De bereiding van Furfural

Furfu r al i s een stof , die uit vele plan t a a r digema t e r t a l en kan worden gevormd , welke vorminc zo gemakk el i j k gaa t , dat het

_ . . .. • - ..0"_ _ ' _ "

ge e n verwonderi ng behoeft te ve rwekk e n, dat de eerst e i solering va n fu rfu ral reeds zeer l a ne gel eden pl aa t s vond (182 1) .

Di t wa s lang voor St en h ou s e de juist e formu l e ervan kon v ast-st e l l en .Cf: 185 0)

Ni e tt egen st a an d e deze vroege ontdekki ng en overvloedi ge beschi kba arhei d van fur f u ral -pro<luce rend e gr ond s t of f en, he ef t het tot de eerste we rel door l og ge duu r d , alv oren s de Quake r Oat s

C

y

belallg gi n( st e ll en in he t scheppen van een ma r k t voor de z e st of om aldus de enorme ho eveelh ei d l an db ouwafval stoffen nuttig te kunnen verwerken.

Deze moge l i jkhei d van f'abr-tcage op gr ot e schaal, naas t de gun s t ige eif~e nsch a~)pen, hebben een st orma cht i ge ont wikkeling van de furfuralfa bricag e tenGevolge geh a d , wa t met markant e )r i j sda l i ngen samenging (Tabel I) . -

---V

i

i

I

I I T a b I I x

---e

jaar f_opabriek-_{eni n g} Capacitei t pro duc t i e pr i j,s i n tonnen in tonnen in $' 1922 Cedar Hapids _6,5 1926 0, 15 1928 500 1930 0,09 19'~ 7000 1500 0,09 194'~l IVlemph i s 180 00 18000 0,095 '. 1948\ 2500 0 23000 1951 Dupont 41000 0, 105

x Al l e en voor de Verenigde St at en va n Ame r i ka.

}

r:;l

.

<.'

~

In Eu r opa i s sle ch t s een ger i ng e produkt ie i n Italië, Fr ank r i jk en Zwe den , tezamen no-: (-;e en 2000 t on , hetgeen med e veroorzaakt wordt door het fei t , dat fu r fural hi er not niet in he t gr oot bi j de synthet is che rubber- en nyl on fa b r i c age wor dt toegepa et .1<('

2-i I I 1 I ' j I ----, :!: • I ...L. J: ' '"_j~: _i~' I ~ -. L I , -1"';--.

_

_

~

'

I

.

.

.

_

"

.

_

_

~

,-f'L

I --M-x · · ··· -I . --. ' , ~ I

~~

~l

-I-J

l~

!

I

/-

~

-_

.--~

.

,

__

,

-;:::

-1-.

"

.

N "

~

I '-, ' , , ...

1

\ G :1" . -i~ , ~ l Ul I

f

I I

l

! -I-• '> I

J

_kt

~'I

.

-.

c...

'~

'

I

r

~

I ~

-t

:<"" ~ ~ I I I I k

'.

-!

L

-

3-r

, ) '''--'"'

u

- 2

-Ook vind en we in Europa ge en cen trale verzamel pl aats van

zo 'n Lewel di ge hoevee l h ei d l an dbouwa fv al stoffen als i n de

VerHni gde St at en, zodat men hie r eers t va n hou t ui tgi ng.

(6/7

)

No~ alti jd wo r dt i n Suropa furfural dikwi jls als

bijproduk t van ande re ind u B trie~ n gewonnen, zoals in

Du i ts land bij de houtversuik ering en bij de cel

stoffen-i ndu strie gedur en de de oor l og

(

8,

9

, 10 , 11)

en in Zwed en

bij de cellulose- en looi stoff en f abricage.

11. CH3i.\!I SCEE EN 2HYSI SC _SE 8I~:;·ZI,rSCtiAl;:E~T VAN FURFUR..4.L.

Furfu r a l i s een kleur l oze ar omat is ch ruikende vloei stof

met een kookpun t van

1

61

,7

00, welke in ge sl ot en vaten goe d

houd baa r is, doch ond er i nvlo ed van lucht en lich t een ro

od-brui~e verkleuring onde rEaat.

Fu rfu r a l kan door de sti llatie word en

te

ru

t:,gew

oilne~

\

en i.s

chemi s ch t amelijk st ab ie l , niet 2:i f t ig en we i n i g vuurg aar.l i j k.

l,:et de me est e gewone oreani sche oplosmidd e l en , zoal s a.lccnoL,

eet her , ace t on, chloroform, benzeen en ande r e ar omat en is

fu r f u ra l volle dig menbbaar , terwi jl het bi j gewone t emperatu ur

met de al ifat is che koo lwaterst offen bijna nie t ment t . Dez e sel e ct i v i tei t heeft ook tot belangr ijke toe pas singen

6el ei d.

De chemi s che ei genschappen hangen natuu r lijk ten nauws t e

samen met de E'..anwezichei d. val1 de oe-al d ehy de-gr oe p.

11I . DB I,E1A I~ GRI JK~)T E T0:3FAS:3Il'JGEN VA~~ FUEFURAL.

1. Al

_-

_{- --_}

s onl os_{...._--- - - -}mid de l .

) '?e zagen bij de ei genschapp en van fur f u r a l dat med e door

de ,~e ri nge oppervlaktes pa nning, vele stoffen er zeer

go e d in oplo s se n, waardoo r he t als schoonmaakmidde l ka n

di en en.

Kwan t i t at i e f is dit slech t s van ondergeschikte betekenis.

Bi j v oo r b eeld i n de aaz'doLt e-dndu str-Le voor de raffinage

van smeer o l i ë n , extra c t ie van zwavelverbindi ngen; wege n s

de onoplo s ba arh ei d van de al i f a t i s ch e koolwaterstoffen. Van zeer gro ot belfu1G is hie r de bu t ad i ëen-is ol er i ng C~-fractie in de pet r o l eumi nd u s t r i e.

--

---

--1

>:

- .J

-3. Als bevoehtLJinf!sn:i ddel bi j de ve rv aardigi ng van sli jp ---~--

~---schi. jven , weLke met kunst hers en zi;j11 geb on den.

Vooral va n beLan., zi jn bier de phenol -fu rfu ralhe.rs en ,

doo~ zure of alko holisc h e condensatie on t st a a n.

Deze harsen zi j n zeer resi ste nt t egen zuu r , loog en hit t e

en hebben :~o e d e ele c t r i sche eie;enschapl'en.

Voorbeelden van toepassingen zijn:

Bek l edi ng van r eac t i evat en, vat en om vo e ds e l in t e bewar en ,

busjes voor verf eil vernis, bie r va ten , onderkanten va n radiobui z en , wa smachin ero erd ers en ki tmidd e l om zee r hete

l amp en aan de koperen fittingen te bevest i gen.

Ben ~o e de t hermoha rdende hars ve rkr i j gen De ui t fu r fu ral

me t d.Lruet.hyLoLureum; .rez e i s ze e r wat er r eat st ent en e.es chi k t

voor het lamineren va n papier en al s lij m i n de hout v e rw

er-kende i ndu stri e.

Verd e r hebben we de har sen , die we kr ijge lI doo r polym e r i sa t i e

va n furfural en de hieruit t e ver-kri j gen fur f ural alco hol.

Bi j Dupon t we r d i n

1947

een fabr iek geopen d , waa r uit

fur f u r a l hexamethy leen-diamine word t gemaakt , he t ge en dient

voor de ny l on f a b r i cage.

Ev ent u e e l zou ook het adipine zuur ui t furfu r a l kunnen

wor den gema2kt , doch daar is men nog niet toe overgegaan.

In }\meri k a en Dui ts land he e ft men echt er not gr o t e v er-wacnt.Lngen voor de "Furan-chemi ell_•

IV. GROJDSTOFFE N B~f lli~lrj)~L:snT3H.

De voor furfur al-produk ti e i n aanme rkin~ komende gr on d

-st of fe n me t hun i n de praktijk en met de laborat ori umb epal i ng en

verk regen opbr engs t en , zijn:

-•

- '+

-I\.ai sspill en

E8.ve r doppen

lCato en zaadd op ,len

Vlasschev ell

Gr aans t r o

Bo ekwei tdoppen

Rijs tdopp en

prakti jk 18b.meth .

AOAC 10

-

16i; 22~b 10

-

16.::

22

>;

21 ,2~!O 8

-

12% 10

-

1410 6 - 8;~ 9 - 12ib 17~;:; 8

-

1

o:

12

-

13lb

De th eoret i sche opbre ngst, berekena op het pentosanengehalte ,

li zt nOf aa n z i en li j k boven de laoorator iurn cijfe rs; in hoeve r re,

.vor dt mede beïnv lo ed door de aar d ell hoe v eelheid van de ande r e

compo n ent en i n de gr ondst of .

Zo eeef t de aanwe z i&~e iQ vaü eiwi t ten aanl e idi n~ t ot polyme r i

-sat i e va n furfu r a l tijden s het kok en i n zur e op l o s si n ~.

