Technische bereiding van HF uit H2SiF6

•

Technische bereiding van HF uit ~SiF. ==============~===DD==aD.=aaa~==~a

•••

6 A. Inleiding.

B~ Bereiding van NaJ.ll uit ~ SiF_e

C. Beschrijving van het ontworpen schema

D.

Materiaalbalans

W.K. de Lange, a Oude Delft 37 , Delf'b.

E. Berekening van de in het schema opgenomen warmtewisselaar P'. LUteratu\irlijst

A. Inleiding.

De belangrijkste op aarde voorkomende fluorertsen Z1Jn:

a. fluoriet (CaE,a) fluorperoentage 48,5%

b. apatiet 3C~ {:OO4)2 .CaF₂ " 3 , 5 %

c. kryoliet N8.;3ALF₂ " 5 4 , 0 %

Van deze drie is fluoriet het meest bruikbare voor de 'HF bereiding, vanwege liet hoge fluor gehalte en de betrekkelijk gemakkelijke wijze, waarop hieruit HF bereid kan worden.

Apatiet is evenwel de grootste potentieële bron van fluor. Kryoliet komt in verhouding weinig voor.

Rij de bereiding van superfosfaat uit apatiet komt HF vrij, dit

reageert met de altijd in het apatiet aanwezige Si~ verontreinigingen onder vorming van SiF.& gas, dat opgevangen wordt in water (of NaOH oplossing) •

Er ontstaat dus bij de superfosfaat bereiding een bijproduct n.l.

\

een waterige oplossing van ~ SiF

_e

,

waarVoor slechts toepassingsmo-gelijkheden zijn als insecticide (N8:a SiFe ).

!n onderstaand schema zal nu de bereiding van HF uit ~ _SiFe be-sproken worden. Het fluorwaterstofzuur wint vooral de laatste ja-ren aan belangheid, omdat het de "sleutelstof" is tot de fluor-chemie. Het wordt o.a. gebruikt voor:

1. de bereiding van freon ~ 2." 11 " teflon 3." " " fluorgas 4. als alkylatie-katalysator.

Een directe bereidingswijze van HF wordt slechts beschreven in een Italiaans patent

(G).

Dit patent is gebaseerd op de

evenwichtsreao-tie: J

SiF4 + 2RaO ~ 4HF + SiOa -

a.

~.

De ligging van het evenwicht zal zoveel mogelijk rechts zijn, indien: a. druk laag

i'}1

b. overmaat ~ 0 aanwez ig

~

' / ~. te!'1peratuur hoog

L,/ ', , / " Gebruik makenl van deze feiten, wordt een mengsel van ;;; iF4 en

Ra

0

door een poreuze koolmassa gestuurd. De gevormde SiOa wordt continu ~/ verwijderd. Omdat de gegevens in dit patent zeer summier

zijn,heb-)~

1

ben wij besloten deze directe methode niet toe te passen, doch, in \1

U-t

'

· "

plaats daarvan, een indirecte methode, ,,,aarbij het

~

SiFá eerst

om.-\jIJ

~~7

/

gezet vlordt inNaF in het NaF vervolgens in HF.

Het schema is in 2 delen gesplitst: a. bereiding van NaF uit Ra SiF

_e

b . " 11 HF "NaF~

In het volgende zal de bereiding van NaFuit ~SiFábesproken wor-den i de Heer E.E. van der Schraaf zal het gedeelte b) behandelen.

---

B. Bereiding van NaF uit ~ SiFe .'

De bereiding van NaF uit

Ha

SiFe kan op de volgende manieren

ge-beuren:

a. Volgerts 'éen patent van W. Siegel {c}.

