Dinol uit naphtaleen: Deel 1. Van naphtaleen tot ß-naphtol, Deel 2. Van R-zout tot Dinol

(1)

'-t ,', I ' " O t

.

_.. .

..

'. . ;' I f .. Fabrieksschema

Deel I. Van Naphtaleen tot ~-NaPhtol.

(2)

f

I Inhoud. 1. Inleirling 1 2. ~ -naph"tol 2 3. ~oegepast proces 5 6

5. Aantallen en afmetingennvan de apparaten 8

o

'6. V:.erwerkingstijden , warmtestromen .l 10 7. Berekening apparaat 14 'v· " , • . ,

-~,

-.

, I \~ , ~ ...

,

'0

"

-I!

.

, . ' ~~--~---~ -!~.,' ,

(3)

-o

0,

-1-Inleidtng •

. Dinol ( 2,3- dihydroxynaphtalè en ) , wordt als azocompone~t gebruikt , in de diazotypie.

Het afzetgebied in deze industrie is klein. Het is .dan ook niet rendabel dinol i11 grote hoeveelheden te maken •.

Gegevens over de productie en het verbruik ontbreken.·

Een raming van het verbruik aan dinol in Nederland,van 1000 kg per jaar, lijkt nog aan de hoge kant te zijn.

We zullen een derg~lijke fabriek dan ook altijd moeten zien, als onderdeel van een groot flexibel geheel. Omdat het niet' tezeggen is ,ho'e dit ger.éel' er verder uitziet, zullen we ten, aanzien van dingen als verwarming van apparaten,

stoom-voor~iening, e.d. ons aan moeten passen aan wat er in het

h~le bedrijf nodig of aanwezig is.

Voor de bèreiding van dinol gaan we uit van naphtaleen. De gebruikelijke fasen in het proces zijhr ,

naphtaleen~,(l':" naphtol-:\!>R-zout~dinolsulfonzuur~dinol.

Van de tus,senpr?ducten zijn~l ~ -naplhtol

em

R-zout zelf zeer

belangrij~~ als grondstof voor verdere producten,en als

azocomponent.

Daar kleinBre fabrieken een kleinere rentabiliteit hebben, heeft h~t zin ,om voor deze producten de bereiding op grotere

schaal te doen plaats vinden.

Daarbij moeten w~ ons afvragen, wat de optimale grootte

va~ een fabriek van ~ -naphtol, resp. R-zout is.

Het blijkt dat bestaande

F

-naphtol fabrieken varieren in grootte van 500-tot 5000 ton / jaar (17)

Blijkbaar ligt het economisch optimum ongeveer tussen deze

• ' f '

. grenZ,en. Op grond van deze gegevens is de;eerste stap van het

, .J

proces, het maken van

-f

-naphtol , opgezet ~oor

±

1000 ton perjaar.

, Gegevens over de duitse industrie, D.~.ken e'en raming van de R-zout productie mqgelijk. Een productie va9 60 ton R-zout' per jaar is dan verantwoord,naa~t een ~ -naphtol fRbriek van 1000 ton per jaar. '

Over dinolsulfonzuur ontbreken,óok ~eer de produGtie-gegevens. Het wordt ook in de diazotypie gebr~ikt.

Het is gemakkelijker te verwerken dan d~nol, i.v.m. grotere oplosbaarheid, en zal dus meer gebruikt worden. Het gebruik hmervan is nog altijd klein.

(4)

o

-2-,; -n~ph tol.' "

i

oveih~t makeri van ~ -napThtol is i~ de loop der jaren zeer

. veel geschreven, en nog steeds wordt de litteratuur over dit onderwerp uitgebreid . .

Dit kan er np wijzen ,dat men nog niet preci~s weet wat er gebeurt, en~dat men het proces

ledig in de hand heeft.

technisch nOG steeds niet

vol-De algemene bereidingsmethoden van

f

-naphtol verlopen volgens de reactievergelijkingen:

ü 10HS _{+ H 2}B0₄

=

c 1 cfI7S03R ~ _{H 2}0

01oH7so~ +, NaOli

=

L: 1 OH.jSO jNa + _{H 20}

en C₁

OH

7SOjNa + 2 NaOH .~.'L:1oH70l'la + l'la 2BOj + H 20

2 e 1 cfl70.Ne. + _{h 2::iO 4 :=%L:}1oB'7oh + _{l'la 2BO 4}

lp hun algemeenheid zijn deze vergelijkingen wel juist. ne Eerste reacti(,; is echter een evenwicht vano( - en~

sul:ronzuur.

../i.'t'J·~/.5°L _. _'<'~. _:;

Îl'-S-~'"

+ 2

4f1

... / ... /

Jli t . evenwicht is temperatuurE.ü'hankelijk. Bi-j l.age temperatuur ligt het evenwicht bj.j o{- s!llÏonzuur. Het optimum ligt bij

,'160-165"C, dan ontstaan 0<- en

f -

sulfonzuL~r in een verhoudirig

15 : ·85 (1 en 2)

Behalve temperatuurafhankelijk, is de reactie ook nog afhanke-lijk van de hoeveelheid zuur. Dit bafhanke-lijkt uit de reactieverg. C1

<1

18 + H

2

S0₄_{= C1}cfI7S0₃H_,+_{H 2}

_o.,

H₂S0

4 + n H20.

=

H2S04.nH 20 (3,4,5 )

Bij voortgaande reactie wordt een deel van het H2S0

4

onwcrkzaarJ.~ Over het' algemeen v.-ordt clus met een overmaat

H 2S0 4 gewerkt.

Een ande~e mogelijkheid is de waterbindende werking van het

zwavelzuur tegen te gaan.

Dit kan door een dehydrateringskatalysator toe te voegen. Als zodanig wordt BF3 genoemd

(6).

Het BF3 vormt een hydraat met één molecule water. Door

vacuumdest'illatie kan dit afgescheiden worden, en dan het BF3

teru~gewonnen. Zo kan het verbruik aan zwavelzuur teruggebracht worden. c!

(5)

o

-3-. De moeilijke en omslachtige \lijze van werken, voor~ü wat . betreft de terugwinning v;:m BF,~ , mgakt een technische

toepassing moeilijk.

Een derde rnog~lijkheid is, het bij de reactie ontstane water direct afvoeren. Di.t wordt bereikt , door aan het

naphtaleen-zwavelzuurmelgsel; vluchtige stoffen toe te voegen, en onder terugvlooien ·te verhitten. Als vluchtige stoffen worden

toegepast: kerosine (7) , tetra of ligroine (S) , stikstof of CO 2 •

Continu sulföneren wordt ook gedaan, door in een gepakte kolom H₂S0

4 omlaag te laten lopen,en C1dIs - dampen op te laten stijgen. De conta'cttijd i~ zeer kort. De tempera.tuur is echter 220~. Op lab-schaal uitg~voerd ontstaan dan ook disulfonzuren (9) .

. ', De directe sulfonerlling wordt uitgevoerd bij' 155-165

"b,

evenals die met vluchtige stoffen. _.

.

De concentratie van het z'Havelzuur varieert, maar ligt meestal tussen

93-

en

96 %

zwavelzuur.

Dè sulfonering rlyurt v~ij lang, omdat in eerste instantie

~'-snlfol1zuur ontstaat. Onder invloed vam. zwavelznur treedt

isoÏrlerise.tie 'f,lht f~Slllfo~zuur op (10).

Practisph::wordt het isomerisatie evenwicht altijd bereikt. '" .. Aan het eind zi t er nog O{' ":sulfonzuur in het ~engsel. D1 t

-moet verwijderd worden. OnÇl.er inv,loed van overmaat droge

'~toom va~ 150

°c

wordt heto( -sulfonzuur gehYdrolyseerd.

De naphtaleen die ontstaat gaat m~t de. stoom mee uit het mengsel (11,12).

Er blijft alleen

f.

-sulfonzuur over.

Dit moet geneutralïseerd en 1 itgezouten worden. Hierbij blijkt

het voordelig,om soda of natrium~ulfiet in het gesulfoneerde ,. product te leiden, en niet andersom. Het neerslag bevat

daardoor minder water (13).

Het gebruik van natriumsulfiet lleeft uit econo~ischB overwe-gingen de v0orJreur; in de loop van het proces ontstaat het, en het kan hier gebruikt worden. Het S02 dat daarbij ontstaat kan later d±enen voor aanzuren.

Het uitzouten zelf gebemrt met pekel. Het neerslag kan gecentrifugeerd of gefiltreerd worden

(6)

o

, "

.0

" " . . .~ . ..

-4-C~ntrifugeren heeft alleen betekenis, wanneer de. centrifuge

continu kan draai~n~ ~us a~lèen bij zeer grote fabrieken.

ne

filterkoek wordt nu met NaOM gesmolten. Daartoe wordt de

.l koek toegevoegd aan een op 300 ~C verhitte loogoplossing.

·R~efvoor _' _.wordt meestal een 50

%

NaOR-oplossing gebruikt. _. (14)

. Meer geconcentreerde oplosssingen h~bben het voorde~l

minder water te bevatten, en' daardoor minder aan verwarming te kosten (15). Toch worden dergel~jke oplossingen in

fabrieken niet gebruikt.

Ret rendement.van de loogsmelt schijnt te stijgen, door zuurstofvri j te w'erken, (16) •

De smelt wordt geneutraliseerd. Daarvoor kan het bij de sulfonznurneutralisatie ontstane 80 2 gebruikt worden.