Een an aere opbr e ngst- b e pa le n de factor is natuu rl i jk he t toege paste pr o c ed é .

v

.

ENI GE BESCHOlT.7IHGEN OVER DE PIAp.!r S VOOH EEN FURFURAL-FABRI EK.

Enig e pr imai r e factore n, wa a rme e we rekening mo e t en houden,

zijn:

Ie. Aanwe zi ghe i d van voldoen de er on ds t of f en ;

2e . De [ r onds t o f f enpr i j s ;

3e. Vo ld o ende vra a g naar ge r e ed produk t 00 O~ ) lone nde schaal

te kunnen fabriceren.

ad 1. Al le en de aanwezighei d. van Gr on ds t o f f en i s natu ur l ijk

nie t LJepa lend, daar dez e ook tame li j k centraal ter be s ch i kki ng

zu ll en moe ten komen .

Di t i s voora l va n be l ang bij deze landbouwafval stoffen, die een

zeer ger i nge vuluicht h ei a heob en , wa a rdoor het vervoer per

gewicntseenh eid duur i s .

Volbens lit.5 ) moe t een winst~evend e fabriek voor furfural in

Eu r o pa minimaa l 7000 t on eron d st of fen per jaa r verwerken,

t erwij1 andere opgaven (ProfoiJatta) hi ervoor 15.000 ton vermelden.

Di t komt n(:er op een fu rfu ral-pr od uk t i e van resp.700 en 1500 t on

pe r ja ar. De grond stof fen p ri js moe t dan onder de f 30. -p e r t o n

l i e- f.en.

-I <:»

5

-In de Vereni gde Gtaten liggen de ver hou di ngen tusse n

de kos tenbep a l end e fakto r en, zoals lon en en i nv est eringen ,

heel ande r s , zodat da~ vo or de minimum gr oot t e een ver

wer-kingsc a pacit eit van 30.000 ton gr ond st of wordt op ge gev en door

Fr of es s or ;}at t a.

Al deze cij f ers ge l den voor zijn pr o c ed é (zie VI).

Voor het Q~ ake r -O a t s-pr oce s ge ld t voor de minimum

bedri jfsgr oott e in de Vereni~de ûtat en het dubb e l e , nl .

60.000 t on gr on d st of .

Voor de Verenigde St at en v in Ameri k a moe t en we dus minimaa l

een afz etg ebied cre~r en voor re s~. 3000 en 6000 ton furfur al

pe r jaar.

ad 2. De pr i j s der gron dst of fen hanet af va n de toepa s

sings-mogelijkheden .

Zo zijn haverdoppen, ondaüks de vrl J ge r i nge ve rte erba arh ei d,

i n veet eeltge bi e d e n zoal s 1,ied e r l an d , een nog zo gewi l d

vee-voe der, dat de prijs ver uitko mt bov en die, we lk e men voor

fur fu r a l gronds t o ff en kan betal en (f 150/

t on) zi e ad 1

ad 3. Voor de vra ag naar furfu r a l is de ont wikke ling va n de

i n du s tri e in net bet rokken gebi e d va n groot bel ang.

Zo zien we (12), aat men in Au s tra li i voorlo pi g nog ge en

r eke ni ng houd t met een vn ".ag die een cont i nu-pr odu k ti e lonen d

ka n mak en, af gezien nog van de mo ei l i j kh eden, die di t door

co r r o sie met zich meeb rengt .(zie VI )

Ook i n Eur opa i s de mark tpo sitie, ook door de gr ot e produk t i e

-ca paci t eit i n de Ver . Staten , zodani g, dat bij vestigi n g in een

bepaald land, de expor t naar de ander e landen gr ot e moeili

jk-hed en za l on d ervi nd en.

Voor een f'u r- f'u r-a.Lf'abz-Lek komt dus een pl a at s in aanmerking,

waar ene r zijds veel Gra an en mai s wo rd t verbouwd, en anderzi jds

een flink e indu stri e gev e st i~d i s of tot ont wi k k eli ng wor dt ge

-bra ch t .

Daar de ve rgro ti ng van de capaciteit i n de Ver.St a t en de vraa

g-verme erderi nt heeft ove rtroff~l , komt dit land niet in aan

-me rki ng. I'.~oge l i jkh eden zijn wel l i cht Canada ,Rus lan d of Japan(Iijst}

l

-u

- 6

-VI • .fHOCE S S E N VOOh FU..:tF URALFABRICA GB.

Furfural word t uit pento s a nen t:;;ev ormd voliens de reacties (C5R_{S0 4 ) x} + (x -

1)

H₂0 ~XC5h1 0 0 5

(1)

C

5H1005 -~ C5HLj_0 2 + 3H20 (2)

He t pr o c e s kan i n één en in twe e trappen wo r d en ui tg evo e r d.

A. He t ~u ak e r Oats zwavelzu ur- procedé.

In de inlei dinE bes}ra ke n we reed s de gr o t e ontwikkeling, di e de furfuralbereidi ng na 132) onderLiné':.

De eers te onder z oe kinge n werd en Gedaa n door La Fo rg e, I' ~ai n s en an d e r en , van he t "~Jational Bur eau of Chemi stry" (13

t

/m

17 ) .

~eze onderzoe kineen hadden de eer st e furfural- pro effabriek tot

res ult a at.( 18 en 19).

~erst ~e rk te men all een llie t overv erhitte st oom als re

actie-mid d e l , doch later bleek een kl ei n e hoev e elhe id zwavelzu ur kataly t is ch t e werken.

:Je bas i s voor een econo mi sche willni ne:; van furfural uit

he t reactiemen g sel is Lelec.:,d o oor : ai n s, di e het syst e em

furfur al-;,ater inte n s bestuJ.eerd e .( 20 , eü 21) .

Te z e l f de r t ij d ont wi k k eld en , iner en 3r owllle e een proces voor de

»r-oou kt.ie van fur fu ral ui t haver-doppen om aldus de grot e ho e

-ve elh ede n hie r van economis ch te kun n en ge bru i k en. (22

t/

m

25)

Di t zwav eLzuur-pro ceué is, wat de techni s ch e ui tvoe ring ervan

be t ref t , vastsel ec:d in p.it ent en va n ..Ln e r en Br ownlee (26

t

/ m

30 ) ,

t erw.i j 1 een ui t st ekend ond er-z oer ov e r de r eac ti evariabelen we r d verricht door ~rown , Symon s en i ls on (12) .

De continue u.itvo eri ng van 1it .29) bleek i n de prakti jk ni et

~e schikt weg ens de grot e corros ie door het samenga a n van

mech ani s ch e en ch emisc h e aantas t ing

(

t

i n ?h per we ek ! ) .

li:e n v.erkt bi j 4 ata, 150 - 155

°c

en 2 C.~'vJ. ;,~ H

2S04( t .o.v.gr on d:tof) .

-

7

-t \ <:»

\...)

- 7

-Di t hydr olys e -pro ces van de pentos anen kan ook i n

twee tra p p en uitgevoerd worden , waa rb ij eers t de pent o s en

orrt st aan•

.Jez e uitvoeringsvorrn wo r dt in .lc~u ropa t oegepa s t, doch heeft

g";e n~ro te quantitatieve betekenis . ( 6,7 , 30,3 1,3 2,33,3 4 )

Ook bij de i n de oorlo~ tot ontwi kk eli ng eekomen zij n de

furfu ral -Dinning ui t de resten va n de hou t v ersuik e r ing en

cel s t ofb er ei di né:', i n :Juits land , verl oopt het pr o ces i n we z en

i n twee trai.Jpen ( 8,9 , 10, 11 en 35) .

Ver~e t er ineen va n het zwavelzuu r -pr o c e~ .

He t sle chte r end eQe nt bij het ~uak e r Oats pr o c ed é

heef t aanl e idin~ ~e ~ eva n tot in dJ8tri~le r e se arch, we lk e het

pr odukt i estad ium echt e r noc niet heeft bere ik t .

r.et str even hierbij i s bij "i~u aker Oat s " gewe e s t de furfural

zeer snel t e Ver\ü~derell , z cdr.t dit met zi cazeLf en de pentos en

niet verde r krul reage ren tot har sa cht i ge produc t en.

J ose li j khed en hie r t oe zijn :

Ie. Ext ract i e , met een oplosmicide l dat hc.jer ko ok t da n furfural,

ni et mengbaa r i s met wa t e r en geen azc ot r oo p me t furfural

vormt (; j en )4) .

2e . iJebruik van .~_~~2~E sier'li d d el , wa t heet toegevoegd wo rd t ,

zodat de conc entratie va n het zwave l zuur toe n eemt en

furfu ral v o rminc snel le r verloopt.

:-let het e toev oegen hi.er-vau bevo rd e r t t eé:eli j k erti j d een

Loede verdeling van het rn~te riaal.

(~ ns tig e eigenschaDpen voor het susp ensi eniddel zijn:

Ie. Lag e vi sco sit eit, dus c'T ot e vvarmt e ove rd ra ch t ;

2e . Onop l osbaar i n ~ater.