Reaotiesebwne• :

Rd SiFe + 2K01 .-, 2~ SiFe.L-+ 2HOI

KaSiFe + 21<2C03 - 6KF + SiOaJ.+ CO:::1' 6KF + 3N~ Cû:3 -+ 6NaF ~ + 3Ka C03

Aan 1000 liter verdunde ~ SiFe oplossing (50 kg

Ra

SiF

_{e )}

wordt

55 kg vast KOl toegevoegd. Het neergeslagen en uitgewassen

Ka

_SiFe wordt door toevoeging van een Kd C0₃ oplossing (92,5 kg)

omgezet, waarbij een neerslag van SiO::: ontstaat. Uit de van

SiQ,z gecentrifugeerde oplossing wordt het NaF neergeslagen door

toevoeging van N~ _{003 •}

b. W. Pip (b) geeft de volgende bereidingswijze:

N~SiFe + 2N'~C~~6NaF + Si~.\.+ 2C~r

Door de slechte oplosbaarheid van het NaF moet om een goede

schei-ding NaF - SiC2 te bewerkstelligen in een zeer verdunde oplossing

gewerkt worden.

c. Stevenson (b) bereidde het NaF door het N~ _{SiFe te behandelen}

met een warme oplossing van N~ C03 • Het hierbij ontstane Si{OH)4

neerwlag wordt opgelost in NaOH. We krijgen dus een neerslag van

NaF met een oplossing van N~ _{Si03 •}

Reacties.

N~SiFe + 2N~ C03 + 2~0 ~2CQ/ + 6N8.F~+ Si(OH)4!?

Si{OH)4 + 2NaOH ~ N~ Si03 + 3I~0

Het N~Si03 kan verder behandeld worden voor de terugwinning van NaH00₃ of N'aOH

Reacties.

N~ Si0₃ + 20Q.d + 3Ha 0 ~ 2NaHC03 + Si(OH)4

Na2 Si0₃ + Oa{OH)2 ~ _OaSi03 + 2NaOH

d. Meyerhofer (1:) patenteerde een methode om uit Natri'U.'T. of Kalium

silicofluoride door verhitting NaF te bereiden.

Gasvormig SiF4 ontwijkt, NaF blijft achter.

Vergelijken we de bovenstaande methodes ondetl:ihg, dan is de

metho-de van W. Pip minder aentrekkelijk, omdat hierbij een product

ver-kre~en wordt in zeer verdunde oplossing. Het water moet uit deze

oplossing verdampt worden, omdat voor de bereiding van HF nodig is

droog NaF.

De methode van Meyerhofer _{geert verliezen (SiF4 ontwijkt). Het}

/'

•

dit is echter omslachtig. Een 2de nadeel is, dat de SiC2 veront-reinigingen uit het N~ SiF

_e

in het NaF achterbl ijven, dit is

on-gewenst voor de HF bereiding. Ditzelfde nadeel heeft ook de me

-thode van 3tevenson. Men dient daarbij n.l. rekening te houden met

het feit, dat het NaF neergeslagen in een N~Si03 oplossin; niet vrij van Si~ is.

De methode van W. Siegel mist deze nadelen; vooral ook om een zo

Si~ _ vrij product te verkrijgen, werd besloten deze methode tot een fabrieksschema uit te werken en wel in continue uitvoering.

,---c.

Beschrijving van ontworpen schemaT (zie flow-sheet.).

Uit een voorraadsbak

(1)

wordt per tijdseenheid een bepaalde hoe-veelheid E2SiF

_e

oplossing via een afsluiter, meetflens en contro-leur gevoerd naar reactor

(2),

die voorzien is van een roerwerk, dat de vloeistof wel een horizontale, echter geen verticale snel-heidscomponent geeft, om een zo lang mogelijke verblijftijd van de reagerende stoffen in de reactor te bewerkstelligen. Uit een bunker (3) wordt tegelijkertijd m.b.v. een eenvoudige doseerin-richting via een hopper per tijdseenheid een bepaalde hoeveelheid KCl in de reactor (2) toegelaten. Deze reactor blijft op kamer-temperatuur en hierin vindt de volgende reactie plaats:

o

Rd SiF₆ + 2KCl ~ ~ SiF_e .j; + 2HCl (20 c)

Onderuit de reactor (2) wordt via een afsluiter, meetflens en

controleur een constante hoeveelheid slurry afgetapt en gevoerd

naar de continu ''Bird 11 centrifuge ('4). Hier wordt het neergesla -gen

Ka

SiF_e gescheiden van de oplossing en bovendien nog gewass-en

met water, dat door de leiding (5) via een watermeter wordt toege-voerd.

