Fabricageschema: De bereiding van allylalcohol door alkalische hydrolyse van allylchloride

A LLY LALCOHOL

J.VOSKAMP

.

mei

1958

---. -~

r

I

I

'

-=;

~-- ---L + - ---0 I , --..., I I I I I I I

!

j

J

..

1 I

\

I I I 1 I I 1 I

)

I 1 \.: I

t

I

E:

L

:

-~, -, : , ~ I ! p;=:t, ', I I I I. _'I I1

-I

:) r ---_-L--III

_lL.---iJ

:

.---.l

===

=-

---

+--

-

-

--'~--ó

, t •• 1

r----TF=====;======~-==

1

1

I

I'

I -

IU

!

I

:

1

_

I

f

I

i

~ I

LPi

~ :ë

m

---

---

-\

•

FABRICAGESCHEMA

DE BEREIDING VAN ALLYLALCOHOL DOOR ALKALISCHE

HYDROLYSE VAN ALLYLCHLORIDE

J. Voskamp

Noordpolderkade 150

ts-Gravenhage

o

Samenvatting

Algemene inleiding

INHOUDSOPGAVE

1. Technische toepassingen van allylalcohol 2. Keuze van het proces

a) zure hydrolyse

b) alkalische hydrolyse

3. Plaats en grootte van de fabriek

4.

Veiligheidsmaatregelen

Beschrijving van het fabricageschema

1. Algemene gegevens van grondstoffen en producten

2. Reactor en natronloogverdunner 3. Stripper

4. Ontwateringeenheid en phasenscheiders

5. Destillatiekolom voor de allylalcoholzuivering 6. Keuze van de apparaten. Constructiemateriaal Literatuuropgave SAMENVATTING Blz. 1 2 2 3 6 6 8 8 10 13 14 18 22 24

In het continue proces wordt allylchloride gehydrolyseerd met behulp van een 3,5%-ige NaOR-oplossing bij 1500 C en 15 ata en een verblijf tijd in de reactor van 8 min. De allylverbin-dingen uit het reactorproduct worden van dit reactorproduct gescheiden in een stripper. Ret topproduct van de stripper wordt in een destillatiekolom gescheiden in een allylalcohol-watermengsel (bodemproduct) en een diallylaether-allylalcohol-watermengsel

(topproduct) dat tevens allylalcohol en allylchloride bevat. De diallylaether wordt, na enige bewerkingen in phasenscheiders, afgevoerd als ruw product, terwijl het allylalcohol-watermengsel

(+ allylalcohol + water uit phasenscheiders) in een destillatie-kolom wordt gescheiden in een topproduct dat, +')72 gew.% allyl-alcohol bevat en een bodemproduct dat

±

0,5 gew.% allylalcohol bevat.

..-.;

--.

"

-.ZEE;"> l("'IA41ft7E.t<i.sr iJi.ICG

- - -

-, . \..J

2

-ALGEMENE INLEIDING

Allylalcohol is een aliphatische, onverzadigde

alcohol met drie koolstofatomen, tevens bekend onder de

systematische naam propeen-2-o1-1, of in formule CH₂=CH-CH

20H.

1. Technische toepassingen van allylalcohol

Voor

1940

was allylalcohol niet in grote

hoeveel-heden beschikbaar. Gedurende de laatste wereldoorlog is in

de verenigde staten van Noord Amerika de bereiding van

allyl-alcohol op grote schaal ter hand genomen (1), daar allylallyl-alcohol wordt gebruikt voor de synthetische bereiding van glycerol, welke verbinding o.a. belangrijk is voor de vervaardiging van

springstoffen. (In 1950 bedroeg de synthetische glycerolproduktie I

ongeveer 20.000 ton per jaar, d.w.z. circa 20~ van de totale

glycerolproduktie.) Tevens zijn de allylesters (o.a. diallyl-phtalaat) uitstekende grondstoffen voor de bereiding van polyesters, die in steeds toenemende mate in de techniek toe-passing vinden. In de pharmaceutische industrie worden allyl-barbituraten vervaardigd (pijnstillende en kalmerende middelen) terwijl andere allylesters (o.a. allylcaproaat: ananasgeur) in de parfumindustrie worden gebruikt. Allylalcohol als zodanig wordt weinig gebruikt; het is een ideaal conserveringsmiddel voor bloedplasma. In kleine hoeveelheden gemengd met

koel-1

middelen kan allylalcohol gebruikt worden als

waarschuwings-gas bij eventuele lekkage van koelmachines. De verwachting, dat de vraag naa;allylalcohol in de toekomst steeds zal toe-nemen, is zeker gerechtvaardigd, vooral in verband met de bereiding van polyesters. De eerste installaties voor de bereiding van allylchl:oride en allylalcohol op technische

schaal werden in 1945 in bedrijf gesteld door de Koninklijke/

Shell Groep (2). Sindsdien zijn nog verscheidene van deze installaties in bedrijf gesteld.

" -'-"

-,

.

-' ' , " -, ' -"_ .1

3 -2. Keuze van het proces

De bereiding van allylalcohol uit allylchloride kan

geschieden door zure. of alkalische hydrolyse van allylchloride.

a) Bij de zure hydrolyse (3) wordt gebruik gemaakt van een

waterige oplossing van een cuprochloride-katalysator nl.

0,2% Cu2Cl2 + 2,8~ HCI + water. Allylchloride wordt verdampt

en in tegenstroom "gewassen" met de waterige cuprochloride

oplossing • . Er wordt gebruik gemaakt van een gepakte kolom om

een zo goed mogelijk contact van allylchloride met de hydrolyse vloeistof te verzekeren. De hydrolyse vindt plaats bij 80°C. Het topproduct bevat het niet-gereageerde allylchloride, wat diallylaether en sporen propionaldehyde. Het allylchloride

(22% van de invoer) wordt gerecirculeerd. Het bodemproduct

dat 4 à

5%

allylalcohol bevat, mag niet worden verhit, daar

\ /

de hydrolyse reactie omkeerbaar isVDaarom wordt eerst

geneu-traliseerd en dan gedestilleerd of de allylalcohol wordt in

~een stripper aan de katalysatorvloeistof onttrokken. Strippen

(b.v. met stoom) is zeer voordelig daar als bodemproduct een

waterige oplossing van Cu2Cl2 + HCI ontstaat, die echter rijker

l( ,is aan HCI dan de katalysatoroplossing. Door verdunnen met

'",,. .... '-lwater en t_oevoegen van Cu₂C1₂ wordt de oplossing weer op de

" juiste sterkte gebracht en weer teruggevoerd naar de reactor.

