Fabrikage van mono ethanolamine

I

onderw~rp : '. ~

/ ;I

ia

7/

IR

,IelE

j/

~

A/

____ .. -.' ___ ~*''I'\_''_:'' ... ;~-o . _ ;0" , .. " _. ______ ',_0 ___ ._.~_ •• _ ... ; _. _0_" .~ •. 0_·.· .. ~~ .• 0_ o e '

/1tJ&'O

~

E7//,4/1/~L

,4/fIAiE

.~ . . . 0 . . . ",~"'" ~ • • • • • • • • • • • • • ••• 1 ... ~ •• " .;0. .. . . .. . . 0 •••• ' 0 ' " .~ .. _ •• ~ ... . . . 0'_.

,

'

-

u -, '1;?: V ,." NH₃ ',;

I

1

I ! I r I

~

-

+--

-~---\

-

Ic

w!ter

J

stoom -.-

--;et

i

hp

,

,;i

tf~

·

~·

-I-~ I :

I

,

,

~

--

--

--

rp

J

MONOETHANOLAMItE .RAM,BOUW ,.t!É.!. 64 SC H AA L 1: 20 o 2m

r '

U

u

I • - - -

----

-

-

- - -

-

-1

}'ROCESSC:i.::_:X,lA ov:;,;:s. DE Fl\.BHIlUI.GE vJû~ J1JIONOETLiA.1JOLANUm

INLEIDIl.JG (1C?)

Het monoethanolamine werd in HlbO het eerst door Wurtz bereid uit ethyleenchloorhydrine en waterige ammoniak.

Vanaf 1928 wordt het op industriële schaal vervaardigd.

Na 1931 komt er een duidelijke stijging in de

geprodu-ceerde hoeveelheden. Een belangrijke fakt or bij de pro-duktie stijging van de ethanolaminen omstreeks

1940

vormde de oorlogsindustrie. Dit blijkt uit de volgende gegevens (16).

Ethanolaminen, hydroxyalkylaminen en diaminen; uitgez.

ethyl eendiamine. jaar

37

38

39

43

46

47

u

.

s

.

DuitsI.

4

.10lJ

ll.

4

,

4-

11S7

5

,

7

bOOO

23

35

40

Engel. 91

147

203 Z'wi tserl.

440

7716

15434

Een belangrijke oorzaak voor het in de laatste jaren sterk gestegen verbruik is de ont1:vikkeling van sy:nthe

-tische wasmiddelen en oppervl akte akti eve stoffen.

(11) Afhankelijk van de marktverhoudingen ligt de hoog

-ste produktie van de drie ethanolaminen bij mono- of di

-ethanol amine. De totale hoeveel heden van deze beiden zijn ongeveer gelijk. Het trieth8nolamine maakt ongeveer de helft ui t van een van beide bovengenoemde a'11inen, en daardoor 20 ~ van het totaal.

Op industriële schaal wordt aJleen b.et ethyleenoxi de

-ammoniak preces gebruikt voor de fabrikage . De drie aminen worden daarbij tegelijkertijd geproduceerd. De stoffen worden verder als volgt afgekort:

Monoethanolamine i']~~r~

Triet~:.anolamine TRA.

De ethanolaminen kunnen belangrijke diensten bewijzen als korrosie inhibitor b.v. in koelwatersystemen.

alkyl-u

2

aminen te vergelijken. ,.et water en et~anol zijn ze

vol-ledig mengbaar. Onoplosbaar zijn ze echter in apolaire

media. De ethanoladinen zijn hygroscopisch.

De toepassingen van de drie ~rcdukten lonen niet

sterk uiteen zoals blijkt uit 1Jet vülgen'~e ove-v-:=.ic"t.v::g,:g, ete -t-eep8:ssi-ftgsgeèj-ecl _{e:::>: (l~) .}

Gasabsorptie Oppervlakte akt.3~. TussenproduIcten Textiel~ul~=to~~0~ Toiletart il<:elen Was-

eL

poets8iddelen Overige toepass. 10 100 ja 20 ~_O

15

25

TOEPASSINGEN VAlT :CTL.L~~';0LI\..IIIN:;:::N (~ , 11, 18)

TEA 20

50

10 20 100

7b

In vele gevallen, zoals in de literatuur uit de aanduiding

"etllanolaminen" bij versc~~illende toej)assingen blijkt,

zijn zowel j,LEA', DEli, en TEA bruikbaar' voor een bepaald

doel. De reden uus dat hier herhéiè..i.ldelij k ook over DEA

en TEA gesproken wordt vindt zijn oorzaak in de nau~e

verwantschap tussen de verschillende gebruiksmogelijkheden

van deze stoffen. ~oals uit bovenstaande tabel blijkt

worden grote ilOeveelheden HU en DEA in gasabsorptie

processen gebruikt. ~EA dient i n het Girbotol proces

voor de absorptie van =28 gas. Voor het verwijderen

(uit synt'uesegas) of winnen (ureurn- en vastco

2 fabrikage)

van CO" past men eveneens ethanolaminen toe (LiÏ!;'li en DEA) .

ê

Bij deze abSOrl)tie processen':.'erkt men met v'laterige op

-lossingen van de etLanolaliünen.

Een belangrijk veld van toepassingen is dat der

opper-vlaktaktieve stoffen. Van et .. anolaminen maakt men met vet

-zuren zepen. De vrije OH groep kan men al dan niet sul fa

-teren en uit jet sulfonzuur het Na zout bereiden.

Deze stoffen vinden toepassing bij olie - water emulsies,

kosmetika , het wassen van leer, het stabiliseren van

emulsie- en suspensieverven, het stabiliseren van kraak

-benzine tegen harsafzettingen, wassen van texti el, so

l-deervloeimiddelen en bij insecti cide oplossingen als

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

-u

'.

u

3

Ook worden ethanolaminen voor de bereiding van demulgatoren

gebruikt. Deze stoffen zijn van belang bij de scheiding van aardolie - water emulsies. Aan verschillende produkt en worden et,lanolaminen zondermeer of als verbinding toege-voegd om de eigenschappen te verbeteren. Voorbeelden hier-van zijn: het soepel maken van kunstzijde, toevoeging aan appretteermiddelen, oxalaten van etLanolaminen om de vul-canisatie van rubber te versnellen, fosforzure ester van

ethanolaminen in lakken, in katalysatoren voor de bal(eliet

-bereiding. Een belangrijke eigensc~ap van de ethanolaminen is de roestwerendheid. Aan antivriesoplossingen en hy

-draulische vloeistoffen worden dan ook ethanolaminen

toe-gevoegd. In de pi,armaceut isc~';e industrie maakt men ver

-bindingen met ethanolaminen en pharmaceutische stoffen om deze beter werkzaam te maken. Ti,_eophylline en arseenzuur

worden b.v. op deze manier behandeld. PRIJZEN V Al\f DE ET_illNOLAl'ilINEN

1963 (23) 1964 (N.V.C.P. )

MEA

-P

2 - /kg f

1

,

75

/kg

J

,

DEA

4

,

-

1,75

TEA 1,83 1,55 (85 gew .

%

z ui ver. ) VERSCHILLENDE PROCESSEN

(27) Het chloorhydrine proces verloopt volgens de reactie:

CH

20H-CE2Cl + NE₃ + H20 H20 + HCl + CH20H-CH2NH2

het water blij kt eeL, zeer belangrij ke invloed te hebben.

Zoals hieronder zal blijken werkt het als katalysator. De optimale NH,,/ethyleenchloorhydrine molverhouding ligt

.J

bij 8. De ammoniak concentratie bleek een geringe invloed te hebben bij een b8paalde grondstoffen verhouding. De optimale temperatuur bleek 900 C.

