Fabrieksschema voor de bereiding van diisopropylaether

.~ ."

...

--v \\ I 11 111 "- IV f V

"

_.

.

.

' VI ! .t I .

,

-FABRIEKSSC~A VOOR DE BEREIDING VAN DIISOPROFYLANrHER.

INHOUD:

Inleiding

Overzicht bereidingsmethoden Keuze van het proces

Beschrijving van het proces Berekening Literatuurlijst \ pag. 1 pag. 2 pag. 10 pag. 13 pag. 15 pag. 24

,

T

..

I

..

Fabrieksschema voor de

bereidin~ van ·diisopropylaether.

1.

Inleiding .

. Diisopropylaether, doorgaans verkre~en als bijproduct bij de

bereidin~ van isopropyla1cohol, wordt gebruikt als oplosmiddel -o.a. voor plantaardige-, dierlijke- en minerale oliën, lakken alkaloiden -, en als

extrac~d

Q

el

bv. voor azijnzuur

(17), (32).

Daarnaast vindt het toepassin~ in verschillende motorbrandstoffen.

(8),(14),(19),(26),(48).

Door toevoeging van deze aether kunnen benzines met een octaangetal

van on~eveer 100 verkregen worden; een nadeel van de ae ther is ech ter

dat het een kleinere verbrandingswaarde heeft en dat bij opslag

peroxyden gevormd kunnen worden, waardoor enerzijds de lIan tilmock" eigenschappen achteruit gaan, anders,ijds explosies in de hand gewerkt

worden. Peroxyd vorming is te~en te gaan door behandeling met o.a • CrO~ en door toevoeging van an tioxydan tia zoals pyroca "t:Etchol, (ho..}

resorcinol, hydrochinon e.a •• We~ens de verdovende werking is enige voorzich tigheid ge·)oden bi j he t gebruik van diisopropylaether.

Over de fabricage van diisopropylaethe~ staan zeer weini~ con-crete gegevens ter beschihl{ing. De oorzaak hiervan zal gezocht moeten worden in het feit dat de aether als bijproduct bij de alcoholberei-ding ontstaat en dat deze aetherproductie groot ~enoeg is om in de behoefte te voorzien, zodat het economisch onverantwoord zou zijn

-gezien ook het lage rendement van de directe aether bereiding - de productie van diisopropylaetller ter hand te nemen. In de literatuur vindt men nog wel aangegeven dat de aetherbereiding zodanig gecombi -neerd wordt met de alcoholfabrica~e

(30)

,

(33)

dat, afhankelijk van de omstandigheden, zowel aether naast alcohol, als alcohol alleen gepro -duceerd kan worden.

Bij het opstellen van het fabrieksschema werd met bovenstaande

rekening gehouden.

..

..

-2-TI. Overzich t bereidingsme t~iOden.

Als basis ~rondstof voor de bereidin~ van diisopropylaether

komen in aanmerkin~: À. isopropylalcohol

B. propeen

A. Isopropylalcohol als grondstof.

Ui tgaande van isopropylalcohol kan mem op twee manieren door

de~~~tatie de corresponderende aether bereiden, hetgeen plaats kan

vinden in de: 1) vloeibare phase 2) damp phase

1) Vloeibare phase.

Als dehydrateringsmiddel wordt algemeen zwavelzuur ~ebruikt.

De volgende relllc ties vinden hierb i j ~laa ts:

~OH + ~O~ ~ <;H,0SqH + Hp " 9}0SO}i + ~OH ~ (Cil~),.o + H,.SO~

. Bij een ~e~even zuurconcentl'!a±ie.·neemt de omzettin~ alcohol-aether

~A

I.(

toe naarma te de verhouding alcohol/zuur gro ter word t (18). Ui

tge-iV

breide onderzoekin~en van Masaharu Ka. tuno

(37), (38) , (41),

wezen ui t

.

rk

.

da t een mol. verhouding alcohol/zuur van onfSeveer 10 op 1 de bes te

!a~~),. resultaten geeft. De snelheid waarmee de aethervorming plaats vindt

r~.~, wordt vergroot door gebruik van sterker zuur; polymeervorming neemt

./ evenwel ook toe me t gro tere zuurconcen tI> a tie.

De temperatuur invloed in het gebied tussen

25·

en lO~ C. is klein.

Volgens de patentliteratuur zouden bij gebruik van

95

%

~SO~ en

bij temperaturen van 90~100°C en drukken van

7-14

atm., rendementen

1

1 van 36-67~~ verkre ~en kunnen worden. Da.or de lange con tac tti jden

~ l (~5 uren) is een continue werkwijze echter onmogelijk.

I I~~ uI'" Bij dit proces wordt propeen ~evormd als nevenproduc~ door de

}Y

'

.

l-

~ on tleding van monoalkylsulfaa

t.

~;VV

C~SqH

~

~

+

P

~Q,

fA' \Tolgens de reeds eerder ~enoemde onderzoekinr.~en van Masaharu Ka"tuno

kan deze propeenvormin~ onderdrukt worden door van te voren een bepaalde hoeveelheid propeen in de reactieketel te brengen; de op-brengst aan aether werd hierdoor vergroot. Laboratorium proeven wezen uit dat op deze wijze eem rendement van

62%

verkregen kan

worden. De omstandigheden waren: temp.:

14

0

·c.;

druk: 27 atm.; contacttijd:

6

uur; mol. verhouding alcohol/zuur=

10:1.

In plaats van zwavelzuur werden ook o.a. phosphorzuur, benzeensulfon-zuur en

(3

naph taleensulfonzuur (42) op hun bruikl,aarheid onderzoch t;

deze bleken alle minder te voldoen.

-y

•

-3-Van recente datum is tenslotte de bereiding van aether uit alcohol met behulp van HF (16). De voordelen van fluorwaterstofzuur

zouden zijn, da t vorrninc_; van zwavel houdende bijproducten tengevolge

VIIl oxydatiereacties zoals bi j gebruik van ~Ol(, onmogelijk is en

dat practisch geen polymeervorming plaats heeft. Daar staat teg~n­ over de ongewenste omzetting van alcohol in alkylfluoride en het

feit dat de gevormde aether en niet ger.~ageerde alcohol moeilijk van het HF zijn te scheiden zonder het zuur te verdunnen of te neu-traliseren. Concentreren van he t verdunde zuur zou he t proces veel te kostbaar maken.

2) Damp phase .

De damp van de alcohol wordt hierbij over een

dehy.draterings-ka b.lysa tor fSeleid bij een temp. van 200·-400· C. en bij verhoogde druk. Als katalysator kunnen zeer veel zouten gebruikt worden zoals:

Al₁( 8Q.).3 - CuSO'i - MgCl1 - FeCl,! - AICI_J e te. (11), (17) , (21). De con tac

t:-tijd varieert tussen vier en zes uren; de rendementen zijn zeer laag 6-14%, terwijl de zuiverheid van de gevormde ae bier te wensen

over-laat. Continue werkwijz e is niet goed mogelijk •

B.

Propeen als grondstof.

ta .

Hierbij vindt

hyd~~ie

van het propeen plaats onder invloed van een katalysator, waarvoor in het algemeen zwavelzuur wordt

gebruikt. Feitelijk moet men hier van een pseudo-katalytische werking spreken, daar het zwavelzuur gedeeltelijk aan de re~ctie deelneemt.

