Fabrieksschema ter bereiding van aethyleenglycol

PABRL~KSSCHEt,IA TEH 3.sREIDI~~G VA~~ AETi~YL~~.:';; l;GLYCO L H."l, Schwar z~ Hu i Ed uin ens t ra at 4 :Jen Ha ag. apr i l

1958

-~ --- -= I I I I I I t , I . ' --e - --"9 ! f' 1-1; _~1 !-. ---+ - -- --~ 1 . . , • •• • ",, 1' ." I · · 1

r

---

--.--

-

-

--- 1

-I . DJLEL)I HG.

"

,·

,

~·Y

~

~~ U~~

va n glyco l gaat men na gen oeg altijd uit

Dit i s door hydratat i e in glyco l ove r te

~e t hyl ee ngly c ol , of kor tw eg gl ycol , is de eenvo udi gste

der Ji ol en. Ee t i s een sta bi e le, reuk- en kleurloze vloeis t of

met hoog kookpunt ( 1970_{0), die in alle verhoudingen met wat er}

mengbaar i s •

Het heef t vel e toepassingen op zee r ui teenl opend e gebie d en.

De voor n a amste hi er van i s het Geb ru ik als n.l et e-v Lucht Lg ant i

-vri esmi ddel i n koels y s t em en voor mot or en en bi j de i j s b ereidi ng.

Ongeve er dr i ekwar t van de tota le gl y col pr odu ct i e wor dt hi erv oor

gebruikt .

Ve rd er wo r dt het gl ycol ge b ru i kt t e r be r eid i ng van glycol -dini traat, een compon ent van dynamiet l voo r lat:;e t empe r a t u ren.

Gl ycol i s het ko e l mi dd e l in tank- en vli egtuigmoto r en; het wo rdt

gebr uik t i n hy dr a u li sch e remmen en scho k breker s, i n ele ct r i s che

cond en s ator en en al s coraponerrt van lakken. Voorts i s he t ui

t-gangs s tof voor de fabricage van kuns t st of f en, zoals teryl een,

en voor de ber eiding van oplo smid del en, weekmake r s, smeermi ddelen

en emu l geerrnidd e len.

II. FABRICAGE VAN GLYCOL.

Dez e method e wor dt niet me e r toegepa s t . Bnkele nade l en van

de met~ od e zijn : cor r o s i e, door het we r k e n met wat eri ge zou t

-oplos singen; de zou t en moeten ve rwi j de r d wor den; soda i s duu r

-der dan kal k, waarmee men tegenwoo rd ig veel al werk t .

1. Voor de fab r i cage

va n aethy leen oxyde.

voeren.

He t aethy l e enoxy de ve r k r i jgt men uit ae thyleen.

~~/ 2. Sr bestaa t sl e cht s één Clycol f abriek t er we r e l d die glyco l

"0 •

vo\'

op een an dere vvi jz e maakt en we l die van DuFon t de !Iemou r s

\.J'~

"J'

re

Co te Be l l e , 1

0

} . Va. Bij he t pr oces van DuI'on t gaat men uit

IV\\.~

<.{

va n formaldehyd e , koo lmonoxyde en water .

~ .j.J)- 3. Gedu::-end e de.ee rs te werel door l og vTer~ in ~itsland gLyco L

~'f' •.K ge f'a br l ce er-d Ul tgaan de van aetayLe en , door 1.11 t me t benu lp

'A.M' van chloor om t e zetten in ae thyl e enchl or i de, dat door ve r

-hi t t ing op 1700C _{i n au t ocla ven met een soda- opl oss i ng in} glyco l over t e voeren i s

(1

)

.

C 2H4 +

ct

2 --"-~ CH2CL CH2CL .

...

"

.

~ -

2-\

- - - - -- 2 -\ / \ -3 --

.

4

.

Een ande re wl J ze , wa a r op men vroe ger gl yc ol fabr i c e e rd e ,

L

" LI'""" i s dir e c t e hydrol y s e va n aethyleen clllorohydrine , dat uit

\Y

;,

ae thy le en ver kr egen wo rd t door in werking va n chloor en wat e r .

»: De hy dr o l yse ka n met natronloo g of een mengs e l van natronloog en soda uitgevoerd wo r-de.nf 2) .

C_2H

4 + CL2 + H20 ~ CH20 H CH2CL + HCL

CH

20H CH2CL + Na OIT > CH20 H CH20H + Ha CL.