De

gecentrifugeerde oplossing verdwijnt via leiding (6) in het riool. Het vaste vochtige KdSiF

_e

komt via een transportschroef (7)

en hopper in reaotor (8). Deze reactor is voorzien van roerwerk en stgommantel, die de temperatuur van het reactiemengsel constant op

80 C houdt.

Via leiding

(17)

komt bovendien uit de voorraadsbak

(16)

een con-tinue stroom van een warme ~ C0₃ oplossing in de re9_otor. Het bij de reactie ontstane 0C2 verdwijnt via de schoorsteen. De volgende reactie vindt plaats in reactor (8).

~ SiF

_e

+ 2I~ C03 ~ 6KF + SiC2 ~ + CC2 l' (800 0'.

Onderuit reactor (8) wordt via a~sluiter, meetflens ~n controleur

~otttinu een hoeveelheid "slurry" afgevoerd naar de 2 e ''Bird"

oen-trifuge (9). Hier-'wordt het SiOa gescheiden van de oplossing en bovendien nog gewassen met behulp van het door de leiding (10)

aan-gevoerde waswater. Waswater en oplossing worden gezamenlijk via een

leiding m.b.v. een tandradpampje

(11)

opgepomt naar

(13).

Hier-bij wordt de warmtewisselaar

(12)

gepasseerd, die de oplossing

koelt.

Reactor (13) is vooraien van e~n roerwerk en geisoleerd en de temperatuur wordt hierin op 80 0 gehouden. Reactie in reactor (13) 6KF + 3:N~ 00₃ ~ 6:NaF

,,+

3~ C0:3 (800 c)

Het warmteeffeot ven de reactor (zie materiaalbalans) maakt het

----~. ~

?

_______

1

.

\

.-I

noodzakelijk, dat de oplossing, die uit de centrifuge (9) komt, in

de warmtewisselaar (12) gekoeld wordt. Er is een inrichting

aange-bracht, bestaande uit : pyrometer en controleur, die de afs

₆

uiter

van het koelwater zodanig regelt, dat de temperatuur van 80 0 in

de reactor (13) gehandhaafd blijft.

Aan reactor (13) wordt bovendien uit bunker (14) via een hopper met

eenvoudige doseerinrichting een bepaalde hoeveelheid NS2 00₃ (Oaq)

toegevoegd.

Onderuit reactor (13) wordt dedslurry afgevoerd via afsluiter,

meet-flens en controleur naar een 3 e ''B'ird'' centrifuge (25). Hier vindt

de scheiding NaF-~ 003 oplossing plaats. Het neergeslagen NaF' wordt

gewassen met een bepaalde hoeveelheid water.

De warme oplossing vna K.::: C0₃ loopt naar het voorraadSvat ,(16) en'

kan via leiding (17) naar reactor (8) gevoerd worden, of via

lei-ding (18) afgevoerd voo~ verdere verwerking (indamping en winning

van K.;: 00₃ ) •

Het vaste, vochtige NaF komt via een hopper in een roterende

droog-trommel (19), die voorzien is van schoepen en loopt naar het

ande-re einde van dG droogtrommel. In tegenstroom strijkt droge hete

lucht, afkomstig via leiding (22), van warmtewisselaar (21),

aange-voerd door compressor (20) over het NaF en verch'djnt tenslotte via

de afvoerleiding (23).

Het droge NaF valt op een transportband en wordt verder verwerkt .

tot HF.

Als materiaal kan voor de met de corrosieve fluoride en silicofluoride

oplossingen in aanraking komende reactoren en leidingen in

aanmer-king komen staal met een hoog

ia

en Cr gehalte. Bijvoorbeeld zouden

we hiervoor kunnen gebruiken Carpenter stainless ~~-20 •

. ~'

-D. Materiaalbalans.