Dit proces is op industriële schaal toepasbaar. Andere bereidingswijzen, meer voor synthese op kleine schaal geschikt, zijn:

(3)

De katalytische hydrogenering van CH0(OH)CN

c-De reactieomstandiglleden hierbij zijn: druk: 700 atm, temperatuur 1000 C, katalysator Al-Ni, en als oplosmiddel methanol. De produkten zij n dan MEA en DEA.

3

a A nr gew·lv 1 25 2 25 3 25 4 10 5 60 6 60 7 80 8 80 / / 9 95

TAB:2:L VAI\

DE

OXIRANJ 2'Roe3SS~N

B e D E F G

molverh. ato oe sec gew. ~ó, gew.%

I ,

S

70-90 100 300

9

8 24 4 70-90 100 300 49 38 1 (0-100 100 38 18 24 0,4 70-100 100 282

₃

_,

_J

12

,

6 7 60-80 100 126 50 33 7 60-80 135 126 58 31 8,5 60-80 100 400 ₅₉ 29 8,5 60-80 140 120 72 22 9 60-80 100 1200 60 31

BETEKEEIS DER KOLoc·j;lJEi~

A .iaterige am.TIoniak oplossint:' ,

B T:Tolverbouding WT~/etl=-yleenoxide ,

)

C R e actiedruk, geen gasfase aanwezig,

D Reactietemoeratuur,

E Kontakttijd ,

In de resterende kolommen is de onderlinte

verhoudil'@er produkten en bijllrodukten in

gew.? aangegeven.

F l"rEA,

G

DEA

,

...

1 , TEA,

J TEA glvcolet~ers.

! {/ ,i ,.J .... ') ; ( I

tI'

1

_I

-H J

gew.

'IS

gevJ .~;o 8 13 52 79,2 4,9 17 11 12 6 9 ~-\ i

•.

L I - ' \ v.:

4

met H₂S0 4 geeft MEA.

wordt op de volgende

~-

CN

+(CH

S

)2=C=CH2

De tertiaire butylether van MEA wijze verkregen:

H

+ H₂SO - (CH ) =C-O-CH --CN

~

4

3 3

-

2

(17) De kondensatie van nitromethaan met formaldehyde en de reduktie van het produkt met

H

2 tot

mEA

.

CH

3N02 + CH20 - N02- (CH2) 2-0R MEA

De zuiverheid van de verkregen produkten is een voordeel van de bovengenoemde syntheses.

E1!,"'T ETHYLEENOXIDE - A1VITvIONIAK PROCES.

6'

In zeer vele literatuurbronnen werden procesbeschrijvingen gevonden; dit is verklaarbaar vanvJege de vele versch il-lende omstandigheden waaronder het ethyleenoxide proces bedreven kan worden. (1, 2, 6, 11, 13 , 14, 16, 17, 18, 19.) Een zeer volledig overzicht van de mogelijke

reactie-omstandigheden vermeldt (1) . ( zie Tabel.)

De mogelijke reactieomstandig~eden zijn: (11, 14, 16, 18.)

Grondstoffen: Ethyleenoxide en vvaterige NR

3 van 30 gew.%, een molaire verhouding l'JE

3

/ethy leenoXide van 1 tot 30, drukken van 1 tot 115 atrü en temperaturen van 28 tot

2750

C

.

Bij lage temperaturen blijkt gewoon staal voor de reactor bruikbaar (16), een nadeel is dan echter de zeer lange kontakttijd van

3

uur voor voldoende omzetting.

(1) De onderzoekingen waarop het Brits patent 760.215

gebaseerd is, hebben dan ook vooral ten doel gehad deze kontakttijd te verlagen. Hoe men hierin geslaagd

iS

/

~lijkt

uit het volgende overzicht.

Kontakttijd Waterige mi, Et h. Ox. geh. Voorw

arm-opl. j in react.meng. temp.

<30 min 10 - 9:..; ja <50 Iv, beter 80 - 1500

<5~ 'jo.

)Om tot 120s 10 ~r-::

....,./ ju <35 /0

< 120 sec. 40 80 /0 _<35 /0 /0 zijn gewichts procenten.

,.

( Max. temp. 2750 C ,./ Ol

--_ _

____.

..

~

~

A/Ai/~

bK.

,

.z

.J

~

!'

~

"

'11

~~

I[,"

.ri

iR :1

:ti:

.11~11:li

II!! i :11 , r

n ; . l ill !.'

~I:~

_{, :. :': .. ;;}

::;:ii

l

i-ii;r~i"

r:i," ;.

.. ,j"

1;

,; '"

'ti

,

I

"H',

,.,j',. ,., " ' , . '

'. ".,

.,,;..,1 "., '"

iii

;~:

j,;

.1'

"I'" ,'"

:~

..

,.,~.

'·.i ti: ,1; •.

"~Ic

:'tl

I.

:'H :"':"

,,~

, ... I:::

.",

I

jri

l

l.i

'i;

'T _. ~, ri~ . . . _{:::II::jlll . 11:: j:11} d .... ,

lii'

_{: ": : ' "} I·i; ,. " "_,,' ji ' i l l : ' ~."-•• ' _{.• . Ii1 11" I'" ..} ~.:.;:I:l.;.:I!... , . _{.. . . " , .,}

1 .

II!I :::i:,: !I . :; : . : ; f. " .

. " . 'I·. 11. 1 :i ..

::

.~

i~

,::l

U

.:.

'f.;.

,.L!::

..

:II! .:.:'1'./.:.::: .. 1.:

1."'::: ...

>.

;,.

".'.:,

.

:

,;.;/

;,.::,,:

,;..

..

,.:

~:

.

•

:

.

::.

:~

. 1~'.,

.• 1,

1:

~~

:

~

.'

I.o.

:

Ji.

'

'.A!~lL

:.

~.

~: ::~: r;~

,:;

;;;~I

h

i

ij.i:

l

: ;JI: "1' .1:', '"

:

~~

"" ",,",' ..,.

,

~

~

""

..""

H

.

.

i

'r-:t

rr

"'irrtr

1

liP

'::'

~

I

""

"

" ..

~

:

... --... ,'. :

.~

;

!

~;

!;

IWi

!::.

;

1.,

'i:

::

1

~

::

i

(

'!E! I:!.:...: : ::. !: . ".1:: i ;i ; :·i; ,i,· :., I .'" , " ... ' "u . " ','

~,i

J

,"i: ':.:1 :t:I!,!' ::1.

~

. ',',', , ' :i l

!

..

~:

:.:. AL. :',; .:;. " . I ' , " . ' " I . ., 'I: ... . . .; i: I; ;i I: I j-' I i 11' IJ i I ': I

::;

~

' ... I . I:... . .. Ir:: , ' : I . "I" .,.. In : iJ i .. : ,I: Iq! II! I. :!: .

!.l,!.··. :.I.·_!:

~

,:.~

I::' :I;i" ::ij :i,: .1' :'1:11 ' 'I ,,, ' . . .. ," .... lil ITll " " " ,,' 'r; . . I I I :I! lil! :1: . . . 1 . : : : : : : : : i l ....

'1

1

1

111 '!I " ' " i I, 111. . .. 'i

i

i

I;; ::: i 1I I i ::! II!!: t " " : : 11 1' . : ' , ... i ,: 11 ,,:, I':' L . i,!: I : I. I!, '.

I:!; !Il+ : .... : : . , : ::1; i: i': :1: :11;::, ' . . . . , . , '[iIjII'1 I1 I ,lil ' i ;:i :11 :'il ifii H : i l l , : : ,:1:

TT , . .. . . I ' iil: i iij: 11

~~t"~

iil

~:i

:il!

:~:I

~,::!

I : :1,1 •• ,: I , I ; : : I ! ' ,;;j, . , .:.:: .:::: :." , ' 1 : IUil1 :!I :!:

:;i'

ill!

:!:;

1:1: .