Bij het neutrali~eren slaat ~ -naphtol neE::r. Men kan nu . ~

zuiverEn,door ~oveel zuur toe te ~oegen, dat 5 %f-naphtol ·neerslaat. Dit neemt de harsachtige stoffen mee, de oplossing • bevat dan verder zuiver

tb

-naphtol. ,Ret verlies bedraagt hier

~us minstens 5

%

(18):

Meestal ~vordt de

f

-naphtol neergeslagen ,afgescheid,en, gewas-sen, gedroogd en in vacuum gedestilleerd. (19)

Eexr .. derde zui verings!!let~ode i·s :

r -

naphtol oplossen in water uit te zouten,af te filtreren, en te wassen met NaCl-oplossing De koek op te lossen in NaOR en daarna

f

-naphtol weer neer te sla àn met zwavelzuur of 802 ~20).

Naast de gegeven methode, mêt haar variaties, zijn in de litteratuur wein~g opzienbarende dingen beschreven.

Het modernst op dit gebied is het katalytisch 'oxyderen van

•. napht~,leen tot

t

-naphtol. Dit gebeurt in fluid bed, met

195

,

als katalysator. Aan het V₂0

5 worden de naphtolen geabsorbeerd

D~'katalysator wordt continu naar een extractor gevoerd. Dit proces lijkt nog al moeilijk in de hand te houden, en daardoor duur.

(7)

o

-5-Toegepast proces.

Het proces zoals het hier gevolgd is, is van een orthodox type.

Het sulfoneren gebeurt met 96

%

zwavelzuur bij 160oe,

gedure~dË 2 uren.

Het neutraltseren gebeurt met Na₂S0

3, door dit laatste toe te voegen aan de oplossing ..

Daarna wordt gekoEüd tot 30-40 ue , totaal 8 uur.

Het neerslag wordt afgefiltreend over een filterpers . . De koek wordt toegevoegd aan een boven 300ce verhitte NaOH oplossing van 50

%.

De smelt wordt met veel water verdund en aangezuurd met H

₂

S0 3• ( ontstaan door absorptie van SO~ in water, in een gepakte kolom. )

Het neerslag'wor~t door opkoken afgescheiden. De Na 2S0 3 oplossing gaat naar een bezinktank.

De

f

-naphtol wordt gewassen ,gedroogd en tenslotte onder vacuum gedestilleerd, bij 5-10 mm en 170<le.

(8)

o

: '.,1'

o

-6-~ateriaalbnlans f-naPhtol fabriek.

1. Smelten: Grootte van het vat is onbelangrijk. 2. Sulfoneren: Per charge:

In: 230 kg naphtal'een ~72_~g zwavelzuur (s.g. 1184 ) 505 kg 270 1.

12Q_l:.

340 1. Uit: 7 kg naphtaleGn

31,5 water ( van,reactie). via condens6r 7,5 water (uit H2S0 4 )

97 kg zwavelzuur ( niet omgez'et )

~

_

~ ~

_1.fg

C 1 cfI7S0 3H 505 kg 3. Hydrolyseren : In: 97 kg, zwavelzuur (s;g. 1,84 )' ~§~ __ ~g C 1

d

T7S03H 459 kg 52,7 1. ~2Q1.2_~· 311 1. wé hebben : 0,15 x 362

=

54,5 kg 0(:" sulfonzuur. Voor-hydrolyse nodig: 54,5 x 18

=

208 4,7 kg water Er ontstaan 33,5 kg naphtaleen. Stoomdestillatie: ~ ~ 33,5 x 18 x 760 - 120

=

25 kg 1120 128 120 stoom. Uit: Condensor : Onderuit 25 33,5 .97 307,5 25,7 kg H 20 kg naphtaleen kg zwavelzuur kg

f' -

sulfonzuur kg zwavelzuur ( 100

% )

Er wordt een grote overmaat stoom gebruikt, dus .de

stoom-destil~atie berekening heeft alleen theoretische waarde.

4. Neutralisenen. . In: 119 'kg H 280 4 ( 1 00

%)

307,5 kg

0

-sulfonzuur 153 _{kg Na 2S0 3 (neutr.}H_2S0 4)

93

kg " (neutr. sulfonzuur)

ggQQ __

kg water van Na 2S03-opl. 28~2,5 kg Da-'arna: _~72

__

kg NaCl 3247,5 kg 65 1. 220 1. 59 1. 36 1. 2200 1. 2580 I .

_17Q

1. 2750 I'. '_~i>_'

(9)

~.~---,

·0

0··

-7-Ui t : 125 kg SO 2 171· kg Na 2S04 340 kg Na- sulfonaat

35 _{kg H20 ( gevormd bij reactie)} 375 kg Na Cl

2200 kg H 20· 3246 kg

5. Filtreren: Koek bevat ca. 40

%

water. 420 kg koek Filtraat: 171 kg Na₂S0 4 40 kg Na- ~ulfonaat 375 kg NaCl ");1600 kg water

6. Alkali- sI71elt. Twee koeken per smelt. . In :. 500 kg NaOlf ( 50

%7

840 kg koek 1340 kg Uit _{433 kg C 1 W70Na} 328 kg Na 2SO 3 42 kg NaOR

45 kg H20 ( bij reactie ontstaan) 240 kg H20 ( uit koek )

_g22

kg H 20 ( uit NaOR ) 1338 kg 350 1 63 1. 26,5 1. 170 1. >1600 1. 330 1. 700 1. 1030 1.

7. Verdunnenepneutraliserèn ( Verdeeld over twee tanks) Totaal: In : 535 .433 328 42. 1287 kg R₂0 kg C1d170Na kg Na 2S0 3 kr; NaÓH kgSO 2'""opl. ( 117 kg S02 ) 300~ kg verdunningswater 562:~-' kg Uit. : Naar wastan

1-Naar bezinktank

3555,6 kg ~ -naphtol 4691 kg water

558 kg Na

2So3

8. Filtreren : Groo·tte filterkoek onbe'·end Filtraat .4690 kg ~ater 558 kg rTa₂S0 3 535 1. 333 1. 12(5 1. 21 1. 1170 1. ~299 1. 5185 1. 4690 1. 215 1. 4905 1.

(10)

o

-

1-

-,

--

.,-! -

I -~ -:-- '--

-

!

--

. - t -i -

-

~

----

-~

-

-...

_-

_--

---

-

I

-~ ~

+=-

:0- i I l - r-

....

I--~

--

1-= I

--

i-- r- I -r--

_{- -}

f - _•

-...

_-

I

-

!

--

,-

I

-o

- i - ;

-

_., H , I

-

I

-

I ,\ I ...-;

-

~

-

,

-

i

-

-f- ---.!

-

_~ ~

-

_{! -} ~

-

--

I--

I--.-

I -~

:--

--

~'

-

--

i-- ...;.

--

-

~

--

--'

-

.--..ol _--"

-

-I--' f--

I"-o

I - I - . : - ' -I-' ~

:

-I - I -

-I--

-

-I--

--

-c- _l - '---r- ~

-

~ :--: --" ' .

-- i

-

...

--

---i

_1-

--

- "

-

I 1 -I - c--' ~ ~ I - '~

-'

.- '.-.-

,-

-. . .

-~

11

_~<

0 'h

_,~,

:r:

IJ) ~

,.

g

~

ö ' - ' "< r:

F"

+; iT

~

_~

f

c: 1L Sl.. _il _rf-

.,

~

-,

_~ 0

ff

::J (D

~

_~

~

g ï

-

bi' ~

r

-~

_~

~ \7;' ID ::r

_~

'7

;

ti> ~ .- -

----

:r -. ..--- ----_ .. - .~. I't

(11)

o

-8-9..

~p .:-naPh tol v-vassen :

In : 375 kg

-f3 -

napht81

\

waswater 2000 kg (in 2 porties doorvoeren ) 2375 kg .

Het waswater gaat naar de verdunningstanks 10'f - naphtoa. drogen. . , 375 kg ~ - naplIltol f 11. Vacuumdestillatie : In Uit 375 kg . (1.-naphtol 300 kg ~ -naphtol 7 .kg voorloop 68 kg' residu 375 kg 12. 30 2- absorptie In: 125 kg ::>02 1~2Q kg water t~~, kg water zuiver

Aantallen en afmetingen van de apparaten.

, 7., '.

300 1.

12,0 1.

Aan de ~ and van het bijgaande werkschema, is vastgesteld hoeveel apparatert er nOdiG zijn, om de r~briek continu te laten draaien. De resultaten zijn:

1 Smeltvat 2)0 1. mantel 2 m2 2 Sulfoneerketels ".578" 1. mantel 3 stoomketels 578" 1. 6 Neutraliseerketels 26,0 1. mantel 7Bezinktanks 3100 1.

4

Smeltketels . 1100 1. mantel 1Verdunningstank 3100 1.

9

Bezinktanks 3100 1. 1 Wastank 1 Droogtank 1 Vacuumdestillatie 2 Opsl?gt~nks Na₂30 3 Opslagtank 30 2- opl. 2 Opvangvaten destillatie

Koelers lang 0,8 ffi.

1400 ),0 :>50 2600 3900 60 30 2 kolom lang 1,65 m,

g

0,40 ffi.

1 •. 1. mantel 1. mantel 1. 1. 1. mantel 2,5 3,5 1 ; 2 m . 2 m 2 m

(12)

o

-9-.-'

Koelspiraal vacuumdestillatie 211 _{koperen pijp in een spiraal}

van 6 windingen, met

g

uitwendig 0,30 m .

•

Lengte pijpenbundel 1,3~ m.

(13)

0,

o

-10-Verwerkingstij~en, warmtestromen.

De verwerkingstijden worden bepaald door de warmte stromen , die door de verschillende apparaten gaan.

De volgende gegevens zijn aangenomen.

IDjowtherm U, = 129 ~~::alllm2'()b

-'trI" (

150 J / m2 CC sec )

'.