De enige cijfers, die op de Economische Voorlichtightingsdienst

be-schikbaar waren, zijn %gntotale productieoijfers van superfosfaat

in Nederland (600.000

t n/ jaar ). Sohatten we de totale productie

van

rIa

_{SiFe op 12.000 on/jaar en nemen} we aan, dat onze HF-fe.briek

~

~van deze hoeveelheid, dus 2000 tOl~aarV~ _{SiFe per uur.} v ,~ "

'; Als uitgangspunt hebben we voor onze fabriek de verwerking van

~

t7J

~tI.

~

I

200 kg ~SiFe per uur genomeni deze hoeveelheid is opgelost in

4000 liter water.

Er stroomt per uur uit de voorraadstank (1) 4000 liter (200 kg

~ _{SiFe )} naar reactor (3).

Ba

_SiFe + 2KCl .-, I~ SiF

_e

200 kg 207kg ~ 306 kg

+ 2HCl

101 kg

Uit bur~er (3) wordt 220 kg(uur (o.a. 6% overmaat) via een hopper

in reactor(2) gebracht. Onderuit de reactor komt per uur 4000

li-ter "slurry", die bevat 306 kg ~ _{SiFe ,} 13 kg KCl en 101 kg HC1.

Het

Ka

Sili'e neerslag wordt gescheiden van de oplossing in

centri-fuge (4) en nog gewassen met 2000 liter water, aangevoerd door

leiding (5). De oplosbaarheid van Fi:SiF

_a

inwater is 0,152 glcm3(f).

Er blijft totaal in de oplossing achter:

(2000 + 4000) x 1 52 kg

=

9 kg ~ _SiFe/ uur.

In de centrifuge

~4)

wordt dus afgescheiden 306-9=297 kg

~

SiFel uur.

Wanneer we aannemen, dat dit vochtige I~ _{SiFe nog 10%} water bevat t

dan verdwijnt dus via leiding {6} naar het riool 5970 liter water

per uur, die bevat 9 kg

Ka

SiF_a, 13 kg KCl en 101 kg HC1. Het vochtige

K..3 SiF₈ (297 kg + 30 kg

&3

0) komt in reactor (8).

112 _SiFe + 2I~ C03 -+ 6KF + SiOa + 2COa

~f

l

~

\

\~

J

•

nodig voor de react ie i w'e nemen echter 392 kg (5% overmaat). Deze

392 kg I~C03 zullen, zoals later zal blijken,opgelost zijn in 809 liter water, dat bovendien nog 38 kg NaF bevat.

Boven uit de reactor (8) ontwijkt 119 kg O~ luurc: 0,605 m3 uur. Önderuit de reactor (8 )komt 839 liter "slurryll per uur met 81 kg SiOa, 470 kg KF, 19 kg ~ 003 en 38 kg NaF. Dit wordt

gecentrifu-geerd en gewassen met 184 liter water per uur.

Wemen we :;,),nn, dat het SiOa 10 kg KF (12%) van de 470 kg KF absorbeert en bovendien nog 23 liter water vasthoudt (309b), dan wordt er dus

per uur in centrifuge (9) afgescheiden, 81 kg 8i0₂ semen met 10 kg

KF en 23 kg R.:;O.

Naar reactor (13) gaat 1.000 liter RdO per uur, waarin opgelost 460 kg

KF, 19 kg I<Q 003 en 38 kg NaF.

2KF + Na,3 ₀₀₃ ~ 2NaF + l~ c~ 460kg+420 kg -;.333 kg+ 547 kg

Uit bunker (14) wordt 420 kg N~C03/uur toegevoegd aan reactor (13)T

Om dit op te lossen is nodig 917 liter water (oplosbaarheid N~C03

bij 80°C

=

45~8 gJlOO aq ~ 0). Toegevoegd wordt 1000 liter( uur uit centrifuge (9]. Ohderuit reactor (13) verch7ijnt 1000 liter IIslurryll per uur, met 371 kg NaF en 566 kg I<Q 00_{3 ,} naar centrifuge (15).