Door absorp~ie van propeen in geco zwavelzuur worden mono-en dia1kyl-sulfa ten gevormd. Deze alkylsulfa ten worden omgeze t in ae ther door verdumning van de zure vloeis tof met water of alcohol tot een zuur-concentratie van 40-80%; verwarming tot 100~125°C.(1

tlm 5),(7),(15),

\ 22

tlm

25). Door gefrac tioneerde des tilla tie word t de ae ther afg e-scheiden.

De absorptie van propeen vindt mees~~l plaats bij verhoogde druk in 75-9'/% zwavelzuur, bij temperaturen valHerende tussen o·en

100°C. De volgende reacties vinden hierbij plaats:

(1)

,- - - -- - - -

-<)

f)

oe

-4-Daarnaast is de vorming van dialkylsulfaten ook mogelijk volgens:

De omzetting van alkylsulfaten in aetner verloopt bij toevoeging van wa ter volgens:

1 qI~OSq1! + }~o ~

...

(9IlP

+ ot 1\SO",

( Ci1

9

tSO", + ~O ~

(ti19,.o

+ 1ft30~

Als nevenreactie treedt op de vorming van isopropylalcohol. De alcoholyse verloopt volgens:

~OSqH

... Cfi9

H

;;:::? (~P + H.tS0~

((i

1

91

_S0",'" ~}jOH ;;:::!(

wp

+ 919S0)1

(6)

(7)

Bi j deze bereidingsme thode is, evenals bi j gebruik van isopropyl-alcohol als grondstof, het optreden van oxydatie-reductie reacties

mogelijk, evenals polymeervorming en ontleding van het monoalkyl-slJlfaa t in propeen en zwavelzuur.

Zuiver propeen l S niet vereist; men kan ook werken met een

propeen-propaan mengsel, hetgeen in on~eperkte hoeveelheid betrokken kan worden Van de kraakinstallaties. Continue werkwijze is bij dit proces mogelijk, alhoewel de absorptie van pr?peen vaak als batsh-proces wordt uitgevoerd in verband met de lan~ere contacttijd die voor een goede absorptie vereis t is.

Volgens een patent van Ipatieff

(6)

kan men de olefinen ook in contact brengen met een verdunde waterige oplossing van zuren zoals HCl, ~O4(.,

Ht3

0

4l'

of van zouten zoals ZnCll.' AICl! bij een

Cl 4)

tempera tuur van. 130-300 C. en een druk van 200-400 a bn •• Majewsky en

Marek (36) vermelden zelfs drukken tot 500 atm. bij gebruik van een verdunde phosphorzuur oplossin~. Combinatie van zuur en zout is eveneens mogelijk bv. ZnCl.,tme t HCI.

Het voordeel van deze methode zou hier~ bestaan dat de olefinen biJ·

~tlAJ~

deze hoge temperatuur en druk directe hydrolyse vertonen met vor-ming van een minimum aan bijproducten. Verdere verhoging van de

tempera tuur geeft aanleiding tot polymeer- en teervorming.

Continue werkwijze is ook hierbij mogelijk. ïJol~ens Shiffler e.a.

(46)

is deze methode uit economische overwe~ingen minder gunstig. De aether bereiding, ui tgaande van propeen, heeft als nadeel

•

•

-5-nadeel dat het rendement lager is dan van de metiode met alcohol als

gronds~of, mits uitgevoerd in de vloeibare phase.

Op grond van dit korte overzicht komt men tot de conclusie dat voor een continu proces de bereidin~smethode met propeen als grondstof

te prefereren is. He t evenwich t tussen propeen en zwavelzuur stel t zich sneller in dan het evenwicht tussen isopropylalcohol en zwavel-zuur, waardoor continue werkwijze eerder mogelijk is

(3).

Bovendien

is de grondstof goedko~p: en gemakkelijk te verkrijgen.

Van de bereidin'~smethode, ui tgaande van pröpeen, vol~ens het

patent van Ipatieff(6) werd afgezien, daar door de hoge.drukken bijzon-dere eià'en aan de apparatuur gesteld moeten worden, terwijl voor de \J.ereiding van diisopropylaether geen rendements op~ave ter beschikking

stond.

Om tot een keuze van de meest geschikte reactie omstandigheden te kunnen komen zullen verschillende factoren, die van invloed zijn op het absorptieproces en de aethervorming, aan de hand van de

literatuurgegevens nader besproken worden •

1)

Absorptie van propeen ln zwavelzuur.

In de li tera tuur treft men slech ts enkele geO'e_o ""J ..'ens aan over de absorptie van propeen in geconcentreerd zwavelzuur; de onderzoekingen hebben zich vnl. bepaald tot de absorptie van aetheen, zodat

gedeelte-lijk van deze ~e~evens gebruik gemaakt moest worden •

. / Ir

a) Concentratie van het zwavelz .. l1r.

r.~

V

~

wAl

~

en

s de pa ten tli tera tuur i s een zuur cancen tra ti e van

'7'5-97%

gebrui

-?

ofl

keli jk. De absorp tie vind t be ter plaa ts naarma te he t zuur meer gecon

-Vit

centreerd is (39). Bij lagere temperatuur (O:'IOC.) en :)ij zeer lange contacttijd (17 uur) kan 1 mol. 98% I~OIf' 3 mol. propeen absorberen(43l

De reac tie vind t voornameli jk pla, ... ts in eBn dunne film aan de

opper-vlakte van de vloeistof

(31);

het is dus een vereiste voor een zo groot

mo~elijk contactoppervlak zorg te dragen (packed tower). Bij gebruik

van 97-98/~ Bt30J,. heef t een hef tige warm te on twikkeling plaats, waarbij oxydatie-en polymerisatie reacties optreden; deze warmte ontwikkeling

-

-6-ontwikkeling en polymeervormins neemt af bij ~ebruik van minder geconcen treerd zuur en is bij gebruik van ongeveer 80% zuur

prac-tisch te verwaarlozen.

De vormin~ van diisopropylsulfaat neemt toe naarmate de hoe-veelheid ~eabsorbeerd propeen groter wordt. Vol~ens Plant en

Sidgwick(45) zou de hoeveelheid dialkylsulfaat, ~evormd bij de absorptie van aetheen in zwavelzuur, onafhankelijk zijn van de

zuurconcentratie; voor propeen staan geen ~egevens ter beschikking. b) Tempera tuur.

De reactie is exotherm,' zodat verlaging van temperatuur gunstig

voor het absorptieproces is. De absorptie kan het beste pl~ats vin-den bij 10'-20· C. Bij ~ebruik van

87

%

E;30", treedt beneden 9' C.

vor-ming op van kristallen monohydraat H?~.Hp

(39).

c) Druk.

De absorp tie is bi j ~)enaderin!s een lineaire func tie van de druk; drukverhofSin!; ~eeft een snellere absorptie ten gevolge

(29)

en is

tevens gunsti~ voor de vorming van dialkylsulfaten

(15)

.

Een

klei-nere zuurconcentratie vereist een hogere druk.

d'} Verhoudin '~ propeen/zuur.

Een overmaat propeen is gunstig voor de vormlng van diisopropyl-sulfaat, het~een voor de aätb~~bereiding van groot belang is

daar he t dialkylsulfaa t me t alcohol prac tisch vo lledig in ae ther

is om te zetten

(7),(29).

In een patent van de Standard Alcohol Co. ()) is de mol. verhouding olefine/zuur in de zure vloeis~f na

absorptie gelijk aan

1,3.

e) Gebruik van katalysator.

