De bereiding van ethylbromide met behulp van gamma-straling

( datum: 17,- ( 1 -

b

tI

/

..

...

,.

....

\

De bereiding van B'rHYJ.JBRm.HDE met behulp van gamma-straling .

D.C.van Roy en

Ila r s t enhoe kweg 127 Scheveningen

- -- ----.,

INLEI DING

Ethy l b rom i de i s een vluchtige,heldere ,k leurl o ze vloei -stof (s mp t . -1 19, 30 e, k~t.38, 4 °G) .He t i s onoplos b aar in wa -t er en opl osbaar in de meeste organis che opl osmi ddelen.

Vr oege r werd hêt ethylbromide ve el als verdo v i ngsmidd el t oegep as t .Tegenwo ordig wordt het vo ornam e l ~k gebr u ikt als ethyl eringsmiddel in synthesen van o.a . med i c~nen. In mi nd e-re mate wordt het momenteel ook gebruikt als opl osmi dd el en als koelmi d de l ( 1) .

Een van de meest gebruik te laboratorium SYnthe s en van ethylbrom ide i s de desti llatie van een mengsel van kal i um -br omide,gec oncent reerd zwaveLzuur en et h yl al cohol (2) •Deze reactie tussen HBr en ethyl 8.lcohol vormde ook de bas is voor de pr oduc t i e op gro te schaal (3) .Het ~I3r kan ook verk r eg en worden via een react i e tussen waterstof en broomgas(4 ).Ter -b

wj i

d · ·· ·t t ' t k .. (ti.)

room op eenvou age WIJze Ul zee'Na er l S e ver -rIJg en .;p •

~

30vendien werd meld ing gemaakt van een r e ac ti e tus s en et hyl -al coh ol en zwavel (6) .ITet was Gu s tavs on,di e in 1884al s ee r s te de re ac ti e tu s s en etheen en II3r tot ethylbromide onder zo ch t . Hij li et etheen en EBr bij Oae in aamvezigheid van aluminiu.rn -brom ide op elkaar Ln we z-k e n sl- ot '~Ja S in 1959)da t Armst rong en

Spi nks hun gegevens publi cee rden ove r een gamma-gei nit i e e r d e HBr additi e aan etheen( 7) .De z e pu b'li ca'ti e heeft er de stoot

to e gegeven ,da t men ging pr ob e rend ez e react ie te gebruiken voor het pr oduce r en van ethylbromide op grote schaal .Dit had

c

I

~

i

...

- - - -

--tot gevo lg,da t de Dow ch emi c a l comp. in maart 1963 een d

er-gelijk e in stallatie kon starten met een pr oduct i e cap aciteit

van ca. 500 ton per jaar.Tijdens een con f e renti e over toepas

-si ng van sterk e stral i ng s bro ~nen in de industrie hebben de

mensen van Dow een uite en z e t tin g geg even van de moeilijkheden, die ze tijdens het ontwikk elin gswerk op te los sen kregen.Hun ar tikel besluit met een korte beschrijving van hun install atie He t i s deze ins tall ati e,di e de Gronds lag hee ft gev or md voor

he t in dit ver sl a g beschr even proc es.

STRALINGSCHEtIIE

Aangez ien het te behan del en pro ce s berust op een stra lings-chemi sche reac ti e,zu llan nu eers t eni g e algemene kenmerke n

van de stral ingsch emie worden behande ld.

Men verstaat onder str a lingsch emie de chemi sche omzetti n g

on der invldrl van ionis er end e stral i n g.De inwerking van deze

straling op mat e r i e l ei dt tot aan~s lag, ioni8at ie en radicaalvor

-ming.Een chemi sch e reac t i e is hiervan mees tal het gev o;gg.He t is bekend,dat ,wi l een mol ecuul een bepaal de chemische reactie

~JJ

aangaan,a l lere e rs t op een hoger energie ni veau gebr acht moe t

worden (Arrhenius) .Dit kan ~eb euren doo r bv. thermisch e of che -misch e en ergi e toe te voegen.Di t he eft dan tot gev olg,da t al l e moleculen op een zel fde,vreinig hoge r gel egen,en ergi eni v e au ko

-men.Een i on iser end deelt je zal ech t e r slech t s enk el e mol e cul en

op een ze e r hoog en e rgi eniveau brengen.Dit kan in sommige ge -vallen zeer gunst ig zijn ten aanzien van bv, het tegenga an van

i

nevenreac t ies.Een nadeel i s hierb jj echte r ,dat het aant al reac -t i es pe r i on is erend deeltje betrekkelDk laaG is.Re k ~nt men per reactie een absüYPt i e van 5eV (10 0 kcal/mol ),dan i s het duide -l ijk,da t voor de omzetting van een grarnmol ecuul zeer veel i oni-serende deeltjes(1iileV) n odig zijn.J'le estal drukt men dit uit in de G-waarde van een bepaalde reacti e ;dat i s liet aantal chemische r e ac tie s per 10 0 eV ge a b s or b e e r d. e energi e.Het i s duidelij};dat al l e en react i es me t een zeer hoge G-waar d e of r e ac tie s met gr o -te mol e culen voor toep a s s i n g in de pr akt Dk in aanmerking komen Het blijk t ,dat de meeste ch emi sch e reClct ies een G-waardc') =5 heb