~

l

Bovendien ~ordt het gecentrifugeerRe WaF Hog gewassen met 200 liter

waswater. De oplosbaarheid van 1raF bij 80 0 bedraagt

~e~

(b),

:,6~/ICJ.t'l;o

er blijft dus in oplossing 55 kg WaF. v ~ v ~~'

in de centrifuge wordt 316 kg WaF uur, indien

~e a~nne.men

,

dat het

J~

~

NaF 10% vocht vasthoudt; ai@i 1iI.l!tc1cle~ Dan verdwijnt er in de lei-ding r~ar het voorraadsvat (16) 1168 liter ~O uur met 55 kg NaF

en 566 kg I<Q 00_{3 •} Uit dit voorraadsvat (16) gaat 809 liter oplos-sing met 392 kg

E2

C~ en 30 kg NaF via afsluiter, meetflens en

oon-troleur, naar reEl.ctor (8). 359 Liter van dezelfde oplossing ver-dwijnt via (18) voor verdere verwerking in de fabriek.

Uit de centrifuge (15) valt het vochtige NaF (3l6 kg + 31,6 kg ~ 0) via een hopper in de roterende droogtrommel (19), waar droging met

hete lucht, afkomstig van warmtewisselaar (21) in tegenstroom plaats vindt.

Uiteindelijk wordt dus geproduceerd 316 kg droge NaF per uur.

Tenslotte staan hieronder de materiaalbalansen voor de verschillen-de apparaten; alle gewichtshoeveelheden zijn opgegeven in de per uur verwerkte hoeveelheden.

Reactor 2.

~

kp' l'1_ S iF 0""2 e 220 !I KOl 4000 kg R,::O 4420 kg Centrifuge 4.

In

306 kg ~ SiFe ) 13 "KCl ) uit (2) 101 "HOl ) 6000

"H2

0 waswater 6420 kg Uit 306 kg K,.=; SiF_e 13 !I KOl 101 " HCl 4000 " ~O 4420 kg Uit 101 kg HOl 13 fI KCl ) 9

"K2

SiF_e ) 5970 IJ

R.3

0 ) 297 f1 ~ SiFe 30 "RdO 6420. kg in het riool ) in transport-)schroef (7)

, :

'

.

Reactor 8. In. 297 kg K~ SiF_e ) "uit 30 !I 11;:: 0 ) (7) 392 11 1<"-2 C0₃ 38 !I WaF 809 11 E20 1566 kg Centr!fuge (9).

1.n.

81 kg Si~ } 470 _{" KF} ) 19 " K.,j CO:- ) 38 11 NaF ) 83ç:: ) ) } uit (17) } uit (8 )

" n

.a

0 184 11 li 20 (uit 10) 1631 kg Réactor (13) In

460

kg KF ) 19 11 1<2 C0_{3 )} uit (9) 38 !I NaF ) 1000 11

Ra

0 ) 420 11 NaCÛ;3 uit (14) Céntr if'uge (15 )

iD.

371 kg WaF ) 566 !I 1<2 CÜ:3) uit (13) 1000 11 ~O ) 200

"

Ra

0 waswater 2137 kg Energiebalans. ~. 119 81 470 19 38 839 kg C~ 11 Si~ 11 KF !I

Ka C0

₃ 11 NaF " E20 1566 kg

Yib..

81 kg SiÛCl 10 " KF 23 !I lidO 460 " KF 19 11 K,2 C0₃ 38 " NaF 1000 _{" R.:; 0} 1631 kg Uit. 371 kg NaF 566 "Kd C0₃ 1000 11 1~0 1937 kg Uit. via de schoorsteen ) ) }naar cen-}trifuge (9) ) af'va1 )

-) naar (11 ) ) ) 316 kg NaF )naar 32 "

E2

°

)

55" NaF ) (19 ) 566 " l~ C03 1168 11

Fl2

°

2137 kg ) naar (16) )

De bij de reacties optredende warmteeffecten zijn berekend met be-hulp van de vormingswarmten uit de litteratuur (a) en (b).

,

1

~oC

~

1) E_{,a SiFe} + 2KC'J. ~ Kd SiF(3 + 2HCl + 10.000 k. cal}uur.

ö-U

~ ..s.

t?jA.

