Verslag behorende bij het processchema van 2,3-dihydroxy-naftaleen

NOH r r i fiH( re5idu I l. __ rm vi. uit fHterpersU tlet. koot ~toom

naar cJinolo Il.

,

-2,3-D I HYDROXY-NAFTAL~EN B. J TERPELLE JAN.63 SCHAA L 1-20

'1 ,. <-: ~.'" .: .

•

--f:: :: _. l'jd

t

-

~;~ .• :'" ~ L«vt.. _~ t( 0.1>0 ",,-. I,~ " ~,O'>o

•

'

.

" , .

s.t>o

_:::::

.

4.

'> .. "I -: -'-'-~. I I-1--+ S:,Oo

.,

: ! , "6.0'0

E

11

_'6 + _,...

1.

00

al

() ...

,

11

11

~ t I~

.

. "', ₁₌ & :., 00 ... :;.

11

~ ± 9.00 0,'\ _V f!: ID, b-i) 10 ~~, f,. .. m~

_.

11. po /1 " I.!. tY,) 1,2 1= _t::: : 1-'= 13. [JO' 13 1=-:: I=: . I"I,~ ... /~~ Ë ~~ . I

Is:

()"f) I~ I----'--~ 16.~ J~ f----1-.

.

₉₁

1(.11>

'7

~ ~

•

1fP. th:> I"~ ;m:

.,

:::= \ /q.vv :r~

,

:uz ~.fT7> ,z<~

=

ti ::::~ LI, In> iJ2.b'O

BI

_~

.

" b:

...

_. . ,

Itl

,

1-,.. I ~3\oo .... :'

I

; .. ::-.9lJ ,. ..

l1

tl!! A4 210 x 297 mm ....,r~ x 297 mm

I. 11. 111. IV. V. VI. VII. VIII. IX.

x.

blz. Inleiding --- 1.

Enkele gegevens van het produkt--- 2.

Keuze van het proces --- 2.

Beschrijving van het proces --- 3.

Chemische en fysische aspecten van het proces -

7.

Materiaalbalans --- 11.

Warmte balans ---

17.

dpecificaties van de gebruikte ap~aratuur 19. Fysische constanten --- 24.

I. Inleiding.

2,3-Dihydroxynaftaleen behoort tot de grote groep van tussenprodukten in de kleurstoffenin-dustrie.

Dit zijn halffabri~katen,vervaardigt uit aro-matische en alifatische grondstoffen

(steenkolen-teer en aardolie) ,die door relatief eenvoudige reacties in eindproducten als kleurstoffen en ge-neesmiddelen omgezet kunnen worden.

Bij de bereiding van deze tussenprodukten

zijn steeds bepaalde hoofdbewerkingen noodzakelijk, zoals bijvoorbeeld: halogeneren,nitreren,sulfoneren, hydrolyseren,carboxyleren enz.

In de industrie worden deze hoofdbewerkingen voor verschillende produkten naast elkaar veelal in een enkele fabriek uitgevoerd,omdat dus zowel de grondstoffen als de benodigde apparatuur voor de uitvoering van deze reacties,en voor de

afschei-ding en zuivering van de produkten vaak grote

11. Enkele gegevens van het produkt. (1,5,6,7,13).

In 1894 werd voor het eerst een bereiding van

2,3-dihydroxynaftaleen beschreven door Friedländer. (1.) Het is een vaste stof,die uit waterige oplossing kristalliseer,t als monokliene blaadjes. Het smeltpunt ligt bij 1600-16100.

De stof is goed oplosbaar in alcohol, ether en ko-kend water, maar slecht in koud water. Hiervan maakt

c,-4-...t.<.

mert' bij de afscheiding van de verbinding.

2.3-Dihydroxynaftaleen,ter afkorting hierna steeds aangeduid met de handelsnaam dinol,reageert gemakkelijk met 1 mol diazokleurstof,zeer veel moeilijker met 2 mo-len,onder vorming van beitsachtige donkere azokleurstof-fen. Deze uit dinol te bereiden azokleurstoffen hebben slechte echtheidseigenschappen,maar zijn van belang als azocomponent bij het lichtdrukken.

Bij een onder-zoek door Ter Horst (7.) bleken en-kele derivaten van de ethyleenether van dinol wel goede was- en kleurechtheidseigenschappen te hebben.

Door Böeseken (6.) is gevonden dat dinol in kleine hoeveelheden toegevoegd het electrisch geleidingsver-mogen van boorzuuroplossingen vergroot.

111. Keuze van het proces. ( 2,3,4,5,8 ).

Alle in de literatuur vermelde bereidingswijzen voor dinol komen neer op het uitvoeren van een alkali-smelt en/of een hydrolyse van sulfoneringsprodukten van 2-naftol.

