Fabrieksschema: De bereiding van thiopheen

FABRIFKSSCHF. M A

Na~: J.A.Gelpke

Datum: Se:rtember 1951

Ond~rwerp: De bereiding v~ thiopheen

Literatuuroverzicht

Een overzicht van de oude literatuur betreffend~de bereidinc van thiopheen,ge>1ft St~d.nkorf 11) h

De rroces3en, die voor e"'ln nadere besoouwi:ng ~in' aanmerking komen, berusten alle op de reaotie van een koolwaterstof met ofwel S,of H2S,of 80_{2 •}

Zo zi,jn bev.processen bekend van C_{2 H2 met H28,die} met een juiste katalysator(sulfiden,vooral van Pb en N"n) een redelijke opbrengst aan thiophe~n ge~en. 2)

Ook CaH2 met py:det is fiogeli,ik. 1)

Een andere mog~lijkh~id is furan met H_S8. 16),17)

C₄K 0 ~ I~n8 - .. C₄H₄8 -l- HZO Kat : Al203 _ Bij een temperatuur vah 400°C eAn Opbrenist van thiopheen van 30% Tetrahydrofuran geeft tetrahydrothiopheen in een opbrengst van 9 O/~c.

'\ Het i s echter dut delij k, dat. deze rrooessen,met _C2H2 of furan aJ.s

I ~~'" ui tgangs;nateriaal ,nj ~t kunnen concurreren met de latere processen,

/

~r' / : " . ui tgaande van normale koolwaterstof"'~en, olefinen en/of diolefinen.

/ ;,'-" ,: van 4 C atomen of 1!Jeer (in het laatste geval ontstaan ook homo-. _ homo-. ' . / ' > logen)

,~4·" '1'J. Een ove:-zicht van deze rrooessen,systernatièoh gerangschi1r_{t,1.s in}

) ~~~ (~\11 het volgende s;aatje.

(':t<

',1.1\

11 t 10}

o

ui tg~sstof:f~n t errr C, ka-l-. conta,cti.1 d opbrengst ( ge11\"7;;) 30-50

butadieen en H~S 600 pyr:l et

ft 'ti' vOO .Al 2 o-z

ft d~O- J 20 SeC 56 -63 I'\~f ~ 3 ) i ; 15) '"1t

_l;)"

14) \ ~ 7) 8) butaan ;:; .. -. g·~en H~S Li20-Al207, -090 Al

°

"

-8 700 g~~n3 0,07 sec .... 0 ,,0-55

7';

71 30-40 I

I

4)

_"

_{:.:>02 550-} Al203-600 Cr203

Het blijkt ui t, di t staatj e, dat hèt proces met de eenvoudi,ste

grondstoffen,n.l.butaan en zwavel,de hoogste opbren;st geeft aan ~hiopheen.De apraratuur is ook eenvoudiger, daar het proces zonder katalysator werkt.De rea0tietijd is zaAr kort. Derhalve wordt dit proces ui.tverkoren .boven dp- andere

Besohouwiagen over het ~~OC>1S

Het proces is onderzooht door Sooon..v Vaou1.1JIi 8) en ook gepatenteerd

12) ,13 )

i De werking van S op butaan is aanvankelijk dehydrogenerend:

'"

-t.,.,. ...

I, . f L'

~ (l"~ t

~

t \

!

r))-

vtr

,

1_ ,).,.

~

;;r-

r

t

1

\

}

rJ.;,rty-)t,,

"I-

vy/.-.r

L _{C4 HS '-} 2S - ?

C~S·HzS

, "P -

~

~

J

Het is hierdoor

b

eg

ri.

j

:r

H

"11ijJ~,dat

C4H8 nog 113+.8 beter zal reaf;eren

~iflrf.tl

J...V

·

dan zuiver but aan. Di t is zeer belazJ.E;rij k, daar zuiver butaan niet op comme rciëele schaal te verkrijgen 1,s en wij dus zijn aangewezen

I op de C4 -fracti e, zoals dj, e door een oliereaff'nadrij wordt

....

•

2

/

Het hoge rendement wordt o.a. verkregen door een reoyol~ van niet-omgezette koolwaterstof.Als bijproducten ontslaan CS2{weinir>.H2S,

en een teer met 44~ S.Wi1 het proces eoonomisoh verantwoord zijn. dan moet de zwavel uit H_{2 8} en de teer geregenere~rd worden.

Hiervoor zijn in de laatste jaren in de U.S.A. processen uitgewerkt

en in de r r akt:!jk gebracht, die alle nl'!"'rkOT'len op de reactie:

2 E2S

+

802 - .» 38 +.lH20

Als katalysator wordt bij deze reactie geactiveerd bauxiet gebruikt

5),6),9).