.

Het wàrmte-ettect neert tot g~volg, dat de temperatuur van de op-lossing in reactor (2) slechts weinig ho~er zal zijn dan

kamertem-peratuur.

o

80

+ 21\.2 C03 ~ 6KF + Si~ + 2CÛ,a - 37.000 k. caL/ uur.

Het warmte-effect is negatief~ de oplossing in reactor (8) wordt

verwarmd m.b.v. stoom van 110 C.

o

3) 2KF + N~ C03 ~ 2 NaF + Y'2 C03 + 34.000 k. cal! uur.

Het warmte-effect is positief; om het reactiemengsel op 800C te houden, is het noodzakelijk om de binnenstromende KF oplossing te koelen met behulp van warmtewisselaar (12).

:v

,

"

E. Berekening van de in het schema. opgenomen warmtevrisselaar (21)

---De opga.ve is 316 kg NaF met een vochtgehalte van 10% (31.6 kg

~ 0) te drogen. We hemen aan, dat het vochtgehalte door de

dro-ging tcruggebrtl.cht wordt tot O"l~j. Er moet dus 31.3 kg ~ 0

verdampt worden.

We kiezen voor droog-apparatuur een roterende droogtrommel,

voorzien van schoapen. De drogende luchtstroom en het NaF

be-vregen zich in tegenovergestelde richtingen.

, lc9 - _______

1

,--! 0'1 -:-. I ". - -'-_{, -}"'r - I i I i i--U.'_' rr In fig. (1) is de roterende droogtronnne1 schematisch voorgesteld:

Veronderstellingen: inlaattemperatuur lucht uitlaattemperatuur " inlaattemperatuur NaF uitlaattemperatuur " o = 200 F

=

lOOoF

=

680_F = 150°F.

Bij de droging hebben we drie z6nes.

a. Zone, waar het natte NaF verhit wordt tot een constante

op-pervlaktetemperatuur. De~ temperatuur is gelijk aan de

tem-peratuur, die de gebruikte lucht bareikt bij adiabatische

verzadiging met waterdamp. Uit het vochtigheidskaartje blijkt,

dat, als-de gebr%ikte lucht (680F_t 80% relatieve vochtigheid

verwarmd tot 200 F) adiabatisch verzadigd wordt met wa

ter-dn.i.lp een temperatuur van 95°F bereih.1:i wordt. De constante

oppervlaktetemperatuur van het natte ~laF is dus 9 SOF.

b. Zone, waar de droging bij deze constante

oppervlaktetempe-ratuur plaats vindt.

c. Zone, waar de laatste vochtresten verwijderd "[orden i in

de-ze periode stijgt het NaF in temperatuur.

Hoeveelheid warmte nodig voor de clrogi!ig:

---

----

---1. Warmte om 316 kg NaF te verhitten van 68°F tot 150oF.

ONaF

=

11.3 k. ca)/mol. _

q1

=

4 x 11.3 x 316 x (150 - 68) x ~

=

15.500 B.t.U.Juur

42.1 Q

2. Warmte nodig om 31.3 kg F-20 te verwijderen.

'l2 = 31.3 x 2.204 ( (95-68) + 1043 + 0,45 (100 _ 95) ) = 74.240 :&.t.u. uur

~otale hoeveelheid warmte nodig voor de droging is q

=

q1 + ~

=

89.740

De totale hoeveelheid lucht nodig voor het drogen vrordt dan:

89,740

=

4110 1b/hr

0,24(200-109 )

Deze hoeveelheid wordt verhoogd met 10% voor warmteverliezen

door de wand van de trommel.

Totale ho_eJ[.ee1heid lucht nodig voor het droogproces is ~Q lb/ hr

~, .. ':J"" J ' , . _ __

J

L

_

_

~

6F.~

1

'_ -.

!-r

."

~--y-- .

t

'

.

,

'

-

7·->~ --Veronderstellingen: o stoomtemperatuur = 230 oF Inlaattemp. lucht= 68 F o Uit1aaV0emp. 1ucht=200 F'

Ftob.l.eera.& ,

In fig (2) is warmte wisselaar (21)

schematisch voorgesteld.