,,"

~' Na het strippen van de allylalcohol blijkt 85% van het

gere-ageerde allylchloride omgezet te zijn in allylalcohol,

9%

in

diallylaether, terwijl de rest (6%) blijkbaar verloren gaat

! t",'I.' (o.a. verdwijnt er\ allylalcohol met de diallylaether + water

\.'-als azeotroop over de top van de reactor). De productiesnel-heid in dit zure hydrolyseproces bedraagt ongeveer I kg allyl-alcohol per uur per dm2 kolomdoorsnede.

b) In de alkalische hydrolyse van allylchloride kunnen vele basische verbindingen worden gebruikt (4) o.a. oxyden van zilver, cadmium en magnesium, hydroxyden van natrium, kalium, magnesium, carbonaten zoals natrium- en kaliumcarbonaat enz. De hydrolysetemperatuur is afhankelijk van de gebruikte

.' . . ' . . \ ; .' , ,

--_

..

-'\' ':j".

--,

... -I . -~ -<~-.. . . - -,~-

---_._--r

~,v / +-. / '. \ i) . ',' C'··CI/

1

"11 IA

LV

.

'

", ~\ "l.-r'

7

.' .

(

4

-basische stof: 100 - 1500 C voor NaOH; 150 - 2000 C voor

Ca(OH)2. De meest voor de hand liggende hydrolysemedia zijn verdunde natronloog, soda- en natriumbicarbonaat-oplossingen

en

gebl;~t

'

;'

k~

(5) daar deze stoffen in grote

hoe-veelheden en tegen relatiel:~ge prijs in de handel

verkrijg-baar zijn. Deze vier hydrolysemedia hebben bij normaliteit

0,1 een P_R van resp_ 13,0, 12,3, 11,6 en 8,4. Hoe~~?~er de

alkaliteit van het hydrolysemedium des te lager is de opbrengst

---.. - -

--.

" . -"

aan allylalcohol en des te hoger de hoeveelheid bijproducten. Deze bijproducten kunnen gevormd worden door de volgende

reacties:

RCI + ROR + NaOR --+ ROR + NaCl + H20 I

RCI + NaOH _ olefine + NaCl + _{H20 11}

ROH

(R = C

3H5)

Reactie 11

-

polymeren 111

komt vrijwel niet voor, terwijl slechts zeer weinig polymere producten worden gevormd. De vorming van

diallyl-aether bedraagt bij gebruik van natronloog ongeveer 10 - 15

mol~ van de totale hoeveelheid allylchloride; dit is dus een

nadeel. De reactie verloopt echter sneller dan bij lagere

PH-Ret gebruik van soda (en ook van NaRC0

3) heeft het nadeel dat

kooldioxyde ontstaat, dat ontwijkt en daarbij tevens andere gasvormige producten (o.a. allylchloride) meesleurt; tevens

stijgt dan PH- Een voordeel is in dit geval dat er veel minder

diallylaether wordt gevormd. De volgende tabel geeft een indruk van de werking van natronloog en soda-oplossing.

'. Ladingsgewijze hydrolyse; temperatuur 1250 C

mol% allylchloride omgezet in

Reactie- allyl- diallyl- verlies + niet

i tijd alcohol aether polymeren gereageerd

1 I

I

10% Na OR 50 min. 82,0 16,0 1,0 1,0

I

12% Na 2C03 60 min. 92,1 1,3 5,9 0,7 I

_r

_o

11-.-.-

7

i

'"

J

Teneinde de CO₂-ontwikke ing tegen te gaan kan men continu

natronloog invoeren, zodanig dat de PH tussen 8 en 11 blijft.

Het gebruik van een gebluste kalk slurry is niet aantrekkelijk

. ( , -' " , .. 1 . . ~ , ,<. • , . :"'" -\ .. L. " . - -.. '

.

. ~ , '. -' " ',' '..) I . .

-

'

1/

/

"/

.. ' (JA

.

' --..

)t

.

~

Ö~

• ,

.'

.

~\l~

/-l

... /

_ 1 _

5

-te verpompen, moeilijk homogeen -te houden, groot adsorberend vermogen waardoor waardevolle producten verloren kunnen gaan. Het gebruik van een gebufferde NaOH-oplossing (gebufferd met

soda) levert een goede conversie tot allylalcohol (90 - 95 mol%

van allylchloride wordt omgezet in allylalcohol), echter is dan een tamelijk lange verblijf tijd in de reactor noodzakelijk

(~ 20 min.). Bij gebruik van een niet gebufferde 3,5%-ige

NaOR-oplossing kan de verblijf tijd in de reactor worden terug gebracht tot 8 min., waarbij de opbrengst aan allylalcohol

,,f.\,.' \ slechts 2,5% omlaag ging (aangenomen is dat bedoeld wordt:ten

opzichte van de opbrengst bij gebruik van een gebufferde

3,5%-ige NaOR-oplossing en een' verblijf tijd van 20 min.) Verder

gaande tot een verblijf tijd van 5 min. deed de allylalcohol opbrengst met 5 mol% dalen. De hydrolysetemperatuur is niet

aan een kritieke waarde ~~bonden. Voor verdunde

natronloog-i ~plossingen geldt dat, bij temperaturen lager dan 1400 0, de

~\'l~F'

~mzetting

\

van

allylchloride sterk vermindert, terwijl bij

temperaturen boven 1500

°

de polymeervorming toeneemt. De

druk in de reactor moet voldoende zijn om de aanwezige stof-fen bij de hydrolysetemperatuur in vloeibare toestand te

hou-den (b.v. 15 atm.). De productiesnelheid, bij gebruik van een

3,5%-ige NaOR-oplossing, bedraagt ongeveer 15 kg per uur .per

dm2 reactordoorsnede. In het ontworpen fabricageschema zal de alkalische hydrolyse worden toegepast. Ret grote voordeel

van de alkalische hydrolyse ten opzichte van de zure hydrolyse is de veel hogere productiesnelheid. Rier staat tegenover dat

de reactietemperatuur in de alkalische hydrolyse + 700

°

hoger

ligt dan in de zure hydrolyse, wat tevens een hogere druk in

de reactor vereist. De vorming van tamelijk veel diallylaether in de alkalische hydrolyse is niet zo'n groot nadeel, daar

r) diallylaether eveneens gebruikt wordt in de bereiding van

~ \I'

\.1'- pol~er~ proRuct~n. De belangrijkste reden echter, waarom de

alkalische hydrolyse is gekozen, ligt in het feit dat deze ook

in de techniek wordt toegepast (5). Het proces zal continu

! worden uitgevoerd. _.

_.

_? I ! tt.-I I ' , \ ' '. "

(

W

I

i

\AJ

t:.M (I./\'I . I

-. '

"

"

I

,---,,'

fI ,

! \

6

-3. Plaats en grootte van de fabriek

De plaats van de fabriek wordt gedacht in Nederland

in het westen des lands. Het in de komende jaren uit te voeren

Delta-plan zal een gunstige invloed hebben op de

industriali-satiemogelijkheden in West Ned-erland. De aanwezigheid van

aard-olieraffinaderijen garandeert de levering van propeen waaruit

door directe chlorering het allylchloride wordt bereid.