In een Duits patent (8.) wordt de bereiding van dinol uit 2-hydroxy 3-amino naftaleen 7-sulfonzuur, L door verhitting met 30

%

zwavelzuu~ beschreven.

De Bereiding van dinol uit R-zout via dinol-6 sul-fonzuur-Na betreft een proces dat op industriële schaal is uitgevoerd door de firma k.alle en Co te Niesbaden (2.),

bereidingsmethoden en is daarom gekozen voor dit pro-cesschema.

De produktie is gesteld op 1 ton per dag; dus ruim 30C ton per jaar. Hiervoor is eigenlijk alleen als ar-gument aan te voeren, dat het proces erdoor op (zij het kleine) industriële schaal uitgevoerd moet worden.

In feite bestaat er momenteel geen afzetmogelijk-heid voor een dergelijke~prodQktie van dinol.

Het is meestal zo, dat in een kleurstoffenfabriek de hoeveelheid benodigde dinol voor 1 à 2 jaar gelliaakt wordt in een tijdsbestek van enkele weken, waarna op een ander produkt wordt overgeschakeld met de gebruikte ap-paratuur.

Gezien de lage produktie en de lange reactietij-den voor de alkalismelt

(5t

uur) en de hydrolyse

(5

uur) zal dit proces in batch uitgevoerd moeten worden. Hier

-bij kan in continudienst steeds in 8 uur tijd een char-ge afgewerkt worden (zie tijdschema).

Het totaalrendement van het proces bedraagt 72 1~,

waardoor bij een dagproduktie van 1 ton dinol uitgegaan moet worden van 3 ton R-zout. }er charge is dus 1000 kg R-zout nodig.

IV. Beschrijving van het proces. ( 2,3,4,10,11,16,17 ) (Zie tijdschema en flowsheet).

Niet behulp van een transpërtschroef wordt 2000 kg vast NaOH in de smeltketel gebracht, opgewarmd en gesmol

-ten. De verwarming geschiedt door middel van dowtherm-d~np van 3800C in een verwarmingsmantel,die om de smelt-ketel is aangebracht. De dowtherID is op

dauwpuntscondi-ties en condenseert in de mantel. De temperatuur loopt in 1 uur op tot 3500C.

Onder voortdurend roeren wordt continu fijnkorrelig R-zout toegevoegd uit het voorraadvat via een

doseer-inrichting. Na 5 uur is alle R-zout (1000 kg) toegevoegd

en wordt ae temperatuur nog een half uur op 35000

gehou-den om de reactie te laten aflopen.

De toevoer van aowthermdamp wordt geregeld naar de

temperatuur in de smeltketel.

De neutralisatieketel is inmiddels ~evuld met

11. 000 kg was- en filtraatwater van de voorgaande charge.

en de roerder is aangezet.

onder invloed van de zwaartekracht loopt de

dik-vloeibare smelt in de neutralisatieketel. De

warmteca-paciteit van de smelt en de oploswarmte van de overmaat

NaOR doen de temperatuur hierin oplopen tot 870C.

Om plaatselijke grote warmteontwikkelingen te

voor-komen wordt de smelt door middel van een volumeregelaar

in 1 uur overgebracht.

De neutralisatie met zwavelzuur (~6 ~) verloopt

over 2 uur onder voortdurend roeren,eveneens om de

ont-wikkelde neutralisatiewarmte te kunnen afvoeren met

koelwater van 2000. De toevoeging van zwavelzuur met

behulp van procespomp 1 kan worden gere~eld door een

niveauregelaar op de H

2J04-voorraadtank en ook met een

volumeregelaar die de afsluiter naar de neutralisatie-ketel stuurt.

Bij de neutralisatie slaat dinol-6 sulfonzuur Na

neer,maar wordt door het roeren in suspensie gehouden.

Bveneens ontwijkt d0

2-gas,dat wordt uitgewassen

met een 5

%

NaOH-oplossing in de absorptietoren. Een

volumemeter voor de 30

2-gasstroom regelt de afsluiter

van de loogtoevoer. De aflopende sulfietoplossing

wordt opgevangen in eell opslagtank.

In de neutralisatieketel is een ankerroerwerk met

tegenhouders aangebracht om een goede warmteoverdracht

vanuit net midden van de ketel naar de wand te

verzeke-ren.

Nadat alle zwavelzuur is toegevoegd,wordt de d~lne

'.

"-Een temperatuurregelaar doet de afsluiter voor

het koelwater dichtslaan als deze temperatuur bereikt

is. }rocespomp 3 wordt aangezet, en deze drukt de

sus-pensie door filterpers 1. ~en drukveiligheid zorgt

er-voor dat de maximale druk,'tvaarmee de filterpers belast

kan worden (4,5 atm.),niet wordt overscnreden.