-ben.D.w.z, e(-;n absor p t ie van 20 eV per reactie hetgeen zeer onvoorde l ig i s .Dit i s dan ook de r e d en 9.at men st ral ings chemi e in de ;ir akt ijk sle ch ts vind t toe~sç e past bij twee t y p en reacti es:

a/react ies met zeer grote molecu len}zoals cros s linkin g waa r -door het smelt punt van polyethyleen na bestr a l i ng

30240

0 in t emperatuux verho ogd kan zDn.

b/ke t t ingreac t i es.Zoals later bD de bes~reking van het mechanisme zal blijken kan men de addi t Ië e van HEr aan ethe en tot dez e ca t egori e r eken en met een G-wa ar d e van 104- 105.Di t is dan ook de reden,wa arom diteenvan de meest aan t rekke lijk e stral ings chemis ch e re acti e s i s

Enige in het oog springende voorde len van stralin gschemi e zDn;i n it iat i esne lhe i d is nagenoeg onafharucel~k van de temp era-tuur en geeg vreemde stoffen zullen als katalysator aan het

reactiemengsel worden toegevoe gd.

Zoal s uit de bouw van dp: reactor zal blijken zijn alpha en

bet a deeltj es,al s gevo lg van h1ill ger i nge in dri n g die pt e,ongeschikt

om al s ioniserende deel tje s diens t t e doen.Als br on van ionise~

r en d e straling za l dan ook dienst doe n Co- 60,me de dank zij de

eenvoudige fabricatie en grote ha lv8r i ng s tijd(

5

;jaar).

HET HEACTlEr:IECHANISI'!IE

Addi tie reacties )waar bij rad i calen als tussenproduct opt r e à

den}zijn re eds door Knar-ash onderzo ch t _De reacti e tus sen et h e en

en HBr blDkt ook volg ens een dergel ~k mechanisme te verlop en(9 )

Het mechani s me van d.:ze kett.i.n gr-ea ct èè is tot ui t dr ukk i n e te

brengen in de volgend e ve rge l~kingen

Irri t i a ti e: 1{[3r--- -~ H- + Br" EtBr---~Et· + Br ·

Propaga t i e: Dr - + C=C ---~ Br- C- C

-Br-C-C·+H13r ---~ Br- C- C + :Sr - ...1 t:::;:n;<,ji, ~ \iê

Uit experimentel e met i ngen is ge bl ek en da t de reactie voor

-namelijk daar plaat svi n dt waar' EEr en C=C in EtBr zijn opgel os t

(10 ).Met behulp van de r ea c t i e kin e t i ca i s nu af te l e i den,

da t de reacties n elh éid eve:':lre dig is met d8 wor t el uit de initia

-t iesnelheid,terwijl deze op zijn beurt evenredig i s me t de dose -r ingssnelheid en dus met het aan tal ge ab s orbeerd e gamma kwan ten

Een twee maal zo hoge reactiesnelheid vereist dus een vi er maal

'-,

•

r-- - _ ._ -

-DE KEUZE VA1"'IJ HET J:iWC";S

Zoals in de inleiding reed s werd vermeld zijn_, er eigenlijk

twee processen ,die voor :i.YJdustrieel e toepassing in aanmerking

komen:de reactie me t alcohol en FBr en de r eactie van etheen

met HBr .Aang ez i en een derde van het gewi cht van de toegvoerd e

al c oh ol a1 s water wordt afe; evoerd i s het duidelijk da t het pro

-ce s met etheen de voorkeur gen i e t .Er wordt hierbD geenenke l ne -venproduct gevormd.Er bIij f t dan alleen nog de vraag ove r welke

kat a l y s a tor e;ebru i k t zal moe t en worden.Als moge.lijkhed en kunnen worden genoemd:

I .chemische kat a l y s a t oren

H₂0₂•.. ..kostbaar en moe i lijk te ho.nteren(explosiee; evaar )

AIBr

3••.•00k deze katal ysat or zal r e g e lma t i g vervangen moe -te worden.Vocht gee f t direct ont l edi n g.

II •u.v ,1i eht

De l amp mo e t hie rbij eepl r,:ats t wor-den voor een doorz i cht ig

deel van de r eac t or. Di t deel moet dan ook rege lmatig sch oo n

,r:,eh ou de n worden.Bovendi en blijken u.v•lampen(Hg-lamp en) naar

mate ze ouder worden mind er energi e uit t e st ralen,terwDl

de levensduur zeer beperkt is . 111.gamma-straling .

