De bereiding van methanol uit CO, CO2 en H2

.c - - - . , . . - - - -- - - --- - -_""'I '\

FABRICAGESCHEMA

DE BEREIDING VAN METHANOL UIT CO, CO 2en H2~:

D.H.D.v.Tongeren. Kievit stEaat. 5. Haarlem. N.

1

1

[iJ

i ~. ~ . ,-.t::- ' -

-" . ~ "

i

_

I

, , I : I , 0 -

---~

- =:..== -1 --I ' I I i , I ---=.: -=~-~ ~ =_.J_ ~ _l 1

I

r , , ~ -I

.

-

r

-

---r

+== -r _ _ -d!

I

- -l

lJ

T

-;

r

-

--n

_

i l :

1

4--' I

-'1

j -~ -, 1 _ ' -______ _ ___ ~ ._---I -"

•

INHOUD:

Het belang van methanol in de chemische industrie ••••••••••.••••••• l De productie van methanol in de U.S.A ••••••••••••

. .

.

. . .

. .

• • • • • • • • ..L

.,

lbaustriee~e pruduc~~eme~nuaen vuur me~nanu~... • ••••• 2

Grondstoffen voor de synthetische methanol productie ••••••••••••••• 2 Geschikte gebieden in Nederland voor een methanolfabriek ••••••••••• 3 De samenstelling van het voedingsgas... •••••••••• • ••••

3

Keuze van de productiemethode ••••••••••

.

. . .

. . .

...

••••• 4

De te produceren hoeveelheid methanol •••••••••••

.

.

.

.

. . .

. .

••••• 4

React ie omst andighed en ••••.••••.••••••••••••••••

. . .

.

•••••••••••• 4

Thermodynamische bepaling van het chemische evenwicht •••••••••••••• 5 De katalysator . . . • . . . • • 8

Massa- en warmte-balans van het productiegedeelte ••••••••••••••.••• 8 Toelichting b~ de massa- en warmtebalans ••••••••••••••.•••••••••••. ll Zuivering der ruwe methanol ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••.• 12 Scheiding dimethylaether-methanol •••••••••••••••••••••••••••••••••• 12 Scheiding methanol-water •••••••••••••••••••••••••••••••••.••..••••• 12

Massa- en warmtebalans Van de destillatie eenheid •••••••••••••••••• 19 Constructiematerialen...

.

. . .

.

. . .

.

. . .

..

2n ~ Literatuur • . . .

...

_{. ....•••••• • 23}

•

HET BELANG VAN METHANOL IN DE CHEMISCHE INDUSTRIE:

Methanol wordt hoofdzakelLjk gebruikt als anti-vries middel en voor de oxydatie tot formaldehyde,hetwelk als grondstof dient voor de phenol-formaldehydenarsen.

Voor de Jaren 1947 en 1954 is net gebruik ln de li. S.A. als volgt ver-deeld: ]\) H.ivïA1lJ~ny lJ.E ANTI-Vl:U~S 1947 44% 38% H~% 1954 49% 2ö% 23%

tiet gebrui~ als anti-TYies middel neemt af door net toenemende gebruiK van aetnyleenglycol Toor dat doel.

Door de opkomst van vele nieuwe kunst-narsen gedurende de laaste Jaren, begint er in de toenemende vraag naar formaldenyde ook een kentering

op te treden.

Hiertegenover staat ecnter dat metnanol tegenwourdig ln opkomst is als

brandstof voor straalmotoren en raKetten.

(lit.len2.)

DE; PRtmU ~r:IE' VAN METHANUL. 1i~ 1) ~ u. S. A.

ue

llrDductie van syntHetiscHe metHanol in de U.S.A. is in de onderstaande grafieK weergegeven.

x lUu.uuv ton

7

/

6 ( 5 ., ...

---

---/ , 4 / I I / 3 _I ,

---.

2 . / 1 1';123 1'::132 1'.136 1'::14U 1'344 1'::146 1952 956 (lit.2en3.) 1.

-~---

-INlJU ::;'l'RI~~l.J~

.r

rtU.LJU C'l'l~ivib'l'I1v .ubl~ VOOrt ME'l'nAl'JU.L:

C&l;

-

~tt;!e

ij

a~oor droge destillatie van hout.

