Fabrieksschema betreffende teepol

(

I

I ) f .• oT

I

"

.

I

- - - --111\.,

• f · ~

J

[;fJ

\

FABRIEKSSCHEMA BETREFFENDE TEEPOL. i

P.VAN BERK, JULI

195'

a .. =:a __ • • • ____ a

- - -

-...

1

FABRIEKSSCHEMA BETREFFENDE TEEPOL.

=================================== Inleiding.

De synthetische zepen beginnen tegenwoordig naast de ge-wone zeep, bereid uit vetten, een steeds grotere rol te spelen.

In de U.S.A. is tegenwoordig 43

%

der gebruikte zeep van synthetische oorsprong.

In Nederland ligt dit percentage b~ 23

%

en onget~feld

zal dit nog groter worden.

De belangr~kste nadelen der gewone zeep z~:

~ aanwezigheid van aardalkali zouten in het normale gebruikswater, slaat het vetzuur neer in de vorm van onwerkzame Ca- en Mg-zouten.

In de industrie is men daarom gedwQngen om van zoveel mogel~k onthard water gebruik te maken. Ook in het huis-houden gaat op deze ~ze veel zeep verloren. De Ca- en

Mg-zouten slaan bovendien b~ spoelen op de vezel neer en maken deze bros en hard.

In de kleurstof- en appreteerbaden, waarin men met een

capillair-actieve stof als bevochtiger een gel~kmatige

aanverving bereikt, kan men in verband met aanwezig zware metalen, niet met de gewone zeep werken.

De vetzure zeep reageert vr~ sterk alkalisch. Voor de waswerking betekent dit geen nadeel, eerder een voor-deel, maar de vervilting der wol wordt er sterk door in

--~._._-..

de hand gewerkt en kan vooral b~ acetaatz~de ernstige schade berokkenen.

Houdt men de PH. laag dan hydrolyseert de gewone zeep en slaat als vet~uur neer, dat door de geringe

oplosbaar-heid onwerkzaam is. In de textielindustrie, waar men di~ls met zure baden werkt, kan men dan weer de ge-wone zeep niet gebruiken.

Gewone zeep wordt in zeewater uitgezouten en is dus daarin niet bruikbaar. De synthetische zeep betekent vooral op schepen een ware uitkomst.

Wat de werking van zeep betreft, kan hierover zeer beknopt het volgende gezegd worden.

De capillair-activiteit van het Na-vetzure zout is een gevolg van het sterk polaire karakter en de tegenstelling, verkregen door koppeling van het hydrophobe deel van het mo-lecuul, dat in het algemeen bestaat uit een paraffinische ke-ten van 10-18 C-atomen, en het hydrophiele deel, de COONa-groep. Heeft het molecuul minder dan 10 C-atomen dan overheerst het hydroph"iele gedeelte te sterk, om een bevredigende waswerking te kr~gen. Bezit de C-keten meer dan 18 C-atomen, dan wordt de _,

-2

Hieronder zullen enkele synthetische

(

~ete~~

worden besproken. (Litt.l tlm 9). ---

-a) De Turkse rood oliën waren de eerste synthetische deter-genten die op de markt kwamen. ~ de bereiding hiervan wordt ricinusolie met zwavelzuur behandeld. De aanwezige dubbele binding addeert een zwavelzuurmolecuul en de OH-groep wordt veresterd. Na neutralisatie kr~gt men:

CH3-CCH2)5-1H-CCH2)2-1H-CE2-CCH2)6-COONa 0-S020Na 0 S020Na

De invoering van de hydropliiele sulfaatgroepen verhoogt

de oplosbaarheid van het vr~e zuur en die van de Ca- en Mg-zouten aanmerkelijk. De Turkse roodoliën zijn hierdoor goed bruikbaar als bevochtiger in zwak zure verfbaden. De was- en reinigingswerking zijn echter door de sulfaatgroepen geheel verloren gegaan.

b) In de jaren 1930-1931 kwamen de I.G.Farben met Igeponen. Dit zijn stoffen waarin, uitgaande van de vetzuren, de carboxyl-groep onwerkzaam gemaakt is door haar te condenseren met stof-fen die een eindstandige sulfaat-groep in het molecuul brengen. Igepon-T, het condensatieproduct van een vetzuur chloride met taurine (aminoaethaansulfonzuur) is de bekendste.