De kat aly se me t behu lp van deze str a l in g vertoont geen van bovengenoemde be zwaren en kan dan ook in dit gev al als de meest ide al e ka t a l ys a t or ge z ien worden.Da t deze vorm van ka tal y s e niet zó' e envoudi g i s ,ffiGg wel bI Dk en ui t het fei t

dat het tot maar t 19 63 hee f t ge duu r d,voordat dez e vorm zijn

" ".\

'"'. j-,"._,\.i.t ,". .~ ~.

eerste indutr ieele toepassing heeft gev on d en. ç

- - -

-BE;CHRI J VTNG VAN HE'r PrWC';S

Grondstof ZO'11s in de inleiding i ,-; verme Ldt be s t aat he t pr o c e s uit de

toevoer. reactie tussen e~~imoleculaire hoev eelh eden etheen en HEn

.Aan-ge z i en de conv ersie op 100}&gesteld mag word en is het l ogisch,

da t de toevoer van eth een en HBr zo gerege l d wor d en, da t geen

v~n beide stoffen in overma at aanwezig i s.I n da t gev al za l het

-~-

--re actie pro duct uit zuiver ethylbromi de bes taan.De nau wkeu r ighei d

van het r eg elen van de toevoer van etheen en EBr be paal t dus

dG zu iverhe i d van het verkregen ot h yl"bromi de.De regel ing kan

al s volgt wor den uit gevoe r d:met belru.Ln van een meet f l en s is

de mol ens t r oom dro ag HBr te met en jeen r eg ela ar zal er met be

-hulp van een r ec;eI D,f slui t er voor moe ten zorGen dat de mole n

-stroom etheen de zelfde waar-de ber e ikt .Het ver dient aanbe veè

/1 ( I I \ 1' ,V-L!"Y v

,

.

C\'~~

,

'

l Reactor .

l i ng het gas in de toevoerl eidi ngen op gelijl::: e dz-uk en t empe r a

-tuur te houden.Ui t metingen met behulp V8-n een pr o e f opst el ;b

ling i s gebl eken dat de r eactie sneller verlie p naarmate de

gas s en beter gemengd waren,voor da t dez e de reactor binnenkwa

-men (11) .Di t i s dan ook de reden dat de gass en via een gas meng er

in de reactor werd en gebr a cht.

De reactor bestaat u~t een cyli ndri sch vat :75 cm. hoog en

55 cm. in doorsnede.In het mi.drlen i s een r uimte uitge s p aard,

di e eveneen s cy lindri s ch van vorm i s.ITi er in kan de r-adi o aot ,

br on geplaa ts t word en.Het binnentre dende gas di ent nu zo sne l ~'

moge l ijk met de koude eth yl bromide gemengd t e worden.Daar om

woz-dèn het gas en de v.loe i.st of vi a de ver deel r i ngen zo go e d

mogel~k met elka ar in contact gebracht .

De afmeting en van de reacto r z~n ontleend aa n de door Dow

gepubliceerde gegevens.Het i s namel ijk br.z onder' moeilijk I zo niet

onmogelijk.van een nieuwe r eac tor theoret i s ch de gamma- a b s or p t i e

-en dus de r eacti esnelheid te ber ek en en.De vvarrTi te ont wikk el i h g

in de reacto r wer d als volgt ber eken d:

Productie èt~ylbromi de 0,7 5 kg./mi n.

Reactiewarmte 80,2 kJ ./mo l =736 kJ ./ kg.

~arm t e ontwikk e l i ng 736xO,75 =552 kJ ./ min. =9,2kW. . ' t,«

(l/V'-:.-\- ~'~1'

....':.-Koe l e r

1"".

; , I

Vloeistofcirculatie 150 kg./ mi n. ( svv.0,91J •/kg.) i/"'( l-"''' ' ,(

. 552 0 it

Temperatuurverho glng150x O,91 =4,05 C. .

Aange z ien de reactie een radic a almechanisme heeft mogen er on

-ge en enk ele voorwaard e ferri ion en in de vloeistof voorkomen,

a~ng e z ien dez e de radical en wegn emen en zodoende de reactie stop

-pen.Nikke l was het enig e cons t r uc ti emat eri a al dat aan de eisen

bleek te voldoen. (1 2) .Bov endie n wordt de reacti e nie t ge s t oor d

door nikke l ionen.Het gere c i r cu leer de ethylbrom i de mag ook geen

ferri ionen bevatten .He t gehe l e r ecirculatiesysteem ~de koe

-l er,d e buff e r t an k en de cir cul a t i e po mp meegerek end,zal gecon -strueerd moeten zijn van nikk e l of al tha.,Y),s vanbinnen met een

l a ag nik kel bedekt moeten z~n.

Ten ei n de de gr ot e hoeve elheid war mte die in de r eactor

wordt ontwikkeld te kurlll:len afvoe ren moet een ko el e r in het ~

recircl~tie s yste em wor den opgenomen. De vvarmte be l a s t i n g van

dez e koe le r bedraagt (zie reac t or ) 9,2 kW.

