Technische bereiding van aniline door katalytische reductie van nitrobenzeen in de dampfase

I

W.F.N.M. de Vleesschauwer Julianalaan 129

Delft

VER SLA G PRO C E S S C HE M A

november 1959

Technische bereiding van aniline door katalytische reductie van nitrobenzeen in de dampfase.

,---, Ji.'

"",

~---T I ia_Ier .. L cN--: ___ ~,~ ·~roffl .... 1 (nnratv_)

~.:. ~~.~-'.~ "'-:-~~::""-:~

..

'.-

.~: ....

;

-~

i-!

'

-

:

,,~...

_--]

. . Iracllekolom

1·

1

_r

~

t, In---~ r.

-h

l

·

~

o

..

_Iract . f

-r--fluid Iood'- . r.oclor I ~, , condensor ~~ ~

Dow lherm A----.ckJ--

-::.-~. --~

f~

~

fferunk

.J ' I ....

"r

-i O~I· recycle ...- . / ' ... 1 I·""·idin, •. ~ "at ! I T· k .. ~r- lII-+~

1

~- . ~ .~ ~}--. -1 l... v . l r , f - '

~

"1...L... '

r

---•• _ . •

~

..

,

. --,--- , I. " i

~,I

[~: 1! L,~J o ntw.teri 'lIS-kolom

:

r:'

i

~'

:

'

',0 _., :- • , _L

~

~'."M

-4

.1·

~-"

-y:; _ I:

I

~

or~r

' '

ob- " I I

~

.:.

I . '

H

I

~~

~"

( b-IO-_\,

,1

~

~

-

IH

~----

-"

_{... _ '}

.

,

_'cd L::.:':.~'Tl(_ _ _{.- '} j _ _

, ' "

_ ' ' --f7::::\voor _ _ .J--, ~r ---..li. _.i _" F~~'" I [- ~IIIII fertanl< .~ _ _ " _ _ _ L ----*'~_____.l T .. r~ ,rtdificati kot om condensor -111 i-.~ r.llu.·tonl< -

.

"

~---··---·----1 1 r: Iooelar .l!!!ili.!!!. w.F. KM. ... Vl.e . . . . _ r Schoal 1:15

110 .. _1_

I

'3

.,:, \

..

-2-I N LE-2-I D-2-IN G

Algemeen (1,2)

Aniline,

C

6H

5

NH2 , aminobenzeen of fenylamine is een kleurloze

olie, die aan de lucht spoedig bruin wordt.

Het is een tamelijk visceuze vloeistof met een scherpe

karak-teristieke geur. Het normale kookpunt bedraagt l84,4 ·C en het

Q l~

smeltpunt -6,2 C. Dichtheid d

₁₅

1,0268.

Het is in de meeste organische oplosmiddelen oplosbaar.

Oplos-baarheid in water bij

25

°

c 3,5

g/ 100 g. Normale

verdampings-warmte 103,7 cal/go

Aniline is giftig zowel als damp als in aanraking met dehuid.

De maximaal toelaatbare concentratie in de lucht bedraagt

5

ppm.

Aangezien gevallen van chronische vergiftiging een veel voorko-mend verschijnsel zijn bij arbeiders blootgesteld aan aniline;

is dit een kwestie,die voortdurende~ waakzaamheid eist.

Gebruik van anilin~

(3,4)

Aniline is een grondstof voor vele producten, vooral voor rub-berchemicaliän en de kleurstoffenindustrie.

Sind de 2de wereldoorlog zijn grote hoeveelheden aniline nodig

Vloor de bereiding van synthetische rubber-fladditives" zoals carbanilide als versneller bij het vulkaniseren en

cyclohexyl-amine j' '1 hydrochinon en difenylamine als ant ioxidanten.

Difenyl-amine is ook een bestanddeel en stabilisator van rookloos kruit.

Hydrochinon is van grc)t belang voor de fotografie al s

ontwikkel-asr.

t

e.

Vrij veel aniline wordt omgezet

t~t

medicinale en

v~

inaire

pre-paraten. Bijvoorbeeld ay-i-f-e15r-f;'e (=acetanilide) Verder tal van

--sulfapreparaten, pijnstillende middelen en locale anesthetica. Ongeveer 1,5% van de totale produktie wordt in de

gomvorming. Verder vindt het toepassing bij de fabrikage van

bepaalde kunstharsen, als schuimvormer bij flotatje, bij de be~ c

strijding van schimmels en als oplosmiddel.

In de Verenigde staten was in 1955 het verbruik ongeveer als

volgt verdeeld: (3) Vulkanisatieversnellers Kleurstoffen Farmaceuti~cte produkten Fotografische chemicaliën Diversen Produktie en prijs (3,5,6) 65

%

16

%

9

%

2, 5 7~ 7,5

%

De grootste producent van aniline is de Verenigde Staten.

Duitsland komt met ongeveer 5000 ton ver hierna, even als

an-dere Europese landen. .ue produktiecijfers van de Verenigde

Sta-ten vertonen grote fluctuaties als gevolg van een weinig

sta-biele markt

.

1939 41. 775.000 Ibs Prijs 0,11

_$

ct/lb (5 ) 1945 87.195.000

,

,

,

,

0,10

, ,

1947 107.027·000

,

,

,

,

0,12

,

,

1949 72.311.000

,

,

,

,

0,14

,

,

195J 122.675.000

, ,

,

,

0,17

,

,

1952 98.582.000

,

,

,

,

0,17

,

,

1954 40.000 ton

, ,

, ,

( 3 ) 1956

,

,

0,22

, ,

Nederland produceert geen aniline. De netto-invoer in 1954

bedroeg 115 ton ter waarde van fl. 120.000 (3)

In 1958 was de totale invoer 260 ton ter waard van 246.000 gld. ,

voornamelijk uit Polen ( 220 ton) en West Duitsland ( 36 ton)

Geëxporteerd werd 210 ton der waarde van fl. 221.000, practisch uitsluitend naar Frankrijk (6)

De netto-invoer was dus slechts 50 ton in 1958. De prijs beweegt

zicht rond fl. 1,- per kg.

De prijs van het meest gebruikte uitgangsprodukt nitroben7.een

•

-· -4-Bereidingsmethoden

Aniline wordt hoofdzakelijk bereid door reduktie van

nitro-benzeen of door inwerking van ammoniak op chloorbenzeen. Het

kan ook bereid worden uit a~~oniak en fenol, maar kommercieel

wordt deze:nethode niet toegepast, daar fenol ongeveer even duur

is als aniline.

a. Reduktie van nitrobenzeen

,

75

%

van de produkt~e geschiedt volgens het aloude

discon-tinue Bé-champ- proces, ontdekt in 1854 en sinds 1857

industri-eel toegepast. De overall- reactie is als volgt :

De reduktie geschiedt met Fe-krullen en als katalysator HOI,

FeC1

2 of anilinezout. In Duitsland wint men door bepaalde

toe-voegingen de Fe-oxyden als verfpigmenten, die door hun vrij

hoge waarde zo de relatief ongunstige opbrengs-t-aan aniline

vergoeden. In Amerika wordt de overblijvende slurry gebruikt

in îjzerkisten voor de ontzwaveling van S-houdend gas, of als

substituut voor erts in de hoogovens.