Aangezien in Nederland gedurende de laatste jaren niet

onaan-zienlijke aardolie- en aardgasreserves zijn ontdekt, mag worden

verwacht dat, wanneer de invoer van ruwe aardolie in Nederland

mocht stagneren, ~oldoende prop~~n geproduceerd kan worden om

aan de behoefte van de fabriek te voldoen. Daar in Nederland

eveneens keukenzout gevonden en gewonnen wordt, zullen

natron-loog en chloor in voldoende mate voorradig kunnen zijn.

De grootte van de fabriek is tamelijk arbitrair

vastgesteld. Aangezien niets bekend is omtrent de

productie-cijfers van allylalcohol, werd aanvankelijk besloten

3,5

ton

allylchloride per dag te verwerken, in aansluiting op het

eerste deel van deze synthetische glycerol bereiding (de

productie van allylchloride uit propeen). Verscheidene apparaten

kregen in dat geval echter zulke kleine afmetingen dat de te

verwerken hoeveelheid allylchloride met 10 werd

vermenigvul-digd. Er zal dus per dag

35

ton allylchloride verwerkt worden

wat correspondeert met ongeveer 22 ton allylalco ol per dag,

of

t

8000 ton allylalcohol per jaar. Daar een in tallatie

nooit

365

dagen per jaar aan een stuk in bedrijf is, zal de

werkelijke productie lager liggen. Aannemende da voor controle

en onderhoud der installaties 6 weken per jaar nodig zijn, zal

de productie per jaar 7000 ton allylalcohol bedragen.

4. Veiligheidsmaatregelen

Zowel allylchloride als allylalcohol zijn giftig.

De dampen hebben een irriterende werking op ogen, neus en

7

-het gehele lichaam verdeeld. Indien verontreiniging van huid en kleren zo goed mogelijk wordt voorkomen en indien gezorgd wordt voor een goede ventilatie zal er weinig kans zijn op vergiftiging door deze allylverbindingen, daar bovendien de karakteristieke geur (ook in zeer kleine concentraties

allyl-chloride of allylalcohol) vroegtijdig de aanwezigheid van de dampen verraadt.

8

-BESCHRIJVING VAN HET FABRICAGESCHEMA

1. Algemene gegevens van grondstoffen en producten

Allylchloride (8) moleculair gewicht = 76,53;

kookpunt

=

450 C (760 mm Hg); ~

dampspanning: log Pin mm Hg

=

20,01541 - 2098/T - 4,2114 log T;

oplosbaarheid in water bij 200 C: 0,361 g allylchloride per

100 g water;

azeotroop met water: kookpunt

=

430 C; 97,8 gew.% allylchloride;

warmte-inhoud

o F vloeistof _{B=tu7I'6 B=tu/I'6} gas

°

°

170,3

100 38,9 192,9

200 79,0 215,6

300 120,1 237,4

vormingswarmte bij 200 C: + 0,2 kcal/gmol. Deze vormingswarmte

is berekend uit de halogeneringswarmte van propeen

(5):

C

3H6 + C12 ___ C3H5Cl + HCl + akcal

+4,9

°

.1 H -22,1 -26,8 kcal

Allylalcohol (5, 9) moleculair gewicht

=

58,08;

-J' kookpunt

=

970 C ( 760 mm Hg);

--~

onbeperkt mengbaar met water;

azeotroop met water: kookpunt = 88,90 C; 72,3 gew.~ a~~y~~hol;

'

-"e

azeotroop met water + diallylaether: kookpunt 780

C;

~

!

7

g=~

~

\- allylalcohol; 78,9 gew.% diallylaether.

De ternaire azeotroop ontmengt bij temperaturen lager dan het kookpunt:

totale 87,5 gew.% 12,5 gewe%

samen-stelling boven onder

allylalcohol 8,7 8,6 10,0

diallylaether 78,9 90,0 0,5

--- ---i - ---1 I i T-. --_1-_ I " -Î Î I --~.- --~~-~~!...:.... /40 _ Jq

1\

ALLYLA L'OHO L- WATER

I ATM. o (;."". % A l.c.

..

. • I't vloelsto( • I : 1I~'7180 I -

..

i I -i

I

o liD

r----i~---~--!

-r

~:

U!

-+ l-'-:

..

..

1:

..

... oe ol ,.

..

..

< q 'IJ () () ... ~ '" ~ ~ ~ ~ ~ ~ l ... ~ l::" ~ ~ 11\ >-V 11) • ~ Q::

...

.... q: ~ ~

"

, , , /

/

1 "' I ... ~ Q .. '" --_._---~ "--,~,

-

',---" ol • ~ o ..,

..

~

..

..

..

~ o

.

.

... ~

..

~

..

'" ;;-.

..

~ Q

..

'" ~ ~ .. .. .. ~ IS ~ ~ ~ Q

..

i:

~

t • ' It ! >~-> . ~_:..~ "j I I "-i I ï I

--'']

I -i I -J i .~ 1 --j i

~

: :-1 Î 1 ~1 I ___ J i i

~~

i ~l 'I • t I ---j '1 ., -1 1

allylalcohol diallylaether water 9 -totale 87,9 gew.~ samen-stelling boven 8,7 78,9 12,4 8,3 89,9 1,8 12,1 gew."" onder 10,8 0,5 88,7

latente verdampingswarmte bij kookpunt

=

9,55 kcal/gmol; soortelijke warmte van vloeistof

=

0,665 kcal/kg (20-95

0

c);

vormingswarmte bij 200 C = - 44,5 kcal/gmol (7);

de latente verdampingswarmten bij 890 Cresp. 780 C zijn aange-nomen op 9,74 kcal/gmol resp. 10,12 kcal/gmol. Deze waarden

zijn verkregen door vergelijking met n-propylalcohol (6) dat

ongeveer hetzelfde kookpunt (980 C) en dezelfde molaire ver-dampingswarmte heeft (9,86 kcal/gmol). De verver-dampingswarmte van n-propylalcohol als functie van de temperatuur is te vin-I ')

( k r--, J

den in Chemical Engineers' Handbook op blz. 218. '\.~.:J."'u~P (i

Diallylaether (5, 9) moleculair gewicht = 98,14;

kookpunt

=

950 C (760 mm Hg);

latente verdampingswarmte bij kookpunt = 8,21 kcal/gmol;

verbrandingswarmte

=

906,6 kcal/gmol;

vormingswarmte bij 200 C = + 0,7 kcal/gmol. Deze vormings-warmte is berekend uit de verbrandingsvormings-warmte:

C

3

H50H5C

3

+ 8,502 ~ 6 CO 2 +

5

H20 + b kcal.

De verdampingswarmte van diallylaether is van dezelfde orde

van grootte als die van allylalcohol. De verdampingswarmten

bij 890 C resp. 780 C zijn dan ook procentueel evenveel hoger genomen als bij allylalcohol het geval is, nl. 8,37 kcal/gmol

resp. 8,70 kcal/gmol. De soortelijke warmte van de vloeistof is aangenomen op 0,55 kcal/kg.