De absorptiesnelheici kan bij gebruik van 85-92% ~O~ongeveer vijf

maal vergroot worden door kleine hoeveelheden(O,5%) CuS0_{4 ,} toege-voegd in de vorrnJan metallisch koper (25). Ook zijn zil~ep-en

kwikzou ten voorges teld ()9), (29). Bij he t terugwinnen Van he t

zuur zal de katalysator waarschijnlijk verloren gaani zodat steeds nieuwe katalysa~or toegevoegd moet worden. Toevoeging van isopropyl-alcohol aan het zwav8,liuur heeft eveneens een vergroting van de absorptiesnelheid tengevolge.

-..

- -...

.---_

..

-7-Vol~ens Masaharu Katuno geeft een kàeine hoeveelheid diisopropyl-aether in het zuur geen versnelling van de absorptie, volgens een patent van de Standard Alcohol Co.(2) is dit wel het geval.

f) Contacttijd.

\

Vol~ens de literatuur is een continue absorptie mog~lijk (2),(22), (34),(4'/); gegevens over contact+ijden staan evenwel niet ter

be-)\/~.

~~kk

.

ing.

Men kan tot een scha tting van de benodigde con tac ttijd komen ddor gedeeltelijk gebruik te maken van de gegevens over de

absorptie van aetheen. Neemt men als basis de theoretbische absorptie van 2 mol. aetheen op I mol. 98% ~O~ dan wordt volgens Brooks(29)bij

.

~t een druk van ongeveer

33

atm. en bij

BO'C.,

in

50

minuten

80%

van

t H.11 deze theoretische waarde geabsorbeerd. De absorptie van propeen

~ vindt bij 80-98% zwavelzuur ongeveer 300 maal zo snel plaats (31);

de absorptiesnelheid neemt ongeveer lineair toe met de druk

(29),

zodat voor de propeen absorptie bij een druk van

7-8

atm. een

contacttijd Van ongeveer 45 seconden vereist is. Vindt de absorptie plaats bij kamertemperatuur in on~eveer 85% Ht3Q., dan kan men de

contacttijd 2-3 maal zo groot nemen (39).

2) De ae thervormin!;.

Voor de ae thervorming is he t nodig he t zwavelzUBe'mengsel,

ver-~e,( . kregen door de absorptie van propeen, te verdunnen waardoo~ alkyl-sulfaten worden om_:CJ_:;l ezet in aether.

a)Verdunnin. ~:J smiddel •

Het verdunnin~;smiddel kan ZIJn wa ter (zie reacties

4

en 5) of

iso-propylalcohol (zie reacties

6

en 7).

Bij verdunnen met water ontstaa~ door nevenreacties tevens isopropyl-alcohol hetgeen ten koste van de aethervormin~ gaat (2), (23) •

Dàarom wordt in het algemeen de voorkeur gegeven aan isopropylalcohol

als verdunnin~smiddel (1),(3),(7),(15),(24),(25). Deze methode heeft

bovendien het reeds eerder genoemde voordeel dat de cmzetting in aether volgens ver~.7 practisch quantitatief verloopt (29),(39).

•

-8-b) Concentratie van het zuur.

In de pa+.entliteratuur treft men een uiteenlopend aebied _::J van zuur-concentraties aan varierende tussen 40 en 80%. De concentratie meet

bij voorkeur kleiner zijn dan

8

C%

in verband met polymeervorming(2)

, _,

en groter dan 40%·, daar anders de alcoholvorming gaat overheersen(3).

Vorming van propeen(zie verg.l-) vindt in o~geveer 40% zuur prac~

tisch niet meer plaa'ts. De concentratie van het zuur zou in nauw verband staan met de temperatuur en de druk.

c) Temperèl. tuur~

Als meest ~ebruikte temperaturen vindt nen opge';even lOO~125°

c.

Op grond van de literatuurgegevens is de veronderstelling gewettigd

dat een hogere zuurconcentratie een lagere temperatuur noodzakelijk

maakt; de Kegevens zijn evenwel te onvolledig om een juist beeld van di t verband te kr i j gen.

d) Druk.

Verhoging van de druk is gunsti~ voor de aethervorming(24),(38);

naarmate~ de zuurconcentratie kleiner is kan de druk meer verhoogd worden(23). Vol~ens _:l de patent_. literatuur kan zowel bij atmospherische druk als bij drukken tot

3

0

atm.(meestal <1_8 atm.) gewerkt worden. Volgens een patent van de I.G.Farbenindustrie(24) wordt echter een druk van 200 atm. gebruikt; daarbjj moet op~emerkt worden dat een

grote hoeveelheid propeen(l20 L propeen, gemeten in vloeibare

toe-stand, op 84 liter zure vloeistof en 36 liter isopropanol) wordt toegevoegd om de ontledin~ van monoalkylsulfaat in propeen en zwavelzuur te~en te saan.

e) Contacttijd.

,bij verdunninp'

Volgens een recen t pa ten t van de Texaco Developmen t Corp. (1;) is\lmet een hoeveelheid alcohol, aequivalent aan de hoeveelheid gevormd

dialkylsulfaat, een contacttijd van enkele minuten nodig om een

prac-tisch volledi~e omzetting in aether te bereiken.

Past men bij de aether'hTereiding alcoholyse toe, dan is dus

isopropanol nodig. Daar de alcoholbereiding pract.isch geheel analoog

verloopt aan de aetherbereidin~, ligt het voor de hand de alcohol

l

-9-deze alcoholbereiding werd gebruik ~emaakt van

B

.I.O.S.

rapport 131 (27), waarin meer gedetailleerde ge~evens verstrekt worden <?ver een alcoholfabriek in Duitsland met een capaciteit van 2600 ton per jaar. Door absorptie van propeen in geco ~O~wordt een alkylzwavelzure op-lossing verkregen; deze oplossing wordt met water verdund (tot

)0%

zuur) en achtereenvolgens in

4

hydrolyse ketels met directe stoom verhit tot het kookpunt van de uiteindelijke oplossing (25% zuur) in de laatste hydrolyseketel. In de drie voorafgaande ketels bedraagt de tempera tuur van de vloeistof resp. 80·, 95· en 100· C. Door destil-latie wordt hierna de alcohol ~ewonnen. Van het geabsorbeerde propeen wordt ongeveer 95% om~ezet in alcohol en 5% in aether (als bijproduct) .

Deze alcoholbereiding he ef t to t ~evolJ~ da t he t zwavelzuur, wil men het weer ~eschikt maken voor de absorptie van propeen, geconcen

-treerd moet worden van 25 tot 85%. Dit kan geschieden d.m.v. vacuum-concentratie

(27)

,

(47)

of concentratie met behulp van oververhitte stoom (12). Wordt het zwavelzuur te veel verontreinigd doo~ verkolin~

van bijv. enkele polymere producten die altijd in geringe mate zouden kunnen ontstaan, dan kan het zwavelzuur bij ho~e temperatuur ontleed worden in S~, waarbij de verontreinigingen verbranden(35). Het ver-kregen SOtwordt na zuivering tot zwavelzuur verwerkt.