Het filtraat van deze bewerKlng (een 23,5 %-ige

Na2s04-oPlosèing) gaat als een produktstroorn naar een

ander deel van de fabriek.

het resid~ wordt gewasden met 2000 kg water,en

het filtraat niervan gaat terug naar de

neutralisatie-tank voor een volgende charbe. }'il treren en lii twassen

nemen resp. 2 en I uur in oeslag. ~a deze bewerkingen

wordt het residu (totaal ~14 kg),dat Lestaat uit

dinol-6-sulfonzuur Na, water,teeracbtige bijprodukten en

even-tueel niet uitgewassen Na₂;:)04' verdeeld over drie

hydro-lyse-autoclaven. Hierin is uit de filtraatopslagtar~ in

totaal 4.415 kg filtraat gepompt met behulp van

proces-pomp 3,aangevuld met 64 kg zwavelzuur teneinde een

op-lossing te maken met 6

/0

vrij zwavelzuur.

Onder goed roeren wordt in 1 uur de inhoud

opge-warmd tot 185°C door middel van condenserende dowtherm

van 2300C,die door een om de autoclaaf aangebracbte

ver-warmingsmantel strooiIit. De dowthermtoevoer wordt

gere-geld. door de temperatuur in de hydrolyseketel. Bij

185°C is de drLlk hierin opgelopen tot 11 atm.

Gedurende 5 uur worden deze condities genandhaafd,

waarna in 1 uur tijd weer tot 1000e afgeKoeld wordt;nu

met dowthermvloeistof van 200 • Ook hiervoor is een

tem-peratLlLlrregelaar.aangebracht.

De inboud van de drie druktanks laat men nu door

middel van de zwaartekracht zo snel mogelijk in de

kristallisatieketel lopen,waarin onder voortdLlrend

roeren in 2 LlLlr wordt afgekoeld tot 30°C met koelwater

van 20°C. Hierbij kristalliseert het in de

te-,

.~

vens als schrapers,om de wanden kristalvrij te hOQden.

De dQnne kristalbrij worut nQ met procespomp 4 naar filterpers 11 gepompt en in een half QQr

gefil-treerd. TQssen pomp en filterpers is ook hier een

drQk-veiligheid aangebracht. Het filtraat gaat naar de fil-traatopslagtank en het residQ wordt voor een zuivering door omkristallisatie naar de oplostank overgebracht.

Hierin wordt het. residQ~Onder goed roeren, opgelost in 4000 kg water,waarin 50 kg actieve kool aanwezig is om de verontreinigingen van het dinol te adsorberen.

Om de oplostank is een verwarmingsmantel aange-bracht,waar conaenserende stoom van 12000 doorgevoerd

wordt,waarmee in I Qut de inhoQd van de tank wordt

op-gewarmd tot 1000C. De stoomtoevoer is geregeld door de

temperatuur in de tank.

Hierna wordt de actieve-koo1-sQspensie illet behulp

van procespomp 3 door tilterpers 11 gepompt en in een

half uur gefiltreerd.

Aangezien het koekvo1Uille nu vrij klein is,wordt door blinderen het beschikbare filteroppervlak

ver-kleind.

Het residu van deze filtratie bestaat uit actieve

kool,geadsorbeerde dinol en de onoplosbare verontrei-nigingen. De actieve kool kan hieruit worden

terugge-wonnen en opnieuw gebrQikt.

Het filtraat gaat terug naar de kristallisatie

-tank en wordt daar onder voortdurend roeren in

2t

uur afgekoeld tot 300C met koelwater van 200C,waarbij ZQi-ver dinol Qitkristalliseert.

1I.e t procespomp 3 wordt de dunne kristal brij weer

naar filterpers 11 gepompt en in( een half uur gefil

-treerd. Het filtraat gaat naar de filtraatopslagtank,

terwijl het residQ (dinol + water) in de filterpers

gedroog~ wordt met warme lQcht van 500C gedQrenae 2 UQr. De persluchtleiding is aangesloten op de

vloei-stof toevoerleiding van de filterpers. ~a het drogen

wordt het dinol uit de filterpers verwijderd, gemalen en

in vaten opgeslagen.

V. Chemische en fysische aspecten VWl het proces.

( 1,?,~,12,13,14,15,16,18,1~ )

De eerste in dit proces optredende chemische

reac-tie is een open alkalismelt bij 350°0 van de uitgangsstof

R-zout (2-hydroxy-naftaleen 3,6-disulfonzuur Na),waarbij

de sulfongroep op de 3-plaats vervangen wordt door een

OH-groep. Hierbij is gebruik gemaakt van het feit,dat in aromatische polysulfolizuren de sulfongroepen partieel

ver-vangen kunnen worden door OB-groepen, waarbij

hydroxysul-fonzuren ontstaan.

