Fabrieksschema voor de bereiding van mononitrotolueen

(1)

I

_~

"

.~

FOt.'

" ,~sSQ".-.-o...

~

jp~

c>CA. " - - _

A..Lt.

'0tiA7

~ J,.",..o/k-,-bo 1:01.• •1b<• •

al

'41kbi'~

Id

'

''-t-

~"J.S(,o".t- / (/

~

f

a«

.

LO,!1 6

(2)

rr:

- - - -

(3)

'WÀSWATER

,

-J

l

'. _,",H~ ,. ,. x X r ' '---....

,

~.

I

r

~ '1 ZUURKETEL

"

RE~ZWR TOWEEN

l

,

·

:

-

.;"1

:

f

'

:

·

· ,...

f 11 I __ ~ ',.-. _:rT_.. I

I

_

.1

_,_{_.}₁_..₎

'

t

f'

~

.... REACTOREN

i

j

... ' _, I ,•.1 I - 1r;t r i' 1 1 ,- -I 1 I -', 1,1

r

i l

s

:

_~

'1;.. ':, f WASAPIWlAAT

"

i

f .J~--1 I :J .", VUIL

U

_TER , . f ( c!l= 7

1

_I iJ I

l

-~

.:

»-i

:.

.

! - .. I " Î I

-

..1

I""

I

,

\ t z

I

~

rp

=J f > -t;> - ~ f ORTHO-N.T. 'r"' ~TROTOWE~N -!CJ.WOTMEUER "f.J IDEC 1958 1729 _ __ _ . ~_ . ~SCHA=-:.A L 1:20 !

i

I

--.---J

I

1

j

.

t~

~

1

MIU TA NK DESTILLATIE INIET CONTINU) I :::'--1 _ ;' 1_._ .:

\

~

- RUW MN.T.

l

p+---'~_. - - -- -.. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _---.-J

(4)

- 1

-He t produ ct

M.N .T. is een tusse nproduct voor de bereiding van spri ngst offen

en kleurstoffe n (XII, VI etc.) .

Van het eerste wor dt in vredesti j d alleen redelijke hoeveelheden verbruikt bij legero efeningen, opruimings werkzaamhe de n en in de mijnindustrie.

De bedoelde kleurstoffe n wor den hoofdz akeli j k gebru ikt in

consumptie-ijs en suikerwe r k (VI). Voor deze kleursto f fen is het uitgangsproduct ortho-nitrotolu ee n.

Een hoeveelheid van 1300 ton M.N .T . per ja a r (voldoende voor 1500

coz-r , G il.ön : vol gproduct) kan~)de Nede r land s e behoefte ongeveer dekken.

Bi j een bedrijf, waar zowel salpeterzuur, zwavelzuur, al s tolueen

aanwezig is, zou deze industrie ingevoerd kunnen wor de n (Staatsmijnen).

Alle apparatuur moet ge s l ot e n zijn en we l om 3 redenen:

le een dampconcentratie van 0,OOJ02

%

in de lucht, is dod e l i jk, ook spat ten van de vloeistof op de huid zijn geva a r l ij k ; M.N .T. bindt nl. haemoglobine en heef t dus ve r s t ikkings dood tot gevolg (I).

2e ortho M.N .T . is ontvlambaar.

3e tolueen-lucht mengsels zij n expl osief.

corr.

A

corr.

C

. .

1

Kort overzicht van he t te volge n proced~. . ~

0 -- "

/

'

-:",

)

1 \

,

c

~

Iv

Tolueen wordt geni t r eer d bij

(

3 5°

Ç,)

met een zuurmengsel,

da

~

)

~

salpeterzuur bevat. Deze omst~ ghede n zijn mild, dit heeft tot nadelig gev ol g dat de reactietijd vrij lang is (15 minuten),

he t voordeel is, dat de reactiewarmte niette snel vrijkomt; dus geen plaatselijke oververhitting en gee n overdreven sterke koeling (XII, XIII) .

Een verdundere zuur-op'Loas i.ng en een hogere tempera t uu r zouden een zelfde gunstig rendement geven, door he t gr ot er e zuurvolume lopen dan de materiaal en pompkosten onnodig hoog op.

Het zuurmengsel wor dt bereid ui t salpeterzuur, zwavelzuur en afg ewer kt zuur (restzuur). De doorzet is niet gr oot ge noeg, om een jet-mixer te

gebru i ken, er wor dt daarom gemengd, in een ges l ot en vat met een roerder.

In de nitrator bestaat ka ns op kortsluiting, om de invloed hiervan tegen

te gaan is na de le nitrator een twe ede ges chakeld, hierin wor dt de temperatuur op 50oC. ~ebracht . De reacties nelheid is hi er door verhoogd,

waardoor de reactie in tot a a l voldoende tij d krij gt om geheel af te lopen. Het mengs e l van M.N. T. en zuu r wor dt continu ges ch e iden, een deel van het zuur gaat terug naar de zuurme ngk e tel, een ander deel wordt uit

he t systeem ge nomen (XII, 111 ).

De M.N .T. laag wor dt continu gewa s s en, tot het geen zure be s tandde l en meer bevat. We l be va t he t nog:

Ie lichtere fracties bv. tolueen, wa t e r .

2e zwaardere fracties, nl., 'sporerJj di- en trinitrotolueen.

"'--

-

-Om ~e zwaardere en lichtere fracties te verwijderen, kan een enkelvoudige

(5)

(6)

co

r r.

D

cor

r. H

- 2

-De M.N.T. fr a ct i e kan echter niet in zl Jn ~ehe e l overgedestilleerd

worden, op he t eind van de destillatie zou he t di- en tri-nitrotolueen

geha l t e zo gr oot kunnen worden, da t het explosiegevaar reëel wordt.(XII) .

De disco.ltinu destillatie wor dt daarom al s volgt ui tgevoer d :

ongeveer

4 /5

van de M.N .T . fractie wor dt overgedest illeerd, he t residu wordt af ge tapt en bewaard, 5 residue n word en (ééns per 5 dagen) in de

kol om voor enkelvoudige de s t i l lat i e gepompt en weer voor 4/5 overge

-destilleerd. In totaal gaa t met deze werkw ij z e ca. 4%M.N.T . verloren.

Zou elke destillatie afzonderli~k 96% van de M.N .~. fractie moeten over

-destilleren, dan bes t a a t de kans, dat de verwarming niet tijdig wordt afgezet (zoiets is moe i l i j k op enige proce nten te regelen) , d.w .z . er bestaat wederom kans op explosie (IX).

Deze bewerking komt neer op het 25 maa l indikken van de di- en tri-nitrocomponenten. Stellen we een begin concentratie van maximaal

0,1%di- en tri-nitrotolueen, dan is de residu concentratie dus maximaal 2,5%, dit is nog aan de veilige ka nt .