~e lke rol de oplosbaarheid i n furf ural speel t , i s niet

helemaal duidel ijk (

38

en

39

)

.

-.rot t.enr-otb en =u r r zo cht en een ve r b e t e r i n g doo r de kost en vo or de drukap)ara tuu r t e druk ~en.

flat vl erk en bij geVOlle druk ·'erd mogeli Jk da nkzi j het werk en

i n een ol.Lefa se (36) .

]Bovenstaande ve rb et eri nge n hebben bij mijn we t en nog ge en

van alle betekenis in prod uk t ie- e enh e d en.

E,.Het zwav el zuu r -k eu ken z ou t-pr o c e d é van Seibe l . Ook hie r ~e rken we bij atw osf e r i s che dr uk.

Di t door de firma A.Honi g on tworpen proces werkt ".u s eigenlijk

met zoutzuur, ~a t door de aanwezigheid van het keukenzout bij

1100C kookt.

Het furfural wor dt met zoutzuur en wa t e r d amp overcede stilleerd,

waa rna de zui v e r ing pla a ts heeft .

C.Het continu zoutzuurproce dé van Pr o f . ~fat t a. ( 40,41) .

Dit pr o c e s i s contin u, waarb i j het mat er i aal me t 15% water

en 3~ zoutzuur wo rd t bevo chticd en van boven i n de r eactor wo rd t

t eb r a cht , t erwi jl in teg e nstroom 200~'~ st o om van 3000C van onder

wordt toegevoe r d. onder

Ook kan het zoutzuur , evenals de stoom doo r een pij p/ i n de rea c t o r

word en Bevoerd, t erwi jl combi na t i e va n bei d en eveneens moge l ijk is.

Ja('J.l~ de overve r hi t t e sto om het zoutzuu r meevoe r t , is de conc

err-tratie hi ervan i n het midden van de reacto r hOt,er (8 - 16 j) . Ook

hie r moe t de fur f ural eers t nog vnn zout zuu r wo rd en bev r ij d. 3en voo r d e e l is bij deze me t~o d e het droog- en zoutzuur v r ij zi j n va n de afgewerkt e gr ondstoffen , zodat de z e gemakkelijk te ve r

-wi j deren en te v e r-ver-ke n zijn (cv. als br-ancst or ).

Dit pro c es worut op semi -tec.l::.nis ch e schaal t oegepa st.

-- 9

-D. He t conti nu e zoutzu urprocedé va n Adr.Ho ni~ ' s kunsthar s enf abr i ek.

.- .---.- --- - -.--- - ( 42)

Hi e r maakt men gebrui k van de eigensc happen va n de

azeo--t r opi sche s~s e ls zoutzuur-water en furfural-water om een z

out-zuurvrij toppro duct t e verkri jgen en t och de voor de l en van he t

tegen stroomprinci pe te h2ndhav en.

De r eactor, gevu l d met gemal en mai s spi l l en ter gr o ot t e

van 5 centi meter, we rk t als recti ficeerkol om, waardoor

sle ch ts wei rri g van he t zout zuu r i n de dest i l l at i ekol om komt .

lIet on der ui t de z e kol om komend e zuur kan worden ge b r u i k t om het onder uit de react or kom en de ge conc en t r e e rde zuur tot

op de juiste concentrat i e t e vera unnen.

Bi nnenkor t zal ook een publ i catie pl aat s heb ben van di t pr o c es

i n "Industriëel ei gendom" .

VI I . KEU ZE '{A3 PROCES:

De uitvoeringen met zout zu u r als kat a l y sat or hebb en naast de

ge r i nge gegev ens en ervarinc, die er mee i s opgedaan , als na d e el

de verontr einiging van de furfural .

Ook zi jn de corrosie pro blemen hie r gr ot er .

Dez e zi j n echter op te lossen door de temperatuur van de wand

hoog te ki e z en , zodat het zou t zuur nie t op de wand kan

conden-) se ren. De r eactor mo et dan dus een st oomnan t e l heb b en.

h~!~~e skUndigen zi j n echter van meni ng, dat het corro sie probleem

nog niet [ eh eel is opgelost, zodat we bi j een ve r antwoorde keuz e

moe i l i jk tot een zou tzuu r proc edé zullen kunn en be s l u i t en.

Ook werkt hi er t o e med e het nog ni et bes chikbaar zi j n van nade r e

geg e v en s over het do or de IAdr.Eoni g" Kunsth ar sen fa br i ek ont

-wi kkel d e schema ter voo rkoming va n 2Dutzuur i n het de st i l l a :lit .

Het pro c es van Sei be l i s i n de l i t era t uu r i n het geheel niet

b e scnr-even , sle ch t s enige Itus si sche octrooien wi j zen op he t

gebr u ik van keukenzou t en zwavel zuur .( 43 en 44) .

u

De ke u z e bl ijkt dus op het z~ave lzu lrproc es t e mo e t en val l en, zolang de an d e r e »r o ce déI s no.; uiet verd e r zi j11 ui t~:e 's erkt.

Cok de ve l e voorg e st e l d e ve rb e t eri ~gen zijn fa bri ek s ek ono misc h

nOG noo i t ge t e st , zodat deze niet ~itgevoerd zullen ~o rden i n

di t schema .

Da ar conti nue we rkwi jz e (zie VI ) ni e t in de pra c t ijk vold e e d ,

zuLlen ook wi~ on s tot een ~h.,,~e \'!ij ze behandeLf.ng di enen te

beperk en, ~at med e tot voord e el heeft de grot e re flexibi l i te i t

va n ~e t proces t en opzichte va~ pr ol~~ tie- capR ci tei t en gr ond

-st ofeeb ruik .

Di.t i~: voor al van belang op pl 8 c1 t sen , waa.r de hoev e e lhe id c;r on d

-sto f fe n beperkt i s.

AL s r eact ie-omstaüài gfte de n kie z en we de opt Lmu m con d.i t i e s ui t

lit er atuur 12 ).

~a t de desti lla t i e betref t zijn de gec ev eLls ta me li j k ui t

-gebrei d i~ de L,en oemde "l i t eratuur , zodat we hier het ~o e d voldo en de

co nti ~ue ae s t i lle ren kiez en.

Verg e l ijk en we de vo or- en I18delen va n vl o eist ofvoe dinc t en opzichte

va n dampvoeding, dan zi en we uat de kol om bi j dampvo edi ng meer

scho t e l s moe t bevat te n , t e rwt j L er ook ::10,:.' een speciale st r i.pper

---_.,---'

nodi g i s om or-gam sche -:'es te v8r1vi ~derel1 , di e anders de konden eor

vervu i l t .

Eet gr oo ts te voor d e el va n vlo ei s tofv o edint is wel de meer cons t a n t e

sa men stelling hiervan boven di re c t i n de kol om gevo e r d e da mp.

Dit zi j n de rede n en gewe est om he t st oomf u r f u r a l -mencs e l eerst te

con de nseren, ondan k s de war'mt ever-L i.ez en , die hierm e e gep aar d gaan.

Deze warmt e zal ech t e r ve ei.aL ku n rien '.'lorden benu t in samenwe r-k'ing

met een st o omke t e l .

De reden waarom wi j twee afs cheid e rs, een warme en een koud e ,

i n het sch ema opn ame n, ligt ock op "! ar~te-e konomisch terrein . ~Tu

behoudt de v~e d i ng vo or de me tLR ~o l~o l c m haar ~armte.

-- -- --- - - - -- _ ._ - - _. - - .

--11

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

u

Bij onze e chot eLber-eke ni ng kwame n wi.j we Li swa a.r tot de conc l u si e, dat de voedine kouJ moet wo r de n i nGev o e rd, doch

bij een andere keuze, bijvoorbeeld van he t topproduk t , zal

ook warme voe di ns moge l ijk zijn.

(Bovendien is deze methanolkolom niet exact berekend met beriuLp van een ent.na.Lp.i e-sar-;enstelling--di agram) .

A. He t reactorgedeelte.

.iij koz en als capa c i tei t van onze fabriek een i nt e rnati on a al gemi d de l d e va n de minim um bedri jfsgroo t te , welke nog lonende exploitat ie mogelijk maakt, name l ij k 150 0 t on furfu ral per ja: r ,

da ar na de oorlob de capaciteitsvermeerdering de vraaL- naar

furfu ral he ef t ov e r t r of fen.

Ier berekening van de ve rwer-ki ngacapa c.it ei t ga an we ui t van mai s s pi l l en als gr onJs t of ; Ja a r deze zeer Eo e d vol do en en omdat mais de twe e de graans oo r t ter were l d i s, vo rmen dez e

s::,i l l en een enorme bron.

Bi j 3JO arbeidsdagen pe r jaar produceren we per dag ongeve er 5 t o n furfural, zodat Vle dan 4:3 ton Lr OYlûs t of raoet en verwe r-ke n,

De ma i s spi l l en wOrd ell~)e r Lopeu de band r::.,".ng ev o e r d, vi a een sla gmol en, waar ze tot kle i ne r e st~kken wo r d en ge sl ag en.