In ons geval zal de t eer verbrand moeten werden met een deel van de H₂S,zodat daarna het ontstane 802 met de rest H_{2 S} in de juiste

Terh~uding gemengd kunnen worden.

Er wordt een materiaalbalans oPiegeven voor de continue productie

van t.hi oph~en, ui ti: aande van but aan: buta·,.n 100 zw av al 192

~

______

~

__

~

________

~

?

~~

78,

.

4

.

79, 6

--

1

-rk-

2-

----r

~-·

-ruwelthionheen t eer H2S liohtere

9

ö;i

thiopheen gaSSen

8,95,,: C82 Co;:

O,91~ residu .)

Met het oorsnrollkelijke getal 71 bij ruw thiopheen klopt de balans niet.Er blijken bi,1 berekeniIlg C en 8 t·~kort te zijn en wel ongeveer in de verhol),ding ZOalS~i in t.hioph~"!n voorkomen.Een nadere ~studie

bracht aan het licht, dat oVl'!r 71 kg zul ver thiophAen gesrroken wordt,zodat het zeer a "'lmelijk is,dat hier. een veriissing is

gemaakt en dat de bewuste 71 slecht ... ~ de 90!~ van het totaal ruw thiopheen voorstelt.Nemen we hiervoor danook 78,4,dan bli,iken alle

fouten zo goed als verdwenen te zijn,zodat dit de jui.ste oplossing moet zijn.

Zoals reeds gezegd, i s zuj ver butaan nj et te krijgen,het butagas

bevat ca. 20~~ (kan enigszins variëren) buteen,het,geen gunst_{.1g is}

want but~en 1. s r 8eds ten dRIe gedehydro~eneerd èn r~agp,ert dus sneller verder met de 8 dan but.étan.:Bovandien bevat het prOduct

butagas"'wisselende hoeyeelherien iso-verbindililgen,diü voor ons

"rroces onbrui kb aar zi,jn, daar zij ui tslu:l tend teervormin,; geven.Mede

om een voeding van zo goed mogelijk const.ante samenstelliDB te

krij gen, zullen deze i so -v~rbi n4l1ngen van te voren door destillati e worden vervvij derd.

Een materiaalbalans voer but agas of butl'Aen i s niet aa.nwezic,wi! zijn e;egevens bekend voor de hoeveelheid thiopheen bij een enkele reactie(dus zonder recycle) van but.een met S.Daar deze cijfers ook van butaan ·oekend zi.in,kon naar analogie met butaan ook een materiaal·balans voor het. butp.en-r~cyclerroces worrien opgesteld. En wel als vol~t: .

100 buteen - ->- (naar analogi e met butaan -recycle) --~ 80 thiorh,'en

- -0. 10 CS2

- > L C

3 en lichter

___ 56 recycle ~vn

Hieryol1r is totaal omgezet:

( 80;84 *- 10;76 x

t-+

2,130 x t).56 :57,1 butean. Om de C-balans slu1 tend t.e maken,moet dus ontst.aan zijn aan teer

(49/~ C):

(100-57,1) .48/56 .100/49

=

75,0

Daar we ook hier weer als gunstigste verhouding kw:S

=

1:1 hebben, wordt i!li;evoerd: 100'" 56

=

156 8

Het en1ge,.lat we nu nog n:iet. weten is da ontstane _{H2 S en} deze is dus te bepalen uit de totale materiaalbalans :

invoAr: 100 I- 156

=

i-..:56

uitvoer: 80 .. l0t-2-r-75

=

167

over ö9

3

Om

nu ~e materiaalbalans voor eAn butaan-butee~~engsel te

verkrij-gen( 20;0 butaen), tellen we bij de mater1aalbalans voor butaan

t

v~ de buteenbalans op, waarbij we aannemen. dat gAen onderlinge

bernvloeding o~teeedt en we dit dus additief mogen nemen.

Tenslotte tot onze fabri~k tArugkerend,willen we deze bepalen o~

een productie van 1 ton thiopheen ~er dag,d.i.4l,6 kgjhr.

De materiaaJ.balans voor de fabrtek wordt dan: input

butaan -buteen S

57,8 kgjhr

.1.07,2 11

, terwij 1 de recycle bedraagt: 47,3

uutput thio:pheen CS '

te.,f

EGS residu Cr.; en lichter kg /hr • . 41,6 ki'fhr 4,6 .. 45.5 " 71,5 '" 0,5 " 1,2 ." Uit de rroeven van de So~ony Vacuum blijkt,dat een k\., : S

veOhou-ding

=

1:1 de grootste opbrengst aan thiophAen geeft.Bij 700 1 s

I

dexreactietijd 0,07 sec.Fen hogere temperatuur is orlE,'unstig ; een

lagere evenAens,~ant de reactietijd is langer en daarmee een hoger

\ ~~~.:t-~oaan gekräakte"producten,teer e.d.Dë reactie mag dus ook

b '~OO beslist niet langer dûrèn~dan O,O?

sec

en dientengevolge

moet na afloop van de reactie zo snel mogelijk gekoeld worden. ~

Hiervoor wordt een ,iue:p.ch.. toegepast met ruw ,gekoeld thiopheen, van '" 7000_{C t.ot 120}0_C.

