De bereiding van furfurrylalkohol en carbonzuur

1966 •

.

~

--:,- . ". ~.~. ~;~~~~, . . :,.~. '.-.... :. : ,~ :-:', . Samenvatting Inleiding Reactoren Absorptie .Gxtraktie

FF

A

Destillatie

:Dxtraktie furaancarbonzuur

\1armte wisselaars Conclusies Symbolenlijst Literatuurlijst Grafieken ,..;;., .;':. .. : . -. ~

1

1

3

-

9 9

- 14

14

_-

17

17

-

23

23

-

30

30

- 42

42

43

-

44

45

appendix . ..:, ~ .

}

l

'-I

I

In (~it te ~:rijcen, ~.vor5t acllteY'b1.Lj:t.

7u.r fur",,-l·~.lLohol.

_ _ _ --JJ_ .. 11'1

oe

1, :c:::~; \-. "l ~-0 - / ,,,, ~. I .. l Fur:;_!-)nCo.riJol~ ;-,èlUl'.

- 1

-_

._-._-

-c

.'

L; ~ 1)2 0" v . -- ---- --- -- - - ---w-,-,---= ,:ee. ~.:~cerd ~'e t ~"e n ,~_:: -e _ " ~... c

•

•

î

a.

----_._--~

Toe,'Bssincen.

Bereiding thermohardende kunstharsen.

O:üos:niddel voor verve:~ en textielindustrie. "";clecticf o~llos;:!iC:,clel.

Grondstof voor lij:;,en en pllenOUlarser,. ~~a;~et brandstof.

Bevochtit;ers. lUCZ

Bactericide.

Tusscn]roduct bij de bereiding van kleurstoffen, far~a-ceutische producten en modific·aties van lJoly vinylverbin-dingen.

De esters kunnen \lorden (-,'ebn;.i;~t é:~ls fixeerr.1i :delen voor reukstoffen.

Techni~she bereidinr,smocelij::<:'heden. KatalytiGche reductie van FF. (lit.?) Uit 1 mol FF ontstaat 1 mol FF1\..

Rendement ca 9CJ;j.

b. Via de Cannizzaro-reactie.

Uit 1 mol FF ontstaat

i

mol FFj~ en

i

mol EFeZ. itendement 85

à

9(1/;.

Onze opdracht was het ~roces volgens b. uit te voeren. Produktie hoeveelheid en pl aats van de fabriek.

De fabriek is berekend op een jaar produktie van 15.000 ton. Omdat furfurs.l hoofdzakelijk gemaakt wordt uit afval van orga..'1isch materiaal, afkor.lstig bijvoorbèeld van een papierindustrie of graanmaalderij zouden wij de fabriek plaatsen in de buurt van een derc;elijke industrie. Geschikt zou dus zijn een pla~ts bij de IJ-mond, cezien

de papier- en eraanverwerkende bedrijven ten ,noorrlen' van Amsterdam lig[:en. De ûve!: tuele ;'.Bnvoer uit het bui ten-land, voor het gev~l (nog) niet op eiGen furfuralproduktie is overgegaan, is hier ook goed mor,elijL.

/

! , "

.

" ..' '~ . ;...~,

+ ... ,' ~- ... /. CO' '101':-i (. COii1 ",onen ten

n:

L UIT' ,,~ ~~ l' L ;:.)0 . , \ .. , ,

.

.,~ .. " • .J i.a

•

l ,l 0, l i l r; .::.~ O,11 ,116 1 ,.\ .... n , 1-,1 (\,50

c

,

58

' ) _{,!.~:~ )} .. . 2,Jr!.1;ccren 11, :2

,

. 1 , , ..! . ./ -:-., L.. (°l (-'. , ):J "

,

. ' .. 1 ,~ .. 1

-

t~ I

J

ol

I

'1' .

.cneor:.e. /

;)e

rc~J..'ltievc ~er'::;ie

\'iordt ;::ls vol,:,·t Gedefinieerd:

... TI l' en W F o ,stel: , "F o ~G voeline;

E

=

't~F o

1,3 (verkrecen uit de berekening van de &dditie van 00~)

Uit de lite.!'r:tuurret~eveDs bm i:lCn concluderen d.,t de rcac1..i~

van de derde orde is:

=

uitcedrukt in gmol/ k[,min.

',.fe' ocschou-,·/en een cascade van n ideale tankreactoren. . e

De r.1E.!.ssabe.lans voor FF in de n tnnk is bij stationaire toestand als volGt: + d.,... l' n .> _V ~ \ 'l '" L' 11

0

;··

"1 , - "F n-J. . 11 =

-

X

_F

)

11- 1 V _~:: 0 n n

~

o

=

( ,j F o J .1. . . . ,

.

.

.

r

.

11 / .'.

I , I

I

i

'''': -) .. '\..,..,

=

,-' n X F

=

n dus: ", 2 ' \T

=

',1 "F , , "1 n .U n

-

'/l [;' 0 AF 0

=

1 '

=

'~L o n substitutie: (X F XF ) ',-iF n n-I

x

_-

X

F

F

n-l n

(1

-

X

F

)2 ('~ .c.

-n

-

5

-' ) l ' l ' .. 1 r:" ) ~~1 n n

- - - )

"f

- I'I F 2 0

AF

n

=

x

_F I'~F

'

=

n n . 0 2

=

" L KL

t

i _F KL v.J F 2 2 ₍₁ 0 ..,

t

.

, 0 n

-=

= --,,' "p o X F )2 n y (\'J L 0

x

_F Vi F n ₀₎

.

-

•• 2 X

F \'iordt berekend volGens de methode van J ones en ,'ie~er. ("!' i ',l.(

~~,rvL

if

~"1

-'In grafiek I is ui tgezet (1-X

F)2 (L ÄF)

~

ls

functQe van XF •

In grafiek 11 is y uit[ezet al s functie van X

F •

De bedoeling is om met een cascade van 3 tankreac toren een

omze c t ing van 90 /~ te krijgen.

In 8r afiek 11 wordt voor een Gekozen y-waarde eaJ waarde voor

X

F gevonden. Met deze waarden wordt in grafiek I AF

2

gevonden.

Door trial and error methode werd voor y,13 cevo~den.

A

=

0,700

F

l

De verblijf tijd ~ =

I

i

- iJ -Berel:ening van KL ,. -;~/{T

=

L(JIQ e E A

=

11,9 kcal./~ol.

6

J ') 7,4.10 kg~/~g.nol~min.

n

=

2 cal./moloK KL wordt bere;~end bij een temperatuur van

353

OK

.

6

-11900

K353

=

7,4.10 • e

2

.

35

3

=

4

-1 ')

J

3

,

5

.10 1q;"-/ kg.molr

-Berekeninc van de verblijf tijd:

' ) " v~ L F o ?

= (

11,32)'-

=

2 t 41.~ 2 " _{L ,} 0 _{te ...} , ... " ₀ I C: lr~.Z 'b min. ., .

/

.I

= __

-=12

_ _

- 54 '0- 1 ') 1,67 min.

=

100 sec. . • ·r .... · :J, • ,L • ,_ 2

t

=~

~

m

v

=

1

88

liter

v

2,362 x 100

=

1260 = O 1 QüO j t - " m

Omdat de 3enging niet ideaal is moeten we een groter volume

nemen.

V wordt dan 220 liter.

Bere~ening af~eting van de tank:

~te1 D= 50 cm

=

v

,

S

m = 5 dm V=1r )2

T

x II

=

~20 E

=

4

x 220 3,14 x ,:5

=

1) ,2 dm H

=

1,12 meter

De reactor heeft ecn di~1eter van 0,5

m

en een hoocte van 1,12 m

~arntebalans reactor.

V :~220 1i te~ en

t

= l UU seconden.

\

.

r~

\

~/

De berekening van C van tet af~evoerde ~engsel:

p C

=

1--0,11 x 0,416 + 0,116 x 0,4 + 1,017 x 1 + 0,5 x 0,5 + 0,68 x 0.38 2,412 C

=

0,::6 kcal/kgOC p ....

: i

_{; ~}

'"

_. . ~ :. .... '~ '.' ,~"

I

I

..

'-.

AC

p = 49 t 0 .+ 4G t 9

-

7

-C2

x l~0,8 + lC)

) =

,

4

x zuur / , 560,0- (-C07-4~o,5) ~tt(10

=

-~20,5 kCCl1/2 knol F.? =-10,3 kCCl1/b:101 FF

De neutr:.1lif>atiewr,rmte is: -13500 kco.l/kriol E?CL;

=

,-6750 kc<'l/krnol FF

Ie Tank.