Ook deze werkwi j z e word t nauwe l ijks mee r toege past. Er gel d en dez el fd e bezwaren voo r al s on der 3 genoemd. Een voordeel

ten opzocute va n me t h o d e 3 is, dat men min de r chloor en soda

verbruikt.

5. An de r e voorgestelde fabr i c age-meth o d e n hebb en nooit commer

-ciële be t ek e ni s ver k r egen .

Van de z e me thoden moe ten genoemd wo r d en :

a. Di re c t e hyd r a ta t i e van aethyle en volgens

C₂H

4 + H20 + -;.D2- - - CH20H CH20H

katalysat oren voo r de ze react ie , die kan ver lo pe n bij een dr uk va n 50 at~. en een temperatuu r va n 200dC, Zl J n arseen, ant imoon of verbindingen va n de z e me ta l en. (3 ) Dez e me th o d e i s am1tr ekkel i jk door zi jn eenvo u d en kr i jgt in de toeköm st wa a r s ch ij n l i j k be t ek eni s .

b. Hydroge n ering va n suike rs en pol yh y d r oxyv e rb ind i ng e n.

Door des t r u c t i e v e hydrogener i ng ont sta a n i n het algemeen

la gere alc o h o l en , waaro nde r glyc o l . (4)

c. Heduc t ie va n oxaal zu r e esters (3) volge n s

COOR COOR + 4H

2 :> CH2CH CH20H + 2ROH.

Di t kan vo l gens Adki n s met een kop e r chr omie t -kat~ly sat o r

bi j ee n temp eratuur va n ± 3000_{C en ee n dru k van ,~)250 atm.}

. ..' _ /

.d. Glyc o l en ook an dere polyhydroxy v e rb ind inge n ku n nen bereid wo rd en volgens

2H

2 + CO + HOHO » Cn20H OH20 H.

Kataly s a t o r i s co b~lt; dr uk 100 atm.; t e mp eratuur 20000.

1"e n moet wat e r-et of \en koolmonoxyd e i n de ve rh oud i ng 2: 1

doseren.(5) ,

) "\L",I/]

.~\v

r rr •

BESl'REKI NG VAN DB COli/ll\:BRC 1 EE L VERArfTWOORDE PROCE S S E N.

1. He t pr o c es van DuPo n t .

Bi j ee n tem~atuur va n 10 0-20 00C en drukk en van 50-100 atm.

reageren formal dehyde, wate r en koo lmono x y d e onder invloed van

zure kata l y sat o r en tot glyc o l zu u r .

Als kata ly s a t o r kan men ook gl yc o l zu u r zelf ge b ru i k e n. ( 6, 7)

Doo r dit gly co l zu ur t e ve re s t er en met bv. methan o l en de

ester vervolgen s te hydr ogener en bij 22500 en 30 at m. met al s kat a l ysat o r zinkchromiet of kop e r + siliciumoxyde, ver-krijgt men gl~ c o l. (8) .

- :5 -.'\ ~ \ He t i s ook moge lijk glycol zuu r di r e ct te hyd r ogen eren ' t ot gl yc ol bi j een t en pe r at uu r va n 2000C en een dr uk van 400 atm. , wanneer men al s katal ysa t or kop erma gn es i um ge -br uik t . (9 ) .

Ten sl ot t e is de methy le ster van gly col zuu r ook i n e en s uit

de uitga ngs sto f fe n te bereiden, wann e er men aan he t reactie

-meng s el me than o l toevoegt.(10) . Het beno di gde forma ld ehyd e

i s uit me th a nol te ve r kri jgen bij t emperat u r en van 200 - 300°C

met met al l i sch kope r als kata ly s at or . De reacti e s, di e een rol spe l en, zij n dus CH 20H CH₂₀H CH 20H roojl 07 -1,j'-~2 ri > CH.,OH ) ECHO + CO + D₂0 HCHO + CO ± CHjOH CH₂0H COOH + CH₃0H CH₂₀H COOCH_j + 2H₂ - --> HGiD + H 2 COOR COOC rt) COOC H 3 + H20 CII_20n .: CH:5 o H• 1 ~

Eo e het proces va n DuPon t pr- ect. es verloopt , i s ....niet bekend.

De z e met hode i s voor het fa bri eks s chema niet ge kozen we~

ge br ek aan Gegev ens . In de literatuur , die sl e cht s uit

octröoien bestaat , worden alleen voorbeelden van bereidingen

in "batch" en op kl ein e scha al-geno emd. ---~... .; I .r':''. . '. t ,' , .1 \\ " . I ~ ', I v', VO, (0' I"

2. De hydro l y s e va n aethyl e en oxyd e.

De z e is mOGelijk bij elke

P

H

.

De rea ctie s , die opt r e den

zijn de volgen de :

,.

C₂H 4G 2C₂H

4

C 3C2H 40 + H 2u + H₂0 + H₂0 --~ CH₂üH-CH₂UH CH_2ÜH-CH₂ O-CH 2~CH20H CH₂0H-CH₂ C) -CH₂---eH_{2 O--JJH}2-CH2 OH enz.

Na afloop van de reacti e moe t het zuur uit het reactie

-mengs el ver wi jde r d kunnen wor den. L'len gebru ikt daarom

vee lal verdund zwav el zuu r

(1

1 )

of oxa al zuur (12) , die

men al s de calc iumzoumen krol neerslaan door midd el van

ka lkm el k. Di t proces kan continu ui tgevoe r d wor de n.

Een vo o r~ e el van oxaal zuur boven zwave lzuur is , dat het

meer qua nti tatief v8rwi jderd kan word en, daar calcium

-áxalaat een klei ne r e opl os baa r h eid heeft dan calcium

-sulfaat.

De produ ct en zl Jn resp. glycol , di -aet hyleenglyco l en tr i

-ae..:tl lyl e englycol . De vorming van de hoger e gl y c ol en kan men

'st erk\ ond erdrukken door de hydrolyse in zuu rmilieu te l a t en

plaatsvinden.

Er zijn twee manie r en , wa arop de hy dro ly se uitgev oe rd word t :

7

~ a. bi j lage t ezape r-atuur- (600C) en atmosf er i s che dr uk onder

~ .. inv l oe d van Lzuur.

~?~ b, bi j hoge temperat uur en dru k (200 °C en 20 atm, ) in neutraal

~. mil i eu.

~

a

.

-t."

,

.

'"'i

- - -

-- 4

-ad

Na del en aan de methode verbonden , zl Jn weer :

het werken met corr osieve zou t opl os sing en; er is een

filtratie of centrifu gatie nodig om de zuut en t e ver

-Wijder e n ; verder wor d en complexen gevormd , \y ocr a I) tussen

zwav e lzuur en glycol, waardoor ni e t al het zuur -verwij

-derd kan worden. De z e complexen zi j n te destru e ren door

ve r hit ting Illet overma a t l ocg, gevolgd door neutralis atie.

Hi er bi j ontst aan evenwel lig meer zou t e n. Bet e r is het

daaronl, de zwav elzur e glycoloplossing t e voeren do or een

kol om, di e een hars bevat van het anion-absorpt ie - type.

Hi er bi j wordt al het zwav el zuur verwijd erd, ook dat wat in

het compl ex ge bond en zi t . De ha r s is t e regenerer en met

een 35;-soda-oplossing (1 3 ) .

b,'\'ii l me n de nadelen van de zu r e hydrolys e vermi j de n en

dus de hydrolyse in neutraal milieu uitvoeren, dan moe t

men bij hogere t emperaturen en dru kken gaan we r ken (14 ) .

Na d ele n van deze meth od e ten opzicht e van die van a)

zijn:

1. gr ot ere investe ring in de apparatuur;

2. vorming van hog ere glyc ol en, vo or nam e l i j k diglycol .

De z e hogere gly c olen hebben evenweL ook toepassingen en

zijn dus te verkopen.

Dji;gl y c ol wordt gebruikt als compon errt va n ni et-rokend

kruit , voor de ber eiding van pol y e st e r s en weekmake r s en

als vervanging smiddel vo er gLycer-Ln e bi j kl eu r e ndr u k.

r~r i g l y c o l word t voor namelijk voor de fabricage van

weekma k er s gebr u ik t . Ve r d er is he t een mi d d el t ege n

ve r k oudheid( een concentrati e van 0,005 ppm in lucht zou

ree ds onv at ba a r maken ).

Bet r-ef I'end e deze met hode besta a ll in de 1i t er a tuv r ge

-detailleerde geg ev e n s (15 t/ m 19 ).