Het reduktievat bestaat uit een met steen beklede ketel,

voor-zien van een roerder en een terugvloeicondenser. De

reactie-snelheid wordt geregeld door de toevoersnelheid van

nitroben-zeen of ijzer. De reiniging geschiedt in eerste instantie door stoomdestillatie. (1,2,4,7,8)

Aniline kan ook bereid worden door katalytische reductie van

nitrobenzeen in de dampfase, waarbij nitrobenzeendamp en,

water-stof of watergas over een katalysator geleid wordt bij 120-300 0

Als geschikte katalysatoren worden in de litteratuur beschreven

Cu en Fe en hun oxyden, Ag en Au, Silicagel geimpregneerd met

metalen als ijzer, Ni, Cu, V, Cd, Mo, MD, en CuC07-' Deze

proces-sen hebben de grote aantrekkelijkheid, dat ze continu kunnen

De reduktie van nitrobenzeen in de dampfase geschiedt slechts in twee kommerciële installaties, n.l. die van de l.G. Farben-Industrie A.G. te Ludwigshafen en de in 1957 gebouwde fabriek van de American Cyanamid Company te Willow lsland.

De l.G. installatie is beschreven in Fiat, Bios en P.B.

rap-porten (9,10,11,12) De capaciteit was 300 ~ 400 ton per maand.

De reactiekamer bestond uit twee kamers in serie elk met een

in-houd van 50 m3 • De reactie verloopt bij atmosferische druk ..

Als katalysator wordt eebruikt euc0

3 op puimsteen. In geval van een verse katalysator start de reactie in de eerste reactor bij een temperatuur van 170 ~C en loopt in de tweede reactor op tot

350~C. Naarmate de kat. ouder wordt moet de reactie bij hogere temperatuur verlopen. Indien de kat. geregeld door oxydatie met luchtzuurstof wordt gereactiveerd, is een lading kat. voldoende voor een periode van 12 maanden. De gebruikte waterstof moet CO-vrij zijn om vergiftiging van de ~at. te voorkomen. De op-brengst aan aniline bedraagt bij dit proces 98 .à 99

%.

De American Cyanamid Company heeft een etgen kat. ontwikkeld

waarvan de voortreffelijke eigenschappen in een drietal

patent-e~ op naam van L.O. Winstrom vermeld staan. (13,14,15) Een

over-zichtsartikel geeft (16). De kat. bestaat uit nikkelsulfide op

geactiveerd alumina. Deze wordt zo bereid, dat het alumina

amorf of p-A1

20

₃

is en het nikkelsulfide bestaat uit een meng-sel van NiS, NiS

2 en Ni

₃

S2. De levensduur van de kat. bedraagt

1600 uur (ruim 2 maanden Regeneratie heeft plaats door de

koolafzettingen op de kat. met een O-houdend gas bij een

tem-peratuur van 300-500 oe gevolgd door reduktie met waterstof in hetzelfde temperatuurgebied. Sulfidering van de kat. is niet

nodig. De kat. i~ ongevoelib voor ~ergiftiging door

zwavel,zo-dat dit proces eveneens geschikt is voor de produktie van

ani-line uit benzeen van petroleum afkó"stig. Ook CO heeft geen invloed op de activiteit van de:Z{. Ni-kat.

,---

.---

-6-De reactieomstandigheden zijn de volgende: temperatuur druk L.R.S.V. conversie .- 0 2.)0-350 C 1 ata

300 g nitrobenzeen/ uur, liter kat.

groter dan

99

%

Wordt gereduceerd in een vast-bed, dan is driemaal dé

~heore-thische hoeveelheid waterstof nodig. In geval van fluid-bed is

een grotere hoeveelheid nodie als ~luidisatie medium en wel

vij~ maal de theoretische hoeveelheid.

b. Ammonolyse van chloorbenzeen (2,4)

C6R5CI + NH3 ~ C6H5NH2 + HUI

Dit proces wordt uitgevoerd door de Dow Chemical Company.

Hier werkt men continu in de gasfase met een katalysator

be-re id ui t een Cu-zout met de NII₄ -zouten van V, Mo, en P-zuren.

De chloorbenzoldampen worden samen met NH

3 bij 400·C over de

kat. geleid. De conversie bedraagt 10

%.

(1)

Aard, Grootte en Plaats van de te bouwen Fabriek Keuze van het Proces

Allereerst moet de keuze overwogen worden tussen het

nitro-benzeen-proces en het chloorbenzeen-proces. In beide processen

•

is de invoering van de N-bevattende groep de prijsbepalende trap. Angezien de prijs van HN0

3 steeds aan die van NH

3

gekop-peld js, zal de ammonolyse slechts daar economisch verantwoord zijn, waar de chlorering van benzeèn naast andere fabrikaten

1

op chloorbasis voordelig kan geschieden. Wanneer we voorop

stel-len, d8~ de fabriek in Nederland zal worden gevestigd, dan komt

slechts het nitrobenzeen-proces in aanmerking.

Vervolgens dient de keus tussen het discontinue Béchamp-proces

en ~elcontinue dampfase Droces gemaakt te worden. Be}alend is

hier de aanwezigheid van goedkope waterstof en de markt voor

ijzeroxyden. In geval van goedkope waterstof, bijvoorbeeld

• _{o~ wanneer grote koolwatersto~-stoom o~ watergas installaties}

worden gebouwd, is dit proces niet te evenaren door andere me-thoden van reductie, wat economie en kwaljteit van het produkt

betreft (7) . Andere kenrrerkende voordelen zijn:

1. Continue conversie Véill nitrobenzeen in zuiver aniline. 2. Minimale arbeidskosten

~. Lage stoom en ener5ie kosten

4. Ontbreken van a~valproJ~kten

Voegen we hier nog aan toe de voordelen die de nikkelsulfide

kat. heeft boven de kopercnrbonaat kat. va~ de l.G. , dan is deze veruit te pre~ereren:

(15)

1. veel grotere reactiesnelheid (Er laat zich berekenen dat de specifieke doorvoersnelheid ruim 40 maal

zo groot is.)

2. 2rotere opbrengst

3.

la~gere levensduur

4; de kat. kan herhaaldelijk geregenereerd worden, zonder dat deze vernieuwd moet worden.

Verwacht wordt dat de katalytische reduktie van nitrobenzeen

het ij~er-proces van de eerste plaats zal verdTingen. De

succes-volle concurrentie van de batch-installaties is een gevolg van hun flexibiliteit. Grote fluctuaties In de produktie voor spe-ciale doeleinden make~. dét deze eenheden kunnen blijven concur-eren.

Grootte van de fabriek

De netto-invoer in Nederland bedroeg in

1954

110 ton (3) en

in

1958 50

ton

(6).