L.e t zwave Lzuu r wordt ui teen me llc:};: et e l in de r e actor gepompt .

OY1Ze reactie -om.standigheden zi jn;

Kat a l y s a t o r- con c en1r a t i e

Vloeistof ; vast

Druk Temperatuclr .h jdsduu r: Vullen Cp druk komen St omen Afblazen Ledi gen 1,25;10 1,5 8,8 at a 175

o

e

7,5 uur JO mi nu t en 15 " 6 uur 15 mi nut en j O " - 12

-Wi j ko z en de reactied uur l a n, er dan in de literatuur,

in verba nd me t het continue karakter va n het doors t omen,

te r~ijl i n de lit eratuur steeds ver s e stoom word t doorg eb l a z en.

';'/e hebb en nu 5 reactor en noci r, waar voo r we een wanddikt e va n

2,5 cm kunnen be r ekenen.

Nemen we de ve rhoudine va n het r eacti evolume tot de v

erwer-ki nLscapa ci t ei t aan uit de lit er-atiur , dan hebben we reactor en

nodi g met een i nh oud van 25 m3•

Als hoogte nemen we 5, 5mete r en als diamet e r 2,5 met e r .

Aan st aal hebben we dan ve r reacto r :

( Dhs +

t

D2 x S)

f

=

9,5 ton staal

(D

=

2,5 mete r ; h

=

5,5 met e r; s

=

2,5 cm)

De re actor en worden vo or zien va n een ro erd er en een st oom

-spi raal , waardoor de stoom Goe d met het re actiemengsel in aanraking komt .

Stof en 'armt ebal ans :

1. ~~§~~ ~~~~~~~ge~~ ~ ~ ! :

a. Lat er i a al bal ans :

42.,0 kg zwavelzuur 78>~ (t{oeClKoop \_';'l ov erzuu r ) .

De concent rat ie i s dan 1, 2 5>; t en opzicht e van de grondstof .

j/2 x 2781 kg bodemproduct van de fu r f ural s t ri pper

=

4171 kg.

)29 kg wa t er (Àanvulling tot 4,5 ton wat e r ).

b, "armtebalans :

".'e stellen de t emp er a t uur van de fTon ds t of f en op 1500.

De wa rmt e-dnr.oud van uet bodempro du c t t en oozicht e va n 15° C =

354200 kcal.

De men~varrnte van zwavelzuur 45)

18 .4 0 0 - 8.500 kcal/_krnol 11 2S04 Totaal Vri j komen dus:5 7,5 x 9900 kc al

98

--

-=

_--....:;...-3800_- kc al 3580 00 kc al -

1)-- 13

-De t emper at u ursti j Ëing i s dus

358000

4.548 x 0,9923

= 7{)';',3

°

('

v .

De t em; e rat uur is du s = 94°C.

Daar het azijn zuur bij deze kr ing l oop van het ket el

-pr odu k t zich hierin oph oopt , kunnen vve di t wi nuen door

de st i l l at i e. -;e tappen af als een zekere con c entratie is

berei kt .

'7e verdunn en dan he t zwavel zuur met wat er al leen (4500 kg) .

2. De reactor:

(Ten zij anders vermeld , ge l d en deze hoev ee lhed en per vulling,

dus om de 1~ uur) .

Vulli ng: 3000 kE mai sspi ll en ( 15° 0 )

4548 kg verdund zwav el z uur (94°0) .

St oom van 175° 0 (con densa t i ewarmte 484, 7 kca l /_ku):

o l )Vul l en van de reactor : (10 m3 vri j e rnimte) 10 m3 x 4, 621

k

e/

_rn3 = 0, 0642 ton 2)Opw_{armen tot 175° 0 :} 9,5 t on st a a l v. 10000--- 9500 x 0, 107 x 7, 5

=

76200 kca l 4548 kg zwavelzuu r v.94°C-4548 x 0,99 23 ( 175-94 )=365.558" 3000 kg mai sspi l l en v.1500 -3000 x O,43 ( 175-15) =206. 400 11

De benodied e stoom hi ertoe is: 76,200 + 365.550 + 206.400 - - -rÖÜÓ

-

x·-484-;r--

--

-

·

-

t on

=

1, 337 ton. ' Je nemen aan da t het prod uk t na 5 r eac to r en 9; fu rfural ·oevat .28) 3) T~r verwi j der in t van de furfur al :

f-

x

4

2

~

=

2,0 2 ton/hr Ve r dampi ng va n de f'ur f ur-a.Lt 4,8 x 1000 x 79 kcal/tll:'

=

15. 8 00

~cal

/hr

--z4

Dus aan st oom

_--

_-

15

_-

8

_.

_-

00

_{- - -}

₌

_{0,03 2 6 ton}/ _{hr '}

- 14

-He t total e st oomverbru ik i s du s:

2/3 (0,0 4 62 + 1,33 7) + 2,0 2 + 0,0326 ton = 2,975 ton/ hr

.ie hebb en hi erb i j de reac ti ewa rmt e en het enthalph i eve rs chi l

tus se n i n- en uitga an d e st oom verwa arlo o s d, al sme d e de ver

-dampl ngewarmten van de ~1.ü d e r e componen t en da n furfura l .

De r eac t i e s zijn te ~e c o m p lic e erd OD de react ie -warmte

t e kunnen berekenen .

(le ~ijre a c t i e s van , eut o s a n en en pentosen;

2e II Jl furfural( be e ft ni er en zuur en polymeri

-sat ie ;

)8 .ceacti e e van furfu ral r.et ander e chemi.e che vez-bi.n di.n gen)

net dr ukverlies st el len we bij de condens o r van de r eactor

op 0,2 ata ter ben:tenin.; V2.ll het hier benodigd e opp ervl ak.

Ui t de react oryerwi jderen we :

2,02 ton sto om en 0,2 ton fur fural per uur.

76.200 kDaJ

75=338,47 5 kcal,

8797 5 "

Bij het afb laz en komt stoom van 1 ata vr i j, met een

cal oriscne waard e va n:

Afkoel en reactor tot 1J OoC : 76.20 0 kcal

AfKoe le n zwave l zuu r to t 10000 : 4548 x 0,99 23 x Afko el en mai s sp i llen ( 9 0 ~) : 2700 x 0,43 x 75 =

'-)

Tot a al 50 1.750 " Dit komt ov er e en met 501.150 538,7 kg stoom = 0,931 ton stoom van 1 ata.

Bi j .iet l e di g en moe ten we dus no.' verwi j dere n:

27e e kg af v a l sto ff en

37,5 kg zwavelzuu r .

4,5 105 + 1,337 + 0,04 6 + )/ 2 x 0,032 6 - 0,931 ton wa t e r

=

5,

°

115t on vat eI:

-- 15

-In : (3000 kg mai ssp i l l en

(45 48 kg verdu nd zwav elz uu r

4462 kg stoom 8,8 ata 12010 kg totaal Ui t : (2700 ( 37,5 5011 ,5 931 3330 12010 kg afva l st off en " zwav e lzu u r " wa t e r " st oom 1 ata " produ c t kg totaal 3 ·;Q~_Q2.E9:~~ê.2!::

Het st oomf u rfura l - men,sel bev a t 9 gew.1~ furfural. De snelheid is: 2220 kg/ hr.

De condensatietemperat u ur i s 17400.

We noemen de enth alphi e va n de damp " en van de vloeistof w.

Nu is:

W- w= 2020 x 484 ,5 + 200 x 94 - 200 x 52,8 = 989.00 0 kcal/hr .

(52 , 8 kcal/kg is de mene:wa rmt e van furfural-water mens.ee L me t

0,018 Mo l

%

furfural).

4.De ko el er .

~eze di ent om de voedi ng tot de kooktemperatuur bij 1 ata

af te koe l en :

w₁₇₄- w₉₈, 1= 20 20( 175 ,7-98,1 ) + 200 x 0,42( 174-98, 1) +200(52 ,8

-~4 1, 2) = 165. 500 kc al_{/ hI}

(De l aatste term omvat het versc hil in de mengwarmteibij de

verschillende t emperature n).

-~ -I

t

~ ! I , . I ! I

_

I

~

-....

--- 16

-E.nET DE8TILLATIEGED8ELTE.

Schema : 1 ::: furfural stripp er

2

₌

condensor van 1

3

₌

wa rme afsch e i d e r 4

₌

koe le r v66r 5 5 = koud e af sc h ei d er 6

₌

ko el er v66r 7 7 = Methanolkolom 8

₌

condensor van 7 9 = vacu umkolom 10 =condensor van 9

11= nakoeler van furfural.

Gehee l bekend zijn: F

1, K₂ en D2, alsmede de samenstelling

van de producten ui t de af s ch e id e rs. Ei e ru i t zijn de balansen

te bereke n en, bi j aanname van de samenstelling van de top

-produ c t en van de kol omm en.