Zie tevens voor allylalcohol en diallylaether de figuren 2 en 3.

Water, natriumhydroxyde en natriumchloride

Alle gegevens over deze stoffen zijn ontleend

,

'.

, )

'.

10

-Bij het opstellen der warmtebalansen zlJn alle componenten afzonderlijk in beschouwing genomen. Na berekening van de benodigde of vrijkomende hoeveelheid warmte voor de zuivere stoffen is door optellen of aftrekken het warmteeffect van de totale massa berekend. Er is dus geen rekening gehouden met mengwarmten, wat met name ten opzichte van allylalcohol niet juist is. Er zijn over dit onderwerp echter geen gegevens bekend. Voor de berekening der warmte-effecten is voor water,

allylchloride en natronloogoplossingen steeds gebruik gemaakt J~

van enthalpieverschillen. Voor allylalcohol en diallylaether C(,

W"

is steeds gebruik gemaakt van:

.J

aantal kg stof x temperatuursverschil x soortelijke warmte. Bij overgang van vloeistof naar gas (of omgekeerd) zijn de bovenvermelde verdampingswarmten in rekening gebracht. De op-genomen hoeveelheid warmte zal worden aangeduid met een positief teken. Met uitzondering van de laatste destillatiekolom (allyl-alcohol zuivering) zullen voor alle apparaten de materiaal- en warmtebalansen zonder meer worden vermeld. Hierbij wordt dus

niet beschreven op welke wijze deze balansen zijn berekend. ( ( l,i' ( .,,\ \I.{, ( )

2. Reactor en natron100gverdunner

x

Allylchloride wordt gedispergeerd in

een

i,-'

~n~~.h~

i

circu-lerende hydrolysestroom; dit is noodzakelijk daar allylchloride slecht oplost in water. De verdunde natronloogoplossing

(3,5

gew.~ NaOH) wordt continu in de reactor gevoerd. Deze oplossing

wordt verkregen door verdunning van een 20%-ige natronloogoplos-sing met water van 200 C en stoom van 1440 C, waardoor een

warme NaOH-oplossing van de gewenste sterkte wordt verkregen. De stoominvoer wordt geregeld op de temperatuur van de reactor. De hydrolyse wordt uitgevoerd bij 1500 C en(+'\ 15 ata. In fig. 1

"--7

is grafisch weergegeven welke invloed de verdunning en de sterkte van de gebruikte natronloog hebben op de conversie van

allyl-chloride. De grafiek geldt voor een niet gebufferde natronloog-oplossing, gebruikt in de continue hydrolyse van allylchloride bij 1500 C. Aangenomen is dat fig. 1 geldt voor continue hydrolyse

/

r

vi

.... ;. .. " .1 ..

11

-o

bij 150 0 en een verblijf tijd van 20 min. In dit schema wordt een verblijf tijd van 8 min. genomen. In dit geval bedraagt dus

de conversie tot allylalcohol 82,5 mol~; de verdunning bedraagt

0,0605 kg allylchloride/kg water. Bij ladingsgewijze hydrolyse

van allylchloride wordt ongeveer 2 mol~ niet gehydrolyseerd.

Aangenomen wordt dat bij deze betrekkelijk korte verblijf tijd 5 mol% van het allylchloride niet reageert. Polymeervorming zal in deze verdunde oplossing en bij deze korte verblijf tijd

vrij-wel niet optreden (zie tabel op blz.

4),

zodat aangenomen is

dat de rest van het allylchloride (12,5 mo1%) wordt omgezet in diallylaether.

In de reactor vinden de volgende reacties plaats:

RC1 + NaOH --+ ROH + NaC1

16,91 16,91 16,91 16,91

ROl + RCI

0,95 0,95

RCI + NaOH + ROH -~~ ROR + Na01 + H20

1,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19

ROl + NaOH

-

ROH + ROR + NaOl + H20 + ROl

19,05 18,1 15,72 1,19 18,1 1,19 0,95

(R = C

3H5). De getallen onder de formules geven het aantal

kilomolen aan. De materiaal- en warmtebalansen zijn per uur. Materiaalbalans over de reactor

Allylchloride Diallylaether Allylalcohol Water Natriumchloride Natriumhydroxyde Totaal product In 1.458 kg 24.099 " 876 " 26.433 kg Uit 73 kg 117 " 913 " 24.120 " 1,058 " 152 " 26.433 kg +

+

r-- ~

12

-Materiaalbalans over de natron100gverdunner

Natriumhydroxyde Water stoom (14~0 c) Water (20 c) Totaal product In 876 kg)20%-ige NaOR 3.504 kg) oplossing 4.268 " 16.327 " 24.975 kg .}"i.", Ie • 5

De~reactlewarmte bedraagt 5,14.10 kcal/uur.

Deze reactiewarmte is berekend uit:

Uit 876 kg 24.099 " 24.975 kg - '7 (. / " i , · t I I'"

t-,

, \ (Cl ( ,I.'

RCI + NaOR ~ ROR + ROR

1,19 + NaCl + H20 + C Kcal 18,1 18,1 15,72 +0,2.103 -112,2.103 -44,5.103 +0,7.10 3 18,1 1,19 3 3 -97,3.10 -68,3.10

De getallen op de vorige regel zijn de vormingswarmten van L (

Cl

f

.(

(/...11 .. «, \. ' .. ;' ,tl., _.,L,c ,'7 (

de stoffen in kcal/kmol. . :,0.' ,.1 ',' ~

-De reactietemperatuur is 1500 C. Ret allylchlo~ide en de 3,5%-ige NaOR-oplossing moeten .dus uiteindelijk 1500 c 6!ó~ De reactie-warmte wordt afgevoerd met behulp van het allylchloride en de verdunde natronloogoplossing. Zoals reeds is opgemerkt wordt de stoomtoevoer in de verdunner (en dus de temperatuur in de ver-dunner) geregeld op de reactortemperatuur.

Warmtebalans over de verdunner

In Uit

Warmte-inhoud:

20%-ige NaOH-op10ssing (200 C) 0,68.10 5 kcal

stoom (1440 C) 27,96.10 5 ti

Water (20 0 C) 3,27.10 5

_"

3,5%-ige NaOH-op10ssing(1310C) 31,91.10 5 kcal

'JC" _ _ __ . ~ . ' . , \ .. ' ( J I l )

$i

~

_{~ ~}

_~~

~~

_~#

_~d'

/,w' /d:-.

/

~~/~7

_'

_~~~~'

~~I

_~~~~-~~

k/~~

7"

_{Á?/~ (~. ~.}

/;

~

_/.$

_/

~~~.

_/.1

_r~

_~~~

~~~~~~~

₇

_h

₇

/ . .

~~y

_~7

I

~

/~

.