De te bouwen fabriek zal dus hoofdzakelijk

bestemd zijn voor produktie voor de export. De voor de E.E.G.

landen ~- vrijhandelsz6ne opent hiervoor goede

perspec-tieven. Vl3rw8.cht mag worden, dat de vraag naar aniline

geleide~î~

zal stijgen. Een grote toename zou de toepassing van aniline

als bestanddeel van raketbrandsto~ kunnen veroorzaken, hoewel

dit vrijwel uitsluitend de produktie van de Verenigde Staten ten goede zou komen. De export van aniline in

1

958

bedroeg

210

..

--_-::::-. __ ... - ~~7

-8-ton.

(6)

~en grondslag voor een exportmarkt is dus al aanwezig.

Het voorgaande in acht genomen, begroten we de produktie op

2500 ton per jaar, ofwel een dagproduktie van ongeveer 8 ton.

Deze produktie komt overeen met de helft van de jaarproduktie

van Duitsland enkele jaren geleden. De capaciteit van de

kata-lytische l.G. installatie bedroeg 3000 à 4000 ton per jaar.

Om een economi3~L~ Grootte te bepalen zou een marktonderzoek

ingesteld moeten worden. Eierbij zou ook nagega3n moeten

wor-den, inhoeverre de vestigine van een aniline f Jbriek in

Neder-land st imulerend werkt op het tot stand komen, of het ui t~:"'E

i-den van aniline verwerkende industrie.

Plaats van vestiging.

Behalve een anilinefabriek ~al er een nitrobenzeenfabriek

ge-bouwd moeten worden op basis van benzeen en salpeterzuur. In

aanmerking komen bestaande industrieën, die beschikken over ~­

zeen, salpet~uur en in grote hoeveelheden over goedko~: __ ~~,=-­

terstof. Dit zijn een drietal industrieën die op basis van

----cokesovengas een veredelingsindustrie hebben opgebouwd. De

cokesfabriek levert benzeen,en het stikstofbindingsbedrijf

salpeterzuur ( ui t ammoniak ) en waterstof. Voor Nederla.nd zijn

dit: Staatsmijnen in Geleen

Ivlekog in Velsen

C.N.A. in Sluiskil

De Staatsmijnen maken de meeste kans, omdat deze al een omvang':"" .

rijke industrie op basis van benzeen en homologen heeft opgebouwd.

Hoewel aniline geen typisch"petrochemical" is, moet ook

ves-tiging bij de petroleumindustrie overwogen worden. De~ze

be-schikt immers ook over benzeen en tevens ook over(goedkope l

wa-terstof als bij produkt van de katalytische reforming

instal-laties. Salpeterzuur moet hier echter van derden worden

• _{Beschrijving van het proces}

Alvorens een gedetailleerde beschrijving van de

anilinefa-briek te geven in het kott iets over de bereiding van

nitro-benzeen. Dit gebeurt door directe nitrering van c2nzeen met een

salpeterzuur-zwavelzuur mengsel, bestaande uit 53-60

%

H

2S04,

32-39

%

HNOÄ en 8

%

H

20.

De nitrering geschiedt bij een

tempera-. /

tuur van 50-55 C. Een continue werkwijze is mogelijk. (2)

Over de technische verwezelijking van de katalytische

reduk-t:fJ VJ.::J. nitroben-seen tot aniline in dampfase zijn slechts

schaarse gegevens b8kend. De enige bronnen wat betreft t at LJ.

Cyanarüid Company proces zijn (7,11). De patenten (13,14,15)

hebben betrekking op pilot-plant proeven.

Als type reactor is een fluid-bed reactor gekozen. Deze is het

best in staat het voornaamste probleem van dit proces en van

hydrogenerings processen in het algemeen de afvoer van de bij

de reactie vrijkomende warmte op te lossen. Door de grote

lijfelijke menging van de katalysator komen geen

piektempera-turen voor. De reduktie geschiedt bij een gemiddelde

tempera-tJ

tuur van

300

C en bij atmosferische druk.

Het proces begint met de nitrobenzeenverdamper waar de

nitro-benzeenvoeding na een extractiekolom gepasseerd te zijn in

ver-zadigde damp wordt omgezet. De damp wordt eemengd met recycle

en verse waterstof en de reactor binnengeleid. De reactor is

uitgevoerà als een groot aantal afzonderlijke 8-inch buizen

waarbinnen zich het bed bevindt en waaromheen de koelvloeistof,

in dit geval Dowtherm A, stroomt. Het bovenste deel van de

re-actor, het gedeelte boven de katalysatorbuizen, bevat twee

cy-clonen, om fijne katalysatordeeltjes die ~o'r de gasstroom

mee-gevoerd wordan uit het gas af t~scheiden en in de reactor terug

te voeren. De g3ssen verlaten de reactor bij een temperatuur

o

/

-10-tot 2l0~C. In een hierop volgende condensor worden aniline,

Wg-ter en niet omge~et nitrobenzeen afgescheiden, terwijl de

res-terende gassen via een blower naar de reector teruggevoerd worden.

Een kleine hoeveelheid gas wordt gespuid om het waterstofgehalte

op peil te houden. De gecondenseerde vloeistof gaat naar een

vloei-stof scheider, waarin hij zich splitst in een waterlaag ( bovenste

laag) en een anilinelaag (onderste laag) als gevolg van het

dicht-\~

t~

he idsverschil. De waterlaag bevat nog enkele procenten anil ine.

~~

~ In een continue extractiekolom wordt dit opgeloste aniline

ge-extraheerd door nitrobenzeen in tegenstroom. De anilinelaag, die

nitrobenzeen en water als verontreinigingen bev~t gaat via een

voorverwarmer naar een eerste destillatiekolom, waar het water

wordt afgedestilleerd. In de tweede kolom wordt het resterende

nitrobenzeen afgescheiden. Tevens worden hier sporen

bijproduk-ten, als o-aminofenol en difenylamine afgescheiden.

M~teriaalbalansen

Reactor

Gezien de dagproduktie van 8 ton, wordt per uur aan de reactor

toegevoegd 443 kg nitrobenzeen, d.i. 3,6 kmol .

De conversie wordt g~steld op 99

%

.

De hoeveelheid waterstof in

de voeding bedraagt 5 maal de theoretisch benodigde hoeveelheid.

De reactievergelijking wordt:

PhN0

2 + 15 H 2

-

0,99 PhNH2 + 1,98 H20 + 12,03 H2

+

0,01 PhN02

Aan aniline ontstaat

.

0,99 x 3,F x _{93 =} 331,5 kg

Aan water wordt gevormd: 0,99 x 2 x 3,6 x 16

₌

126 kg

Niet omgezet nitrobenzeen 0,01 x 443 = 4,5 kt':

Niet omgezette waterstof: 3,6 x 2 x (12 + 0,01 x

3)

=

0

7

kg Waterstof in reactor voeding: 3,6 x 15 x 2 = 108 kg

We regelen de spui zo, dat na suppletie van vers gas, de molaire

stof in de reactor bedraagt dan 3,6 x 1,5 x 28 = 151 kg

a.... . .;~

De hoeveelheid nitrobe~een en water in de reactorvoeding is

door " trial en error " gevonden.