Dit was vroeger de enige methode waarop methanol in het groot verkregen werd.Thans wordt nog

2%

van de methanol in de D.S.A. via de droge destillatie van hout verkregen.

Deze methode is economisch nog slechts verantwoord,door de vele andere producten die b~ de droge destillatie van hout ontstaan.

Deze productiemethode is,ecnnomisch gezien, dan ook geheel afhankel~k van deze nevenproducten.

II.Synthetisch.

a.Door oxydatie van koolwaterstoffen.

Hierb~ wordt geoxydeerd met behulpvan lucht terw~l Cu als

kat8ly-sator wordt gebruikt.

Deze methode is weinig selectief en geeft dus zeer vele neven-producten.

Ook deze methode is economisch dus sterk afhankel~k van de neven-producten.

b.Door katalytische hydrogenering van CO enlof CO

2•

Dit is tegenwoordig de pr~sbepalende methanolsynthese.Deze syn-these heeft plaats b~ hoge druk en middelmatige temperatuur. Als katalysator worden metaaloxyden gebruikt.

Tenz~ de omstandigheden een andere keuze noodzakel~k of mogel~k maken,

zal over het algemeen b~ het ontwerpen van een methanol-fabriek de keuze vallen op een proces uit de categorie II.b.

GRONDSTOFFEN VOOR DE SYNTHETISCHE METHANOL PRODUCTIE: Als grondstof voor demethanol-synthese dienen:H

2,cO en lof CO2•

Voor deze grondstoffen komen de volgende bronnen in aanmerking: a.Aardgas en raffinagegas.(hoofdzakel~k methaan).

Dit gas wordt met behulp van stoom en een katalysator(b.v.Ni) b~

• gOOOC omgezet in CO,C0

2en H2.

b. Cokesovengas.

Door gefractionneerde destillatie wordt dit gas gescheiden in z~n

verschillende componenten. c.Cokes en bruinkool.

Cokes of bruinkool kunnen in een Winklergenerator of een Lurgi druk-generator met behulp van stoom en zuurstof worden omgezet in CO,H

2en

CO

_2:

De synthese gassen mogen niet meer dan~l mg.zwavel per m3 .bevatten. o Het gas dient derhalve ontzwavelt te worden (b.v.door net b~ 400 C

over ~nO te leiden.)

---

---GESCHIKT~ GEBIEDEN LN NED.t;HLANlJ VOOR EEN METHANOL FABRIEK:

In verband met het voorgaande,zouden,afhankel~k van de gebruikte grond-stof,de volgende gebieden in ~ederland in aanmerking komen;

I.~uidoost Drente(aardgas)

II.Pernis b~ Rotterdau~raffin~geg~s)

IIII.Het mijngebieu van Zuid Limburg( cokes en cokesovengas ) IV.De hoogovens te Velsen(cokes en cokesovengas)

Naast deze factoren z~n echter ook de volgende van belang: A.Energie voorziening.

B.Transportmogel~kheden.

C.Plaats van eventueele afnemers.

D.Plaatsel~k aanbod van geschikte werknemers.

Al deze factoren tezaman zullen economisch gezien de keuze van het, geografisch het gunstigst gelegen, gebied bepalen.

DE SAMENSTELLING VAN HET VOEDINGSGAS:

Naargelang we van CO of ,C0₂ uitgaan kunnen de volgende twee reacties optreden:

We kunnen nu drie principieel verschillende samenstellingen van het voedingsgas nemen,n.l:

1. CO en H 2

In de nu volgende tabellen z~n de voor en de nadelen van deze drie procedé's samengev~t.

1. 2. 3.

Product weinig nevenproduciBn meer nevenl'roducten meer neveml'roducten

( 95% methanol) en veel water en wat water

raff.kosten laag raff.kosten hoger

(

~()% metl1anol)

Reactie- 6H=-21.630cal ./mol. !AH=-11.850cal./mol. 4H=afnankel~k van de

warmte !

vernouding CO;C0₂

grote k~ns op net l !

ontstaan van"not _l geen"uot syotsil

door goeae verhou-spots"in de Kataly- I _{ding zijn "hot}

spots"

sator _{te voorKomen}

Voedings- CO -absorber nood- I selectieve oxydatie

gassen 2 zaKeJ...ijK ivan

co

n$odzaxel.ijx .

ontzwavelen der voedingsg~s~ en is alt lJd verelst

K~üZ~ VAN DE PRODUCTIEMETHODE:

Daar we het liefst een zo zuiver ~<2ge~_ijk ~_roduct zouden vwrkrijgen,

zou het de voorkeur verdienen om van zuiver CO uit te gaan.6m echter

de mogelijkheid van "hot spots" volkomen uit te schakelen,is het gewenst

dat er ook een kleine hoeveelheid

CO

2 en inert gas in de voedmng op te

nemen.