Volgens een patent van de Shell Developmen~ CQ.(13) kan men ook hete

verbrandin~sgassen door het zwavelzuur blazen waarmee een

zuurconcen-tratie van 70% bereikt wordt.(zie ook Shreve(47)). Deze wijze van concentreren heeft het voordeel dat onzuiverheden direct verbrand en verdampt worden; polymerisatie en carbonisatie vindt practisch niet plaats zodat zuivering van het geconcentreerde zuur d.m.v. filters overbodig is. 'Hoog kokende organische bestanddelen die soms achter-blijven, worden-verwijderd door toevoegin~ van kleine hoeveelheden

salpeterzuur wanneer het zuur een concentratie van 65-70% bereikt heef t. Door middel van vacuumconcen tra tie x:an he t 70% ~Cl, verder

geconcentreerd worden tot 85% zuur(27).

Continue werkwijze bij deze zuurconcentratie lS mogelijk.

Tenslotte moet er op ~ewezen worden dat de winning van de aether en alcohol na alcoholyse en hydrolyse steeds plaats vindt door middel

..

~lO-middel van destillatie. In de patentliteratuur wordt hiervan slechts

éénmaal afgeweken(5); volgens dit patent wordt de aether uit liet

reactiemen~sel verwijderd door middel van extractie; koolwaterstoffen

worden hierbi j vnl. als ex trac tiemiddel toegepas t. Tevens zou de

aethervorming aanzienlijk versneld wo·rden (5-10 maal).

III Keuze van het proces.

Reeds eerder is ovel'me;ld:~~(zie pag. 5) dat propeen als grondstof

voor de bereiding van diisopropylaether de voorkeur verdien": en dat

de verdunnin~ van de, bij de absorptie verkre~en, zure vloeistof het

beste kan geschieden met isopropanol (zie pag.?). De voor deze

alDoholyse benodigde isopropanol kan verkre~en worden doer de zure

vloeistof na de aethervormin~, veraer te verdunnen met water tot een

zuurconcentratie van 25-30% en het mengsel te verwarmen waardoor de

no;~ aanwezi~e alkylsulfaten hydrolyseren en om~eset worden in

iso-propylalcohol(15),(27). Een deel van deze alcohol wordt teruggevoerd

~or de alcoholyse, de rest wordt afgevoerd. Deze metllode heeft dus

het voordeel dat naast de aether ook alcohol verkregen wordt. en dat

het proces, ind:en de omsta~'ldigheden dit zouden vereiàen, met enkele

veranderin~en door het laten uitvallen van de alcoholyse, om~eschakeld

kan worden tot een zuivere alcoholbereidinc;, volc;ens de gebruikelijke methode. Ui t economische overwegingen is di t gewenst, daar de vraag

naar isopropanol zeer groot is(49) en diisopropylaether reeds in

ruime mate verkre~en wordt als bijproduct bij de isopropanol

berei-àing(29) •

Op grond van het behandelde in hoofdstuk 11 werden de volgende

reactieomstandi~heden gekozen voor een continu ~roces:

1) Absorptieproces.

a) concentratie zwavelzuur: 85 procen~i~ zuur; polymeervorming

lS te verv'laarlozenj matige warmte ontwikkelin(~.

b) temperatuur: 15·-2C· C. Om de warmte ontwikkeling nog zoveel

mogelijk te beperken wordt een propaan-propeen voeding(30% propeen)

-11-c) druk: 7-8 atm. ; snellere absorp tie bi j ~hrhoo~dedruk; ~root

diisopröpylsulfaat gehalte.

d) mol. verhouding propeen/zuur: de toevoer van het

propaan-propeenmengsel wordt t.o.v. de zwavelzuurvoedin~ zodanig ~ere~eld

dat de mol.v~rhouding on~eveer 1,6-1,7 bedraagt •

.

Door de absorptie in 4 achter elkaar ~eplaatste absorptie torens (Ilpac ked tower" type (hh)) te la ten plaa ts vinden, word

t

een con tac~­

ti jd van enkel minuten mo ~eli jk, zoda t per mol. zwavelzuur on~eveer

1,5 mol. propeen ~eahsorbeerd kan worden. 2) Aethervorming.

a) verdunningsmiddel: isopropylalcohol. Er wordt zoveel alcohol toegevoegd als overeenkomt met de hoeveelheid gevormd diisopron yl-sulfaa t.

• •

b) temperatuur: 100-125

c

.

c) druk: 7-8 atm.; snellere omzettin~ bij verhoo~dffidruk.

d) contacttijd: 3-5 minuten.

e) aetherw..~nmin~ d.m.v. destillatie.

3)

Alcoholvormin~.

a) verdunningsmidciel: wa ter:

b) zuurconcentratie: 30%.

•

c.

c) temperatuur hydrolyse: 80,uplopend tot kookpunt van de uit-eindelijke 25% zure oplossing.

d) druk: atmospherische druk.

e) alcoholwinning: d.m.v. destillatie.

4)

Coneen treren van he t zuur.

aJ van 25-70%: doorblazen van verbrandingsgassen, verkregen door verbranderi van propaan uit het propaan-propeenmengsel dat voor de absorptie gehruikt wordt.

b) Van 70-85%: vacuumconcentratie.

De productie is ~esteld op 5 ton aether per 24 uur(=0,57 gr.mol.

/sec.). Er stonden geen ge~eens ter beschikkin~ over de productie Van diisopropylaether; neemt men evenwel aan dat bij de

isopropanol-bereiding ongeveer 5% aether gevormd wordt(27), dan kan de aether-productie in Amerika in 1948 gestèld worden op 22.500 ton, gegeven

-..

-12-~ege 'len een alcoholproductie van 450.000 ton (49). Vol~ens Boasson

(28) ma~ de productie in l~ederland bij grove benadering op 1/15 van de productie in Amerika gesteld worden, zodat een hoeveelheid

van 5 ton per dag als richtl~jn aangenomen mag worden.

He t rendemen t van de ae t,herbereiding werd op ~rond van de ,U[tBRt~ ~ literatuur a,e~evens gesteld op,25%, berekend op geabs~e:$ ~ropeen.

~

Aannemende dat het rendement van de

alcoholbereidin

~.ç

~·,

~{cÎr

aagt,

/ berekend op geabsorbeerd propeen, kan de alcoholproductie, met

behulp van de vergelijkingen

~ +

c;r)

OH

-:;;;:

(q

I

P

1

0

~\ +

riO

- > ~H

~eschat'worden op 0,95.6,57.3

=

1,62 grmol/sec of 8,4 ton per 24 uur, waarvan onr~eveer 3 ton nodig is voor de ae therbereiding.

Bij dit proces vindt aether en alcohol winning dus plaats door middel van destillatie. Hierbij werd voor de aetherwinning gebruik gemaakt

van de gegevens uit een patent van de Standard Alcohol Co.(10),(20), betreffende de scheiding van de componenten van ternaire· azeotropen.

Het principe.van de destillatie berust hierop dat aether-alcohol en water een azeotroop vormen(kookpunt 61°C.), bestaande uit 81,7 gew.%

diisopropylaether

(kp.

68,7·C.), 12,15 gew.% isopropano1(kp. 82,3·C.) en 6,15 gew.% water(kp. lOO·C.). Wordt een mengsel van deze drie

componenten gedestilleerd dan bevat de damp die het eerst over gaat

deze drie componenten in een verhouding als overeenkomt met de vèr-houding in de ternaire azeotroop met kp. 61- C •• Condensatie van deze damp geeft ontmenging. De bovenlaag (93,2 gew.% van het totaal) is aetherrijk en bevat 87,45 gew.% aether, 12,0 gew.% alcohol en

0,55 gew.% water; de onderlaag bevat 1,5 gew.% aether, 11,5 gew.% alcohol en 87,0 gew.% water. Na scheiding van deze twee lagen wordt de bovenlaag met water alcoholvrij gewassen en daarna onderworpen aan destillatie waarbij een aether-water azeotroop overdestilleert en watervrije aether als residu. achter blijft.