1. Furfural stripper:

200 2020 2220 2,08 112,12 114,20

9

1,8 98,1 655 99,9 425324 277776 '<:' Furf u r a l kg/ h r 'ïat er " Totaal " ]'urfural .at e r Tot a al

Jewiaht ,% furfu ral l o l ,; "

Temo e-

..

r-a t u u.r- 6C

En t halp ie kc al~o l 1879 Ent halpme kC al~g 96,64 '-armt e s t r oom kca l / 214550 hr 131,84 707,5 839,3 1,) 72 59,4 4J,8 15, 6 ) ,5 99,9 2010 97 , 1 82016 2,57 26,60 29, 17 0,027 1,48 1,51 8,8 1,8 30 577

29

,89

137 2 649,3 5 649,35 36,075 36,075 150 11.790 4 2776, 16 2780, 16 0,042 154, 28 154, 32 0, 144 0,027 100 1800 350,4 1 627,29 957,7

3

,439

34,8 2 38,26 34,5 9 97,9 11630 468 444964

g.Oond ensor van de Furfu ral -s t r i pp e r : ":a rmt estroom T

₌

444 964 kca l /hr 1 ti _D 1

=

85 906

"

Ui t te I':i ss elen : 359 058

_"

3.'Varme afsch ei der: \ --" D D 2 V1 v.,r1 1 l\~e thano l kg/hr 6,4 Fu r fu r a l ti _{330,4 1 6, 7 131,84 205,27} 1'.'at e r !I 627,29 12, 4 600,59 39, 10 Totaal ti _{957,7 19, 1 738,83 244,37} rvIethano1 kmol / h r 0,20 0 Fur f ural ti _{3,439 0,070 1,373 2, 13 6} ''!a t er

_"

34,82 0,69 33,34 2, 17 Tot a a l ti _{38,26 0,76 34,9 4,3 1} Gew.% Furfural 34,5 35 18 84 1,101 ç!

"

9 9,2 3,9 49,6 la Temper a t uu r (JO 97,9 49,8 96,1 96, 1

"'--I

_{Enthalp i e kcal / kg 89, 7 43,9 92,99 73, 75} Enthalp i e kca l /kmol 2245 1103 19 69 4184 ",'a rmt e s t r oom kca l / h r 85,906 838,5 68713 18032

±,Ko e l e r voor de koude afscheider.

Wa r mt e s tr oom 71 1

"

°l

Uit te wissel en :

=

18032

=

485 8 13 174 kcal/hr

"

"

-13

-1

.?

'

{

~ kr

~

T

)v~

_

'

_'

":"'

t:_...J'~ ~~" . -<---t.I

:,.vic..

r "'..., 4-,' I, .... I ,' -.. :{~ ./ l. :.,\ \trJJ... it~

C

.>.-\.)A·...-· t ! " .:',\.j!J \ ''.~ t?i ;~v't'-'- ; (. \~ :û..

.

.;, ', '",.""". ..~..'-/ ,

.4-V

1\ 7 ..:. _.; I, ...

-

t"1

,L r, -l _'t

-"

,

..

_t-~. '_ C. ', -\. '-t, \I .... .-( _'\ ._ ~ ,

.

...

,,' ~T" J...-

,

_y: .":"",t- -_•l.X r-

...

_y

..

J t... 'Of ... ... ...1.{.

.

..

-

~..., ~ _{"'-" .}'"" ..\...~ ' .':' .., ( .c , I' " j''' ' "" ...:

.

-,",'- .' .

..,

.... i " ..J ""\ ~

.' T

,-N. .,A-<.-<- ,..~ , e" f' ~ ..~... ,l •,I r '. ( 17.: .:'-J ;..:,....," ' -( .~ ~, ,' _'\... 1:. - .. .r

"

.: r ',.1 " r 'i

r

'"..I~~ \ ....~ , , ' j\ " ' ... \ ..." "

_-'

_"

_''

.4 ' ;,.{~'\, ' \, \. \" 1-4 , / _ \ Vi.. •" I \•. It : ._t .--( ,/: .,l... L v ',,,,. IJ (" '" .."...t .. t-i I M,(;A....-:' \ ir:.., ,1

:

J

Northwestern engineer. The; published quarterly by the students of tbe Nortbwestern Techno log ical Institute , Nortbwestern University. Evanston, Hl..

1950-30 cm, vol.

9-D.B 50 q

Organisation for European Economie Cooperation. Europe's growing needs of energy, how can tbey be met? a report prep. by a group of experts. Paris, 1956. 24 cm, 120 blz.

D.A

333

Overseas technical reports. London, Dept. of Scientific and Industrial Res., 1956- . 25 cm, no ,

1-843 A

Pipes and pipelines for building, commerce and indus try,

London, Scientific Surveys, 1956- . 29 cm, vol.

1-871 fi

Revue générale des s c i e n c e s a p p 1 i q u é e s; bulletin technique de l'Association des Ingénieurs sortis de l'Université Libre de Bruxelles. Bruxelles,

1956-30 cm, t.

3-1049 A 205

Schaarwächter , C. Ilber plastische Hupfer-Ei

aen-Phosphor-: Legierungen. Köln, Westdeutscher Verlag, 1956. 30 cm, 25 blz., lit. opgn,

Wirtscbafts- und Verkebrsministerium Nordrhein-Westfalen. Forschungsbericbte, no. 205.

- 1ffi -5. Koude afsch e i d e r : ,.., F'Z V IJ 1 :; ₂ Fur f u r a l kg/ h r 20 5, 27 2,5 7 202,7 at e r

_"

39, 10 26, 60 12,5 ~o t aal It _{244, 3 7 29, 17 215,2} Fu r fu ral kmol/ hr 2, 1::56 0,027 2, 110 .ater ft _{2, 17 1,48 0,69} I'o t aa'L ft _{4,3 1 1,51 2,80} Gew.% fur f ural 84 8,8 94,2 I/ol ,-/ Furfll ral 49, 6 1,8 75,) /0 Temp. oe 30 30 jO Bntllal pi e kca l/kg 19,8 8 29,89 18,51

.êintl1alp i e kca l )rnol 1126 577 1422

arme st ro om kcal /h r 4852 872 3980

6. Ko ele r v66r 7:

Of, en in welke ma t e deze ko el er i s i ngeschakeld, ha ng t af

va n de wi jz e, waarop de met i.anoLkoLom opere ert( zie-Û'Z,.//)

Bi j onze con s t r u cti e en berekening hiervan wordt de ui t t e

wt s sel énwar-mt e ~,veLfvik aan het ver sc hil va n de wa rmt es t r omen

V 1 en V₃•

Q

=

6871 3 - 205ó9

=

48144 kca l / h r

"·e hebben hi er een 4-:9 8S 8 koel er geko z en.

7. Met h anolkol om:

"e verwi jd er-eo hi er 0, 0 5< vlu chti ge produ cten

=

0,05 x

22, 20

=

1,11 ka/hr .

Di t i s ei~enli j k een des ti ll at i e met ve l e component en

( 80 ,.~ methanol , 15," ac et on, 2/~ aceetald ehy de, 2>'0 furan en

1

%

me thy lfu r anen ) .

Ook hebb en we de furfu ra l -aanwe zi ghe id verwa arloosd, wat we

dus geh e el i n het bodeQprodu ct t erugvinden.

;,.:... .! .i Î ' .. I

·L

.

rLJ

~

-" I · : --;---_.... .... . ,+: ' l ·. : ~~i" ' ,i --; -:- :·.!~< fi:· ,. ,·.1· " " .; .' , '1 .1 '.... I ' ";L~ , - ,L__ . 1;" -I . j . :'~.

-

7

'

.,.Lr"" , : : ,. 1

_,1.'

',: \.'.'pl;;~rl I " • ._~__' _.~ ',--.. " I' ,1 f. I .J .._ ,...

'.,

. ~ + r r r r-r

.

.1 .t. J,. •.~~... .'·:.~"""I' r r-yO ~, .~ ,-'~ r-Jr-"..... -,-' ,...-L... .,..r. ,...-. ~ .' ,." ,. 'I' ,. •

~-/-~.

/

;

=/~

"

.

-.-

L~

" L. r r .. T

/

! --, r' /,,~ i~ I ,

F

l

~,::.

'

· · ~·r·~·

_{I ,. '}

.';..

_,...L

'

~.

_~

_.,

.

.._,._..;_,.'.~~~ c

" .:'

['::1

/

1 I /tJ I I L... . _

_.·._._l_~ j ' - ' "

-;

-~~~·~!:-·ir-I I . - - ·'-1- ... -"--e :--:-:-..1 I i-": l l " j ·t ,.. !" i ,1 I. ,-i-'''~ r-I ~l. + i 1- .J-_, -1--·1 i I: I ï i" I i - '----j~

I';";

., I I _., ···i .I

..

1 ... -I. i -! i I ! i 1 / D "/ /l, /J _"I' r: r , ,t

,

.

.