~

....

AH =

rt ~10,3 - AC p (T-T ) s =-10,3 + 80 x 1,7

=

125,7 kc

In totaal komen er vrij: ó624,3 kcal per kroo1/kg

=

O

,7

x

11,32 ~ , = 3,29 gmol / kg

=

c:.

,.

+

12

-

3

'

=

3,29.10 kmo1/kg.

De vrijkomende reactiewarmte is :

-3

4

3,29.10 x 2, 12 x 6,624 = 52,5 kcal/sec.

D _{eze warmte kunnen we gebruiken om de temperatuur tot 0}" _{0 e} 0

,te laten stijgene

De ta realiseren

A

T

wordt: 2,412 x 0,G6 x A ~ = 52,5

.e.

A

T = 34,1 oe

De begintewperatuur in de reactor moet 45,9 oe zijn.

J.e V oorverwarmen van h e t 1 oog b T -_ 20 oe

=

0,2945 x 0,4 + 1,017 x 1

1,3115

=

0,865 kcal/kg oe We voeren 1,3115 x 0,865 x 25,9

=

29,4 kcal/sec toe,= 123 ~:

2e Voorverwarmen van furfuraldehyde.

1,1

X

0,416

x

2

5

,9

=

11,9 kcal/sec

=

49

k

W

2e Tank. W F _o - WF ,_ 0,847 x 11.32

=

3,98 gmol/kg 2 2,412

...

••

~ ,r _{= 4,79}

₃

_,

₉₈

= O,c~l [mol/kg "F 2 l':~

₌

'+

,

79

3

,

,::

9

::. 1,:;0 ç'Y101/'-g 1'1 01"- l\.. VJ}'

-

iJ _"F

=

0,69 zmol/kg 1 2 .. _{.ie moe en} t 0 6" _{, '-;'.} 10-3 _{- L}~ _, 41~ , _{<:.. :),0_} '?b _..'0_... 3 _-= 46,2 k'.: afvoeren. 3e Tank. i'l F o

=

0

,

90

x

4

,

70

=

4

,

23

gillol/kg W_F

= O,

Gl gmol/kg 2

WF

-

~F

₌

0,25 smol/kc 2

3

'.d_{v e} r.loeten 0 _,

~r

_.~..,,;. 10

-

3

_{• '-}

~ I

_{t ~}

l

_~

~ ~

_• .J t

('4

L . 10

3

=

afvoeren. 11,0 kcal/sec=

;)

,

91

kcal/sec =

16

,4

kW

Het voorverwarmen voor de eerste tank is nodig omdat anders

teveel warmte moet worden toeGevoerd in een vat van 220 liter

inhoud met als gevolg een pijpoppervlak dat niet in de reactor

past.

.

I

I

-

9

-1.iit de reRctoren komt [iet :'e~ctie ,.enc;sel 11<:1 te zijn : 'ekoeld in de absorlJer.

De bere~:cnb.c vo.n de additie is betro~:l':en o~} 1;/>.= fCl')

_1+

K~Qn

=

7.10 , we moeten K~7Q ~erekenen.

L / O ~JU

l\p

Ä;\~-? _{1 1} ln }:298

=

~~

T

298

)

K, 7900 40

r

₍ ln _7.10-1 +

=

_{1, S'8 292.} X J)C ' .0") ., I,. 10-3

=

J " •

Eet percentaGe FF wat niet eebonden uit de absorber komt

is berekend voor G

=

1,20, 1,25 en 1,jO

De resultaten zijn in onderstaande tabel weercegeven.

E = 1,20 FF

=

0,65

%

niet omgezet E = 1,25 FF = j~' niet omGezet E _{= 1,30} We 'vlerken met E FF = = 1,30 0,5