Voor de juiste samenstelling van het voedingsgas,zie men de massa-balans.

DE TE PRODUCEREN HOEVEELHEID METHANOL:

Uit de literatuurCl,2 en 6) blijkt dat de gr~ótte' varl-ds ~verSÓhi~D'fide

productie eenheden ligt in de buurt van 100-130 ton /d •

ag

Als grootte voor deze productie-eenneid neb ik dernalve gekozen 110 ton ruwe methanol per dag.

REACTIEOMSTANDIGHEDEN:

Uit de thermodynamica en proefnemingen blijkt dat hogere druk gunstig is

voor de ligging van het evenwicht , Evenzo geldt dit vonr verl Aging van

temperatuur.bij lage temperatuur is de reactiesnelheid echter dermate

laag,dat we toch verplicht z~n b~ een hoge temperatuur te werken.

Uit de literatuurCI,2,4 en 6) bl~kt dat de onderstaande

reactieomstan-digheden in de practijk het meest geschikt en gebuikelijk zijn.

T _ }OOoe _ 57}oK \

P

=

250 atm.

4.

THERMODYNAMISCHE BEPALING VAN HET CHEMISCH EVENWICHT:

Alle onderstaande berekeningen gelden voor de gekozen

reactie-omstan-digheden,n.lj

o 0

T= 300 C= 573 K.

P= 250 atm.

De berekeningen hebben betrekking op de twee belangr~ksten der optre~8n

dende reacties,n.l:

a.)

•...••..•

CO + 2H₂ ~ CH

30H

Naargelang de diverse grootheden betrkking hebben op een der beide

reacties,z~n deze voorzien van de indices a of b.

o

I.Bepa1ing van ~F573~

B~ de~e bepaling is gebruik gemaakt van de formules in literatuur 1.

-17835 +16,08TlnT

-O,01119T2_1,108.10-6T3+0,0811.l0-9T4~8,3T

= 9530 cal.! mol.

-8177 +13,922TlnT

-O,0047036T2-O,8507.10-6T3+0,328~5.10-9T4

-47,32T

2.Berekening _- van K _eq.-:

B~ de berekening van K ,uit de bovenstaande gegevens,is gebruik gemaakt

eq. van de formule: ( Lit.4.) K

=

2,316.10-4 e q. a --_.--- - -- -K = I 32.10-5 eq·b

-3.Bepa1ing van de fug3citeitscoëfficiënten:

Onderstaande fugaciteitsooëfficiënten ~~) z~n,met behulp van de

gra-fieken ~D~ literatuur 5,bepaald uit de gereduceerde drukken en

tempe-raturen der verschillende componenten.

De kritische gegevens der componenten z~n verkregen uit literatuur 7.

T k (oC) Pk ( atm) CO _{-139 35} CO 2 31 ,1 73 H~O 374 217,72 H 2 -239,9 12,8 CH 30H 5130K 78,5 T P r 3,98 1,82 0,886 16,4 ~,\1-7 r 7, 3, 1, 19 3. 14 42 15 ,5 18

'6

1,15 0,90 0,36 1,13 0,45 5.

Î

I I 4.Berekening van _K~.!.. K~

=

Oe

\0( .. 0 H.

°a

4

2

!Ol: 0,

:2°6

({ Co

~ ~~~

= 1,15x(1,13)2 a K Ob=

~C\oi301-1 )t ) ) \ot~o _{O,4-2 xO,2 6}

=

0,1 24

~

c0₁ ><

~

:,-=

°

J 90

xC

1 ,13) 3

-

-

--5.Berekening van K_N.!..