Stoom _U _{=258 kcal}

_I

_m2_"0 _{hr ( 300}_J

_I

_m2

_ec

_{sec )}

9melten;In een ketel gaan Stoom temp. 150c_O

Yetelinh. 90"C

. ' 2

Verwarmd opp. 2 m

per charge 230 kg naphtaleLn

Aannemend, dg t de te'mp6ratunr van de inhoud bemiddeld op' ~O"'O

bJijft, gGldt : •

=

U.A. T

=

258.2.60

=

31000 kcal/ hr

Sm.w. C

1lf8

Dan kunnen

=

35,6 kcal

Ik'

_g sm. pt. + _- 80~; s.w. smelt

=

0,28 ca. 800 kg naphtaleen op temperatuur gebracht worden. Bulfoneren: In een ketel gaan

Begintemperatuur mengsel : 33°0

230 kg 0 1 JIS van 90"'0 275 kg R 2S0 4 van 20 °0

,Bij een tecperatuur van de Dowthtrm van 300·0 is de opwarmtijd In 3CO - 33

=

129 x 2,9 x

G

~ = 36 minuten.

300 - 165 _{(275+230 x} 0,28)x~0

Smelten met NaOR:

Opwarmtijd van 5CO kg 50

%

NaOR van 20 tot 300

oe

Temperatuur Dowtherm 360 0 In 360 - 20

=

129 x 5,1 x ~ 360 - 300 500 x 0,75 Drogen: Dowtherm 180°C Fetel 110°0 2 Verwarmd oppervlak 2,3 m Dan is : Q

=

20.800 kcal

I

h • , r

Verdampingswarmte water + 500 kcal/k •

è

=

1 uur

- g

(14)

·0

o

Vacuum destillatie: nowtherm van 230 ~C Yeteltemp. 170"C Verwarmd opp. 3,5 m2 -11-]Jan is : Q == 27000 kcal /h G. r .

VerdampL:gswarm)ie ~- -naphtol + 80 kcal/kg . Dus kunnen ca. 340

kg

~ -naphtol overgehaald worden.

Condensor Hydrolyse 1" 100 Gelijkstroom: U =200 J/m 2 CC '50 T' . app 4P

AT

-' sec

150 ' stoom + gecondenseerde dE-.r.1]! C 10H8

1

s.w. damp = 0,5:

De af ~e voeren hoeveelheid warmte bedraagt:

Q = (25 + 33,5 ) x 50 x 0,5 + 33,5 x S6 -- 4142,5 kcal. Deze hoeveelheid moet in 2 uur afgevoerd worden, dan moet

het ~oelend oppervlak zijn:

A = 4142 x 4₂18

~ 10~

88 = 0,134 m2 200 x 90 x 2 x 3600

Bij 1" pijp en 80 cm lengte wordt dat 2,15 pijpen Dat wordt dus practisch 3 pijpen van 1".

De hoeveelheid water zal veel groter zijn dan h.ier aangegeven, daar gegevens echter ontbreken, kan da rvoor geen goede

bere~ening wor~en gegeven. Condensfur sulfonering 100 lT = 200 cT / 2 "C" m sec.

-

30 160, '

1

,Tkoelvloeistof 35 CIC Tandere vl. stof 130°C

LfT

95P.C

Er uitkomt stoom "" C 1 aH8 Alleen de C10H8 condenseert.

s.w. stoom en C₁₀H

S damp = 0,5 . . verd. w. C 1_HS ' SO k I

, tr ca.. ca /kg

De hoeveelheid af te voeren warmte bedraagt: Q =(7 + 39) x 60 x 0,5 + 7 x 80 = 1940 kcal.

Om deze hoeveelheid warmte in 1 uur af te voeren is een koelend oppervlak nodig van

~ t '" .... .i

(15)

o

-12-A

=

1940 x 4,18 x

10~

=

0,12 m2

200 x 95 x 3600

Bij 1" pijp en 80 cm lengte wordt dat 2 pijpen in de condensor. Pijpenbundel verdunningstank Gegevens U = 100 J/ _m2~0 _sec T 1'50 e_O stoom

=

rp = 1 OC :IC -ltank Opwarmtijd 1uur In de tank gaan 2100 1. water van 300

"c (

s. w • 1 kcal/kg ) Temperatuur mengsel 86

"'c

Vereiste eindtemperatuur 110."0

van 20"0 , en 650 kg smelt

Om dit te bereikeh zijn nodig: Q

=

2750 x 25 x 1

=

68750 kcal. Dan is nodig een verwarmend 'oppervlak :

2 A

=

15,9 m •

Voor pijpen van

t "

moet de totale lengte zijn 40? m. Per. bti~s i~ de lengte 2,70 m.

Het aantal pijpen in de bundel wordt dan 1?0 302- absorptie kolom.

Sherwoo·-: en Pigford geven een formule voor de lengte van een H .T.

n.

voor een kolom met 1" Jiasil.ig ringen:

0,18 HOL = 0,37 L + (

29/

18)(1,24)(1/

32 ,4 )

L O ,7? .0,7 lf

reder 1i _uur ko~t er 125 kg ~02 vrij.

Deze moeten verwerkt worden tot een 10

%

oplos sing. Gegevens : 80_{2 toevoer} H20 toevoer _{1840 Lb. /hr}184 Lb'/hr

ct

kolom 1,31 ft. 2 opp. doorsnede 1,35 ft •

Hier uit volgt: G

=

136 Lb. /hr ft. 2 L

=

1360 Lb./ hr ft. 2

~an wordt gevonden

HOL = .1,80 ft.

Om 95

%

te absorberen, hebben we nodig 3 H.T.U.'s , dat komt overeen met een kolomlengte van 1,65 m

(16)

1." .. >. "l~OÎ ( ;; .311: )

o

/

_,

I gH mm OOt Ot. 1 .l! ~ 0 :'0 Î 0 Î I .dl i::Hj"1~ll • dl \ ,;" U'Icf.'I9V[Q.Oj "~ 'Io.r!)s1: d( i ! .

(17)

o

-13-Stoomverbruik ejectors.

Een systcfm van

3

jets met! condensors ge~ft een druk van

5-10 mme

Bij werken met stoom van _" 10 atm.

=

.143 Lb./'Sq . _.ln. wordt alleen lucht afgevoerd.

Er wordt. verwerkt ca~ 300 1. 0-naphtol. per uur, het luchtver-bruik wordt daarbij gesteld op 300 1. 'per uur.

Dan geeft fig. 2 (litt. 2'1) : stoomverbruik

+

25 Lb./ Lb. mengs., dat afgevoèrd wordt.

Er \VOrC.tel1 afgevoerd 3~~O 1.

=

388 gr. lucht.

Aan de veilige kant.gerekend : 1 Lb. lucht per uu~.

, .

Het stoomverbruik van 25 Lb. geldt bij een st'oomdruk van

100 Lb. / _sq.ln...

Correctiefactor voor hogere druk (fig. 4 )=, 0,92.

Dus stoQmverbruik wordt: 25 x 0,9 ~ 22,5 Lb./ hr

(18)

o

-14-Bere~eiing a~par~at.

Berekening hoeveelheid benodigde Dowtherm, en ingangstemperatuur

.

voor de koelspiraal~

Gegevens ~oelspiraal:

6 windingen van 2" koperen pijp, met Dowtherm in gedwongen stroming. Afmetingen:

ct

pijp inw. : 0,052.,- m

ct

pijp uitw.i 0.060 m spiraal ~ uitw. : 0,30 m

~ h~rt op hart 0,240 m

Lengte spiraal: 6 x

:7tx

0,24 0

=

4,526'm

Gemiddeld oppervlak spiragl: 4,526 x ft x 0,056

=

0,795 m2

Er Viorden gecondenseerd 350 kg~ -naphtol in 150 min.

=

0,0389. kgfsec.

Verd. w. = 80 kcal/kg = 334400 J /k,g

, .

Bij de condensatie komen dus vrij : 0,0389 x 334400

=

13008 J~ec Voor de warmteoverdracht geldt: Q

=

U. A .~T .

Stel .óT = 60

"e.

Dan moet 13008

=

U .

0,795 • 60 zijn, of

U

=

272,7 J/ m2~ sec Er geldt : [

U

=

--"..1~_ . O<c(H'lal

foor ~ geldt:

--Aannemend dat de buis horizontaal is :

~(- '&~

,

.

~(/

j

. 1/ / .. 1

t-

//

L/ . ..:=

~

j i

ç

, ,

~

~.~et Gil

=

W _~---- , waarbij Nt

=

aantal buizen

=

~

0,5 L

.

N t Invullen geeft

=

1,51 (

6<t

8 W L •

w

= 0,0389 kg/sec -3 / I::W N sec m2 0;14

J/

_m"0 _sec 1200 kgf 3 _m 10

m/

_sec2 L

==

4,?26 m

(19)

o

15 -Dan wordt

0<

=. 1255,. J

1

m200 sec

Doordat de buis schuin staat, zal deo{ wat. groter worden. Voor condensatie op een schuinstaund vlak, wordt deo(t.o.v.

condensdtie op een verticaal vle,k kleiner een .factor (sin

J0.1/4

Wordt dat hier ook toegepast, de.n wordt deo( hier groter

1 .

een factor ( 1

).4

=

1,583

-sin

r-De ~ecorr. worc1_{.t dan :}

0/ .

=

1986 J

I

2"0 f!.ohd. m sec De waarde van

~c

= 390 J

I

c;-, . u m ~ sec.

voor~owth. wordt nu gevonden;

+ 1

272,7 =

t

1

+ 0,004

1986 390 ~

Dowth.-~owth.

=

317,1 J

_I

m200 se~

Bij turb~lente stroming door een spiraal is deo{ een factor 1 + 3,5( Di ) groter dan in een rechte buis.

DS'fll'

Voor een rechte buis berekend, moet }{owth '= 198,4 J

I

m200 sec Voor een turbulente stroom geldt:

0< J)

(d

cPO(

)Ih(-

)

~/l;

ÎI

~

0" ó

~

7

'jf 1! ) I

9r

r,7w

stellen we (~) = 1

Voor D wordtiète aequivalent diameter ingevuld.