_\, .1 -, ~ . I .1. 1 " - - .r s. t.

i

ï o

,

i

l

V.-_ 3 2 F Ijl

a

1 D2 ) 2 -2 li~e t.ha noL kC/hr 6, 4 5,3 28,8 6 27,75 1, 11 Pur f'u r-a L

_"

₁₃ 1,84 131,84 I!at e r 11 _{600,59 107} 707,5 1,8 2 1,75 0,07 'rot aal 11 _{738,8 107 844,7 30,68 29,50 1, 18} l e t h a ,ol kmol/ h r 0,200 0, 165 0,91 0,87 0,035 ?u rfura l 11 _{1,) 72 1,37 2} , _ater

"

')),34 5,94 39, 3 0, 10 1 0,097 0,004 <:» :L'ot a a l 11 _{34,9 5,94 40,8} 1,

°

1 0,97 0,0 4 ~~ew.Î~ methanol 1,07 0,75 94, 1 94, 1 94, 1 1':01 A 11 _{0,60 0,42} 90 90 go G/ IV (-:-e.1~ furfu ral 18 15, 6 01';[ 11 _{3,9 3,5} :J:emp eratu ur 0",IJ 28 150 g~),9 66 66 66 :Óntnalp ie _:\:cal~g 27,go 655 97, 1 3.19 , 34 39,046 39,0 4 6 , armtest r oom _{kc a ~ 205 69} 70CB5 82016 979 7 1159 46,07

Ei j de bereken ingen van de enth a lp i e ~n is de mengwa rmt e

van met h a nol ve rwaar l oosd, alsuede bij V) en F₂ de aanwezi~hei d

va n met hanol .

We cons trueerd e ~ het x-y diagr am voor methanol -w a t e r (uit

de geg even s van i~ir c hb aurn) , was.r ut t blij k t, dat we bij een

reflu x va n 25 de voeding woe ten ko el en tot ongeveer 280C om een

red eli j k aantal sc~otels t e vind en (q

=

638, 2- a7,9

=

1~3 j

538,7 I I! IV

lt. ,

Ee t aantal schotels bedr a ag t dan 6,5 (Di agrammen IIa

e

~

11

b)'.

lT

..,

Om nauwkeur ige r he t aantal scno te ls t e vinden, hadd en we een

enthal pi e- s amens t e l l i ng-diagram moe ten ber eken en, do ch gezi en

de vele compon enten vind en we ook dan ge en juiste waarde .

'Ie na men i n analogie met 12) een l-LE.T.P. van 24 inch aan.

De hooste va n de ko lom wo r dt dan 4 me te r .

-/ ~'

- 20

f

1i8 )

De diam e te r berekenen we uit de gr afi ek en en formule s van ï

en vi n d en dan d.t de di anet e.r va n de bod em bi j de z e ope_rl s_!o oJr~l,", ­

J.es ti l la t ie grot er m00t zLjn dan di e aan de top, n.l . 185 mmo

~e voedi ng vo e r en we in op 1,5 x 4 m = 1 meter hoogte

D

8.Condensor van de lT!e than olk ol om•

..)e '''''8:rmt e- s t r omen van damp T₂ en vlo eistof Hl + D 2 bij 6600 zi j n: 9797 en 1205 kca l/hr . De over t e dra gen wa rmt e i s dus: (9 79 7 - 1205)kcal/hr

=

8

5 92kcal~r

9.Furfu r al vacuumkolo m: V 2 rr-3 K2

- - -

--

,

-Furfur al kt;/hr 202, 7 6,7 19 6, 0 ater

_"

12,5 12, 4 0, 1 Tot a a l 11 _{215,2 19, 1 19 6, 1} Furfural kmol/hr 2, 110 0,07 2,04 ','at er

_"

_{0,69 0,69 0,00 6} Tot a al 11 _{2,80 0,76 2, 05} Gew .110 furfu ral 94,2 35 99, 5 = ol ,·-l

"

75,3 9,2 97,4 '"

"--.

j

I'emperat~~ur 0,..,IJ 30 49,8 79,6 3nt.'-1a l pi e kcal /kg 18,5 1 44'7,8 32,64 Entha lp i e _{kca l~mo1} 1422 'armt est r o om kca l/ ,_ür 3980 8553 6393

e moe ten dus aan ~armte t oevo er en:

8) )3 + 6398 - 3980 kc al / _hr

=

10.971 kca l /h r . Dit doen we met behulp van eeskt en stoomve r hitting.

lIer bepaLi.ng van de afmeti ngen van deze kolom berekenden we

het x- ij diagr am voor furfural-water bij 95 mm Hg.

~i

e

ge br u i k t en hi er bij de ge{o ev en s van 49) :

P = j j x_j

P

1

+ j2 x2P 2 en ij = jxp

~

)

P

C,

b

off

_I :0,1

»o

-,_,0; ?J .~ I I . . I I -. . -

...

l: ,. o,(~ ._~...

_

...

-

- -

--_

.

_

_---...,.-:-~ ~ --..~;~~~_.:.P.~.4.~.r_~~~....-~~:~.=...~-~-.-..-...-._-...'.~:-...-...--._'~~:..~'_~~~....~!r:-:

.. "

.

/

./

" --I i 1 1 -... 1. i. ,-- '--;. f, -·..·r.·_. !.

.

, ! I,

!

1-;.- .

t~-~_,

---

i--.

I' j

l

! .,. f~··

.; \

!. . i f ;. ; '. • i~

J

~_..:

..

I'.

i

J

i : 1- - .,

...-1:--'

+::~~. T--

.--~:~

.

.

j

_,

~._

_..

.. _.

El>. M - - -

-- 21

-Om P = 95 te vinden bi j een bepaa ld e samenst elli ng, moe t en we

de oe'e·,....evens bij een c;e s ctl a t t e t emp erat uur i nvull en, t ot we

de ju.is te t emperat u ur gevon d en hebbeno xf _P1 x xf x jf + _P2 x X w x jw = p y-pt °d i jw 0,092 7,0 x 0,092 x 5,8+91,59 x 0,908 x1, 1=95,1 49, 8 96, 2 0,2 7 x 0,2 x 2,9 +94, 85 x 0,8 x1, 2=95, 1 50, 5 95 ,8 0,3 7,5 x 0,3 x 2, 1+9 7, 2 x 0,7 x1,33=95,2 _1,

°

95,0 '-.../ 0,4 8 x 0,4 x 1,7+ 100,6 x 0,6 x1,48= 94,8 1,7 94,2 0,5 8 x 0,5 x1,52+1JO,6 x 0,5 xt ,77=95,1 1, 7 93, 6 0,6 8 x 0,6 x1,:37+100'lp6 x 0,4 x2,2 =9 5,1 1, 7 93, 1 0,7 7,5 x 0,7 xl ,27+96,75 x 0,3 x3,0 5=95,2 50,9 93,0 0,8 8,5 x 0,8 x1, 19+ 10) , 6 x 0,2 x4,2 = 95,1 52,3 91,5 0,9 11,5 x 0,9 x1, 10+132,9 x :J, 1 x6,3 =95, 1 57,5 88,0 0,95 22 x 0,95 x1,04+ 225,7 x 0,0 5x 6,5 = 95,t 69, 2 77,2 x,974 :36,3 x 0,974 x1,02+349 ,4 x 0,0 26x:6,5= 95,0 79,6 62,3 De q-lijn vinden we uit q 1,0 68 1V- w f 'J- w 12 2 70 -14 20 = q = 12270 -2110 = 1,068

=

= 15,7

i

-I

0,0 68

~r blijken bij de cons tru ct ie van di agram 111 sl e ch t s 2 scho

-t els noaig t e zi j n.

Gebruiken we de gegevens va n 12 ) voor een gepakt e kolom dan

wordt de hoogt e van de kolom:

2 x 24 x 25, 4 mrn = 1, 22 m (HoEoToP. = 24 i nch)

~

e

kolomdiamet e r weer berekend als i n 48) word t : 13 4 mmo

10. Can enso r van vacuumk olom:

Bi j de con s endatie van di t darnpmengse l moet en we era an

denk en, dat er twee vloe i s tof~ag e n ont st a a n: I : 10~s furf ural en 90?~ wa t e r

11: 92;·; IJ en 8;0 IJ

22

-De mengwarmten zijn:

Qr

= 3,3 kcal/kg

Qrr

=

7,2 kcal/kg.

De warmte, die bi j c ondens at á e door het mengen wo r d t ge

-absorbeerd, is dus:

0,304 x 7,2 + 0,696 x 3,3 kcal/kg

=

4,5 kcal /kg.

Hi e rme e rekening houdende i s de enthalpie va n de vlo ei s to f

D_{3 43,9} kcal/kg·

ue

warmtestromen zijn nu:

T_{3 8553 kcal/hr}

D

3 838 kcal/h r

De ov er te

dragen warmte~7 15 kcal/hr .

II.Na ko e l e r voor de geproduceerde furfural:

De warmte, die moet worden uitgewiss eld , is:

196 x 0, 416 x (79, 6 - 30)

=

~ kcal / _{h r}

-- 2)

-IX. B.8l-iliK Ei~LJC VA _~ DE FURFU3.AL-3':fR IPJ:lEH.

