Verslag behorende bij het processchema: Technische bereiding van nitrobenzeen

adres:

Laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende bij het processchema

van

.Cl l t .

onderwerp:

...'1.e.elmis.che ber.eid .n g .

van nit ob nz

11

1

\

j

1

- lBJ --, / 1 /

,- -I I I, i I I I I ~ l ~ I l I I ' 1 , --~ ---G

rr=

~ ~ ~ ----jt ! -I -I I I I_ ~ I i

~:

.

f'

=n,

.

l~iTni~

l

'

I I I IR; ~ ! I... i~ I~

-1-Inleiding

Nitrobenzeen,C

6H5N0 2,nitrobenzol of Mirbanolie, is een lichtgele

olie,d ie aan de lucht donkergee l tot brui n kan worden. Het heeft

een sterke karakteris t ieke geur (-amandelen)en is gif ti g zowel

als damp als in aanraking met de huid . Het normale kookpunt

o 0 Q

bedraagt 210,9 C en het smeltpun t 5,7 C.De dich theid is 1,205 18/ 4.

De oplosbaarhe id in water is slech t;0,2% bi j 20o.Aange z ien

ge va l l en van chron is c he vergi f t i gi n g een veel voorkomend

ver-schijnsel zijn bij arbeider s,bloo t gesteld aan ni trobenzeen is

dit een kwest ie,d ie voortdurend waakzaamhe id eist.De max.

toe-laatbare concentrat ie in l ucht is 0,00002 %.Gemidde ld wordt er

80

%

van de product ie aan ni tro be n zeen omgezet in ani l ine,door

katalyt ische reductie,dat dien t als gr ond s t of voor de rubber-bereid ing en synthetische kleurstoffen.De overi ge 20

%

wordt

ge br ui kt voor de bereid ing van di n i trobenzeen,n itroc hloorbenzeen,

in de kleurstof industr ie; indul ine .quino l ine,magenta,n i grosine;

als oplosm iddel;vooral in de petroleum i ndus tr ie;als zwak

oxy-,

datiemiddel;voor de bereid i n g van explos ieven,etc. De wereld

productie bedraagt ongeveer 120000 ton per ja a r , wa ar van ongeveer

de helft in N-Amerika.In 1954 was di t 67000 ton in de U.S.

Produc t ie en prij s

De grootste producent van nitrobenzeen i s de Verenigde staten.

Duits land komt met ongeve e r 6500 ton ver hierna, evenals andere

Europese l an d en . De product ie- c i j fer s van de Veren igde Staten

vertonen gr ot e fluc t ua ti es als gevol g van een wein ig stabiele

markt. (l itt. I) 1945 116.203 lbs . prij s 0,07 tct/lb s. 1947 1948 142.198 11 123.764 11 11 It 0,07 0,08 It It - - - _.._ -

-0,08 jct/lbs. 1950 1951 1952 132.131 ibs. 164.298 ti 137.995 ti prijs ti 11 0,10 0,105 11 ti

Nederland produceert geen nitrobenzeen. Het verbruik van aniline in Nederland in 1960 bedroeg 209 ton ter waarde van 174.000 Gld. Daar de invoer -cijfers van nitrobenzeen door het ministerie

van economische zaken strikt geheim gehouden worden, kunnen we 20

het verbruik van nitrobenzeen in Nederland grofweg 80.209 of 52 ton stellen.ln 1960 bedroeg de uitvoer naar FrankrijK, Spanje en Italië ongeveer 10 ton ter waarde van 10.000 Gld.; in 1959 was dit 35 ton.Nitrobenzeen wordt uit W-Duitsland U.S.S.R.,Polen,Tsjecho-SlowaKije en Gr.Britt.geïmporteerd.

De huidige prijs in Nederland bedraagt 750 Glà.per ton.

Verschillende bereidingsmetboden.(litt.II)

De hypothese van nitratie door het NO; ion is nu algemeen

aanvaard. Hiertoe staan allerlei mogelijke nitratie-agentia ter

+ +

beschikking b.v. C2H50N02,HN03,CH3COON02,N205,C1N02,HN03,N021 in volgorde van toenemende activiteit.De reactie-warmte voor

de nitratie van benzeen is ., 28 Kcal/mol.

Bestaande processen zijn;

I.Nitreren met verdund tot rokend salpeterzuur.

2.Nitreren met z.g.nitreerzuur; 41% salpeterzuur,45% zwavelzuur, en 14% water en vele variaties op deze concentraties.

3.Nitreren met salpeterzuur en ijsazijn of azijnzuur anhydride. 4.Nitreren met salpeterzuur naast een katalysator b.v.BF

3

5.Nitreren in de gasfase met een katalysator als CaMetafosfaat.

De nitratie van benzeen met salpeterzuur alleen (70%) geschiedt

in twee commerciele in~tallaties n.l. bij de Tennessee Eastman

Kodak Co. in de U.S.en onder iets andere omstandigheden in Japan. (litt.2 en 3)

,

"'.'

"

-3-De nitratie met nitreerzuur is het oudst bekende proces,dat nu nog bijna overal discont inue wordt toegepast o.a.bij de l.G. Farben A.G.te Ludwighafen (l it t. 4)en bij de Americar.

C~T~ T'. ~ "". i ei Co. in Willow Islan d. In Du i ts land en Ital ië worden

nu ook con t inue pro ces Rpn top.~ e p as t. ( S chmi à-M ei s n e r en Biazzi). De ko st en van de grondstoffe n zi jn erg hoo g vergeleken met de arbeids kosten,zodat de continue proces sen niet veel voordelen hebben t.o.v.de dicon t inuen .Het ni treren met salpeterzuur en

ijsazijn of azijnzuuranhydr ide wordt alleen op kleine schaal toegepast voor speciale verbi nd in gen.De nitrat ie _{met BF 3 , alS} katalysator,v i ndt toepassin g bij de ni trer in g van parafines. (l it t.5) De gasn itrer ing met CaMetafos faat en salpeterzuur wordt nog steeds verder ontwikkeld o.a. in Engeland (I.C.I. sinds 1944) en in Japan.

Aard ,grootte en plaats van de te bouwen f ab ri ek Keuze van het proces.

Voor de bereid in g van nitrobenzeen moet een keuze gema a kt

worden tussen het gebruik van nitreerzuur en salpeterzuur alleen. Voor beide processen is de in vo eri ng van N-bevattende groep

de prijsbepalende trap. In het eer s te ge val wordt het ni treerzuur en het benzeen in een geroerde react or omgezet,waar bij het water dat bij de reactie ontstaat door het zwavelzuur wordt weggenomen en de react ie-warmte door koel sp ir alen wordt afgevoerd .Onder zo'n reactor i s dan vaak een grote t ank met water ge pl a a t s t voor het geval de exotherme na tuur van de reactie uit de hand l oopt . Het gr oots t e nadeel van di t proces i s net regenereren van het overgebleven zuur,want di t is zeer corrosief en vraagt vaak dure reparaties en vervanging van de apparatuur. Het

\, ".l)\' .I:

-4-o

reactor met 70 %-tig salpeterzuur van 115 C,waarin het benzeen

of

direct wordt geni treerd en als nitrobenzeen wordt af gevoerd

naar een destillatiekolom

of

het verdampt in de reactor en

voert via een condensor de reactie-warmte af.ln het niteerzuur-proces moet het nitrobenzeen gewassen worden van het zuur,waar-door een aanzienlijke hoeveelheid verloren gaat,zowel

nitro-benzeen ,als zuur.Dan moet nog gewassen worden met verdunde loog

om de sporen zuur te verwijderen.dan weer wassen met water en

een 8toomdestillatie levert uiteindelijk het zuivere product.

Dit proces heeft dus vele dure trappen. Wanner we voorop stellen

dat de fabriek in Neder'land zal worden gevestigd,dan komt ook

al gezien de kleine productie het proces met het salpeterzuur

alleen in aanmerking,dat uit veiligheidsoverwegingen continue

wordt uitgevoerd.De voordelen van dit proces zijn o.a.

I.Het ontstane nitrobenzeen is zeer zuiver (litt.2) 2.Er ontstaan geen bijproducten (litt.6,7en8)

3. Er behoeft geen zuur geregenereerd te worden.

4.Een minimale investering.

5.Minimale arbeidskosten.

6. De installatie kan ook gebruikt worden voor de nitratie van tolueen ,xyleen en dergelijke.

Grootte van de fabriek.

De invoer van nitrobenzeen in Nederland is geheim. Zoals boven

reeds vermeld, was het verbruik in 1960 ongeveer 52 ton.De

export van nitrobenzeen bedroeg in 1960 10 ton. Voor 1959

was dit resp. 26 ton en 35 ton . Behalve een nitrobenzeenfabriek

moet er ook een anilinefabriek ~ouwd worden,anders zou de

bouw van een nitrobenzeenfabrieK niet economisch verantwoord zijn.

Het verbruik van aniline in Nederland in 1960 bedroeg 209 ton,

(,\.i,

\.1~'I . ')

("\.'

De te bouwen fabriek zal dus hoofdzakelijk bestemd zijn voor

..

de eXpor t . De voor de E.E.G. l an d en geplande vrijhandelszone

opent hiervoor goede perspectieven.Verder mag er verwacht

worden ,dat de vraag naar nitrobenzeen en vooral anil ine

geleid~l j j k zal stijgen.Een l age r e kostprijs; de stijgende

vraag en de ontwikkel ing van de plastic -industrie ;de productie

van benzeen uit aardol ie,d ie in het Botlekgebied ter hand wordt

gen om en ;h et tot stand komen en of uitbr ei d en van nitrobenzeen

en aniline verwerkende indus t ri e ën door de vestiging van deze

fabriek in Nederland; al deze factoren in aanmerk in g gen omen , begro ten we de product ie op 1500 ton per jaar d. i.een da

g-productie van 4 ton. Om e eu cc::::~::)::;:.:cr;e gro o t te te bepalen

zou een uitgebreid mark tonderzo ek inges teld moet en worden.

Plaats van vesti ging.

De combinatie van een nitr ob en z e enf ab r i ek met een ani

line-fabriek vraagt een bestaande industr ie,d ie beschikt over

benzeen,salpeterzuur en goedkope water sto f.D i t kan een ind us t r i e

zi jn die op basis van coke s oven gas een veredel i n gs industrie

heeft opgebouwd.Of een aardol ier af f i nader i j,d ie door de

moderne reform -processen go edkope en zuivere waterstof naast

benzeen hebben. Een cokesfabriek lever t benzeen en een st

~k-stofbind i n gsbe dr ijf salpete rzuur en waterstof. Voor Nederland zijn dit:De Staatsmijnen in Geleen,de Mekog in Velzen,De

C.N.A. in Sluis k i l en b.v. d e Esso-raf finader ij in Pernis,

die benzeen uit aardol ie gaat bereiden met waterstof als

bijproduct. Salpeterzuur zou in dit laatste geval van de C.N.A.

betrokken kunnen worden.De Staatsm ijnen maken de meeste kans,

omdat deze al een omvangr i jke indus t ri e op basis van benzeen

en homologen heeft opgebouwd. en waarsch ijn l ijk de huidige

importeur van nitrobenzeen is.De vest i gin g bi j de

\. \ ., ' , .Ó» "i'c' , .J _ _ __ _ _-l... "') " . r ., z-;, " t l'

ligging voor export en doorvoerhandel. Goedkoop nitrobenzeen

kan de steeds omvangr ijker wordende chemische- en vooral de

\.'i

plastic-industrie van de raffinaderijen sterk stimuleren.

Beschrijving van het proces

Over de technische verwezelijk ing van de nitratie met 701- t i g

o

salpeterzuur bij 115 C zijn slechts schaarse gegeven s bekend.

Een patent (litt.2) heeft betrekkin g op een pilot-plant.De

Tennessee Eastman Kodak Co. heeft een commerciele installatie

volgens dit proces in gebruik. Als type reactor is een geroerde

,,'l i tank gekozen. Deze is het best in staat om een zo homogeen

.t. ~

\j'v I

l,' \ mogelijke temperatuurverdelin g in de reactor te waarborgen.

" \

Het proces begint met de in voe r van I05,5kg benzeen per uur

en 85 kg !hsalpeterzuur (op ba s is van roo% )in de reactor,die

ongeveer 700 kg 70

%

HN0₃ bevat. Vrij benzeen komt niet voor

in de vloeistoffase van de reactor (mits de temperatuur boven

de roooe gehouden wordt. )daar dit direct.yerdampt en als

--- --- -~- - ' - ' - ---' --,. .-. -"---,

zodanig €~ al~ azeotroop met water zorg draagt voor de

warmte-l' afvoer van de ni tratie middels een condensor. Door het debiet

, I " . ... . \ , . , '..' '~'.;.,;./; ./...

.

.

van het koelwater te regelen ,houden we de temperatuur in de

reactor

op

~'.

De

~

ruk

i

.n.

.

de reactor

i6

~~

atm. , waardoor

alleen benzeen of de azeotroop ,benzeen-water, bij die temperatuur

kan verdampen. Bij, een temperatuur boven

roo?c

is salpeterzuur

'" i II . I ' . ' ;,~ J. "... '"~...

~~'nkrachtig ni t r attermdderjd at benzeen als zodanig niet kan

bestaan in de vloeistof fase. Het wordt dus of genitreerd of

het verdampt. Het reactiemengsel wordt (beneden het

vloeistof-oppervlak) onder aan de reactor afgetapt en bevat,salpeterzuur

van 60

à

68%; nitrobenzeen en water. Daar nitrobenzeen met water

een azeotroop vormt,kan deze azeotroop aan de top van de fractionneerkolom als de meest vlucntige component worden

~..' ..~:'" \';':.\

')

.---

-7-o

afgevoerd,terwijl constant kokend salpeterzuur (114-119

e )

van

ongeveer@~

-

de

-~ookkete~

terecht komt,waarvan het

weer teruggepompt wordt (~I500 kg/h) naar de reactor.De

moeilijkheden van dit proces zijn:I.De temperatuur in de o

reactor mag niet beneden 100 C komen anders bestaat de kans dat onomgezet benzeen in de fractionneerkolom en in de eind-producten terecht komt j2.Het percentage nitrobenzeen naast

i;

salpeterzuur en water mag niet de 10

%

overschreiden om het

i

risico van explosiegevaar zo klein mogelijk te maken.

Nitrobenzeen zelf is niet eXplosief,maar kan met salpeterzuur wel explosief zijn.( Litt.I3 )De nitratie vindt plaats bij

II50

_e

_{en 1,2 atm. Nitrobenzeen nydroliseert niet bij 100 of}

---'

o i ,

200 C,dus het nitreren van benzeen is een onomkeerbare reactie. Om de nitratie binnen redelijk snelle tijd uit te voeren

en het percentage nitrobenzeen beneden de 10

%

te houden

nemen we een grote overmaat salpeterzuur.(litt.9) De omzetting

lvan ni trobenzeen in dini tro benzeen verloopt zelf s bij het

,i,

koken van rokend 88lpeterzuur zeer langzaam. Het 9~tstane water

',~' '.' . ~II \ ~'\..i c • .f ,

dringt deze reactie dan nog sterk terug. Slechts gelijke delen rokend salpeterzuur en geconcentreerd zwavelzuur geven in de

o

!

vloeistoffase met nitrobenzeen na enige minuten koken dinitro-benzeen.(litt.7 en 10 ) Andere nitratieproeven met salpeterzuur

varierend van 100 tot 39

%

bij IOOoC met reactie tijden van

10 tot 30 uren gaven als enige product nitrnbA~zp,en in natuur~

1 ijk versc~_~_~~_~_n~__e opbren gst ~I!' (1 i tt. 8) De kookket el van de

destillatiekolom bevat ongeveer 700 kg 70 ~-tig salpeterzuur

o

dat met stoom v~~ 150 C verwarmd wordt,De

azeotroop,nitro-benzeen en water,verdampt in de kolom (gepakte kolom) en komt

naast\ water over de top als destillaat (98-990C) en wordt

:f!l.'-.' ,.

l'v- I

~[) l I~'~

.

'

.. I'v\

De gecondenseerde vloeistof scheidt zich in een waterlaag (bovenste laag) en een nitrobenzeenlaag (onderste laag) als

gevolg van het dichtheidsverschil.Een gedeelte V~~ het water

wordt als reflux gebruikt. Het nitrobenzeen is vrij zuiver.

( brekingsindex I,552I/20oC ;dicntheid I,205/20oC ) Het bevat

geen salpeterzuur, benzeen of dinitroverbindingen.Het percentage water varieert van 0,15 tot 0,24 (litt.12) Het water,dat van de vloeistofscheider komt, bevat geen benzeen of salpeterzuur

en slechts een gehalte aan nitrobenzeen varierend van

°

tot.

max. 0,19 %.De stromen in het proces worden met regel-afsluiters

-

-ingesteld op een bepaald debiet of een bepaalde temperatuur, waar dit nodig iS.Om de drukstoten van de reactor op te vangen is er een buffervat voor de reactieproducten aangebracht.

Daar een gedeelte van het water in de kolom wordt teruggevoerd is na de vloeistofscheider ook een buffervat geplaatst.

Materiaalbalansen

Gezien de dagproductie van 4 ton nitrobenzeen wordt er per

uur aan de reactor toegevoegd 105,2 kg d.i. 1,35 kmol benzeen.

De conversie is 100

%

.De reactievergelijking is:

C6H6 + _{HN0 3} --+ C6H5N0 2 + H20

Aan nitrobenzeen ontstaat 123 x 1,35

-an water wordt gevormd 18 )( 1,35

-166 Kg/h

24,3 kg/h

Van af de kookketel worden er per uur 1500 kg 70

%

salpeterzuur

verpompt naar de reactor.Het percentage nitrobenzeen mag

maximaal 10

%

zijn ,om het explosiegevaar zo klein mogelijk

te houden. Reactor;

t

,i'-..,,.

-" .,'J "

-Component reactor in reactor uit 105,Z kgjh CSH6 HN03 C6H5N02 HZO 1135 450 11 11 1050 kgjh 166 11 474,3 It totaal 1690,2 kg/h 1690,3 kg/h Destillatiekolom;

Het reactie mengsel dat naar de destillatiekolom wordt ver-pompt bestaat uit nitrobenzeen en salpeterzuur van 60

à

68

%.

De destillatiekolom scheidt dit reactiemengsel in nitrobenzeen, water en 70 %-tig salpeterzuur.

Component voeding destillaat

HN0₃ 1050 kg/h C_6H5N02 166 lt _{IS6 kgjh} H₂₀ 474,3 It _24,3 u TOTAAL 1690,3 kgjh 190,3 kg/h ketelproduct 1050 kg/h 450 " 1500 kg/h 8cheidingsvat;

Het gecondenseerde destillaat scheidt zich in het scheidings-vat in water,dat

°

tot 0,19 ~ nitrobenzeen kan bevatten,en nitrobenzeen,dat 0,2

1

water kan bevatten. Een gedeelte van het water wordt in de kolom teruggevoerd.

Component van condensor reflux opslag afval

CSH5NOZ 166 kgjh 166 kg/h

H20 124,3 lt _{100 kg/h 24,3 kg/H}

totaal 290,3 Kg/h 100 kg/h 166 kg/h 24,3 kg/h

Warmtebalans en

Calorische gegevens;

-10-nitrobenzeen;

soortelijke warmte 0,349 kcal/kgOe bij 20°C (litt.14)

0 , 3 5 6 " " 100°C "

dichtheid 1,223 kg/m3 ; brekingsindex 1,553 11

verdampingswarmte 538, 7kcal/kg bij 100°C 11

Azeotroop-benzeen met water; Kookpunt 98,60C (litt.16)

samenstelling 88 vol d/c _C6H5N02

Salpeterzuur;

"

soortelijke warmte 70% _{HN0 3} 0,615 kcal/kg (litt.14)

verdunningswarmte 100- 70% 16,54 kcal/kg (litt.l1)

°

Azeotroop-salpeterzuur met water; kookpunt 120,5 e·

.~ _ . i

samenstelling!68,6% \HN0₃ (litt.15)

soortelijk gewicht 1,42 kg/m3 bij 150C.

Verdampingswarmte water 539,5 kcal/kg bij 100°C. Reactor;

o

Het salpeterzuur van de destillatiekolom komt bij 115 C als vloeistof de reactor binnen.De salpeterzuur-Guppletie bedraagt

85 kg/n bij 250 en voor benzeen is dit 105,5 kg/h ook bij 25°.

Het reactiemengsel verlaat de reactor bij 115°.Per uur wordt eT 24,3 kg water gevormd,die het salpeterzuur verdunnen tot

60

à

68%.Voor de enthalpieberekeningen kiezen we als 0 niveau

250 en de vloeistoffase.De af te voeren warmte van de reactor

is als volgt te breken en;

Af te voeren warm.te= enthalpie reactorvoeding + reactiewarmte t

verdunningswarmte - enthalpie reactieproducten. reactor in: 85 kg salpeterzuur van 25° o 105,5 11 benzeen van 25 1500 11 HNO van 115°....1500.0,615(115-25) 3 totaal en thalpi e

o

kcal/h.

o

"

3 83.10 11 83.103 kcal/ho

(,(l.~(l.., C '-) \ I i r \ ~ ;;~ \ 'I I \ __ I J

- -11-reactie warmte: nitreringswarmte 105,5.359

=

verdunningswarmte 85.16,54 reactor in: entn a.L pi e 3 kcal/ho 37,9.10 3 ₁₁ 1,4.10 totaal 39,3.103 kcal/ho totaal 83 .103 11 3 _kcal/h 0 som 122,3.10 reactor ui t: enthalpie o 166 kg 06H5N02van 115 166.0,39(115-26) ~ 5,7.103 kcal/h 24,3 kg water van 1150; 24,3.(115-25)

₌

2,1. 103 11 1500 Kg 70~ HN03 van 1500.0 ,615( 115-25)

=

11

totaal 90,8.103 kcal/h 90,8.103 kcal/ho

Af te voeren warmte

r

3i~

5.

10

-

3

1

kc al

/h.

De condensor boven de reactor moet dus

31,5.~03

-kcal/h

afvoeren.

o

De condensor wordt gevoed met Koelwater van 20 C

-Destillatiekolom;

o

De voeding wordt op 115 de kolom ingevoerd en is vrijwel

op KooktemperatuuroDe toe te voeren warmte vinden we uit het enthalpieverschil van destillaat plus ketelproduct en de voeding plus de reflux.Het nulniveau voor de enthalpie-berekening is de vloeistof toestand bij 25°.De verwarming

geschiedt met stoom van 1500•

De enthalpie van de reflux is nul ,daar net water 25° is.

r

, Enthalpie voeding: 3 90,8.10 kcal/h 11 11 3 5,7. 10 kcal/h 3 2, 1. 10

=

83. 10 3 totaal o 166 kg nitrobenzeen van 115 - '166 . 0 ,39 ( 1 15- 25 )= 24,3 kg water van 1150_ 24,3. (115-25)

-°

1500 kg 70%HN0 3van 115 ~1 5 00 . 0 , 6 I 5 ( 1 1 5 - 25 )

-12-3 _kcal/h 4,4.10 3 ₁₁ 9,2.10 22,4.103 11 67. 103 11 3 kcal/h 103,0.10 3 kc al.Zh

.

87,6.10

.

3 kcal/h 190,6.10 3 90,8 .10 It 3 _kcal!h 99 , 8 . 10 tota al

Enthalpie destil~aat van 99 °

166 kg

e6H5No~

-.

(99 -Z5).0,36.

166

1Z4~

3

:kg

HzOL

~

( 99

-

25 ) . IZ4 , 3

166 kg C

6H5N02D-. 166.135

1G4,3 kg HZOD

~

1G4,3.538,7

Enthalpie van de voeding

--som

Enthalpie van het kete lproàuc t:

1500 kg 70

%

_{HN03 van 120}0 ~1 500 (~1_20-=---_2-,-5---L.,;) .;....:

0"-','--'6-=1~5_.:..---"---'-~:::...:::...._--"-Toe te voeren warmte ~

De eerste condensor condenseert de damp die over de top

van de kolom komt tot vloe isto f van 990 en moet hiervoor een

warmte afvoeren van 89,4.103 kc al / ho De tweede condensor,die

dus na de kolom komt,koelt dit con d ens a a t van 990 verder

tot v.Leei et of van @o en moet hiervoor een warmte afvoeren

3

van 13,6.10 kcal/h o Beide condensors worden gevoed met

koel-water van

zooe.

--~

Constructie materialen

Gezien de corrosieve natuur van het sa l p et er zuur moeten

allen apparaten,die in aanrakin g komen met salpeterzuur,

van sa lpeterzuur-bes ten a i g chroom -nikkel staal gemaakt

worden.De twee condensors na de dest illat ieko lom,het

scheid ingsvat en opslag van benzeen en ni trobenzeen

kunnen van gewo-on constructie staal gemaakt worden•.

Apparatuur

10 f 1IVv\!IG..., ! j -1."j .kf/l ~ "

,

"

') " ,

Az

V'.o<.)!!L : ,,;:' .\ : ,, ~ ) /"/0" ~'(,'& " (,"' • j" 'i". "1, i OCJ _ --I, , I · ' "l-v, \"

-13-Reactor

~Af m e t i n ge n : hoogte 2000 mm : diameter 800 mrn

hoeveelheid sal pet er z uur in de reactor 700 kg 70

%

af te voeren warmte Q -- 31,5.103 kcal h d.m.v.een condensor,

I

die boven de reactor geplaatst is. Een roerder ,die

a-centrisch is aangebracht, heeft een bereik van 100 tot

200 omw./min.De benzeen toevoer ges c h i ea t d.m.v. een ViK ing

-tandradpomp C54F.

105 kg/h benzeen" §o~ 8

=

34,5 g.p.h.~ diameter 75 mme

0, .~ ,

Het salpeterzuur wordt gedos e er d met een Vikingpomp D54F

I

'

85

85 kg h salpeterzuur ~ 1,5.3,B = 15 g. p .h. ~ diameter 75 mme

Het salpeterzuur ,dat circuleert en van de kookketel van de

kolom komt,wordt ges uppl e e r d met een Vikingpomp D54F

1500

1500 kg/h salpeterzuur ~ : 280 g.p.h.~ diameter 100 mme

1,4.3,8

Afmetingen buffervat:diameter 850 mm :lengte 1275 mme

Condensor om de reactiewarmte van de reactor af te voeren.

3 I ,5 . 10 3 kcal

I

h . 30 } AT_{m - 54,3} 60 A

=

31500

=

11,6 m2 54,3.500 0) 31500 _

I

hoeveelheid water (van 20 :35 - 20 - 3100 kg h.

buizen diameter 12 mm inw. : oppervlakte 0,0377 m2/m

per buis 250 kg/h :aantal buizen 12

:tota

~~

lengte

12~~:g377

=

lengte per buis 1,5 m : \'a an t al passes 22

nt

=

22.12

=

264.diameter condensor 500 mme lengte 1500 mmo

32 m

Destillatiekolom (

t t r I

Gepakte kolom vaI(t"/!"

R~

6~hig

ringen

' - -..

/

....

Aantal theoretische schotel s : 8 H.E.T.P.

Hoogte gepakt bed 2000 mme

-,~,.''''\

lf-:/ { i/.'

=

-

I

-14-De diameter van de kolom is berekend ui t het graf isch verband tussen

G/e

en

Le/G

voor deze pakking.~

=

450 mm.(litt.14) De terugvloei verhouding R

=

t

(100 kg/h) /\.jl./ t",'(\l l ·

De voeding van de kolom geschiedt met een Vikingpomp

IQQQ

=

750 l/h plus 166

=

140 l/h plus 474 l/h water.

1,4 1,2

lJfii

=

360 g.p.h. ~ diameter 85 mmo

3,8

Topdampaansluiting diameter 100 mmo

Afmetingen kookketel: lengte 1500 mm diameter 1000 mmo

Qw

stoompijpbunàe~ 105 kcal/ho

~

T

= 300: U - 800 :A

=

100000

=

42m2

24000 '

2

buizen ~ 25 mm met een oppervlakte van 0,0785 m

Im.

aantal meters buis, 4,2

=

54 m

. 0,0785

lengte 1000 mmo : diameter pijpbundel 400 mmo

Condensor om de damp, die over de top ven de kolom komt,

te condenseren.~

=

89400 kcal/n

u-

IOOO

'

~'

ATr

=

79]

A'J'm

=

74

A_T2 = 69

koelwater van 200 _{nOdig· 89400}

=

_{8940 kg/ho}

. 30-20

A

=

89400

=

1,a m2 :buizen ~

=

12 mmo : oppervlakte 0,0377 m2

74000

aantal buizen:

~;6°

=

35.:1engte

35.~:g377

- I m. diameter condensor 150 mm en I pass.

Koeler van het destillaat.

300 kg vloeistof te koelen van 990 tot 250C.

"

Qw

=

13,6.103 kcal/h 2 = 1,04 m

u ;;

6001.{ A - 13600 - 21,9.600 ATI

=

5 } A_Tm

=

21,9 ~T 2

=

59

buis diameter 25 mm.: totale lengte

0,~785

=

13,2 m. dus 6 lengten van 2,5 m.: buitenbuis diameter 40 mmo

Scheidingsvat

afmetingen : lengte 1100 mmo : diameter 600 mmo

' ve r bl i j f tijd é~n uur. ) ~I.tt / /.t./f;o' ! ! ,.

-Buffervat dat na het scheid ingsvat komt.

afmetingen : lengte 800 mmo : diameter 400 mmo

De reflux wordt d.m.v. een Vikingpomp in de kolom gebracht, terwijl een gedeelte van die stroom ges pu i d wordt.

124 1 water per uur d.i.

I~4

=

---3

_,

8 33 g.p.h. ~ diameter pomp 75 mmo

-16-Litteratuur

I.J.H.Perry, Chemical Business Handbook (1954) ~

2.n.V.Ross, U.S. Patent 2,739,174 (maart 20,1956)

3.A.Yoto, Japan Patent 6319 '56 (july 1958)

·r1- ( ...' -:!

4.Bios ~herich~ 986 en 1144

5.S.Kuhn e.a. ,lnd.Eng.Chem. 32 408/10 (1940)

6.S.N.Behere, 1ndian Chem.Soc. 13 ,no:1,46 (1950)

7.J.S.Muspratt,Liebig's Ann.der Chemie 57 214 (1856)

8.P.Spindler,Liebig 's Ann.der Chemie 224 283 (1884)

·

,i

.

9.D.F.Othmer e.a/·~·lnd.Chem.Eng. 34 286/92 (1942)

10.A.Michael,G.H.Carlson,J.Am.Chem.Soc. 57 1268 (1935}

II.P.H.Groggins,Unit Proc. in Org.Synth. (1958)

12.A.P.D.Seidel,Solubilities of Org.Comp.vol.11 356 (1941) ~

13.A.Marshall,Explosives~7554 (1915)

I4.J.H.Perry,Chemical Engineers' Handbook (1950) •.) ,t ; .',1. I.. ,

15.L.H.Horsley,Azeotrpic Data for Hydrocarb. 5 (1948) 16.A.Naumann,Ber. 10 1421,1819,2099 (1877)

I7.J.B.Maxwell,Data book on Hydrocarb. 246. (1950).