CH3CCH2)7CH=CHCCH2)7CON~CH2-CH2-S020Na

De verlenging van het molecuul, de eindstandigheid van de hydrophiele groep en het onschadel~k maken der carboxyl-groep, heeft geleid tot een uitstekend product met zeer goede eigenschappen.

c) De derde weg die tot zeer belangr~ke producten leidde, was dié, waarbij de carboxylgroep van het vetzuur-molecuul

ver-vangen is door een sulfaatgroep.

Hierdoor kr~gt men zeer goed oplosbare, neutraal reage-rende verbindingen, die weinig zuur-gevoelig zijn en waarvan de oplosbaarheid van de Ca- en Mg-zouten ruim voldoende is. Ook de waswerking is goed.

Hierb~ werd het vetzuur gehydrogeneerd tot de primaire alcohol, die weer veresterd werd met zwavelzuur en tenslotte geneutraliseerd tot:

CH3CCH2)n-CH2-0-s020Na

Men heeft dus te doen met een sulfaat vanwege de C-0-8 ~l <-T I

binding ê:IDmet een sulfonaat,di~ een C-8- bezit.

De gesulfateerde vetalcoholen gel~ken veel op de gewone zeep, maar hebben daarnaast nog enkele belangr~ke eigenschap-pen.

Ie ze zijn neutraal in oplossing;

2e het vr~e zuur is oplosbaar en nagenoeg even capillair actief als het Na-zout. Ze kunnen dus in waterige

op-·

..

3

lossingen van elke PH gebruikt worden; alleen een hoge zuurconcentratie en verwarmen geeft hydrolyse tot de oorspronkel~ke alcoholen.

3

e Het Ca- en Mg-zout is oplosbaar.

De pr~s der gesulfateerde vetalcoholen ligt zeer hoog

tengevolge van de hoge druk apparatuur, nodig voor de hydro-genering.

d) ~ de tot nog t0e genoemde detergenten z~ de grondstof-fen steeds de vetzuren. Men heeft getracht zich hiervan

onaf-hankel~k te maken. Zo kwam de I.G.Farben in 1937 met een niet ionogene verbinding, n.l. een condensatieproduct van een alco-hol met aethyleen oxyde, waarb~ zooveel aethyleengroepen aan-gelegd worden dat voldoende oplosbaarheid wordt verkregen.

Analoge Amerikaanse producten zijn: Trizen van Röhm

& Haas.

Hierb~ is een phenol gekoppeld aan het residu van een

iso-octeen bereiding dat bestaat uit tri- en tetra-isobuteen. Vervolgens laat men de phenolische hydroxylgroep in reactie treden met aethyleenoxyde en wordt de eindstandige alifatische OH-groep veresterd met zwavelzuur:

O-CH2-CH2-O-S020Na

H,U

-

(CH?5 CH2- C- (CH

_a

)

2-CH2- C- (CH

_a)

2 - 6

Hier ziet men dus reeds een begin van de toepassing van petroleumproducten in de synthetische wasmiddelen-industrie.

e) Tergitols.

Deze producten van de Carbon

&

Carbide Chem.Corp. bezit-ten als hydrophiele groep een zwavelzuur mol., dat aan een se-cundair C-atoom gebonden is.

Z~ staan dus, wat dit betreft, dicht b~ Teepol, dat ook een secundair C-atoom heeft waaraan een zwavelzuur-molecuul is gebonden. De in de Tergitols verwerkte alcoholen z~n verkre-gen door condensatie van aldehyden en ketonen, gevolgd door hydrogeneren van het ontstane onverzadigde keton:

,

,

R-COCH

3

+ OCH-~-R

--+

RCOCH=CH-R

Al deze verbindingen zijn hoog in pr~s vergeleken met de gewone zeep, zodat alleen speciale toepassingsmogel~kheden openstaan.