Omdat de ortho~c omponent voo r de kleursto findus t ~ie van belang is, werd een des t i l l a t i e kolom in het systeem opgenomen, om deze component af te scheiden. De z e kolom werkt continu op het uit de kolom voor enkelvoudi~e de s t i l l a t i e afge tap te pro du c t . Wor dt de produ ct i e aan ortho-M.N.T. te

gr oot , dan kan het ge zu i v e rd e mengs el gebrui kt worden voor de pr oduct i e van T.N.T. , of voor andere (en mi nd er be l angr i ~ ke\kl eur s toffen dan hier

-voor genoemd (VI) .

Korte beschri~ving van niet-continu nit r er e n (IV).

Een groot vat wordt met uit een

v

orige , ~trering

overgebleven zuur (restzuur) voor ongeve er 2/3 gevu l d. Da a r na wordt de te nitreren hoeveelheid tolueen ingeleid, hierbij moet dus al ge koel d worden,

omdat het restzuur nog wat salpererzuur beva t . Daarna wordt, nog steeds onder TOer en en koelen, zeer gel ei d el ij k de vereiste hoeveelheid vers-zuur ingeleid. De verho uding ver s zuu r : tolueen: restzuur, is hier

dezelfde als bij he t hiervoor bes ch r ev en proces. Het zuiveren van M.N .T.

kan op dezelfde ma ni e r ges ch i e den als hi ervoor beschreven (IV).

Wa a r vo or he t continu pr oc es gek oze n werd.

In vergelijking met een discontinu pr oc es zijn er zeker enige nadelen op te noemen en wel :

Ie Er moe t een tweede fnt r a t or in het systeemworden opgenomen.

2e Een continu pr oce s is minder fl exi bel d.w.z . de productie ligt binnen zeer nauwe grenzen.

3e Na de tweede i~trator moet een afscheider worden opgenomen.

(7)

(8)

3

-De volgende voordelen staa n daar tegenove r :

le Een continu pr oc e s laat zich gemakke l i jk automatisch regelen.

2e Het volume van de beide nitratore n en de afsc heider is tezamen

1/20 van he t volume van de batch nitrat or.

3e Een eenmaal ingesteld continu pr oc e s is niet arbeidsintensief meer.

Een afwegen van vuûr- en na del en leidt tot de conclusie, dat continu

nitreren goedkoper zal zijn en een regelmatiger pr odu c t zal opleveren.

Bespreking van de opeenvolgende apparaten.

r--1i

lt-·

Jwl-

"

" - - -- - - -- - - -- - - -...

Fig. 1

I

·

j

De zuurmengketel:

Het vat moet voldoende gr oot

om bij ger inge fluctuaties in

een van de toevoerstromen

(salpeter- , zwavel-, en

rest-zuur), toch nog een zuur van

constante samenstelling te

kunnen af voer en. Een propellor

zorgt voor goe d homogeniseren

van het meng s e l. Aan het vat

zijn verder nog aangebracht,

een mons t e r kr aa n en een

ont-luchtingskraan en een peilglas.

De eerste nitrator.

De reactie vergelijking waar

he t om gaat is: I

I

l

~

I-l

I \

_{, , I}

I

!

dQ

J

' ,

!

~-

'

--

i

De 3 componenten M.N .T. komen

in de volgende verhouding voor:

ortho 60%, meta 4%, para 36%(IX).

Er treden nevenreacties op,

waarbij ontstaan kunnen:

o~_datie pr odu ct en dus nitreuze

(9)

- - - -

(10)

-Door de milde omstandigheden treden welnlg neven-pro ducten op.

We kunnen als nevenreactie dan ook aannemen:

4

-C H -CH +] HNO] ---7 C H NO .CH .OH + 2 NO + 2 HO ,

6 5 ]

632

3

2

hierin zijn alle mogelijkheden opgenomen (111). De bij het nitreren

vrijgekomen warmte wordt door koelspiralen afgevoerd. Het zuur en de

tolueen worden gemengd met een roer der. Het vat heeft een volume van

1400 liter waarvan 240 liter koelspiraal d.w .z . het effectieve volume

is 1150 liter, dit is juist de doorzet per uur~dus de gemi ddel de

verblijftijd is(50)minuten. (Rea~_~~_~__t_i)~ J?~~9_hïinutenr:- -d--- '-

Kortsluiting iseéhter mogeTfJ!ë; daarom is-een tweede nitrator met

dezelfde gemiddelde verblijftijd achter deze ge s cha kel d.

Continu nitratortypen zijn er veel (XV). In 3 Amerikaanse patenten

(2

,

194666

;

2 ,385 ,128 ;

1 ,893 ,477)

staan de eenvoudigste bes chr ev en,

de derde van Schmid is uitgevoerd met een koelspiraal, dat is dus om

constructie-redenen de beste (fig. 2) . Het nitratorvat kan van

giet-ijzer

(16

%

Si) gema a kt worden. Het koelwater wordt door de spiraal

gezogen, in de afvoer is een ge le i dba a r h e i ds ce l opgenomen •

Bij lekkage in de spiraal verhoogt het zuur plotseling sterk de geleid

-baarheid van het koelwater.

Dit signaal kan eenvoudig omgezet worden in een waarschuwingssein.

Verder is aan de nitrator gemont e er d : een aftapmogelijkheid, een

kijk-glas, een ontluchtingskraan.

co

rr.

A

corr.

I

corr.

C

jl

"'v-corr.

-

_:Ep ___

-/ -/ ---....

..

.

-

, ! _'I i c:::O _. -De tweede nitrator.

De functie van deze nitrator

is al aange geven. Om de tempe

-ratuur op 50oC. te brengen

moet hierin een verwarmings

-spiraal worden aangebracht.

Verder is, zoals bij de

eerste, een roerder, een

aftapmogelijkheid etc.

ge-monteerd.

Fig. 3

(11)

-L\I I'

(12)

-

- - - - -- - - - -- - -,--- - - -

---~-

--

5

-De zuurafscheider. ( I I

.;

_I

Hier ontmengen de zuur- en de M.N .T .-laag , de respectieve -lijke dichtheden zijn:

1,65 en 1,14 kg/ltr. (111).

( De ontmenging zal echter niet

,vol l edig-zi j n ; een gedeelte

I

i

zuur zal oplossen in de M.N .T .

-I

!l a a g en omgekeerd.

corr.

K / Hoe goed de ontmenging is,

, hangt in dit verder geval af

!

van deontmengtijd en de weder -)zijdse oplosbaarheid bij 50oC.

Al s ontmengtijd werd aange -nomen 20 minuten.

(III)

geeft

( I ' ,. <-.'" voor ni trobenzeen-restzuur

\ .. t,l. Jf ' · t'.' I) 10-15 minuten.

I

'\

~

,

,)

.

De doorzet per uur is

'

"",

J

ft

{,\

,....

,1...~ 1150 liter, het ontmengvat

\ . \' [\- moet dus minstens 400 liter

~o rr . K groot zijn. Fig. 4 De wasapparatuur. Fig. 5 r-~ I

!

I

_I l~ _1

Hierin wordt het ruwe M.N.T.

gewa s s en met water, soda op -lossing en weer water.