Koe l en d oppervlak A §200

Ux óT

-Al s koe lmed i um i s in dit geval fZ'eon het me e s t ges ch ikt

a/ kokend e vloeistof ge e ft goede warmte overdracht

/

0 0

b er moet van 19 ctot 15 C gekoc'l d wor-den hetgeen met nor

-/

maal koelwater niet mogelijk is.

Als ko e l med i u m wor dt gebruikt freon van 1OoC.

á

r

920 0

A = 600x7

Voor een go e d e warmteoverdracht i s he t noodzakel~k da t vo o r

de te koelen vloeist~f gel d t Re' ~10. 0 00.Di t wordt voor ee n

PDP

20-24 bereikt b~ een doorst r omi n g van 640 I/min. De pr o

-ductstroom i s 900 0JJ:ih

=

672 01/h.Aantal pijp en

~~6°

10, 5

2 6 .. 2,2

Opp. = 2,21\j[ Omt r . = 0,0 28 Lr Total e lengt e P1JPO,0628 35M.

Ho ogt e freon vloeistof #=3 M.Tel t men daar nog 0,5M damp-

ovJ

tJt.ft

, r:,J. I. #-?

~

ruimte bij dan i s het du.i deLijk dat de ko e le r tenminste 3,5l'v1 J)--> [""

ti'"

·'"

,0... 11t"1'~

r

.,ul

lang moet zijnsNa ber e keni g me t behul p spe c i a a l daar v o or samen ~a

gestelde tabellen bleek dat de bui t end i ame t e r van deze koeler

20 cm. mo es t sBdragen.De bu i t ens te p~pen staan dan 32 mm.van

de bui t.enwand,

Freonvoeding(r=150kJj,kg) -

1

56

=

~

,06

1

kg/ s ec

.

vloeistof 0,061xO,734 2 = 0,04 5 I/s ec.

gas 0,06 1x42

=

2,56 I/ s ec.

Invo er (3M/sec vIst. snelheid)op p. :0 ,045/30

=

0,0015

d

m

~

=15m..rn2 Do or s n e d e : 4,5 mmo(Aa n g e zien deze pijp gemak kel ijk

vers topt werd een pijp v.m ;',-" gebruikt )

Afvoer(10m/ sec gassn e lheid )ovr. :2,56t 10 0 = 0,0256 dM2=2,5mm2

Doorsn e d e:1,8cm.(111_{'Jijp we rd g ebr-ui.kt )}

i

\

_I.

- -~ .

(

~ I

Bu f fe r t ank In het r e c i r cu l a t i e ci r cu i t i s een buffertank opgenomen.

B~ de bepal ing va n de grootte van deze tank hebben de vo l g e n

-de ove rweg ingen een rol gespeeld:

a/ rec ircD~ ati e is 1001 / mi n.

b/uit experimenten is gebleken dat de react ie pas na een

z.g . in duct i e t~d goed op gang komt ' 13 ) .Om nu deze t~d t e

kuruLen overb ruggen is het noodzQkel~k steeds een flinke

hoeveelheid ethylbromide in v~raad te hegben.

c/aangezien d2 activitei t van eeh gamma bron nie t gest opt

kan worden, krijgt men er het meeste profijt van al s de re

-actor con t i nu ~aYl werken.Een groot buffervat stel t ons

in staat reparaties te verrichten zonder dat de r e actor

gestopt moet worden.

He t uiteinde l~ke_resultaat was een liggende tank met een l e n gte

van 3,5M. en een hoogte van 1, 1 5TJ. ;i YLh ou d:3, 5M3.Va n uit dez e

Cir c ul at i e

taYLk gaan twee vloeistofstromen:

1/Recirculati estroom

2/Voeding destillatiekolom.

1/Recirculatiestroom:100i/min.De circu l a t i e p omp zorgt er

-i

pom~voor da t dez e hoeve elheid via de r e ac t or en de koele r weer

in de tank terecht komt . Van de p:e}{o z e n ce n t ri f u g a al pomp kunnen

de vdgende b~zond8rheden vermeldt worden:

Type L 1J Opvoerhoogte 17, 5M.

Maximale opbrengst 150l/min. Toerental 2850/min.

i

Doorsnede zuigleiding 40mm. Verm ogen 1, 2 1 pk;: 90mV.

Voeding pomp

I;

2/Voeding dest l I Lat LetoLorn,De z e voeding bedraagt 12, 5 grj sec.

= 46,5 kg/ho = 31 l/h.Dit wordt met behulp van ee n membraanpomp

naar de kolom ge v o e r d.Vlak voor de kol om wordt de vloeistmf door

middel van een el e c t r i s ch ve rw~ ing s e l ement van 250W. Cniet aan

-gegeven op de tekemimg)op ko ok tempe r a t u u r gebracht.