/~

~~

_~

_/4

_~~

_~

A

~

~~~, ~~

_/7'

_~

/

_{~&6~ ~/~}

~~; _/YTTt,~~ /~c4~_{_~~_}

~M/W~~

_4Û

_/

~h--~

_'

_{~_~}

.

_{. /} /. /~ aL _{~ ....} JGé:. ... ~. ~/~~~~~~~ ~~~/~o"c. ~~~

M~~rd~ ~~~~k-~>~~

/h"~. ~ ~Q~~ _{~ ~~~"'?'} fJ_{7 "c ,} ~ _~

~~~ai

_~~

_~

~~.

s-/, 1. f. /q _" IJ

Lt·

/q~-

_i!ed

lid

_~~

,I ~ .lt!. _{/p r ,h.J.}

-~~ _()~ .r 3.l . /D 11

~~

_Il,

.r-P j1, /0 + I.t

/~

_'7'

_/0

~- ~

IN

~

03

1

1 IG. / p I "

~

j p r

h:-L

~ '-I,

s /.

IN

I ' . i.

~)

/'At.t

f ' ' I . . " , . I ",': " t : I) -, f.- . -. { V i C' \,\1 ~ , 13

-Warmtebalans over de reactor

In

Uit

Warmte-inhoud:

I {

1:.:

allylchloride (200 c) 0,11.10 5 kcal \,( •. {,'1((\,.c \ . .

3,5~-ige NaOH-oplossing(13loC) 5 kcal t-~d..f..

I 31,91.10

I

reactiewarmte 5 kcal /

\

reactorproduct: (1500 C) 5,14.10 37,16.10 5 kcal

Totale warmte-inhoud 6

5

kcal 6

5

_kcal

\., 37,1 .10 37,1 .10

3. stripper

Het uit de reactor komende product moet worden gesmoord tot 1 atm. daar de stripper bij atmosferische druk werkt. Het

reactorproduct bestaat voor(+19l gew.% (97 mol%) uit water. Alle

andere vluchtige componenten (de allylverbindingen) koken

bene-den 1000 C. Aangenomen is dat alle allylverbindingen bij het

smoren zullen verdampen en dat de rest van de vrijgekomen warmte

--wordt gebruikt om water te verdampen. De temperatuur van de

voe-ding van de stripper zal 1000 C zijn (kookpuntsverhoging door

aanwezigheid van NaCl en NaOH verwaarloosbaar). Het topproduct

- .u/, f

van de kolom wordt gevormd door de binaire az~?tropen allyl- .~~~

§

~ \Se,..., J.." ...

chloride/water e~)allylalcohol/water ,~~ )de ternaire azeotroop ./ (n ... ~t'U\-t....,

allylalcohol/dia lylaether/water. De toptemperatuur ligt vast door de hoogst kokende component nl. de binaire azeotroop allyl-alCOhol/water dus 89 0 C. De terugvloeiverhouding is arbitrair vastgesteld op 3:1. Onder in de kolom wordt stoom ingevoerd

(1440 C) om de a11y1verbindingen te strippen. De

bodemtempera-tuur is die van kokend water dus 1000 C. De temperabodemtempera-tuur van de \

reflux is 300 C. De~e temperatuur moet zo laag zijn om te ~orgen

j

dat het ally1ch10ride condenseert.

Bij het opstellen der materiaalbalans is aangenomen dat 1 gew.%

van het allylchloride + de diallylaether uit de voeding

" . t

.

.

,--I .' ..L ,

.

, '.

..

.

'

" , .. --! . _. ',~ ~ ,. ,--- ,--:.. _ ... ' ' . ol. to. iJ

,

I

_I

''-.--'

!

14 -Materiaalbalans over de stripper

In In kg Uit

voeding ref1ux stoom totaal

a11y1ch10ride ₇₃ 219 292 dia11y1aether 117 348 465 a11y1a1coho1 ₉₁₃ 2.712 3.625 water 24.120 1.089 690 25.899 NaC1 1.058 1.058 NaOH 152 152 totaal 26.433 + 4.368+ 690=31.491

Warmtebalans over de stripper

Warmte-inhoud: voeding (1000 C) ~ux (300 c) " Ij . i' " ' . I . I /ryl)L'( ,j . I ,~ stoom (1440

c

JL

topproduct (89 0 c) bodemproduct (1000 C) In 5 37,16.10 5 0,97.10 5 4,51.10 top-

bodem-product Eroduct totaal

292 292 464 1 465 3.616 9 3.625 1.452 24.447 25.899 1.058 1.058 152 152 5.824+25.667 = 31.491

18

3' 1 ~ 1-x._\, ~~r . Uit

-kcal

"

"

18,36.105 kcal 24,28.105 ft

totale warmte-inhoud 42,64.105 kcal 42,64.10 5 kcal

In de condensor van de stripper moeten 17,07.105 kcal per uur i \

/

worden afgevoerd.

4. Ontwateringeenheid en phasenscheiders

Het topproduct van de stripper gaat naar een

ontwa-teringeenheid, d.i. een destillatiekolom, waar de binaire azeotroop al1ylchloride/water met de ternaire azeotroop

diallylaether/a11ylalcoho1/water wordt afgevoerd over de top,

terwijl de binaire azeotroop a11y1a1coho1/water als

bodem-product wordt afgevoerd. De toptemperatuur is 780 C, de

-- ...

r:. \_"

:t:

'

~A

_.

_/

_~

;ttz

~~

_{/~ ~}

_/

_~~-

_~~

-4/~

~

_~/

Jo·e

~

.

_/,4,?-a

~r-

:

/

~ ~

/

tfJ/7

r

_%

~

/..td

/~d ~)

_~

_fl.J

_7~

%

~~~

_{-r j'c!), 1/}

r

_~

/~~

-I- /,s-

r::

/

~~.

--

~ ~~7

_/

~d /~>?' ~

%

/~~

-r .-7, S'

r·

_f/.'

/~k~

-/"

//~

.

/

r

'

;;'.."."d.-. ,.MI..

_dd

~~

7~

~--..

_/~~

/

~~7':/'~/

/~~

_M

_/

_~~~~.

_/

_AV7~~

/~

_~~~

,

-~'

/~~

_~~.

_~

_~r-

_~

_~~

/

~

_

~d"

_:

.Áb"~_{. /)~}

r

_{~ ~ /'6} ~.x. - 4 . " ,. / . ' . ~~ /'~ _{/~ ~aa:} //~ _/~~..v-.) ./w-. . /+~.co~·é _{h-. ~. ,~} .;~ _/~/,6 A.;vz.. _,.; __ ~ ~~ _{?,..,. -....;..~ /~ ~} ,h/~(' /~. -~ _a:é.~~~ /h1..~ _{~~ ,~, ,,&U. ..;?va:i-~ ~~} /~A-~oé_{/ . p~} [. /

~

/

~/

_{_}

_/?d

_.

_~~

_,

_./~

~-/

~

/

~

-

~

_L

_d~kW~J

_-~

_/

_~

'4U

/~

₍

/

'

h4l~Ur

/

~~A4/~,/~-b'-~~

,

~

'

~~

/~~

_//UQ

_~/~

.?r, /&:U

~7

~

~~

__

~

~

~

~

_>&-k

_~

_/

_h.'~

_/

_~

_~

/ _{7 j '} ,,' i!/" #~ _{. V?"\...-~ ,Ä ' /~~} .;~4AtL .§V.A/~ _{' ,} / / ' '/V _~ _ , - , .;:u

~

_?.::

-'"

~

_{- -}

_"

_'

₇

~

_/

_{---..,. ""'"}

.-..4...

~

~

_/

_~~

_{",-,' "'"'"}

_~

_/

_~

,

~

~-r~

/

~

1,[

%

,""'"'

_4d

/~

/~

"""-

~

/

~"-<-U' ~'k...