Butaan en S worden afzonderlijk verhit tot 7000 en daarna tezamen

gebracht voor de reactie.

Het proces is enigermate flexibel;men kan n.l.uit de recycle prOduc-ten af scheiden, desgewenst> het butadiëen en/of buteen.De opbrengst aan thiopheen is in dat geval natuurlijk lager.

Zouden we zuiver but adi ~en e..an di t pro ces onderwerpen, dan was het resultaat slecht door een grote mate van polymerisatie.

Het mag tot een gehalte van 30/~ aanwezig zijn zonder moeilijkheden

te veroorzaken.Dit gehalte wordt hier nooit breikt omdat de recycle

(zi~ boven) 47,3 op 105,1 toaal koolwatersof bedraagt,waarbij men

bedenke dat dezè!:;:'aI1ienlijke percentages bu"taan en butaan bevat. Corrosie

Belangrbjk is de co~roderende werkir~ van S en _H2S.Een hogere tem~.

dan 700 is niet ~oelaatbaar voor de verh1ttinesbuis der zwavel en de reactiebuis.Door de autoren wordt aanbevol,en 2?jc Cr-staal boven Cr-Nl.staal.Nog veelOet"iii:"-T"s staal met 27'fb Cr en 2% Al ; ofwel

chroomstaal bedekt met ~en Al-laagje.Het laagje moet volkomen het staal afsluiten.De beschermende werking hiervan wordt toegeschreven aan de vormine; van een Al-sulfidelaagje,dat het onderli~gende

staal te,en verdere aantasting beschermt.

De S-regeneratie

Er ontstaaabij het proces:

71~5 k~/hr H2S en 46,5 kgjhr teer

De ~t.eer (44;c 8) levert bl,j V"' rbrandi ng :

44/l00 x 64/32 x 45,5

=

40,0 kg/hr 802 Dit heeft nodig: 2x 34/64 x 40,0

=

42,5 kgjhr H2S;

Over: 71,5 - 42,5

=

29,0 kgjhr H2S

Dus moet 1/3 hiervan verbrand worden tot S02,o-pdat '-daarna H

2S en S02 in de j uistA v_rhouding bij elki~_,:~r gevoegd kunnen worden voor de regeneratie.

lj3~29,O~64j34

=

18,2 kgjhr 862

dus tonaal 58,2 kgjhr 80

_g

en 61,8 kgjhr H2S

Verkrijgen we hierbi.i 95/" omzet.ting,dan wordt teruggewonnen:

95/100i-3~32/64..c58,2

=

81,5 l<gjhr S

Daar de i~rut aan S 107,2 kgjhr was,is er dus een feitelijke

4

Beschrijvini bij het schema (zie tekening.)

In een oven,gestookt met deátillaatgas van de butagasdestillatie,

worden de koolwaterstof en de zwave~ verhit en tot reactie gebrach~

De S wordt uit een resetoir in ,ssmolten toestand aangepompt,door

een leiding met stoommantel (120 Ct. ...., - -

-De reactiebuis moet,zodaa zij uit de oven komt,tn de quenchtoreI'",,' .'

komen om de reactieproducten zo snel mogelijk af te Koelen.Als

,9.uencbmiddel wordt thiophAen gebruiJ<t,daar dit de rninsta complioaties

~eêft 6iJ~ verdereoscheiding.We kunnen berekenen de hoeveelheid ruw thiopheen van 20 ,die nOdig is om in deze toren de reactieproduc-ten van 700(, t,ot 120° te koelen:

1 kg thiophöen van 200 tot 120°C nAemt op: van 20 - 84 : 64.0,35 - 22,4 Cal

verdampen: :; 100 "

damp van 84 -120: 36.0,25 :: 9 " 13D "

( de v"'.!rdampingswarmte van thi opheen i s ui et bekend, doch n''.1.ar

anale-gi.e met benzeen: 94;furan: 95 en pyridine: 107,werd gekozen thiophEfBn

=

100) s.w. 11

"

"

ti butaan 60 0:0,55 CS2 ( 80 -19 0 ): 0,16 HS( 10-190°) :0,24

t~iopheendamp:0,25

teer : ?