Het waterige alcoholische residu. van de destillatie van de ternaire azeotroop wordt voor de alcoholwinning ~ebruikt. De alcohol wordt

met behulp van een destillatieproces en door toevoe~ing van een derde

•

-13-Winning van aether d.m.v. extractie werd niei: toegepast (5),

ofschoon deze methode veel aantrekkelijks heeft. Meer gedetailleerde

~eoevens voor deze extractie ontbreken echter, terwijl combinatie met

:::. .)

en dus ook omschakelin~ tot alcoholproductie, niet mogelijk is.

Tenslotte moet op~emerkt worden, dat de in de patentliteratuur

verstrekte gegevens onvolledi~ zijn en uiteraard weinig geschikt

voor het opstellen van een bedrijfsproces. ~Vegens het ontbreken van

andere ge!Sevens moest evenwel van deze patentli:teratuur gebruik

worden gemaakt.

ll. Beschrijving van het proces.

Het iabrieksschema, aan de hand waarvan het proces thans be-schreven zal worden, omvat de absorptie van propeen in zwavelzuur,

de alcoholyse en de winning van diisopropylaetller d.m.v. destillatie.

De

alcoholbereiding en de concentratieinrichting voor het zwavelzuur

komen hier niet op voor en zullen dan ook zeer in het kort behandeld worden.

De

voeding van de absorptietorens bestaat uit een propaan-propeen-mengsel (me t

30

%

propeen) en 85/~ zwavelzuur. Di t men~sel, da t

be-trokken kan worden van de kraakinstallaties van de petroleumindustrie na zuivering van aetheen en butenen door gefractioneerde destillatie, wordt vanuit gashouder I via een compressor 2, waar het gas tot

7

à

8

a

tm.

word t gecomprimeerd, na koelin~ onder incde absorptietoreIlSlf'

3

geleid, waar het propeen geabsorbeerd wordt door het zw~velzuur

dat boven in de torens wordt geleid. Tussen iedere toren vindt koeling

van de vloeistof plaats door middel van een pekeloplossing(te~enstroom)

Het niet geabsorbeerde propaan, dat nog een spoor propeen kan be-vatten, wordt naar de zwavelzuur concentratieinrichting geleid.

De zure oplossing wordt na verlaten van de laatste absorptiet6ren

gemen~d met isopropanol, afkomstig van de alcoholbereiding, en via een warmte ui twisselaar

4

naar de reactor

5

gebracht. :ijBc~ XYml Xbe

-..

- - -

--14- ~

Ha aflaten van de druk wordt in 6 de gevormde aether uit de

oplossing verdreven; het residu wordt via de warmte uitwisselaar 4, waar warmte aan de nieuwe voeding van de reactor wordt afge-staan, naar de verdunningsketel (niet meer aangegeven) getrans-porteerd, waar oDder voortdurende koeling verdund wordt tot een

zuurconcentratie van 30%. De hydrolyse vimt plaats in

achtereen-. volgens vier ~drolysetanks, waarbij dus alcohol met een weinig

aether wordt gevormd. Zowel bij de aethervorming als bij de

alcohol-vorming kan wat propeen ontstaan door ontleding van het

aonoiso-propylsulfaat. De afvoergassen van 6 (vnl. aetber met een weinig alcohol en propeen) worden nu met de afvoergassen van de hydrolyse-tanks (vnl. alcohol met een weinig aether en propeen) gezamenlijk

gekoeld in

7,

waarbij de aether- en alcoholdampen condenseren. Bet

propeen kan evenwel wat condensaat met zich meevoeren (9) zodat

achter de koeler een vloeistofafscheider 8 is geplaatst. In

absorptiekolom

9

wordt het propeen geabsorbeerd in

85%

zwavelzuur,

waarbij tevens eventueel meegevoerde aether enlof alcohol oplost. De hierbij verkregen zwavelzure oplossing wordt toegevoegd aan de aftap van kolom 6 en mede op alcohol verwerkt. De afvoergassen

van

9

worden verenigd met die afkomstig van de absorptietorens

3.

Bet aether- alcohol condensaat uit

7

en 8 dient als voeding

voor destillatiekolom 11 (directe stoomverwarming), waarin de

aether - alcohol - water azeotroop wordt afgedestilleerd, kp. 6lo

e

.

lussen de koeler 7 en destillatiekolom 11 is een opslagtank 10

geplaatst om eventuele onregelmatigheden in de vloeistofstroom op te vangen. De damp van de azeotroop wordt gecondenseerd en

ge-koeld waarbij ontmenging optreedt in een aetherrijke bovenlaag en

een aetherarme onderlaag. Sche.1ding van deze lagen vindt plaats

in separator 12; de bovenlaag wordt in extractor 13, opgevuld met Raihig ringen, alcoholvrij gewassen en naar destillatiekolom 14 gevoerd; de onderlaag wordt gedateli;jk teruggevoerd naar 11 en gedeeltelijk, na verdunnen met water, gebruikt als extractiemiddel in 13. De waterige alcoholische oplossing wordt onderaan extrac-tor 13 afgetapt en eveneens teruggevoerd via 10 naar destillatie-kolom 11.

In destillatiekolom 14 wordt de aether ontwaterd door

('

.

..

-15-Bij condensatie en koeling van de damp ontstaan weer twee lagen, welke in separator 15 worden gescheiden. De bovenlaag, aetherrijk, dient gedeeltelijk als reflux en wordt gedeeltelijk teruggevoerd naar extractor 13; de onderlaag, aetherarm, wordt met de waterige alcoholische oplossing van 13 teruggevoerd naar destillatiekolom 11.

De voeding van destillatiekolom 11 bestaat dus uit een meng-sel van aether - water en alcohol waarin de hoeveelheid aether kleiner is dan overeenkomt met het aethergebaltein de ternaire azeotroop met kp. 610

c.

\

Het residu. van destillatiekolom 11 (alcohol en water) wordt op alcohol verwerkt. Bij destillatie van deze waterige alcoholische

o

oplossing gaat een alcohol - water azeotroop over, kp. 82 C. Na condensatie wordt benzeen toegevoegd en het mengsel op-nieuw gedestilleerd waarbij een ternaire azeotroop - kp. 66.50

c

-overgaat en watervrije alcohol als residu. achter blijft • .

Het benzeen wordt door destillatie weer teruggewonnen. Het bij de alcoholbereiding verkregen 25% zwavelzuur wordt in twee trappen tot 85% zuur

ge~treerd

om weer voor de absorptie van

pr~peen gebruikt te kunnen worden. y. Berekening van een koeler. a) Inleiding.

Warmte-overdracht kan plaats vinden door:

1) geleiding: practisch geen beweging van delen van de stof in de richting van de warmteátroming; b~v. vaste stoffen en vloei-stoflagen aan een vaste wand.

2) convectie: wal beweging van de moleculen. Men onderscheidt a) natuurlijke convectie; bijv. water in een van onderen ver-warmd vat stijgt naar boven daar de dichtheid kleiner is dan van het koudere water daar boven.

b) gedwongen convectie; bijv. circulatie wordt veroorzaakt door roeren of pompen.

3) straling: overdracht van energie door de ruimte d.m.v. elec-tromagnetische trillingen. Deze trillingen kunnen door een ander lichaam opgevangen en omgezet worden in warmte. In zeer veel ge-vallen is straling te verwaarlozen.

r

•

..