Wa rmt e-ont wi kkel i ng treedt zo

goed als niet op, wel gaat wat

M.N.T. verloren, om deze~fde reden als bij de zuuraf- . scheider

(XVIII)

.

Het M.N.T. wor dt gemengd met een ongeveer even groot volume water en goed gemengd met be -hulp van een roerder, na het

mengva t volgt een afscheider.

De drijvende kracht voor het transport is de zwaartekracht. Bij de eerste wassing zal practisch alle H

2S04 verwijderd word en ; bij de tweede, met soda oplossing, de zure organische componenten, in dit geva l dus voorgesteld door nitrocresol. Bij de derde wassing worden de laatste resten soda ver -wijderd

(XVIII)

.

Het is beter de zure stoffen in twee fasen te verwijderen. Bij één zuur -wassing ontstaat te veel CO

2 (kan overstroming tot gev ol g hebben ), bovendien

moet meer soda ge bru ikt word en dan nodig is.

I

I I

lJ~

'

~

-

T

(13)

(14)

..-.L.-_ _

-

6

-De warmte-effecten z~Jn moeilijk te bepalen, de totale verblijftijd is

een uur, bovendien wordt

3x

met water van 150C. gemengd. We mogen dus wel

aannemen dat het

M

.

N

.

T

.

de laatste af s ch e i de r verlaat met een temperatuur

van 20°C. De neutralisatiewarmte van de zure stoffen door de soda is geheel

te verwaarlozen, een warmtebalans over dit apparaat is du s te speculatief

om vermeld te worden.

l

_

! I \

\

.~_..._ _ . l

[J

,, __

Fig. 6

deze figu r is verbeterd op

pag.

E

I,

en

E 11

!

f)

~.

-

\8)-

, ' .

}Jr7

'(Î

/

'

,

V

'

V

'

tv-\"

'

/

-:

I

\ W

J /

/ /

corr

.

E

7

De discontinu destillatie.

De ze instal~ie bestaat uit

het eigenlijke destillatie

-apparaat , een condensor, een

opvangvat voor de voorloop,

een voor

M

.N.

T

.

en een voor

de residuen. Het gewa s s en

M

.

N

.

T

.

bevat nog warmte-gevoelige

polynitro-verbindinge n en kan

du s niet bij I atmosfeer tot

op het kookpunt verhit wor den,

maar slechts tot een

tempera-o

tuur van 120 C. , er moet dus

onder vacuum gewer kt worden

(XII), bovendien mag de kolom

niet te veel drukval geven,

du s niet te lang zijn.

Al s dru pp el vanger dient dan ook

een gêpäktekolom va:n'l ;eter

lengte met een doorsnee van

50 cm. Di t komt overeen met

damps nelheid van 1,5 m/sec.

in de ge pa kt e kolom.

Bij 120oC. heeft het me ngs el

een dampspanning van ongevee r

36 mmi

.

Voor een voldoende

hoog vacuum moeten dus

2 ej ecteuren in serie ge

-schake ld word en.

He t volume van het de s t i l l a t i e

-vat moet, bij 2/3 vulling, een

da gproductie

3zijn d.w .z .

(15)

(16)

- - - ..~~----.

r

I

l

~_

.

;...

I

_i I

i

I

I I

De continu destillatie.

J

4

-1

~~t e riaa l balansen.

4

ton M.N .T . moet per daB gepro duce erd wo~den d.w.z . na aftrek VRn de

ver l i e ze n in de volgende bewerkingen, moet er

4

ton over zijn• ./e pr odu c e r en daarom 4,22 ton ruw lVI.N.T .

Hoofdreactie: Nev enr ea c t i e:l%: C~H5CH3 + HN0 3

--7

C6H4N02·CH.3 + H20 2,83 + 1,94 4,22 + 0,55 ton per daf':. C₆H 5CH3 + 3HN03 ) C6H3·OH.CH3·N02 + 2N02 +2T12O 0,0 3 0,06 ) ₀_,05 ₀_,0.3 ₀_,0₁

(17)

(18)

~--- - - _. -8 ') ~ IC\\.0:. (j-JU\ '. l C _ .-_.~., 6,83 ton H_2S0 4 moet worden x 1 3

=

Verder mogen '-n e aannemen, dat 1}'~ tolueen en 1%salpeterzuur niet

reageert. Tolueen bevat boven~ nog 1%verontreiniging (paraffinen

benzeen etc.). Aan salpeterzuur is du s nodig 2,02 ton per dag, dit moet ech t er 5%sterke oplossing zijn ontstaan, door menging van rest zuur, vers zwavel zuu r (96%) en salpeterzuur (60%) (111) .

Het restzuur mag bovendien niet meer dan 25%water beva t t en (minst corrosieve mengsel ) (111) . Aannemende dat het restzuur

juist 25%water bevat , dan moet ~ ton zwavelzuur worden toegevoegd,

zodat: 2

0,04x +

3

x 2,02 + 0,56

0,96 x toegevo egd per dag.

corr.

C

De zuurmengketel: _s_{t of} _tonnen_/da_g _k_g/uur _l_{i t ers/uur}

Invoe r : 60% _HN_O₃ HN0 3 2,02 84 ) 61,5 H 20 1,35 56 ) 96%H_2S04 H 2S04 6,55 275 ) 155 H₂₀ 0,27 12 ) rest zuur : _{HNO 3} 0,07 3 ) ) H 20 7,78 325 ) 790 H_2S04 23,62 980 ) ) M.N .T. 0,07 3 ) 41,83 1740 1000

stof tonnen/dag kg/ uu r per centage

Uit v oer : nitre er zuur _{HNO 3} 2,09 87 5

H 2S04 30,17 1255 72,1 H 20 9,49 393 22,7 M.N.T . 0,07 3 0,2 41,8 3 1740 100

%

De eer ste nitrator.

Invoer aan tolueen 2,83 + 3% 2,92 ton/dag 124 kg/u

nitreer zuur 41,83

_"

₌

1740

_"

(19)

(20)

- 9

-Afvoer ton/dag kg/uur

M.N .T . uit reactie 4,22 176 M.N .T . uit zuur 0,07 3 Nitrocresol _~_-,_{O 5} ) 2 6/(" Tolueen

\

~

I.'., 1

"

verontreiniging tI ₁ Zwa ve l zuur 30,17 !. /.' •, 1255 ,Ya t er uit Zuur . 9,49 "- 393 \0,:5_6 "-;1 Wa t er uit reacties J' 23 Salpeterzuur _'_~_o,09 ) : 'J 4 Nitreuze damp 0,03 1 44,74 ton/dag 1860 (.W'· / .' ..,' 1_/ /

(

/

I

\

c or r

'. De tweede nitrator.

Bij de berekening van de eerste is al met een vol l edi g afgelopen

reactie gerekend , in dit apparaat treden alleen maar warmte-effecten op.

--

"

De zuurafscheider.

Voor de invoer wordt ge nome n de afvoer uit de eerste nitrator,

op de nitreuze dampen na. Als wederzijdse oplosbaarheid van M.N .T . en

zuur, werden de overeenkomstige waarden van nitrobenzeen en zuu r gekozen

nl. in de zuurlaag 0,2%M.N .T .

in de M.N.T . -laag 0,8%H

2S04 en 0,3% water (111) .