De paraffinische keten, zoals die in vetzure zepen voor-komt treft men ook aan in petroleumproducten. Het leek dus de aangewezen weg om deze petroleum-fracties te gebruiken b~ de synthese der detergenten. De ontwikkeling zette zich inderdaad in deze richting voort, en nu bedraagt het percentage synthe-tische detergenten op petroleumbasis reeds meer dan 70

%

van het totaal aan geproduceerde detergenten in de U.S.A.

...

~-, - I _ _ _ _ _ _

4

De twee belangr~kste detergenten op dit gebied z~n de alkylsulfaten die nader besproken worden en de alkyl-aryl sulfonaten. (Litt. 6,

7,

8.).

De laatsten worden vooral in de U.S.A. geproduceerd

uitgaande van benzeen, dat gealkyleerd wordt met een kerosine fractie, kokend tussen

175

0

-300

0 C en vervolgens gesulfo-neerd, wat het volgende product geeft:

R R

NaOR )

Alvorens nader in te gaan op de bereiding van de alkyl-sulfaten is het voor de duidel~kheid gewenst na te gaan wat

men precies onder detergentie en detergenten verstaat. Detergentie omvat een complex van eigenschappen, b.v. het vermogen een opppervlak sterker dan water te bevochtigen; schuimend vermogen; emulgerende eigenschappen of de geschikt-heid oliedruppels te scgeschikt-heiden en hun coagulering te voorkomen; dispergerend vermogen of de geschiktheid vaste deeltjes los te maken en het weer neerslaan te verhinderen; vorming van micellen of het vermogen bepaalde stoffen in oplosbare toe-stand te brengen. Zeer veel factoren spelen dus b~ detergen-tie een rol. Weinig voortgang is nog gemaakt b~ het oplossen van deze problemen op mathematisch-physische grondslag.

Wil men een detergent voor een bepaald doel maken dan moet eerst de koolwaterstofketen gekozen worden, Dan komt de vraag, welke polaire groepen het molecuul moet bezitten. De koolwaterstofketen en de polaire groep moeten zó uitgebalan-ceerd z~n, dat z~ het gewenste effect in de richting van hun toepassing geven. Tevens dient men zich te realiseren hoe de polaire groep of groepen aan de paraffinische keten moeten worden gebonden, hetz~ door een aether-, een amide- of ester-binding. De aard der binding begrenst sterk de toepassingsmo-gel~kheid. Zo z~n b.v. de esters niet stabiel in alkalische of sterk zure oplossingen.

Uit het bovenstaande bl~kt wel, dat men allerlei combina-ties kan maken, die leiden tot detergenten met verschillende eigenschappen. Zo onderscheidt men anionogene, kationogene en niet-ionogene detergenten.

1) De anionogene detergenten ioniseren in waterige oplossing onder vorming van een anion met een betrekkel~k hoog molecu-lair gewicht, dat oppervlak-actief is en kationen in de vorm van eenvoudige anorganische ionen, meestal Na.

5

2) De niet-ionogene detergenten ioniseren niet in oplossing.

De polaire groepen bestaan hier meestal uit poly-aethyleen ke-tens, die verbonden zijn aan de koolwaterstofrest door middel van een aether of esterbinding.

3) Kationogene stoffen ioniseren onder vorming van

opper-vlak-actieve kationen en eenvoudige anorganische a.Mn~ b.v.

Cl' of Br'. Let men op de grootte van de productie, dan bl~­

ken de anionogene detergenten verreweg de belangr~ksten te

z~. De niet ionogene gaan echter een steeds grotere rol

spe-len, ter~l de kationogene detergenten alleen een beperkte

toepassing vinden. (Litt.

9).

In het kort wordt nu de ontwikkeling nagegaan van de syn-these der alkylsulfaten.

~ een onderzoek naar de bereiding van synthetische

smeerolie, kreeg men de beschikking over een kraakdestillaat, dat grotendeels uit onvertakte paraffinische ketens bestond,

met merendeels op de OC-plaats een olefinische binding. Om

deze onvertakte olefinen te verkr~gen, moest men in de

gas-fase kraken b~ hoge temperatuur en een zeer korte contactt~d.