Uit deze gegevens wordt geschat,daar bij Boger3 temperaturen niets bekend is,voor het gehele trajeot van 700 -120 en voor het gehele

mencsel een ~emiddelàe s.w, van 0,25.

(107,%

+

105,lJ.0,25.~ 700 - 120)

=

30780 Cal

Hiervoor nodig 3078°/130

=

237 kgjhr ruw thiopheen,die gedurende

het verdere proces meeloopt.

In de quenchtoren en de da~opvolgende te~rsoheider wordt het gr

oot-ste deer-Vin de teer af~escheiden,terwijl de laatste resten ià een Cottrell worden neergeslagen.De teer loopt af naar een teerput.

De gassen gaan verder naar een stripner,die het door koe11~ tot

400 vloeibaar geworden tr~opheen en _{CS2 voor het} over~rote deel

moet achterhouden,terwijl deokoolwaterstoffen en HzS verder gaan.

De ~~,E!,Q.p"~~_~~~ werkt bij 40

en

onder

Aen

druk van 4 atm.H2S en de lichtere koolwaterstoffen _{ontwijken, tervdjl de C4-fractie vloeibaar} f4chter blijft.

In de debutanizer heerst een druk van 3 atm.De vloeibars C₄-fractie uit de depropanizer is eerst voorgewarmd tot gasvorm,40 C.Eventueel

meegevoerd thiopheen en/of CS. wordt hier gescheiden en afgevoerd n

naar de hoofdrll.assa.Het u1. t de'Jkoeler komende but aanfract i e is voor recycle bestemd.

- - - -- - -

--Berekenip,g

De oven, al, kern vau het proo~., zal nader besohouW'd worden. Er zijn drie onderdelAU: de butaanv~rwarmtng,de zwavelverwamtng

en de reactiebu11.

(I) De butaan

5

Al. gemiddeld mOleoulair gAw10ht voor de buta~-butAAnvoeding,nlu.

de reoycle,kan gelden 57.

Voor de I.w.vinden we in d"'! litteratuur opgegeven:

13000F (geachat) van 68°F 0,40 0,35 0.~25 0,92 BTU/1b/oF 0,82 0,77 gem.: 0,63

Het volun;~_der koolwateratoffAu bij 7000C bedr9.,agt :

700 +- 273 x 105,1 x 22,4

=

1~9 m~ /'h ....

20 -t" 273 5'1 / .. ~

K"lmen we een doorstroomsl1elhëicl van 20 m/aec.,dan wordt de door.nee van de pij p: 139000

=

360Ó x 20

f

d.w.z. -0,191 dJn2 4 93 : -- 2"

'"

"-. 105 .•

1:

0,454 x ~1300 - 68) x 0,63

=

179700 (2) De ~m

Het vol u.me van

(kpt.: 444° C)

de S in darnpvorm bij 7COo C bedraagt:

700

!.

g

.1

Q

x 107,2 X 22,4 • 104

444 + 273 32

BTUjhr

Willen we ook hier w~er "l~n Aindanelheid hebben van 20 m/ eo.,dan zal. de doorauedA van de bui s rt10eten zi,j 11.:

104000

.

..

_..

:3600 x 2

1

d.w.z.ook weer een

Toe t~ voeren warmte

1 verwarmen vbeiltof 2 verdamnen bi'; . . 3verhitten v.d. damp

=

0,144

=

4 28 2"p1.' p " cm 125°-4~4oC 444°C 4440 _-700°C dJn2

D·u.x de s.w. • 3,79 Cal/rno1/oC en de verdampingswarmte 20,2 Cal/mol.

wordt dit:

{1~

4 x (

19~,2

x 3,79 x

~ä

+

1~Z,2

x 20,2)

=

30.600 J3TU,Ilr

(:3) De reactiebu1..

E1ndvolume der reaotiAnroducten:

212, ~) _{kg/hr,waarvan: _ 71 5 973} 71,5 kg H2S ~ x ~ 47,3 kg recycle: 47,3 x 973 L 56 293 42 1 kg th1' oph"'·::.n" 42.1 x ~ , • J • . ' • 84 353 4,6 kg CSZ 4.ox ~ 76 319 1,2 kg C7!

W

₉₇₃ 40 x

293

45,5 kg t~~r 45 .5 _{x -}973 200 573 X 22,4

=

274 m3 /hr

(voor de teer aaneenoYlien: 1r.G:200; kpt:~OOOC)

H-st beginvolu;11e der producten :I vol.koolwater.toffen ~ zwavel

=

l39Tl04

=

243 m~/hr

Al-

gemiddeld volume nemen we 260 m3 jhr.