N. B.De tankiTh~oud staat in direct contact me t de buitê1ucht

.Ver-damping wordt tegengegaan door een niet mengbare hoogkokende

vloeistof als laa g bo ve n ~p de ethylbromide te laten drijven.

Destillatie Aamgezien in de l i teratwxr over de mate van vermntreiniging

kolom gee n nader e bijzonderh eden worde n geg e v e n,mo e s t bij het berekenen

een ze k er e verontreini gi n g worden aang e n ome n.Di t we r d butylbro

-mi d e.De vorming van dez e verb inding uit etheen en ethylbromide

i s nie t helemaal d~e n kb er. r .,l di g_ .Als concentrati e 'ner d een waarde ~

. van 1 mo l1b acm::?;enornen.

De al s gepa k te kol om ui tzp vo e r de d~stillati e kolom werd als

volgt berekend:

F = 0,1147 mol/sec TI = 0,1124 mol / s e c W = 0,002 ~ mol/sec

BuBr . :X

F=0,01 XD=O,0005 X

w=

0, 5

De Fenske-Underwood vgl. geeft ~i n im al e aantal sohotelsC~4)

boven de voeding: 1,33

onder de voeding: 2,33

Nu is het aantalthe or eti sche sch o t e l s 2, 5xaantal minimale schm

-t els.D,w.z . negen theoretische schotels.H.E .T .P.=7 ,85cm.C2"

raschi g ringen)Gezien de onzekerheid ind e concentratie en de

samenstelling van de verontr eini ging werd een kolom hoogte van

1 ~1I. gen ome n.

- (

Ui t deze waarden was af t e leiden,dat de mee s t econ omi sche ga s

-/ / 6180 2

snelheid V_s

=

0,68 M sec. G

=

6,18 1 sec.Opp .kol om:~= 91cm

Diameter : 10,8 cm.ln verband met de afmeting van de pakking wer d

R = 1,47 L = 64,5 kg/he

°

G

=

L + D = 108, 4 kg/he 1_r/

I

1

als diamet er gek o z en: 12cm.

Condensor Warmtebelast ing : 745 0W.Et hy l bromi de 38 ° C-38° C Koel w.200 C

-o 6 ' 74 50 2

- 30

c

.

~Tl og=13,5 U = 00 OPP••600x13,5=O,92 M

Dampsnelhe id = 9 M/sec. ,dus nodig een PDP van 20 mm. di amete r

----Len g t e pijp :

0

~Ó~~8

15 M.De z e pijp werd tussen twee concentrisch e

bui z en gemonteerd.Het ko e lwat e r wor dt zo ge dwon g en in tege n s t r oom

langs de spiraal naar boven te gaan.Di ame t er spiraal : 30 cm.

omtrek

hoogte

94 cm. aantal windingen : 16. Af s t an d (ste ek)sp i raal 34mm.

55 cm.

Reboiler Kook t emp er a t u ur ketelproduct (x =0,5)is 700C.De verwarming

geschiedt me t Behu lp van stoom (temp. 10 50C) Ben od i gd oppe rvlak

0,4 rvr2•Len gte vervvarmingss piraal : 1OM.(t "pijp)

Abs orp t ie He t HBr i s oplosbaarin ethylbromide,etheen echter nie t .De voe

-kol om dingsstromen naar de reactor worden nu zo in g e s t eld,da t geen etheen

gasb ellen in het recircu l a ti ec ircuit komen.Di t houdt in,da t

het niet onmogelDk i s ,dat een kleine overmaat HBr met het ethyl

-br omi d e wordt mee gevoer d.Het et h y lb r omi de wor dt daarom,nadat

het i n damp is overgevoerd,ond r in een gepakte kol om gebracht ,

Verdamper

wa a r het HBr,in tegenstro om ,met water wordt ui tg ewassen.

Warmte bel a s t i ng : 3020 W. U

=

600. Á T =23 (v erwa r min g me t a

water van 800C) .Verwarmin gs s pi r a al : 12- 16 mm.Ter verkrDging

van een betere warmteoverdracht we rd de spiraal in de vorm van

( ( r: r ( . r ~ I r

wa t. er is,zoals bij de ber e ke n i ng za l blijk en,zeer gr oot (1341/lUY.Ii)

1,I/a s t ore n

een conus gebogen:boven diameter 10 cm. ₁b eneden diame te r 30 cm,,

aantal spi r a len 10.Vl oe ist ofhoogt e: 35 cm.Di ronet er ver dampe r 35cm.

Na de verdamp e T wordt do ddmp in een oververhitter op 50o~ ge

-bracht. (afmeting en: door s n e de 10 cm. l engte 1 M. ) Vanwe ge de l a ge damp snelheid(4M/s ec. ) we r d en in de ove~verhitter schroefvor

-mige gel e i de s ch o e p en aange bracht. Di t ha d een verhoging van Re tot gevol g en du s ook een bet e r e wa rmt e ov e r dra ch t .