Een kraakdestillaat werd gevormd dat voor

±

90 % uit

onver-takte mono-olefinen bestond. B~ onderzoekingen op het

labora-torium der Kon.Shell te Amsterdam bleek, dat deze olefinen b~

lage temperatuur goed zwavelzuur adderen en dan secundaire alkyl zwavelzuren vormen.

CH3-CCH2)nCH2CH=CH2

---+

CH3-CCH2)nCH2-,H-CH3

OS020H

~ neutralisatie met NaOH kr~gt men een product dat veel

l~kt op de vetalcoholsulfaten, echter met dit verschil, dat de sulfaatgroep niet eindstandig maar op de twee-plaats en ook op de drie-plaats gebonden is.

Daar b~ gewone zeep en b~ de vetalcoholsulfaten de

ke-tens met 10 tot 18 C-atomen de beste eigenschappen hebben,

wordt hier uitgegaan van een kraakdestillaat-fractie van 1600

-3100 C die de ketens met 10 tot 18 C-atomen bevat. Het grote

voordeel is dat men hier goedkope grondstoffen heeft. De wer~ze is aanzienl~ goedkoper dan voor de sulfatering der vetalcoholen, hoewel de apparatuur ingewikkelder is. Men mist echter de hoge druk hydrogeneringsinstallatie.

Enkele belangr~ke verschillen in eigenschappen van deze

esterzouten in vergelDk met de vetalcoholsulfaten zijn:

Ie) De esterzouten z~n veel beter oplosbaar (35-40 %-ig). De

primaire verbindingen geven in die concentratie pasta's

en vlokken in 5 r~ige concentratie zelfs uit.

2e) Voor Ca- en Mg-zouten is de oplosbaarheid belangr~

~----

-f\

- -

- - -~-

---6

De alkylsulfaten z~n b~a niet uit tre zouten, dus wordt de mogel~kheid geopend om in zeewater te wassen.

De waswerking is in sommige gevallen misschien iets min-der dan b~ de primaire vetalcohol-sulfaten, ter~l de schuim-vorming ook wat minder is. Het schuimen der nieuwe

syntheti-sche wasmiddelen is echter van een geheel andere aard dan die van gewone zeep. Sommige niet ionogene detergenten schuimen

zelfs in het geheel niet, ter~l de waswerking toch zeer goed is. De consument moet hiermee vertrouwd raken.

B~ de sulfatatie van de olefinen treden nevenreacties op:

Ie) een polymerisatie die gedrukt wordt door de temperatuur laag te houden.

2e ) vorming van di-alkylsulfaten in de vorm van

1

H 3 (CH₂)

I

n CH - 0 - S02 - 0

t

CH 3 CH

3

I

(CH₂) , n

OH

I

CH

3

Dit di-alkylsulfaat reageert niet zuur meer. ~ de neu-tralisatie van de alkylzwavelzuren en het resterend zwavel-zuur, worden de di-alkylsulfaten eerst b~ vr~ hoge tempera-tuur langzaam aangetast (950 C). Dan wordt mono-alkylsulfaat teruggevormd, maar een deel gaat in een sec.alcohol over en gaat verloren.

_.~'

Wat de sulfatering betreft wordt in het jongste Nederl. octrooi nr. 72.272 gesproken over een filmreactor waarmee men e'en zeer innig contact zou kr~gen tussen zwavelzuur en olefi-nen. Gezien het nog zeer experimentele stadium hiervan is door ons nog gebruik gemaakt van een reactor, analoog aan een HF alkyleringsreactor.

Na de sulfatatie bestaat het reactieproduct uit: Ie alkylzwavelzuren.

2e di-alkylsulfaten.

3

e onomgezette olefinen en

onomgezette paraffinen der kraking.

4-e polymeren.

5e vr~ zwavelzuur.

In verschillende patênten: a: U.S.A. 2.078.516, b: U.S.A.