')

Kor t e be~~p'!~jYlpg van het proces:

Aethyleenoxy de en water worden in de verhouding 1 : 6

(in volumi na ) gevoed aa r. een ruenger , De dampspa rin.tng van

het cx y de ü .• bj.: 2CY C ongevee r 1,5 a'bm, , zodat de druk in de men~er de z e waarde t e bo ven moet ga an, wanne e r men water

van 20 C gebru ikt . He t oxyde komt ui t gekoeld e opslagtanks(SoC).

De grote overmaat water is nod.ig om de vorming van hogere

gl y col en te \.Qllder druk~~e n... Het mengs el wordt voorve r warmd me t

,\ st oom t ot ,~ 2üOoC en naar de r ea ct or gel ei d, waa rin de tem

-pera t uur 2000C en de dr uk 20 atm. bedr aagt . De re ac to r i s

ge vu l d met ~j~e~Yl l'ascLi r;-J'irl{; en. .:~;e ~,~actie w8:rm.1~ wordt

af g ev oerd door koe l i ng met wate r . De ver bl i jf tijd van het

rea c t iemengsel i s ~ uur, ber eke nd op de lege react or.

--,'

\

.~.

IV.

- 5

-vaD de re ae t er wor dt de r-uwe t;ly co lo plcssing naar

een 3-traps verdamp er gevee r-d, waari n het &!,uot s.t e__

gedeel..!s-van he t wa.ter uit de oplossi ng verwi jderd wordt.

De geconcent r ee r d e gLyccLop.l os sLng wor d t ve r v ol g ens aan

eer: v acuumdestLl.Lat Lo ('l:U ~ :r '':'orl:':~Yl. ::::L (l(~ " T f; t e l :olc)nl

wordt het overgebleven wa t e r ov e r de top verwi Jderd; in

de tweede kol om komt het zuivere glycol over de top en in

de derde kolom worden digl y c ol en triglycol ( + tetraglycol)

ge s ch e i d.en.

:De ga.ieLe apparatuur kan in staal uitgevoerd worden,

da ar dit niet door de gl y col en wordt aangetast.

BBREIDn:G ;rAr.~ IET BSli CDI GJ)~ L:'~T'IYL.~BN()XYDE .

Di t kan men op twee wijzen doen:

a.) Door ~i rec te oxy dati e van ae thy le en ;

b , ") Ui t aethy leen via aeth.fleench l t r fYdr ine.

ad a. Lu ch t en ae thyleen wor d en over een zi l ve rka talysat or in "fi x ed bed" ge l ei d bij een t emperat uur van 220-2800_{C. en} een druk van 1 atm. De r ea ct i es , die opt r e d en zi jn: C₂H₄ + t 02 > C₂H 40 + 28000 cal./mol. (I) C₂H

4

+ 3~ 2 ~ 2e02 + 2 H20 + 316.00 0 cal. /mol.(I I)

Onde r de bun st igs t e con ditiesword t 30;: van he t aethyle en

in kool di ox yd e omgezet en 60~ in ae thy l e enoxy d e. Men moet,

voo ral door reacti e 11, zeer veel wa rmt e afvoeren. St i jgt

de t emp eratuur bov en 2800

_C

_{dan wo rdt al het ae thyl e en in}

koo ldi oxyd e omge zet. De levens du ur van de kat a l y sat o ~ is

ongeveer een jaar.

He t aethy le enoxyde ~ordt ui t het gasmeng s e l gewonnen

door absorpti e i n water.

De koel i ng kan ~en bewerks t elli gen door inert gas aan het aethy l een toe t e voegen , waar voo r in het bij z ond e r

kool dioxyde i n aanme r-kt n« komt, da a r di t react i e 11

onderdrukt. l,:en kan du s r:e ci r cu läti e- töe passen-. -_..

ad b.Chloor en ae thy leen wor den onde r i n een toren ge l ei d ,

waar in wat e r naar ben eden stroomt. De optredende reacties

zi jn: CL₂ + H 20 • HOeL + HCL (1) EOCL + C₂H 4 to CH2CL CH20H ( 2) C 2H4 + eL2 .. "'v.H2'-'er, Cn2CL (3) - 6

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

-- 6

-(vervolg ad È.)