6

De reactie i . sterk en1othe~.Zij i . ~~imenteel bepaald op 28.000 Cal/mol gevormd th1ophF,~n,è.i. ~~.6 x 28.600 x 4 ~ 55.400 J3TUjh: In verhouding tot de y,rarTDte, benodigd voor de voorverhi t.ting tot ?Oö?

is dit ean groot bedrag,vooral wa.üne~r we bAd.el1.k"!l1,dat d.~ reactie-duur slechts 0,0'7 sec. Tliag bAdragen.

We k1 ""ZAn daarom h~t getekende oventYJ'A en rlaatsen de buizen,waarm de reac+j e zal plaatsvinden zOdani&"dat deze het dichtst bij de

vuurhaard staan. ( a ~

f

i 0

0

0 0 C', (~., (') 0 Q 0 ₀ , lt

•

I"''' l .. '

•

c

600UC.

..

1).1. .5 C;' V Q ,. .r; n' fc' n .

-

...

De orzet ven de berekening zal nu zijn als volgt:

we maken een voorlo]"1ge bereRning van

r

...

et 8,2.r:Lt.eJ. buizen, nodig voor butac:n-en S verhitJ.ingeHiAruit bepalen we de oven-afmetingen en

:kunIlen vervolgenj" en nauwkeurigp.r berekening van het vereiat~ a4U-tal buizen waken.',rervolg",ns beralen we de afr.'etj, -gen, die de reacti~

buis zal hebben om in de vereiste reactietJj d het vereiste aanteJ. CeJ.. toe t~, vOer~n.

Tenslotte kurulAn we dan ook nog lie benOdigd;:> hoeveE"lh~d brandstof berekenen.

~ totale, voor d~ verhitting bpnoà.1gde warmte: 179 '700

+

30600

=

. 210.300 Cal.

Deze warrnt"- zal voornaY"'Al:i jk 600r straling,doch ook voor e"'IJ. klein de~ door convectie tot stand kOIflen. Vre kunnen hil'lrvoor tie volgende tweeterm opSChrijven: ,.

...

~

..1

i ' ) V /

(~)

Y

l

/

IJ

/.11

/

T T )

zie 18) waarin:

.?

f;.::

c,/IJ,

.. '

(/"

-

i Iic;" / ('\ ,-fG'j.> ...

"1,

(

-/

(

'

-

"/.s

t_ _

-Tg

=

tAillJî.ga& bij verlaten der verbrandingebuizen( in OR) T. :I gem. temp. der buizen

,-A

=

totaal bui zenonr G (;,t<':- )

A - aeq. vlakke opr>. d'3r bllJ zen

t?(c:r= factoE voor Acn OJl1 het ef'f1c1ente o:pr>.t.e krijgen

F

=

overall uitwi~6eling8facto2

h~

=

convectiecoëff. (BTUjhr ft OF)

i.

Q,'"'

=

warmteoverdracht

Hierin wordt de relat:l.p.f kleine convecti eterm verAenvoud1gd door he

=

2,0 te np.men en al1Á~n voor deze te.mm /1.:.),0P( /-1ep, en F

=

O,5?

--

o

1/1/(

Ij)

Sf _

;

Ts_

)

ft / +

7(;7: -

Is)

, _ I n Vn /

J

I~ Ilw

I

I

-I

r

I

l

G-em:! dd. bui steron8ratuur:

koolwat~rstof : 200 -7000

1

zwavel :1200 -70d~

5

o 0 Tg = 800 C

=

1930 R dus is:

jCf

/rlfl~~t

=

48.000 BTU,Ihr/ft2 Daar ~~

=

~10.300 :BTUfhr,is 2 «ACT' F

=

~10.300/48.000

=

4,38 ft Onderstelen we voorlopig,da1:. F

=

O,5~,dan is:

0( Ao~.= 4,38/0,57

=

7,70 ft

NU hadël.en W~ I. bui.z:en;de hartafstand der buizen kiAzen we 11 om.

(= 4 3/8") J .... "lngt8 dAr bviz'é'm: 1 m, =-

3,WP·

2

dan i a Acp n~r buis :4,~?5 x 1/12 x 3,28 : 1,11 ft

"Iyk

{!fj:/1"verhoudLS

:

~artafst,=d/O.

D.

=

",37/2,08

=

,

l,il3

--"3> 0(.

=

~t.~~.l

)

d.us: 0(

Acp

per buis

=

u,92x 1.11

=

1,02 ::t

G

d'~.s nodig 7,70/1,02

=

'f,7 ouizen Afmeting van de oven

7

Lengt.e varl ri-q buizen: 1 m,d'~ br~edt" van de oven wordt dan: 1,25 m.