2.339.03S,

c: U.S.A.

2.139.393,

d: U.S.A. 2.155.027,

worden methoden beschreven om zeer gedeelte1~k het zwavelzuur door centrifugeren te scheiden en na concentreren weer te ge-bruiken.

- - - --

-7

De apparatuur moet hiervoor echter aan zeer hoge eisen voldoen en bovendien is de uitvoering subtiel. Vandaar dat gebruik gemaakt is van een totale neutralisatie van het aan-wezige zuur.

Na de neutralisatie heeft men een waterige oplossing verkregen, bestaande uit:

le Na-alkylsulfaten. 2e _{Na2S04 •}

3

e onomgezette paraffinen uit kraakdestillaat. 4 e hogere alcoholen, ontstaan door verzeping

der di-alkylsulfaten.

5

e onomgezette olefinen. 6e polymeren.

Het verdere verloop van het proces wordt afzonderlijk behandeld.

Wat het rendement der alkylering betreft is de produc-tie gebaseerd op de gegevens van octrooi U.S.A.

2.139.393.

Dit vermeldt een opbrengst van Na-alkylsulfaat, bere-kend op de olefinen, van

59

%.

De jaarl~kse productie is gebaseerd op de hoeveelheid

Teepol, vervaardigd door de Kon.Shell te Pernis in

1949

van 25.000 ton (litt. 10). De conc. van de Teepol bedraagt 30

%.

Gezien de snelle toename in het gebruik van de deter-genten mag voor

1953

een productie van

35

à

40.000 ton wor-den aangenomen.

Beschrijving van het verloop van het eerste gedeelte van het proces.

8

Uitgegaan werd van een olefinefractie met 10 - 18 C-ato-men en 96 %-ig zwavelzuur. Dit werd in een reactor gesulfa-teerd analoog aan die van de HF alkylatie, beschreven in Petr.Eng. (litt. 12). Door de grote warmte-ontwikkeling door sulfatatie en polymerisatie en de eis de temperatuur beneden

150 C te houden, is men verplicht de reactor te koelen met vloeibaar propaan.

Het reactieproduct gaat na de sulfatatie naar een neu-tralisatievat, waar het overtollige zwavelzuur en de alkyl-zwavelzuren geneutraliseerd worden en tevens de di-alkylsul-faten b~ 950 C worden verzeept tot mono-alkylsulfaten en se-cundaire alcoholen. Teneinde schuimvorming tegen te gaan, wordt in deze tank ca. 10 fo-ige alcohol toegevoegd. Daar de

ontleding der di-alkylsulfaten zelfs b~ 950 C langzaam ver-loopt is een lange verbl~ft~d noodzakel~k. Volgens

U.S.A.

patent 2.139.393 bedraagt deze 6 uur.

Het geneutraliseerde mengsel wordt na koelen tot ca.

350 C, in een vat gebracht met 90 fo-ige alcohol, om het Na₂S0 4

dat b~ de neutralisering is ontstaan, af te scheiden. Hierna gaat het mengsel, gemengd met petroleumaether 40-60, naar een scheidingstank. De petroleumaether extraheert de onomge-zette koolwaterstoffen, de polymeren en de secundaire alcoho-len. De bovenste laag wordt in een waatoren met water bevr~d

van alcohol en alkylsulfaten. Deze waterige laag wordt weer in het proces teruggevoerd met de 10 %-ige alcohol. De andere vloeistof, die de kolom verlaat, is het extract, dat bestaat uit petroleumaether en polymeren.

De onderste laag uit het scheidingsvat, wordt op analoge

w~ze met petroleumaether bevr~d van sporen polymeren e.d. De petroleumaether die de kolom verlaat met een weinig polymeren e.d., wordt in het proces teruggevoerd. De andere uit de ko-lom tredende vloeistof, het raffinaat, bevat de Teepol, ver-mengd met alcohol, water en een weinig petroleumaether.

Het extract en het raffinaat worden in het tweede deel van het proces opgewerkt.