Invoer: 44,71 ton/dag

Afv oer : Zuurlaag: ton/dag kg/uur

H 2S04 30,14 1250 HNO 3 0,09 4 M.N.T. 0,09 4 H₂₀ 10,04 420 M.N .T. -l aag: M.N.T. 4,20 17 5

\l~-ut-

'

1 ?

Nev enp r o- _b _D

_5.

ducten + J verontrei -niging 0,11 5 H 2S04 0,03 1 H 20 0,01 1 44,71 ton/dag 1860 kg/uur

(21)

(22)

- - - - -- - -

-- 10

-Verdeling van het restzuur.

Afgewerkt zuur uit nitrator 40,36 ton per dag Teruggevoerd naar de me ngket el 31,63

_"

Afgevoerd naar kunstmestfabriek 8,73

_"

.:»:7

Het wasapparaat:

Voor

de

~astoestellen

kan volsta an wor den met

Invoer: Ruw M.N.T. ton/dag

één materiaal balans: M.N.T . Cresol Paraf f . Tolueen Zwavelzuur Na t e r Wa swa t e r : 3 x 1,5

=

soda Afvoer: Na s pr odu ct : M.N .T . Tolueen Paraff. .ta t e r Afvalwater Wa t e r : Zwavelzuur M.N .T. Na-cresol Soda Gasvormiitg 4,20 0,05 ) 0,03 ) 0,03\ ) 0,03 0,01 4,50 0,10 8,95 ton/dag 4,16 0,03 0,03 0,02

4 ,49

0,03 0,04 0,05 0,05 0,03 8,93 kg/uur 175 5 1 1 188

4

374 kg/uur 173

3

288 1 2 2 2 1 372 ) ) ) ) ) ) ) ) liter/uur. 152 6 188 346 liter/uur 151 3 188 4 346 Er is per dag maximaal zo veel soda nodig, vol doende om

50 kg nitrocresol

30 kg zwavelzuur te neutraliseren d.i . per uur 4,2 kg soda.

De meeste zwavelzuur is echter al verwijderd bij de eerste wassing,

(23)

- - ~ ~ o.-...IoLl...1IIJoóI...u....-L..-"-~~_ _~_ _..."""___,

(24)

11

-De discontinu destill atie.

De gemidde l de invoer pe r dag, is de dagel i j ks e afvoer aan M.N .T.- l aag

uit het wa s appa r a a t .

ton/dag kg/ uu r Invoer: M.N .T . - 4.16 173 tolueen 0,03 ) paraff. 0,03 ) 3 water 0,02 ) 4,24 . 176 Af v oe r: Voorloop ton/dag kg/ uu r tolueen 0,03 ) pa r a f f . 0,03 ) ₃ water 0,02 ) 0,08 /.--) 0,1 6 i 4'1Q1'residu 7

corr.