~ea c ti e (j) ~o r dt on d e r d r u kt door gr ot e overmaat

ae t hyleen te ge b r u i k e n en de concen t ra t i e van het

~ chlof~ hy d ri ne l a ag t e houden; topt e mp erat u ur va n de tor en

i s 20°C, bode mteT:'Jp er at u ur i s 50° C. lie t prod u c t i s een

wat e ri ge 4/s- o plo s sine; van chl.9-rohyd ri ne• De ze wo rdt me t

kalkme l k gerrenLd en na nr een reac t ie va t gel e id, dat met

op en st o omverhi t t i ng op 10 00_{C word t ge h ouden . Er ont}

-wijk t ae thy l e en oxyd e , ve r me n g d met st o om en di ch l o r i d e:

2 CH

2CICH20H + Ca(OH ) 2~ 2C2H

40

+ 2H20 + CaC12

x He t gasmengse l wordt naar ee n fractiovneerkolo m ge l e i d,

waarui.t het aet r.yLe e no xyde prac t i ech zuive r ove r de top

komt.

80~ va n he t ae th yl e e n word t bi j di t pr o c es omg e zet

i n het ox y de en 12~ i n he t aethyleendi ch l o r id e.

He t i s vo o r d e liger het chl orohydrine eerst met be~ulp

va n kalkmelk i n aet~yleenoxyde om te zetten en dit ver

-vo l ge n s een hydro lys e t e la t e n onJergaan, da n het

chloro h y dri ne i n e e n s met 10 00 of soda i n gly co l om te

zette n, wat men bi j oudere pr o c e s sen wel deed(zi e onder 11) .

c'_I

De gro ot st e kostenf a c to r bi j he t pr oces ad a) i s gel egen ( ')

i n de pr oce s kost en ; bi,] het pr oc es b) i n de pri j s va n net /L'( ,

chl o o r (20, 21) • ~ /

He t ox y d e vo lgens h) bereid, komt op het oee n bli k goe dkoper.~

"'i l men directe ox y d ati e va n aethyLe en toepa s se n, dan hee f t

~en Go e dkoo p aethy leen no~i~ , uit aardga s bijvoor b ee ld._ I~

7

/ Eu ropa i s het aetryLe en echter duur, d.aar het gemaakt <jÎ1.0et ')

/ '.'lo r d en uit ~e:t;hyl:een , ui t al coh o l , of ce'.vo n n e n ui t coke s

-overigasà éri, ~_

Vo o r het f a bri ek s schema i s ce kozen de hydrol y s e va n

aethy l ee n oxyde tot gly c ol in ne u t ra al r:1ilieu.

VO-Jrdelen va D dit proces ten opzichte van de zu r e

hydrolys e zi jn:

1. minder co r r os ie ;

2. geen filtr atie va n zo uten.

.ue n nadee l van he t proces i s de vo rm i nG van hoge re gl yc o l e n

en dus mind er opbr e n g st a811 gl yc o l . De hoge re c;l y co l en hebb en

is I kcal/kg oe

11J,398 " (bij 4)°e)

aethyl e en oxy d e;

- -- - -- - -

-- 7

-V. Iv:.ATERI AAL- en ''!ARl.iTEBALAI·;S V.A3 Ir'::;:;: fHOCES.

Ae t hy l e engl y co l kan l on end gepr odu c e er d worden in ho ev ee l

-he d en, die variëren van 20 - 200 mi l l e poun d s pe r jaar ( ~) .

Voor he t fabrieksschema is een waa rd e tussen de beide gren z en

affilgenomen, en wel ongeveer 30 llii l l .poun d s per jaar. Dit komt

ne e r op een pr od uc t i e van ± 1,5 ton per uur.

De bespreking van de bal ans en zal appa r a a t s wij z e ge s ch i e

-den.

A.De menger.

Aeth y +een oxy d e en wa t e r zlJ n mengba r e vloeistoffen, zodat

een ejec teur-menger ge brui kt ka n wo r d en.

':Ie Lr.t.en de aethyle enoxy de-stroom, di e 1, 35 ton per uur b e

-draagt, me esl eu r en do or een wat e r s t r oom van 9 ton pe r uur .

l) ,c " ';ve geb ru i k en deze gr ot e overmaat wat e r , omdat and e r s bij de

~ r eactie teveel hoge re gl y col en gev oTIJd zouden wor d en.

Bij 20°C bed z-a agt de dampapanrri.ng van he t ae t h yl e en oxy d e

\ ongeveer 1,5 atm. zod~t ~e er voor mo et en zorGen, qat de druk i n de aanzu iglei ding va n het- oxyde niet bene d-en 2 atID\ komt .