Na neutralisatie van de smelt met zwavelzuur wordt

van het .. ontstane 2, 3-dihydroxy-naftaleen 6-sulfonzuur Na

(hierna steeds dinol-6-sulfonzuur Na genoemd) de tweede sulfongroep afgesplitst in een hydrolysereactie met een

6% zwavelzuuroplossing,waarbij het eindprodukt

2,3-dihy-droxy-naftaleen (dinol) gevormd wordt. De reactie wordt

uitgevoerd in een autoclaaf bij een temperatuur van 185°C

en een druk van 11 atm.

De reactievergelijkingen zijn:

1°. Alkalismelt

2°. Neutralisatie

CO

ONa

+

~

a2

S03

+ 2

H2~C4----

~~

O~OOH

+ 2 _{Na2 ci04}

S03Na

V

ONa S03Na OH

+ ;302 + _{H2 0}

30• Hydrolyse

+

00

OH +

OH

NaHSO

4

De alkalische smelt en de zure hydrolyse van aroma-tische sulfonzuren zijn in het algemeen zwak exotherme of zwak endotherme reacties. Bij het opstellen van de warmte balans is de bijdrage van de reactiewarmte dan ook verwaarloosd.

Er zijn hoge temperaturen (tot 3500C) en è~n.grote overmaat NaOH nOdig voor de vervanging van de sulfon-groep door een OH-groep in een alkalismelt.

Naarmate de temperatuur hoger isJstijgt de reactie-snelheid (ongeveer een verdubbeling per 10°C temperatuur-stijging).

Bij atmosferische druk kunnen deze hoge smelttempera-turen alleen bereikt worden als watervrij NaOH (smpt:3l80 )

gebruikt wordt. Neemt men loogoploslng, dan zal de reactie in een autoclaaf uitgevoerd moeten worden om de reactie-temperatuur te kunnen bereiken. Zo geeft bijvoorb~eld een

50~-ige NaOH-oplossi~g bij 3000C een Qruk van 50 atm. Omdat gebruik van een autoclaaf bij de alkalismelt moeilijkheden zou geven met de dosering van het vaste R-zout,is de werkwijze met watervrij NaOH gekozen. Vast KOB kan ook gebruikt worden,maar is duurder.

Bij het oplossen van de smelt in het water van de neutralisatieketel zal de oploswarmte van de grote over-maat NaOH vrijkomen, terwijl ook de neutralisatiewarmte

bij het aanzuren met zwavelzuur moet worden afgevoerd.

Tijdens het neutraliseren slaat dinol-6-sulfonzuur-Na neer ,omdat hiervan de oplosbaarheid. in warm water sterk gedrukt wordt door de grote hoeveelheid ~a2S04

en dus ook het uitzouteffekt zo groot mogelijk.

Door middel van de watersuppIetie kan men de

omstan-digheden zo kiezen, dat de oplossing bij 5000 juist

ver-zadigt is aan Na₂S0

4, waarbij dan de oplosbaarheid van

dinol-6-sulfonzuur-Na minimaal is. Het is echter beter

om geen verzadigde Na

2304-oplosing te maKen om

kristalli-satie bij het verpompen door koude delen te voorkomen.

De zure nydrolyse wordt in een autoclaaf uitgevoerd

bij 1850C en 11 atm. De in óe literatuur gevonden

reactie-tijden varieren van 3 tot 15 uur, afhankelijk van de

tem-peratuur waarbij gewerkt wordt en van de gewenste

omzet-ting. Het aanwezige H

2d04 fungeert als katalysator bij de

hydrolyse. ]::;en 6f~-oplosing beeft de qeste resul taten.

Een hogere zuurconcentratie bevordert de vorming van

een teerachtig bijprodukt.

technisch

De uitgangsstof R-zout is alsYzuiver produkt in de

handel verkrijgbaar. Het wordt gemaakt uit 2-naftol door

sulfonering met overmaat geconcentreerd zwavelzuur bij

IIOoC, gevolgt door neutralisatie en zuivering. Meer nog

dan uluol is R-zout een zeer belangrijK tussenprodukt bij

de bereiding van azokleurstoffen.

De beste materialen voor een alkalismelt zijn, gezien

de corrosiebestendi~neid, koper en nikKel. Om economische

redenen wordt echter in ~e industrie meestal gietijzer

toegepast.

De hydrolyse in het ",terok corrosieve verdunde

zwavel-zuurmilieu wordt praktisch altijd uitgevoerd in met lood

beklede apparatuur, hoewel ook bekledingen van eboniet en

fenol-formaldehyde-llarsen in aa.l:llTLerKing komen in een klei

-ner teillperatuurgebied.