Deze wordt gegevell, door

4

x oPEervlakte doors?~

Oppervlak Omtrek D 2

=

0,0044 m

=

0,428 m

=

0,041 m G~gevens Dowtherm:

f

=

~= .Î\= 995 kgl m3 10-3 Nsec

I

m2 0,1'4 = 2650

=

Q:I

C,h

Î\ J

I

m C sec J

I

kg C

=

18,9 omtrek doorsnc·e = 0,0818 BTU

_I

Ib. F hr

=

0, 63 BTU

I

1 b. F

(20)

o

16

-Invullen geeft de vereiste Reynolds.

193,4 x 0,041 = 0,027 ( Re)o,S x ( 18,9"1 1/3

OJI4

Re 0,8 =S08 en Re = 4307 Voor.Re geldt: Re = G D

1.

Maken we nu Re = 4310 , dBn wordt G = 105,1 kgf 2 _{m sec} D'·or de buis gaan dan: 105,1 x 0,0044 = 0,463 kgf sec

./

Deze nemen op _{13008 J/ sec.}

Baardoor stijgt de temperatuur ~et: L\ T = 13008 .__ _ = 1 0,6 ·0

0,463 x 2650

condensatie!emperatuur ~ -naphtol = 170."C L\ T = 60

c.

Dan wordt de begintemperanuur 104,7vC eindtemperatuur 115,3~0

Er wordt dan gevonden:

~owth,

=

0,027(4310)°,8(18,9,)1

73

x 0,14 0,04! Gecorrigeerd De U wordt: U

=j

1 __ 1986

:r::J

=

317,2J/m~C

...Jl owfh. + 0,004 390 sec +

ne hoeveelheid overgedragen warmte 1 317,2 wordt: Q

=

273,2 x 0,795 x 60

=

13040 J/ sec

J-1

=

198,5 J / m2.,C sec = 273,2 J/ m2..,0 _sec

(21)

0 o

17 -temperatuur Dowtherm t d

=

1. O<c = 0,7669 B~(J / ft 2 F hr 2.0(

=

0,9585 BTU

_I

ft2 F _hr en luchttemperatuur 20'0 , geeft:

De laatste forw:le geeft veel hogere resultaten, bij toepassen zi t".ten we altijd aan

Uitw. opp. = 0, 339 = 0, 271 de veilige kant. m2 '2 m Inw. opp. 0, 610 m2 U

=r

1 ol! 0,004.+ 1

J-1 ,.:1,1

JI

m200 sec,

L

1,115~

390 318,9

Dan wordt Q

=

60,30 J

_I

sec. '

Per sec. worden aan de Dowtherm toegevoerd 13008 J.

Hiervan gaat dus 60,30 x 100 = 0,40

%

door convectie naar 13008

de lucht. Dat is tevertaBrlozen. Voor de stralingsverlie7.en geldt:

Alleen straling aan de buitenkant; ,A

=

0,339 m2

Q, = A • a •

cr (

Tt -

T~

)

Hierbij wordt a gesteld op 0,073 ( dat is voor koper zeer hoog) T 1= 383cJ{. T 2

=

293~{

~ , - 8

\ j

=

5,75 x 1

°

Dan

wordt Q

=

0,339 x 0,073

x

5,75

x

10-8( 383

4 -

293

4 }

=

= ~0,1~ tT

I

sec.

Het stralingsverlies is dus ma r 0,16

%

van de totale hoeve~l heiè. toegevoerde warmte.

Het totale warmteverlies is 0,63

%.=

80,5 J_/ _{' sec}

Dit wa~mteverlies komt overe8n met een temperatuurverandering

van de Dowtherm: T

=

80,5

=

0,076°0'

0,402x2650

Door straling en convectie verand:ert de temperatuur vann de

(22)

o

.

; Litteratuur. 1 • 2. 3. lf-. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11 • 12. 13. 1lf- . 15. 16. 17 17. 18. 19. 20. 21-22. 23 • ... H.H.Hodgman e.a. R.K.Eykhman e.a. B.P.Fedorov e.a. A.A.Spryskov A.A.Spryskov R.J.Thomas e.a. D.F.Othmer e.a. L.Gay e.a. J.A.Ambler e.a. A.A.Spryskov Octrooi Zwits. R.K.Eykhman A:.F.Novoselov C.E?May W.L.Faith e.a. N.F.Silin e.à. Octrooi Russ. Octrooi Brit. Octrooi Russ. Ya.G.Karasik Octrooi U.S.A.

J.Soc.Dyers

&

Colorists

.Q3 ,

1 ~ 0 . C19lf-7) " .

. Org~ Che~. Ind. ( U.S.S.R.)

1,93-102" (1936);C .A. 1936,5213 Org. Chem. Ind·. (U.S.S.R.) 2

g,

100 (1936) ;C.A.

11

678 J. Gen. Chem. ( U.S.S.R.)

~,1a57 (1938);

J. Gen. Chem. ( U.S.S.R.)

~,833 (19~0); C.A. ~,5820

Ind. "eng. Chem. Jg,lf-08 (19~0)

Ind·. ,Eng. Chem • .3.2,326 (19lf-3) Chim. et Ind. 12,387 (1928) Ind. Eng.

<C:hhl".1.2,

1264 (1924)

J"

Gen. C he m. - ( U. S • S • R. )

1.2,

1057( 19~6); C.A. 1..2tZ,2720 Color Trade j. ~, 42 (1924) C.I.B.A. 271,115 C.I.B.A. 266,099

Org. Chem; Ind. ( U.S.S.R.) 1,722 (1936); C.A. ~.,~8 B.I.O.S. 1152 Anilinokrasochnaya Promo g,No 3,17(1932); C.A. g2,~802 J .Am.Chem.Soc. 44,650 (1922) Industrial Chemicals p. 133-137 (1950) 59.895 (1941);C.A. ]2, P 948 324,840 51.~18 (1937) :C.A •

.3.3.,

P 6882. 2,456,597

T.K.Sherwood,R.L.Pigford Absorption

&

Extraction" "2e druk p" 295

P.Messina e.a. Cem. Eng. Jan. ~ , 161 - 164

(23)

-o

o

24. D.Q. Kern

---~-' ,;;-""

Proces Heat Transfer ,N.Y.1950 p. 215, 269, 720

(24)

o

(25)

I ' i

1·

I,'

i' , i .. f' f . I I f I

t;

I

,

I

_~. ,i ) ,. Fabrieksschema

Deel 11. Van R~zout tot Dinol.

0,

D.L.J.v.~.Griend

(26)

o

OH OH

SO H

3

1

2'-hydroxynaphtaleen-3,6-disulf'onzuur wordt .gemaakt door sul foneren

van.~-naphtol _{met H2S04• Vele producten kunnen bij deze sulfonering}

ontstaan. Door een juiste werkwijze verkrijgt men echter toch altijd een mengsel van de volgende 4 producten:

~)

2-hydroxynaphtaleen-6-sf~fonzuur (Schaeffer zuur) 2- 11 11 -3, 6-di " 11 (R-zuur)

2- 11 "-6,8-di 11 (G-zuur)

2-

_"

11" _~:J.'!,A';('6 8 t · n

- r~

Door variatie van de concentratie en'de sulfoneringstijd kan men elk laten zijn.

van het H2S0

₄

,

de tem~eratuur

van deze 4 producten hoofdproduct Er zijn vele onderzoekingen verricht over de 9.~standigheden, waarbij

een maximale hoeveelheid R-zuur wordt verkregen.

Wanneer men sulfoneer~'.met _{ca.lOO% H2SO 4' dan blijkt de opbrengst}

,aan Schaeff'er zuur bij temperatuurstijging te dalen, de hoeveelheid trisulfonzuur stijgt ten koste van de hoeveelheid G-zuur (vertoont een maximum bij ca.7000.) terwijl de hoeveelheid R-zuur bij temperatuurs

stijging toeneemt. (len2.)

Maximaàl schijnt 94-95% van het ~_naphtol gesulfoneerd te k~en

worden,terwijl.de rest door oxydatie verloren gaat. Bij deze optimale omstandigheden (18 uur sulfoneren bij 120-1250C.met'lO% oleum of 12 uur bij 130-135°0.) bestaat het verkregen product naast 5-6%

ox~datie producten uit 84-85% R-zuur en 9% Schaeffer zuur.

":~ . '"

Lagere temperaturen en minder sterk oleum verhoogt de hoeveelheid Schaeffer zuur. Sterker éneum heeft weinig e'ffect. Bij hogere

temperaturen daalt de hoeveelheid R-zuur door vorming van

trisulfonzuren. (3en4.)

Bjj werken met zwakker sulfoneringsmiddel kan bij hogere temperatuur en langere tijd hetzelfde resultaat worden verkregen. Dit is geble-ken uit proeven met 100%H2S04 bij 135°0. en met oleum bij 100-110°0. onder vorming van R-en G-zuur. (5)

(27)

2

Andere sulfoneringsmethoden.

1. Men kan ook i.p.v. met zuiver H2S04 of oleum werken met een verzadigde oplossing van BF3 in 'geconcentreerd H2S04~

Bij 80-900 wordt dan R-zuur als hoofdproduct verkreg'en. (6) 2. Hetzelfde effect wordt berè:i!kt ~et H3B03. Hierbij wordt de plaats der sulfonzuurgroepen niet beinvloed. De sulfonering

vindt alleen sneller plaats en de opbrengsten liggen wat hoger.(7en~

Scheiden van het sulfoneringsmengsel.