I ~l- _<- _

a,

I

I

I

T

K

1

Bij deze ber eke ning hebb en we ge en rek eni ng

Gehou d en me t de ge ri nge hoeve e lhe id ander e

component en fzie eld e rs) . Ve rder is de

entha lpi eval van 17 kcal/kg ve r oorzaakt doo r

he t vo egen va n F

3 bij F1, verwaar loosd,

het ge en, ge zi en de nauwkeur igh e i d van de

be r ekeni ngen ten opzichte van de pra kt i jk zeker geoorl oofd za l zijn. üm dezelfde rede n hi el den we va st aa n de 9% furfur 2.1 i n de voeding (F 3 komt ove re en me t 3,8,; furfural) . = - 14 2.8 96 kcal/ hr . M = F₂ - T₁ = 40,8 - 38,26 kmo l/ _hr }-w_m = F₂W F2 - TI····ITI= 40,8 x 2010 -W TIl = 2,54 kmol /_{h_r} . 38,26 x 11630 kc a l /_hr = _ 362.95 6 kc a l / h r M~=F2x2 - Tlx_D ~ 2,54 x_M = 40 ,8 x 3,5 - 38,26 x 9 I

X

rv:

= - 79,3 l,.:ol;b. H = F 3 + Fl + M = 2,54 + 1, 51 + 114,2 = 118, 25 kmo ljhr .

~w

n

= - 362.956 + 214.550 + 87 2 = - 14 7.534

~

w_n=

_1

24

7, 6

kca

~

NX_n = KX_K = 0,04 2 ~Xn = 0, 03 55 mol ,;b. 3 1 + N = K1 --=,. S x \~!s

-

14 7.534 = K x wk.

..

, 11.790 kcal/ _kmol (stoom 1DOo e) 'iy ₌ van s wk = 1800 kcal/_k.mo1· 3 x 11790 147. 534 = K x 1800 ) S = 36,075 kmo l S + 118, 25 = K ₎) K = 154,32 kmol .

De constructie va n Le t enth a lpi e-samenst eLli ng-diagram b

i s uit ('.evoerd i n di agr-am 1

-I I ' , ' "'-:-.-:--... I· r _.,. ,...7~:_··.. --, ! .-.j. . -1 1 1_.J«)(). , I i - f .. - .. I " -',i-I:'. ..J•.::... !

I

m

>~J~17'" +~-~,-

.

-~;.. , ';=. I. . . '. -. __.i. .. [', '.. ~J , r :: " I " . , I T 'I " .-j': ';: ..-" I .; I r I I.l'".'1 ' 't " :.' !', ' i

i :

I' " i I . ,'"J '.-:--~-:'ï:'j'-:"':'" L __._! _. ... ,...

!

'rHil-'

_{1,.1. •}

·"···:ti:. .:

1 '.: :

j I I ,..;-; ...+--,- - ---.--" r - , I:.

':l:,

! I : 1-. I.::L !,'., ,. ;,' .. t· ,- .--- ". . ~-! " ' i - ,.