Bij de be r ek en i n g van deze wast.)r en,.wer d aa ng en omen,dat de concentratie van de HBr 1 vol.% bedraagt;di t in verband met de nauwkeuri gheid van het re g el s y ste em dat de HEr toevoer re

-ge l t .Ten e i n de t e voorkom en dat het et h y lbr omi de zou condenseren tDdens het uitwassen,is de wastoren voorzien van een wate rman

-W

tel ,die de t emperatuur binnen op 500C hou dt .De ho ev e el h e i d W~8- ~

~'x,.

'"

ten opzichte van de hoeveelh ei d HEr .Di t had tot gev olg,dat bij de berekening de warmte eff e cten zijn ve r wa arl oosd en voor wat

be t r e f t de stofoverdracht als sn elh eid s b e pal ende fase lde ga s fas e i s gen omen.

Gas volwnestr oom 2,97 I/ s e c. = 10,7 M3/ h.

E ·con oml sc_e gassne llel" h l~ "d 700(dich t hd" ht b.luc0''-'ht) 0,33_- 450 v3J,i /h'\j~11

lC -. ':JaS

10,7 2

Oppe rvl.akt.e doorsnede kolom = 450 =0,02 5 M doorsned e = 18 cm.

W_

Pakk i ngh oogte 1 =Sa( k:4p ).

o

7-W = mas s as t ro om HBr = 0, ~07 M)/h . = 0,327 kg/he

S = specifi ek opp ervl a k = 377 M2/M3( r a s ch igr i ng en

2

a

=

oppervlakt e doorsnede = 0,025 M

k

=

pa r t i gl e stofeve rdr ach t s coe f fici ent.

I ~

k_g

=

k_g

=

Ó P= 1

°

75 P 1 T I' 0,56 36, 1.R

.

e.p. v'

·

C

P

-

p)

·

pO

2

5

·

(

' -

r

)

.

g l ' f 36, 1 .2 ,7.0 ,6 .4 ,5 .0 ,36 .0,92.1 ,0 .0 ,95. = 8,3 0,003 7 atm. 0,327

₌

_{1, 1 1:1.} 37 7.0 ,025.8 ,5 .0 ,0037

De afmetingen van de ko l om wer d e n tensl o tte:

Doo rsnede

Pakkinghoogte

18 cm.

130 cm.

Ui t grafieken(15)viel nu af t e l ei d e n,dat een vl oe is t of

stroom van 13 4 l/h. voldoende was om de pa kking met ee n onond e r

-broken vl o e ist o f f i l m t e bedekken.

Droogtoren Als laatste fase in de pr o du c t zu i v e r i n g wordt het ethylbro

-mide gas door ee n droogtoren geleid;silicagel doet hierb~ diens t

als dr-o ogm.lddeL,He t eenmaal reg e nereren pe r week is het cri t e r i

-UJn gewee s t voor het bereken en van deze droogto ren.

Droogmiddel : sil i c age l ; capaciteit 0,4- gr .wat e r /gr .

','!a t e r d arn.p : 1,0 2 kg/ha

No di g aan sil i c a g el( sg. = 0,637)

1Ó~

~=2

,

4 5

kg/ha

0

~~

~~1/h

. =

3

,

8 51/h

7 dagen d. i . 168h. Totaal nodig 3,8 5x168 = 650 1.

Af me ti n g e n droogtor en: Do o rsn e de Pakki n gh o ogt e ~ampru im te 65 cm. 200cm. 30 cm.

Hegen era t i e: de droogt o r e n is een we ek in gebruik,waarna wo rd t

overgesch 8 keld op de tweed e droo gtoren.Deze i s volkomen identiek

aan de eerste .Het s i.Lf.cageL word t nu gel11Ï1.r e n d e een dag op ' o o e

t e ontwijken,De damp word t terugge v oerd naa r de na t t e ga s s t r oom,

De kol om kan verw a rmd wor den dank zij een ver wa rmi ng smante l ,die op

de heetwater leiding staat aange s l o ten.De silicagelwordt daarna

enige dagen op 12000 gehou J.en.Dit kan ge reali see r d wor d en door nu

st oom in de verwarmings ma nt el t e laten condenseren,doch niet al

-vorens het hete wa te r ui t de mant e l vervv:ijd erd i s . De ontwijkend e dam

P

wordt nu af gezo g en met oehu l -p van een valcon d en s or.li et ethylbromi

-de da t nu nog ontwijk t zal zi ch 'Ü S a .ar t e fase af sche i den onder

de valcond ensor.