Bij de berekening van ~ is gebruik gema.akt Van de formule:

K eg. x p2 _{( Lit.4.)} K 0-4 _NCH30H KN = 2.31 6.1 x 62500 = 46.7= 0,31 2 a _{NCOx N} H 2 -5 NCH OHx NH

°

X

N : 1132 • 10 x 62500 =

_{hl! =}

3 2 b 0,124 ₃ NCO x NH _{2 2} ( N=mo1. fractie) 6.Berekening

van

de evenwichtssamenste11'mg:

Om de eTenwichtssamenstelling van het reactieproduct te k:unn~n

be-rekenen, dienen we bekend te zijn met de samenstelling T~n het Toe~

dingsmengsel aan de inlaat van de reactor.Hiertoe is de onders,~aB­

de samenstelling,uit literatuur 6,genomen: 67 J 2% H 2 18,4.% CO 0,7% CO 2 0,6% CH 4 13,1% inert

Stellen we Toor de berekening, H

2=1,0000.de hoeveelheid

Ge

omgezet in CH

30H:x,de hoeveelheid C020mgezet in CH~OH=y,dan krijgen we het onderstaande evenwichtsmengsel: H2···=1,0000-2x-3y CO ••••••••••••• =0.2740 - x CO₂···=0,01C4-y CH 30H •••••••••• =x+y H 20 •••••••••••• =y CH •••••••••••• =0,0089 4 inert •••••••••• =0,1951 TOTAAL ••••••••• =1,4884-2x-2y 6.

-l

\ -- -I _ .1. (

.

.

, " - - - -r ,

.

_-.L I r r ( r' 0 .10 -: 1 - r -r e 1 ') l, ₀ r _I . I _I [ 1: J ( r " I (1-: r :1 (I 1 i ,

.

r

I

- ~---... --~

Door gebruik te maken van deze gegevens(zie onder 5.),is het

moge-l~k de twee volgende vergel~kingen op te stellen:

~= b x+y 1.4884-2x-2y 6 ---~~~~~~~---=2

=

4

_,7

0.2740-y l,OOOO-2x-3Y 1,4884-2x-2y x+y --h4884-2x-2y O,6104-y • • • 1,4884-2x-2y y 1,4884-2x-2y 1 ,0000 -2x-~y 1,4884-2x-2y 1,4884-2x-2y = 5,21 2 2. '\'"

X

Deze vergelijkingen <ii.elum door proberen opgelo st ;te worden. Dit geeft:

x=0,.2510 y=O,OO]g

Indien het evenwicht wordt bereikt,heeft het mengsèÈ dus de vol-gende samenstelling: CO •••••••••• =0,0230 = CO 2 ••••••••• =0 ,0032= H 2:: ••.••.••• =0 ,4-764= CH 30H ••••••• =0,2582= H 20 •••••••• • =0,6672= CH 4···=0,0089= inert ••••••• =0,1951= 2,5% 0,3% 49,0% 26,6% 0,7% 0,9% 20,1% TOTAAL •••••• =0,97 20 =100,1%

Dit betekent dus,dat b~ evenwicht in één trap 91,5% van het CO

wordt omgezet.In de prakt~k wordt het evenwicht echter nooit bereikt,maar wordt slechts

X

15% V8n het CO in één trap omgezet.

(zie Lit.6.) De samenstelling van het mengsel is in werkel~k-heid dus: CO •••••••••• = _{0,2329 = 16,6%} CO 2. • • • • • • • • = 0,0092

=

0,7% -* H 2. • • • • • • • • • = 0,9142 = 65,0% CH OH ••••••• _{= 0,0423 = 3,0%} H 26 ••••••••• _{= 0,0012 = 0,1%} CH 4 • • • • • • • • • = 0,0089 = 0,6% inert ••••••• _{= 0,1951 = 13,9%} TOTAAL •••••• _{= 1,40 38 = 99,9}%

(Hierb~ is aangenomen dat de verhouding tussen de percentages

omgezet CO en CO

2 gel~k is gebleven)

-* Selectiviteit der katalysator zal er in de pr~ktijk de oorzaak

v~n z~n dat dit percentage iets anders wordt, Hieromtrent zijn

DE KATALYSATOR: Samenstelling: 26-30% Cr203 59-64% ZnO 1-1,5% grafiet 9-10% H 0 2

SoortelDke dichtheid:l,7-1,75Cin getabletteerde vorm 1,4-1,5) Levensduur: 6-12 maanden

Bereiding: 100 kg fDngepoederd zuiver zinkoxyde en 40 kg zuiver

kristallDn chroomoxyde worden in een roestvr~-stalen

vat gemengd,terw~l 40 kg water en 2 kg grafiet worden

toegevoegd.