Voor de reactor kunnen we nu de volgende balans opstell~:

~

Component Reactor ln , Reactor ult

.

PhN0₂ 443 kg _À,6 kmol 4,5 kg

--

kmol PhNH 2 5

, ,

0,1

, ,

336,5

, ,

3'~6

,

,

~o

32,5, , 1,8

, ,

16u,5

, ,

8,9

, ,

108

, ,

54

, ,

87

, ,

43,5

,

,

2 N 2 151

, ,

5,4

,

,

151

,

,

5,4

,

,

Totaal 739,5 kg 64,9 kmol 739,5 kg 61 ,4 kmol

N.B. Waar in de materiaalbalansen sprake is van kg, kmolof m3

wordt bedoeld respectievelijk kg/hr, kmol/hr,. en m

3

/hr.

Condensor

De gassen, die de condensor verlaten zullen verzadigd zijn

met water-, nitrobenzeen- en anilinedamp. De temperatuur aan de

uitgang van de condensor bedraagt 25°C. PH

20= 23,8 mmo De

dampspanning van aniline en nitrobenzeen is verwaarloosbaar

klein (minder dan 1 mm) (17). PH 0 = 23,8 =

p2- 760

Aantal kmol H₂0 in recyclegas ~Jl(43J5+5~

100-3,1 = 1,6 kmol =28,5 kg

Het condensaat zal verzadigd zijn met opgeloste R~ en N

2. Bij

c. _

atmosferische druk is deze hoeveelheid echter te verwaarlozen. De materiaalbalans van de condensor wordt als volgt:

, Van reactpI'ç Recyclegas Condensaat

Component ~ __ ~ ______ ~ __ ~ __ ~_~ __ ~ __ ~ __ ~~~ __ ~~ ____ ~ r---:;::~;-:::-_--t-_ _ .k:-g-;:· ..--_+-_k_g_-+_, _ k~o 1

J

v 0 1-% kg PhN0 2 4,5 -- --

I

--

4,5 PhNH2

I

-:

336,5 -- -_ . -- 339-;5 H2 0 160,5

I

28,5 1,6 3,1 132 H₂ 87

I

37 43,5 .1 86,2 N"2 151

I

151 5,4

I

10,7 1'otaal 739,5 266,5 50,5

I

100,0 473

-12-Suppletie en Spui

\

' We nemen aan, dat we beschikken over suppletiegas, dat 2

%

inerte gassen bevat (N₂ en CO) en verzadigd is met waterdamp

1 ( t

=

15 C, p = 12,7 mrn ). De samenstelling in vOl-% is dan als

-volgt: Waterstof 96,3

%

Inert 2,0

%

Waterdamp 1,7

%

Stel in het gespuide gas bevindt ~ich z kg H₂•

Constantheid van de hoeveelheid inert gas in het recycle gas vereist: Hoeveelheid inert gas in suppletie is hoeveelheid inert gas iIl het gespuide gas

(21 + z) x 2 z x

5,4-gtJ,"3

=

4-3,5

Hieruit volgt z

₌

-. 4-,0

Suppletie Spui

kg vol

%

kmol kg vol

%

kmol

H20 4 1,7 0,22 1,5 3,1 0,08 H 2 25 96,3 12,50 4 86,2 2,00 N 2 7 2,0 0,25 '7 10,7 0,25 Totaal 36 100,0 12,97 12,5 100,0 2,33