~~~~'

_____ I

15

-azeotroop en het kookpunt van de -azeotroop allylalcohol/water.

Het topproduct wordt gecondenseerd (tot 300 C koelen) en

gedeel-telijk

(±

66%)

als reflux naar de top van de kolom teruggevoerd.

De rest gaat naar een phasenscheider waar ontmenging van de

ternaire azeotroop optreedt in twee lagen: een diallylaetherrijke bovenlaag en een diallylaetherarme onderlaag. De samenstelling

van deze lagen is voor 300 C als volgt:

Totale Bovenlaag Onderlaag

samenstelling 87,7 gew.% 12,3 gew.%

Allylalcohol 8,7 8,5 10,4

Diallylaether 78,9 90,0 0,5

Water 12,4 1,5 89,1

Aangenomen is dat het allylchloride in de bovenlaag terecht

komt, daar het zeer goed oplosbaar is in de aether, terw~j~

het water dat met het allylchloride meekomt in de onderlaag _{. -}

-_.--.,

terecht zal komen, daar het slecht mengbaar is met de aether. Een deel van de bovenlaag wordt teruggevoerd naar de top van

7

de kolom, terwijl de rest naar een tweede phasenscheider gaat, nadat het met water gewassen is om zoveel mogelijk allylalcohol aan de aether te onttrekken. De hoeveelheid toe te voegen was-water is bepaald met behulp van fig. 2 (stippellijn; punt P2). De bovenlaag van phasenscheider 2 wordt afgevoerd als ruwe diallylaether. De onderlagen van de beide phasenscheiders worden samengevoegd met het bodemproduct van de ontwatering-eenheid. Dit mengsel is de voeding voor de destillatiekolom waar de allylalcohol gezuiverd wordt.

De terugvloeiverhouding van de kolom is weer arbitrair vastgesteld op 3:1. De samenstelling van de reflux is

niet ~-gelijk aan die van het topproduct, omdat ~

deel van de reflux afkomstig is van de diallylaetherrijke -- --- ---" ---"-- ---,."

bovenlaag van de eerste phasenscheider.

De verblijf tijd van de vloeistof in de phasenscheiders is op 15 min. gesteld. Dit is voldoende om een goede ont-menging te verzekeren.

' .

.

, 1 - ,I. " '. ".' . .L

~J

16

-Materiaalbalans over de ontwateringeenheid

In in kg Uit

Voeding Reflux Totaal _productTop- _{~ product}

Bodem-Al1y1chloride 73 Diallylaether 116 Allylalcohol 904 Water 363 Totaal 1,456 + Materiaalbalansen over de Phasenscheider 1 In Voeding A11ylchloride Dia11y1aether Allylalcohol Water Totaal 99 156 18 27 300 222 295 292 ₃ 349,5 465,5 460 5,5 37,5 941,5 51 890,5 53 416 79 337 662

=

2.118 882 + 1.236

₌

:ehasenscheiders in kg Uit

Bovenlaag Onderlaag Totaal

99 155,5 14,5 3 272 + 0,5 3,5 24 28 = 99 156 18 27 300 Totaal 295 465,5 941,5 416 2.118

80 kg van de bovenlaag van phasenscheider 1 gaat als reflux terug naar de top van de kolom. Het overige deel (192 kg)

wordt met water gewassen en gaat naar de tweede phasenscheider. Phasenscheider 2 Allylchloride Diallylaether Allylalcohol Water Waswater Totaal in kg In Uit

Voeding Bovenlaag Onderlaag Totaal

70 110 10 2 89 281 70 110 4 1 185 + 6 90 96 = 70 110 10 91 281

_ t

'.- _r

,--"

-

17-De bruto samenstelling aangegeven door punt P2 in fig. 2 is:

52 gew.% diallylaether, 5 gew.% allylalcohol en 43 gew.% water.

De bovenlaag (54,5 gew.% van totaal mengsel) bevat 95,6 gew.%

diallylaether, 3,8 gew.% allylalcohol en 0,6 gew.% water. De onderlaag bevat 6,8 gew.% allylalcohol en 93,2 gew.% water.

Warmtebalans over de ontwateringeenheid

In Uit Warmte-inhoud: Voeding (300 c) 0,32.10 5 kcal Reflux (300

c)

0,09.10 5 It Topproduct (780

c)

1,54.10 5 kcal Bodemproduct (890

c)

0,81.10 5

"

Warmte uit reboiler 1,94.10 5 It

Totale warmte-inhoud 2,35.10 5 kcal 2,35.10

5

kcal In de condensor moeten 1,42.10 5 kcal per uur worden afgevoerd om het topproduct te condenseren.

Warmtebalansen over de Ehasenscheiders

In Uit Phasenscheider 1 Warmte-inhoud: Voeding (300

c)

0,04.10 5 kcal Bovenlaag (300

c)

0,03.10 5 kcal Onderlaag (300 c) 0,01.10 5

"

0,04.10

5

kcal 0,04.10

5

kcal Phasenscheider 2 Warmte-inhoud: Voeding (300

c)

0,02.10 5 kcal Waswater (200

c)

0,02.10 5

"

(220

c)

5 kcal Bovenlaag 0,03.10 (220

c)

5

"

Onderlaag 0,01.10 0,04.10 5 kcal 0,04.10 5 kcal

I

i

"-u

i

t r----,

\

\. o ei

I'-\

\

\

\

, \

\

\ \ \

\

\

~

\

J

\

~, ' "'-t.. , : . '-'-, \ '-\ " - --~ '!

.:----1

;::.

, " '!

_.-J

'!

'I 0 ._ I "'-· 1

-n

;-::-1 "i --:-1 ·1 I ,j -'1

:1

"--:-~ "! --i

~

:

cr' ) \ '-. -,.. -~~ .... -0

- - - -- - -

18

-De totale warmte-inhoud van het bodemproduct van de

ontwatering-eenheid + de onderlagen van beide phasenscheiders is 0,83.105 kcal. De voeding voor de allylalcohol zuivering-kolom bestaat uit:

?