Het zal duide l ~k 7J~n,dat de aanwez ighe i d van een zeer sterke

radioactieve br on op een gr oo t chemisch be d r~ f,he t aan t a l voor

-zorgen,aan g a ande mog elDke nood si tuatie s ,za l moe t en uitbreiden

Al l e r e e r s t zal me n zich moeten af v r agen,we lke noodsituaties kun

-nen optre den.De meest voor de hand l i gg e nde zijn dan :

a/Ver s prei ding van radioact ie f mat er i aal .

b/Bl o otge ste l d zijn aan de st ral ing van de cobalt bron.

c/Br an d

Hi e r on de r zu l l en de maatreg8 1en wor den bespr oken ,d i e gen o;l1 en

zijn om bovenstaande noodsi t.uat tes t e voorkomen,of deze he t

hoofd te kun~en bieden.

a/Door de ruimte,die er be3taat tu s s en de r eacto r en de

radioactie v e br on,word t conti nu eon kle ine st ik s t of stroom

gele i d.De z e str oom wordt ,via een ruimt e wa a r een Geige r-Mü l l e r

t el buis i s opg est eld,in een ruimte geb ra ch t ,waar de samenstel

-lin g van het ga s word t nagegaan (bv. een kath a rom e t e r ).

.,..~.",

•

Op deze ma ni er kunn e n l e kk en van zowel re ac tor, 8.1s wel de radi o

-uo t.i.eve br on direct ged et e ct e e r d wor-densOok de rlü mt e tusse n de

rea c t o r en het st al e n str a l ingsschi l d wor dt met behulp van een

dergel ~ke stik s tofs tr o om gecon t r ol eer d.

De ra d ioacti eve br on best aat uit de volg ende nn d er dele n: c

o-bal t ç aanwezi g als kleine,in ahr ü nium cylin dert jes Verl)a kte ,ta-bl.et j es.Deze zijn op hun beur t weer veilTpakt in roes t vrij stalen

buis je s.ln de bronhouder wor d e n een aant al van dez e bui sje s in

ee n ring opge st eld.Ee n mant el van hastell oy beschermt dez e bu i s j e s

t egen invloed en van bu.it enaf .De bu i tenzijde van de bron wordt

dan nog in zijn gehee l bedek t met ee n Laag nf.kkeLsFet zal dui

-del~k zDn,dat al tre e d t ee n l e k op in de r eact o r de corrosieve

vloe ist o f niet di re ct het ra dio a cti e v e ma t eri a al ka n aanta s t e n

b/ Zoals uit de t e ke ni ng duid el ~k bl~kt i s de mens ge du r end e

het normaal functioner en vun de r eactor vo l doende t egen stra

-l ing b e sche r-mdshet bcg.i.nt pas geva ar l :!k t e worden al s de sta l e n

dekplaat wordt wegg enome n. T)eze d e kpl a at is met twee sloten aan

het beto n vastg emga k t •l)i t hee ft als voordee l ,dat nu t eruni n ste

twe e per s onen ver ei st zijn vo or het openen de bet onnen bak.Dr i e

stalen pl a te n van i e d er 15 cm. di k zorge n nu nog voo r de afscher

-mi ng. Boven op dez e stalen pl at en kan een loden po t gepl a a t st

wor den,waarin de bron getro kk en kan wo r-d en, In deze loden pot kan

de bro n da n ook vervoerd worden.

c/ Gezi en de st evi g e cons tr ucjüe zal een bran d bui ten de

bè dwnnen bak weini g on hei l kunnen st ichten.Alle en een l ek in

de ethe e n- to e voe rl e idin g en het uitvallen van het st ikst o f

waa r s chu win gs s yst ee m t eg e lijk, zouden ee n geva arl ijke si tua t i e

..

•

...

klmnen doen ontstaan.In het allerergste geval zou er een expl

o-sie in of vla k naast de r e actor kunnen opt r e d en.De reed s vermel

-de 45 cm. dikke staalpl aat,die met dr ie gr ot e wiggen in het b

e-ton is verBn kerd,zorgt er dan voor,dat ge en actief materiaal

naar bu i ten kan komen.

H

oewelL~r

centimet er een betere afsch e r m

ming geef t ,i s st aal geko zen in ve r ba n d met z~n veel hoger e smelt

-punt en grotere mechanische sterkte.

ECONOMISCHE ASPECTEN

Volg ens het centr aal burp.w~ voor de stat ist iek be droeg de

total e invoér in Ned e rland vun eth ylbromide in 19 63 slecht s

5000 kg.Di t maak t duidel~k,dat een installatie zoals die hi e r is

besproken,met een product ie van 500 t on per j a a r voor Nede r land

alleen ge en besta.anamo geLi j khei d heeft.Een gr oot afzet ge bi e d

zal alleen dan gev on den worden,al s de kos tp rij s ben eden die van

de tot nu toe gev olgd e pr o c ess en komt te ligg en.Dit is dan voo r

een deel af'hankeLuk van de aanwezigheid van goedkope gron d st offen

zoals droog HBr gas en zeer zuiver etheen.De noodzaak deze gr on

d-stoffen op het bedrijf voorradig te hebben moge blijken uit het fri _~t../~

dat etheen in Neder l and ni e t is te verk rijgen,t e r wijl dr oogHBr I~, . '

,I Cl}U'

IJ

ti.

geimpor t e e r d uit Eng eland

1

9

,

= per kg. ko s t .Et h yl br om i d e daar- .. r

f,..,..,I,y

entegen wordt verkocht tegen een pr~ s van

1

3

,

=

per kg.