0,4

_%

_{niet _omgezet}

uft<:--

~~~

~u-

ç

~

Berekening voor -.;;'

-= 1.3 0

'-,

'Gebleken is dat voor een

I

er genoeg

U

:.:.:i0

.J

ontstaan om het FF te binden om het vo~ende complex

te geven:

°

~

R -

e

...

/

0

H H _I

I

+ nJ0

3

~ )

e

-.so"

4

,

-,

_"

_H

;; + " Y

_Na

H

-

e

"

H 1\0. +

Dit additieprodukt wordt ~n het ve~slag door Y cesymboliseerd.

Bij deze

pH

slaat nog geen H.7'C ~ neer omdat er 'te \..,reinig

..

.

- 10 -H/i03

_<

~ n+ + TI·'U _{,."-' 3} .1 "'0 ' ~ E+ _{+ :;0_ '}

,

n0 3 _.( :J H::i07 ' +FF ~ Y :J.

<

verder ;:"ijn bekend:

,-LIJ

=

10-0 ..., '; c; gmol/l Lo = _1,(-:I _~) .'./ _.)

-

1,532 FFo 111j2

=

_1,9.5

=

o

,y<,

c('9

gmGl/1

=

1260

ke

/

m3 V " Lrl

invoer=

l~tO

=

1;93

llsee

=

= Kadditie DG.lans voor FF: ---~ )

-

3

3,4.10 li2 80

₃

_(

s

+

]""

[

T.!...iOj

'J

K Z1 [ 5

°3' ~

K'7Lil.J C7

=

[;.150

₃

'1

r

::

+]

= -2 0,5.10

°

,2

6

_•

10

-6

10 -1 2) FF + Y

=

0,589

3)

I'

Tot~lc zu~rconcentratie = Totale baseconcentratie

[

,-

+)

-

[

, n

1

? ["0

'j

[

-

'

1

-

1

5

7₀ . , - . Jl. _ + .) ~ + _ - , ;; ;; ;;

4)

1),

3)

en 4) worden gesubstitueerd in 2) " :' .1 ":;' , t: .1 <J 'r

dus: Ff ?Fo Y

=

0,5866 - 11

--

-~ , ~J+ .1C ./ O,S.53

=

O,04ó6

Di t moet zijn 1,532, _{we hebben een fout Vé'Jl L~, dit i s} te tolereren.

Berekening toe te voeren hoeveelheid

so

--~~~~-~~--~~~~~~~~~~~--2

D

i

:0'

x

t

.')

O·z

j

₄ ~ / 1 / ~ _ S02 + H2~03

=

_

,

=

_{1,l 7.10} O,S.lC

~e _{moeten de volgende hoeveelhe~en toevoeren}

:

6

-

4

8

₈

₈

1, 7.10 + 0, 33 + 0,0466 + o,~

9

=

1,468 geol/liter

dit wordt 2,82 gmol/sec

=

0,180 kc/sec

Berekening wArcte-effect é\dèi ticv:<t.

+

8

,

6

kcal

/~

\

so

")

L G ) 30" L H20 Uf'O ' S02 + OH' ) HU

3

+13, 7 j~cal FF ₊ HSO' 3 ;. Y + 7,') kcal

We moeten 2,82.10-

3

l-unol/sec S02 o:;l ossen.

"Z "Z

- 1;::

-Het looG \'Jor:lt cenent raJ.i::;'~(r(l~

,

-

)

3

/

?,~~.10 x 1) ,7.10

= 35

,1 kcal sec

y wO~'élt evormd

~~'ot :10.1 1-:0 .~ vI'';'';

24,2 + 3~,1 +

₉

_,

₅

liet reé1ctor:,lCn[;sel kOC:lt in het vat bi j '1' = 30°C

(',l.:lter~we2.ing reactor) en vc:rl~'7t Let vat bij

;-;::'erv6or is de bere::e:~ing _{o:-:':e?et) .}

c~

=

0

,

7

kcnl/k~ r,'Odl' I, ". 1" ( - ., ,,'~, I"~ ~ (r:c\ /1+ ' l'c~l ~ec ol. _ ~J. • _ . .L = .:...,

_!-

. ,

,"

.

-,'

..

)

)

_{= u , ..L '\.. .,.)} /;.:,

=

9

,

5

kcal/sec

=

68

,

8

~cal/sec (nlthans

.ie moeten r!us r:oz' lC) :~cal/uec [,fV08Ten _{door een koelmedium}

doen Wc dit niet dan wordt d8 eindtec~cratuur_:

1 "L:: _Te

-

_{J' '} ,

=

=0

..1....,...)""; ,~ , ,L

l,c,) -, .Le

=

12),1 -'~ Te

₌

_70,5

oe

1.[:.le ';.in, 'en "bsorptievat.

:.Iet ':;2S ;-,1'l[; niet ~ ls een ;Jote bel in i1ct v:,t LOLien,

',,;e zorgen voor een goede verdeling over :let ;,ele 0 .Der

-vlak.

De Volumefrect ie gas is max. 0,3 (lit.c

)

Vol.Gns

=

2-vol.vlst.

₇

i,'e :,_{ebben 2,2,;.::> smal/sec 5°}

2 nodig. l'V

=

n::~T --~) V = _v = U' n

_-

_-

') P')

_,

_{... '-.} 10-,) _kmol T

₌

_G5°

_e

_{~ 338} Ol: " _OK ti ₌

_"

,21.l0-' J/k.rr,

°

1

-1 atm.= 10

5

'ToT 1 = "' )

Het V3.t moet dlL3

z

₃

x

_"

78

=

182 l i ter zijn.

: '

I

I I I I

I

I j I

1

" L • Tl' J'~

r

,

.

=

- :":\J! - - - ;; --, ,:>,1:) r j L.o 'C~ ~ " -:: ,L~ m i s. ':H 0 ' 1

.'

,:'0

,

',I COJ:: OLent cn

I

r

-, ,'., .:' .: L , _ .. l...: \.',,: _, ~ ... ~c: '/ . lnvocr = J, :~~,C r: .- .J.. t ,,',:.j Com,:onenten FF , ,udu~~t 7.'"'1 '/lo~ J. \..11 . ..1.1'.0 ~jC-,+:: ).::)O_~ 1-. ...J : . j':"l."),-/Ü"""7 r, ;J 1, cJ;,:,(; h.,O c. (J, " l. ::e ~ (' ~ , +

,

,~ == .- . ~ \. ;':C/Gec C,lFl n ,., , ,

,

.. ~ '.) .., (" . .,..., -"-

"

-, ( C

,

::2

2./DCC " O,OOC;<)S ( ' '1 -:r. " .. ' 1 t 01'7 -, !" .. C 1 C::"" • vloci~tofL:i..v0 ',u

,

:,',ct é: r

,

'

-" 1 , t 1 , t ~ "'-"ol/"cc .... 1.. ..) =- ,1 -:. ,G 0 .,

...

,

.' ' t '

- - -

-

- -

,- ,----,--,

•. ;(> e::::.' ::,~e V"Cl .·l'·.·.r '1' l ,):,0. - -------

- -

..

_----

- -- - - -" _._ -Je , ',E. .'C. , :c:-.::'i-:.: . v '" . c; t () I, ~ -, ~:['/ cec

=-,

I 'l,""C + ,~ ;-=f'/ ~c:c J.e 0:;'3 [-~r;,r:: t l _C' o V ' t:~ 'ie , r ~ ,...L v ~" v . con~~c-: ·1'""'.,t"3cr: Cc:·:.::c:~.!.'d. l <' - -_ .... 0...) c:"'J Dij

'1--'

:'1 ~'C __ . ,t , " ', r 'J' _1 .' t" ' .... ' ,)'" '-.. -

.

,1e cis .! C: '" de L jn (':~ch":'cJt 2:~ _.

_'"

,.

co (~ -~ ]1/ ... VO l' de ex Lr.;::.k ~ie " .. , r· _V ~,r, .et t _{.'J t ".~l} ~" . , _-'- ., 1 v 0.:1 c-v .-'-x 1 te ~jGV

-

_·-,e"

.

:'. ·)t l.;.i.n .e . (.- ' , ,~ "-,

.

r. "'Je r; •

) : •• 1 • • -, ., . . _. J .... 1 iI~l!

-c ; , li_ " _.lr, _J ':lot ale i nvoer: ::itro ,en FFA 11• H.,G c- ;;

Ln=

;:{ 7, v

-

j :;' .;' ~. _ ... _'l 10

V

IK

₇

H 0 2 +

z

0

3

j,fvoer FF1\

23

Ii 20 + u L j-LIK

68

H 20 +

z

99

En

:

1 'I'otale afvoer: - " . ' : ,.J tUG~:en. Je , J , j ,.;) /.J .. I J -"1 + - ' 2 , j ri '/.J ., --' - î -' .\. . -; ï -. . J " . J

- - - -

-

-

-

_

.

_-

-

-

-

- -

-(, J, -"l-~ ,..) , -r .~ .. / .'"' ," t 1.., r"• le.l ' J 1 . ...J... , '-_ j ',-COLt -.. c t O, ')l,s' 0 , 1~11

:>

1;) ~ 0 0,473 0,331

3

,9

27

o

,!:~'3 O,C71 1,195 2,052 0,011 J:G/ !3eC - I i~CI sec lo."tsen _~2 + " ... 1. -I ....

__

._-

-_

..

_---

_.

_-1_,_

/

'""ec 1... û kGn / sec Lg/cec

'+

, Sl~) ;'-i.-/ scc ~~g/sec kg/s,ee kg/sec 1+ ,',"::;1 l'-r;; sec tc/ sec

l,7

59

-r

/

cec kR/se_,- c 2,06) kr/sec

---

-

- -

--

- - - -

-

-

--

- - -

--- -

----

---_

.. ~ .. ::: ~',',C .!" _

/,"

,1 C:'C J . . , (' nl')'~ ", '7 = ! , \..' ' -\ ). ~. J f 1 '<c "',0 .... , J..". / / " -..10 or ,(_J __ ) L +L" .L' r: ... ) VRIJ llc l:olon.

-

~, - .... t ;"~~ • • 1,~J