De in de literatuur (1,2,3,4) vermelde rendementen

varieren voor de alkalismelt van 87-~5% en voor de

hydro-lyse van 70-85fo. Het chemisch rendement bedraagt bij goede

uitvoering vaak ~8-100%. Grote verliezen treden echter op

bij het afscheiden en zuiveren van de produkten. Bij de

berekeningen voor de maGsabalans is aangenomen, dat het

hydrolyse 100%.

In het dinolproces gaat per charge een noeveelheid R-zout, overeenkomend met 3 gew.% van het in de smelt~etel gevormde dinol-6-sulfonzuur-1a, over in hoogmoleculaire en opoplosbare teerprodukten. Verder gaan 10 gew.% verlo-ren bij de filtratie van de geneutraliseerde smelt. Het rendement van de omzetting in dinol-6-sulfonzuur-Na

be-draagt dan 87fo. Van het hieruit gevormde dinol gaan

13 gew.~ verloren bij het om~ristalliseren (geadsorbeerd aan de actieve kool) en nog eens 5 gew.% bij de filtratie van de geneutraliseerde smelt. riet rendement van de

twee-de omzetting i s aan 82~, zodat het totaalrendement van

het dinolproces wordt: 0,87 x 82

=

72%.

R-zout 111.G.348 .8710 _{Dinol-6-sulfonzuur Na} 1Vlol.Gew. 262 82f~ Dinol lvi. G.160 Voor een produktie van 1000 kg dinol per 24 uur moet uitgegaan worden van;

1000 x 100 x 348 _{3020 kg R-zout •}

. 72 160

Uitgaande van 1000 kg R-zout wordt per charge dus ca 330 kg dinol gemaakt.

De e van de stoffen R-zout, dinol-6-sulfonzuur en p

dinol bleek niet in de literatuur te vinden. Een benade-ring hiervoor is berekend volgens ~~_E~~~!_~~~_~~EE:

C _p

=

C

=

P

De moleculaire soortelijke warmte van een vaste stof is de som van de atomaire soortelijke warmten, die voor de meeste atomen 6,2 Cal per oe en per

gramatoom bedraagt. Behalve voor de meeste lichte elementen, waarvoor bij toepassing van deze regel

genomen wordt: H C N

o

Cp in Cal/ oe grat.

2,5

2,0 3,0

4,0

Ter controle is voor naftaleen hiermee berekend 0,31 Cal/gr.oC. Gevonden in de literatuur (21)

o

VI. Materiaalbalans. 1. Smeltketel. R-zout NaOH In: Totaal 1000 kg 2000 kg 3000 kg Ui t: - x) Dinolbsulfonz.Na 3 l\;aOH Na₂S0 3 H 0 2 Bijprodukten Totaal

x _, J _{Dino16sulfonz.Na}

==

(IIC)

ONa

3 _{30,-Na~ ~ ONa}

.5

2. Neutralisatieketel.

In: UIt:

Uit filterpers I: Dino16sulfonz.Na

filtraat wassing 2171 kg Dinol

~uppletie van: SO -gas

2 a) H 20 5000 kg Na2S04 b) H 2S04(96%) H2O-totaal H 2S04 2405 kg Bijprodukten H 20 105 kg Filtraat uit opslagtank 4415 kg Uit smeltketel 3000 kg Totaal 17096 kg Totaal 854 kg 1655 kg 362 kg 104 kg 25 kg 3000 kg 767 kg 21 kg 184 kg 4047 kg 12060 kg 25 kg 17104 kg

In: zie uit bij de neutralisatieketel. Uit: in filtraat in residu Dino16sulfonz.~a 73 kg Dinol 21 kg \. I ' Na 2S04 3947 kg H 20 11815 kg Bijprodukten --~'::" k~ Totaal 15856 kg Totaal Totaal uit 16;;120 kg. 12. I, 6~4 kg --- kg ~~ 245 kg 25 kg 1064 kg

Het wordt uitgewassen met 2000 kg water van 20oC.

Ui t: in filtraat in residu Dino16sulfonz.Na 37 kg

_---

657 kg Na 2S04 100 kg

---

kg H 20 2034 kg

---

211 kg Bijprodukten

_-

kg

_---

25 kg Totaal 2171 kg Totaal 8~3 kg Totaal uit 3064 kg

4. ~~~E~!~!~!!~. (Totaalmassa's voor 3 vaten genomen). In: Uit filtraat-opslagtank ;:)Llppletie van: H 2S04 (~61~) H 2S0

4

H 20 Residu van filterpers I Totaal 4415 kg 64 kg 2 kg 8~3 kg 5374 kg Uit: Dinol l~aHJO 4 H 2S04 h 20 Bijprodukten Totaal

5.

Kristallisatietank. Dinol NaHS0 4 H 2S04

H

2

°

In

=

Uit ( zie bij

4.).