Om klontvorming te voorkomen mag de temperatuur b~ het

o

toevoegen van de grafiet niet boven de 30 C komen.

Tenslotte gaat de massa vanuit de menger naar een tablet-teermachine.

Benodigde hoeveelheid:Onder de gekozen reactieomstandigheden is voor de productie van 110 ton/dag een hoe-veelheid van 3 m3 katalysator nodig.

MASSA~ EN WARMTEBALANS VAN HET PRODUCTIEGEDEELTE:

De c~fers in het processchema op blz.9 komen overeen met de nummers van de op blz.lO in tabelvorm gegeven maSS8- en warmtebalans.

Om opeenhoping van inert gas in de reactor te voorkomen wordt een gedeelte van het gerecirculeerde gas gespuid.De hoeveelheid gas die gespuid wordt bedraagt 15% van de vers toe te voeren voeding.

De in de balans,groen,onderstreepte gegevens werden via de op blz.ll weergegeven berekenigen verkregen.

PROCESSCHEMA

<9

~ r 0 \I ~ ï

•

0-."

'"

S

"

~

_©

"

€>

~

e

0

. #

..

"

o > 0.. ti .

'"

....

_s

•

.s .JA ti f ti ~ ~ ~

~ o • Stroom N~ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.U .iJ. .i2 .i3 .i4 Temp. Druk

°c

atm 2U .i 2u 24v 30 240 ., . 30 250 30 250 30 250 290 250 310 240 1.12 240 ·~·I· 30 240 30 240 30 240 30 240 30 240

mol. stroom massastroom warmtestroom

kmol./hr kg/hr kcal/h!r . 5u J., Ö 54lJv 69,1..J.v 3 5v

.L,

Ö 54vv {b,b.J.v 3 4962,1 52500 115e.l0 3 4962,1 52500 1158.103 1492,0 15750 348.103 3470,1 36750 810.10 3 3470 ,1 36750 6,95.10 6 4680,8 52500 10,56.10 6 4680,8 52500 4,45.10 6 4680,8 52500 1081.10 3 4535,7 47900 1077.10 3 145,1 4600 4,1~.10 3 75,4 800 17,9.10 3 4460,3 47100 1059.10 3 mol.percentage H 2 CO CO₂ CH₃0H CH₄ 1l₂O inert 67,1 29,9 0,9 0,3 10,7 67,1 29,9 0,9 0,3 10,7 67,2 18,4 0,7 0,04 0,6 _13,1 67,2 18,4 0,7 0,04 0,6 13,1 . . ... -..

_-

67,2 18,4 0,7

°

_,04 0,6 _13,1 67,2 18,4 0,7 0,04 0,6 13'~ 1 67,2 18,4 0,7 0,04 0,6 13,1 65,1 16,6 0,7 3,1 0,6 0,1 13,9 65,1 16,6 0,7 3,1 0,6 0,1 13,9 65,1 16,6 0,7 3,1 0,6 0,1 13,9 67,2 17,1 0,7 0,04 0,7 14,3 97,2 2,8 67,2 17,1 0,7 0,04 0,7 14,3 67,2 17,1 0,7 0,04 0,7 14,3

TOELICHTINGEN BIJ DE MASSA- EN WARMTEBALANS:

a.Warmtestroom.

Deze stelt voor de enthalpie,berekend ten opzichte van OOC. Hierbij is gebruik gemaakt van de soortelijke warmten(C ),vermeld

" d 1" P

ln e lteratuur 8 en9.

Met behulp van de in literatuur 10 beschreven methode zijn

druk-correcties toegepast.

b.Hoeveelheid koude voeding.

Om "hot spots" en een ongunstige ligging van het evenwicht te voor-komen, wordt een gedeelte van de voeding koud in de reactor

gein-jecteerd(voor details zie de bijgevoegde tekening).

Voor de berekenig van de hoeveelheid koude voeding werd gebruik

ge-maakt van een warmtebalans over de reactor,wwaarbij werd aangenomen

dat het gas de reactor verlaat met een temperatuur van 3100C.