E

I

,E

11

\} ''--('₀_{- ,} _m-_,

~

,

~~~>

p-M.N.T.) 0,16 Zu i ver M.N .T . ortho 2,40 me t a 0,16 para 1,54 4,00 4,24 10 167 177 kg/u

"

kg/u

De z e de s t i l l a t i e ka n ni e t cont inu worden uitgevoerd. Volbrengen we de

destillatie in 8 uur, er blijf t dan dus ruimschoots tijd om eens per

5 dagen een residutank over te de sti ll er en, da n worden du s de a~ solute

hoeveelheden per uur:

Invoer: 528 kg/u

Af voer: Voorloop 10

_"

residu 20

_"

(25)

(26)

- 12

-De continu destillatie.

De productie van 4,00 ton/da g ofwel 167 kg/u moe t hierin verwerkt kunnen

worden. _. _ . -

...

-

..

l

Cl

1

1 -~

~

Fig. 8

Bij een voeding van 100 molen: :

R

=

5

°

n

=

5D 300 V

=

6D

=

360 mol en:. n

°

=

Q + F

=

400 molen;

=

10K m n V = 0 - K m m

Hi e ru i t volgen de werklijnen.

De af t a p over de top is dus 60%

De aft a p via de ketel 40%

Uit de schotel tot schotel berekening volgt voor de topsamenstelling:

x pr od. kg/uur top. 0,975 ortho 10) 0,011 meta 1 0,014 para 1 105 ketel 0,030 ortho 2 0,085 me t a 4 0,885 para 58 64 169 kg/u. Na rmt e ba l ansen. Zuurmengketel.

Sa l pe t ör zuu r en zwavelzuur word en bij 150C ingevoerd, het afgewerkte zuur

bij 20 C; door he t menge n van deze 3 componenten ontstaat me ngwa rmt e

(XII)

.

De temperatuur stijging als gevolg hiervan is:

(27)

(28)

- 13

-Als basis nemen we 15°C.

Ingevoerde warmte: ton/dag

restzuur 31,63 verdunningswarmte 3100 12600 15700 k.cal /uur

"

o B11tIU./l~ . F.

soortel. warmte zuurmengsel 0,46

°

0,46 k.cal/kg C. (TIL) .

D_e t_emp_. _st'"_lJgln_g is dus 1570₁₇₄₀0_x ₀_,46

=

19° C.

=

De temperatuur basis was 150e. , de eindtempera tuur is dus

15

+

19 =

34°C.

Afgevoerde warmte:

Gemengd zuur 41,83 ton/dag 15700 ksca .Lzuuz-Eer ste nitrator. kg/u temp. oe. k.ca l / uu r tolueen 124 15 (JI,) zuur 1740 34 15600 _~~._,~ _v~

\,J.

\'

J

corr.

L koelwater ,,'-nitr-eerwarmt e 37700 k 53300 -

-Af g ev oer de warmte: kg/u temp. k.cal/uur

ge ni t r ee r d me ng s el 1860 35 17200 koelwater 6000 21 36100 53300

=

==

=

Tweede nitrator.

Ingevoerde warmte: kg/u temp. k.ca l / uu r

ge ni t r eer d mengsel 1360 35 17200 warm wa t e r 1310 80 94200 111400

=

=====

- 14

(29)

(30)

.L....L-Uitgevoerde warmte:

Genitreerd mengsel

Wa rm water

Koeling van restzuur.

Zuur naar koeler Koelwater

Zuu r naar mengketel

Zuur uit systeem Koelwater De wasapparatuur: 14 -kg/ uu r 1860 1310 kg/ uu r 7680 8000 kg/uur 1340 370 8000 temp. 50 70 temp. 50 15 temp. 20 20 18 k.cal/uur 30300 81100 111 400 == = = = = k.cal/uur 27 500 27500 k.cal/uur 3100 800 23600 27500

Zie de opmerking bij de bespreki ng van di t app~raat. In de opslagketel

voor ruw M.N .T. koelt de stof verder af tot 15 C.

De enkelvoudige destillatie:

o

M.N .T. 88,2 k~cal/kg. S.,I. 0,4 3 k.cal/kg. C. (III) .

als basis 130 C. genome n.

l\

-\-'

:

'

~

.\. "'-'--, Verdampingswarmte Voor sttoom wordt Wa rmt e invoer: Ruw M.N .T. St oom ,Iarmte afvoer: Voorl oop ~ Zuiver M.N .T. -. Residu '-. ~o nd e ns aat kg/uur 528 130 10

5

00

20 130 o temp. C. 15 130 120 120 120 130 k.cal/uur 70000 1290 66000 2640 69930

Condensor van de enkelvoudige destillatie.

Na rmt e invoer: Voorloop Zu i v e r M.N .T . Koelwater kg/ u 10 500 4470 o temp. C. 120 120 15 k.ca l / u. 1290 66000 67290

(31)

(32)

Wa rmt e uitvoer: M.N.T. condensaat Voorloop Koelwater 15 -kg/uu r 500 10 4470 o temp. C. 120 120 25 k.ca l / uu r 430 22000 448 60 67290

De warmte inhoud van de ge condens e er de pr odu c t en ga at verloren door een

concentrisch koelert je om de afvoerbu is en door st~l i ng uit het opslagvat .

De continu de s t i l l a t i e. Voedi ng. Voeding opwarmen 135 x 167 x 0,43 St oom van 160o

c

.

Condensor. o 0 tot 150 C. vanaf 15 C. = 9700 k.cal/uur.

ge ef t 540 k.cal/kg, er is dus nodig 18 kg stoom per uur.

l

(

Te condenseren 6 x 10 5 kg/ uu r

=

55.700 k.ca l /uur .

o

Be nodigd koelwater da t van 15 tot 30 C. wordt opgewarmd: 3700 li t er per uur.

Reboi:ker:

Te ver da mpe n 10 x 64 kg

_6uur

=

56.200 k.cal/uur.

Be nodigde stoom van 160 C., 10 4 kg/ uu r.

De pr odu cte n wor de n niet op kooktemperat uur bij de z e druk opgeslagen, maar

enige gr a de n gek oeld, wa a r v oor een conc e ntrische buis gebru i kt kan wor den.

In het opslagv at, (mits bv. buiten opgesteld) koelt het product dan af

tot een hand e l ba r e temperatuur.

Totale bala ns ove r de geh ele de s t i l lat ie app a r a t uu r :

Invoer:

M.N .T .

Wa t e r voor conde ns or

S~o om voor reboiler

Stoom voor voeding

kg/uur 167 3700 104 18 15 15 160 160 k.cal/uur 56200 .g700 65900 k,cal/uur Af v oêr : Topproduct 105 160 ) 64 160 ) 9700

"

Bode mproduct Condenswater Voeding+ reb oil er 122 160 56200

_"

65.900

(33)

"'",

(34)

- 16

-Literatuur

I Kirk en Othmer

111 Groggins P.H. "Unit pr ocess es in organi c synt hesis".

IV

Faith, Keyes, Clark. Indu s trial Che mic aIs. pag. 542.

V Dav i s Tenneyel. "The Chemistry of Powder and Exp1osives" 1943.

VI Enzyklopädie der Te chni sche Che mie Ul l ma nn (1932) deel X.

VII Adams and Harrington. B.J .O .~ . Rept. 1144

B.J .O .S. Rept . 833 VI I I Ind. Eng. Chem. 34, 286, (1942 ).

x

XI XII XIII XIV

xv

XVI XVII XVIII XIX

xx

Othm er . Ind. Eng. Chem. (1942), 34, 286. Benn et . J. Chem. Soc. (194 6), 869.

Technical Records of Explo s ive ~ Su pp1y (1922).

Ind. Eng. Chem. 40, 1627, (1948) .

St ephens on. Proc. Chem. Eng. Gr oup. 1942.

Shreve. Ind.

En

g

.

Che m. 1932, 24 , 1344. Gibson. J. Chem. Soc. (1922) 121, 270. Ind. Eng. Chem. (1940) 32, 1101. B.P. 321, 200. St u l l . Ind. Eng. Che m (1947)

]2

,

517. Kramers, Collo di ct a a t .

XXI Heertjes, Collo dictaat.

XXII Me. Adams. Heat Transmission (1953).

(35)

(36)

..F : -~ : :-. :i: .r:

-"f'

.• . . . ;1,. . . . .., . 11' ....-=~ 1

I

; '[ : : : 'J : ' , [:::~ : I T~: c --:-e: --:-, ._; ~_ . l •__ .. '::1 1t~

:1:: I :IJ: I,: "il ;; ... i... . -::1:: :':1 '! :i:J'i::iiil::;·:-'1"" .;...,. I .\:\~"" l I IJ:l :, ii; 1;1 ,,11, 1 . . :i l :

~ : --:- '~.' . I:~ ... :3 . . :;-:-t:~--=-:~: .:.:~ ~.;.~ : ; :." . --r~: .. i.t: ''''- ' ;-C;-,,rt-:---- "'1=' .~.I-C"' • • _ . • - - • . - ::~'~-T.:

:

..

"";;';:;h:;;~+~

)

:::

ti: I : : : • I::: : ' i l i T I I 1:1 :11: :1:=1:111 :', ': : :, ud:: 1 ... I . I I:: : lilj" ::

1.

1 •. lid:!il:

~. •~ .I .

;-: I::;

::~Li ::. ;: .. .." .... r:--:-:-:- t 't' _~. ; i ::if::i. t

(37)

-r

~1/~7 : W~

h.-;-

'3 .-o~ ~ ~ r

2

~~~ ~.~ ~~ . " ,.

,.

/6

'Z

"

I

_~

_r

_{u.- I-~ .r~}

_~

k-...-

~

oA.·...

-?

o~

· _ ~ ·-.-fA-. .

!

(

JE

)

k-tc

LL;

e

wf..."h.

~ ~ ~~,

!

'j:-

~

"l-~

H

6o--C......u....

~ ~

o

'Z

k'A/b

_s

>-0

Z

Q-'o·...·N tI

~

...

~

!

);C?

~'hU-. ~ k.4.~ ~ ~o~ ~ I() ~ t-~ ~ ~~-,'~?- o~ ~r---~ :&'

,

h..

~ Û-.~-~~ k.-.-~~r-< ~ ~ I I i Id .w.",. .h'l-

~0<AA7

k.---., ot/)-

~ ~~-~ ~ ~

~-

0

i~~ ~ cXe ~r- ~a-L" yA-'-e ~

(:aL

)

?--

u-I ~ ~ . la-.

I

~

7<-'~

~

.-y~

~

r~

IA.

)o~~4..c

~-~

-H.'J'

1

/v7r~ ~

~

!,--rl.I'~~

~ ~~ ~

.

Im- ~

~

J ~f

"'-~~D~ ' .~: 7~-'Z WL

>\

I

1..0

Z

/-OJD S

I

1o~- IlD ~. ~ r~/;'C.

!

~-j~ ~

Î 11'Z !f/t/0₃ i i rO ~ I

.

0 I

so

~ J--~

'#

4'0-<

,

r\

~.