10 filtratie.

In: zie uit bij 4.

in filtraat Uit: in residu 21 kg ---620 kg ---128 kg ---4048 kg ---Bijprodukten _kg ---Totaal 4817 kg Totaal Totaal u i t : 5074 kg. 422 kg 620 kg 128 kg 4179 kg 25 kg 5374 kg 401 kg kg kg 131 kg 25 kg 557 kg

Het residu van deze 10 filtratie gaat naar de

n

In -- Uit. Res.: Dinol H 20 Bijprodukten Actieve kool 401 kg 131 kg 25 kg ~otaal 557 Kg 50 kg 4000 kg 4607 kg 2° filtratie. In: zi e bi j 7. Ui t: in filtraat in residu Dinol 349 kg

---Bijprodukten kg

---Actieve kool kg

---H 0 40j3 kg

---2 Totaal 4442 kg Totaal Totaal uit: 4607 kg 52 kg 25 kg 50 kg 38 kg 165 kg

Het filtraat gaat nu terug naar de kristallisatie-tank, waar geldt totaal in = 4442 kg.

6 6 • E~~~~EE~E!_~!. 3° filtratie. In: zie filtraat bij

7.

Ui t: in filtraat in residu Dinol 21 kg

---

328 kg H 20 3'~~2 kg

---

101 kg Totaal 4013 kg Totaal 429 kg Totaal uit: 4442 Kg.

11

~

_\\

In:

Van 10 filtratie: Dinol NaHS0 4 H₂S0 4 H 20 Dinol H 0 Van 30 filtratie: 2 Totaal Uit: Naar neutr.tank: Dinol

NaHS0 4 H 2d04 H 0 2 Naar hydrolysevat:Dinol NaHS0

4

HSO₂ " ₄ H 0 2 Totaal In: liL l! I l \' .--., . r SO -gas -:- ' i ₁₈₄ kg 2 5%-1~aOH-oploss • NaOR 230 kg _./'" _H20 4370 kg Totaal 4784 kg 21 kg 620 kg 128 kg 4048 kg 21 kg 3992 kg 8830 kg 21 kg 310 kg 64 kg 4020 kg 21 kg 310 kg 64 kg 4020 kg 8830 kg Uit:

7,5

~ Na

2

S03-opl. ~a2S03 362 kg H20 4422 kg Totaal 4784 kg

Inkomend in: 1. Smeltketel; R-zout NaOH 2. Neutralisatietank: ~6% zwavelzuur oploswater 3. Filterpers I: oploswater 4.. üydrolyseva t: '::J61~ zwavelzuur

7.

Oplostank: oploswater actieve kool 1000 kg 2000 kg 2510 kg 5000 kg 2000 kg 66 kg 4000 kg 50 kg ~. Gasabsorptietoren: 5%-NaOH-oplossing 4600 kg Totaal 21226 kg Uitgaand bij: 3. Filterpers I: filtraat Dino16sulfonz.Na Dinol 73 kg 21 kg Na₂30₄ 3947 kg H₂0 11815 kg

6b. Filterpers 11: 20 res.

Dinol 52 kg Bijprodukten Actieve kool H 20 6c. Filterpers 11: 3° res. Dinol 25 kg 50 kg 38 kg 328 kg H₂0 101 kg

~. Absorptietoren: afstroom

7,5% Na2S03-oplosS~4784 kg

VII.

Warmte balans.