Berekening: (x=fractie koud gas)

~w:armteinhoud indien .(x) +

voeding geheel Koud

+ reactiewarmte

warmteinhoud indien

voeding geheel 2900C .(l-x)

= warmteinhoud v.h. uitlaatgas.

a.Temperatuur van het uitlaatgas der hogedruk warmtewisselaar.

Deze temperatuur wordt door proberen gevonden uit een warmtebalans over de warmte wisselaar.

d.Inert gas.

Bij het berekenen van de balans is aangenomen dat het inerte gas enkel bestaat uit N

2•

ZUIVERING DER RUWE METHANOL:

Bij de synthese is tot nu toe de aanwezigheid van bijproducten ver-waarloosd.De zuivering wordt echter bepaald door deze producten. Voor de berekening der destillatie is echter door gebrek aan gege-vens een sterke mate van idealisering noodzakelijk.

De zuivering wordt gedaan in twee trappen,n.l:

I.Afs~eiding van produdten welke vluchtiger zijn dan methanol. Ter idealisering is aangenomen dat we hier allen te maken hebben met , e.en'-, scheiding tussen dimethylaether en methanol. (destillatie-kolom no.I.)

lI.Afscheiding van producten welke minder vluchtig zijn dan methanol. Ter idealisering is aangenomen dat we hi~r alleen te maken hebben met een scheiding tussen methanol en water.(destillatiekolom no.II.) SCHEIDING DIMETHYLAETHER-METHANOL: (dest.kolom no.I.)

De gegevens voor deze berekening zijn verkregen uit literatuur 8.

Met b~hulp van deze gegevens is een x-y diagram*s~ngesteld,aet

behulp waarvan op de 'grafische methode van McCabe-Thiele het 'aan-tal theoretisvhe schotels is berekend.(zie blz.13,14 en 15)

Hierbij zijn de volgende eisen gesteld:

a.De methanol mag niet meer dan 0,1% dimethylaether bevatten. b.De dimethylaether moet 9S% zuiver zijn.

In navolging van literatuur 6 werd voor de terugvloeiverhèuding R=lO gekozen.

Deze methode geeft ons voor de scheiding dimethylaether-methanol e.enr"flantäx:'1lan 16 theoretische schotels. In werkeljjkheIhd zullen er echter veel meer theoretische schotels nodig zijn,daar er ook nog andere bijproducten aanwezig zijn. (:1W\ J..L f'~ak

'==i

k '" 5: r~akb·~,ke.

Soc..'A.o\:::e.\s)

SCHEIDING METHANOL-WATER: (dest.kolom no.II)

Deze berekening is analoog aan de vorige.Als eisen zijn gesteld: a.99,S% zuiver methanol

b. Niet meer dan 0,1% methanol in het wat er.

De grafische methode geeft ons eenaantal van 14 benodigde theoretische schotels.(zie blz.16,17 enlS) R=l. (l",Je E>"akL.~k

T

O p"'ak~~~~c.

.s.d\.oke.\~

~

*

Bij het samenstellen van de x-y diagrammen is aangenomen dat de mengsels voldoen aan de wet van Raoult.

1

-0.01 O,oot ~:: 10 { I

~oáQ"""·. C,<:)a\ ~o\.tlr.

0,1" O,I'~

~r

0.11 ~I O.O~ 0,02 o ,-~

"

.'

f

f

O,Ol i , " . .r' I

K:=\o

-::BoJ.e",,: O,()O\ W\O\. ~~ac.\:'"

diwntL\:~y\ e.\:~~~

;

O,O~ 0,0" 0,0&

0,1

r---~

.--"

K::

\0

0, 4

bh~o\rtth;sc:.~~ sc.h.o\::~\s ~oue."" J4t

ua e.c:l i "''1 s.c..~o \:. e. \ . 0,1 0,1 o.t; I l x. ) ;n---ft a 15.

""""'R

= \

0,.' o 0,01 :Bo.le_: 0 , 0 0 \ lt'I\o\.ç ... "" .. \:.~~ .. ol. 0.0'1 o,o~ 16.

---

--

---.

-.

/

.' 0,'4 o;~ 0,' 0.' 0,' 0," 0, " o,~ 17.

.' ---...;---~ 1 i

\

l l O,~S O,~O _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ -L..:.::... 18 _•

MASSA-EN WARMTEBALANS

VAN

DE DESTILLATIE EENHEWD:

Bjj het opstellen van de balans zijn voor de hogere alcoholen de pp.ysische constanten van n-propanol genomen.