,

---

_{Bodemproduct Phasenscheider Totaal}

1 2 Allylchloride 3 3 kg Diallylaether 5,5 0,5 6

_"

Allylalcohol 890,5 3,5 6 900

_"

Water 337 24 90 451

_"

Totaal 1.236 + 28 + 96 = 1.360 kg r \ u ... (( I ' \ ''., ~ \ ~ t " ' 5. Destillatiekolom voor de allylalcoholzui vering ., ';j.

iS

',~

lt.:

Voor deze kolom zullen een aantal berekeningen worden

f." / \

:

.)

uitgevoerd. Met behulp van fig. 3 wordt het theoretisch aantal

schotels bepaald volgens de methode van McCabe en Thiele. Ter verhoging van de nauwkeurigheid van de bepaling is fig. 3 10 x vergroot. Een deel van deze vergroting is weergegeven in fig. 4.

De voeding van deze destillatiekolom bevat 0,75 gew.~ allyl-chloride + diallylaether, of 0,25 mol%. Aangezien het niet moge-lijk is (door ontbreken van gegevens) dit

vier-componenten-systeem op een van de beke~de manieren te berekenen, is aange-nomen dat de verontreinigingen geen invloed hebben op de

destillatie. Aangenomen is tevens dat deze verontr~~~gingen

in het topproduct terecht komen. De voeding bestaatyuit 66,5 gew.% allylalcohol + 33,5 gew.% water. De samenstelling van het topproduct wordt gesteld op 72 gew.% allylalcohol + 28 gew.%

water; xn is dus 72 gew.%. Uit het punt (72; 72) in het diagram wordt de raaklijn aan de damplijn getrokken. Het stuk dat door deze raaklijn van de Y-as wordt afgesneden is de numerieke waarde van de verhouding xn/~in+l, waarin ~in = minimale terugvloeiverhouding. Uit het vergrote diagram bleek dat

x_n /~in + 1

=

48,1 en daar x_D

=

72 volgt dat ~n

=

0,496.

Voor alcoholkolommen geldt voor de optimale terugvloeiverhou-ding:R t

=

1,3 R i . De terugvloeiverhouding voor de kolom

op m n

wordt dus 1,3 x 0,496 = 0,646. Deze waarde van Ropt weer ingevuld

,

19

-in

xn /

Ropt+ l geeft voor deze verhouding 43,7. Het punt (43,7;0)

verbonden met punt (72;72) geeft de eerste werklijn. De tweede werklijn wordt bepaald door de samenstelling van het bodemproduct en het snijpunt van de eerste werklijn met de zgn. q-lijn. Deze q-lijn is verticaal genomen, d.w.z. de voeding is op kooktempera-tuur (890 C). De samenstelling van het bodemproduct wordt gesteld

op 0,5 gew.~ allylalcohol + 99,5 gew.% water (~

=

0,5). De tweede werklijn is dus ook bepaald. Op de bekende wijze wordt nu het

theoretisch aantal schotels bepaald. Dit aantal bedraagt 15;

hiervan is de lle schotel van boven de voedingsschotel. De schotel-efficiency (overall-schotel-efficiency) wordt aangenomen op 60%. Er zijn

-_._~

---

.. --. - -

----dus 100/60 x 15 = 25 schotels nodig; hiervan is de l8e schotel de voedingsschotel. De voeding bestaat uit 900 kg allylalcohol + 451 kg water (+ 3 kg allylchloride + 6 kg diallylaether). De

hoe-veelheid topproduct wordt als volgt berekend:

:E

Stel er wordt per uur aan de top x kg afgevoerd en dus (1351 - x)kg als bodemproduct (allylchloride + diallylaether verwaarloosd).

x is nu te berekenen uit de volgende vergelijking: 0,72x + (1351 - x)0,005

=

900 of

alcohol in topproduct + alcohol in bodemproduct

=

alcohol in voeding. Hieruit volgt : x = 1249 kg. De refluxverhouding = 0,646 =

De verontreinigingen allylchloride en diallylaether worden even-eens afgevoerd over de top: x' = 9 kg en y'/x'

=

0,646 dus

y'

=

9.0,646

=

6 kg (2 kg allylchloride + 4 kg diallylaether). Het totale topproduct wordt gevormd door x + y + x' + y'

=

1249 + 8~7 + 9 + 6

=

2071 kg. Het bodemproduct

=

1351 - x

=

1351 - 1249

=

102 kg. De reflux

=

y + y'

=

807 + 6

=

813 kg. De voeding = 1360 kg.

Uit deze gegevens is op eenvoudige wijze de materiaalbalans op te stellen.

, " ~)

t

i

\

u

,. ! - : --

,

- (

. J '

20 -Materiaalbalans over de kolom

In in kg: Uit

Voeding Reflux Totaal T'op- Bodem- Totaal Eroduct Eroduct Allylalcohol 900 581 1.481 1.480,5 0,5 1.481 Water 451 226 677 575,5 101,5 677 Allylchloride 3 2 _{5 5 5} Diallylaether 6 4 10 10 10 Totaal 1.360 + 813 = 2.173 2.071 + 102 = 2.173 De afmetingen van de kolom worden als volgt bepaald I De snelheid

waarmee de damp opstijgt wordt aangenomen op

0,5

m/sec. Gebruik makende van de globaal geldende regel dat de schotelafstand in meters gelijk moet zijn aan de dampsnelheid in meters per seconde, wordt dus de schotelafstand eveneens 0,5 meter. De kolom wordt

~. Uit de samenstelling van het topproduct kan het aantal kilomolen berekend worden en dus het totaal volume van het topproduct bij de toptemperatuur (890 C):

57,644 x 22,4 X ~ = 0,476 m3_/sec

3,600

CtJ

De diameter van de kolom volgt uit:

2

0,25. 3,14.d .0,5

=

0,476, dus d

=

1,1 m.

Bij de bepaling van het aantal theoretische schotels is aange-~

nomen dat de voeding op kooktemperatuur is. Er

is~

en

~

warmtewisselaar aangebracht om de voeding op kooktemperatuur (V4."i'''-t

te brengen. _, fte.r""((,I3-"'-w. _I ( cf~

Warmte-inhoud: Kokende voeding

"Koude" voeding

Warmte uit warmtewisselaar

5 0,91.10 kcal 5 0,83.10 kcal

5

0,08.10 kcal

De bodemtemperatuur van de kolom is 1000 C, terwijl voeding, topproduct en reflux op 890 C zijn.

\ )

21

-De soortelijke warmte van allylalcohol bedraagt 0,665 kcal/kg.oC voor 21 - 950 C. Bij 00 C is de soortelijke warmte echter

0,386 kcal/kg. o C. De enthalpie bij 210 C is nu als volgt bere-kend: stel c _p

=

a + bT; dan is

0,386

=

a + 273 b

0,665

=

a + 294 b. Uit deze vergelijkingen volgt: a = -3,242 en b

=

0,0133.