°

1.

~~~!~!~~~!L temp. 20 - 3500

e

.

865.000 335.000 2.

NaOH: temp. verhoging smelten

R-zout: temp. verhoging 346.000

kJ kJ kJ

Totaal 1.546.000 kJ toe te voeren

warmte door middel van condenserende dowtherm van 380°C. ~~~~E~!~~~~~~!~~~!, temp. 20°_ 87°_ 50°0. Oplossen smelt 20°_ 87°0 Uit smeltketel 1.230.000 kJ Oploswarmte NaOH 1.790.000 kJ ft _Na 2S03 28.800 kJ Totaal 3.048.800 kJ Neutralisatie: temp. 87°C Neutralisatiewarmte 2.780.000 kJ

°

°

Bij Afkoelen van 87 naar 50

af te voeren 2.100.000 kJ

Totaal 4.880.000 kJ af te voeren met koelwater van 20°C.

4

_.

H_{_l_E~_~~~Y~_,} · d I t t _emp. 20°_ 185°- 1000e •

Bij opwarmen van 20°_ 185° toevoeren:

M.Cp.~T

=

5.473 x 3,3 x

165

=

2.~80.000 kJ door

middel van condenserende dowtherm van 2300e.

Bij afkoelen tot 100°C afvoeren:

185 - 100

x

2.~80.00C

=

1.540.000 kJ met be-165

5.

~E~~~~~~~~~~~EL

temp. 100°- 30°0.

Met koelwater van 20° af te voeren warmte bij: 1° kristallisatie: 100 - 30 x 2.~80.000

=

165 2° kristallisatie: 1.260.000 kJ ru.Cp.AT

=

4.442 x 4 x 70

=

1.240.000 kJ.

°

°

7.

2E!~~!~~~, temp. 20 - 100 C.

Toe te voeren warmte:

M.C

.4T

=

4.607 x 4 x 80

=

1.470.000 kJ met

p

°

VIII. Specificaties van de gebruikte apparatuur. 1. 3meltketel.

---Materiaal: gietijzer Inhoud: 2,00 m3 Diameter: 1,25 m Hoogte: 2,30 m

Diameter van de aansluitingen voor:

R- zout 160 [am NaOH. 160 rum Afvoer 120 illffi Verwarmingsman"tel: voor Beschikbaar oppervlak Diam. dampinvoer Diam. vloeistofafvoer dowtherm van 38000 6,38 m2 en

8,7

atm. 120 rum 40 mm 2. Neutralisatieketel.

Materiaal: met lood bekleed constructiestaal.

3 Inhoud: 18,5 m Diameter: 1:ioogte:

2

,5

m 3,8 m

Diameter van de aansluitingen voor:

.J!lil traa t ui t de filtraatopslagtank: 60 mm H 2O-suppletie: 60 mm liltraat uit filterpers I: 60 mm Alkalismelt: 120 1lllli H₂;:)°4- su.PPletie: 60 rllill SO -gasafvoer: 2 120 ffiIIl

Koelmantel voor waterkoeling

Beschikbaar oppervlak 22 m2 Koelwater: diam. invoer diam. afvoer 60 rnm 60 mm

Type: Schule filterpers, half geautomatiseerd, met pneumatisch aandrukken.

Gewicht: 10.500 kg

lVlax. druk:

4,5

atm.

Vrij filteroppervlak: Afmetingen van platen

en ramen: Aantal koekramen " platen 30 31 1000 x 1000 mm f(aamdikte: Totale lengte: 25 m.m 2,20 m

~ateriaal: met hardlood bekleed constructiestaal

2, ') m0

Inhoud:

<-Diameter: 1,25 m

Hoogte: 1,80 m

Diameter van de aansluitingenll voor:

Filtraat uit de

fil-traatopslagtank:

H₂

..:.i°

₄-suppletie:

Afvoer:

60 mm

40 mm 60 mm

Roerder: as met lood bekleed, speciale afdichting.

Verwarmingsmantel tevens koelmantel: voor dowtherm

Beschikbaar oppervlak 5,1 m2

-,,-erwarming : dowtherm 2300C

diam. ciampinvoer 250 mrn

diam. vloeistofafvoer 60 mm

I

Koeling: dowtherm 20°C identiek.

diam. vloeistofinvoer 60 Inill

5. h.ristal1isatietank.

./ lllateriaal: met lood bekleed constructiestaal

(in-clusie~gerder ) Inhoud: 5,-" 3 m 3 " Diameter: Hoogte: 1,5 m 3,0 lli

Diameter van de aansluitingen voor:

vloeistofinvoer uit hydrolysevat :

vloeistofafvoer:

60 rum

60 1Ilill

Koelmantel; v.oor~koe1water van 20°0.

Beschikbaar oppervlak: 13,2 m2 A.oelwater: diarn.

"

invoer afvoer 40 rum 40 mm

Type: ~chule filterpers lliet geemailleerde platen

Gewicht: 5.100 kg

Max. druk:

4,5

atm.

Afmetingen van platen en ramen:

1.000 x Aantal koekramen 1.000 40 platen Raamdikte:

Totale lengte:

41

25 IlliIl

2,70 m

mm

7.

2E!~~~~'

~ateriaal: constructiestaal(inclusief roerder).

Inhoud: 5,3 m3

Diameter: 1,5 m

