, RSCTI 1=1 C AT IE KO l..oM .Lreo h-12.. J

-/ -1 11

"e

---t > -~-

-i

tv') D, f( -F v2. _I 1 I I

Y

I

J

\1

I /:I i t

I

H I I 1 I 110 oe,

'---:~

water F -- -- ,

B

--'c

O-'-

E A ,,' '. I Gyouj Î._J I"tO 0)0'13 Ct Hy D 0)0 Zo 2-j,tn 2.01601

OJ~6b

,

O)q6b

CzH'f 0/183 0 Lf,n~ ₆₎₁00 'fJ)JZ 1f)~2 ~3'f6 l.. Nl.. t8po 3

V/'«

3~ ~'V> 36)/{'(0 1~l:2 0

COl 1.J30o 7.,boo }):. DO /,)300

Hto ".# S""3~

I

N e-(;ha;) cl<j Me.

o

--- -<1--S t-~ 0 Y') 1 ; J c;- !t"( n,

r-H-kTT

F _, ~ - - - - r - - ' - - - ' , - -M ti 0 : p .~-_ _ . ___ • _ ---i... __ O,;)l 2 _J.,,13~ 0 .. 011 _{! Lr, 1} I i 0)'78:; 2 .. )« b J~no I .. 300

1l..J

~ _{!i3 .. 7-}D

t

tZJ~ O~O2. I