~;;I::i:

, i i i iiil ii[ ii' . .... , ... ii' "I 'I.' Hli tt_{l l}!:,

,I,'

I!I

i,.,.

' : ' i i " IT I'i: i'l; I:!I !rU ::1[." ... , ... ..

1

':,1'1' :,lli !liiiJl'l iil,l n." llt.I! ..

:::1

::~

:

..

1 1: ;1'. '

,

~

:~

"1' ., ',. ,. '" ".' .. : :: ti:' !,.: ,'"

.. I . , - .. ,'j .. ,;

:::i

1.1 I , ' 1 . . . , " ,.

::,.' ;" :':,' .:, :, I

~T,I

l't'l

lr

t' .::': 1

.;.r;

.

>IC' . " '11" . ,.,J ,lil 'H. 111 , :, ,':1 :::. :. ;,'1 '1':1:,1 ;.1::. '1 i:,·:.' i:1

1 11::

;ï lll: :/

tri:

l1t. ,. . . I ::: ':1 . " : j

~.!:

.. : ( ' 11111₁" . :1;1 i:: i:;: I,., ::1 . . '1 ," .,; ''I' i

,:i'

l

iiH

iii

J

iui

iil,

Iill

iui,!.!i" ."

.

,.

",'t

i" " , i "

I

!I"ti •.•• ;': •• , •

, ; " c

"

~

'

~,i,,:

',j .

••

";hl'iB

,

~,ï '

~

L"

·.i. . '."" .• ",

I; • ,',

ii

.

~.

i11

I 'E''-I'I I ' .. · :'1'

1"

1

7

.~

::'.

' : - : i ... I . ' ! 'i ' :: ... ::: li'.

:!::::

:~t:

~::i

:t

ÜL±

;Iic

lill ,:,' ' t e - : .. li" .. "if

I:...· " " "I" ,i:! i:: I::! 1: I ;'. C . " , . . , ',I, ' I'.' .

I \.11 _{:~ i~} H_{':~ ... :'1 i/'; :.: lil I':! .. : . . . .} l '_{, ~} :_i:, .-:.ii :)~. _.1'

_I.

_,I

,;' . lAl "

:~

>~

i

: 1 . I ' l I " " " , ' j:::i

l :

III

; I tJ ;:1 . i i ' : : . ,

I:l

~:'

, , , ,..

,;

i;!?i'

;

i .:

~

l

,11 i ::: I I i, i:. : i. '; :,' O l " • " , . i 1 I "

:.,: .. '::. . 'LI'~I/~~ 1 1 , . 1 . .

f'..

:;.

;

ii: . ::, . , " , 1

: {. ... .. . . . " . ,1 ; :. :.,

' ,,. .. ', i :/i; .' ! . 1 ' . . ... .. . . ' . . ... H' : : ! '1: I:. _. .. .. l . . "1

. • I , I _.~. "

I,

I \r

-"

1

T03LIC_ ,TII~G BIJ DE BBT'ALING VAN DE IDEALIT_UT VAIJ DE

BJISREACTOR Reactorlengte

p

gem.

~

dbuis massastroom volumestroom

-v

Aantal pijpen parallel

25

JJ3

1,07.1 0-

4

0,02

₅

0

,

556

'7 1,01.10-J 2,04 10 Re r-_('

,

('

_,)

4

.

10+

5

m kg/m

S

2

:

N

.

sec/m m kg/sec

m

S

/sec m/sec

Uit de korrelat ie (29) volgt: IDeff

= 0,11 Bo ₌ L

_ct

_-

V.d

ID_eff + 0:<; 9,1.10 .-/

v.d

Een b~isreactor met een getal van Bodenstein van

100 benaderd de ideale buisreactor al zeer goed,

men kan in dit geval dus zeker spreken van een ideale buisreactor. I ', , ~l."

r

, I '. f

.

~ 1 \ i \ ;. (~"

,

,

/

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

-5

Vanwege de koeling van het reactiemengsel, de reactie is exotherm, dient de reactor een grote L/d verhouding te

hebben. Een andere reden, die voor een grote L/d

ver-houding pleit, is het feit, dat volgreacties mogelijk

zijn tot DEA en TEA. Dit TEil. kunnen met ethyleenoxide

weer glycolethers gevormd worden. De ideale buisreactor

dient dus redelijk benaderd te Borden. Deze benadering wordt door het dimensieloze getal van Bodenstein

aange-geven. Bo = v.L • (29) ID ff vindt men uit een korrelatie

JD eff . e .

tussen JD

effe

v.d

en Re.

Een geschikt systeem om de reactiewarmte af te voeren is

een kokend vloeistofbad, waarin de reactor is

onderge-dompeld. De 'warmteon tw ikkeling heeft men in de hand door

het ethyleenoxide gehalte in het reactiemengsel kleiner

dan

50

gew.~ te houden. De reactiewarmte bedraagt volgens

(1) 2b kcal/grol ethyleenoxide. Volgens de

groepsbij-dragen van van ~~revelen en Chermj.n werd een reactie

warmte van

2

5

kcal/grol et '7leenoxicle berekend. ".ierbij

we~den de produktverhoudingen van het gekozen proces

aan-gehouden, omdat de berekende reactiewarmten van de volg-reacties onderling iets verschilden. Tengevolge van de

exotherme reactie komt er een t!:~ol.. Spottl in de reactor

voor. Deze ~ ogere temperaturen zij n ec~·~ter niet ongunstig,

zoáls beneden nader verklaard vvord t .

Voor een reactorvoeding van

25

bew.~ waterige NH~ werd de )

invloed van de molverLouding NH

3

/ethyleenoxide onderzocht .

De reactie speelde zich steeds tussen 100 en 2000 C af.

Gerici1t op een zo hoog mogelij ke MEA produktie dient men

de vert ouding groter dan

4

te kiezen. Boven de

15

is de

winst aan ~EA zeer GeriLG. Jen nade: l dat bij deze hogere

molver: oudingen steeds sterker gaat spreken iè de stij ging

in de destillatiekosten om de te recir culer en IJH

3

en H20

stromen af te scheiden. Aanbevoé}ln iJordt tussen 10 en

4

te werken. Een kompro~is wordt verkregen door met sterkere

NH₎ ~ o_,. TJlossj.nsen t ei:verken. lIierdoor drukt men tenrilinste

de H

20 destillatiekosten.

KONTRüLE

VAN DE IN (1) VER

ME

LDE REACTIE

SNELilEIDSKONSTANT~

M

E

T

GEGEVENS UIT

('31).

(j l) Bull.Soc. Chim.Belg. ,56 (1947) 349-368.

De reactie snelheidskonstante werd bepaald in een waterige

oplossing bij gelijke koncentraties der reactanten. Deze

koncentratie bedroeg 0,5 grol/I. Veronderstellend dat de

dichtheid van de oplossing nauwelijks van die van water

af-wijkt , werd, voor NH~ en ethyleenoxide als reactanten, de

J

H

20 koncentratte berekend. Deze bedroeg 53,8 grol/I.

Hiermee werden de in ()l) vermelde k waarden omgerekend naar

de gedaante van de kA waarde uit (1) . De volgende waarden voor

de tweede orde snelheids konstante worden gegeven:

Temperatuur: 150 200 25° dimensie

0,35 0,54 -2 grol/l.min

k 0,82.10

0

-8 /

k corr. 2,01 5 3,10 4,71.10 grol l .sec

0

De in (31) vermelde aktiveringsenergie, berekend uit de

k waarden, bedraagt 14,6 kcal/grol.

o

k werd gekorrigeerd volgens de formule: ko

o - -- 2

Met log k

=-E

oe.

R.T.

2

,

3

+

k

o corr. omgerekend naar

k o corr. kA

6

,8.10

-

6

=

5

.10-

6

A 60. (H 20) werd de 100°C. A bedraagt + 3,39. grol/I. sec 11 k o corr.