I I- ,

....

-16-De warmte-overdracht in een koeler vindt plaats door gedwon-gen éonvectie - straming van de vloeistof door pijpen - en door geleiding - warmte-overdracht door pijpwand en vloeistoffilm aan de pijpwand •

Voor de stroming van een vloeistof door een pijp is het gsta~ .

van Reynolds van belang. Dit is een dimensieloos getal, gegeven door Re = .J:::J, v, f

r

waarin D. diameter pijp

v

-

gem. snelheid

j • dichtheid vloeistof

~ = viscositeit

/ ' Men onder_heidt laminaire stro~ing, Re

<

2100, waarbij de vloeistofmoleculen zich evenwijdig aan de wand van de buis bewegen, en turbulente stroming, Re '; 4000, waarbij de vloeistofmoleculen een wervelende beweging uitvoeren; de snelheid is groter en de weerstand kleiner dan bij laminaire strotdlag. Dat getal waarbij

laminaire in turbulente stroming overgaat heet het kritisch Reynoldsgetal.

Het is duidelijk dat voor een goede warmte-overdracht slechts turbulente stroming in aanmerking komt. De grootste weerstand tegen warmte-overdracht wordt bij turbulente-strmming gevormd door een uiterst dun vloeistoflaagje langs de wand, waar nog laminaire '

stroming optreedt, de zgn. laminaire laag. In deze laminaire laag hebben we te maken met geleiding en daar de thermische geleidbaar-heid van vloeistoffen klein is, zal de weerstand in deze laag groot zijn.

Het temperatuur-verloop bij gedwongen convectie is schematisch weergegeven in fig. 1, voor de toestand, zoals deze zich voordoet in de koeler. Rechts van de pijpwand stroomt de te koelen aether,

figuur 1.

~A

,

~

-I·

----

t

L _t '

!

lihks het koelwater. Al Al en ~~ geven de laminaire lagen ter weerszijden van de wand aan; rechts en links hiervan treedt turbulente stroming op •

ta • max. temp. aet.her

tb • temp. aether in grensvlak turbulente en laminaire stroming

tc - temp. pijpwand aan grensvlak vloei-stof - vast

t d , te en tr hebben overeenkomstige b,te-kenis.

-17-Gewoonljjk neemt men als temperatuur van de vloeistof niet ta maar een gemiddelde temperatuur t 1 aan, welke gemeten zou worden indien volledige menging van de vloeistof had plaats gehad. De grootste weerstand tegen de warmte-overdracht vindt men in de lagen AIAI en A2~; de weerstand in de vaste pjjpwand wordt be-paald door de geleidbaarheid K van het materiaal en de dikte x

van de wand. Stelt men de thermische geleidbaarheid van AlAl gelijk aan hl; van A2~ _{ge]jjk aan h2 en de hoeveelheid warmte die per}

eenheid van oppervlak van tI naar t ₂ stroomt gelijk aan q, 4an is

q - hl (tl-tc) • • • • • • • I

q •

~

(tc-t_{d )} • • • • • • • 2

q - ~ (t_d-t_{2 ) • • • • • • •} 3

hl en ~, uitgedrukt in B.T.U./(hr.)(sq.ft.)(deg.F), staan bekend onder de naam van oppervlakte- of filmcoëfficient. St9lt men q .

gelijk aan een zekere factor U, vermenigvuldigd met het totale temperatuurverschil t l -t2 dan is q . U _{(t l}-t_{2 ) • • • • • • •} 4,

waarin U de overall coëfficient voorstelt en een functie is van hl' ~, K en x.

Vervangt men de eenbe id van oppervlak door het totale opp. A dan wordt verg. 4:

Verg.i ls sleoht. geldlg blj een constant te~eratuurYer.al

laDgs het koelend oppervlak. Is dlt niet het geval daa . . et l.p.v. het rekenkundig temp.gemiddelde sebruik worden gemaakt YaB het logarltha1ach temp.gellliddelde 6.

t.,

gedetlrdeer4 door

t

,

temp. afstand --+ ~ ~ta-tb 6 t . • l ll.ta n~ti sie tig.2 (tegenstroom) . t.

hetgeen noodsakelljk la lndien Itb groter dan 1.5 la. Verg.5 gaat dan over ln

figuur 2. q • U. A. 0 t • . • • • • • . (6)

Ult verg. 1 t/m 4 1. het verband tussen U en hl'

~

en

~

at

•• • • • • • • (7)

.. .---'7

VerYangt . . n d. DOtatl. 1 en 2 door 1 (. lns14e) en 0 ( . OU~

alde) en bepaal* men Y&n te voren een zeker oppervlak A hetzij aan de w&rme kant A1, ot aan de koude kant

Ao

van de pljp dan vl!ldt .en

..

·

-19-dienovereenkomatig een waarde voor Ui en Uo' aebaaeerd op het geko-sen oppervlak.

De uitdrukking voor U (verg.7) ia a1echta se14ig voor vlakke

platen; viadt w~te-overdracht plaata door pijpen (verschil in

binnen- en buitenoppervlak) dan gaat verg.? over in

1

Uo • Do + 1.151 Do log

~

+

JL

Di >< hi X Di

ho

• • • • • • • (8)

De wanddikte x ia hier vervangen door de a.equivalente

wand-dlk1ie" 1.161 Do 1 Do

X og

Di'

om

_Uo te lamnen _.rekenen ia het dus noodzakelijk

ht

e.

ho

te

kennen. Als_eeD blijkt heen tunctie te .ijn van

D, V,?,

f ' e,

en X. D . d1aaeter v1oelatot'atrooa j _ diohtheld

v •

ane1held

./ • abao1ute viloos1teit

o '. apeo1tleke w&rate bij

oonltante <!ruk

X • theradaehe

,eleid-baarheld,

8n • • 1 h X

I ·

r

(D;

e )

."

( - = r ) • • • • • • • • • (').

h

~

1) • baselt getal;

D;

J • Re,-no1dagetal

en

~

•

Prandtl-,etal.

Voor turbulente Itro~ in pijpleidinge. laat verg.' over in

K 0.8

h • 0.0226 )(

D .

(Re) ><

0.'

(Pr)O.3 •• • • • • •

•

(la)

~e exponent 0.4 leldt voor verwarming, ~e exponent 0.3 Toor

koeling. Is h bekend dan il ook U te berekenen indien de ther.tlcne ,eleidbaarbeid van het aateriaal, waaruit de pijpwand beataat, even-eena bekend ia.

Bij de berekening van een koeler is het aoodsakelijk eBkele veroD4erate11iaaen te aaken; U ia bijv. 81eohts te berekenen indien

de vloeiatotanelheid bekend la (Re.getal) en ,de.e ia weer

afhanke-lijk van het aantal en de afmetingen der pijpen.

b) Berekeniag. .

De koeler onderaan de.tillatiekolom 14, Bal berekend worden. Ben nanwkeurige berekening bleek oDaOselijk daar enkele

,e.e-vena _etrettend. de .ether onvolledi. waren; ,temp. afhankelijkheid

-11-Gegeven s1jn

1) aethers

J •

0.702

sr/ca

3 ot 0.702 X 62.4:3 l_/ou.tt. b1j 1 0 ' · '

~ • 0.379 o.P ot 0.379 x 0.000672 lb/tt.aeo. b1j ~

I 80·'

X • 0.085 B.T.U./hr •• q.tt.O~t~angene •• n op grond

van de waarde van lt van aeth7laether e.d.

o • 0.626 S.!.U./lb.op bij ~

85° P.

2) water: voor een temperatuur van. 860 P 1a

J -

0.9956 X 62.4:3 lb/cu.tt.

~ - 0.8007 x 0.000672 lb/tt.aeo.

K - 0.358 S.T.U./br.aq.tt.G, . per tt.

o • 0.9986 B.T.U./lb.o,.

In eerate 1natant1e .erd gedaoht aan een koeler, he_taande

.1t een bund.el k.le1ne p1jpen, omaloten door een grotere

o711llder-vorll1,e pijp. waardoor het koelw.ter atroomt. Daartoe werd U ,e-

_.

ate1d op 160 S.T.U./hr.aq.tt.o,. Xent .en de 1n- en u1t1aattempe-raturen van het water en de &ether dan 1a a.b.v: "'erg.6 het totaal

benodigde oppervlak

a

te berekenen.volgeas

q- U. A. D.

t.,

daar q bekend il u1t 4e hoeveelheid .ether 41e

per uur (ot per _eo.) door de koeler Itroomt, de temperaturen t1 en

t 2 en 4e apeo1fieke war~e. Xleat .en hierna e.n bepaalde

pljp41a-. pljp41a-. ter dan la de anelheld valtselegd, waardoor tevenl het

Rey.Do1dl-getal beleend il • • eaat .en een Re7l101dlsetal van Vt

eooo

aan dan

vlndt . . . het aantal benodisde pijpen door dellng van het ,evoDden

Re-getal door 6000. De11ng van het totaal beaod1g4e oppervlak.A

door bet oppervlak per voet pijplengte geett de totale lenste, waardoor de slobale at.et1ll6en nu bekend sijn. Ben berekeBimg van

de keeler vo~gena dese .ethode leer4e dat .leohtl een klein aantal

pijpen verei_t waa sodat ook bij toepa.lins van een 2-,a88 ot een

4-pa18 koeler geen geaohikte plaatalng van de pljpen mogelijk wal

in de omhullende pijp. Bet oppervlak, be.ohikbaar voor het w.ter

bleet te groot, s04at sesien 4e kle1ne hoeveelheden vloelltot,

.elke 4001' 4e koeler Itromen, geen behoorlljk Reynoldl getal

Ter-kregen kon worden voor het koelwater.

-20--r.:::r---h

.0 geko.en kan worden dat een b.hoorlljk Re7fto1da,etal voor het wat.r verkres.n wordt; het tegenltrooaprlnclpe wordt hier toegepalt.

ln- en ultlaattemperatur.n VaR het

.at.r .n de a.th.r werden gekos.. waar-door de hoev •• lheld benodigd water vaat

.---~- _llgt.

~==========~=3.

--~--All pljpaat.rlaal w.rd g.ko •• n •• n

water figuur 3 kop.rl.serlng ~o-"o *) . . , .en th.~aohe

,e1e14_aarhe14 van ongeveer 60 B.T.U./br.aq.tt.o, p~ tt.

Door d. 'koel.r atroomt 6 ton

t,

r=

.

- ---L.

1

---t~ t,2..

..

_

-figuur 4

B.t koelwat.r .o.t opn . . en

0

tl - 1.0 P _{t 3 •} gOp

'2 • 77° ,

t"

•

10"· P

'1 - _{t 2} • S3° P.

451.37

x

0.la6 )( 63 • 15222.1 B.T.t1./br. waarvoor nodiS 1.

16222.6

0.008 x (104-11) • 5".93 1b./hr.

Bet benodigd. opp.rvlak A il t. b.reken.n .et verg.1 lDd1.n

U bek.nd sou 81jn. 6

ta

ia t. b.r.t.n.n VOla.DI

o 0

ta • 36 P

.n

t b . 9 P s04at

ó ' • •

19."'·

p •

.... n .e voor U .en .aard. van 150 B.~.U./hr.lq.tt.o.

16222.6

dan la A. 150 x 19.48 • 5.21 Iq.tt.

B . . . n .e een Inelh.id .an 4e a.th.r aan VaD ong •••• r 3 .oe'

per le.oDd. dan la daar . . e 4e pijpdl ... t.r vaats.l.gd.

Bo.v.elh.ld .ether per a.o. la 0.1276 lb. ot 0.00291 eu.tt.

l • •

V"

,

B •• 5/8 pljp . : 12 he.tt •• n .ln.iel. ell ... ter· Dl • • 0.-&0'1,

~ ~. /~ ot 0.03. tt. ln114 • • eotlon&1 ar.a 1. 0.000903 aq.tt. soclat 4e

\~ \~ 0.00291

\ 1 Inelheld V ,elljk 11 aan 0.000903 _ 3.22 tt./aeo.

*) Brown, A.I., Karoo, 8.K., IntroduotloD to heat tranat.r (1'.2)

•

l

•

---

~---

-21-B1eraede is het Re,uoldssetal te berekenen.

a

_{e .} D. V. _jA f _• 0.034

_0.371

>< _x 3.22

_0.000672

x

43.83

_•

18

_.

_'

_...

8~1

• et beàDlp VaD .erg.10 is ~ te berekene.J als exponent .oet 0.3

gebrUikt worden daar de aether gekoeld wordt.

ht -

0.0225 x

I

x (Re) 0.8 x (Pr) 0.3

_ O.Oftft& x 0.08& (188~1)O.8 (o.~ )0.3

QIfIV 0 • 034 x ' .. >< 'I:

• 0.0563 x 2631.8 x (0.626 x 0.3'19 x 2.48)°.3

0.086

_ 249.4 B.T.U./är •• q.tt.op.

Om de.e pijp wordt de koelmantel aangebraoht in 4e Torm TaR

een tweede pijp waar het water door heen stroomt.

I

664.93

HoeTeelheid water is 554.93 1b. bra ot

0.9'56

X 62.43 •

9.089 ou.~t./br. o~ 0.00253 ou.tt./.ee.

Stelt men de snelheid hier ook ongeveer 3 voet/.ec. dan moet

het doorstroomde oppervlak ongeTeer 0.00084 aq.tt • • ijn.

ft 0

Out.ide di . . eter Do Tan de

&/e

piJp •• 12 is 0.062 tt.; dus

ingeBOae. wordt een oppervlak

van

0.00212 .q.tt.

door

te binnen.te

buil. ~otaal ~.nodiSd oppervlak o.nallende pijp wordt

0.00212 + 0.00084 • 0.00295 Iq.tt •

•

HierToor werd geko.e • • en 1 pijp.2 10.

Di • 0.061 tt., inside seotional area. 0.00192 sq.~t. sed.at

Toor het water een oPPtrTlak overblijtt Tan

0.00292 - 0.00212 • 0.00080 Iq.tt.

0.00263 /

aaelheid water wordt dUI 0.00080 • 3.15 tt.

I".

Om 4e .equl.alente di . . eter van cle OIIhullende pijp te kwmen

vin4en neemt men 4 aaal d. h7draull.oh. atraal d.i. he.t quotlent

Tan het doorstrooade opperTlak en 4. bevoohtigde omtrek van het

oppervlak etrokken bij de war.te-overdraoh •

--

4 x 0.00080 0 Olna t t

(T~/~""" De. -

3.14

><

0.052 •

.

• •

•

Bet ReJDOldagetal i. dan te Tinden uit

R 0.01'5 X 3.11 ~ 0.t956 x 62.'3 1154 6

•

-22-Volgenl Terg.10 volst Toor

ho

1. ",./ .

h • • 0.0225 X

~oi~~

)(

(-716".6)0.8)(

1,...;1-(0.;98 )( 0.8007 _0.356 ~ 2.42 ₎

0.'

- Berekenen w. met be_lp van verg.8 de waard.e van U, 4aa kan

de.e geTonden tJ Tergeleken worden met de aangenomen'l1, waarna een

oorreotie aangebraoht zal moeten worden voor

A

indien

W

aangenomen

en U berekend niet overeenatemaen. De totaal benodigde le~e kan

dan geToDd.n wordenlwaarmee de slobale atmetingen van 4e koeler bekend zijn.

De thermiache geleidbaarJ:leid van het pijpaateriaal 1. te

atellen op 82 B.T.U./br •• q.tt.Op per tt. bij een teBperatuur van

86° P. Volgens vergelljking 8 1. Vo • 1

g.;!

è

1451 )(

0.0&2 1

;.1

2

1

0.034

x

249.4

+

12

°8

0.634

+ 5]11i_ Jlf7Q1 ,

In verband met eventuele afzetting op de pljpwand 400r het

koelwater wordt

nos

een h. (Ja._{oale ) aangeao . .} n van 1000 sodat

U_{o •} 1 .

i •

0 101 •

120 B.T.U./hr.sq.ft.

0.0061 + 0.0002 + 0.0010+

_ . 0

-

3

OF

ha •

Oorreotle op het benodigde oppervlak levert een waarde Vaft

6~~

.q.tt. GpV.Cdat de lengte vu de koeler .per paaa" op bijv.

5 tt. se.teld kan worden waardoor 12 p •• ae. DodiS zljn ot bijv.

S tt . . . t 18 paaae ••

»e sebru1kelijke controle op 4e tilmtesperatuur door bv.

hs.

Ll tl

t

gelljk te .te1len aa ... tal J\ t waaruit de

hs.

+

ho

+ h. + . .0 e '-I

julate t1latemperatuur gevonden kan wordeni werd achterwege

ge-late. daar de 1nvloed van de temperatuur op ~

'J '

X en c van

.ether onbekend la, sodat •• n her.iening van de barekeDing op

sroD4 T&n de gevonden t1lmtemp.ratuur~ onmogelijk la.

Ben betere oyereenatemm1ng tu •• en U geyonden e. aangenomen

1. 4u. volgena 4e.e •• thode nlet t. verkrljge. sodat met het

bere-kenen van de globale atmet1nge. van de koeler volataaa moeat

wor-den.

Oppervlak pijp per voet lengte is 0.1066 sq.ft. Totaal benodigde

•

•

-23-Voor de berekening werden geraadpleegd:

a) Badger, W.L.; Mc.Cabe,I.L.

b) Brown, A.I.; Karco, S •••

c) Perry, J. H.

Element s of chemica1 engineering (1936)

Introduet ion t 0 heat

transfer (1942)

Chemica1 Engineers Handbook (1941) •

• •

..

• -24-VI lICfE:i.ATUURLIJST.

1.

U.S.P.

2,0

77

,

04

2

2.

3.

4.

5·

6.

7.

8

.

9.

1

0

.

11.

12.

13.

14.

15.

"

"

"

11

"

ti

"

"

"

"

11 11

"

"

11

16.

"

17.

Bri t.P.

1

8

.

19.

2

0

.

21.

22.

23.

24.

25.

"

11

"

Fr.P.

"

11

"

"

2,105,508

2,131,030

2,160,

854

2,17

8

,186

2,179,092

2,216,931

2,240,040

2,324,054

2,324,755

2,328,

0

59

2,369,573

2,373,359

2,380,524

2,428,119

2,430,388

332,756

5

0

1,577

520,564

560,712

711,085

793,482

818,142

842,303

860,484

26.

Berthelot,Ch.

27.

B.I.O.S.

131

28.

Boasson,E.H. 29. Brooks ,B.

rr.

30.

Brooks,B. T. Francis A.W.

Standard Alcohol Co.

"

ti IJ

11 11 11

Shell Development C~.

Universal Oil Products.

Standard Alcohol Co.

Standard Oil Deve10pment C~.

Standard Alcohol Co.

ti 11

"

Richfield Oil Co.

Kalous, M.J.; Rambush, N.E.

Shell Development C~.

Philips Petroleum C~.

Texaco Development Corp. Philips Petroleum Co •

B.P.M.

Stanaard Alcohol Co.

Standard Oil Development C~.

Standard Alcohol Co.

B.P.M.

Standard Alcohol Co.

11 " " l.G. Farbenindustrie.

( 1937)

( 1938)

(1938)

( 1939)

( 1939)

(1939 )

(1940)

(1941)

( 1943)

( 1943)

(1943)

(1945

)

(1945 )

(1945)

(1947)

( 1947)

(1930)

(1939 )

( 194

o}

(19

h4

)

I

(1931 )

(1936)

(1937)

(1939 )

Fabrique de produits chimiques

de Thaum et ae Mulhouse.

( 1941)

4

2

7

79 (1939)

Chimie et Industrie

Produc±ion of alcohols and ketones from

olefines at the Treibs toff Werk Rh

ein-preussen Moers nr. Duisberg.

Chem. ,V.

Ind. Eng. Chem. Ind. Eng. Chem.

J±2

3,

(1949)

27

2

78

(1935)

I ~ lt a

'"

I

i

•

I

I ,

-25-31.

"Da

vis,

H

.S.;Schuler,

R

.

J.Am.Chem.Soc.

5

2

7

21 (1930)

32. Fife,H.R.jReid,E.W.

Ind.

E

n

g

.

Chem.

22

513

( 1930)

33. Furnas,C.C.

Rogers

'

lvl

anual of

Chemis try

Industrial

(19h2)

34.

G

ro

r;g

ins,P .

H

.

Unit

Processes

in

Orpanic

Syn thesis

J

(1947)

35.

Lee,J.A.

Chem

.

M

e

tal1.

En~.

53 Juli

1

0

2,lh6(1946)

36.

M

a jewsky,

F

.

M

. j

M

arek,

L.

F

.

Ind.

Eng

.

Chem.

30

203

(

193

8

)

37.

M

asaharu

Katuno

_, J.Soc.Chem.Jn~.napan

41

Supp1.bind

75(

1938)

38.

"

11

" "

"

"

"

42

11 11

4~~(1939)

39.

"

11 11 11 11

"

"

43

11

"

5

65,106(1940)

40.

11

"

"

"

11

"

"

44

11

bind.

903(1941)

41.

"

11

J.

F

ue1

Soc.Japan

19

₃₅

(1940 )

42.

11 Il 11 Il

"

11

20

23

(1941)

43. Ormandy,W.R.;Craven,E.C.J.Soc.Chem.lnd.

47

317

T

( 1928)

44. Perry,J.Ii.

Chemical Engineers'

Handb

ook

..

_(19hl)

45.

PlantsS.G.P.~

idgwic ,

N

.

V

.

J.Soc.Chem.lnd.

40

14

T

( 1921)

46. Shiffler,W.H.,e.a.

Ind.Eng.Chem.

₂₁

1099

(1939 )

47. Shreve,R.N.

The Chemical Process

Indus tries

(1945)

48. Zabrianskii,E.I.

Chimie et Industrie

43

23

( 1940)