,

-

-

-

-

-.3 -- 0 ,CL:" - '-' ,9 ft L::/scc

=

('I r r- • f (.~.." ~~

:

\I C

o

1 --,~, ::: ~-::-.: ::: 1,',', .10--' te - "-( l ' 1 (j' ~) :

,

-'.

.

-.

L uit'-:cü::-uLt in C1J.:t/sc-c (v,Jluf.leGtroor::)

L ::: '-', C ,1. 1-·.e " 'ol'ckenen .,-:., C en T -LJ , voor + S .J \", ~"',o ,en .,-1...J r. = r',l/~C

l C,OC "', 1',~'.1 r:J /;;ec ::: _,'t, 1,..., _.

,

_-'-

r

_',)

-

j _cuft / _sec

L c I. I, C"':

=

-;

,

"r ..,:'-: _

17

+~I . C U _c Je èi:'Lct,!::.' is lle ~-:oo tG l':) - }," /

,

..

:1

x x () h _. :.' .10-1 _{cuft/ sec} , O,)~~Lf :::. ₀ ît:"" J:;

,

/.:.... . / x (), Oê' ~,4 ::: --,

,

1 _{"i- n}

-'.

-

17

-De st:: .. lla tie.

Bet extréct (.~ .. ,) 11eeft de v'Jl:cende saL-:enstelli!1;";: ..L Component ;:(, _{lcC/.scc cmol/ sec} FF .. "

30

0,1+93

5

,

;0

TI

°

4 0,072 L, ,0 c.

L

IK

66

1 , l";()

""

11 ,,'.

8

1

,

''-

53

:'1,33

~en destilleert om het zuivere iF~ te ~i~nen.

FF~ vormt met water een azeotroo~ eVQn~ls

hIK

met water.

x

MIK

H,O

<.. Eet extract zit in Gebied I,

we krijgen een destillatie volgens de lijn FFA - ~l - X

~ls topprodukt krijgen we een

water -

MIK

cienssel en als ketelprodukt krijgen we FiA. Het topprodukt wordt afgekoeld tot 40

°c

en teruggevoerd

naar de extractiefase. Het FFA wordt Gekoeld tot 20

°c

en

onder druk opgeslagen. Voor zuivering kunnen we nog een

vacuumdestillatie toepassen.

Olie werken hier met het binaire systeem (kwasi)

water-MIK en FFA. De temperatuur van de destillatiekolom mag niet o

hoger worden dan 125 C. De druk wordt 150 mm Hg en de

temperatuur aan de top van de kolom TD

=

69

°C.(kpt van

L

IK

bij een druk van 150 mmo Hg, water kookt bij 60

°c

en gaat

dus zeker mee over de top.)

Berekening van de evenwichtslijn.

Paz

=

150 mm l;:\!ikdruk

P FF A = 11 mm l:~ ,ikdruk

We stellen dat we met een i deaal systeem werken.

~

.

- L , -~ -

..

1 ,7 x "

=

_l+~-TI y

=

J X 1+:;":',7. :: x y x y

°

0

o

,

G

0,955 0,1 c;,604 0,7 c;,9E,0 Ot? (',775 O,~ \ ,934 0,3 0,0,55 0,9 0,-,92 0,4 0,901 1,0 1 0,5 0,932

De7,e wa,_~rden '7,i n uitcc:?et in rr~.fiek 111

Voor X~, kiezen we 0, /9 en X,_

=

0,01 (Jit zijn eisen die

JJ 1.

we aan de destill atie stell en.

Hassao",lans. F = :0 + 1 FX

=

D" + l\.~(

,.

D F AD . K De waarde voor

X

F

wordt

=

F

X

F

X

K

XD

-

_XK

15,88 21,.59 0,743 Door de waarden voor X

F, XK en XD in bovenstaande verL; e-lijking in te vullel! vinden we D.

D

=

15,73 gmol/sec en K

=

5,59 gmol/sec

We kunnen omdat de percentages bekend zijn de massabalans opstellen. Voeding Ketc1 -:.r, oduid Component

H

2

°

hIK

FFA

FFA kg/sec gmo1/sec 0,072 4 1,188 11,88 0,540 5.5 1,800 21,38 0,071

3,9lt

1,176 11,74 0,005 0,05 1,252 15,73 0,001 0,02 O,OJ. ? 0,12 0.535

~

0,548 5~59 I j i

I

I , t

.

' .. , i J

- - -

--

1

:

-Controle op ~as~ab~l~s : ..; + h

=

F

Let behulp van de 'det vn,n ':~'oult l:ur,nen \'re het vol,:'E:nde

afleiden: r_{; ,}~ ~ _{I _} 1.' =.. _y ~ _tot.

=

X

1 .:,..'1:' l:" y

=

x

₌

= (1 - y) " tot • P tot. I-tot. 1'. _".

n

_,

-• x r - FFA F /.FI'i = (1

Je~~e formules g'clclel1 voor

6~n cep~alde tem~cratuur.

Je bere.kening Van x en y 013 flIlctie van de temI;'erotcur

st~at in de vol[ende tabel.

T in

oe

_FLIK

nun. Hg _F~F mm.Hr; x y .I:' h

75

1

90

15

0

,

7

7

1

0

,

)75

~O ,~30

20

0

,

620

0

,

9

50

90

3

30

3

3

C

'

,

39

4

0

,

73

6

1

0

0

460

5

2

0

,

240

0

,

5

2

1

110

640

82

0

,1

;

;

2

0

,1

9

9

1

2

0

880

1

24

0

,

034

0,975

Deze waarden zijn uitgezet in crafiek

Uit deze' grafiek volgt voor

Xp

=

0

,

743

een temperetuur van

76

oe.

0e voeren de vloeistof iets onder kooktemperatuur toe,

dus de helling van de q lijn

=

1

Bereke~ing van het aantal theoretische schotels.

De gevolgde methode , ~, (" 1

l S van .. c. vaD e en ThiE>le, 1Jw,i,r'oi j

eerst de werklijnen be}aald ~orden en daarna ~r~fisch het

aantal schotels.

Deze constructie is uitgevoerd in grafiek

We vinden voor R=l, vier schotels en voor ~=4, 3 schotels.

We werken bij een refluxverhouding van 1, dus vier theoretische

sChotAls. De efficiency is

75

-

8~; dus hebben we

5

praktische

a

·

- 2(") -c)' - ( 1-,:;. ) f Cl = 1

.

.

.

G

=

G (,[-1) f

=

G

=1

=

~

G

=

L

+

V =

! V = n XL' --'nr ")T == J ;,,'L' J '71 = 2.) = ,F = i, 150 J:1m Ei; = 1 ,')3.10'

r

c

,

=

l"l. 'z G ~l 10>

J/'

1 01.-t. ,c. • K.m 0 , l~

cp

v

= v

=

tf\

,':

_

-)

..-,

v' 1.+ ~ ...

-

-

,

/

f

-

,-::

,)04 i. as: :', ") / ,~ ~c/sec

CL

+ J

=

2~) l'r/"" --J'~(., .1._1 u

=

c

YP;---

l

-

,

-'-c

₌

ü,2 bij een scI:')telo::st, ... r1d vP,n 0,79 m u

₌

0,2

v

::

;

,

32

m.

~

' )

1f

;y::.

=

-4-u D =

v;;-:~

.,

-.

- =

O

,

~

::;

ill. "1f u De hOOGte van de ::olom is ::-'

x

e

,

7S' -_{-, ."} ~ -,

.

,..'

...

',1e kunnen hier goed vlerken met een schotelj:ül o::., voor de schotels nemen we bubble caps .

Warmtebalans dest i l1atieko1orn.

~ = G' ( Eli _{H' )} 'r, ,t

₌

_{toecevo8rde VJarmte i n kcal/sec}

,

= G ( _{H" -} TT' ) _{" t}

=

afL:;evoerde warmte in kcal /sec

'-( d

,Ie _{' .... erken} 11et een re f1 uxver ;'louding 1.

~

=

₁

₌

_{; )} IJ L

₌

D -3 G

₌

L + D G

₌

Gt

₌

2D

₌

31,46.10 kmol/sec l '

X

H . j, J1I{ Ao. + l1 ' " ' J.... 1.1 .. , HF...,~ j~ . ••••••• 1 , • >< ,I , :1 , ~'I

-

:1

-Xp

°

== () , ()o4

il

-

:,!

°

== : ,2.10.) kcal/kmol fl 2

"

",

'-X, -r"- 0,021 L::::;.:,

r

j kcal/k: .. ol = ₌₌ 9,0.10 llJ....!l. 1. h. X

_FFA

== 0,975 _{A ,.,;,:""} == 1,1.10 ' h kc nl/lcr.iol J l ~.~

Deze waarden worden in verG~lijking 1) gesubstiLueerd.

H" - H' == 0,04.10) + 0,1:\'.10j + 10,71.10':; == 1C,94

1~