J

0

~

0»}'

'

/61

s-:

Ot! Ä .O"-L

~'< ~ ~~1,.."tiJ.

.~

~

"

Ih-<

r-;"J\. "l--..

l

i

(

/~~

_

4J ~

~

r

to~

4c.. ~

2, 1;<'

~

\r'~ !

(

or)

~

&...,

.

vr

~.~J,-.p- ~~."--t" ~ .~ ~ ~

~:;}\ !()

I

r '

7 ..J

\ '\ <,'-'1 (

!

~

"'t'

~e

~ ~

D~

~

_

t.-e-.~/~

,

~ ~

l4

..

.

d

.~.-·~

.

\'t

~>

\

I

:

u.'l

oM

~pl4.

~.-t...

.k.'-~

,..e....

.q.

t."""

'

~

~A<.vI.-ur~\.v·

..

,

~r·

;

k j

~~ ~ ~~ ~ ~ ~ ~

t.e..YI

~

\"

Î

OÁC

çat-.-

· ~_~ ~ ~

~...e4, ~~~

ç

z

i

~ ~

/1/-e-c.'f..;f .

I

!

~

~~

.

~

.

i<

~~y

4r

/lrnv1

~ ~ ~

--..:.

~

O

-I "-

/h-&A ~~

I

~

ace

-re4.

'p(eA.

~ ~ ~

'~.J

~

cn...

A..,i.o

/h-

~

~.

(38)

\

\-\.

'

',

\

:~ ~/

\ \ f

'~

I

-

--,r

~.4-vv.- ~ ~4--. ~ ~'e

.

~:.,. ".

~~...'~ ;z,..,~I-.'lJl-, tf~'~' VH.E h-o.i{ (J'1lf ~ "

t,l

}l-.

T~ r~

1-

/k,X--tZ4 t,~ '1~

teA·t<.

./f..r-'~~~

F

~. ~

.~ .~ .

l-..y.

1 '1

11'(,

't-o

"

IV'> .

(39)

INHOUD:

Het pr odu c t .

Overzicht van het te vol gen procédé.

Korte be s ch r ijv i ng va n niet-conti nu nitreren.

Wa a r om het continu pr oc e s gekoz en we r d.

Bespreking van de opeenvolgende appa ra t e n.

Ma t er i aa l balansen wa rmt e balans en.

Literatuur.

Een fabr i e ks s chema.

Een omslag met ma t er i aa l balans per dag.

- - - -- - - --J "1

(40)

- -' -

-corr. A

De omstandigheden bij de nitrering.

D

e verhouding zuur-tolueen.

C,

Lr

0 i

~

Vzwavelzuur

'J

boven andere zuur

Als nitreerzuur wordt

5 0/ 0 salpeterzuur

genomen,dit heeft de volgende voordelen

mengsels:

1

0

Dit is het minst corrosieve mengsel.

2 0 De reactie is gematigd door de

~rij

lage tolueen en

zuur concentratie,dus:geen plaatselijke oververhitting

waarbij N0

₂

ontstaat.

3 0 Op de pla

ats

wa

ar

het verse zuur wordt ingevoerd,moet

voldoende snel geroerd kunnen worden om een concentratie

gradiênt te vermijden (zie 10).Dit homogeniseren gaat te

moeilijker, naarmate de sterkte van het verse zuur groter

is.

In (d) wordt de volgend

e

conc~usie ~e t rokken :

er wordt

geen dinitrotolueen gevormd zolang de mono-nitrering van

tolueen nog niet compleet is.Door de verhouding

salpeter-zuur/tolueen=l te maken

w

or dt de vorming van D.N

.T.

d

ES

onmogelijk gemaakt.De moeilijkheid is echter,de verhouding

der reagentia precies 1 te maken.Eèn waarneming van

Hetherington (e) illustreert voldoende het gevaar van

een overmaat

salpe

~zuur:M.N.T.werd

bij

35

0 e in een uur

... .

volledig omgezet in D.N.T.met een aequivalente

hoeveel-heid salpeterzuur.Dezuursamenstelling was:

H

NO

_j

1,3

procent

~S04

46,

9 "

E20

51,8"

Het verdient dus

aan~eveling

een geringe ondermaat zuur

te gebruiken.

De zuursterkte.

De temperatuur.

Temperatuurverhogin

g

v

ersnelt

de reactie met een factor

2 ,2 per lOoe (d),en heeft dus een verkleining van de

reactor tot gevolg.Daar staat tegenover,dat versnelde

reacties

d

e onder 1° en 2

0

genoemde voordelen weer te

niet doet.In de practijk blijkt een temperatuur tussen

(41)

~I

I

_-..1_&_UIl~~ _. -J,Ju...-~ _

.'

(42)

corr.A

1 __._----,

is daar

n

i e t

~rg,wel

m

oe t het ontst

aan

van

N

0

(43)

corr. B

R

e a c t i eme cha n i sme van de nitrering van tolueen

tot

m

on oni t r ot ol u ee n (M . N. T. O

~

'

~~r~:~s

aangetoond(b),dat de nitreringen

verl

-open

via het nitroniumion

(NO~).De snelheid is

evenredig met de nitroniumion en de

tolueen-concen-tratie in de zuurfase(b).

Zwavelzuur bevordert het ontstaan van het ion, zoals

het volgende evenwicht illustreert:

---

+

-HN9

+H2S04~

_{N02 + H20 +}

HS0

₄

Toluee~

wordt sneller

g

e n i t r ee r d dan benzeen,de ortho

en para plaatsen worden nl. geactiveerd door het

+J-effect van de-CH

3 groep

(h~perconjugatie).Deze

zwak

negatief geladen plaatse

n,binden

in eerste instantie

het nitroniumion en splitsen vervolgens een proton af

.

D

e invloed van het z

wavelzuur

is nu tweeledig:

1

0

Het bevordert het ontsta

an

van het nitroniu

mion.

2

0

Het remt de afsplitsing van het proton.

D

e tweede invloed gaat eerst overheersen bij een

zwa-velzuurconcentratie in de z

uurfase,groter

dan

90g.

De ortho para voorkeur is hiermee kwalitatief verklaard.

Het is mogelijk met andere

nitroniumionen producerende

reagentia te nitreren deze z

ijn

echter door de

behan-deling die ze vragen alleen voor laboratoriumgebruik

geschikt.

(44)

-'* Al, .'

..

• -1-MH-U'It' Ui !I ., '.' .'11IA:

(45)

~ --- - - _ . _-

-corr. C

Reactiesnelheid in v

erband m

e t de grootte van de nitrator.

D

e af

meting

van de nitrator wordt in de eerste plaats

bepaald door de reactiesnelheid.

E

en artikel van

M

c

Kinle~

en

Wh

i t e

(d),

~eeft

inlichtingen over d

e

nitrering van

to1u-,

w{",

~.

(, ('

, _

eentot

M

. N. T. met

ge me n~d

zu

ur

i

n

een contln

'

a p

p

a r a t uur

met een snelle roerder.