Voor de massa- en warmtebalans zie blz.20 en 21.

Als samenstelling van de ruwe methanol zjjn de gegevens van literatuur 6 gebruikt.

Het bodemproduct van kolom 11 wordt in de praktjjk vaak discontinu gerectificeerd. Zodoende is het mogeljjk de kleine hoeveelheden der verschillende hogere alcoholen op goedkope w~ze apart op te vangen.

I'\) o •

®

@

®

®

Q,

~J. ~

W

I

1-1

J 0

Qs

I

-;

:::L. 'Z 2~ j

-Q'l.

- - - --- - -- - " - - -- - - -

"-<8>

@

@

Q,.

.f'ROCESSCHEMA: Ql= 162,9.103kcal/hr Q2= 163,65.103kcal/hr Q3= 2339.103kcal/hr Q4= 2159.10 3kcal/hr Q5= 288.10 3kcal/hr Q6= 14,83. 10 ?kcal/hr Q7= 77,5.103kCal/hr

f\) I--' • Stroom N~ 15 16 17 18 19 20 21 1 23 24 25

i

26 27 27a 28 30 Temp.

°c

20 121 30 30 30 30 125 125 65 65 65 65

25

98 30 Druk atm. 12 7 7

i

7 I

I

7 1 7 17 ._I 1 1 I 1 1 1 1 1 1

mol. stroom massastroom

kmol./hr kg!hr 145,1 460 5,5 145,1 460 5,5 33,55 1498,2 33,55 1498,2 30 ,5 1362 3,05 i 136,2 I I 142,1

I

4469,3 142,1 4469,3 I 264,6

i

8460

I

264,6 1 8460

I

1132,3

[

4

2

30

I. 1132,3 .4230 132,3 4230 9,8 238,5 9,8 238,5 -warmtestroom _{mOl.)'ercentage}

kcal./hr (CH) 20 CH-:s0H H₂0 Hogere alcoholen

53,07.10 3 2 91 6 1 340 ,9.10 3 2 91 6 1 3 95 1 5 181,03.10

I

3 ₁₅ 18,12.10 95 _I

_I

I 3

_I

16,47.10 95 5 I 3 95 5 I 1,65.10

I

340.10 3 92,9 6,1 1 1 340.10 3 _I 92 ,9 6,1 1 2620.10 3 ·99,8 0,2 0,04 : 281.10 3 I 99,8 0,2 0,04 i ! I . 141.10 3 I 99,8 0,2 0,04 141.10 3 99,8 0,2 0,04 3 , 62,5.10 I 199 ,8 0,2 0,04 19,81.10 3 _85,4 14,6 19,81.10 3 _{85,4 14,6}

I •

- - -

---Constructiematerialen:

Daar CO onder de reactieomstandigheden zeer corrosief is ter opzichte Van normaal staal,dienen alle apparaten aan de binnenzijde te worden voorzien van een laag koper of brons.Voor de leidingen kan N5-staal (3% Cr, 0,25% Mo , 0,1% C ) worden gebruikt,terwij1 op zeer corrosie-gevoelige plaatsen(inlaat der condensor) het gebruik van N8-staal (3% Cr, 0,5% Mo, 0,5% W ) noodzakelijk is.

LITERATUUR:

1.) Kirk-Othmer.Encyclopedia of Chemical TechnologY.~.31-61.(195~).

2.) Ind.Eng.Chem.iQ..2230 -2240 .(1948).

'1,

3.) Chem.Eng.News.2Sept.76.(i957). 4.) Ihd~Eng.Chem • .21.147-153.(1940). 5.) Ind.Eng.Chem. 27.302.(1935). 6.) F.I.A.T.Fina1 Report N~ 888. I \ , , 1I " ~

7.) Hodgaan,C.D.Handbook of Chemistry and Physics.

8.) J.H.Perry.Chemical Engineers' Handbook.1950.

9.) Beilsteins Handbuch der Urganischen Chemie.Z,.III.(1958). 10.) Hougen and Watson.Industrial Chemical Calculations(1936).

11.) H.Kramers.Physische Tran sportverschijnselen.(1955) 12.) E.F.Boon.Chemische Werktuigen T (1958)