Per uur moet gesuppleerd worden 12,97 x

~~~

x 22,4

=

317

m~

gespuid wordt 57 m3en gerecirculeerd 1235 m3 . Scheidingsvat

Het condensaat van de condenser is voeding voor het scheidingsvat. Het oplosbaarheidsdiagram van het ternaire systeem Aniline-

Ni-trobenzeen-Water bij 25 '~C is in de li tteratuur bekend. (18, fig 2)

Het topprodukt van de eerste destillatiekolom, de

ontwaterings-kolom, vormt bij afkoeling ook een twee fasen systeem, die naar

dit scheidingsvat teruggevoerd wordt. Deze hoeveelheid wordt

door proberen gevonden.

Voor het scheiding~vat g~lden de volgende balansen:

F

=

A ~ W , en FX

Bij bekende voeding kunnen we met behulp van (18, Fig. 2) de samenstelling van de aniline- en waterlaag vinden. Samenstelling

anilinelaag: 93,4

%

aniline

5,3

%

water

1,3

%

nitrobenzeen

De samenstelling van de waterlaag is niet nauwkeurig af te lezen.

Deze kan echter variëren tussen de volgende grenzen:

Aniline Nitrobenzeen Water

3,62 gew

_%

0,0 gew

%

96,38 gew

_%

en

0,0

,

,

0,20

, ,

99,80

,

,

Met het verdelingsdiagram (16, fig 3)

,

waarin het

anilinege-halte in de waterlaag is uitgezet tegen het anilinegehalte in

de anilinelaag komen we uit de impass~. Zo vinden we voor het

anilinpgehalte in de waterlaag: 3,6 gew

%.

Er blijkt nu dus,

dat we vlak bij de ene grens zitten. De waterlaag is dus als

volgt samengesteld: 3,6 gew

%

aniline

0,0 " nitrobenzeen

96,4 " water

Je cndelinge hoeveelheden vinden we als volgt: Totaal balans Aniline balans Opgelost: 496

=

A

+

W 340,5

=

0,934A + 0,036(496 - A) A

=

359 kg W

=

137 kg

Hieronder de volledige materiaalbalans in tabelvorm:

PhN₀₂ PhNH₂ H 20 Totaal Van condensor 4,;- kg 336,5 kg 132 kg 473 kg Van Dtst. kolom

--

,

,

4

, ,

19

, ,

_{23 " ,} Voeding scheider 4,5 kg 340,5 kg 151 kg 496 kg

.

Voeding Anilinelaag Waterlaag

I

!

GEW

_%

i _{kg gew}

%

_{kg gew}

_%

,I kg

!

I -

-!

Ph_N02 0,9 _~ 4,5 1,3 4,5

--

--PhNH₂ 68,6 1 340,5 93,4 335,5 3,6 5,0 H₂0 30,5 1_I 151 5,3 19 96,4 132 Totaal _3dOO ,O 1496 100,0 359 100,0 137

-14-Het in de waterlaag aanwezige aniline wordt in een

extractie-kolom grootdeels teruggewonnen. Extractiekolom

Als oplosmiddel wordt nitrobenzeen gebruikt verzadigd met water

(0,2 gew

%).

Oplosmiddel: Nitrobenzeen 443 kg

Water _{1 "}

Aan het raffinaat stellen we de eis, dat het minder dan 0,1

gew

%

aniline bevat. De volledige samenstelling van het

raf-finaat vinden we in het reeds eerder gebruikte

oplosbaarheis-diagram. (18, fig 2) Aniline 0,1 gew

%

Nitrobenzeen 0,2

W~ter

99,7

,

,

,

,

Omdat de extractfase zeer weinig water bevat (0,3

%)

en de

raffinaatfase zeer weinig nitrobenzeen (0,0-0,2

%),

kan het

anilinegehalte in het extract direct worden uitgerekend., n.l.

(5:449) x 100

%

=

1,1

%

.

.

Voeding Oplosmiddel

_I

Extract liaffinaat

gew ~ kg gew

%

kg

I

• gew

%

kg _e:ew

%

kg

t

-PhN0₂ 0,0

--

99,8 443 98,6 443 0,2

I

--PhNH₂ 3,6 5,0 _0"

°

--I

1,1 5 0,1

--I H?O 96,4 17;, / 2

I

0,2 1

!

0,3 1.5 99,7 131,5 l Totaal 137 444 1 449,5 131,5 'j , I

,

Het aantal the6ret~ische contactplaatsen nodig om de gestelde

eis te bere~en bepalen we als volgt:

In een y-x diagr HIT construeren we de evenwichtslijn en de

werk-lijn en bepalen het aantal contactplaatsen op de gebruikelijke

xA ) xA)

manier. y

=

(XNB Extract x

=

(xw Raffinaat

Omdat beide oplosmiddelen als niet mengbaar zijn te beschouwen,

-wordt de werklijn een rechte. Materiaalbalans voor aniline:

(NB}E = hoeveelheid nitrobenzeen in extractfase

(H₂0)R = hoeveelheid water in raffinaRtfase

Y

_{s =}

° ,

want de nitrobenzeenvoeding bevat geen aniline.

wordt:

Helling werklijn: 0,30

Voor het bepalen van de helling van de evenwichtslijn maken we

gebruik van de betrekking ~

=

0,0729 A~,853 (18)

Aw

=

%

aniline in de waterlaag, Ao

=

%

aniline in de anilinelaag.

Vullen we in Ao

=

1

%

,

dan vinden we voor A

=

0,073

%.

w

Veronderstellen we in di t verdunde i.SE!bied Cl,e evenwichtslijn

1

recht, dan is de helling 0,073

=

13,7

Uit de constructie (zie grafiek) blijkt, dat één theoretische

Contactplaats voldoende is. Ontwateringskolom

De voeding van deze kolom heeft de volgende samenstelling:

Nitrobenzeen 1,3 gew

%

Aniline 9 3 , 4 "

Water 5

,

;t,

-'

,

,

Voor de berekening van het aantal theoretische schotels

be-~schouNen, we het als een ~!~~~~ systee~ water-aniline. Dit Is

geoorloofd omdat de relatieve vluchtigheid van water t.o.v.

aniline en nitrobenzeen van dezelfde orde van grootte is.

Dit systeem is beschreven in (19,20). Het is een

hetero~-azeot,:;'oop. Het azeotropisch mengsel kookt bij 99Q

C en bevat

33,1 gew

%

water.

Le eisen die we aan de rectificatIe stellen zijn

Het destillaat bevat minder dan 18,5

%

anili~e en het

-16-_4.

De materiaalbalans voor de ontwateringskolom ziet

eruit

als

volgt

Component . Voeding Destillaat Ketelprodukt

PhN0₂ 1 , .3 -1 4,5 kg:'. 0,1 r' _{kg 1,4}

%

4,5 kg 'ja JO i PhNH₂ :93,4 '18 - Q -, ,- _{3 ~l ::}

"

;;35,5 ,. ! ,)

_"

4 H l. 7 °,.) tt . /

,

.. /

"

I H

°

r 7: ₁₉

,,

1

_{81,4 ;} 2 :J , .' !1 !f 19 " !, O,l

_"

_"

! i I I Totaal 359 kg 23 kg 336 kg

Het destillaat wordt gekoeld en naar de vloeistofscheider

ge-voerd..

Het aantal theoretische schotèls is bepaald volgens de grafische

methode van I,lc Cabe+Thiele ( zie e;rafie:-<::

Bij een refluxverhouding van 1 zijn er 5 theoretische schotels