~

L; i i~~,_L

... '

~~~

~b,th~tt;·.;~r

..

;.

~- .1-.::J I l - " FtJlJ()I h,t100; ~' . l ; , I !

, I

b

g

'

~

-, ; " , - -r ·1 --'~f--',: :-~ , , :. :~;.;, " I ,- -, ; ' I : ·1 r I. " '! ! .-·~ -t ·-i -~:. 1..1- .: _ t..-L : } . ' , . l. ,- .. I. ! .. •• i" i. ._-.J~.:;. L • . . I .. r-> -"'--'-1-- -_. ,; r j. 0,)' i. ,-I ,j 0, ) .:.. -...L. -~ - - -

-L '1 1 __ ..:....J 1 . j l! !t." -"' -:

,--"

( . ·f r , .l ., .' " i ..: . I -."-'-'-!" ---.~. :_~: s: •i ,.. .' " ,i' " . '; . ! ~_.... , ~t__ .-' _ _ , _ • _ ! .1 1 ,'.;.---_{! .,,:}.,'._~_1. . . i l ' • - -4 ---I. ., ---.:. -... -'. I i_ .. '-'i " __f_~ _.:~ ,. I.

Y,

..

···

·

l··

/

I

/

.(

/

/.

i I

,

/

I

I , i r / l I . l

/

l . J i '

,

.

/.

.

I ~ I .: l '

·

l:

J' i 1 , . '. -;

.

_. ..~. .-', . U,PI o B&.M o /t:'PO 2..0 0 0 - , 0 00

l

B

e~ekeningen

bij de

constr~c

t~

(diagram

r

b) .

s

X : S F = 0,813

Constru c t iepunt N

x k =0, 144gew. j;k.o. m. ijl = 1 0, 8bTew.;0.-J = 0,204 mol ~';h/ ~ x 2=O,0 75 moly=0 ,40

"

ti i j2= 3, 0

"

= 0,5 76 ti ~ x 3=0, 162

"

=0,8 6 ti ti ij3= 6,2 ti _{= :J,225}

"

~x 4 =0, 31 5 11 =1, 66 ti ti ij4= 10 ,8

"

= 2,2 10

"

~ x 5=0 ,54 7

"

=2, 8 5

"

"

i j 5=1 6, 5 1I _{= 3, 58}

"

--'Jo x 6=0 ,910

"

=4, 67

"

II ij6=22 ,7

"

= 5, 2 1

"

~ x 7= 1,30

"

=6,56

"

"

ij7=26 ,9

"

= 6,43

"

~ x 8= 1., 60

"

=7, 99 11

"

i jS=29, 2

_"

= 7, 17 ti ~ x 9= 1, 79

"

=8,80 !t 11 ij9=30 , 3 ti _{= 7,53}

"

Cons truct iepunt Iv] helling _ij9 Tvl _{= 1}00

.

.

178,5

2, 09 mol% 10, 2.) k.o .m .i j10 = 31,9 I 8, 0 7mol~0 x₁₀₌ = gew.>0 gew/ó = ~ helling ij10M = 100 : 177. 8,66 mo 17& ;:J'ew c/ o •,0= ~ x 11= 2,6 1 mol;'C=12, 51gew./; k i ovm, ij11=33 ,6 helling i jll M = 100 : 176 . ~x12= 3, 19 moL- =14, 95 bew.,b ks osm, ij12 = 34,7 gew.~~= 9, 05 mo ~ I '----..J

l'{e hebben dus 11, 8 theoretische schote ls nodi g•

.St el _~ ~_ ef I'Lcl ency op 0,

.7

f?

,

dan wordt het aanta l

1 x 11,8 = 15 s chot els .

7

0,78

Ber ek eni n g van de kolomafme tingen:

62 , 50

l~

Uft.

25 -/ e Demen de schotelafstand 0,5 me t er . 0,5 x 15 = 7,5 met er . G= 575_{Vcv ( cl -}Cv ) c_v =

_'3?9

M x ₁₁273 _--_3?945 x _bT249 2 -_-

°

_,0917 lbj_cuft Cl =0, 35 x 1,0 754 + 0,65 x 0,958 =999 ktfu3 =

De hoog t e van de kolom wordt dan De diame t er vinden qe uit:4S)

- 25

-1,

54

sq

f

t

=

14,

3

dm2 lb/ i hr sq ft ) . ) On1).

=

k;.r.,(

=

2120 lb / ~ ~ °n r hr

=

1377 960 ~ G G= De diameter i s da n : 428 mrn c

=

M 273

=

0,03 7) 10/ _{ft .} v

₃₅₉

_{x ~} cu

V

_Cl

₌

_{0, 95}

₈

_kg/ dm3

=

5

9

,

8

lb/cu

f

t .

~ G= 86 2,5 _{l b/} h r sq ft ))Op-p.

=

1, 6 6 sq ft

=

15, 5 dm2 G= 1435 lb/ _{h r )} De ,.tia met er i s du s 450 mm.

'~e moet en de ~r o o tste waard e nemen en construeren dus een

kol om met ee n hoogte = 7,5 met e r diam ete r~

450

mi l l ime t er. De voedin F 2 wo rd t op de bov e nst e s chotel i n üevoerd. ~e voed i ng F 1 + F~ word t op de 9 x 15

=

11 e schotel inge -voer d. ) Tf;8 \.J a)De en thalpie~n : (t.o .v . 000) . cp

=

Q x

₌

r

.Jeze v.er-den 8.1s vo Lgt be reken d: =t!2~i~!2f: w~ = x (Cp)A . T + (1 - x) (cp)B_T + Q ~

soort eli jke warmt e bi j constante dr u k.

mengwa rm t e.

;g§I.2:e: lli er kr i jbet} we de enthalpie door bi ; di e van de vloei stof op het kook punt de verdampingswa rm te op

t e ~e l l en en de mengwarmt e af te trekken.

-- T

KPt) +( l - i j ) x X(Cp )daoPB(f - T_{KPt )}

\. )

"-~.

~.'o rd.t de damp no: overve ri.I t, dan moet natuur-Lijk ook deze

warmte erb ij wor d en opceteld .

Dus

~

~

=

wT;'p t + r + Y x (Cp ) damp A x (T

(I'

=

ve r datlpi ncs wa rmt e van het menGsel) .

Deze wer d gevon d ell me t behulp van de forrrmle :

~ _ ( 1 _ ~ ) 0,38

L₁ - ( 1 - TRI )

1

=

verd~pingswarm te bij het kookpun t bij 1 ata

1 1

=

tI bi j Ir 1 en -P1 T R

=

kookt emper-atuur- bij 1 ['.ta in OK kri ti sche t emp er a t u ur in OK T

Rl

=

kooktempe ra t uur bij P1 in OK kr it is che t emp er a t uu r in OK Voor L namen we 96 kcal/kL (Lit.l)~ 95,96 kcal/kg 1i t.47)~107,5 " ) ~L _{97, 9 OC}

₌

105 kcal/kl) -"'0 L _50°C

₌

11 1 _kcal/ki" u L 175

=

94

kca l / ,Kg.

::i,::rvoo r gebrui k t en we de r e eds eerdergenoem de publ i k a t i e

van Pear c e en Gerster.49 )

..iJoor voor verschi llen de waarden van de concent r atie x Gr a f is ch

d 19 j t e bepa len vinde E we de mengwarmt e bij ve r schillen de

d(l/T)

temperaturen dd l(

Y

'T

j == L

, 1) """2-,...3""'O...3--R

R =: ga s con s t an t e 1, 98 7 Btu/lbmol~OR

j

=

activ ite its -co ~ffic ient

L == differenti "éle mengwarmt e.

---- - - - --- -

-JE

I t '1.' 1. "i ' 1. 1. 1 .'t 1 't :,_ t -'_.;', . ~--- -:--: -.~-

-..

-_:..- - 'I... ---~i~

I

r

-'- --

--

- - --.:--- :..:-~.:..;.~ ~-~'-, -J.""":'~. ! ~. , ._._-:--'-~'...-:. --.

-

-

~

-

. ' , ..-,-: . I . ,. .~ i·

')

.:~

. -t

~-

.:-~~:1.:- :':-

-

~,;,;:_:

-~

~ -:-~' j~ ' "

.

; : .~ . . ~- ~--.~_.

f

---·~L

~···

--, --I' -.~: -- i ".1 -..;.. -- .--~... "._--" .

_--~

~

_'=

- 27

-Ze t t en we nu de z e mengwa rmt e ui t tegen de concentra tie x,

dan kri jgen we de biJgailllde gra fi ek IV,

Om de mené~ ':armte te bereke nen gaa n we als volgt te we r'ks x

₌

0,0 18 t _"" 174° 0---7>91 00 x 0,0058

₌

52,8 kca l /k r 900

e

- g x

₌

0,0 18 t

₌

~71 0 0 x 0,0058

₌

41, 2 11 ( 1 3t u_{/ lbmo}1_{e fur fural}

=

252

₌

0,00 58 _{kcal /k'"} 1000 _x

96

_x 0,453 - b 1 Bt u/ l bmol e wa ter

₌

252

₌

0,030 9 11 ₎ 1000 x 18 x OJ;l453 d) ~~_~~ ~~~~!ij~~_ ~§E~~ ~_~ §~_~ §~ ê :

Voor droge cell ulo s e vinden we 0,37 kca l/kg'

0t el l en we 10; water aanwez i g, dan word t de soorte li j ke

wa rmt e: 0,9 x 0,37 + 0,1 x 1

=

0,43 kca l /kg'

Alle overi ge waarden Vall ph ysi sche conet a.rten we r den in de

LIT ER t~TUUR.

1.Dunlop A.P. en I'e t er s F.] . "The Fu r a n s " Ne w Yo r k ( 1953)

2.Uhlmann, Encyk l opädie de r tech ni sc he n Chemie

1

I:.ü n c h en Be rl in(19 56)

3.Ki r k R•.2. en O'thme r D."2'. , ~incycl o p edia of chemical t eoh rioLogy Vol 6

. Ne w lor k (195T)

4. iiol f S, Fase r f o rs chu ng und Tex t i l t e chni k 4 (1 95 3) , 199- 212.

5.v.d .Sch e e r A.F. , Ori ~n t e rend e be sch ouwing over de mog e l ijkhei d vo o r de f abricage va n furfural in L;ed er1and (C1VI 1952) .

6.Raisi n V. Fr a n s Paten t 44 6871 (191 1)

'7.J3e rg s t r ölTI. E.O.V. c~;vve eds laten t 40 .84 2 ( 191 6)

8.Fsr b e r E. en Kc en H. , D.R. }é:t e nt 66399 7 (193 5)

9.Koc h F, Ko ch H. en Urban ri, D.H.~-'G.tent 647913 (1931) 10."a.r-t.h C. , D.lt.Fat ent 737 710 ( 1940)

11.D .R.Patent 748983 (1940) (On t bre ekt op Oc t r o oi r a a d )

12. Br own I ., Symon s E.F. en '.ï 1son B.-'!. , J .Counci1 Sc i .1nd.Re s .20( 19 4 7) l

13. La Forge F.B. en Euds on C.S. ,Ind.Eng.Chem. 10 ( 1918) , 925 - - 225.

14. La Po r ge F. B. , 1n d.Eng.Chem•

.1l

( 19 2 1) , 1024

15. La Forge F.B. , Ind.Chem.Chem.l2-( 1924) , 130

16. La Forge F. B., Tooke C." .,Yiains G.3 . en C1arke -'f.F. Br .Pa t e n t

207. 1 16 (1923)

17. Du nl op R.V. en Fischlo wit z F..L , Ch em. & Ee t .Eng.2 2 (1920) ,774

18.La Forge F.B. ,Ind .Eng.Chem.

22

(1923) , 499

19. La Forge F. :~. en I'a i n s G.B . , Ln dvEngvChern,

22.

( 1923),823, 1057

20.Tc',ains G.B . , Chem. ~: : et.Eng. 26 (1922) , 779, 841

21.1\ains G.B. , C:~em. . Let .Bng.

D

(192 4) , 307

22.1~il1efer D.H., 11ld .En~;.Chem. 18'( 1926) , 1217

23.Brown1e e F:.J ., Ind.:Sn[;. Chem•

.l2.

(1927), 422 24.:r>eter s F..'T., Tnd, Eng. Chem. 28 ( 193 6 ), 755

25.Br own 1 e e 1-: .J . en '.i ne r G. c3. , Lnd, EnG.Chem. 40 (1948) ,-201 26.· i n er 8.S . en 8rown 1e e _~.J . U.S.ï~at ent 1.735. 084 ( 1930) 27.Liner

c

.

s

.

en nrovml ee H.J. .:Jr . " 203 .69 1 ( 192 3) 28 •.Jr own l e e }I. J . U.S.faten t 1919 877 (1932). 29. 11 " 191 8 878 ( 193 3 ) 30. 11 11 2140 572 (1938) 31."i ls on H.' :. , J .Counci1 ~)c i . Ln ds Res , 20 (194 7), 258 j2.30r~at o I ., In ds.agr.ali ment (1950) , 369-374 33 .Dunl o p A.P. U.~.?at en t 2.536.73 2 (1950)

35. 36. 37. 38. 39.

40

.

41. ~ _. 42.

V

43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. Ogai t A. , Fa pi er

&

(1952), 7 Hot t en rotn B. en Pu r-r A. , Cherni Eng, Techn .

2

(L153), 81

Fai tn ~.L. , Keyes D.B. en Clark R.L . , Indust r i a l Chemicals

(J .~il ey an d Sons inc.) ~ew Yo r k (1950)

Dunl op A.P . In d. Ene;. Ch em. 40 (1948), 204

~i lli am en Dunl op A.? Inu.Ent .Cheffi. 40 (194 8), 239

ITa t t a G. D.S.Pat en t

2

.6

89

.250

(1

954)

Ha t t a G. 8eati E. , :Fegora r o F. en Guglielmi G. Chim i ca e i n dusti::ia

Cl .iLan) 38 (195 6), 6 - 10

A.Honig' s Kunsth ar s Inuust ri e Y.V. Bele.Oct rooi 534. 133 (1954)

Ui r l i s s D.I . , S.H. Pat ent 27049

>i r l Ës s D.I . en :::~erg el L.}' ., S.H .}8tent 3143j

Lel l o r <.T.'iJ. , A corr.ur-eh ensi ve t rea t is e on Lnor cani o an d theor eti c a] " chenü stry,.!Q. (1930), 40 6

at son K. Ind. Ellc:.CherD. 23 ( 1931), 362

Hodgrn a n, -;:landbook of Cfler;üst ry and physi cs( j9th ed,) 1957- 1958

Br own G. G., Uni t Operat ions (J."i l ey and sons Lno,)~Tew Yor k ( 1950)

Pear c e E.J . en Gerster G. ~. Ind. Enó • Chem. 42 (1950), 1418

r

,

_.

_.