::5t·~l, dat ~T ti OU1 zen lanze de Dovenkant lig :;~n en dat de afstand

van het hart Vai.L dA bui e tot warld eV09l1Aens: 11 om is, ·113.1.1. i s ct*"

leng-~e vau de bovenwand: 7 x 11

=

77 cm.

'!{lli.:.dzijde a = 4 x 11 = 44 om (vooI' G buizen)

'l

I

mU'J.rtj e c = bO cm t voor het ste*"nslag neY:Jen \ve cte 'iubbele oJ'pervlakte

hi ~rvan a..!.ll)

d = ;) 0 cm. e = ;3 0 cm I . 70 cm.

H~t total"'l binrl.enon:,p.rvl"l.k 'iVordt. 'lan tO,44-r U,77 -+ 0,50-t-G x 0,60)

r, x 1.25~ -:; , 625 me::, = 39 -ft G

«.

A p voor Ö bui,zen = 8 x 1~02 =28,16 :rte::"d.us ~ = effioiënt oven -oT'r~rvlak = 39 - 8,16 = 60,84 t't

Verhouding ARfA~p = 30,84/8,16

=

3,78

!Je j ui st~ waard~ van d~ :fao tor Jf \'J'or'i+. ~~vonden ui t ~/ A en

t

₉

~emissiviteit van het gas bij afgastemp.

r

₂ ) _ qp 1

In deze oven n~~en we een gemid1elde stralTngs1engte VAn ca. 40 cm :r~

=

1,25 ft

1 vol. but.a:m hp,~f+, ~od:ig voo::, vArbran·11ng G9 vol. lucht. t'llus G5%

overma Ü.

=

,~6, 5 vol.

1 vol. 041110 --" 4: vom eO_G

+

1) vol li..,O

D':vlrvoor 1 s no 11g ~e\'VVlest: 4 + Gt

=

6,5 vol 02. Ov~r 36,5 - 6 ,5 = 30 vo1( N~ plus overm::iat luoht.)

duS CO₂

=

4/(30+4+5)

=

;J,103 atm.

H2ü = 5/(30+-4+5 ) =0,130 11

PCO~x L = 0,103 x 1,S5

=

0,129 rHGU x L =0,162

De emissie

d~r

overige

(2-ato

mig~

b

gassen mag

ve~qaarloosd worden.

!Je straling var ... C02 en E2U 1 s adril ti p.f, dooh een correctie voor

interferentie dip.nt te worden aang~bracht.

Nu is:

E;

~

(.9c

o~

-t

~I!,.o

i

-

(g~

J,

I-

j

1Iw)4

In

-

X

- -

--

(%~

-

-(10)4&

x -rrriJ W'a':1Xin: QC02: 0,173 x <! U02 T /l00 ) 0,173 ~ 4 qH • x E 112 U( T /luO) 2ü

"ie

-

0,173 x S b OT /l00) 4

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

-

~.-I<L

I

--I

I

I

-L _ 8

Bovenstamde waaz.d~n ZlJll a"!ll functie van p.xL en T ;zij kunnen in

~en t abel gevolld~n worden,evo,nals do, cor~~ctieterm (100-%)/l00.

D~ cor!'eo:!tie:

Pe02-r t' _H~O

=

0,103 + 0,130

=

O.2~~,7, atm

bij Peo ₂

/(

feo··

₂ t p _H20 )

-

-

0,103/0,233

=

0,442 en PC02 .x: L -1-

r:H

~6-

:

0,129 + (J,162

=

0,291 i s de oorreotie ~~ ,8~.,

~f;Ä

=

(4100 J. .')500) - (1100 + 1200)

A

239 00 -

~~7

00)

.x: d' tlOO-3,8)/l00 =0,2545

Aor was ~ dus .1;' = 0. ti27 (tabel) ~

1[u mo€:!t dus praoi.es worden:

«A~

p

=

AcrFjF = 4, '8/0,627 - 7,0 l"t2

d.w.z. 7,0/1,02 - 7,0 buizen

Hiervan is voor de zwavel:

30600/210300 .x '1 ~ 1 buis

en voor but. aan:

179700/210300 x '1 ::: 6 buizen

De reactie

\\

Deze buizen liggeB zo dicht bi,j d", v1a'1'Jniel1,dat we voor

niet eOO,doch 900 C mo~t,qn nemen als afgastempo,ratuur.

T - \:.lOOoe

=

21l00R

g

-gem. ouistemp. 'J's

=

7000_C

=

_l7500R

L,~ ~ 0<11. F

=

30500 cp ~ Q was 55400 13TUftlr en F

=

0,627, dus ö(,Acr

=

b5400j1 0, 627x,')6500) :a '-:J

deze -ou1 zen

,c.Acp was 1,02 ft .... (onderstel dat ook de reaotiebuis GH _wordt

voorlopig),dan 1.s d.us het aantal. buizen ... G,ojl,02

=.ii..