nodig. De 2ue schotel is de voedingsschotel.

2ue Destillatiekolom

In deze kolorn, de zuiveringskolom wordt ni trobenzeen en

even-tueel hogerkokende bijprodukten afgescheiden.

Damp-Vloeistof evenwichtsgegevens van het binair systeem

ani-line-nitroben~een komen in de litteratuur niet voor. Wel .

ver-meldt

(21),

dat dit stelsel geen azeotroop vormt.

Als eisen aan de scheiding stellen we nu : Destillaat bevat meer

dan

99

,

0

mol

%

,

(99,8 gew

%

)

aniline en het ketelprodukt minder

dan 10 mol

%

(7,7

gew ~) aniline.

Totale balans F = D + L = 336 Aniline b~lans: Fx~,

=

DX D

+

KX~r .!ol ~_ , ingevuld : 331,5 =(336 -K)0,998 + K

x

0,077 K .. - 4,5 D = 331,5

Voor de berekening van het aantal theoretische schotels is

van aniline ten opzichte van nitrobenzeen is in dat geval Paniline

~

=

p nitrobenzeen De partiaalspanningen kunnen we als

func-tie van de temperatuur berekenen met behulp van de vergelijking

log p

=

-0,g522 3 ' A + B ; De grootte van de constanten A en B is

Voor nitrobenzeen bij 112-209 C A = 48955 B = 8,192

Voor aniline

_"

145-185 C A

=

45952 B

=

8,1278

Nu is ~berekend bij 3 verschillende temperaturen

184 'C 197 'c 210 'C 0( ;;; 1,90

..

=

1,86

"

=

1,82 tX.

=

1,86 (22)

Met behulp van deze gerc.iddelde alpha is de y-x kromme getekend

,

<

x

immers y

=

1 + x ( 0( - 1) (zie grafiek)

Bij een refluxverhouding van

1

1

bedraagt het aantal benodigde

de

theoretische schotels 16, waarvan de 5 schotel de

voedings-schotel tso

Voeding Destillaat : Ketelprodukt

Component

!

gew

%

kg gew

_%

kg gew

%

kg : PhN0 2 4,5 1,4 0,.5

<

°

,

2 4,0 92,3 , PhNH2 331,5 98,5 331 99,'7 0,5 ( _7,3 H ₂ 0

--

0,1

--

<

0,1

--

--!

-

-

-

-Totaal ! 336 kg 331,5 kg

_i

4,5 kg

De materiaalbalansen zijn in een blokjesschema samengevat.

WAR M T EBA 1 A l' SEN

Kalorische gegevens

Deze zijn zoveel mogelijk grafisch uitgezet om het gebruik

te vergemakkelijken.

( c ) _{p 1,aniline}

_{= ,}

0 4707 + 0,0007.t tussen 25-l84'C (23)

(c p )1,nitrobenzeen (24) geeft 2 waarden op bij 30 en 120 ·C

Dezé 2 waarden zijn voldoende als ook hier een lineaire

- - - --

-

-17-(c )H =3,44 kcal/kg,·C is tussen 25- 300

C

constant te

beschou-p 2

wen (25)

(c )N ; (25) geeft de vogende waarden op

p 2

25 ~ 0,248 kcal/kg,OC

100 11 0,248

200 If 0,250

300 If 0,255

Vov de berekeningen hebben we nodig de gemiddelde waarden tussen

25-210·C en 210-jOO~C. Deze zijn respectievelijk 0,249 en 0,253 ;

( cp) lf 0 De waarden van (25)

-2 'G

(cp)G,aniline

=

2,36 + 0,131 T

zijn in een grafiek uitgezet.

51,04.10-6 T2 +32,8.106cal/mol,C

T

3

₍₂₆₎

( c ) . . deze komt in de li tteratuur niet voor.

p G,nltrobenzeen '

Dobtatz heeft in (27) een methode ontwikkeld, waaruit men met

behulp van groepsbijdragen de soortelijke warmte van gasvormige

organische stoffen als functie ven de temperatuur kan berekenen.

U1twerken van deze vrij bewerkelij:ke methode geeft:

-6

(c )G= -1,565 + 0,1184 T -58,64.l0- 6 .T2 + 31,8

₃

10

p T

Verdampingswarmte Aniline 103,68 kcal/kg

79,08 " 184 C 210 C cal/mol,C

(

2S

)

(28) _, It Nitrobenzesn Water 538,7 _f' 100 C (24) Nitrobenzeenverdamper

Temperat~ur voeding 25°C. De temperatuur van de afgevoerde damp

bedraagt 210°C. De warmte wordt geleverd door Dowthermvloeistof,

die afkomstig is van de reactor en bij intrede een temperatuur

be-zit van 278°C

Toe te voeren warmte:

443~

0,396(210-25) + 79,1 5

~

0,544(184-25) +103,7 1,5

~1,OU(10G-25)

+

538,7 449,5 kg (3,73 Kmol)

=

+

0,569(210-184)~=

+0,457(210-100)~

Totaal Kcal/hr 6'7,5.10 3 1,0. t1 1,0 " 3 69,5.10

'I t:'\

N-''''

\

t

-18-Reactor

De n~obenzeenvoeding komt de reactor binnen bij 210 QC in

o

gasvormige toestand ; de waterstofsuppletie en recycle bij 25

c

.

.,

Het reactiemengsel verlaat de reactor bij 300 C.

De af te voeren warmte is als volgt te berekenen

Af te voeren warmte

=

enthalpie reactorvoeding + reactiewarmte enthalpie reactie~rodukten.

Voor de enthalpie kiezen we als O.niveau 25~C en de g~svormige toestand. De reactiewarmte moet ook onder deze omstandigheden

o

berekend worden. De molaire reactiewarmte bij 25 C in de vloei-stoffase is bekend. Als nitrobenzeen, aniline en water in de vloeistof toestand verkeren bedraagt deze 142.000 kcal/kmol .

(33)

liphN02,L +

3

H H2 ,G - HphNH2,L - 2 HH20,L De reactiewarmte bij 25~C in de gasfase wordt:

:0 142.000

Q 25

=

142.000

+

rphNH2,25 - rphN02,25 - 2 _{r H20 ,25}

De verda~pingswarmte van water bij 25~C is uit de litteratuur (28) bekend: r 25 =

H~20

,G

-

H~20,L

=

-57,7979 - -68,3147

=

10,5

Kcal~ol

De andere verdampingswarmtes bij 25 C kunnen we uit die bij het kookpunt berekenen met de formule van Watson. (30)

(Tc -

or

)

C, 38 r

=

r_{k " (T - T )} c k Voor aniline:

_,

₍₆₉

₉

_-298)°,3

8 r 25 = 103,6°(699_456) = Tc = kritisch~ temp. T k

=

normale kookpunt 125,4 cal/g

De moleire verdampingswarmte wordt: 93 x 125,4 = 11,700cal/mol

Voor nitrobenzeen vinden we op dezelfde manier 11,900 cal/mol. Q ~~ = 142.000 + 11.900

C::J 11,700 - 2 x 10.500 = 121.200 cal~ol In de balansen komen termen m x cp (T~-Tl) _{c:. _} voor. Deze c _p is de gemiddelde waarde over het beàoelde tempsratuurtraject . Irt het algemeen is cp lineair in T , In dat geval kan voor cp qe

waarde die bij de gerriddelde temperatul1r behoort genomen worden.