Deze snelheidskonstanten ste~nen dus zeer redelijk overeen.

u

Reactie

6

BIJPRODUKTE1\

Bij lagere temperaturen \',lorden de triet~lanolamil1e eth~s

gemakkelijker gevormd.

TJ:I.;A + C~2~/H2 + H₂0 ~ Tl~.Aglycolethers.

De oorzaak ligt bij de gemakkelijke vorming van de

quaternaiY6 ammoniumbase uit TEA.

'T'EA _-'- + eTT _-:....,2c/- CE ₂ + 1 _'·2

°

~

...

O"_.. ~~_" ' _{• _.}

i\:-r

(C F OLl" )

2-~4.l- 4

Deze sterke base katalyseert de ethervorming. Tussen 0 en

50

0 C is de snelheid van de clhervorming zelfs evenredig

met de basekoncentratie. Boven de 1000 ontleedt de

CJ,1.1aternaire aL"-IllOni_',Lr:J h b.S3 sl'el tot II

20, TEA en ethyleenoxide.

Er 0::-2.JC;:,,~ét:::t 1a-"., ,,:-'inig IJijilyodukt doo::c- de laG'e base

-koncentratie. Door ~cut~b:i=ati: ua~ de

toch nog

a&n~czige

base vermindert de hoeveel,-'e id bij l)rcdukt nog meer.

I''IJ.S ojJl_os~ic_c_el iE zoals boven vermeld is \'later gekozen.

~it8 bet o~los~iddGl eeil beschikt kookpunt heeft kan men

ook andere dan water gebruiken. De 02 groepen blijken

essentieel te zijn. DaaroD kan men ook in een phenolisch

of alkohol milieu werken.

Snelheid IJe reaeti(.llneL:..c:Ld voor de ~·.T~A vormin~: bl i jL'!5 ~ voldoe:&:.

aan de vergelijking:

~~

= kA. (a-x) . (b-X).(c+x)2. De reactievergelijking luidt :

1'\1:'2' + CTT

r"'IU +

no

":

--.

_I/.C::GJi + BOH

'::2 - 1I'-~2

.J ₀

a- ): b-x e v _e

-'-c= grameq. /li ter. I~en grame:::. is hier het grol gelnicht var>

het onlosmiddel gedeeld door het aantal OH groepen per mol.

- 0 l.s - 0'

'-Bl' J' . 100 1-·"b"1" _."j: J t1-+ b , d.e sr:.e - 1_" ~e 1 cJ .sl(OnS 1 t an e t 1 CA = Jh . -10 .

Bij bovenstaande snel :eidsvergelijking wordt de vorming

van DEr'\. en TEA ver"è'aarloosd , di t is geoorloofd als a zeer

groot is ten opzie ·te van b. De invloed van het oplosl1'J.iridC'l

blij~t ~el zeer duidelijk uit de k~adratisehe faktor in de

snelheidsvergelijking. ~ieruit volgt ook dat bij kleine

oplosmiddelkoncentraties 3~n duidelijk autokatalytisch

effect zal optreden • .goc J 8 g&] bl~)lron.Zie t abel op p.

7

.

De volgende tabel werd berekend met bovengenoemde snelheids

-vergelijking. De resul taten werden getoetst en waren in

overeenstemming met de praktijk .

'. ,

7

Proefomstandigheden: temrperatuur 1000 C, molverhouding

4.

rUIS

Koncentr. 'I'ijd (in sec) nodig voor omzetting van

80 90 95 98 99 99,5 eth. ox. 10 ;0

9

71 261 1320 4000 16000 voor : (2 !' 1:'/ J:-' 2 ,:;'c t. 50

;0

144 320 940 3150 6800 22000 95

%

720 840 :::. :.., :-~ 1900 "<.:J j ~) 4800 / ) - I •. ~· 8300 24000

Zoals uit de weergegeven tabel blijkt, is de omzettings-snelhe id met vvaterige arrL'1loniakoploss ingen van 98 gew.

5b

en sterker, sneller boven omzettingen van 50 ;0, dan er beneden.

PROC.sSKZu~E

Vanwege de korte l<::ontDkttij d werd het Oxirane proces 8 gekozen. ~oals boven al benadrukt TIerd is een korte

kontakttijd belangrijk. ~et korte kontakttijden wordt de

reactor beter benut. Een ander aantrekkelijk voorde21 van proces 8 is de gunstige verhouding tussen produkt en

,( r) (/). t~" Î ( /

bijprodukfen. Dit heeft een gunstig effect op de destil-latiekosten van de T'CEA destillatie.

Een andere fJeg zou die via het etn-yleencLloorhydrine proces zijn. Volgens (17) wordt dit proces technisch niet toege-past.

DE GROOTTE V iü~ hET PROC.r:;S l'~N DE PLi\.ATSKEU ZE

Een gebruikelijke produktie grootte in de U.S. (11) is

4500 tot 14000 ton/jaar. Dit zijn dan steed~fabrieken

voor alle drie de ethanolaminen. Neemt men de gemiddelde produktieverhoudingen van 40, 40 en 20 ~ voor respectieve-lijk r,IEA, DEA en TEil. en een totale produktie van 7000 ton/jr. dan volgt hier voor rfIEA een l)l'oduktie kapaci tei t van

3000 ton/jaar uit.

Een geschikte plaats voor een dergelijke fabriek is het Botlek gebied of Delfzij l. Hier zal Len een groot

afzet-gebied vinden. lmm.ers :;;0 jO van ',!EA wordt als gasabsorberende

stof gebruikt voor }let zuiveren van raffinaderij en synthese gassen. Ethyle~noxide moet in Delfzijl nog aangevoerd worden.

De J\!}L" wordt (in de toeko!Tl.st, Ll Delfzijl.) ter plaatse

---

----

--

-

--- --~-I I i . 8 e.Io\ De I

fzj

1 ~eproduceerd. In 1 '

.~1e""G Botlek gebied~ beschikt men bovendien

over uitstekende af- en aanvoer mogelijh:heden voor

grondstof en produkten.

uITGEBREIDE PHOCESDESChRIJYING

De ingaande processtromen zijn ethyleenoxide, suppletie

NH~ en een weinig suppletie water. Het ethyleenoxide

J

wordt direct van ~ ata naar 70 ata gepompt met een

plunj erpomp. De sUDpletie :l--I./ wordt van 11 ata naar 20 ata

- J

in de recirkulatie accu gepompt eveneens met een plunje

r-pomp. ~;.et weinige suppletie water, de reactie verbruikt

geen water , wordt aan de water recirkulatie accu toege-voerd. Vanuit deze accu wordt ~et water van 1 ata naar

70 ata gepompt. De NE,., \ivordt op dezelfde manier vanuit de .J

accu van 20 ata naar {O a ta gepom.pt . De hierboven genoemde

pOHlIJen zij 11 allé enkel-7erkencle plunj erpoDlpen. De drie

reactor voedirrgsstromen Dorden nu, nadat het et, yleenoxide en de lll~ tot 14_00 zi,jn voorge'.7arrn_{d, - . et water wordt}

..J

niet voorsewarmd, omdat het al 1000 is - gemengd en de reactor in2:;evoerd. In de reactor ·wordt (Le reactiewarmte

door stoomproduktie afgevoerd. Na 120 sec verlaat de stroom de reactor en wordt dan ontspannen. Bij het ontspannen

daalt de druk van '(0 tot 20 ata en de temperatuur van o

140 tot 110 . Het vloeistof-dampmengsel gaat daarna de

l]-1

S

kolom in. Deze kolom werkt bij 20 ata, om de NE---') ~ nog

met koelwater te kunnen kondenseren; de kondensatie

-temperatuur bedraaLt dan narJ.elij k

50

0 C. De zo

gekondenseerde l,~H_ vJordt dan naar de IJHr.- accu geretour

-~ .J

naerd. Een nadeel van deze hogere druk is echter VleI een

hogere bodemtemperatuur, deze maakt het gebruik van

dowtherm noodzakelijk: de bodemtemperatuur bedraagt 2110 •

Voor st oomverwarming van de reboiler zou men stOom van

ongeveer ~500 = 40 ata nodig hebben. Via een buffertank

wordt het bodemnrodukt naar de waterkolom gedrukt, die bij

1 ata werkt. De resterende druk in de voedingsleiding

wordt door een ontspanning verminderd tot 1 ata. De

temperatuur daelt daarbij van 211 tot 1100. Het over de

top afgedestilleerde water wordt teruggevoerd naar de water

buffer-u

\

.