H

un waarden gelden uitsluitend voor

laboratoriu

mapparatuur

en mo

gen

dus niet zonder

m

e e r

toe-gepast worden op deze

vergro~te

uit

gave

.Voor een grootte.

orde bepaling is het voldoende; industriele g

egevens

zijn

w

e l bekend voor

d

i s c on t i nue , niet voor continue a

pparatuur

.

In (d) wordt uit

e

e n

g

r oot a

antal p

r oeve n af

geleid,

dat de

nitrering in de z

uurfase

verloo

pt,

volg

ens

d

e

vo

lgende

wet-matigheid:

p

R

_a

=

K.X

T· N.

R

a

is het

a

a nt a l

m

ol e n

M

.N . T. , da t per uur per liter zuur

gevor

md

wordt.

K

is een constante bepaald door de zwavelzuurconcentratie,

X

T

is de tolueenconcentratie in de organische fase.

N

is de salpeterzu

urconcentratie

in de zuurfase.

p

hangt, evenals

K

, a f van d

e

zwavelzuurconcentratie in de

zuurlaag.

K

en p zijn te benaderen uit

g

r a f i e ke n , voor

K

120 à 130,

voor p vinden

w

e D,40

à

0, 45.

Ne men

we aan dat het reactie

mengsel homogeen is, dus ideaal gemengd, dan mag voor X

T

en

N de concentratie van de uittredend

e

vloeistoffen in de

formule worden ingevuld.

Aldus wordt gevonden: Ra

=

0,6 mol.

M.N.T./liter.uur.

P

e r liter zuurfase wordt dus per dag 24xO,6x137=1980 gram

M

. N. T. gev or md .E e n dagproductie van 4,2 ton vergt dus

4200/1.98=2100 liter zuurfase.

De

volumeverhouding zuur/

organische laag (uit mo

l

verhouding te berekenen) geeft

daarb~

een tolueenvolum

e

van 300 liter.

Voor een nitrering

b~

35

00,met

een productie van 4,2 ton

per dag,is dus een reactorvolume van 24001iter

noodzakel~.

(46)

--

- - - - -- -- -

-

-corr. C 11

{ .i !: .... ~...J/ \ : i ~.l, • 1i : \

c

·"

l I'" •

D

e Sc

hmidt-nitrator

is ver

re

van een ideale menger,dit

heeft twee belan

grijke

gevolgen:

1

0

er is een kans op kortsluitin

g,

2

0

er zijn plaatsen,waar de zuurconcentratie hoger is dan

nodig,daar kan dinitrering optreden.Hiertegen zijn de

vol-gende maatregelen genomen:

ad.l o de reactor is verdeeld in twee ruimten,elk met de

helft van het berekend

e

volume; de eerste ruimte wordt op

035 0C de tweede op 50

0C

gehouden.

ad.2° in de tweede nitrator is geen sprake meer van

plaat-selijk hogere salpeterzuurconcentraties (er wordt geen vers

\

zuur ingevoerd),de temperatuur kan daar dus opgevoerd worden

~

want volgens (d) verloopt de dinitreringniet,zolang de

ver-\

_,

houding salpeterzuur-tolueen,l:l is, zij vonden hierop slechts

i .

I

in 1 van de 20 gevallen een uitzondering en dan nog daar,

w~ar ~iet

voldoende gehomo

geniseerd

was.

Bij deze temperatuur en concentraties verloopt in de eerste

nitrator, de reactie voor

ongeveer

~

' '

h

~ift

'\

het

~ctie

.~?_

lume is immers de helft van het vereiste.

_-

-~._ -~. --~- -~" '~ _.

-De temperatuur in de tweede nitrator moet hoger zijn, omdat

zowel de salpeterzuur-e

N)

als de tolueen-concentratie(X

_T)

ongeveer géhalveerd zijn.

R

_{a verandert dus met een factor}

(

t)-1,43=0,3~.De

temperatuur verhoging van 15

0

e

geeft

een reactiesnelheidsvergroting van 1,5x2,2=3,2

m

aa l ' d ) .

De temperatuurverhoging

weegt

_---

vdu

_~

~oP

₎

tegen de

~oncentratie

verlaging zodat het volume van de tweede nitrator gelijk

kan blijven aan dat van de eerste.

De in het verslag genoemde reactietijd,voor een

batch-reac-tie moet danook niet als maat gezien worden voor de grootte

bepaling van de reactoren.

Voor de berekening van de koel- en verwarmingsspiralen

w

e r d het meest ongunstige g

äval,dat

niet voor zal komem,

genomen nl. dat alle r

eactiewarmte

moet worden afgevoerd

in de eerste nitrator en dat alle warmte,voldoende om

(47)

(48)

corr. D

Het explosie

gevaar

b

ij b

eha nd el i ng van oplossingen,die

di-en

tri-nit~otolueen

bevatten.

!\ .

I ' . ~~

H

e t explosiegevaar van D.N.T.is,zolang de stof zuiver

is,gering.Verontreinigin

genvan

bijvoorbeeld alkalische

stoffen kunnen aan zelfs verdunde D.N.T.oplossingen

aanleiding tot ontploffen geven.ln (c) worden

derge-lijke gevallen vermeld.Ook kan een eenmaal

uitgebro-ken brand,bijvoorbeeld als gevolg van het ontbranden

van N0

₂

-tolueen

mengsel de aanleiding tot explosie

zijn

(0).

Getalwaarden,zoals concentratiegrenswaarden,maximum

temperatuur etc. zijn dus niet te geven.De enige manieren

om het gevaar uit te sluiten zijn dus:

1° Voorkomen dat

pol~itrocomponenten

kunnen ontstaan

2

0

Zomogelijk gevorm

iD. N.T.

te verw

ijderen,bij

een zo

laag

m

og e l ijke temperat

uur

(de

g

ev oe l i gh e i d neemt bij

stijgend

e

temperat

uur

toe),uit een zo zuiver mogelijke

oplossing(Vandaar de uitgebreide wasapparatuur).

In dit fabrieksschem

a w

or dt ev

entueel g

ev or md D.

N.T.

verwijderd als een

2 i

;

p

r oc e nt i ge o

plossing

in

M

. N. T.

Dit is aan de veilige kant,om

dat

bij deze concentratie

D.N.T.(smeltpunt gemiddeld 70

O

e

)nog niet uitkristal

liseert,uit het mengsel dat ongeveer bij 30

0

e

begint te

kristalliseren.

Er

ontstaat dus g

een

hoge concentratie

vast D.N.T,die met sporen verontreinigingen g

evaarlijk

zou kunnen worden.

De kans op vormin

g

van T.

N.T.

is zo gering,dat er geen

rekenin

g

gehouden

m

e e hoeft te word

en.De

invoering van

de derde

N

_{02 groep gaat nl. slechts onder invloed van}

grote overmaat salpeterzuur.Overigens geldt voor het

(49)

(50)

corr.E I

Discontinue destillatie.

/

1 Zie voor de werking van dit apparaat het overzicht van

het te volgen procédé.

H

e t aantal berekende ver

war mingsbuizen

van 3 m. lengte

is 55.