Materiaalbalans: In: Zwavelzuur: 750 kg/hr Olefinen 1600 11 Loog 1450 11 90 % EtOH 1200 11 10 % EtOH 1100

_"

Condensaat: 1550

_"

Petr.aether: 3450

_"

11100 kg/hr Uit: Na₂S0 4 opl.: Extract Raffinaat 1325 3900 5875 11 11 11100 kg,fu'

9

Berekening sulfatatie-reactor.

In de meeste patenten wordt als uitgangsstof genomen een mengsel van _CIO - _C18 olefinen, waarin 10

%

verzadigde

koolwaterstoffen.

Het gemiddeld mol.gew. hiervan is dus Z 196 en voor het

Na-alkylsulfaat + 299.

De uurproductie is 1300 kg Na-alkylsulfaat, ter~l het rendement volgens Octrooi 2.139.393 59

%

bedraagt, zodat dus uitgegaan moet worden van 1300 X ~ kmol zwavelzuur

=

299 !)j

7.35 kmol/hr = 765 kg/hr 96 r~ig

H

_{2S04 •}

De moleculaire verhouding zwavelzuur tot olefinen is volgens hetzelfde patent 1 : 1, dus kan nu ook de hoeveelheid

olefinen berekende worden. Deze is dan: 7.35 X 196 X \°00 = 1600 kg/hr.

De reactiewarmte van de sulfatering in de her.~reactor

wordt afgevoerd door te koelen met vloeibaar propaan, dat stroomt door een giet~zeren bundel U-vormige buizen, waar-langs het reactiemengsel wordt rondgepompt met een propeller.

Voor een goede warmte-overdracht is vereist dat voor de vloeistofstroom geldt, dat Re~ 4000.

Wordt nu een p~penbundel genomen met eenlldiameter

Dpb

=

20" en plaatsen we hierin 85 buizen (54/1"), dan is de aeq.diameter Daeq

=

0.176 ft.

~ de berekening van de warmte-overdrachtscoëfficienten moeten de verschillende physische constanten van propaan, giet~zer en het reactiemengsel bekend z~, voorkomend in de formule

~

= 0.0225 DÀ ReO. 8 Prm (Badger McCabe, litt.13).

aeq

Hierin stelt 0( voor de warmte-overdrachtscoëff. van

/,v Daeq

4'l

cp

b.v. propaan-giet~zer, Re

=

_~ en Pr -_- --r-_1\ en m - 0 3 _{- .} of 0.4 resp. voor afkoelen en opwarmen.

Achtereenvolgens ~ullen nu de warmte-overdrachtscoëff.

propaan-giet~zer (OC_i ), gietjjzer-reactiemengse1 (OC

u)

bere-kend worden. Met behulp hiervan en de geleidingscoëff. van

giet~zer is dan de totale doorgangscoëff. te berekenen. Berekening 0< i A 0.8

lil

cp 0.4 ot i = 0.0255

D

Re (~) À

=

±

0.075 BTU/hr.ft.oF 1 0.8 0.8 D = _Dinw.buis = _{12 ft.} Re

₌

4000 cp

₌

0.54 (litt. 14).

nz

=

0.21 c.p. (b~ ca _600 C) (litt. 15).

----~---

-Uitwerken geeft, dat

°

o(i

=

25,.6 BTU/hr. sq. ft. F. Berekening van O(U

~ 0.8 o(u = 0.0225

n---

Re aeq

"2

cp

0.3

(-X-)

"

=

±

0.1 BTU/hr. sq. ft. OF 10 Daeq

=

0.176 ft. ~= + 12 c.p

=

12 X2.42 lbs/ft.hr. 0.8 0.8 Re = 4000 cp

=

+ 0.4 Berekening leert dat

°

eCu =

40.3

BTU/hr.sq.ft.

F.

Berekening van de totale overdrachtscoëfficient U.

Betrekken we alle coëff. op het inwendig oppervlak van de koelbuizen, dan geldt dat:

l/U

=

l~OC.

+ ltv (D )2 + X 2

]. -u U/Di

X

(DU/

Di)

waarin Du

=

5/

_{4" , Di} = 1" resp. de uitwendige en de inwen-di ge inwen-diameter van

de wanddikte is; van gietijzer.