De buizen waJ:en 1 );1 .Lang, dus ele .Lengte van de reactiebuis

=

~ m.

Voor de reactietijd van 0,67 sec.,is 01j deze ouislengte vereist

een d00rstro:;msnelh~id van de gassen van "4/0,07

=

G8,S m/seo.

En deze snelhei d gecombineerd rre t ~e -, '::'.; v ..;:r":~,l-.ken\ gem,) volume van.

260 m3 jhr geeft p-en doorsnede van de buis van: 2

260/(3600 x 28,6)

=

0,00253 m

oftewel een binnendi ameter van 2*"

( Hiermede verandert fI<.A niet noemenswaardig ver,eleken bij die

voor een 2" buis;dus di~Pis de juiste oplossing)

BenodigdA brandstof

We veronderstellen,dat de oven gestookt wordt met het destillaat

van de butagasdestillatie,~ventueel aangevuld met butagas.

I.p.v.enig :r'~roentage aan te nemen orntrant warmteverlies door

oonveot.ie naar bui ten, kunnen ',"fe dit verlies OOY oerekenen ...

Q

=

Uh. ~ -( T 1 -T 0 )

waarin: ÜR

=

0l/h

R

-1

:XWA

~-t

ljho)

convectiecoëff. binnenkant v.è.steen

" bui tenkant "

cdkte van de wa..'1.d

o-.,r~rallooëff . oP' . stenen wand hR-ho= Xv·· ;: UI:

=

A

R

t~rf'T:".b'innenkant oven

l

°

temp van dl'! orngeying

f

R

~.

i~'~"'-"'" ~

~d.

.

Ti

=

T

-k~

-

₌

I

1

-I

·

I

-I

I

L

\

_\

\

_\

\

'\}

,

Onderstel de volgend," dOdsIlAde der ovenwand

Xwfkw

=

Xl/kl + x2fk2 -r x3/k3 : 3/bxl/12 x 1/26 ~ 1jl2x 1/0,23 ~ ~3/8 x 1/12 x 1/0,195

=

2,234 Oonveotiecoëff.wand: 2,0 U_R =l/(t + 2,234 +

t)

:

0,3 BTUjhr/ft 2

rR

9

De oPfeTV1akte van de wand, waardoor verl! eS naar bui ten plaats heAft. /

at-b1-c.rf~t"!

=

(0,44 +- 0,77 f- 0,50 t- 0,70 t-O,30)

~

1,25

=

3,;)75 ro2z. 36,5

ft~

o

ste~ de v1~ter.1PErratuur fie~!}'.9J? __ ,~oger ,dan d~ afgast~mp., d. i . dus

900 = 2110 R en de -temp.van de omgeving. 20 C

=

520 R,

dan is:

Q = 0,3 X 36,5 x(2110-520) = 17.400 BTUjhr

in procenten i s dit dus een verli es van:

17.400 X 100/(210.300+ 55.400 +17.400)

=

6,2

%

'fotaal toa te voeren warmte: 210.300 + 55.400 -ft 17.400

=

283.:D00 BTU)hr

Bi ,i _{verbranden van 04 -gas&en} rr.et 251{ overmaat, lucht en laten

af-koelen der gaasen tot 500 0 komt vri.i : 11.500 BIfU,lhl'.

r

..

-10

Li teratuuropgave

G.Barrer & A.P.T.Easson : J.Chem.Soe.2100 (1938) Brit.Pat. 535.583 (1940) 1) 2) 3) 4) Bri t.Pat. 603103 (1948) R.E.~ona:ry,L.W.DevaneY/L.F..F.ujdisch,R.F.Mc Cleary,K.L.Kreuze,

Ind.70 Eng .Chen :~2 ,461, ~ 1950) _

5 )

6 )

7 )

8)

9 )

T .i.Doumani ,R.]".Deery, W.E .Bradley :Ind.~ Eng.Chem :36,329, (1944)

J.~Lee:Chem. Eng. 49,6 - 80 (1942 )

R.t.Me C1aary,L.E.Ruid1seh,J.T.C1arke,L.W.Devaney,C.H.Cu1nane,

B.E.conary: th1rd Wor1d Petr.Congress,seetion V,preprint 11

H.E .Rasmussen,R.C ~Hansford, A.lT .Sachanen:Ind.& Eng.Chem :l.ê.,316

(1946 ) F.G.Sawyer,R.N.Harder,L~K.Herndon,E.Morn1ngstar:

Ind.& Eng. Chem.~,1938 (1950)

10) G.G.Sehneider,H.Boek,H.Häusser:Berichte B70,425 (1937)

11) G ••• Ste1nkopf:nie Chemie des Thiorhens (1941) 12) U.S.Pat. 2.450.658 (1948)

13) U.S.Pat.. 2.450.559 ( " ) 14) U.S.Pat. 2.474.440 (1949)

15) U.S.Pat.2.410.401 (1946)

16) Y.K.Yur'e:a en V.A.Tronova: J.Gen.Chem. (USSR) 10,31 (1940) 17) Y.K.Yur'ev : Berichte l)69,440,(19~6)

I I·,.