Met

een steek van 5 cm. kunnen er 60 geplaatst

worden (constructief bepaald ),zonder dat de bovenste

van deze buizen hoger dan 30 cm.van de

bod~m

reikt.Het

volume van dit gedeelte van de ketel is

"--i-:25

m

_

Er kan

dus juist verdampt

wordeh

~zonder

dat de

verwarmingsspi

-ralen" droog"komen te staan.(zie volgende pagina).

~ij

de aanvang staat de vloeistof ongeveer 1 m)boven de

verwarming;door de

h~drostatische

druk is de

kooktempe-ratuur ter plaatse

l~oC hoger dan aan het oppervlak.

Door vrije convectie gaat de vloeistof echtertoch koken'f).

i

tv'

~(

/V\-v<t 0_

i-

"

n.~t<r

hWv'

'i

~ . i > :

het beginvolume van d

e

te destilleren st o

r

:

is:

j/' ________

---5 4 2

3 4X~14=4,6

f~·

I I

;,

I.:,~;,

IJ-1 '"

het volume pa beeindiging is 20 procent van het begin

volume

0,92

m~

daarb

ij

het volume van de verwarming

groot

QL~2_~~

1,20

m~

de inhoud van de 30 cm.hoge o"lindersector is eveneens

~

3 1,2 0 m.

- - - --'

De afgevoerde damp passeert een druppelvanger, die uit

enige centimeters gepakte kolom bestaat.

--

-

_

.

_

.

...

-De voorloop kan als brandstof gebruikt worden, het zware

residu, dat D.N.T.bevat,kan verder verwerkt worden tot

(51)

(52)

corr.

E

II

fig.

A

, " Ir ', \~" {"1 . '(..I'(rJ\~. .'-:' I C • ',' \ ( l [' " ~.j \• . 'r. \. 'Á '~

\

,

.

e " ..

.

"

.

..

. .. , . " • • "'0 ' < » . ) /I ' • ol . . . . _ {t f ( t ' • • , . #

fi

g. B

A

is een aanzicht van d

e

ketel voor discontinue

d

e s t i l l a t i e .

B

toont hoe de vorm v

an h

e t

verwarmingss ~steem

door

(53)

hoog-corr.

F

\î

\

I

_

\

/

~

7

i

o

!

Continue destillatie.

Voor de bepaling van de H.E.T.P.geeft Maxwell (a)

een diagram,dat het verband aangeeft tussen de dia

-meter van de kolom (bepaald door de gassnelheid),

de karakteristieke afmeting van een pakkingsdeeltje

(te kiezen,mits kleiner dan 1/10 van de

kolomdia-meter)en de H.E.T.

P. Deze kromme

~eldt

welliswaar voor koolwaterstoffen

. ~~~'

maar is ter bepeLä.ng van de groot!.eorde.

_-

.

_voldoende

' .

n~uwk:eurig.Voor

de H.E.T.P.volgt hieruit in dit ge

.

val

16~

De hoogte van de kolom werd uitgerekend, door eerst

via een schotel tot schotel berekening het

theore-tisch benodigde aantal schotels te bepalen,dit

be-drag werd vermenigvuldigd met de H.E.T.P.

Ee~?istregel genoemd in (XXI)zegt,dat als

practi-sche refluxverhouding genomen kan worden,2x de

mi-nimumterugvloeiverhouding.Deze minimumverhouding

werd berekend met de

formule van Gilliland(XVII).

De aldus gevonden hoogte en refluxverhouding

moe-ten voor het practische geval respectievelijk

ge-deeld worden door de efficientie van de kolom en

_-

_,

aan de hand van

een

economische berekening

gecor-rigeerd worden.

(54)

- - -

- -- - - --_

..- _. _--_.~--~ -

-corr.G

E

nige

k

or t e op

merkingen.

Over

d

e

N

e de r l ands e productie en behoefte van

M

. N. T.

m

ag

noch door de Staatsmijnen noc

h

door hete.B.S. mededelingen

gedaan worden, deze gegevens zijn "staatsgeheim" .De genoemde

behoefte berust dan ook op een schatting.

corr,H

corr.I

corr.

J

corr.

K

<,

M

et

n

minder belan

grijke

kleurstoffen " wordt be doe.Ldç kl.eur-,

stoffen die

m

i nder in gebruik zijn. (VI).

In die

g

eva l l en waar

N

0 ₂

ontstaat, zal salpeterzuur als

Ox,rl.

datie-

middel

w

e r ken , dan ontstaat dus een cresol.

Het idee koel en verwarmingswater door de pijpen te zuigen

wordt geopperd in Schmidt's patent 1,833,477. (D.P.)

De ont

mengtijd

is 20 minuten genomen, hoewel (111) en(d),

10 à

20 minuten geven,dat geldt echter voor batch-gewijze

ontmenging.ln dit geval wordt tijdens de ontmenging vloeistof

ingevoerd, het scheidingsgebied is daardoor voortdurend in

beweging, dit

z~l

ongunstig werken op de

ontmeng~ijd.

De wederzijdse oplosbaarheid heeft geen invloed op de mate

van ontmenging,wel op de mate van scheiding.

(55)

corr.L

LDst van gebruikte constanten:

soortl.warmte gemengd zuur- - - -

-1, 94xl0 3J/Kg.

soortel.warmte M.N.T. gemiddeld - - -

-1,80xJ/Kg.IO~

verdamp.warmte M.N.T.- - - -

- --

3, 45xl0 5J/Kg.

nitreerwarmte tolueen gemiddeld- - - 28,5kcal/Kg.

dichtheid zuurmengsel -

- - -

-1, 65Kgjl.

d~chtheidM.N.T.

- - - -1,14Kg/l.

relatieve vluchtigheden

ortho lichte comp. - - - -1,7

- - - -1,16

para zware comp. - - - 1,00

dampspanningen in mme kwik.

log.

P=

79700-2513/T

ortho

log.P=80600 -2618/T

10g.P= 79800-2

609/T para.

Litteratuur:

a

M

axwel l

V

Databook on

h~drocarbons

1947

l/

b

Gi11espie

v

Aromatic nitration

Quart.Rev. Vol.II no.4(1048),277

c

M

a r sha l l

Explosives

1917.~'

d

_MCKi:D.le

₁

The rate of nitration of tolueen with

White

mixed acid.

TransAmer.lnst.Chem.Eng. 1944,40,143.

(56)

(57)

,.---:--.--,.--~--- -- -'- - - -0, 0 ) A.oW-. ..~. Of'w,.w .r 0, ... ....fo#I.lIJ.ï 0,I ., p.,..,.N.ï

',e"

'ol

60

---

- ---- - ---. ~~ t' I'".o""""q",t----j i, <:»..t:: '"0 1., , ~ """ ... 6 ...

0 ,.'"

'--

_,

.l

,'fO

~~..tL. L - --JI>--- -i i--- . -- -, e . ... ~ e"a . a.,lof. 0,1 .. 0,08 . ,(> L ~--o.o~ 0,0 .. i