c3.1/kr:;ol

r

~ == 345 kcal/sec == 1,45.10u W

Bere};:er.inG vt\n

(

:1

'

bij T

₌

69

';

c

L.

X ₌₌ 0,250

6

EE

~0

== 1,08.10' kcal/kmol

. H

20

'-X.'IK j'. == 0,746

/.»i

_"' .1., _-rl' \. == 1,00'" .10 4 kcal/kmol

X

FFA 0,004 Á'lFFA

4

kcal/JIT.lol

== == 1,20.10

Deze waarden worden in de ver._ elijking 1) Gesubstitueerd.

H" - Hl

=

0,05.10 3 + 7,90.10 ~ + 2,70.10 3

=

10,6 kc al/kJ:,ol

6

QI == 335 kcal/sec == 1,41.10 W

Als controle op de warmtebalans moet, wanneer geen

warrilte-verliezen optreden, de volcende relatie celden:

••.••••• 2 Berekening van

FH

_F

•

jF

_J

To To T.".. 1.' + X_FFA C FFA dT

F[

To

Als uitgangstemperatuur kiezen we 40°C, \'lant bij deze

temperatuur wordt de extractie uitgevoerd, waarbij een

deel van het destillaat naar toegaat.

..

.

=

0

,

1

2

7

I

40 - 22 -Cu C _{f l} 2 C ~ , d" + .... L 7é + 0,

25

8

J

40 C~~. dT= 0,1~7 x

36

+

0

,

5

5

5

x 45,9 x

36

+ i' l' h. FE", l' ')1 78 10-

3

1 7~') 10)

=

L ,.) ) . • ,.)bL.o

=

(.

-:>n ')

:;

,

L lY -c~l/~ , ... "') ec

Evel1zo bercl:enen vle DH

D en }~HK vli'C-.rvoor de vo1cende

A-, D- en K H~1c:.rden zi jn :.;enomen 0 K

D

7

\-r

0 0,0036 0, :-~50 T.' _<; r:o "0-..-1 _, ,

/

I. ₌ ,.,,):;I.,L .d:lO.L sec 2

"

X1:_1K 0,022 (),7L.6 D =15,73.10-'/ krool/sec X'~_{.. t} n _. , _~ 0,975 0,004 KH K 22,2 kcal/sec 1+

=

=

9,30.10 W

DH

D

15,85 kcal/sec

6

r. ,- 104 . ,

=

=

, ,):'J • ~ :

Al deze waarden worden in vergelij~in~ 2) Gesubstitueerd.

345 + 29,2 =

3

35

+ 22,2 + 15,85

De 'vlarmtebalans klopt niet :'recies, dit komt omdat we met een nomogram de enthalpie~n he~ben bepaald en dus een

vrij Grote fout ~aken.

C

.

it. ;~)

I I

.. . 1 . I , ~

Deze extraktie wordt berekend met behulp van het fasen

-d_iacram van het ternéJ.ire sYRb"em fèlréwnca:::'bon7.\J.l:r, I.IK

en water. O;.;d.at in tec:;er;stellinc tot de voriGe extraktie

Geen [esev·nG oOn\·Te?,ic: ~,:ijll VO'lr liet Gysteem i:let Hater

en zouten moet de 8',r.'de7.i:;:lei d. VFll1 :"outen in het lInter

verwaarloosd worden. Dit houdt in dat de m~s8a~alans v~n

het tweede gedeelte van het Drocescchema niet ceheel

korrekt is. C;ndat in het extrakti ev:,t tf?[eli

J

.ertijd

l;s-fu.'oD.at, ZLiur en extr2_1~::ie r.~id~iel toe::ev.;cz;d 'Jo~'den

i s ~let niet mocelij~~ ,.i.eze vocàir:.g in het terLai.ie systoem

bover.cenoer::d aan te r;even. Ir:Jmers de VéJn het

[evormde natriumchloride kan niet in dit dia~rxa tot

uitdruhldng gebracht worden. Joor de berekenin[ in de

andere volco.cde te verrichten don de hm:delincen i(an het

geheel toch worden weerceceven. Daartoe denken we het

zuur voor de extraktie toebe'v-oegd te hebben wa,::'.rbij de

vorming van het natriumchloride verwaarloosd 'wordt, evenals het neerslaan van furaancarbonzuur in deze

waterige oplossinG. Deze voeding

CF)

nu wordt in het

mengvat Geroerd sÇllIien ;1et het OI,losr.:iddel (.:.:); dit

wordt in het fasediagram weer[egeven. Voor de

bereke-ning van het gehalte aan furanncaroonzuur in de7.e voeding is er vEtIl uitgegaan dat de hoeveelheid zouten die uit de voorgaande extraktie treedt zich evenredig verdeeld

heeft over · het vl'~teric;e gedeelte van extrakt en raffinant.

Hieruit hebben we berekend dat het r;e"alte va~ na trium-furoaat in het extrakt [elijk is aan

c

,

6

57

kg/sec en het watergehalte 1,006 kg/sec. Hierbij moet zoveel zuur

worden toegevoegd vrijwel alle natriunfur ant is om

-gezet in furaancarbonzuur.

=

7,1.10-4

I I. I - - - . - - - -_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ L -_ _ ~ en

pE

=1

moet ::djn.

De

~C

i

P

it

él.tie

van fura-"ncnr;)On7,UUr

(L=~

,

04

.l

0

-

)

)

Hordt.

zoals eerder ~e~egd verwaarloosd. Jij de in werkelijkheid

uitgevoerde extraktie is voldoende oplocmiddel aanwe~ig

Of:1 te voorl~omen dat furoé.tnc J.rbon:::uur neer 7.<-.1 slarm.

ti t cie bere~:ende stroor,1 vnn 0 ,.557 kG/sec natriumfurOilc, t

i G clan '-Gvo:::ud C,::;1t9 kc/sec fU:"é:L,nC.'1.rOOilZuur \-J<1J·rvoor

nodiG \-12..6 \ ,9 L;lTIolo/'üec zo'ut:-,unr .

Dij :.ebT'.:i.L van

Zou~ZU1;r

(,:::

::..:

0

)

is (lit o:-'"elost in

0,11-86 kt/sec 7.0ut7,uur. DC7-e orloé33in;::; bevél.t c,30C. k,jsec water, hetrecn de to~ale massa va~ het water dat in het extralnievat '.·/ordt i:1.;evocrd brenGt o~) 1 ,314 Kt/Gec.

In het fasendiaj'ram worden nu de vOJsende uit_evoerde

bewerkinGen als volGt weerGegeven~ De wotcrile laag

F

die

uit de extraktie-apparatuur voor het furfur:/l~ lkohol

treedt wordt in een menger gevoerd met wat zuur ~ethyl

isobutyl keton en de later terug te winnen hoeveelheid

o~losmiddel ~. De vloei~~of die met de menger afsetapt

wordt komt in cen fasenscneider en sFlitst zich daar in

een extrakt fase E en een raffin&atfase ?. De laatste

wordt gespuid. Het extrakt \lordt in de verdar:lper van een Oslokristallisator gevoerd WE.ar er onderverminderde druk

zoveel nethyl isobutyl keton-\.fater azeotroop aan wordt

ont tro;-J~en dat er geen Hater achterblij ft.

De resterende furaancarbonzuur houdende methyl isobutyl keton o~lossing wordt het kristnllisntievat ingevoerd.

Onder uit de kristallisntor wordt het magMa ~fcetapt.

Dit vlOrdt nnar een centrifuge :.;etransporteerd. De vaste

stof Z wordt afgevoerd en de verzadi[de oplossin~

b

wordt. cecirculeerd naar de menger. De azeotroop A uit de

verdam~er \-Jordt gekoeld en gecondenseerd. Hierbij splitst

le~e zich in een met water verzadigde methyl isobutyl

~:eton Oflossing HW en een aan methyl isobutyl keton

ver-zadigde wateroplossing WN. Hoewel. A gekoeld wordt tot

o

beneden 40

C

wordt uangeno~en d~t bij die temperatuur-de samenstellingen van Eli en 1'V}j niet noemenswaardig af\4ijken

, . , • • I Oo~

-

~5

-ten.ijl ':~J Hordt Geloosd.