1. De in het voorgaande genoemde sulfoneringsproducten kunnen gescheiden worden op gr'ond van ve~schillendè-· oplosbaarhè:fd van hun diverse zouten. (Ca,Na,NH₄ zout.) (5,genlO) 2. Een andere methode is, de verkregen zuren in droge toestand met alèohol te extraheren. Hierbij is het R-zuur practisch

onoplos-baar in tegenstelling tot G-zuur. (5)

3. Een zeer goede , maar dure methode is de vorming van p.toluidine zouten. Hiermee is een nagenoeg volledige scheiding van R-enG-zuur

mogelijk. (11 )

Toegepast proces.

Bij het hier volgende proces werd gesulfoneerd met 98% H₂S0

4 omdat dit gemakkelijker te verwerken is dan rokend H₂S0

4 en'omdat bij deze sulfoneringsmethode in de Duitse industrie zeer zuiver R-zout

kon worden verkregen. (12)

Zeë~ zuiver R-zout is noodzakelijk voor de verdere verwerking.

Bij deze sulfonering dient de temperatuur trapsgewijze te worden opgevoerd en is voortdurende temperatuurcontrole noodzakelijk. Op deze wijze wordt zeer weinig G-enSchaeffer zuur gevormd.

De" sulfonering wordt uitgevoerd door aan een 2-3 voudige overmaat op 140 - 150C. gekoeld, 98% H2S04 onder roeren in enkele minuten

(3 - naphtol toe te voegen.' De' temperatuur stijgt h:ierbij tot ca. 600C •

.

Na 1 uur op deze temperatuur is een homogene dun vloeibare massa verkregen.

(28)

o

,

.

3 Om het ontstane water te binden wordt nu gedurende 2 uur portie-gewijze Na2S04oOaq toegevoegd, waarbij. de temperatuu~ stijgt tot 75-800C. Vervolgens wordt 24 uur gesu+fon~,e~d bij 105°,12 uur bij 110° en nog 12 uur bij 120-l220

c.

Indien de massa te dik wordt, kan met 98% H2S04 worden ~erdundo Bij deze sulfonering wordt 85-86% omgezet in R- en Schaeffer zuur. He~ gehalte van dit laatste zuur bedraagt ca. 10%.

Na verdunnen met een mengsel van 98% H2S04 ·en ·water. wordt de massa uitgegoten in water en bij 600 uitgezouten. Na 15 uur roeren onder koe'len' tot 30° heeft het R-zout zich in goed filtreerbare vorm

afgescheiden. Het filtraat (s.g.=1,24) bevat 4g. R-en Schaeffer zout per liter, hetgeen ~iét meer wordt opgewerkt. De verkregen vaste massa bevat nu 67-68%'R-zout, waarvan het Schäffer-zout gehalte 2-3,5% bedraagt.

Na oplossen van het ruwe product in water wordt met CaC0

3 geneutra-liseerd en gefiltreerd. Na uitwassen van het CaS0₄met heet water, wordt de oplossing met overmaat Na

₂

C0

3

2 uur op 90-95

0

C. verwarmd om Ca en Fe verbindingen kwantitatief neer te slaan. Ook wordt norit toegevoegd alvorens te filtreren. De verkregen oplossing,

die nu l20-l40g. R-zöut per liter bevat, 'wordt zwak aangezuurd op Congo papier en uitgezouten bij 50-55°. Na 12 uur roeren onder

ge1:ijktijdig"koelen tot 350C.wordt·een product verkregen met Schaeffer-gehalte 0,5-0,7%.

Het filtraatt wordt ~'p dezelfde Wijze nogmaals ui tg~zouten waarbij een 2e fractie met Schaeffer gehalte 1-1,8% wordt verkregen.

De Ie fractie wordt voor het drogen geperst, teneinde zeer zuiver R-zout te verkrijgen. (Voor de bereiding van dinol is zeer zuiver R-zout nOdig.) Het midden van de perskoeken levert een product met

zuiverheid 91-92%, de randen 88%. De 2e fractie levert na drogen een product met 60-68% zuiverheid. Het neerslaan in zwak zure oplossing doet een gemakkelijk te drogen product ontstaan. De ver-liezen bij het zuiveren zijn vrij gering. Ca.88-90% van de theoretische opbrengst wordt hierbij verkregen. _,

(29)

o

Ma teri aal bal ans.

1. Breken en malen van (3-naphtol.

Verliezen zljn hierblj buiten beschouwi~g gelaten. 2. Sul foneren. Totaal: 200 kg. naphtol 730 kg. 98% H2S04 255 kg. Na2SO 4 .Oaq 60 kg. 98% H 2S0 4 b~ te dikke massa 40 kg. 98% H2S04 ter verdunning 30 kg. water ter verdunning

è~è~=~~·

325 kg. R-zuur

25 kg. Schaeffer zuur

72 kg. G-zuur en andere sulfonerings-en oxydatieproductsulfonerings-en 255 kg. Na2S04

552 kg,_ H2SO 4 98% (overmaat en voor verdunning gebruikt) 86 kg. H20 (bij reactie ontstàan en 4 , .. .. 4 . ~

voor verdunning gebruikt) Totaal: ~~è~=~~. 3. Ve'rdumle'n en uitzouten. 4 ca. 280 1. ca. 95 1. ca. 345 1.

De sulfoneringsmassa wordt uitgegoten in 3000 1. water. Na verdunnen tot 4200 1, uitzouten met 655 kg. NaCl.

~~: 3000 kg. water,

1315 kg. sulfoneringsmengsel ,500 kg. water ter verdunning

'6'5'5'

"kg.

_NaCl

(30)

,0

o

4. Filtreren.

M~~: Filtraat: 3750 1.(s.g.1,24), wordt verWijde~d.

Totaal gewicht ~g~~=~g.

5

·Verlies:

4

g. R- en Schaeffer ZO'!lt per liter =

18 à 19 kg. Filterkoek: 750 1. Gewicht: 820 kg.

Vocht gehalte van de koek 40%.

67%

van de dr~ge stof is R-zout, waarvan het gehalte aan Schaeffer zout ca.

3%

bedraagt. Samenstelling van de koek:

328 kg •. H

20 + H2S04

318 kg. R-zout

10 kg. Schaeffer zout

164 kg. anorganische zouten en onzuiverheden Totaal: _~~~=~g.

5. Oplossen en neutraliseren.

Van de totaal 4500 1. werd bij ~ 3750 1. afgevoerd.

Totaal is 830 kg. H2S0

₄

gebruikt, zodat ruw berekend nog '750 X 830 = ca. 138 kg. H_2S0

4 geneutraliseerd moet worden.

4 5 0 0 . . ~~: 550 kg. water 550 1. 750 1. 50 1. 820 kg. filterkoek 140 kg. CaC0 3 Totaal: ~2~~=~~. _»::?~==l. 6. Filtreren. ~~~f Filterkoek: 315 kg. Vochtgehal te 40% ca. 12.6 kg. CaSO~;~a. 189 kg.

- Fil traat: 11501 ~:, To taal~è~=~~.

126 1.

74 1.

&~~=è·

(31)

o

6

7.

Zuiveren. Overmaat Na₂C0

3

toevoegen om. Ca- en Fe verbindingen neer te slaan.

In: 2150 1. oplossing - 2200 kg.

==

180 kg. Na2C03. 10 aq 18 kg. norit

8. Fil treren.

~~~. Filterkoek: ca. 35 kg. bevat slechts afvalmateriaal.

Filtraat: 2200 1. ca. 2360 kg, bevattend ca. 140 g. R-zout per liter.

9. Aanzuren en uitzouten.

é~. 2200 1. oplossing 100 1. ruw zoutzuur

(zwak aan zuren op Congo papier) 100 kg. NaCl 10 .• Filtreren.' - .. 2360 kg. 120 kg.

iÓ"O··-kg.

~~~~=~~.

Aangenomen is dat bij de eerste keer uitzouten ca. 50~ van de totale opbrengst uitkristalliseert'.

~~~. Filterkoek: 26~ kg. Vochtgehalte van de koek 40%. Samenstelling van de koek:

.'

106 kg. vocht 145 kg. R-zout

14 kg. Anorganische zouten en onzuiverheden Totaal: ~gg=~~.

Filtraat: ca. 2200 1.

11. V$l,rwerken van de filterkoek.

a) Voor het verkrijgen van zuiver R-zout wordt de filterkoek geperst tot koeken van 2'5 bij 25 cm.

b) D.e randen van de koeken worden afgesneden daar hieruit minder zuiver R-zout·wordt verkregen.

c) De koeken en randen worden afzonderlijk gedroogd in een droogkast.

(32)

Nemen we voor de randen ca. 2 cm, dan worden na drogen de volgende producten verkregen:

Uit de koeken: 109 kg. R-zout, zuiverheid 92% Uit de randen: 51 kg. R-zout, zuiverheid 88% 12. Verwerken van het filtraat.

7

Het filtraat van 10) wordt nogmaals uitgezouten met 220 kg. NaaI. 13. Filtreren.

~~~: Filtraat: ca. 2100 1, wordt verwijderd.

Filterkoek: 378 kg. Vochtgehalte van de koek 40%. Samenstelling van de koek:

150 kg. vocht

() 145 kg. R-zout

o

80 kg. Anorganische zouten en onzuiverheden Totaal: _~1§=~~·

Na drogen wordt hieruit 228 kg. R-zout verkregen, met zuiverheid 64%. Samenvatting: Grondstoffen: 200 k'g. (3-naphtol 830 kg. 98% H2S0

4

255', kg. Na2S0 4 ~Oaq 655 kg, ruw NaaI 320 k~. zuiver NaaI 140 kg. CaCo 3 180 kg. Na2C0 3.10 aq . 18 kg. nori t 120 kg. ruw zoutzuur 5100 kg. water

(33)

o

Producten: . 109 kg. R-zout, Zuiverheid 92 ~

51 kg. R-zout, zuiverheid 88

%

228 kg. R-zo~t, zuiverheid 64

%

Totaal aan zuiver R-zout: 290 kg.

Rendement: ca. 7~ ~.

8

Da~ de sulfonering van~, - naphtol van alle bewerkingen het langst

d~urt, word~ de capaci tei t bepa~d door het aantal

sulfonerings-. ketels en de ~erblijftijd daarin! In ,dit schema is, uitgegaan van

2 sul~one~~ngsketels en de verblijf tijd bedraagt 54 uur (zie

bereke-ning onder: ' "Apparatuur", sub. 2) 4 · , . • • • •

Bij continu sulfoneren kunnen dus 6 charges per week worden gemaakt. Hieruit volgt een jaarproductie van 90 ton aan zuiver R-zout.

Bij onderstaande berekeningen is', tenzij anders is vermeld, het volgende ~angenomen.

Koelen met water van 150 ; U

=

150 kcal/hr m2 oe.

Verwarmen met verzadigde stoom van 1500 • ,.

. U = 260 kCal/hr~'m2 oe.

Voor temperatuursverschi~~en, waarbij ~t varieert, is van de gemiddel~e waarde van ~ tI en ,~t2 gebruik gemaakt indien

il., t

l (' 2 A t 2 In gevallen, waarbij A t l

>

2 A t 2 is het logarïthmisch gemiddelde 'gebruikt.

=

2,3

1. Malen van 13; -naphtol.

Voor het malen van de stukken _,

_..

(3J -naphtol is gebruik gemaakt van

een slag~olen. De capaciteit h~ervan behoeft nog geen 200 kg.per

d~g te zijn, zodat hieraan weinig aandacht is besteed. 2. Sulfoneren.

(34)

o

9

2 gietijzeren ketels met roerwerk en verwarmings- respectievelijk

2

koelmantel. Capaciteit elk 1~00 1. Manteloppervlak 5,1 m • a) Koelen met zwavelzuur.

,

"

°

Gewicht.d:: 730 kg; s •. w.= 0,6; tb = 20 C; te = 14 C •. Benodigde warmtetoevoer: 730 x 0,6 x 6 = 2630 kcal. Koelmiddel: grondwater van 10°C; te = 12°C; At = 50C. Afgevoerde warmte: 150 x 5,1 x 5 = 3820 kcal/hr.

Koeltijd: ca. 0,7 hr. b) Verwarmen van 75 - 105°0. Benodigde warmtetoevoer: ~. -napptol.200 x 0,26 x 30 = 1560 kcal. Na2S04.Oaq.255 x Ó,26 x 30 = 1990 kcal. H2~04 98% 7~0

x

0,60 x 30 =13140 kcal. Totaal: 16690 kcal. S'toomverwarming; f1

t

= 65°C.

Toegevoerde ,warmte: 260 x 5,1 x 65 = 86100 kcal/hr.

' . '

Verwarmingstijd: ca. 0,2 hr. c) Verwarmen van 105 - 110°C.

Benodigde warmteto~voer:

i

van die onder b) = 2780 kcal. Verwarmingstijd: ca. 2 min.

d) Verwarmen van 110 - 122°C.

Bènodigde,.w~rmtetoevoer: ~

van de onder b) berekende = 6650 kcal. Verwarmingstijd: cao 5 miI?-o.

Berekening van de verblijf tijd in de sulfoneringsketel: Laden van H₂S0

4: 0,5 hr

.<l!-Koelen: 0,7 hr

Laden van ~ ~naphto~: 0,1 hr Suifoneren bij 60°: , 1,0 hr Laden van Na2S0

₄

oOaq. 2,0 hr, . . ... ' ',' . . ~ ... " ° _{0,2 hr}

Ver.warmen tot·~105 :

.- . . ' ..,~ ... .,... Î ",!:.. ~ ... • ,.-~.. ~ 0

24,0 hr ". -Sulfoneren bij .JIÇ>5 :

Verwarmen tot 110°: 0,1 hr Sul foneren bij 110°: 12,0 hr Verwarmen tot 122°: 0,1 hr

122°: \

(35)

o

Verdunnen:

Lossen van de ketel: Totaal: 0,3 hr 1,0 hr 54,0 hr 3. Verdunnen en uitzouten. 10

Een gietijzeren tank met roerwerk en verwarmings- respectievelijk

. 2

koelmantel. Capaci tei t 5500 1. Manteloppervlak 11,7 m • 3500 kg. water; S.W. = 1; t = 150C~ .

1300 kg.sulfoneringsmengsel; S.W.= 0,5; t

=

120°0. 3500 x 1 x (te - 15)

=

1300 x 0,5 x (120 - te)

Eindtemperatuur

=

32°C. , '

a). Stoomverwarming tot 60. ~c. iJ. t

=

104°C •.

Benodigde warmtetoevoer:" 4800 x 0,9 ;x: 28 = ,121000 kcal'. Toegevoerde ~arm~e,: 260 ~ 11,7 x 104

=

316000 kcal/hr. Verwarmingstijd: 20

à

25 min.

b) Afko~len na uitzouten tot 30° A t

=

24°C.

Benodigde warmteafvoer '5470 x 0,9 'x 30

=

147500 kcal.

Voor dit koelen is 15 uur beschikbaar. De koeling behoeft dus~

niet intensief tezjjn daar met water v~ 15° per uur 150'x 11,7 x 24

=

42000 kcal kan worden afgevoerd.

4. Filtreren.

~en 'filterpers met p~aten ~an 1 m bij 1 ~. Dikte van de pl~ten

4 cm, dikte van de ramen 3 cm. Vol~e v~ de filterkoek 750 1. Er zijn du~ 750 : 30

=

25 ramen no~i~. Leng~e van defilterpers, einden niet meegerekend 25 x 7 c~

=

1,75 m.

5. Oplo~~,e.~, .. E{n n~utraliseren.

Een open tank met roerwerk. Capaciteit 1900 1.

Dit volume is zo groot gekozen in verband met de 002 o~twikkeling.

6. Filtreren.

Een filterpers met platen van _.

t.

m bjj

t

~ m. Dikte van de platen' ,

.

. 4 cm" van de r~en 3 cm. Volume van de filterkoek 200 1.

Nodig 200 : 7,5 == 27 ramen. Lengte van de filterpers, einden

niet meegerekend, 27 x 7 cm

=

1,~0 m. 7. Zuiveren met Na2CO, en norit.

(36)

o

. Een open tank met roerwerk en verwarming~mantel~ Capaciteit 2300

l~ Manteloppervl~

7m2.

Filtraat van 6): 1200 kg; s.w.= 0,8;

y

= 200~ Waswater: 1000 kg; s.w.= 1; t = 90°

1200 x 0,8 x (te - 20) = 1000 ,x, ~ x (90 - te)

Eindtemperatuur = 55°0. stoomverwarming tot 95°0. _, _. .

Benodigde warmtetoevoer: 2400 x 0,9 x 40 = 86400 kcal. Toegevoerde warmte: 260 x 7 x 75 = 136300 kc~/hr. Verwarmingstijd: ca. 40 min.

8. Filtreren.,

11

Een filterpers als ,onder 6). Het volume van de koek is nu ca.40 1, zodat hier«met 6 ramen kan word~nvolsta~. ~engt~ van de filter-pers, einden niet m~egerekend, 6 x 7

=

42 cm.

9.~rèn'en uitzouten.

~

Een open tank met

roe~erk

en

ver~armings- respectiev~lijk

koelmantel. Capaci tei t 2800 1. Manteloppervlak 9,2 m2•

Daar .bij 8) .bij 950 werd gefiltreerd zal na aanzure~ vrij spoedig daarna kunnen worden uitgezouten. Dit g~~chi~dt bij 55°0.

Daarna koelen tot 35° •. Ook

h~er be~oeft

niet

inte~~ief

gekoeld te worden, daar hiervoor 12 uur beschikbaar is.

Af te yoeren warmte: 2580 ~ 0,9 x 20

=

46400 kcal.

Met wate~ van 15° kan per uur 150 x 9,2 x 25 = 34500 kcal. worden afgevoerd.

10. Filtreren.

Een filterpers precies zoals onder 6) daar ook hier het koekvolume ca. 200 1. bedraagt.

11. Persen van de fil terkó·ek.

a) Hier is gebruik g~maakt van een ~andp~rs welke koeken ver~aar

digd van 25 x 25 x 3 cm. Nemen we in het product 5% vocht aan en stellen we het s.g.óP 1,7, dan moet per' charge 100 _. dm3 koek'

' . . . '

worden gel~verd, hetgeen overeenkomt ~~t 54 kO,ekeJ?.Daar 1 ,charge 27 uur duurt (zie voorgaand~) bestaat de mogelijkheid ditzelfde

'persje ook voor andere doeleinden te ge~ruiken,hetgeen in dit schema ook is gebeurd.

(37)

o

12 (zie bereid,ing dino~sulfonzu~r)

b)Hêt verWijderen van de randen van de koeken geschiedt met de hand •.

~),Het drogen van d~ koek~n geschiedt in een droogkast met afme-tingen l~ x

-!

x ~ m. Ste~len we de etages op

4

cm, dan bedraagt de totale capaciteit ruim 200 van bo~engeno~~de ko~ken, zod~t

deze.kas.t tegelij~e~tijd ook nog voor andere doeleinden g~bruikt

kan, worden. (zie later)

12. Uitzouten van het filtraat van 10.

Ee~zelfde ~ank is .hiervoor geb~ikt als onder 9) met dezelfde

capaci teit.

o

Inhoud tank 2300 kg; s,w, = 0,9; t = 25

o.

Er word t u~ tgezouten bij 550 • .~ t = 11000.'

Benodigde warmtetoevo~r 2300 ~ 0,9 x 30= '92000 ~cal.

Toegevoerde ~armte: 260 x 9,2 x 110= 2615qO kc~/hr.