/

9

tank naör de vacuumkolom gepompt. Voordat deze

vloeistof-stroom de kolom binnengaat wordt zij ontspannen van 1 ata

naar ll rnm

He

.

.iJ~emlJeratuur daalt daarbij van

170

tot

78°

.

In deze vacuuIlLk:olom, die bij een vacuum van

10

tot

1

3

ram Eg werkt wordt het MEA produkt over de top gedes

til-leerd, bij een temperatuur van

71°.

qet bijproduKt verlaat

de bodem bij

157°

.

I\1ASSABALANS

OVER REt\CTOn

:::,j1:I

3

Eth.Ox. IN

0

,

35

8

(21

,1)

0

,1

08

(

2

,4

8 )

0

,

090

(4

,

99

)

0

,

550

kg/sec :NR

3

suppletie ==

0

,

03

6

kg/sec

]1/fASSABAL1\t"S OV~i~H

rno

CES

IIJ NR

3

°

,

0'76

../ Eth.Ox.

0

,1

08

MEA

DEA TEA

0

,

1~·4 kg/sec LJIT

0

,

322

(1

9

,0)

( grol /sec)

°

,

o~)O

(4,99)

0

, 10

4

(1,

71)

°

,

0

.J~ '7~)

(0,

3 0

)

°

2

°°9

(0

,

06

)

0

,

557

kg/sec UIT

0

,1

04-0

,

032

0

,

00.3.

0

,

145

kg/sec

-rIARl':ITEB.ALLtl\!S üV:SH HK'..CTOR N'~ VüOR:f.üR~,lJ:.;HS (Standaard

0

°

C.)

H

2

0

Recirc.

100°

rm:

3

!l

50°

NH

3

Suppl.

30°

Eth.Ox. .../

'

;

'0°

NH"

Voorw. ~.8

-.J Etl' .. Ox. !1

30

-IN r , rl

7

.J i , 8'( ,b

4

,

8

6

,

8 14001~,7

140

0

2/i

,1

55

8,0 l~l,N UIT . ' I

,

.

, ' . ~.

360

Kw (Uit TI-x diae;r.)

360

De reactiev\'arl'lJ.tp ITb.':'. 278 Lw wordt volledig afgevoerd,

u

rm

3

r,-OLOi/~ RTl .1.'

QK

QC

H

D

H

K

H 20 Kolom HF

%

QC

H

_D

11K

MEA KOLON 520 8(30 Kw II'T l oSl

199

380

Kw UT

74

,

0

86

,

5

BETEKENIS VAE DE S"nmOLDN

UL ..

69

,1

210 S20 UIT

266

3'7

,

G

.zw

378

KVJ UIT 114,8 20 ,8

17

,

6

1

53

Kw

HF

o

_'l'K QC H_D ~IK

Enthalpiestroom van de voeding,

~rmtestroom in reboiler,

.farmtestrool:J in kondensor,

EntlJal pi estroon -Ilanet destillaat, ~ntLal~iestroom van ~et ketel produkt.

0

o

...

1---252 ./

k

ENGINEERING THERMODYNAMIC·PROPERTIE8

700~--~---r----~--~r---~--~'---~---;~~-r----n700 400 350

..

300 ~L _{O '} u

..

_~ 250 a. 11 e .5 WoI.r, o Oeg.C. 350 300 2!10 200 .I SoIld -Ieo H+-t--+I----I-+----+----If----t---+--+----+---t---+---+t-I50

Ammonio eonc.nlrolion, Wei9ht Froc,lq!l

o traUon diagram tor aqueous ammonia. Retereooe .tatee: Eiithalpieo of llquid water at O"e. aod liquid e ero. NOT.,: 10 order to determi08 equilibrium compooitio ,a vertioal may ~ e~ected (rom aoy liquid

oom-oe aod its ioter8ectJoo'with the appropriate auxiliary line determioom-oed. A Ilorioontal (rom thia intereectlOD wW

mvapor oompoeitJon 00 tlle appropriate dew line. An examp~ at 48 per cen~ ammonia and 20 kC./8Q. em. ia

0

o

FIn. IS. Enthalp ammonia at -77· pooi tioo 00 any boi eetablieh the equili

indicated. (Bo~1'.i .... T""bitc:Ae "'Aermodvnomik," T. SteinkopJf, Lflp%iq, 1935.) ,

",1';

.

11

.~.

---_

.

,

v

- -

-1

1

OVER ALL,VARr:lTEBALANS

UT

"G

IT

Rea

c

tie

warmte

270

Reactor

K

oeling

270

NH

3

Suppletie

L:-

,

8

Kth.

Oxide Voeding

6

_,

_u

c·

Iffi3

Voorwarmer

197

Eth

.

Ox

.

ti

24

,

1

Q-- r~-I ,,~.L r/

520

K _J QK

H

₂

0

19S

Ql{ I,iEA 86 ,J Qc 1.-.[rC2

641

.J QC

_H

₂

°

2

6

6

QC MRA

114

,

8

H D

MEA

20

,

8

-:-T hiR.!\.

Bijprod.

1

7

,

6

fiK

1308

Kv'!

1330

Kw

Afwijking

:

<:

2

iJ.! 7° •

TOELICHTING

._ _ __ . _._ _ BIJ P -, -X l)lAC'P T -Ui •.. !. ~.L T.11-T 0,: - ~T r-~2 _

°

• ~

J

'

l:emlJera "Guur Lraj ee

t·

-

bij ü.m,spannen 140

-

110

0

c

.

Vloeistofsamenstelling

0

,

395

gew

·

ei"

7°

J)fullP- _ti

o

_,

G

_J

40

₁₁

Vloeistoffra

c

tie

b9 ti

Rmin.

=

0

,

227 R

=

3

.

Rmin

=

0

,

b8

1

Aantal t

l.

eoretiscl:..e

sC~lotels :

6

Kolomstr

o

men

:

L

R.D

=

0

,21

9 kg/sec

V =

0

,

541

L'

=

0

,

b03

V'=

0

,

3 08

;~ u/ 7° NH

3

(

U

it

,

Grafisc e

bereke~ing

v

an

de

NH

3

kolom

.

L

i

jnstukverh

.

)

0

,

384 kg/sec

0

,

173

0

,

551

0

,

322

0

,

235

+

· / 0 0

o

( - - . ,

I·

I

u

-12

TOELIC=.TING BIJ HARI'ilTEBALlUIJSEN J:!:L'T BIJ KOLOrvIBEREKJE l'JINGEN.

Voor zover geen enthalpie gegevens gevonden werden, werd

de enthalpie van een bepaalde komponent berekend uit de

soortelijke warmte,bij de temperatuur tussen die van de

komponent en 0) 0 C, vermenigvuldigd met dit

temperatvur-verschil. Let standaardpunt is dus bij 00 C genomen ..

BEREKENTtTG NH

9

KOLOM

lViet behulp van een H-x diagram (12) van

NRS

-

H

20 werd

deze berekening uitgevoerd. Voor de aanwezige

etllano1-.

*

aminen werden de eigenschappen van water genoimen. B

ier-door werd het mogelijk een voedingssamenstelling, over

dam,) en vloeistof samen, te berekenen, X:B'. Uit het

diagram werd bij deze Xl" de soortelijke warmte van het

mengsel berekend. Hiermee werd de 111" berekend. Een

moeilijkheid bij het uitzetten van de zo gevonden waarde

o

was de referentietemperatuur voor NH~ van

-77

c.

Zou de

J

enthalpie van GH₇ bij 00 nul

..J gesteld worden, dan zou de

rechter helft van de grafiek moeten zakken. Deze

moeilijk-heid is weer op te vangen door in plaats daarvan de NH

S

enthalpieschaal te korrigeren.

Een

mengselenthalpie komt

dan op een schuine lijn te liggen. Eet voedingspunt F

werd aldus gevonden. .~t ontspannen werd berekend met de

nodenlijn door F. De samenstellingen, hoeveelheden en

temperatuur van damp en vloeistof zijn dan direct af te

lezen. Deze nodenlijn werd tevens gelijkgesteld aan de

werklijn met minimale reflux door F, zo werd op de vertikaal

door x

D het sompunt lVI' met minimale reflux gevonden. Uit

3

.

R

min vindt men sompunt l.i. 1,let F, IVI en een eis aan ~

vindt men N. Het aantal t~eoretische schotels werd op

6

bepaald. De warmtebelastingen van reboiler en Kondensor

zijn te vinden uit de vergelijkingen:

H Lel Q,c H 1..1' Q,K TI' H' .. d' t . t ,!,,~I= l1_D +

D

en N = iK + K ~'D en K zlJn lrec Ul de figuur af te lezen. BEREKENING H 20 KOLülJl '0' .

De McCabe-Thiele konstruktie methode werd hier toegepast,

b· · d TIr'EA k 1 De formule y = O<.x

eveneens lJ e ~ 0 om. 1 + (~-l).x

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

--

.-'

_

.

.

_.

--

-

---=-I ~\

U

13

Deze werd gemiddeld uit de~ ts bij top- (1000 ) en

bodemtemperatuur (1700 ) . De dampdrukgegevens van de

komponenten werden gevonden in

(

5

,

7

,

8. )

l~et bestaan van azeotropen werd onderzocht met behulp van

(21)

.

De volgende kombinaties vormen geen azeotropen:

MEA met H₂0 en met DEA; DEA met H₂0 en met TEA.

De voeding van alle drie de desti llatiek olommen wordt ,

zoals boven al aangegeven is , ontspannen. Hierbij daalt de

temperatuur en vormt zich damp. Uit de vergelijkingen

ot.

x y = 1 + (o(-l) .x 1. 2.

3

·

4

·

volgt : L_F•

~

4H_F - _H2• (F -

~)

~

(H l ·et-H2 ).(F-LF) -(<<-l~JHF

5

·

Uit

5

.

is ~ te berekenen. Met 1, 2 en

3

zijn x en y

dan te berekenen. De gevonden waarden worden vergeleken

met evenwicl .. tsgegevens uit (10). Indien de berekende

resultaten niet overeenste~nen met de evenwichtsgecevens,

dan noet men een andere temperatuurdaling aannemen en de

gehele berekening herhalen. Aldus zijn de eigenschappen

van de voeding F bepaald. (Voor verdere gegevens zie

grafiek H

20 kolom. ) De q waarde is nu ook te berekenen

uit

~

en V

li" ( q =

L:ti'

).

Op de gebruikelijke manier werd

:E'

nu het aantal theoretische schotels bepaald.

liet aantal bedraagt 8 sc~oteld.

BEREKENING LiEA KOLOhI

Deze kolom is op overeenkomstige manier als de H₂0 kolom

berekend. De q l ijn met de evemvicJ,tslijn leveren de

werklijnen bij minimale reflux. Uit de aanname R

=

3.R min

zij n de vJerkli j nen berekend en getrokl<:en. Uit de

konstruktie volgt het aantal van

S

theoretische schotel s .

jjet schotelrendement is hier op

3

J

1;

geste ld. Ool\: bij de

H

20 kolom werd R = S.R min aangenomen.

-c

.: : ~:~!I ! [I / ' lill 1 cml'_l 1/ :: 1 .::' i . _ I .:. .,: · l l . I > : · . · .E I::' . ' '.' •.. ', " ...

-.. .• ,I I- ll~ ·t~ ,11, ' D... . Ai . . . . " , : .-~

hll·oH·_I, """1;~:+II"""~+c: .---t-:,:+-:f-:1. c-t~,' +:-.+-/-.'-. +'-'.""" .. I-f-::/,""" - : : . " I' .. ';':J.~I :~ . . • ~ P'. ·l:'''::I:~:;'=: /::.:.11../ .. ~0~: :~_.'I,;:,,:IIJ.tf1 Lt::;:;:: .

. . l:ilplj :' .. ; t-I j _ { _ • • • - _ • ' : : '[ ; {_ , ' : " . c~-.A- : ' ' ' 1 A-'~/~~VJ;:v-~::r~' :-:-'VM~ ... .A-~P::;~~G<---:A

\---'

14

AFMETINGEN VAN

DE

APPARATUUR

Rea

ctor

De pijpen

van

de buisreactor z

ij

n in

haarspelden

gelegd

,

om

de lengte

te be

perken

.

P

ijpen:

25.J2 mrn

Pijpen per pa

ss:

10.

Totale

lengte van

de pijpen:

25.0

rn,

verdeeld

over 8 passes.

Afmet

in

gen

van

de

p

ijpenbundel

:

Hoog

t

e:

0,

8

7

m

breedte

:

1,12

lengt

e

:

J, Î

°

Afmetingen

VEn

de reactorketel:

~

2,80 m, leng

te

J,20

rn

(exclusief

bolle

fronten.)

Ma

t

er

ia

al: Ketel

:

staal;

P

ijpen:

B

.

V.staal.

Voorwarmers

E

thyleenoxide voor

warmer

Lengte

:

1 ,5

m

Pijp

:

20.25

mrn

Hoogte

van

de

haarspeldbundel:

0

,

5 m

Passes

5 Opp.:

P · .

1 .A1·1

_gern

_'.

lJpen

p

.

p.

De pijpen zijn door een

stoommamtel

omgeven.

Materiaal

:

st

aal.

NH

_J

Voorwarmer

•

Lengte

:

_{1 ,}

°

m

Pijp

:

25.J2 mm

Yf 0,60

Passes

12

Pijpen p

.

p.

4

HEBo

ilers

NH

J

reboiler

;If

Lengte:

1

,

5

Yf

0,75

Mat er

ia

al

:

lL V

.S.

H

₂

0

reboiler

Leng

te

:

1 ,

5

)0

0,75

Ma

teriaal: staal.

*

U:

-)()() Jt//-.~ ~

m

m Opp. :

J,

6

5

m

2 b 'll

gem.

:

90

f

'l1

ateriaal:

H

.V.S.

Pijp:

25.J2

rnm

Aantal

pijpen 177

Opp. : AT

gem

.:

Pijp

:

2

0

,

8

m

2

50

25.J2

mrn

Aantal

p

ijpen:

141

Op

p

.:

16,6

m

2 AT

gem.:

20

0

"--')

1 5

MEA

reboiler

als

filmverdamuer

*

2

Lengt

e

van

de

cylinder:

1,5

m ,

Oppervlak:

2, 2

m .

0,46 m

U

:

1200

Wjm 2 .

oe

Afmetingen

van het

gehele ap

p

araat:

L

e

Ifte:

KONDENSO

i

1S

Reactor kondensor

Lengte

:

0

Passes

:

Pijpen

p.p.

NH J

kondensor

Lengte

(0

Passes

:

Pijpen p.p

.

H~O

kondensor

-<:::--~_...:---Lemgte:

o

Passes:

P

ijpen

p.p.

MEA kondensor

Lengte:

Passes:

Pijpen p

.

p.

2,75

m 1 ,00

0,65

1 _, n _v

_m

0,55

4 1 6

J,O

m

1,00 7

J9

1 ,00 m 0,60 5 1 6 1

,20

0,50

7 7 AT

gem.:

M

ateriaal:

staal.

Pijpen

:

25.32

mm

Opp.

:

5,0

m

2

A

IJ..'

gem.:

90°

Materiaal:

staal.

Pijpen

:

25.J2

mm

Opp.

:

59,4

m

2 AT

gem

.:

18°

Ma.teri

a

2

.

l

:

R.V.S.

Pijpen

:

25.32 mm

. 2

Opp

..

6,J

m

A

IJ..'

ge m

.

:

70°

M

ateriaal

:

staal.

Pi

j

pen:

25.J2

mm

Opp.

:

4,8 m

2 ~rl1

gem

.:

40°

Materiaal:

staal.

1 6

DE

ST ILLli.TIEKOLOI'iTMEN

Vanwege de te geringe diameter bleken

voor

de NH

J

en

H

2

0

kolom

schotelkolommen niet

bruikbaar.

Me

t formule

v d

=

c'VPL/~ - 1

en

~v

werd

è-4:t

nagegaEm, voor

een

schotelafstand van

0, 60

m,

hoe

groot de

diameters van

deze kolommen zouden

moeten

zijn. Zowel

voor

het

rectificerende als

het strippende

deel van

beide kolom

-men bleken

de diameters kleiner dan

0, /+0

m.

Voor deze

beide

kolommen werden daarom gepakte kolommen

uitge

r

ekend.

De kolomdiameters

van

de gepakte NH

J

en

H

2

0 kolommen

werden

volgens

grafieken

uit

(12)

berekend.

De grafiek

uit

(JO)

gaf krappeTe wae,rden.

Voor het

pakki

ng-mater

i

aal

zijn

1"

Ra

schi

gr

ingen

gekozen. De diameter

van

de MEP. kolom werd met bovenstaénde formule uitgerekend.

Voor

de

schotelafstand

werd

in de formule

eveneens 0,60m

gebruikt, dit geeft hoge dampsnelheden. Aangenomen werd

dat

deze

toch

bij

de

rotere

nde schotels

bruikbaar

zijn,

vamvege

het

centrifugerende

effect. De

schotel

afstand

van

de roterende

schotels

bedraagt

immers 0,30

m.

De

soortelijke

gewichten

van de

damp werden

voor de NH

_J

kolom

met

PY=RIT' en de kompressibiliteit

v

a

n

NH

J

berekend.

Water werd

nog idea

al

gesteld.

Samen met

de

bekende

massastromen leverde

dit de

volumedebieten. Als

temperatuur

werd de gemiddelde

temperatuur van

de

rectificerende

respectievelijk

strippende sectie

genomen.

Voor de

H

2

0

en

.MEA

kolom

konden

de volumedebieten

gemakkelijk

met

behulp

v

a

n

P

.V

=

R.T

uit de molenstromen

berekend

worden. Ook

hier

Vierden de gemiddelde

temperaturer

van

de

secties

genomen om

het molair volume te berekenen.

Zoals

reeds

genoemd

is de

MEA

kolom uitgerust met

(~~)

roterende schotels.

De

voordelen van deze schotels zijn:

Een geringe drukval,

grote

turbulentie in

gas

-

en

vloei-stoff

a

se

en een

nat

o

ppervlak

dat onafhankelijk

van

de

gasbelast

in

g

is. Voor een

goede werking

hebben deze

schotels

een

hoge vloeistofbelasting nodig. Om toch

met kleine

vloeistofbelastingen te kunnen

werken wordt

gerecirku-~:

\ ,

~

17

leerd.

Hierdoor

en

v

a

nwege het

,

feit

dat de werkings

-gra<

d

v

an de

schotel bij d

a

mpsnelheden boven 0,5 mis

konstant blijft, is dit type

schotel

zeer flexibel.

De

kolom bevat

15

schotels. Voor het schotelrendement

werd

33

%

a

c'

ngenomen.

D

e

drukval

over de

gehele

kolom

blijft uitermate laag.

Bij

1 mis dampsnelheid

treedt

een drukval per schotel op

Vém

0

,07

6

mm Eg. (25)

De

total

e

drukval

over de

kolom

werd

op

3 mm Hg geschat,

de

toe

gepast

e

dam

p

snelheid

is

n

2

melijk

10

mis.

Deze lage drukval over de kolom

is van

groot belang

voor een

zolaag

mogel

ijke

bodemtemperatuur.

De reboiler

v

an

de

hIEA

kolom

is

uitgevoerà als

film-verd

amper

met

een

vallende

film. De

invloed van

de

hydrostatische druk ten

ge

volge van

een

vloeistofniveau

in

de reboiler zou ten opzichte

van

de

in de

kolom

heersende

druk

te

groot

worden. Ook dit zou bij een

konventionele reboiler in een

veel

hogere gemiddelde

kooktemperatuur

uitlopen.

K

olomafmetingen

Hoogten

v

an

de delen

NH

J

kolom

H

2

0 kolom

MEA

kolom

Top

0

,

65

m

0,60

m

0

,65

m

R

eet, deel

0,50

2,

0

0

1 ,

80

Invoer

0,5

0

0,50

0,50

Stripp

e

nd deel

2

,5

0

2

,00

2,70

Bodem

₁

₂

₁

°

1 ,

1 5

1,35

Totale hoogte:

5,25

6,25

7,

00

Theor.schotels

6 8

5

H.E.T.S./sch.rend.

0

,50

0,50

JJ %

Pro

schotels

15

Schot e le

,

fst .

0,30

~

rect.deel

0,40

0,30

0,70

C)

str.deel

0,30

0,40

0,70

Materiaal

n

.v.s.

staal

staal

wanddikte reet. dl.

)

4 mm

, _ . _

-18

BUFFERTANKS

Inhoud: I

_{Ç9v I/~v}

NH

J

toppr

. tank

1 ,

0

0 m3

0, 628.1 0-3m3/s

0,44 uur

NH

J

bodem

pr

.

t!

"

0,258.

1

,0

8

H

2

0 bodempr

.

_"

_"

0,169.

1 ,64

H

2

0 t

0P

IJ

r.

_"

0

,226

m

J

0,0

95

0,66

MEA

IJ

"

"

0,103

0,61

MEA

b

odempr

.

"

"

0,041

1

, 5J

M

ateriaal:

NH

J

toppr

odukt

tank

R

.V.S.

De

andere tanks: sta8l.

MENGER

D

e verblijf tijd in

de

menger bedraagt

2

sec.

Het

v

oedingsdebiet

bedraagt

1,01/s

-+

Inhoud

is

2

1.

M2

teriaal:

R

.V.

S

.

ZUIGE

R

POMPEN

NH

J

totale voedin

g

:

Enke

l

werkende

zuigerpomp,

Eth.ox.

voeding:

HQO

voeding:

NH

_J.

supplet

ie:

CENT

H

IFUGLAL PO

MPEN

H~O

bodemprodukt:

M

E

A

bodemnrodukt

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

---slag:

20

cm,

75 omw/min,zuiger

~

60 mm

Enke

l

w.

zu

i

gerp.

Sl

a

g:

20

c

m,

75

olm,

zuiger

Ç9

25

mm

E

nke~

'1.

zuigerp.

Slag:

15 cm,

750/m, zuiger

0

25 mm

Enkelw.

zuigerp.

Slag: 9,5

cm, 750/m,

zuiger

Ç9

25

mm

,

Beg

emann

R

.

M

.

3

2-1

10,2 l/m, 1075

omw/min,

opv.h.

5

m

vm

aier

0

140 mm,

max.cap.

50 l

/

m.

Bege

m

ann

L

°

I

nte

r

mitterend,

2600 omw/min,

opv.h.

5

m,

max. c

ap

.

5

0

l/m,

waa

iel'

0

1 00 mm.

I

Soortelijke w

a

rmten,enth

a

lpiën,soorteli,ike gewichten en

verd

é?:mpinswar

mrten

.

NH

J S.VI.

uit

H-x di

ag

ram

(12).

Ethyleenoxide

,

enthalpi~n:

btujlb:

°c

11 1

5

JJ 42

o

20 JO

1

54-140.

~N~H~J~-~H~2~O~m~e~n~g~s~e~1~s.

uit

H-x

diagram.

Ethanolaminen

als

wat

er

genomen

.

Ii

Enthalpiën

mengsels

.

S.w.

u

it nomogram

(24)

DEP.

-

M

E

li

mengsels,

S.

VI.

van de st offen apart berekend

en

gemiddeld

volgens

gewichtssamenstel

ling.

S.

"IV.

van

DEA

berekend

v

olgens

Wa

t

son

(22)

uit formule

cp.wf,S=

b.

De konst

a

nte b 'Nerd met de

Cp

van MEA

bepaald.

Soortelijke gewichten

werden

gevonden in

(12,24,9).

Eventueel werden de s

o

ortelijke gewichten benaderd met

een nomogram uit

(20)

p

ag. 17, vranneer zij niet bij de

gewenste temperatuur bekend waren.

De

verdampingsw

armten

van

M

EP. en DEA

werden

berekend

uit de damplijnen

(5,7,S).

Soorteli,jk;~ueewtç_ t~.n_V_?.n mengsels werden berel-cend,

volgens de gewic ,tssamenstelling, uit die der kompo

-nenten.

Viscosi ~..:L.~lva}].~en_gsels: ti i t bekende gegevens bij iliage temperatuur werd ~ . y berekend ui t :

ml"" •

log 'l . =: Xl' log .., 1 + XC) . log ~ n • 11. werd naar

mlX c c -,trllX.

hogere temperatuur om['ere :end I'let:

A

log ~ . =: 'T" + B •

'1 mlX

.

---_._~-

-VLOEIS'l'OF EN GAS DEBIETEN

temp.

E

th.ox.voeding

JO

o

NH

J

suppletie

JO

NH

J

totale

voeding

48

H

₂

0

voedin

g

100

NH

J

bodemprod.

210

HO 170 2 " MEA 11 1

57

MEA

topprodukt

JO

NH

J

voedin

g

na ontsp.

110 H 2

°

_"

rvlliA

"

STOOMVERBRUIK

Ethyl. ox. voorw.

NH_J 11

H

₂

0 reboiler

MBA

"

totaal:

11

°

78

temp.

160

160

190

190

NH

J

reboiler

260 KOEL\VATERVERBRUIK

P

0,870

0,610

0,570

0,950

0,91

°

0,860 1

,00

1

,01

stoom

kg/seo

0,108

0,OJ6

0,J58

0

,090

0,2J5

0,145

0,041

0,104

0,211

kg/sec

1,6'1

1

,76

0,774

11

l/seo

0,124

0,059

0,628

0,095

0,258

0,169

0,041

0,10J

21

,6

84

,2

1528

~~~l

kg/sec

=

l~!~=ton/u

dowtherm A

l!~d kg/sec

=

g!g

ton/u.

Reaotorkoeling

NH

J

kondensor

56,5 kg/seo

1

J4

H₂0 11

55,8

lVIEA ₁₁

24,0

totaal:

kg/seo

=

212

ton/u

Het stoom- en waterverbruik van de

vacuume

je

cteurs is

111

SNEUiED

E

N

(Toegepast bij berekening van de verschillende

leiding-diameters.)

stoom

"

Dowtherm

A

NH~

kolomdamp

ME.A

kolomdamp

Vloeistofsnelheden

kondensors

100 _ 1600 190 260 210

-

50 1 57

-

70

in

pijpen

van

++++++ 11

_mis

7 11 7 80

voorvIarmers en

0,40

-

0,45

~I\r~ - - - -- - - _ .

U

LITERATUUHLIJST

EN .LIJ.

S

T

VAi~

REF:GRENTIK

V

ERKEN

i-(1)

Brits Patent

7

60

.

2

1

5

,

(afgek.

:

B.

P

.)

(2)

E.

J

.

FiscLer, Triäthan01amine; A11gem

.l

nd

.V

erlag

Ber1

in

'

42

(3 )

(

4)

(5 )

( b )

(7)

( E; )

(9 )

B.P.

593

.

984

=

D

.

S

.

P

.

2. ~86.325 :3.1).

70Ll

·

.

22

ö

J.B. ~;at; ews e.i . .

:Trans

.

E'ar

.

Soc .

.4.2..,

(1950)797

,

D.

G.

Weaver en

J.l..;.

Smart

,

Ind

.

Eng

.

C

!,

.em

.

21,

(1

959

)8

94,

R

.

A

.

M

e

Dona1d

e

.

a

.

J .CLeffi.~ng.Data i,~959)311,

J .

'l'Ln

m

ernan8

e.a. J . CÜEl.

}'::ys

.

E,

(1959) 984,

A.

E

.

:::'

.

Tans

Che;:

r

l

.

&

T'roc

.

Eng

.

42,(1901)

82

,

*'

(1

0)

J .

Tirn.mermans

,

P

h

ysieo

C

'

.·.

:

emical Constants of binary

systems

in eoneentrated

s0

1utions

(11)

*'

(12)

(1

3)

l(

14)

(15)

(16)

Intcrseien

ee

1900, IV

p

a

g

.

276,

J

.

Fait

h

,

Industrial

C~emieals,

1957,

J . .. •

Perry,

Chemica1 Engineers

.L~andbook,

4

eed. (1

963

)

3

-1

54

Frans

P

.

650

.

574,

u

.

s

.

r

.

2

.

375

.

199,

U S • •. n r". c~ . 4'n'j __ -,

b5

0 -:; ,

*'

(17)

BIOS Rapp

ort

No

1154

l .G.

Ludw

i

g

h

afen

,

Ul1mann

(l953)

.2.

pa

t;

.

100,

JI

(1

8

)

(19)

)I.

(20)

*

(21)

(

22

)

(

23

)

(24)

Kirk-Otl~er ~ pa

b

o

851,

Petroleum Ref

.

42

,11,(1

9G3)103

,

P

.

K

l,

arbanda

,

Nomo

g

rams for

che

m

engrs

,

(1958),

Azeotr

o

p

ie

Data,

(nr

6 Advan

ees in

C

,.

emistry Series

.)

L

.

H. :~orsley +

nr

35,

Propert

ies

of

gases

and Liquids, Reid

~.

Sierwood

p.

l

b

O,

Chem

.

&

Engineering News,

~,(19b4)5b,

CJ

J

em

.

Eng

.

(1964)

17

febr

.

p.16~

,.

1

0

mrt

.

p

.

17o

0

1

)

april

p

.

210,

6

(25)E'.

Neumann

,

C

i

emie In

g

.

Tec

t

m

.

U,(1961)485,

(26)

(27) V

.

A.

l

\

.risnamurthy

e

.

a

.

J .

Indian

Inst Sei.

AQ,(1958)14J

of

C.

A

.

53,19860

g

,

( 2 8 ) U'· .~Q .r,., . 2 " .447" Cl 1 ~L, ~. '")

(2

9

)

0

.

Levensp

iel,

G:

l

emieal Rea

e

tion

Enginee

rin

g

(1958),