Hoogte: 3,0 m

Diameter van de aansluitingen voor:

res. filterpers 11 160 mm (actieve kool) H 20- suppletie Afvoer 80 rum 60 mm

/

Verwarmingsmantel: voor stoom van 120oC.

Beschikbaar oppervlak: 13,2 m2 ::5toom:

diarn. invoer

"

waterafvoer

1I1ateriaal: met lood

Innoud: ~,4 m3 Diameter: 2,0 m Lengte: 3,0 m 140 mIn 14 mm bekleed

Diameter van de aallsluitingen voor:

constructiestaal

Filtraat uit filterpers 11

Afvoer

60 mm

8 Cl illill

~ateriaal: gietijzer

Gepakte kolom: i -inch Raschig-rinben

Diameter: 200 ®n

Hoogte: 1,50 m

Diameter van de aansluitingen voor: ;:;;0 -gasinvoer:

2 12U mm

Invoer loogo pl. : 40 illlll

Vloeistofafvoer: 40 iillIl

22.

lv~a teriaal: met lood bekleed costructiestaal. \

Inhoud: Diameter: Lengte: 3 \ (). , l ~ ,.L'). 5,3 m , I , \ : ' \ ~ \ \ , ' \ 1,5m (,'\ '. 3,Om , , , " ~'\' _,

Diameter van de aansluiting voor:

Invoer sulfietopl.: 40 mm

11. R-zoQtvoorraadvat.

~'tia teriaal:

Innoud:

constructiestaal.

3

2,5 m (voorraad voor 3 charges)

Diameter: rioogte: Diameter: 1,25 m 2,00 m 160 lllill ~ateriaal: constrQctiestaal.

InhoQd: 9,4 m3 ( voorraad voor 6 cnarges)

Diameter: 2,0 m

Lengte: 3,0 m

Diameter invoer: 80 mm

" a.fvoer: 6ü mmo

~omp nr.l: voor 96% zwavelzQur

Type: plunjerpomp

~inspritzpumpe 2F-700

~ax. opbrengst: 700 l/uQr.

Materiaal: constructiestaal

Pomp nr.2,3,4 :

Type: middel druk centrifugaalpomp (Begemann)

Max. opbrengst: 200 I/min.

:iliateriaal: met hardlood bekleed

IX. Fysische constanten. ( '- -_t:::U, 21 _{,2, 3,24} r 2 2 r ) _.

R-zout; mol. gew.; 348

C ; 1,05 kJ/kg P stortgew.: 1.200 kg/m3 Dinol-6-sulfonzuur-Na; mol. gew. ; 262 Cp 1,11 kJ/kg Dinol: mo 1. gew. : 160 C _p 1,26 kJ/kg

NaOH: mol. gew. ; 40

Cp

.

.

1,31 kJ/kg smeltwarmte: 167,4 kJ/kg oploswarmte; 1.080 kJ/kg Na₂S0₃: mol. gew.

.

126 oploswarmte: 7~,4 kJ/kg H 2304; mol. gew. ; ~8

;I6j~oploss. ; soort. gew. ; 1.640 kg/m3

neutr. warmte: 1155 kJ/kg 6%-oploss.

.

.

soort. gew. : 1.041 kg/m3

x.

Literatuurlijst.

1. P. Friedländer, S. von Zahrzewski,; Berichte, 27 (1894) blz. 762.

2. B.I.O.S. Fina1 Report: nr. 772 b1z.6

3. B.I.O.S. ~inal Report; nr. 1.152 blz.23

4. F.I.A.T. Fina1 Report; nr. 1.313 vol.l. blz.276

5. P. ~ried1~nder, ~ortschritte der Teerfarbenfabrikation, ~,(1879), 4~5.

6. J • .söeseken, Recueil, 41, (1~22), 780.

7. A.M. Ter Horst, Dissertatie 1~53, blz. 1,6,7,

8. Deutsche Reichspatent, nr. 73.076.

~. E.R. Groggins, Unit processes in organic synthesis.

3° Ed. 1947, blz. 66~

5° Ed. 1~58, blz. 772

10. w.L. Faith, Industria1 chemica1s, 1~50, b1z.133. 11. W. 'iiittenberger, Chemische Betriebstechnik,

°

2 Aufl., 1962, blz. 248.

12. H.E. Fierz-David; Grundlegende Operationen der

E'arben-chemie, 1947, blz. 86-87.

13. K. Venkataraman: The chemistryof synthetic dyes.

Vol.I, 1952, blz. 168-172. 14.

u.s.}.:

nr. 1.880.442

15. U.S.i.: nr. 1.701.259

16. A. Rieche, Grundriss _der Technischen Organischen Chemie,

20Aufl. 1961, blz. 215, 242 17. R.N. 18. A.J. 1~. J .M. 20. J.H. 21. C.D.

Shreve, The chemical proces industries,

1'J45, blz. 855

VerbrUght!E1em. inleiding tot de fys. chemie,

30druk, 1962, blz. 238

Coulson, J.F. Richardson, Chemical Engineering,

Vol.II, 1962, blz. 826,827

Perry, Chemica1 engineering handbook,

30Ed., 1950, blz. g70-~71

Hodgman, Handbook of chemistry and physics,

22. J. Timmermans, Physico-chemical constants of pure orga-nic compounds, 1~50, blz. l7~

23. International Critical Tables, 1929, dl.V, blz. 113 24. Landolt-Börnstein, ~hys.-chem. Tabellen, 6oAufl. 1~ó2