Met behulp van de vergelijking

&~

=

cp is nu de enthalpie bij 210 C berekend. Deze bedraagt 8,8 kcal/kg.

Warmte-inhoud voeding = 0,91.105 kcal

Warmte-inhoud reflux: (Allylchloride en diallylaether verwaarloosd) Allylalcohol 581 x 8,8 + 581 x 0,665 x 68

=

0,32.10 5 kcal 160 5 Water 226 x ~

=

0,20.10 kcal + Warmte-inhoud topproduct Allylchloride + diallylaether Allylalcohol 1480,5 x 8,8 + 1480,5 9740 + 1480,5 x

58 05

Water 575,5 x li;§ ,

5

0,52.10 kcal 0,02.10 x 0,665 x 68 + = 3,28.10 = 3,65.10 5 5 5 6 _,95.10

5

kcal

"

"

kcal Warmte-inhoud bodemproduct Al1yla1cohol verwaarloosd. Water 101,5 x

1~~81

=

0,10.10 5 kcal

Warmtebalans over de kolom

In Uit Warmte-inhoud: voeding (890 C) 0,91.10 5 kcal Reflux (890 C) 0,52.105

_"

Topproduct (890 C) 6,95.10 5 kcal Bodemproduct (1000 C) 0,10.10 5 kcal Warmte uit reboiler 5,62.10 5

_"

Totaal 7,05.10 5 kcal 7,05.10 5 kcal

,-r

V

-I

. /

•

- 22

-Van het gecondenseerde topproduct (2.071 kg) gaat 813 kg terug naar de kolom; het overige deel (1.258 kg), bestaande

uit 899,5 kg allylalcohol + 349,5 kg water + 3 kg

allyl-chloride + 6 kg diallylaether, wordt afgevoerd. Hieruit kan

het rendement van het proces worden berekend. Dit rendement

V-

bedraagtC,i)

8l~

(berekend uit:

~~:~3

x 58,08 = 1105 kg

allyl-alcohol/uur theoretisch mogelijk; rendement

=

~i655 x 100~).

Het afgevoerde condensaat heeft een warmte-inhoud van

~.lo5

kcal

=

0,81.105 kcal. De totale warmte-inhoud van

het gecondenseerde topproduct is dus (0,52 + 0,81).105

=

1,33.105 kcal. In de condensor worden dus per uur afgevoerd

(6,95 - 1,33).105

=

5,62.10 5 kcal. Bij de berekeningen van

de warmte-inhouden is steeds 00

C

als

ba;t:;temp~r~tuur

geno-m-en -- ~

A;

fl \' • " , " • ',' .:-: (.(,' '.'- \ ~\ •. (t. ( ( f (. '7:'1, 'l~' r

-• ' , - -\ : / " I ' '=: ," ,. • i \ l

- -" I \ . ,J (' I ( I ( \. t (;. (' t, \.

, ( r \,'\~. I' l I

6. Keuze van de apparaten. Constructiemateriaal

De reactor en de natronloogverdunner zijn verticaal

opgestelde cylindrische vaten. De natronloogverdllnper wordt

.e:~ uitgevoerd in Rastellöy B, dit is -;~~--~ikkellegering met hoog

Ni-gehalte (60 - 70% Ni, 26 - 30% Mo, 4 - 7% Fe en tot max.

3% Cr + C + Si +

Mn).

Het gebruik van dit dure

contructie-materiaal is noodzakelijk daar verdunde NaOR-oplossingen bij

verhoogde temperatuur (~ 1300 C) zeer corrosief zijn. De reactor

wordt uitgevoerd in staal met een nikkelen binnenbekleding. Alle in het schema voorkomende kolommen worden uitgevoerd als

schotelkolommen daar deze in de industrie uit economisch

oog-punt veel meer worden toegepast dan gepakte kolommen. Schotel-kolommen hebben b.v. het voordeel boven gepakte Schotel-kolommen dat met een betrekkelijk kleine reflux kan worden volstaan om een goed contact tussen damp en vloeistof te veroorzaken, terwijl

___ ~ bij gepakte kolommen een grote reflux nodig is om een goede

I

bevochtiging van het vulmateriaal te verzekeren.

De twee phasenscheiders zijn cylindrische tanks, die evenals reactor en natronloogverdunner, verticaal zijn opgesteld; op

.'

/

r

l

23

-1/8 deel van de totale inhoud) van voldoende hoogte verkregen, zodat continu afvoeren van deze laag geen moeilijkheden geeft. Aangezien vochtig allylchloride sterk corrosieve eigenschappen heeft (door HCI vorming), moeten bijzondere voorzorgsmaatrege-len genomen worden bij de constructie van kolommen, tanks, afsluiters, pompen enz.

De kolommen en de tanks worden uitgevoerd in staal en zijn inwendig bekleed met Haveg

7710,

dit is een met glasvezels versterkte polyester (Haynes Stellite Company) welke zeer chemisch-resistent is tot 1000 C en soms tot 1500

c.

Alle afsluiters waardoor chloorverbindingen gaan hebben een Hastelloy B binnenbekleding, terwijl alle andere afsluiters zijn vervaardigd van roestvrij staal. De pompen zijn eveneens vervaardigd van Hastelloy B.

- !

~ J

C

I

- --- - - - -,,----. Literatuuropgave Cb ;f--1. t'lKirk-othmer 24

-Encyclopedia of Chemica1 Techno1ogy vol. 1, p. 584 e.v.; vol. 7, p. 751 e.v.,

Inter~cience Enc.ye-l--Gpe-d-i--a,-- New York 1951

~

Ullmann~

/

Encyklopadie der technischen Ch~mie, Band 3, 315-318, Urban-Schwarzenberg, Munehen 1953 2. Allen, H.D. et al. Chem. Eng.

22

(10), 134 (1948)

3. Wi11iams, E.C. Trans. Am.Inst. Chem. Engrs. 37, 157-207(1941) U.S.Patent 2.475.364

4. U.S.Patent 2.072.016 U.S.Patent 2.318.033

5.

Fairbairn, A.W., Cheney, H.A.,Cherniavsky, A.J.

Chem. Eng. Progress 43, 280-290 (1947) Wi11iams, E.C. Chem. Metall. Eng. 41; 834-38 (1940) 6. Perry, J.H.

7. Koglin, W.

Chemical Engineer~t H~ndbook, McGraw~Bll1, New York 1950 1.S) \ i -, :,.

Kurzes Handbuch der Chemie, Band 3-4, 26243 Van den Hoeck - Ruprecht, Göttingen 1954

8. A11ylchloride and other al1y1ha1ides, She11 Chemica1 Corp.,

New York 1949

-- J ' -r -"TO:-i_ t -~

.

- _ . _

-.

:

I

o

I

I