Verwarmingstijd: ca. l~min.

Voor het .. a;fkoelen na het uitzouten geidt hetzelfde als onder 9) genoemd.

13. Filtreren.

" .

Een filterpers,. als onder 6) Het volume van de fil terlfoek bedraagt hier·ca. 300 1.Er zijn dus 300 : 7,5 = 4<?tathen J;l<;>dig': .. ... ..'. Lengte van de pers (einden niet meegeteld) 40'x 7 cm=' 2,80 m.

"'~ l . . . .

(38)

o

V~q

13 OH OH + NaOH ~ S03Na ~a03S OH

2,3-dihydroxynaphtaleen-6-sulfonzure Na kan uit R-zout worden bereid door samensmelten met NaOH. In de literatuur wordt gewerkt

met 80-100~ NaOH en bij 200-250°. (13' en 14)

Men kan het NaOH ook gedeeltelijk door KOH vervangen. (15) Indien de temperatuur van de smelt opgevoerd wordt boven 3000 wordt de sulfonzuurgroep afgesplitst onder vorming van dinol.

(zie volgend hoofdstuk)

In de Duitse industrie (fabriek te Leverküsen) kon een rendement

van

90-95% bij deze omzetting worden verkrègen.

Het samensmeltenwer~ hier ingezet bfj 2400 met 70% NaOH en werd in

3 à 4 uur voltooid bij 2700 •

Om na te gaan of de smelt voltooid was, werd in een proefje aangezuurd met H2SO 4 en na uitkoken van ~~;2 werd gekoppeld met gediazoteerd m-nitroaniline. Zowel R-zout als dinol-6-sulfonzuur koppelen dan, maar geven verschillend gekleurde verbindingen. Aan de kleur is' derhalve te zien of de smelt voltooid is. (16) Toegepast proces.

De smelt wordt uitgevoerd door uit te gaan van een l2-voudige óvermaat 50% NaOH oplossing. Na verwarmen (tot 2400 ) en indampen

tot 70 à 72% wordt gedurende 2 uur het R-zout bijgeladen.

Hiervoor is·de fractie met de hoogste zuiverheid (92~) gebruikt. Ten gevolge van de reactiewarmte stijgt hierbij de temperatuur tot 2600• De temperatuur wordt nu verder opgevoerd tot 270-2720

en 3-4'uur'hierop gehouden. Om te yoorkomen dat de roeder blijft steken, kan voorzichtig wat water worden toegevoegd.

Na verdunnen met water laat men de smelt uitlopen in verdund zout-zuur, waarbij er voor gezorgd wordt dat de massa juist zuur reageert op Congo papier.

(39)

o

/

14 Uitwassen geschiedt met een half-verzadigde NaCl oplossing en

daarna met water. De filterkoek wordt vervolgens geperst, teneinde een zuiverder product te krijgen.

Na het persen wordt gedroogd. Materiaalbalans.

1. Alkalismelt.

è~: 270 kg. 50% NaOH _{175 1.}

109 ~g. 92% R-zout 75 1.

·50 kg. water ter verdunning 50 1.

Totaal: _~&~=~~. _~~~=è·

De hierbij opgegeven hoeveelheid water is zo gekozen, dat de hoeveelheid, nodig om het verlies bij verdampen aan te vullen, niet is meegeteld.

y~~: 75,5 kg. dinol-6-sulfonzure Na

9 kg. onzuiverheden uit R-zout 36 kg. Na2S03

1?3,5 kg. NaOH· 185 kg. water

Totaal: _~~2===~~· 300 1.

2. Neutraliseren ,-en 'koe1ën".-.

De alk.alisme1 t wordt gebracht in een oplossing van 470 1. zoutzuur (s.g. 1.15-1.16) en 60 1. water. I~: 429 kg. alkalismeI t 543 kg. zoutzuur 60 kg. water Totaal: èg~~=~~.

3.

Filtreren. 300 1.· 470 1. 60 1.

R~~: Filterkoek. ca. 90 1. Gewicht Il5 kg.

Vochtgehalte van de koek: 49%

(40)

o

.~

Samenstell~ng v~ de koek:

45 kg. water

63 kg.dinol-6-sulfonzure Na

.7 kg.ano~ganische zouten en onzuiverheden

Totaal: 1~~=~~.

Filt~aat 740 1, gewicht 915.kg, wordt verwijderd.

De filterkoek wo~dt uitgewasêen met 70 l.half verzadigde NaCl oplossing en daarna me~ 70 l.water.

4. EeTsen van de filterkoek.

15

Teneinde .. eenhog.ere . zuiverheid teyer~rijgenword t de ;eil terkoek gep.erst ... to.t koeken van 25 .. bij 25 .cm.in.een .. handperêje •. Daa~a

worden deze koeken gedroogd. Men verkrijgt zo 70 kg. dinol-6-sulfon-zure Na met zuiverheid 90

%.

samenvätt:lng; Grondstoffen: Eroduct: 109 kg~ 92

%

R-zout l35 kg. NaOH 470 1.: zoutzuur (s.g.1,15) 10 kg. NaCl 375 kg. water 70 kg. dinol-6-sulfonzure Na, Zuiverheid:90 _. _.

%

Rendement: 85

%

,

In.dit schema is uitgegaan van gemiddeld 2 charges per week. Een. v.e.el grotere productie zou mogelijk zijn met de gebruik~e

ap.paratuur •. Zo'n .. grotereproductie is echter niet in overeenstem-. ming .m~t de vraag. De apparatuur had kleiner gekozen' kunnen

I • f •

w.orden •.. Di t is .niet gedaan omdat dan meerdere charges in dezelfde _, _. tijd gemaakt.zouqen moeten worden, waardoor de kosten zouden

worden verhoogd. Bovendien is ~u.deze appara~uur voor andere

do.eleinden. eveneens bruikbaar,hetgeen bij een fabriek als deze onge-twijfeldmogelijk is,daar we de.productie van.dinol-sulf<?nzuur en dinol,.zoals. reeds eerder is opgemerkt,hebben gezien als onderdeel van een groot flexibel geheel.

Opbrengst per c~arge:70 kg. 90% dinol-6-sUlfonzure Na. Jaarproductie:7 ton •.

(41)

o

'0

16 1. Alkalismelt.

Een gietijzeren ketel met roerder en verwarmingsmantel.

Oapaciteit 3ÓO 1.

Manteloppe~vlak

1,7 m2•

Vo~r

het

m~teriaal

van de ketel werd een ijzersoort gekozen met de volgende samenstelling: 0,8 ... 1,0% 0; 14,5% S.i; 0,5% Mn. Dit materiaal is goed bestand tegen sterke alkali bij hoge temperatuur.

a~ VerWarmen van 50% NaOH. Gewicht 270 kg;s.w.=0,15; tb~ 20°0; te =240°. Benodigd~ warmtetoev~~r: 27~ x 0,75 x 220= 44000 kcal.

Verw~rmings~iddel:

Dowtherm van 360°0. U = 130 kcal/m2hroC.

-Nemen we a~ dat het verwarmingsmiddel in het begin afkoelt tot 200° en aan het eind tot 300° dan vinden we IJ. t = 102°C.

,Toegevoerde ~armte:130 x 1,7 x 102 = 22500 kcal/hr.

Verw~ingstijd: ca. 2 ~ur.

b) Verwarmen van de smelt van 260 - 272°0. Gewi9ht 350 kg;s.w.= 0,5. • ~! \

Ben9digde warmtetoevoer: 350 x 0,5 x 12 = 2100 k9~.

Toegevoerde .warmte:130 x 1,7 x 60 = 13250 kcal/hr. Verwarmingstijd: ca. 10 min.

2. Neutraliseren en koelen.

Een gietijzeren tank met roerder en koelmantel •. Capaciteit 1100 1.

Manteloppe~vlak:.

5,5 m2.Alkalismelt: 350 kg; s.w.= 0,5; t= 272°C.

Verdund.zoutzu\l,r: 680 kg;'

_{. ,}

s.w.~

_{. . . . .'}

1; t ~ 20°C.

_{- °}

350 x 0,.5 x (272 - t )= 680 x 1 x (t - 20) Eindtemperatuur=.72 C. Koelen. tot 20° met'.

~~ondwater

_. _{. . '}van 10Ö. t . =. 30° _e A t = 22°C. ' Benodigde warmte afvo er: 1030 x 0,85 x 52 = 456~0 kcal.

Afgevoerde warmte: 1~0 x 5,5 x 22 = 18100 kcal/hr. Koeltijd: ca.2tu'1:lr

3. FiltrereIl;.

Fil terper.s met platen van ~ m bij -} l!l. Dikte van de platen. 4 cm, van de ramen. 3 cm. Volume van de filterkoek 90 1. Nodig 90··: 7,5 =

12 ra~en. Lengte van de filterpers,(uiteinden niet' meegerekend)

~

12

.

x 7 = 84 cm •

4. Persen van de filterkoek.

Met het handpersje worden koeken.vervaardigd van 25 x 25 x 3 cm. _, Nemen we in het.einproduct.5% vocht ; a~ en·stellen.we het s.g.van J • ~ ,

de koeke~ op 1,7,~an moet per cha~g~ 43 dm3 koek wo~den geleverd,

(42)

o

OH OH

2,3-dihydroxynaphtaleen wordt bereid door hydrolyse van

2,3,..dihydroxynaphtaleen~6-sul~onzu,ur.

17

In de. li teratuur .. worden hoofdzak~lijk twee met~oden beschreveJ?-om deze o~zetting tot st~d t~ ~rengen. Eerst volgt hiervan een overzicht._ :"',_" ." ... ' . . . __ ."_ ... .

1) 2,3-dihyd:t'óxynaphtal~en .... 6-~ulfonzur~ ,Na. afzon9.erlijk yerhitten

op 23'0, - 2400 of samensme~ ~el?- met NaOH bij 300 _.' 3200 (17) Bij dit laatsté kan men ook direct uitgaan van R zuur.