-Jt.

-,-,en Iloverall" l:~o.ssab:,lcms ::-01) ':':1-:.8 :,ljr.:

F + .J,.i!. + ~ +

z

dinzslijn van het Gou<,ur.t Vé,n :~ en jJ;',j met !; •

.Aangezien dit niet het LeV?,l i3 \'Jol'dt duc a8.n F ~,;ovi)cl

ricthyl isobutyl keton toegevoegd d-:t dit H~l het :..;ev,:l is.

CF') Deze hoevecli,~id I,IY ',.Iordt in werkelijkheid tet,clijk

wet F i~ de menGer gevoerd.

In het kort Heerceceven :::ijn de r::as':;,~f)tro::;en:

F + LIl: ~ ?' : '+ S _----? E ₊' ) _, L

-+

D \+N A ~ D HVJ ₊ inj H

-+

D C + Z C + E',;' ~ JS

Aan een aantal van deze massastror.1en wordt v·:m tevoren de

sw~enstelling vastGelegd.

R is zo gekozen dat deze

4

~ HFCZ bevat.

Z mag

5

~ KIK bevatten.

De liGcing van A' wordt bepaRld door het koo~punt v~n de

azeotroop. Dit wordt weer bepaald uit de overweGing dat

de vloeistof die uit de verdamper onlaag stroomt niet te

sterk onverzadigd mag zijn. Hiervoor is ~ekozen

6

~. Met

de recirculatie van de oplossing boven uit de krista

lli-sator, gekozen op tienmaal komen Vle aan een temperatuur van

52°C (zie de berekening van de krist allisator). Hierdoor

is de ligging van A en C ook be~)a::.ld.

De ligging van S wordt van tevoren bepaald door met de nu

verkregen gegevens met de verhoudin6en van de lijnstukken

uit te" rekenen wel~e gewichtsdelen C en t:;;'J zijn van E.

C is gekozen bij 3C % FCZ t 70 % Rt7CZ dan is C: C=

!2..J..2

x

4

,

6

=

49

'}

~

van 1:: 13,1'

7,1

1~ 2 2·t:; A-~x~

-

1

9

.

2

7

,1

=

28

%

van E

••

- - -,-

-en srll''1cn.stel:l.inc v::,n F de vol,.:cnèe stror:icn bcrel:end.

CO:~l,oncnt Iorceni:",r: e

F: H 20 70 I.IK 1 ~FCZ

₂₉

];'1

.

E')l \~ <) " '-_ I -

3

~IFC~~

2.:5

S : E~O 1 c: i.IE

'

:

0

EFC: 19 1~ • J.-J. H 20

3

LIi-~

66

~:.?c 6 2u

-p' H 20

93

LIK

₃

H.FC~ 4 li :

H/J

°

!.n:

₅₉

HFCZ

41

H~O ')~ .-~

.

Lr.::

"-LIK

7S HFCZ 0 kc/sec 1 _{il lf} ~, . 0,0::"1

°

_'c <;40 _< 1,.374 ~ _ _ ~)Toegevoegd wordt: 0,057 ---) 0 , )+9 1,)20

0

,

046 kg

LIl./sec 0,03(, 2, S'17 0,368

2

,

9

42

1,200 1, ,510 0,982 0,032 0,042

1

,

056

1

,

676

1

,

200

2

,

1376

0

,

368

1

,

266

1

,

634

C. r: .~

'

r;

x l , 920 = ,

,

.

=

?

,

ó4G

R=

E.L2....

x5

566-.. 15,3 t -1,056 .1 ,,' ".'

~7

-CO!!ï" onen t

C :

o

70

30

C __ -_1..;;..C:~,...:...~_ x ,- ,

,'0

=

'" : " ;:2 0 i IL liFCL~ 1'~ .. : : ho}") lUK ',-nc,· 1.: . ..1.1 U WI i : !J: 2O

L

I

L

hTCZ Controle: lr!,w ₊ C moet gelijk

r

-i,':

;

+ C: H...,O L

L

I

K

LI~C ~~ S: _{i

°

2 ~;IK

HFCZ

De fout is

i

%

0 :::' c' " / -) 2 (1O /" , 0

98

2 0 zijn aan S 1,2::0 + 1,C:;1 =

=

= = :;:: = 1,(;51 ~T~·

0

,

025

C I ~:(I , I .' / 1,

,':Co

1,""<;5

0

,

333

0,006

0

,

339

0,035

2

,

9

l1

0

,

72

1

3

,

C6

7

0,0

36

?

,

9

17

O! :~93

3

,

646

1';,-::'

=

Dit is in overeeristemming met de figuur, nl.een half

schaaldeelo

~, ' . r" ...

~. , _) I ,

Je s:rvutte V;;.11 de ner .. :\'r '.-'o:·.~:' ;~:e:p:)~::'d do()r de v:rbl':'jf

-;,ijd die norJir: is voor de ,.èxtr?>:tip , ·.,.-.:c.,~c:-,ien a.:cnenOL.cn

-

_:-:'0

,. -C;~.' 1+ ₁ " . j , ()

,-

I

,

I _{) 15(:'\~} 1 -' X '- + +

=

-L.~ 'C L .'

.

1

,

1 C' ' L

,

:_~elélra.pier:dc roerder o,n".:ebr:-!c:-t. :·.-:tr·'enoi:',en ;·:or,·;t d2.t cr

:'een tcr:perr-t1JL:rstij,~'in[" dOJr :":encin of door r'?,~Ytic os:

-::rE:edt. De ').i-::-:-é1.nGGtcmrp.r:;t'_~ur i;; dus !;Ooe.

~e e~~ste f~sencc~eirier.

~)c ':~L(\rvoor

ce

Lrui "_elijke 'v"2rblij fti jden 7ijn :~o ~:,inutcn. (li t . Î')

.... I '!l ·,·:ord t de inhoud 6000 l i ter.

_'J,'; c~;n lenct e (lis.meter verhouding van

6

worden de nfr::c

-~in.~cn 1,10 m di3metcr en 6,50 ~ lencte.

~oor tri nl en error ~cthode i s gevonden dat een kooktem

-is zod~t bij 180 mm

~:',ii' 'ru:: een "\zeotroop r'tf,;ede,·;tilJ eerd I.,rO;·rJt die de saLlen

-s'~e::'li,,:; üc·:ft v"n ,Z;~ '.-Inter en 7(;'~ L:(,tl::yl i so'Jutyl. l:cton.

fcsteld op tien~a~l rezi en de fijnhei~ van tet furaan carb

on-z:.;ur. ,'.o.n':eno)::en dat ver?adigde Oilossi ng \Jordt cecirculeerd

\-!a;:rv:~n uit het f2sendi agre ... ':'! de hoeve'.lheid berekend kan

l,:o:'den or: en

lt

"

S

x

;

)

,

?

7

6

=

l't,O 70 , J Ln~ = 30 ( / }{}i'C ~~ ₌ /"J

.--:

,

:, ::

4

lç:ç"/sev c t otaal 1, ,/97

_fec/

sec '0,7 ?7 kg/sec

Let -:Je circ~~l",tie vnn

:

,

(

/)70

~r/)êC : 1:. en 7,270 >e./sec EFCZ '/lOrL;t di t : De LIL l:an bcv'ltten: ) f , /" I. " ~ x l ', )'èU = ( zodat de overver~~diGin~

6

~ is.

n

,

n

oo

l:C/ sec ;:?CZ

De hoeveelheid ;:élrr.,te die in de verdaL1~~er Hordt '~

oe-cevoesd is Lelijk ~[ln de hoeveel:.eid nodiG' voor 0l~'

-W'-" "'rr.-.cn 'cot ... c2) 0C ~ ". ...L lJS • de veJ. \ "'l'~'.J.lll_~ ~ 1'· .J!.::ü,'J c.;., ""'-"-r"+0 ... -..:_

3i j n",der inzi en iG [ ebIeken d",t 'let \/ellic!'-,t ju::",st ::L' is Ol:; eers t; in een vOOrVer1fli'lT~iler r;c t ;.;en~~sel 0 te \,~r!:.cn·

tot bi j llet kook:;u:,t v:m 52°C én ::.et dan de verdH,:'-~)er in zijn worden ze 00]: ~,J Eit~-.. ere;-:end.

De verdélmr,insm.,rr,r!':te van de a7.eot{'oo~ i.:s bcr·.~;.end Liet .Je

Farti~~lspanning van de comronenten, :tot~;·lspanninG i s

lSO mm brikdruk dan i s

PH

0

=

7

P, x 120

₌

2 100

40

I':1IJ kwikdruk

P"IK

h >-

=

122 00 x 180

=

De verdampingswarnte v!orrlt verder berel:end r:et monoGrammen (lit.7) en met een dar;1pdruktabel voor LIL en voor \'later direkt afgelezen uit een tabel (lit.9).

De bijdragen zijn~; dan berekend op rsp.

5

4

)

l~'f en 920 K'.J.

De warmtetoevoer die nodig is voor de temrer~tuurstijging

wordt verkregen uit de samenstellinG, de temperatuur en

de C waarden en is 100 K"-/. Totaal 1565 K':i toe te voeren.

Dé t~eede fasenscheider.

Deze berekening loopt analoog aan die v~n de eeruce:

X

60

(

0

,

368

1,

266

)

~3'0 l'~

het volume

=

20

1

+

0

,

$

1

=

L U l~er.

Bij een lengte-diameter verhouding van

6

worden de afmetingen 0,80 m diameter~4,75 m lenGte.

De centrifuge.

In verband met de fijnheid van de kristallen is een

-

::;c

-[! 0 13ereken:"'nc k.oeler v::n ·je th'cec:c rc:'!c tOl"'.

ri

,; -

Ij (, i:.:

ü :;:: 500

A

t

l :;:: 30

/).T 10,> or.:.

=

ho (:.'.ie ':-i \:ur)

..At.=: 60 ~~O

--

I

~-;0

-··

1

,Sa ",i =: :G [:n Gin",.; .. e;,er .-( c J':':".l~~ ---j;

=

\.

,

)]U) :) '_1' , : . _"

-De d'YJrsnede van de s.::ür·,;:ü is 40 CL, de or.,trek

3,14 x 40 :;:: 126 CL. 1 . ?

-

, -~ 2 rr; kunnen l120

43

=

?6 \'!inöiur;en in cen keer Ce:'l iih.tst vJoY'den

',,:e ::1oeten dus bvee s;ür;.llen C~b .. ui~:er;.

Lengte tweede s?ira&l :

45

,

8

-

~6 x 1,!c :;:: 13 Leter.

Omtrek ~~n winding:J ,14 x 20 C~ :;::

63

C~.

13

!o;,nt.,11 \-J1ndinr,en: '. '~3

=

21 l, t >""

.>.Je llOcvee1hcid kocl'.,jater 1 er .seconde Hordt:

:\."Lt:.,l kc: l/Bec ';(C00 1 C x (: T:):;::

u l 111')OxC x_iJ 20

:;:: 0,55 L/sec.

Dit wordt j6CO x 0,55 = 1990 liter/uur.

b. Berekening koeler 3c tank. lie moet en l{~ , 4 k.v afvoc ren.

.

16400

0,2,2 2.

J<. :;::

500x1_,O :;:: m

doorsnede spi raal

₌

i,O CID.

or.ltrek spirc.a1

=

126cm.

koe1\v""ter/sec. 16400

('?

- ~ :;:: 0,20 L/sec.

- 419

· 1

De pijp&L:'ietin,;en :"ijn: J.)i

=

~,S rum

.Ju =

₂

₃

l:-',,'":i

/ I

1: , 'r

1, -'~

=

13

~r kunnen maximaal

26

Jindin;cn c eb~ui~t worrlen.

',ie kunnen l7lèt een ;:;piraal 'lolstaaT! •

3el'ekeni.~lC koel er Or.l reacticn;en[;scl uit de reactor, Véln

B

ooc

tot

3

0°C

af te koelen.

De pijpaf~etinsen zijn:

200G Di

=

16

hlm doorsnede

r---~~~~--4

=

C

,

02

01 d

r;

(

?5

Du

=

23

ril!] C. /neter pijp

=

C

,

05

03

dm~

l r.\-!

A tI _{og. ,:;eml} . d _•

=

25

Re)

1

0

.

00

0

voor v=

0

,

5

5

m/sec in de ~ijpen (voor ~&ter)

Gij

=

0

,

6

6

dus v wordt ~ 100 x

0

,

5

5

=

0

,

83

m/sec.

In de koeler komt

1,

9

L/sec, dit is

1,

9

x

3

60

0

=

68

;;

0

L/uur Per pass hebben we nodig

6

83

0

0

,

229

j

8

,

33600

=

dm • De af te voeren hoeveelheid warmte is:

çp x m x T =

0

,

66

x

2

,

412

x

50

₌

79

,

5

~-::c .3.1/ sec

=

7

9

,

5

x

4

,

1

9

₌

333 kW A=

333

_U

0

00

_t =

26

,7

m 2 x aantal pijpen per na ss

°

1

229

=

1

2

.',ijpen

0

,0

2

01

aantal ,'ieters rijp

26

1

7

0

,

050

3

=

53

0

meter

Stel lengte koeler

2

,15

meter, nu wordt het aantal pijpen

.22.Q =

2,15 252

Ji.an tal pa-sses

QL

=

- - -

-Del'0~cr.ing vetn de dicr:~etcr V?,., de :\:oe1er.

i) _{= r.l x}

1

...

₌

₁

_,

₄

" ;) ::: , ,4 1 ') L_ ' ) _x

₁

_-1

'--- _" ~, }-,[.i.:3S·:;S ~.L = t x du =

32

nn x 52 ::: 525 r.1Jn x stcul: 4° ::un .'1 x 10 = 210 furn J = [,(jG m =

1

::

,

4

(steek)

hoeveel~eid koelwater/sec =-

70

_c:,

,

:'

:::

1j,9

I./

'

~'e

c

. /

=

5U.OOO L/uur

.Je ~~oe18r is dus 2.,15 rr: hOOG cn 0, Sl r.l breed.

Koeling absorptievat.

Ui t het vat moet

41

,

9

k~ nf~evoerd worden door koelwater

(zie fir;uur) 05 à t l ::: 10 50

-

I - - j _~ t Jog "e'·'i.-1 _{d 12,5} ~- • v .. .t ~ • ₌₌ At", L ::: 15 U ::: 500 )0 De pijrafmetin:.;cn zijn:

lJi = 2~ !i~Li Doorsnede pijp ₌₌ 0,0492 dm 2

~jU _{= 32 mrn 0,}

I

_{fieter pijp = 0,0735} lnv " 41900 6,7 2 n. = = rn 500 x 12,5 2

Het totaal aanwezige oppervlak van de tank is 7,5 m

1~1900

De hoeveelheid koelwater per sec.

=

Lfl90 x 30

=

0,33 L/sec

dit wordt 3600 x 0,~3

=

1187 liter/uur.

le) 10000 voor 800 L/uur, we zitten in het turhulentesebied.

Wanneer we met koelspiralen willen werken moeten we

~

:

l785

=

85,4 meter pijp gebruiken.

I

i

/

- .J)

-,::.

4

x

S·O

~

'-

, ,2 _,e~er

kunnen

52

,,-""0 er.. voor ~~I~y~ [";:'i r: .. :~l

\'iorden. C::i2

=

Du + 20 urn)

I_'' _,0 d' _{liS Zl}-_Jn , 1_,:.,) -'" '_i~i: ' _om 1 _{00:; Véln ,:.} ~o 0 , _{G te ver\':o.r. ,en}

.;e "eiJcui:.en E3tOOl:l van 110 o en 1 bor.

I'

45,

9

stoom

...

~=11,) 't" ót 1 = )0 ót1oCo _;elüid 0 =76 ,ót 2

=

G~ ,1 U

₌

1000 Qw = 123 kd ... T=lloOC Di

₌

l r: '-' mm Ii' _Du =

25

mm 2-0 'A

₌

123000 1000 x 76 ,-)

=

1,62 m m lotale pij~lenGte is 1,( 2

=

32 m

0,0503

0tel de warmtewisselaar is 50 cm breed, de doorsnede van de spiraal is 40 cm, omtrek

=

126 cm

liet aantal windingen wordt ~--,. 32

=

25

1,26

De lengte van de '.!armtewisselaar' ffioet dus

25

x

43

= 10-CO mm=

=

1,03 meter zijn.

We kunpen volstaan met A~n spiraalo

Voor het opwarr::en van furfuraldehyde zijn

4

9

]-;:d nodic.

A

=

₁₀

49000

_00x76

₌

₀

_,

_l~_"'I ₊

₅

_

_m

2 Totale pijplen~te is 0,645 C,0503

. l2,~

aantal wlndine;en wordt

1,2

=

10

Lengte warmtewisselaar is 10

x

43

=

430

mm

=

0

,

43

ill.

=

12,3 m

De afmetingen zijri

0

,

43

meter lang en

0

,

50

~eter breed.

I

- 54

-Berekeninc koeler om het re2ctie~enGsel uit de nbsorber

~c:0.,., 1 0 van U:,l IJ naar 40 C te bre:1f:er .• " ". T 1).,

r)

.

:

u

At, _... At..., L

=

17.7 ::: 300 ::: ₂₅ ::: é~O 6 t.., _{1. O}r _{L.: _ '-}_. _I~! r.. -' 1 _ ~ ") c:: .. l (l. - l - L t j

I

./ If

O

V

1 .. ' . ~ f .... \{ '. L

=

1+0 ...

_,

" 20 1'1 L'x t Di ;Ju ::: :: 16 ')7 '-..,} r~nl doorsnede rum

_o

_i

mi'"

_{_pi jp} 2 m :: ::::

In d~ koeler komt 1,925 I/sec::: 1,925 x 3600 ::: ~930 L/uur C p ::: 0 , . /

6

~ d us V wor dt

0

100 x 0 , :"~:,l ~ :::

O

,

S

7

m/sec

Per _pass h bb _{e en we na} d' ₁₉ 6₂930 _{,7x3600 0,221 dm}2

A@tal pijpen per pass:

°1

_0,0201 221

₌

11

Aantal !:'<cters pijp 91~5

0,0503 ::: 190 meter

0,0201

0,0503