T

ol,

utv,.

I I I o"en

h~~~~~~

..

1

de~

(~c4..e ~ ~d:-IJ

·

/(6'.

y.

.

/i)

'1::

(.2),

')

~z ~.

=

À

~~IcJ::

<

,1

~,

ti

,It.,/I.

2 ; :

d::

k.-d'~.a

::

~

-t/rf'

kJ.

1

-tt

~~

t.

~t:A~~~'/L~1

dun

~~

~ ~/'-"7T' IJ( _ ~J. ~. '7 e - (

4J

VeiY

~

=

J!

IJ.

~1ûUe-. A/o~.

~~

j

~/J ~. ~o

C0-lt

7/

a-~.

/I{

~

tJ,..J.

;: q/t; )( ~ ~'f

...

tt/ol x ~/),J.y ~ ~71 )t 0,

/)</

=

~

IJ.! /

/3T~~~

o/: ::. ~ ~ ~ / ::. tj.l-f" r /37..«

?-6.

-r.-~ II"~

.//=

~·dd..;J

~~

:.

~/'X ~/.tf.)

~

~

~/3

x

,?i?.r~/

~

~/?

x

~ ~"~tf'

=

~ öcf~

d/p.,J

f

:::

~..,-

~~

=

".tr

~

Jhi". /.?;.Z ., 1 I Y,

1

1 ~ / / .

1~/(h.,~ ~d~

~

Jr.x /u-

a-J

-1J~ ~

=

~ ~1

J

htd.

q./,h/j )(

AL~) ~~tf

1~./ls)~"1

..:=

5;..J.l3"'t,/AI-/~~r.

);!pot

6

~_

c:.

PPMdza-c.Ó

~d~

I~/

,,&~.

te

=

~~~.

T.

CTA~

~j

'/L'~

/

~ ~=

Otj..

O./~-7;)~ ~a--ü

0(",...:::- 0/ ~I' . ~

v

~ 'I( ~ ~

o

.

.

7;: - 7;

•

a

~

/ÛU

~ri

fiç; ....

~"/t.A-

,d/-

~~

~

:; I

t>t> / : /

~

a....:t-

.

~"

~~

7;;;;

/'/00" / .

VPV1~~~r

- I ~ ,) 1..e.J~.

=

.1/'7

/ ~r

=

";f'~ ~ _ Ot" ~.é.

Y

~ I _ !?~ /' - 0 " " - / ) J

;;;.

=

/~

J

?J,.~

;/1.1

oF

/I

=

/~.t ~~

jJ..~.1

~l

AI

~

~~

~

~

~ aA-~

...4'r

-~

~d4~4.kc

..

~ ~h:.~.

a

J.

~

fÎcl'

=

/f,,~

/r

2.:> ...fH1 0e(..-9$6

~

~

wA4

~~llf

\

~(f

k~e., ~dti'

-~

~

. . ue ...

~

~k~

~~

~J

~(L..~

. . . >

~~.~

tA

~

,

t:.. ~~~

~

á

/ekA

/

t...r-

~

~

/

~

4..~.

I I

/au~..ee-~

dt~~~~.

~d~~~

~~~

~~

:

cid

:=

ti.

a,

,6

T ::

;: a.

7{

c4 .

d~

!

t/'oo-

r)

11v.u

~~

~d'/

~'L"

"..,

.

~

/4--7

?

z:

~~

~

~~a..~/ ~

~~7r/

d'T:

0(

cf;:

c/J'

ç.

clT.

Ij;

~~~$-t:,~~'d,)

~/a-./ ~

~

~~

,

~

=

lP"

ptlv,7

4/.rea.

a9---~

~t:6t

dd -'/

~

~~

r)

~r

~~

,/fI'H1

1&

L"L;.

~

~

~,'

;r

-

é:

7"0

--é'=

7d~

=/

~.ç

otr

. ; c

~.

ai

álr/~-7j

.ao

IJlo

;;

f"

~

t

J )( 0,

IJ'?

x 3

6'

( T g

41Y...

1r:

x /~,

'{IJ

x

~

o"~,l

X 31t:NI 4/'/ x ~f'/ x //

6'