• • .' " ' , N •• " •

2) Uitgaande'y;an ~inol-6-sulfonzure Na door langdurig verhitten

, . ~.... " ' . ) .

met verdund H2S0

_4.

De conc~ntratie' van het zuur en de druk bepaalt m,ed(? ~ij~ • de vereiste temperatuur. 150'- 1600 in ee~ a~toclaaf 2000 met 25% H₂S0

4 '

o . 180 - 2qO me~ _{H2S04 1:3} Idem m~t _{H2S04 1:6}

Andere methoden ter bereiding van dinol.

(15 ) (13)

(~7,18,19)

(20 en 2]J

~) 2-hydroxy-6-naphtoëzuur sul foneren en daarna met alkali samen-smelten en afsplitsen~van de carbonzuurgroep. (22:en 23) 2).2-amino-3-hydroxy-6-su1fonzuur onder druk met verdund

mineraal-' 0 '

zuur ver~itten bij 180 - 200 • (13)

Toegepast proces.

Hier is een proces toegepast- waarbij eveneens

dinol-6-sulfonzure-• t . , ' • ' t ' • •

Na onder druk verhit wordt met H2S04, zoals dit in de oorlog

in Duitsland werd toegepast. (25)

5 -" 6% H2S0~ wordt bij de~e ~ydro1yse gebruikt in een gewichts-verhouding 5 : 1.

(43)

o

Na 10 uur onder deze omstandigheden wordt gekoeld tot beneden 1000 en vervolgens na uits~orten in 'een koeltank, tot'250C.

IS

Na filtreren wordt ~et 1(erkrege~ dinol gezuiv~rd door koken met norit in 10 maal het volume water. Het na warm filtreren en

I

koelen verkregen omgekristalli~ee~de dinol is na drogen voldoende zuiver. " Materiaalbalans. 1 ~" Hydrolyse. ~:g: 245 kg. dinol-6-sulfonzure Na 1125 kg. water ~OO kg. 66% ~2S~4 Totaal: è~l~=~~. 2. Koelen en uitkristalliseren. ,~ , - '

1350 1. uit de onder 1) genoemde autoclaaf. 3. Filtreren.

Uit.' Filterkoek: ca. 120:,1. Gewicht 150 kg. Vochtgehalte van de koek,40%

90% van de droge stof is dino~.

Samenstelling van de koek: 60 kg. water ~ H₂S0₄ S2 kg. dinol 160 1., 1125' 1,., 65 1. ~~~~=~.

.... 'SPo'kg. dinol-6-sulfonzuur en onzuiverheden. Totaal:" è~2=~~.

Filtraat: ca. 1230 l.,welke wordt verwijderd. 4. Omkristalliseren •

. I .

In: 150 kg. filterkoek

12~kg. norit

ca. ~~og ~~. water

Totaal: è~gQ=~~. 120 1. 10 1,. 1200 1. è~~~=è· , I

(44)

o

~\

5. Filtreren.

Dit dient warm te geschieden.

,1!~~. Filterkoek 30 kg., ,ca.30 1.

Filtraat ca. 1300 1. '

6. Afkoelen.

19

Het filtraat van 5) wordt gekoeld waarbij het dinol zich in goed filtreerbare vorm afscheidt.

7 .'" Fil treren.

1!~~.' Filterkoek ca. 110' 1. Gew;Lcht 135 kg.

Vo,chtgehal,te., v~ de koek. 40

%.

Samenstelling van de koek:

55 kg. vocht 80 k&. dinol Totaal: 135 kg.

Filtraat: ca. 1200 1 •

. Na drogen wordt uit de filterkoek 80 kg. zuiver dinol verkregen. Samenvatting : Grondstoffen: Product: 245 kg. 90% dinolsulfonzure Na 100 kg. ?6~ H2S0~ 12tkg. norit, 2,325 ~g. water 80 kg. dinol Rendement 60%

Wat over de productie in voorgaand hoofd~tuk is gezegd, geldt

ook hie~ •. Indien we gemiddeld maandelijks 1 maal een

bovengenoem-de hoeveellieid dinol produceren komen we op een hoeveelheid

_.

.'~

(45)

o

20

. 1. Hydrolyse.

Ee~ gietijzeren gesloten ketel met roerder en verwarmings- resp. koelmantel. Aan de IIl,anometer is een regulateur verbonden, .die er voor zorgt, dat bij te hoge druk de wa!mte' toevoer (stoom) wordt afgesneden.

Capaciteit van de ketel 1500 1. Manteloppervlak 5,4 m2•

ar Verhit~en tot 180°C.

Gewicht 1470 kg.; s.w.= 0,85;

t

= 20°C

Verwarmingsmiddel: stoom van 240°C. A t = 124°C .•..

Benodigde warmtetoevoer: 1470 x 0, S5 . xl.6Q = 200.000 kcal. Toegevoerde ~armte~ 260 x 5,4 x 124 = 174.000 kcal/hr. Verwarmingstijd: ca. l t uur.

\

°

b) ,Koel.en t.ot 95· C.

Eindtemperatuur.van· het ~oelwater aanvankelijk 900 , aan het eind

der.koeling 50° .:. A,t = 6'J~C. -- \ ..

Benodi$de warmteat'voer: 1470 x 0,85 x. $5 ,= 10.6.000.kcal. Afgev:oerde warmte:. 150 x 5,4 x 67 = 54.300 kcal/hr. ' Koeltijd: ca. 2 uur.

2. Koelen en uitkristalliseren • _{.... A"'...} ._~

Een gietijzeren tank met koelmant~l.

Capaciteit 1750 1. Manteloppervlak 6,2 m2• Koelmiddel: grondwater van 10°C.

Koelen tot 20°0. Eindtemperatuur van het koelwater aanvankelijk 50°C, . aan het eind 13°C. At = 20°C. .

Benodigde warmteafvoer: 1470 x 6,85 x 75 = 93.600 kcal. Afgev.oerde warmte: 150 x 6,2 x 20 = 18.600 kcal/hr. Koeltijd:. ca. 5 uur.

3. Filtreren.

Ee~fil terpers met platel!l v~ ~ m bij ~ m. Dikte van de pl~ten

4 cm". van de ramen 3 cm. Volume van de fil te.rkoek 120 1. .. . " " ' , ~

Nodig: 120: 7,5 = 16 ramen.Lengte van de filterpers (u~teinden

(46)

o

!

21

4. Omkris~alliser~~.

Een open tank met roerwerk en verwarmingsmantel.

Oapaciteit 1900 1. Manteloppervlak 6,5 m2• Stoomverwarming tot

o 0

100 O. Ä t = 84 O.

Be~odigde wa~tet?evoer: 1360 x

Q,85

x,80 = 92.500 kcal.

Toegevoerde ~armte:, 260 x 6,5 x 84

=

142.000 kcal/hr. Verwarmingstijd: ca.40 min.

5. Filtreren.

Eenfilterpers met p~aten 'van 36 bij 36 cm. Voor. de gegeven-s

hier-'

..

'

over wordt verwezen naar de uitvoerige berek~ningen in volgend hoofdstuk.

6. Koelen~

Een open tank met roerwerk en koelmantel.,Oapaciteit 1900 1.

Mant~loppervlak 6,5 m2• Koelmiddel: grondwater vàn 1000.

Koelen '~an 90 tot 250• Eindtemperatu~r van het koel~ater

aanvanke-lijk _ 500', ,aan het eind 159C. &

t

=

220 •.

Benodigde warmte afvoer: 1~30, x 0,85 x 65

=

73.500 kcal. Afgeveerde warmte: 150 ~'6,5 x 22

=

21.400 kcal/hr. Koeltijd: ca.3~ UU! •

. 7. Fil treren. _.

.

Een filterpers met plat~n van ~O cm bij 50 cm. Dikte van de platen 4 cm, van de ramen 3 cm. Volume van de filterkoek 110 1.

Nodig: 110 : 7,5

=

15 ramen. Lengte v~ de filterpers (uiteinde~ niet meegeteld) 15 x 7·

=

105 cm.De filterkoeken worden gedroogd

in de onder voorgaande hoofdstukke~ ,genoemde d~oogkast.

Totale productie.

De p:t;'oductie aan de zuiverste fraètie van R~zQut bedroeg 34' ton per jaar.HiBrvan wordt 11 ton verwerkt tot dinol-6-sulfonzuur.De produc-tievan dit laatste bedroeg 7 tom per jaar •. H~~~van wo~dt 3 ton omgezet in dinol.Totaal wordt dus per jaar.geproduceerd:

23 ton R-zout, zuiverheid 92~. 16 ton.R-zout, zuiverheid 88~.

71. ton R-zout, zuiverheid 64%.

4

ton dinol-6-sulfonzure Na, ~uiverheid 90~.

(47)

o

22 Berekening van een filterpers, waarbij .verwarmd dient te worden, teneinde uitkristalliseren van de opgeloste stof te voorkomen.

WE? îîf§M45 doek

V//-d

plaat

In "de figuur is een doorsnede van de filterpers gegeven.

We hebben hier te m~en met warmteoverdracht van de stoom op het aflopend filtraat.

Deze warmteoverdracht bestaat uit 3 delen:

Ie van de stoom via de·condensaatfi"lm op het rechter grensvlak van de plaat. (zie tek.)

2e warmtegeleiding door de plaat.

3e warmteoverdracht van de plaat op het a~iopend filtraat.

1. Condensaatfilm.

Voor berekening van de warmteoverdrachtscoefficient kan hier gebruik gemaakt worden van de theoretisch afgeleide formule van Nusselt.

h =:gemiddelde waarde van de filmcoëfficient K = thermische geleidbaarheid

f

= dichtheid