4500 lb. lucht van 68JF in de warmtelvisselaar te verhitten

o 0

tot 200 F met condenserende stoom van 230 F. We gebruiken

horizontale stalen pijpen

(]i

,,).

Hoe lang moet de warmte-wisselaar genomen worden en...l hoeveel horizoCltale buizen~

Oplossing.

1.

Aantal buizen.

Het aantal buizen moet zodanig gekozen worden, dat de lucht in turbulente stroming is. De ,optimum luchtsnelheid kan be-rekend worden door voor verschillende snelheden de totale

kosten te bereken. De optimum luchtsnelheid is, die, welke

de minste totale kosten geeft. Een dergelijke berekening is • in dit bestek ondoenlijk, We nemen hier een standaardu

it-voering met 364 horizontale buizen.

R

=

Di. v. P

e

~'

R

=

getal van Reynolds.

e

Di

=

binnendiameter van de buis in ft. V

=

snelheid van de lucht in ft/sec.

f.

=

dichtheid van de lucht in lb/ft3

G.

=

v'l'

=

massasnelheid in lb;fhr.ft2 Di "" 0.0518 ft.

C; =.iQQQ.

~

0;00211 = 5859 ly'hr

ft?'

,

364

~

=

0.0178 centipoises :: 0.04308 lb/hr.rt Dit inge'\I'Uld in (1) leverob:

R

=

7043

E~ is ~ een turbulente stroming. 2. Lenrle van' de warmtewisselaar.

a. warmteoverd,rachtltooëffioient ..

(1)

In (a) b.z. 467 wordt de volgende formule gegeven voor gassen

in lange rechte buizen:

, 0'8

h=l6.6~p (G) (2)

(D~)

0.2

h "" gas filmcoëfficient. in Btty'hr.:rt;2 OF 0 C_p= soortelijke warmte van het gas in Btu/lb F G

=

massasnelheid van het gas in Ib/ sec. rt2 Di Q binnendiameter van de buis in inohes.

Bij de berekening van de warmteoverdrachtscoeffioient maken

we gebruik van het feit, dat de ~sfilmcoëfficient de oon-trolerende factor is. De stoomfilmcoëfficient kan

verwaar-loosd worden t.o.v. de gasfilmcoëfficient. (+6 tegenover ~3000)

q QU X A x A t m

q "" totale hoeveelhei~ overgedragen warmte Bt~hr

U "" warmteover gangscoefficient Btu;hr. rt;2 OF A

=

oppervlakte

lbtm

=

logarithmisch temperatuurgemiddelde In ons geval is:

q

=

4500 • ~I' (200-656.~tu/hr

U.=

h

""

16.0 c I

(G)

1 i (Di) 0.2 A

=

L.

1li.

x 3'64

rtf

(3 )

L

=

lengte van de warmtewisselaar in ft.

Di

=

0.622 inches 2 G

=

1.627 lbl'sec.rt •

Vullen we deze waarden in (3), dan krijgen we L = 4.75 ft.

De ~engte van de warmtewisselaar is dus 4,75

ft.

-_--:

...

_--F. Litteratuurlijst,

Chemical Engineers Handbook (3e ed.)

Ned. Octrooi 26083

United states Patent 1.581.819

J. Chem. Education. 28. 49. 296 (1952) International Critica1 Tables.

Fhysika1isch Chemische Tabellen

Encyclopedia of Chemical Techno1ogy(vo1.6.l951)

Chem. Eng. News &1.2420 (1949) i. Italiaans Patent 355502 (1938)

j. Chem. Eng. Progress

.1!

no 5 359. (1948)

k. Ned. Octrooi 27.975

1. United 3tates Fatent 1.634.132

m. Heat transmission

- - _

...

_--J.H.· Perry Dr W.Pip W. Siega1 G.C.Finger. Landolt-Börnstein. D.F. othmel" C.A. Hampel

W

.R.

Mijars en W.B. de Long A.F. Meyerhofer E.V. stevens on W.H. Me Ad9lllS.