11

de koelbuizen voorstellen, ter~l X. =

t

is de geleidingscoëff. = 30 BTU/ft.hr.oF Invullen geeft:

l/U = 1/25 + 1 1

waaruit volgt dat U = 18.2 BTU/hr.sq.ft.oF.

Nu de totale doorgangscoëff. U bekend is, kan m.b.v. da formule a = U.A.AT het koelend oppervlak en dus de lengte der

buizen berekend worden.

Nodig is eerst het log. gemiddelde temperatuurverschil te berekenen. Hiervoor geldt:

°

-60 C. b. Tl

=

75°

A T2

₌

65°

dus AT

=

C

₌

₇₅

x

9/5°F

(zie fig. )

c =

65

x

9/5

OF (zie fig.)

(75 - 65) 9/5

°

2.3

log

7

0

/65

=

70

X

9/5 F

- - - -- - - ,

11.

De reactiewarmte

Q

=±500.000 BTU/hr b~ de gebruikte

hoeveelheden.

Men vindt dus dat A == Q = 500.000 == 218 ft 2

18.2.70 IC 9/5

u.

Ij, T

Dit oppervlak heeft 85 buizen met een inwendige diameter

11

van 1 en een lengte L, welke nu dus volgt uit de volgende

vergelijking:

A

=

218 ft2

=

85 J' 11(1/12) • L

L ,=

9.8

ft.

Thans rest nog te bepalen de hoeveelheid vloeistof die

per uur door de propeller rondgepompt moet worden. Deze

capa-citeit is dus te vinden, wanneer de snelheid en het vr~e

door-stromende oppervlak bekend zijn. De snelheid volgt uit het Reynollis-getal: ~v Daeq Re =

"2

== 4000 Daeq

=

0.176 ft. = + 12 c.p = 12 ~ 2.42 lbs/ft.hr. = + 1000 kg/m3

=

+ 60 lbs/cu.ft. zodat v = 3.08 ft/sec.

Het vr~e doorstroomde oppervlak vindt men door het

opper-vlak der p~penbundel te verminderen met het dwarsoppervlak

der 85 buizen. Dit geeft:

Vr~e opp •

=

4" 1

1T

(12) 20 2

---2-2 2

- i7r.

85 (4.12) == 1.45 ft •

Het volumedebiet is dus:

3.08 X 1.45 cu.ft/sec. - 16.100 cu.ft/hr

=

455 m3/hr.

Deze hoeveelheid moet kunnen gaan door een ringvormige

ruimte, begrensd door de buitenkant van de p~penbundel en de

binnenkant van de buitenste reactorwand.

De binnendiameter van deze ring is de uitwendige

diame-ter van de cylinder, waarin de buizen liggen.

Dit is dus

~~

+ {2

=

1.75 ft.

Het oppervlak van de ring is dus:

o

=

i1r(Du2

-

Di2) ==

vr~

doorstroomde oppervlak van de

p~pen-2

bundel

=

1.45 ft •

12 Literatuur. 1. Petr.Ref. Mei 1948, 126 ;(;'.'1// (1942)

\7

2. Chem.Weekb1ad 314

·

1·

(1950) 3. Chem.Weekb1ad 334 4. Petr.Processing Juli 1952, 23 5. Le génie Civi1 121 (1945) .' 6. Chem.Eng.News 26 (7) 452 (1948) " 7. Chem.Eng.News 20 (13) 844 (1942)

8. Soap and San.Chem. 22 (12) 167 (1946) 9. Petr.Ref. ~ (12) 167 (1944) 10. Petr.Eng. Oct.1950, C-34 11. U.S.A. 2.078.516 2.139.393 2.152.292 2.153.286 2.155.027 2.339.038 Neder1. 46.544 46.545 46.546 72.272 12. Petr.Eng. ~ (6), C 27 (1951)

13. Badger McCabe, Elements of Chem.Eng. p. 134 (1936) 14. Kern, Heat Transfer, pag. 806