Stel lengte koeler 1,01 meter; nu wordt het aantal pijpen: 190 ::: 188 1,01 Aantal passes 188 11 Berekening diameter Dl ::: m x _t t ::: 1,4 x _du Dl = 14 x 32 2 x

i

pijp 1~} _{x steek} 17 passes ::: 17 koeler: m ::: 14 = 32 rum =448 rum = 23 rum :::

48

rum =12 0 mm 721 mm = 72,1 cm dm 2 dm 2 , " "I "

.

.

'

,

'

I

1-i)e koeler is

1,

nl P.l hooG en

0

,

7

2

m breed.

1" _loevee lh _.el .

d

k

_oe

1

_wa t _er = h _.17_, 1.0 ~ _,x~n _{,,_}

=

?

,

6

L/sec

=74

0

0

L/uur

Berekening voorwar~er voor voeding desti:latie~olom.

"₍₀ r ~

=

110 .... oC "tOOI., ". _Á t~ -L ~ L, U

~

\'l

= 7

0

=

3

4

=

l A'O

=

lL,2 _k,. _'

40

A t

lo

:;

.

cer!i ;l. A =

1

4

2000

1

0UO

x50

' ) = 2, Cl, mL We nemen pijpen Met Dl Totale pij~lengte:?

_,-

_,

8

4

'

0

,

0785

= 25, mm

=

3

ó

,

2

meter

Stel effektieve lengte van é~n pijp

=

1,

0

1

meter

3(, -,

We hebben t~

=

36

pijpen nodig.

1,01

=

:;

0

Berekening koeler om het destillaat van

69°C

te koelen tot lrOoC. ~e moeten afvoeren

74 kW

1'

40

,

j Di

=

16 mm Du = ,::3 mm w

=

74

kV! /

=

0

,

497

dus

At

_l

=

2

9

A

t

2

=

20

~

tlO

e;

.

g

e

m

id

.

'=24

U

=

800

V

wordt

~OO x

0

,

55

=

Tt'9.7

1,11

m/sec

,

7400

0

2

ri=

8

0

0x24

=

3,86

m

In de koeler

komt

1,4

8

2

I/sec

=

1,482 x 3600

=

5350

I/uur

1-- ':;'0

-I'er pass: 5350

-

=

0

,

1:!t '/ dm2

11,lx::;-,G'JO

Aantal i-'ijpen per pass 8₀._,1₀₂₀34 ₁

₌

7

--, n r

Aantal r;,eters pijp ;; I ( 0

₌

7G,L: 0,050'::

Stel len~te pijp 0,j~5 ~eter

n C] ( (

=

11

?

76.

₇₇

,~ 5

=

,

/

DiéU!leter }::oeler:

=

m x

t

=

1,4 x du

₌

32 rnr1 Hoocte

=

32 x

3

,

R2

=

2 x -2-pijp

=

l~;' x steek = 282 23 48 mm m.m Di ameter mm meter m m Hoeveelh.koelw: 74 4,19X'20 ::: 0,334 l/!3ec ::: 3180 I/uur 11 passes ::: 110 mm

Berekening reboi1er destillatieko1om

,

1\ 125 150°C .... stoom / I 125

3

A

=

_0,071450.10 _{85 '} -_c 925 _m stoom ₎ 150°C .6 tI

=

25

At 2

=

25 U ::: 600

~

=

1450

Kw

LH~

_.[;eml. 'cl _•

Effektieve lengte ~~n pijp::: 2,5 m Aantal pijpen ::: 370 m

₌

20,1

=

m x t = 1,4 x 32 = 20,1 x 44,8 2

x

i

pijp li steek ' 1 pass 1054,0 mm = 1,054 meter =25 =,44,8 mIn

=

900 mm

=

32 mIn

=

67,2 mm

=

10 mm

,

,

ffi + afdic~~i~[cn etc

=

~ D hoog en

1,05

netcr br~2d. Berekening Condensor.

~

\

"

:::

1410

k:i U :::

1

000

Ät l :::

49

At

2

=

29

Ó t loG • ::-;enid. .4. =

141

('

.1

0

3

1

0

00

x

38

=

3

8

)

37,2

m'-ItJe nemen pijgen met Di :::

2

5

mm Du :::

32

mm Tot2-le lenGte

37

,

2

4 4

0

,

07

₃

5

:::

7 m

Effektieve lengte pijp

2,5

meter

Aantal pijren

474

::: 118

2

,5

m :::

11,09

Dl ::: m x t t :::

1,4

x

32

:::

44,8

mm Dl :::

11,09 x

44,8

:::

495

mm

2

x

t

pijp :::

32

mm l ist eek :::

67,2

IUm

1

pass :::

10

mm

6

1

9

,0

mIn

Lengte condensor

3

meter.

Diameter condensor

0

,

6

1

9

meter.

Hoeveelheid koelwater:

1410

2

0x4,1

9

:::

'v

' " ~

-

,,-

"

40

20

,~

Cg

29

,

6

L/sec c

10

6

50

L/uur.

r

1_-- .3é~

-Bere~enin3 koeler om onG produ~t Vnn l~-oC te koelen

o tot 30

c

.

\[e li10ctcn afvoeren 128 - 12 == 116 k\'J

11\

30

"

_'"

"' 11\ 125 Cp == 0,50 kcal/kg

oe

~tl == 105 Di == 16 :;:,0

6t..,

== 20 Du :=

23

,

-f

~';"

17

₌

[00

₌

113L~ , -:0

_~

_m

₌

0,500

Clt~o

c

.

ccmid

.

'- 52 1' 0 """;:;'--'-- x 0,:) 5 = 1, 10 m/ sec 0,C;6 rr.L'1. Inr.l ,,) kg/m~ lqo;/sec

In de koeler komt 0,448 1/ sec == O,Ii48 x 3óOO

=

1611 I/uur

ler pass: 11(;000 800x)2 1611 1,lx3600

..., 7Cl

2

-

L

,

'/

m 2 0,041 dm

Aantal pijpen per pass == 0, OL~l

=

2

0,0201

Aantal meters pijp

2

.

79

-

=

55

.

4 meter

0,0503

Stel lengte koeler

0,99

m, nu wordt het aantal pijpen

j\antal passes " -

c;6

== 23

2 Ber~kening m ₌₌

7

,

21

t ₌₌

1,4

Dl ==

7

,

2

1

2 x lt x 23 passes Diameter , -;1" diometer koeler. x 23

=

32

mm x 32 == 230 1TlL1 pijp ₌₌ 23 mm steeek

₌

48 mm ==

230

mm

=

0,::-,(;.3 meter. , "

- 39 -Berekening vel'd.!:.'!:0 er•

~

w

~ 151~5 K.·: t lat.: • At l = c n /1. At_, ::= 70 ~ D" ""- ::= 25 IJl!J1

Du

~ )2 mt: Tot~le ri j_ lcn: te = " ) ' ,.0 " 0"s::'5

=

330 meter L" (~

Stel effcktieve ~ijrlengte 0,75 ~

Totaal aant 1.1 .rijpen

-2

3

0

=

1:.40

O,f'5

Dl

=

n x t m ::= 22 _t =

1

,

4

_x ~~ =

45

Dl

=

22 x

4

_.-

-

''',

-

_{= 990} mIn

2 x ~, pijp = 32 mm 2.y=1+ xsteek= 70

mm

diameter is 110 cm, \ole werken met een zielrijp van

15 cm ----)~ D = 115 cm

--

--Om in de verdamper goed te kunnen circuleren wordt de di~Deter 115 + 15

=

130 cm

\<}e \'Terken met stoom Van 110 oe Schets verdamper:

Berekening hoeveelheid stoom

1565 kW = 470 kcal/sec st oomVlD..ri':Jte-condenswarmte=

=

532 kcal/kg

hoeveel heid stoom:

470

532

=

0,9 kg/sec ---)~ 1673,2 liter

l·ie hebben

O

,

S'

x 1673,? ::: 1509 liter/sec nodig.

Snelheid stoom door pi jpen· is 22 t~/sec, dianeter

aanvoer-pijp

.

.

' )

.,

\"

-.

.-4"=

1220 509

t~llisntor te ~~ndh~ven

.e X 0,950 = (7(;0 - l r"0)13,G h = 7,:: m

Berekenin[ condensor om azeotroof te verd~~ren. (lit.10)

5,~ g["'s Fre~~O ~ t,

₌

lt2 ol /~"':.,

=

Lr2 4~ ~ _ ' , ~ , • rl

=

L 2 10: .• e ... l " . ij

=

5ClO

/

.tJ

=

14 ~~ k,: ' - - - -_]é' ?reon + 10 vloeistof ~ Di

=

25 mm .::'J-";::.~ '::!, • Du

=

32 rnm

Totnle lenb,te: 70

=

892 m 0, '-'785

~ffektieve len~te pijp 3,5 m AS.nté:.l pijpen:

₌

2

5

5

m

=

16,37

Dl

=

16,37 x 44,8

=

734 mm 2 x -} pi jp

l-t steek diar'leter wordt

32 mm

=

ó7 t ,:r...m 833,2 mm

=

0,833 mC'ter. r

=

35,82 kcal/kg Freon

t

465 Aantal kcal = ,19

=

3L~9,6 :kcal/sec dus:

3

4

9

_ê

6

-

Q 76 kg freon

nodi~/

se

c

35, 2 - ,/,

~

dus: 9,76 x 0,7342

=

7,16 liter/sec freon-12