Voor aniline en nitrobenzeendamp is dit niet helemaal waar en vooral omdct het hier omdat hAt hier over een vrij groot

tem-

-19-peratuurtraject Gaat, moeten we hier een andere methode volgen.

We berekenen de gemiddelde waarde van

~~ dT

(c)

=

O~

P _{T2-O T2}

c tussen T₂ en 0

p

en op de~elfde manier de gemiddelde cptussen Tl en 0

Nu is : (cp)T -T . (T 2-T1 )

=

_{T2(C o})T -0 - Tl (cp)T-; -O

2 1 . 2 1

Voor aniline in de gasfase vinden we :

(--c ) _{P T-O =} ~ _-,~ 7:6 + 0,1~1. _-,- T - 51,04.10 _7: -6 .T2

Berekend is deze waarde-voor ;

en vinden VOO1': T = 25

oe

T 210 !I T = :00 Ol / 19,75 cal/mol:C 29, B8 I! ft 34,22 ti " c . (300-25) = p cp. (210-25)

=

573.34,22 298.19,75 483.29,88 - 296.19,75 13723 cal/mol 147,6 kcal/kg = 8547 cal/mol 91,9 ca1/g

De berekening voor nitrobenzeen verloopt analoog. Het resultaat

is _{c p(3}00 -25)

=

37,2 ca1/e c _p (210. 25) = 54,4 Enthalpie Reactorvoeding " Component kg/hr temIJ· E", 100 :::5 c::. iJ₂ 151 2~ H,?O 31 <?j H"O 1,5 210 c ?hN0 2 4A3 210 PhNH~ - 210 c::. ;> Enthalpie Reactorproducten Ontwikkelde R(" ctiewarrr_t(~;

"

kca1/hr

f'

1 ~ ~,:J x

O,

Ll.

55. (210-25)

443 ). 54,4 24 ,0 ~ 91,9 0,5 ---7: Totaal ~~6.10/ Z.0.~. 3,6 x 0,99 x 121.200 = 432,0.10 3 kca1/hr

Enthalpie Reactorprodukten Component l\.g/hr temp H2

37

300 1'J₂ 151 11 H~O 160,5

-,

PhNO~ ~ 4,5

_"

PhNH2 ?3c,5 11 Af te voeren war~te ReactiewE:lrmte Reactorvc>eding -20-8p x 3,44 x 275

=

151 x 0,251 x 275

=

160,5 x Qj458 4,5

x

87,2 336,5 x 147,6 Totaal 432,0 103

...

24,6

"

456,6

.

10 3 Reactorprodukten 163,3 10 3 z: Af te voeren : 290_i

3

.

10"'" Gaskoeler

Deze koelt de reactiegassen van 300 tot 210 'U

Component kg/hr kmol/hr H2 §7 43,5 87 x 3,44 x 90 = N2 151 5,4 151 x 0,253 x 90 = H20 160,5 8,9 160,5 x 0,470 x 90 = PhN0 2 4,5 4,5 x 0,364 x 90

=

PhNH2 339,5 3,6 336,5 x 0,617 x 90 ₌ 739,5 61,4 kmol/hr Totaal Condensor kcal/hr _ 7, 02,3.10 '-10,8 20,2 0,4 49,6

"

TI 11 - :?, -163,3·10/ kcal/hr TT

"

kcal/hr

"

"

_

.

_--1{cal/hr Kcal/hr 26,9.10 3 3,4.

"

6,8 11 0,1

"

18,7

.,

5S,9.10

3

Hier worden aniline, nitrobenzeen en het grootste deel van het water afgescheiden.

De produkten, die de condensor verlaten hebben een temperatuur

o

af te voeren warmte Component H₂ N 2 H₂0 H 20 PhN0 2 PhNH 87 x 3,43 x (210-25) 151 x 0,249 x (210-25) 28,5 x 0,452 x (210-25) 132(0,457 x 110 - 538~7 4,5( 79,1 - 0,396

x

185) 336,5(0,569 x 26 - 103,7 1,00

x

75 ) 0,544 x 159) kca1/hr = 55,2.103 7,0

"

2,4 !! =87,6 n 0,7 ft 69;0 TT 2 ---...;;;;....---_.~._-_._---= ~ Totaal 221,9. 1 0/ l~te Destillatiekolom

De voeding wordt op kooktemperatuur Je kolom ingevoerd. Deze

Cl

wordt gevonden tn het T-x diagram (20) en bedraagt 103 C.

De voorverwarming geschiedt met stoom van 120·C.

Benodigde Warmte Component kg/hr kcal/hr PhN0 2 4,5 (103 25) x 4,5 x 0,359 ₌ 0,1.10 3 PhNH₂ 335, .5 (103 2:;;) x 335,5 x 0,.519

₌

13,6. ft H 20 19 (103 25) x 19 x 1,00 = 1,5 Tl Totaal 15,2.10 . 3 Condensor:

De hoeveelheid destil1aet bedraagt 23 kg/hr. De

recyclevernoud-ing is 1. ?er uur moet dus (1+1).18

=

36 kg gecondenseerd worden.

af te voeren warmte Component 'PhN0₂ PhN'"ri 2 H₂0 Destillaat: kg/hr 8,5 37,5 m x 8,.5 x 37,5 x r 99 kca1/hr llJ ,2 - 1,0.10

3

538,7 = 20,2 fT Totaal 21,2.10 3

Het destillaat wordt voor het naar het scheidingsvat

terug-o

-22-Af te voeren warmte: Component kg/br kcal/hr

_ . _

-PhN0₂ 3 PhNH

₂

4 4 x 0,515 x (99-25)

₌

0,2.10 H₂0 19 19 x 1,00 x (99-25)' = 1,4. 1I Totaal 1,6.10 3 kcal/hr ~nthalpie Ketelprodukt _

De temperatuur van het ketelDrodukt bedra~ct 13S'C

O-niveau voor enthalp~p De vloeistof toestand bij 25

'c

-

-

- -

-

-Component PhN0₂ Ph1"'· \,ü2 kg/hr 4,5 331,5 m x cf Y (T 2-T_l ) kcal/hr

---4,5.0,385 x (185-25) = 0,2.103 331,5 x 0,544 x (125-?5)= 20,9 IT 'I'o taal 29,1.10

.

.

3

-

-

- - - -

,

- - - -

-

- - - -

,--

-De hoeveelheid warmte, die ~e in de verdamp~r moeten toe-voeren, vinden ~e uit de totale warmtebalans voor kolom, con densor en verdamper. :

Toegevoerde warrrte t cal/hr .. l..fgevoerde wermte kcal/hr

~ 1 ". 10 3 Voeding 15,2.'.0·' Destillaat . J t). -Ketelprodukt 29,1.10 3 36,7.10 3 :z. Verdamper Condensor 21,2.10./ 51,9.10

3

51,9.10 3

2de Destillatiekolom ( Aniline zuiveringskolom )

Enthalpievoeding

=

Enthalpie ketelprodukt van vorig kolom =

Z9,1.~o3 kcal/hr

Condensor:

De temperatuur in d8 condensor bedraagt l 24,4 uC De hoeveelheid

Af te voeren warmte :

- - - -

----_

..

_._-

._- ---_._ - - - - --- -Component kg!hr m x _{r 134 4} _ _ _ _ _ .... _ _ _ -1-' _ _ kcal/kg -r-0,1.10--' PhN0₂ 1,3 1,5 x 79,1 = Ph:.:JE₂ 328,5 820,1) x 10?,7

=

65,9 H₂0 , -Tota:c 1 ~ 86,0.10-'

- - - -

-

- - -

--

.

-

.

_--

-_

.. __ . - -- -- --_.- - ---

-Het destilleat wordt in een warmtewisselaRr gekoeld tot 25°C

Af te voeren warmte : Component PhN0₂ Ph.NB.') c.

._ ..

_~_

~

-=2

__

.~_

(T 2-T1 ) _ _ _ _ _ _ k_ca1/kg - - - - Ä 0,5 0,5 x 0,396 x (184,4-25)

=

O,O.10~ kG/hr 7: 3~1,5 331,5 x 0,544 x (184,4-25)= 28,7.l0~ Totaal 28,7.10 3 Enthalpie Ketelprodukt :

De temperatuur van het ketelprodukt bedraagt 210 C.

Component kg/hr Phl'J0₂ 4,0 - - - --

---rr.: x cl' x ( T;:; - Tl) kc a 1 /k C

- -

₃ 4,0 x 0,396 x (210-25) = 0,3.10 ::?hNH~

°

5

---~c---o-.L..;' "'---

0,5

.

_~0,55~

x_

(~!0-25)

. . . ! - - - ' -0,0.10 3 ~ Totaal 0,3.10/

Totale balans voor kolom met toebehoren geeft de warmte _I die