VanweGe het bijzondere karakt er van dit proces,is het nooà

-zak e lijk bui ten de normale kos ten van gr onds t of fe n nn apperatuur

nog enige extra in vest eringen te doen.Zo zal er een,op afstand

t e bedienen,met lood afge sch ermde,rui mte moe ten worden inger i ch t

waar de bron kan word en ge op end,om een deel van het cobalt te

- r

....

..

vervangen.Al de manipulaties ruet de bron dienen te worden uit

-gevoerd door, of onder super-vlsi e van,speciaal daarvoor opgeleide

deskundigen. Bovendien moet er een stralingsbeschermingsdienst

aanwezig zijn,om in geval van nood te kunnen op~reden.

Aang e zi en de halveringstijd van co"balt-SO vijf jaar bedraagt,

moet ieder ja8T 20

%

van de hoeveelheid cobalt worden vervangen,

wil de br-en op de goede sterkte gehandhaafd bl.ijve n, Hekenig hou

-dend met de huidige prijs van het co bal t - 6 0 van 1 dollar per curie

(16)betekent dit,voor deze bron van 1800 cu~ie,dat per jaar

11300,= aan nieuw cobalt zal moeten worden uitgegeven.D .w.z.

0,3 cent per kg ethylbromide,hetgeen een zeer gunstige kataly

-sator prijs is.

Ui t bovenstaande blijkt nu weI ,dat alleen zeer grote chemische

bedrijven,';'Jat betreft dit proces,tot een verantwoorde procesvoering

in staat z:ijm..Een dergelijk bedrijf kan zich eventueel ook per

-mi t t eren het product tegen kostprijs t'2 verkopen aangezien de

ervaring met een dergel ijke i nstallatie opgedaan,ui t het oogpunt

van stralingschemische research zeer waardevol kèll z~n.Conclu­

derend kan ,J:-;e z e g d wor d en , dat het v)or de meeste bedrjjven in

Nederland nog wel enige jaren zal duren,voordat dit proces in

het bDzonder ,maar ook de stralingschemie in het algemeen o~

economisch verantwoorde wijze zal kunnen worden toegepast.Mijns

inziens zal de r-e s e a.r ch er voornamelijk op gericht moeten zijn

processen te vinden,die rr o dl~c t en leveren,die bDzondere eigen

-schappen bezitten ,waardoor de hogere kosten door een hogere

,.

J

."

J

,

.

..; '\ ; -~. LI'rERATUUH e

(1) .JCir k and Othmar ; En c y c l op e d i a of oh em,techno2 druk dee l 111 (2). Or g an i c Synthesis; VoLvI n'~ 9.

(3) .J.F ."i\Tor r is ;Journal of th e AEl.(jh em.Soc. 38 , 6 4 0 (1907 ).

(4) .Duits Patent ~o. 3 9 6 213 (2jLL~i 19 2 4)

(5) .Ki rk and Othrn.ar ; Encyclol,êdia of chem, techno2ed r u k deel111

(6) .U.S.P a t e nt No.2359828.

(7) .D.A.Ar ms tro n.'S and J.W.T . Spinks;Can.Chem .Journ.37, 12 10 ( 1959 ) (8 ).D.E.Ha rmer. e. a. I n d.u s e s of large rad.sources(I .A.S .A . ) 20 5 (9) .!P.-P'.Rust and W.E .Vaug h an;Journ.Org .Chem . (19 42) 477

(10 ) .D .E.Harmer e. a••. p. 217 (1n . id em p. 2 1 2

(12) .i d e m p. 213 (13) .i d e m p. 2 1 1

~( 1 4) .E .J .Henley,H.K.Staffin;Stazewise pro c e s s design.p . 164e.v .

(1 5 ).Morris,Jack son;Absorption Towers.Graf iek 12b

(16) .W.A. Crame r ,J .P. W.J-[ou t ma n;Chem.Vveekbl. 60594 (19 64)

\

I

(

I

.;. I (

.

,

t

" \

'

"

,

"

I

,... nat pro~uct

·

r

~

.

~

'

.

I ::

'~;

~

"

'

~.

-

.. !.

,

ETH Y lBROMI DE Q eya nROVEN -\ ,, I , ,

_;

. r

t

it.

_

_______ __

_~

_,

(.-'

_.

_\-

_>

_f

1

_t

_~.::

_~

_~~'

₁

_~

_·~

_:~

I !

i.

~

l

_I

I

WA TERR'~\ • _I

I

I

I

:/

I

lelrn

1

_I I I , I I I Her: