Verslag van het fabrieksschema: Fabricage van phenol uit chloorbenzeen

VER SL A G

van het

F A B R

l

EK

S S

C H

E

N

A

Fabricage van Phenol uit Chloorbenzeen.

R. J . Roest ,

van Leeuwenhoeksingel

1

7,

DELFT.

I

N

HOU D

.

---Phenol volgens het Raschig-proces. 1

Raschig-proces in vgl. met andere processen. 2

Phenol als product .

3

Nadere beschouwing Raschig-proces.

₃

ï.:ateriaal en warmtebalans • 7

Keuze van het materiasl . 11

Verwarming en koeling in het proces. 12

Plaatsing van de fabriek .

13

Berekening v.d. phenol-benzeendestillatietoren.

13

Literatuur-overzicht . 18

1 •

Veel processen voor de phenolbereiding hebben benzeen

als grondstof. Het Raschig-proces maakt hierop geen

uitzon-dering. Het proces verloopt in twee trappen nl : 1. De bereiding van chloorbenzeen uit benzeen.

2 . De hydrolyse van chloorbenzeen met stoom m.b .v. een kata

-lysator. 2 C 61-16 + 2 HCI + 02 C 6H

₅

CI + H20

..

2 C 6H5Cl + 2 ~o C6H50H + HCI

Het proces is aantrekkelijk , daar voor de oxydatie

lucht-zuurstof wordt gebruikt, terwi j l het geconsumeerde zoutzuur

bij de hydrolyse weer vvordt vrijgemaAkt,

~

geree;

ene-reerd kan worden. In de bruto reactievergelijking kost de

phenolbereiding dus uitsluitend benzeen en luchtzuurstof.

Dit proces is bedoeld om grote hoeveelheden phenol te pr

odu-ceren met een hoge mate van zuiverheid, (smeltpunt .:::::>40,7°C) daar er slechts een zeer geringe hoeveelheid bijproducten ge -vormd wordt bij de hydrolyse.

Bovendien zijn deze producten door twee vacuumdestillaties te

verwijderen.

Het I7.aschig-proces is rendabel door O-;J kundige wijze gebruik

te ma..l{en van de reactiewarmte van de eerste trap.

De reactor wordt gekoeld met lucht, waardoor deze lucht voor de reactietemperatuur reeds belangrijk verwarmd is. De rest van

de koellucht wordt gebruikt om het reactiemengsel voor de tweede

trap voor een belangrijk deel te verwarmen.

Het benzeen dat als extractievloeistof zowel als grondstof

gebruikt wordt kan zeer goed van de phenol gescheiden worden.

De volgende voordelen zijn aan het Raschig-proces verbonden: a) een hoge mate van zuiverheid van het product, waardoor

het voor meerdere toepassingen bruikbaar is. b) lage kosten van de grondstoffen.

c) een nuttig gebruik van de reactiewarmte van de eerste trap van het proces.

-2

.

ducten.

e) het tussenproduct (chloorbenzeen) kan als tweede product

verkocht worden, waardoor een spreiding van het economisch risico mogelijk is~

RASCHIG-PROCES IN VERGELIJXING MET ANDERE PROCESSEN.

Daar er in dit fabriekschema van werd uitgegaan dat de phenol gefabriceerd moest worden uit chloorbenzeen, volgt ~ vergelijking met het Dow-proces en een sulfonerings

-proces uitgaande ven benzeen.

In l i to 2 wordt een kostprijsvergelijking gemaakt, gebaseerd

et'h

op productie van 6800 ton per jaar.

PROCES SULFONER ING RASCHIG

--

-Bouwkosten v.d. fabriek

Kosten van de ruwe

grondstoffen Credit v.d. bijpro-ducten Netto kosten v.d. grondstoffen Arbeidskrachten

$

1.75/hr Verwarming, koeling, electric. Onderhoud Belasting Directie en bedrijfs-leiding Totale productiekosten zonder afschrijving Afschrijving 10% per

$

3.000. 000 6.75 .t/lb 4. 02 --_ ..

_

-2. 73 0.72 1 . 05 1 .60 1 .00 0.36 7.46 jaar 2. 00 Totale p

roductiekos-ten zonder verkoop- 9.46 si/lb uitgaven

- - - -

--

---!~ .ij) 3.500. 000 2.87 si/lb 0.36 2.51 0.61 '}

\'-1

.

1

8)~~

"-

---1.61 1 .16 0.30 6.92 2.32 9.24 si/lb . __ ._----~ ....

_--CHLOORBENZEEN(bOW)

met bljprod. met minimum bijproducten $ 3.100.000 $ 3.100.000 3.16 si/lb 2 .54 si/lb 1 .32 0.13 1.84 2 .41 0.67 0.61 1.35 1 .24 1. 03 1. 03 1. 03 1. 03 0.31 0.31

- - -

-6.23 6.63 2. 06 2. 06 8.29 si/lb 8.69 ,i/lb

""

i

--:..

~ \~

''i

_J.

~

_{•. '-}

i

\- ...;- ' - . >

,'t

<:

I Phenol verkoopsprijs 1956: 2oi/lb. (lit. 9) .

~ ~ i Het Raschig-proces heeft vrij hoge stoomkosten door de grote

~ ~\:.

i

hoeveelheid benzeen die gedestilleerd moet worden. Indien de

.I'~'~

I

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

-.J

omzetting per doorvoer tot bijv. 20~ verhoogd kan worden (nu 10%) door het ontwikkelen van de katalysator, dan heeft dit een enorme invloed op de kostprijs, daar dit gepaard zal

gêan met een geringe stijging van de kosten voor fabrieks

-veranderingen.

Het Raschig-proces is een continubedrijf en heeft het voordeel

een product te leveren van gelijkmatige kwaliteit.

Phenol als product .

De behoefte aan phenol is zeer groot , daar het een

grondstof is voor de bereiding van phenolharsen, kleurstoffen,

pikrinezuur en gebruikt wordt als antiseptisch middel vanwege

zijn ontsmettende eigenschappen.

Na de eerste wereldoorlog werd phenol zeer belangrijk voor de bereiding van bakeliet en de aard van de processen verschoven naar de synthetische bereidinG.

In 1952 werd 85~ van de wereldproductie door synthetische pro-cessen verkregen, waervan 75c_{j in de U.S.A. werd geproduceerd.}

Het gebruik van .phenol geeft

Phenolharsen

Petrol. industrie

het volgende beeld:

68%

9%

Desinfectans en insecticide 51;

Andere doeleinden 18~:j

Nadere besqhouvvi~_Yh_ Raschig-pr~.

De reactiewarmte :

De hydrolyse van chloorbenzeen wordt uitgevoerd in de gasfase

bij een temperatuur van 420 °C. (li t . 1)

C 'T OTT O:l-CL

~ 6""5 ~ig) + oL ~

~regens Gebrek aan voldoende literEtuurcecevens ~erQ gebruik gemaakt

de.

.1. _ _ _ 4.

2C

H

Cl

+

6 5

2

_Q,2

+

12

CO2

+

29 °

H

₂

°(L) ---+~

12

CO 2 + ~

_{2 Cé150H(s)}

2

HCI

}~ÜO-) +

_{C1 2}

+

2

Q1

+

29

°

2 Q,3

+

C1

₂

+ ~0(L) < ₊

°

Q,2

+

Q,3

+

C

_6H

_5CIQ.)

+ H

₂

üro

+ HCl~ +

Qreactie 25

°

C

=

Q1

-

Q2

-

Q3

·

Q.1

25

°

C

=

729

kcal/mol

.

kcal/mol

.

(lit. 4)

Q,3

25

°

C

=

12

,

1

k

cal/mol.

Deze

laatste

waarde werd

verkregen

m.b

.

v

.

de

vol

g

ende

g

e

ge

vens.

a)

.

H 2 +

C1

2

~

H2°(1) H2

0Q.

)

+

C1

₂

Qa25

0

C

=

22

,0

6 kcal/mol

.

Qb25

0

C

=

68

,

31

kcal/m

ol.

~

2

~ ~

2

(lit

.

( 11

HCl

+

₂

_Q,a25

₀

_C

H

2

+

1/2

°2

-

Q,b25

°

C

HCl

+

1/2

°2

+

2

Q.

a

-

Qb

25:c.

5)

)

Waard

oor:

=

2Qa

-

Qb

=

-12,1

kcal/mol

.

2

Q,reactie

25

°

C

=

729-732-12,1

=

=2~~~=~~~~i~~~

·

Bij

420

°

C beschouwd

~~~dt

de reactiewarmte

:

C

6H5CI

Cl

)

25

°

C

~

C

6H5C~

)

420

o

e

(lit

.

6)

25

,

49

kcal/mOl )

H2

°

o..)

25

°

C

..

H2~

420

°

C

13,91

"

HC1g

)

25

°

C

~ HC~

420

0

C

_(lit

_.

₆₎

₂

_,

₈₈

"

_}

C6H50H(s)

25

°

c

~

_C6

_H5

°It,g)

420

°

C

27

,

96

11 =

-

6

,

5 kcal/mol

.

39

,

4

30

,

84

~~.~

Q,rea

ctie

420

°

C

=

-15,1

+

(39,4-30,84)

rr/

De temperatuur van het gasmengsel de.t

kan nu

worden

berekend

.

d

e

reactor is

gepassee

rd

5

.

Phenol 715 kg/hr = 7,6 kmol/hr

Chloo'benzeen: 7695 kg/hr = 68,4 kmol/hr

Zoutzuur 277, 5 kg/hr = 7,6 kmol/hr

Water 5563 kg/hr =

_{- -}

309

_-

kmol/hr

'l'otaal = 392,6 kmol/hr

_"- Voor di t gasmengsel vlerd een soortelijke warmte berekend van:

C;

\

15,3 kcal/kmol oe.

'\

L

~

De opgenomen warmte i s dan: 1

~~:

5 • 6, 5 kcal/hr = 49,5 kcal/hr

\ , 8 ) 49

5

°

" / waardoor het gas : 392:6.15,3 = 0,01 C in temperatuur daplt.

0

1

.

'1

'

~

V

,

; !

IIieruit blijkt dat de reactor niet verwarmd behoeft te worden.

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

_-

-'----_. -. ... -- .

__

.---"'_

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

_

... ,--'-~

De aanvang van het proces kan het beste beschouwd

worden als te zijn bij de compressor •

Het te reageren azeotropische gasmengsel, bestaande uit chloor

-benzeen en water (temp.890C) wordt uit de phenolabsorptietoren

gezogen door de roterende compressor, waerna het gas wordt

verdeeld over 3 eenheden die parallel geschakeld zi jn.

Elke eenheid bestaat uit twee voorwarmers, een gasverhitter en

een reactor. (lit.1)

De eerste voorwarmer verwarmt het gasmengsel met hete lucht van

°

220 O. Het chloorbenzeen en vrater stijgt in temperatuur van

89°0 tot 160°C.

De tweede verwarmer dient voor de warmte" wisseli,ng met het ge

-reageerde gasmengsel . Het te rea~eren gasmengsel wordt hierdoor

opgewarmd van 1600e - 380°0, terwijl het gereageerde afkoelt

tot 200°C.

In de oliegestookte gasverhitter wordt de juiste reactietempe

-'Tatuur van 4200e bereikt.

De reactor is gevuld met een gegranuleerde katalysator vam

Ca

3 (P04 ) 2 waardoor 10% van het ingevoerde chl oorbenzeen wordt

omgezet, waarvan meer dan 90% tot phenol . De omzetting kan ver

-hoogd worden tot meer dan 30% door verhoging van de reactietem

-peratuur, waardoor echter een ~z~":~l,ijkè-\toename van het

percentace bijproducten en een

~nell~daling

van de activiteit '--

--'

,-van de katalysator optreedt.

-Bij de vermelde reactietemperatuur moet elke reactor na 8 uur

reeds geregeneree~d ~orden, waardoor 3 reactoren tegeli jk in

r

6 .

De~ervT~rki}!Ji:~ .. ~~n_het reactie'"roduc t . (li t .1 en 7)

Door de sterk

-

_.-

gebogen dampspanningskurve van zout

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

.-Zuur is het mogelijk dit te verwijderen door absorptie ie water.

In de eerste toren wordt geabsorbeerd in verdund zuur dat ui t

de tweede toren komt . Bovenin de tweede toren wordt water en

chloorbenzeen gevoerd. De warmteinhoud van de gassen en vrijk

o-mende condensatiewarmte van stoom en de absorptiewe.rmte van het

zoutzuur zijn voldoende om het chloorbenzeen te verdampen.

Ui t deze toren kOGlt dan ~en ~zeotJ:'_C?E.isch-Basmengsel , waaraan

pralttisch al het zoutzuur en een beetje phenol zi jn onttrokken.

Om de laatste sporen zoutzuur te verwijderen wordt het gasmeng

-sel door een natronloog oplossing Geblazen.

i

In de volgende toren wordt ~e pben01 geabsorbeerd in heet water.

1

De toptemperatuur (89°C) zorg· weer voor de azeotropische ver

-l houding chloorbenzeen : water

=

3

2

,

hetgeen als voeding ge

-bruikt wordt voor de reactor.

')

~\.

het

Hiermee is dus de kringlOOp van reactor gedeelte gesloten, zonder

-

-een totale condensatie van all.e best2nddelen.

De ~er~ij~ering van phenol.

De hete waterige phenoloplossing, waarin zich

95«

van de geproduceerde hoeveelheid phenol bevindt, wordt nu ge

-koeld om een extractie met benzeen ,nogelijk te maken in de vol

-gende twee met rashig rinGen gevulde torens .

De extractie v!ordt ui tgevoerè. in tegen(Vt oom. Ui t de \,laterige op

-lossing wordt op deze intensieve wijz al et phenol in benzeen

~.---~

opgenooen.

De ge~xtraheerde hoeveelheid water is bij het verlaten VDn de

0/ Î

phenolextract ie torens ppn ben~een verzadigd. - 0.

Dit benzeen is te veel om als verlies te worden beschouwd.

(nI

547

kg/hr) Het wordt nu verwijderd in een fractioneerkolom

welke met open stoom wer~'Ct.

rIet hete bodemwater wordt wederom gebruikt voor de phenolabsorp

-tie, waer3ee het circuit voor de phenol verwijdering voltooid is.

Het benzeen worc'ct af[;evoerd naAr (~e benL'een opslagtan1_c.

De _ verwerking van ele verdu~d.e, .,?, ou t Zl!..tg'opl.2..~s_ing.

e-ge~roduceerde hoeveelheid nhenol (lit .1) .

Dit wordt verTIijderd door een te~enstroomextractie met benzeen

in de

(d

_,---

-

riè)

121et raschig rin<~:en :,evul de torens . Deze TJhenol-b en

-...

zeen oplossing wordt samengevoegd in een onvangvat bij de andere phenol-benzeen onlossing.

De behandelde zoutzuuroplossing, welke ongeveer

15

n1_{, zoutzuur bevat,}

is nog verzadigd

ean

benzeen. Dit benzeen behoeft echter niet

meer verwijderd te worden, dapr het zoutzuur gebruikt wordt in

de eerste trap van het proces, nl. de oxydatieve ~ehandel~~

?

van benzeen TIet zoutzuur.

/

~lj

;"vlJ..

t.{'-1A,.,l",.A/e:./u /\.(.\,.

t~-l.,.

Hu .

/

De phenol wordt van het benzeen gescheiden door

destillátie in een met raschig ringen gevulde kolom bij atmos

-ferische druk. ~!et benzeen wordt gekoeld en af~evoerd naar de

benzeenopslagtanks of gedeeltelijk gebruikt voor de productie

van chloorbenzeen.

De rUVl.'e phenol wordt daarna gezuiverd door twee achtereenvolgende

vacuumdestillaties.

De eerste toren vlerkt bij een toptemperatuur van 1030C en een

druk van 50 mrn Hg. De tweede toren bij 89°C en 25 mmHg.

Het bodemproduct van beide torens wordt uit de horizontale met

stoom verwarmde kookketels afgetant . Dit zijn geringe hoeveel

-heden bijproducten (vnl . teer) .

De phenoldamp uit de vacuumtorens wordt gecondenseerd, waArna

het in een laag geplaatst opvangvat valt. De ejecteurs zorgen

voor de afvoer van oncondenseerbare gassen.

Het product wordt door een tandrad~omp napr een vat onder at

-mosferische druk gebracht. In dit vet wordt de phenol vloeibaer

gehouden om in vaten of tankwagehs te worden getapt.

~.

~

De mAteriaalbaJans.

-

-De capaciteit van dit fabriekschema werd gesteld op

6000 ton per jaar , dit is ong. 2% van de wereldproductie in 1955

(nl. 275.000 ton per jaar) . (lit.3)

Een jaar continu in bedrijf werd gesteld op 350 dagen.

De productie bedraagt dus 715 kg/hr phenol.

112 5

- - -

-8.

10% van de doorgevoerde hoeveelheid chloorbenzeen wordt omge

-zet, zodat 8550 kg/hr chloorbenzeen door de reactor wordt ge

-voerd. Uit de phenolabsorptietoren komt een ~zeotropisch g

as-~e~~.~~! (chloorbenzeen : water =

3

:

2) .

De voeding heeft dus een samenstelling: Chloorbenzeen 8550 kg/hr.

Water 5700 kg/hr.

Het gereageerde gasmengsel heeft de volgende samenstelling:

---Phenol 715 kg/hr. Chloorbenzeen 7695 I! 5563

_"

Water Zoutzuur 277,5 11

In de HCI-absorptietorens wordt 277,5 kg/hr zoutzuur en 35 kg/hr

phenol onttrokken, terwijl het bij het verlaten van deze torens

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

-'

.

is aangevuld met de verbruikte hoeveelh~jd chloorbenzeen

---

.-

. .

-(855 kg/hr) en water (137 kg/hr) .

-Onder uit deze torens komt een oplossing met de samenstelling: Phenol 35 kg/hr.

Zoutzuur 277,5 11

Water 1575 11

welke afgevoerd wordt naar de drie phenolabsorptietorentjes.

Bovenin wordt 855 kg/hr chloorbenzeen en 1712 kg/hr water ingevoerd.

Onder ui t de phenolabsorptietoren wordt een 8c

-s

phenoloplossing

verkregen (lit.7) . Deze bestaat uit:

Phenol 680 kg/hr.

Yva ter 7820 " •

Dit wordt gekoeld en geextraheer~met benzeen, waardoor een

7 oplossing wordt verkregen

v

8

n~

,

)g

r

phenol per liter (lit .1) .

De benodigde hoeveelheid benzeen daArvoor is:

~~~5

• 0;95 : 875 : 10-3

=

11:~Cb<b=~~Q~~

.

Het geextraheerde water is verz'adigd aan benzeen en bevat

547,4 kg/hr (lit .8), h

1

t g een ir de fractionneerkolom wordt te

-ruggewonnen.

~

{~

Q..

.

J

u

~\

M ')

Voor de tegenstroomextractie van de v~~nde zoutzuuroplossing is

580 kg/hr benzeen nodig

(

~

b~~

_

~

_

~~~~~~er:?l

-

benZeenOPlos~)

.

9

.

De samengevoegde phenol-benzeen- oplossingen worden gedestil

-leerd. Het benzeen wordt~ed_i~3fgeSCheiden (11880 kg/hr)

(Zie berekening phenol-benzeenaestillatietoren~

In de vacuumdestillatietorens wordt ongeveer 1S''a (7 kg/hr) teer afgescheiden (lit.1) .

WARrHTEBALANS.

1e. Voorwarmer met hete lucht van 220°0. (89°0 ---+160°0) .

Ingaand gasmengsel:

Water: 5700 kg/hr.... 317 kmol/hr = 80 ,7 mol

%

Chloorbenzeen: 8550 kg/hr

=

-2~_~mol/hr

=

19,3 mol

%

Totaal

=

393 kmol/hr .

7

Bijdrage soort. warmte;

~_ ...

_---_.-_.-0,807 . 8,65 kcal/kmoloC

=

6,98

0,"193 . 42,7 kcal/kmoloc = 8 25 kcal k

Soort. warmte gasmengs-el :15,23

Uitgewisselde hoeveelheid warmte:

(160-89) • 15,23 • 393 kcal/hr = 425 • 103 kcal/hr

Per warmtewisselaarJ..K = .14113" 10 3 kcal/hr •

.)

2e. Voorwarmer: (160°0 a 380°0) .

6

'

(380-160) • 15,23 • 393

=

132 • 10 'kcal/hr

Per warmtewisselaar

=

440 • 1 0 3 kcal /hr.

--Gasverhitter: (380°0-420°0 ).

( 420 -380) • 15,23 • 393 =

Per gasverhitter

=

240 • 10 3 kcal/hr

80 • 10 3 kcal/hr.

Koelen v.d. ~ phenol-wate~lossing na de henolextractietore~

(95°0 - 20°0) . Phenol V!ater 680 kg/hr: (95-20)680 • 0,556 kcal/hr

=

28400 kcal/hr 7820 11 ( 95-20 ) 7820 11

=

586000 11 614400 kcal/hr.

VOÇ)rwarmer benzeen-water des~illatiekolom: (200C_ 8000) .

Water 7820 kg/hr; (80-20) 7820 kcal/hr = 470000 kcal/hr

Benzeen 547,5 11 : (80-20) 547,5 • 0,45 11 = 14800 II

~

1

10.

Condensor benzeen-waterdestillatietoren:

Terugvloeiverhouding =(2 /

k

c.-

~

;

' ;

'

.

~

Be~zeen: 3 x 547 94,2 kcal/hr = 154500 kcal/hr

'.!ater : 3 . 20 . 540 11 = 31400 I!

185900 kcal /hr •

Open s.toom voor de destill2.tie~':2.r.en:

~ater : 7800 (95-80) kcal/hr = 117.000 kcal /hr

Condensor:

.

1

'§'?

909_. §..<? alLhr

302.900 kcal /hr.

::. henol-oenzeendest i11_{.E t iet oren:}

----

-

- _

.

_ -

--_._----Condensor: Terugvloeiverhouding - 0,5.

Benzeen: 1,5 • 11880 • 94,2 kcal/hr = 1.670 .000 kcal/hr.

Verdi?I~: Destillaat: 11880 • 0,45 • (80-20) = 320.000 kcal/hr Bodemprod. : 715 • 0, 56 (1dO-20)= 64.000 11 Condensor: / 1. 670.000 __ ._ ._. __ _ 2.054.000 kcal/hr. 1e.

_{---_}

Vacuumdestillatietoren:

_.

_--~

Condensor: Reflux verh.

=

0,5,Verd. warmte phenol = 121 kcal/kg

I.Jhenol : 1, 5 . 715 • 121 kcal/hr = 130.000 kcel/hr

Gegevens phenol: l i t.15.

Horizontale verdamper:

Î

~~l~l

.

en bij temp.

~~

.

~

I

< De toren werkt onder druk van 50 mm IIg

... ,' De ingaande phenol heeft een temp. van 1800C en kan dus' een hoe

-i

~ veelheid warmte afgeven van:

~

(/

_.

Z

~

5 • 0,556 ( 1 8 0 @ kcal/hr=30•6 00kcel/hr.

~;l

aan het bodemproduct een verlies

v!:E

1000 kcal/hr dan

blijf·t er voo';' nuttige

~N

;

rmte

29":600 kcal/hr over. Aan de verdamper moet dan toegevoerd vlorden :

Condensor: 130.000

Nuttige warm. 29.600

11 •

2e. Vacuurndestillatietoren:

De druk in de toren is 25 mmHg

Terugvloei verhoudinc =

(f,5)

(

('~

(

J.:,

' - . . . ~

Condensor: eveneens 130.000 kcal/hr.

De ingaende phenol kan afstaen:

en

teQPe

r

8

tuU

(B

~~

,

'Vv

.

dj;J

/

715 • 0,556 . ' (10 :;-09)

=

5550 kcal/hr.

St el verlies aen bodemproduct 550 kcal/hr.

Aan verdamper moet dan \7orden toegevoerd:

130.000 - 5000

=

125000 kcal/hr.

Keuze van het materiaE'l.

In l i t.1 en 10 wordt de react:JZ0r e, ?de beide

voorwar-mers beschreven als zijnde van staal. "

-De gasverhjliGers hebben ,buizen, bestaande ui t een chroOm

-alliage, ~bestand zJJÇn tegen de verbrandingsgassen.

Alle absorptietorens zijn vervaardigd uit staal bekleed met

plastic en zuurvaste steen.

Voor de warme

zoutzuurabsorptietor~n

~

met een laag

isolatiesteen er tussen.

De grote p~enol~benzeen extractietorens bestaan uit staal,

daar al het zoutzuur reeds verwijderd is.

De drie kleine torens zijn wel met zuurvaste steen en plastic

A

\

\

uitgevoerd •

. ", ~

.~

... tJ" '\ D e sproelers van . d e zou zuur t t orens zlJn . . vervaar d' d 19 Ul-. t

\< \'('" .,

V~~"

\

Pyrexglas. De zoutzuurleidingen ui

t

porcelein.

~ ,De benzeen-water destillatietoren levert geen moeilijkheden

en kan geheel uit staal vervaardigd worden.

De beide vacuu~destillatietorens kunnen eveneens uit staal

vervaardigd worden.

De condensor van de tweede toren en alle delen na deze condensor

worden vervaardigd uit nikkel om verontreiniging dooI'

12.

Verwarmings-en koelkosten van het proces.

Koelwater:

Koeler na phenolabsorptietoren: 614.400 kcal/hr 15-40 C0 .

Condensor benzeen-waterdest.: 185.900

_"

_"

Condensor benzeen-phenoldest. : 1670.000

_"

_"

Condensor 1 vac0 . dest. : 130.000

_"

_"

Condensor 20vac. dest. : 130.000

_"

11

Koeler na benzeen-phenoldest. : 283.000 11 11

Totaal: 3013.300 kcal/hr 15-40 C0 . Benodigd koelwater: 3013.300

=

120.000 kg/hr

=

120m3/hr. 40-15 Koelwaterverbruik: 1.000 .000 m3/jaar. Lit.2 koelwaterkosten ft> 0,03/1000 Koelwat.erkosten Stoom:

Voorwarmer benzeen-waterdest.:·

Open stoom benzeen-waterdest .: Verdamper Verdamper Verdamper benzeen-phenoldest. : o 1 vac. dest . : o 2 vac. dest. : Totaal : Verdampingswarmte stoom:

Benodigde hoeveelheid stoom:

van 1050C 787.700 kg/hr = 536 129.000 526 kg/hr = 484.800 kcal/hr 1050C. 3Q?_ • 9 0 0 " 1 0 5 0 C • 2.054:000 " ... _ ... "2.20

2

-.··104·.'000- - - - -', -_·_·---·- 120

c

.

_...1.?_5.000 11 1200C. / 3.070.700 kcal/hr. = = = 536 kcalAtg 526 kcal/kg 442 kcal,kg • 1465 kg/hr. 246 kg/hr.

/

( van 2200_{C 2054.000} 442 kg/hr = 4670 kg/hr. Totaal : 6381 kg/hr. Lit.2 stoomkosten : ~~ 0,55/1000 lb . ,

-·)

.'

,

-Gebruik stookolie voor gasverhitters: 240.000 kcal/hr

dit is 19 • 108 kcal/jaar.

Lit.2 stookoliekosten:

$

0,1/106 BTU.

Kosten van de stookolie:

$

750 per jaar.

'l'otale stoom-, stookolie-en koelwaterkosten =

$

95.750 per jaar.

Dit komt n'eer op:

$

0,016 per,kg.pÀ~.l\ol. ~

Di t is berekend ter vergelijking van de verkoopsprij s V~~ll

W

..

phenol in 1956 nl.

$

0,44 per kg phenol (lit.9) .

a

)1)"

.. / '

lfi/

/ '

/

Plaatsing van de fabriek.

Deze is afhankelijk van een groot aantal factoren;

b.v. a) de aanvoer en afvoer van grondstoffen en eindpro

-ducten.

b) voorhanden zijn van koelwater.

c) afzetgebied voor phenol, indien niet voor eigen gebruik.

d) aanweZigheid van geschoolde arbeiders. e) lozing afvalstoffen.

Daar het P-aschig-proces geen arbeidsintensief bedrijf is, behoeft op arbeidskrachten niet zo zeer gelet worden.

Afvalstoffen heeft het proces ook weinig.

Wat het afzetgebied betreft neemt de U.S. A. de belangrijkste plaAts in.

Het verdient dus aanbeveling de fabriek in de U.S.A. te plaatsen

en wel aan de oostkust bij een havenplaats (koelwater) ,

met de mogel ijkheid van export

n~a;

'Europa

~

,

2

-

0',,.+

?

Berekening van de phenol-benzeendestillatietoren.

De destillatietoren is een kolom gepakt met

2" Raschigringen.

De voeding heeft een temperatuur van 200C. en bestaat uit: Phenol: 11.880 kg/hr.

- - -~ - - -

-l

~\vv~l.

:~

{ ty'V \

14.

i (

~(?

ete~U

g

VlOeiVer

hOUding

m

.ges~eld op 0,5.

behoeft niet groot te zijn en is

Voor de berekening van de diameter van de toren werd gebruik

gemaakt van de erafiek voor de "flooding" snelheden in

(lit .11) Perry.

De grafiek is slechts bruikbaar indien in P~gelsaksische

eenheden wordt gerekend.

Vloeistof aan de top naer beneden = 11880

L

=

0,5

x

°

_.

_,

454 lb/hr

= 13090 lb/hr

.

Gas apn de top naar boven

=

11880

G

=

1,5 x 0,454 lb/hr

=

39270 lb/hr.

De grootheid

~

V~

r

:

0,0191 waarin:

j'gso

oc

=

.f

ISOOC

=

2,69 kg/m

3

•

Uit de grafiek volgt dat: u 2 a 1

(.f

~

)

x U

o

,

2

=

°

,

2 • -q 3

p

I

/

gc..c

_n

.

Hierin is: a1 = 29 ft2/cuft pakking.

215 .,

=

0,639 cuft/cuft torenvolume. waarin: A

₌

ringhoogte 2" • B

₌

buitendiam. v .d. ring

₌

2" C ₌ binnendiam. v .d. ring

₌

1,2" .

u = gassnelheid berekend op de lege toren in ft/sec .

)l

=

viscositeit in centipoises

=

Hieruit volgt :

L _ _

15.

Nemen we nu Ban dat de gassnelheid waarbij de toren moet

werken 80% van de "flooding" snelheid bedraagt , dan wordt de dia

-meter van de toren:

u

=

0,8 . 1,44 m/sec. = 1,15 m/sec .

.1J2x_~1_88~ __ _

3600 • 1,15 . 2,69

2 12.

• 0,785 = 2,04 m /sec .

Om nu de hoogte van de kolom te bepalen was het nodig een y - x diagram van phenol-benzeen samen te stellen.

Door het ontbreken van volledise gegevens over dit systeem

moest genoegen worden genomen met de gegevens van het P - x

diagram phenol - benzeen bij een tenperatuur van 700C (lit~12) . De onvolledige gegevens van Fi g.1 werden uitgebreid door de kook- en dauwlijn v~ens~n waarschijnlijke kro~

me te laten verlopen.

--

-

-_.

-"

Uit dit F - x diagram phenol werd een T - x diagram bij

1 atro berekend met behulp van de VOlgende formules:

P

Y

_A

=

~

A

·

PA

P • YB =

d

B

PB

X

A

De kooklijnen van de zuivere stoffen zijn bekend. (Zie grafieken)

Uit fig.1 werden de activiteitsco~fficienten

berekend voor verschillende X

A en XB•

Er werd nu aangenomen, dat de activiteitsco~fficienten bij

verschillende temperaturen voor dezelfde X

A constant bleven.

Via een

IItr~nd

error'" berekening werd de temperatuur en

Y A eevonden bij een to taal druk van 1 a tm. (zie fig. 3)

Ui t deze grafiek kan een I'.1c-Cabe-Thiele diagram samengesteld worden (zie fig.4), waardoor het aantal theoretische schotels bepaald kan worden.

Het verloop van de evenwichtslijn is zeer gunstig om een goede

scheiding te verkrijgen.

Berekening van de 1e werklijn:

I

I

.

I

- - -

~----16.

moet worden, moet de mol-fractie phenol in de damp zeer

klein zijn.

Er werd een eis aan het teppreduct gesteld van

tn

= 0,99995

(hetgeen wil zeggen dat er ongeveer 0, 7 kg/hr phenol met de

damp verdwijnt).

is de 1e

=!Iet deze eis en de aangenomen terugvloei verhouding

werklijn X D R+1 = bepaald: 0, 999~2 1,5

=

0,667 (zie fig.6) .

De q-lijn wordt bepaald door de temperatuur en de

samenstelling van de voeding.

Voeding:

11880 kg/hr benzeen = 152,2 kmel/hr.

715 " phenol

=

7,6 kmol/hr.

Verdampingswarmte benzeen: : 94,2 kcal/kg = 7350 kcal/kmol .

IJ phenol: 85 kcal/kg = 8000 kcal/kmol.

De verdampingswarmte van de voeding wordt

phenol:

~~96

8 • 8000 = ~

,

dan

:

380 kcal . benzeen:

~§~:~

.

735,--0_=_ ..

700~_

._"_

~--7380 kcal/kmol mengsel.

Be:n.odige warmte voor verwarmen van de koude voeding:

q Phenol :

1~9~8

• 0,556

~20)

94 = 152 kcal Benzeen:

~§~:~

.

0,45 (81-20) 78 =

204~~cal

= 7380

₇₃₈₀

+ 2192 Totaal 2192 kcal/kmolmengsel.

=

1 ,297. Vgl. van de q-lijn

=

Y

= __

q_ X - __ 1_ X q-1 q-1 voeding Y

=

4,37X -3,20.

Door nu een eis te stellen aan het bodemproduct is de tweede

werklijn vastgelegd.

De gestelde eis is X

-J..

I

(

---veer 0,43 kg/hr benzeen met de phenol meegaat) .

Ui t de grafieken 4, 6 ·en

f

bleek

da~heoretische

schotels nodig zijn.

_--Uit ~ werd de H.E.T.P. bepaald voor raschigring

-en 2" tor-endiameter1 ,43 m en een gassnelheid van 80% van de

"flooding snelheidII.

,

H.E.T.P. = 0,76

m

.

\

-- - --- - , '

De hoogte van de _, , pakking wordt dan:

Y

/

5

•

0, 76 = ~:!g~=~.

De hoogte v de pakking boven de voedinginvoer is:

, ~ 'J. 2 . 0, 76

=

l~:~~=ffi·

,

çfl.~ 1

De drukval over de kolom.

In Perry (lit.14) is een grafiek gegeven waermee

de drukval over de kolom te bepalen is.

_

~

1/2 0,168 1/2

=

~

- 0,075 0,075 .fg800C = 1

,

5

.

2,69 kg/m

3

=

0,168lb/ft

3

•

G 39270 1510. ~ = 17,3

.

1 ~-5 = G = gassnelheid in lb/hrft 2 • 13090 _lb/hrft2 2 L = _-17,3 = 756 lb/hrft •

Grafiek _ A P = 0,15 inch waterkolom/ft pakking.

Drukval over de'kolom is dan:

A Pkolom

=

₀3,_,81 ₃₀₅ 2 , 54 • 0, 1

5

cm Vlk

= 4,75 cm ~Nk.

Deze drukval is dus zeer gering en te verwaarlozen, wat

18.

L I

TBR

A T U U R

-

ü

VER Z

I

C H

T

.

1 • T. Ol i ve. Chem.Lf!et .Eng. 47, 786 (1940)

2 . E.F. ~.1essing, '7T. V .Keary. Chem. Industrie 63, 43 (1948)

- I

Kirk- Othmer-Encyclopedi a of Chemical Techn.vf10, 297 (1955)

4. Int. Crit. Tables. 5, 167-110 (1929)

5. rerry. Chem. Eng. IIandbook\}.239 (1953)

6 . P.Zeise.

ThermOdyna~

ie

Ju(1954

)

7. W.Prahl.

u

.

s

.

2156402 (1939)

8. Perry. Chem.Eng.Handbook

p

.

131

(1953)~

_

9~

J_. Eng. Chem./

34

,

4661 (1956)

10. J .A.Lee . =~terals of Construction for Chemical Process

Industries. p.255

(1950)~

11 . l'erry. Chem .• Eng. Handbook IJ 684 (1953)./

12. A.R.Martin, C.U.GeorGe.

J

.

Chem.

SO

G.~

1413

(1933)

13. Maxwell . Databook on Hydrocarbons p .

246-14. Perry. Chem. bng. Handbook p .681 (1953)

. . .

.

.

~

1

I

j

I

!

I

i I I I I I I

I I , I . I I I I , LL~ \ ~

l

" --1-" ---1 '

~

L ~ ___ ---...

I

I

i ,

-<; 0\ <:t

$: ~ttmi.rrf-l-t +t+h-'r nt++H-'-~'-tttx:r±tt?-f. ~~;t~t ;t;-r:rrtt'WI;P:1t::jttl~1JIIttttmt~l+tW+j ,

.1

i

- ,-I

!

I

1 j _'I i' " i -; , i· _j 1-.. I 1 , -- " -L _. I i , i 1 --t- i. ,. I,

I·

'i ,_1 --., 1 , - --i 1 ! 1 ! i I

T-j. 1 1 ,--I , 1 j _1 '1 -I I ~-l' f..

.,

- i - .

I

.

---f--~' ·--.... _-~ ~ I :.. i , , , ,

:-

,'-.. I , j i ; i , , I -J I _.~ '1 -. 1 " -' ., , ' •. '1 -" --, 1 I i

L

-'- -~ï , 1 I I .1 ·1

.1

-L -i· , I ;

~---j

i - j -

-.

I i, ' I I

.

--~ ~ I~·~

---

I

1 : . I I ._1._: .. J

:-j.

i . ' I , 1 I

-i-··

-'~',

+.:+

-~

1 I::.,

I

., 1: 1 '-

('."-1 ' - j j _._-~

'X <

',-I

OSJ-I

CJ)

: ~ ' O ~~~

lSO(o

.,.

.:1. i 1 1 ~.:!

I

'1,: '::: '. I:

:.:>:

I

: i'

·r:·

:f: :::: '1IImunmm$.lillBTI[mIillDTI~=:~: ~

'\ .:

J.'

.;

.;

I ! . I . , i \. .1' !. I 1 " J ' · : ... . 1 :L.I:Jitl H-r tiL " '~+

--I· 'I 1'-: . __ L. i -~ .j. I • __ L ! i, ! , I , I i I .. _--1--___ ._. ._~_ t._ __ I Î

, ..

-I

1 i

J.

,

... :.1

I -i ·· t . ii -....: -._, ----·"1" I . I I , . .!.--I

i

··--I .. ! -l "î" I

.,

0_ r----. _ t

i

r--ï I 1--I, j ! -·1--·

I

) . -I 1 I

i

_." " ~~ .. "

t

ï': ,I, + .-.. . 1 __ __ ~ _~_ •• • 0 -f __ :-___

i ____

..

_J.._ I 1 i

,-.-.---,~

.. .:

--j~

..

~

..

1 ..

:

' I .! I ! ... __ .; I

e

6

-0 ~h'OO!~~ 6 ()

I

--Lw

ft '

?P'P>

'

:

Y"'T

i .-; I 1:1;, ' 0 ~ .. tx. ; i --t.

i

.L

I ~ I .1 'j ' .1

r

.. ,.

L. i .1 ---i .~ -' . I :1

·1

I : .1 ... ---;

·,1

I&-:

.il.:

... '

I·

• ., • "1 1 • . +_._ .. ...l. • ... __ + .:,

.~~~:~L·:

i:::: .1::: I I " I .. " , .h· :-ij :; ·_;·_· __ .. ~l~_ I.,. , 1· ! - j-.. -' j-.. ~ .. __ ; .:. . .i..:LI

-..:LL

,1"'1 ....

1 ..

I·

·1

..

I, I'TIt-~L-.I,

14tHtI"

1-..

j~i'Û+t,J.-!.I"~.jl,qJH+tl .. +U~EI,,

..

lt,,-ti:'im

_{.. ,} I , . "'

(

"')

.""

.J )

i.

1 '1 \ 1

,

'

\

"'1

.l. _"'} ) .. .l, " .! : ,I J;-/ \\~ .-! /. J ., \t ~ ~l

-~

}

1

"1

< ~

l

I ! ) ~ \, , . ' , 'Î )-\ J ) \\), Ii\ ~\/:l, !

). I',

,' J )' '' (, I )' t '1 \ '''V\ ') )'}'1'

11,:~''\.

i

)"'~n

'",\)-, 't. J/tc J

"

) ~'\/ rî ) 1 (\' i" 'h i ""'\ I';) "\) ! , ,)) I h\ '; I ,.)~lï"')'\) 1, \) '1 ,t·,'''.'\1 ,. : J' , -. / \" , j.""> T)' v>. 'tl \ } v '\ )

'I

)' \ ")'\\

1 n tl,1 I J ;.. /1'J , J -, i .', )'\) ., 1 \ "\ I"'\'Î) \ V'l 1\ ,t-jJ . I J''') '1'~ ""'\ t .) ~ ~/ : ... (~ \iJ \ ,\,)

"

') ""~ At; ') ~ .. ~ ), }' \' , " ') . Î' , r ., \ 't. 1 "i \ .. ).1 ~ ,\ ) -'.' ~, 'I, )) 0) ): ) ").' "\-'\ r' lY \\ /,..")',;--\\ Jr I '_ J} '1,'.1 )-\\.y. \ vii») \ ("',j VI") (V')' ~1.

\1

-\

., [> , \ ''->'''ÎJi) IJ ,/lr! \ -~u '\ ~'J i"")) ,,).,)' "')t) "-(})

~î

'\Y)'L r,

:,

(l'Î ,\

'1!

yn'fy

_I°:V-J ,-\ \.\. ~'1 , '"'? ~ L ' ) . ) '." '1 ","" L 1'''''1'')''\ r"', -J .. • ~ ''''.~ r'~Î ,) . \ " / )' ~ 'i)1 (/ :~ '\,\ ~ (, !'I. 1 ;''''; "\1'1 -\'-"', \ j l ',) il \ f-\ ! ·,\\)tVlr;'1' "\\1\~()I.)~I, ~ v.,,)'''lJ-J!''IJ , , ,'!';)n \

1\

I,,"~r \~Q'" "/ (I ~ /..;) \, - . r, '\ ., (! ,.J "

tà

I -\-"00 ~.' )'\ "~"\'\\' Q,\ }")1.;

1-1

1 f,,\ "):C)) "'/\.' "; n.'\·, ,,"1) ' )' ":I"\)"'.'l'\

~r~',')r\1J

(~)'P'fÎ\\

. I . I ! ) ) 0-" Î~) '~0 , Ï\ ;?(l~\

'>-\

"0 ,,

....

t

~

~

~ \ ~

~

~ '>

1

~

:0

~

I.'

~

•

'>

'.

> _>

~

..

~

~

" <,

>

>

•

'> »

I

t

,

7 Biologie van de mens, hygiëne, psychologie,

op-voeding, onderwijs, sport en spel

D.B 122 c

HILTON, M.E. (ed. ) Guidance in the age of

automa-tion.

Syracuse, N.Y., Univ. Press, 1957.

24 cm, 94 blz. , l i to opgn.

D.B 368 b

lNSTITUTE of Physics. Problems concèrning the

edu-cation of physicists; repro London, 1953.

22 cm, 15 blz.

662 F 24-25

KERES, P. Theorie der Schacheröffnungen; aus dem

Russ. übers. von D. Schul te.

Berlin, Sportverlag, 1953.

20 cm, 2 Tle.

Oorspr. titel: Teorij2 shakhnatnykh debjutov.

11J7 A RUDDER, The; America's first boating magazine.

New York, Rudder publ. comp. ,

1957-31 cm, vol. 73, no.

8-TEOHNISCHE Hogeschool, Eindhoven.

Mededelingen.

Eindhoven,

1957-30 cm, jg. 1

-1957, 13, 805

,',: _"

.

,