nodig is in de verdamper:

Toegevoerde Vvar:-1te Kcal/hr Afg~voerde war~1~te kcal/hr

Voeding 29,1.10

3

Desti1aat 28',7.10

3

Ketelprodukt 0,3

"

Verdamper 85,S " Condenser 86,0 ft 115,0.10 3- -- - - - -- ._---_ .. - ._--_._--~ 115,0.J.0~

-24-Constructiematerialen

Aniline en Nitrobenzeen zijn nlet c~rrosief ; De apparatuur kan daarom in C-staal uitgevoerd worden . . Om aantastins door

waterstof te v':Jorkor::.en lnmnen de leidingen die met hoge

tem-peratuur waterstof in aanrakingen komen van 16-8 staal

ver-I vaardigd worden.

A P PAR A T U U R

Hiervoor wordt naar de tekening verwezen. Wat hier volgt is slechts ter verduidelijki~g.

Reactor

Afmetingen: Hoogte 5750 mm. ; Diameter 1870 mmo

Katalysatorbuizen: Aantal 48 buiz~n ; Lengte 3000 mmo ;

Diameter: 8"

Om de katalysatorbuizen bevinden zich schotten:

Aantal: 8 stuks Schotafstand: 333mm. Gemiddelde gasbelasting 0,825 m3/sec

Lineaire snelheid betrokken op lege buisdi~meter 0,55 m/sec Hoeveelheid katalysator in reactor: 1480 1. Bij een porositeit van het bed van C= 0,65 , wordt de bedhoogte 3 m.

Af te voeren warmte Q,

=

290,::,.103 kcal/hr

Warrrte uitwisselend oppervlak: 95 p~ j een U :. EO 'nrdt .::}.T_1m

=

38 C

De koeling geschiedt met Dowtherm A. Bij een inlaattemperatuur van 240 'C wordt de uitgangstemperatuur 278 C. Ah

=

24,6 kcal/kg.

Benodigde hoeveelheid Dowthermv1oeistof bedraagt 1,18.104 kg/hr.

De cyclonen zijn zo gedimensionneerd, dat de invoersn~lheid van h~t gas 12m/sec is.

Scheidingsvat ! .l 0<) ~ \ verblijfti j d

t5

m~n. .

\

J \ -'

G·~ ______ J.",--;, \, I) Hoogte 1000 r.J.r.1,; Di qmet er

I

I

,

\

lste Destillatiekolom

Gepakte kolom; Pakking: i "-Raschig ringen

Aantal theoretische schotels: 5; H.E.T.P.: 10" (30) Hoogte gepakt bed 1300 mm.

De diameter van de kolom is berekend uit het grafisch verband tussen

G-/e

en Lt;/G voor een bepaalde pakki ng. (28) ~;: 330 mmo

2de Destillatiekolom

Aantal theoretische schotels: 16 Aantal practische schotels: 24

Voedingsschotel: sste schotel van boven. Schotelafstanl200 mmo

:<:

Gemiddelde gasbelasting 0,095 m~/sec

Maximale dampbelasting berekend volgens Kirschbaum (31) 1,4 m/sec Bij een snelheid van 1 m/sec, wordt de diameter van de kolom:

~ ;: 350 mmo

Hoogte kolom:4800 mmo

Extractiekolom

Gepakte kolom; pakking: t "-Raschig ringen Diameter berekend volgens

(

32)

~

=

250 mm

1 theoretische contactplaats. H.E.T.S.

=

5 ft (gemiddelde waarde) Hoogte gepakt bed: 1500 mm.

Warmtewisselaars

Omdat alle berekeningen analoog verlopen, wordt er slechts één besproken en wel de gaskoeler na de reactor.

Gaskoeler: Koelend medium

Inlaat temperatuur warme stroom Uitlaat Inlaat Uitlaat ~ T_lm

"

"

f! Warmte stroom Q

"

"

Il ft 'I water 300 C 210 C 15

c

40

c

223

c

"2 55,9.10'/ kcal/hr

-26

-Totale warmteoverdrachtscoëfficiënt U Warmte uitwisselend oppervlak

Hoeveelheid koelmedium Diameter buis Aantal buizen Aantal passes Lengte koeler Diameter koeler L I T TER A T U U R 30 kcal/m2,hr, C 90 ft2 2240 kg/hr 10 8 7 ft. 250 mmo

1; Uhlmann, Enzyklopädie der Technischen Chemie, (1953) ~ 644. ~

2. R. Kirk, D. Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, (1947) 1 916. 3. van Oss, Warenkennis en Technologie, (1957) 3 354

4. W.L. FRith, e.o., Industrial Chemicais, (1957) 115 5. J.H. Perry, Chemical Business Handbook (1954)

6. Gegevens van Statistische Afdeling van het Ministerie van Economische Zaken. 7. P.H. Groggins, Unit Processes in Organic Synthesis, (1958) 8. Roger's Industrial Chemistry, (1943) 2.

9. ( P.

B

)

repo::--t 1777. '. (. f·.. .: t \' 0';

C,v, ...

\'\r.t-<(z

10. Fiat Final report 649. 11. Fiat report 1313 1 426. 12. Bios Fina1 report 1122.

13.

u.s.

Patent 2.716.135, L.O. Winstrom. 14. U.S. Patent 2.671.763, L.O: Winstrom, 15.

u.s.

Patent 2.822.397, L.O. Winstrom.

tJ..

·

J

16. (Petroleum Refiner, (1957) 36 221.

W. Harris .

17. Hodgman, Handbook of Chemistry and Physics.

~

-r. C.'

• c.. s (

18. J.C. Smlth, e.o., Ind. Eng.Chem. 1949) 41 2289.

~

.'-19. E. Kirschbaum, Destillier und Rektifiziertechnik (1950) 20. J. Grisworld, 8..,0. , Ind. .ing. Chem. \1940) 32 878.

2l.

L.H.

Hors1ey, Azeotropic Data 164. ~

22. International Critica1 Tables

-'\

~J

23· Z. Phys. Chem. (1887) 1 390.

-24. Hoàgman, Handbook of :::;hemistry and Physics.

25· V,D.I. Wärme Atlas. '-..---

-26. E. Harold, Ind.Eng.Chem. (1950) 42 1561. 27. J. Dobrat'Z:, Ind.Eng.Chem. (1941)

2..2.

759. 28. J.H. Perry, Chemical Engineer 's Handbook. 29. Watson, Ind~ Eng. Chem. (1943)

22

398. 30. Maxwell, Data Book on Hydrocarbons.

31. J.M. Cou1son, J.F. Richardson, Chemica1 Engineering, (1956) 2. 32. R.E. Treyball, Liquid Extraction, (1951) 306 fig 24.

33. P.C. Condit. Ind. Ene. Chem. (1949) 41 1700.

---8' 1"

"0

.~

.•. "

' " "

..

.,

.•. '

..

::.::'....

..

._.

," '

l

il.:±iw

,

~ ï~:T~;;

I

j.è11

Hi

:Ci,~

,:', , - - · i . , I · ' : 1 . >1: >1: ] , " ' I ; :,',i,; ::::,.::: ,I' i ; ; ,,:

l"ll"e. ,," '

'T

..

. ....

.

",1 .. ,.. . i j , .

.1.-.

":1",,,

7'"

.,~~,

••••.•

.

• ' ••

'

)ç .j;E: !::. 'i: ,.... . / 0 / //>.

,I'c I't: .. ' I"'~FJ -+--iN e-.,J'; .. : ~~I r" ~ ,....z.w.~1 'I "" 1 -c~ll ' I. I:

er

~ f , ~.~ -c r~a:.. ' . , . - - r -'~-' "'Co ~. I 'l!lC;;"'F~<J .-.1 ..ifC .J:;C'

Jo ,J"O !() _{...jo ;~o I./ç} /., _{I'~>'~ ..J~}

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

r

l

~-~: .. ;.1 , ,

I

~.

l

~ . , .