Het cevoe d e wat er he eft een te~p eratuur va~ 250C en wordt

door een centri f ugaal pomp onde r een druk Vffil 20 atm. door de

\,' ".' ejecteur via de voorwarmer na ar de re actor gepompt .

He t ae thyle en oxyd e komt ui t va t en, wa a r in het onder een

"-\ stikstofdruk van' ~ atm~ bewa ard wor dt . De tempe ra t uu r in dezê

vaten bedraagt 20 C. li:at eri a al b a l an s : 9 ton H₂0 + 1,35 ton oxyde ---- 10, )5 ton mengs e l pe r uur "'arm t, ebalans: de soor t e l ijke 'warmt e van net wa t e r " 11 " " " oxyde de menówa rmt e bedraa gt 1,5 kcal /m ol

_ od ~d de temperatuur van het mengs el T , berekend wordt uit:

9000 x 1 x(25-T_x) = 13 50 x 0,398 XX(T_x- 20 ) +

~50x1

,5

x

2~~

0

°

T_x = 19,9

c

.

B.De voorwarmer.

In de reactor_~eerst een ~emperatuuro-van 180 - 2000e.

He t mengs e l moe t :dus)van 19, 9 e tot 190 C)voorgewarmd wor d en.

De eoor-te Lä jke'<warm'te va n he t wat er nemen we weer

1 kca l / kg oe. ( ~ /JI t f ." ,.\, I t: /) ,....,. f'.• .,( I ,',\0, , I \.' {Ji h &.-l Á( I'lr ,I " ( ' \ .. 1.- - ",) -r I ' \', •. !t I,\.. Á....~ .'

\'

/'/.J-.-I ~ ,"-/ ' ,(.~~ 1.(

~

r

,.\', -f '2

8

-Voor de soortelij ke wa rm t e va n he t oxyde nemen we een gemi d d e l d e wa a r d e van 0,315 kcal/k gOC we lk e wa a r d e volgt uit onde rstaande

gr a f i ek: '

0."

0) 0,1. 0) I

5~?

k~ __ L---~-- --en hog e r . ---i~ .----.-.--.-..~--- ~.__ "._. _ UJO'C C. De reactor .

Wann e e r we het aeth yl eeno xyde omzetten me t het "recycle"

-wa t e r van de verdamper, wa a r i n dus al wa t gl yco l zit (0,08 ton/uur: daniwordt 95

%

van he t oxyde in gl y c o l e n omgezet. Deze -glycolen

b~staan voor 86 ~ Be~ u i t aethyl eenglycol

! lll~ " d i - " . 3.:

"rn

- "

,./1 \ " , " \ ,, \ "' "

"

' \ "P" '. \.',~t :.., . 9

-,I

i ,

( Verd er ontst aat een ger inge hoeve elh ei d acee taldehyd e ,

-, i namel ijk 0, 03 ge'!-!;h van he t t ot a l e reactiemengs e l , terwijl 0, 6gm,fo \ van he t reacti emengsel ae thyleenoxyde blijft .

Veruer ont st aat er ]'.~at e riaalbaLansi Er ontstaat per uur ~r wa s al aanwe zi g Totaal dus Er bl ijf t over Ui t de react o r 1,53 t on ae t hyle engly c ol 0,08 " "

T;1)1"ton/uur gl y col

0, 15 t on/ uu r di -aethyl e englycol

'\

°

,

°

34 " tri - " ', 8,49 " aan wat er \ 0,0 6 " aan oxyd e 0,003 " i s ac eet al d ehy de komt iot .10,347 11 voor ti

"

he tgeen TIet de i nvoer van

9 t on/uur "sweet wat er " en 1 ,35 t on/uur ae thyl een -oxyd e kl op t . ;/armt ebala ns : C2H₄₀ + H₂₀ > CH 20hCH20H + 30,35 kca l / mol . (1 ) 2C 2H40 + H20 ~ CH20HCH20CH2CH20H + 58, 1 kc a l/ moL( 2) 3_C2H₄₀ + H₂₀ , CH20HCH 20 CH2CH20CH2CH20 H (3)

De rea cti ewarmt e van (3 ) is ni e t bekend, maa r zal we l ongeveer

30 kcal/m ol . ae thy le enoxyde bedrag en, even al s bij reacties ( 1)

en (2) . Sl echt s 3 gewi cht s% van he t pr odu ct be s t aat uit tri~

aethyleenglyc ol, zodat deze bena de r i ng we l ge r e cht v a a r digd is.

De gegener e e r de wa rmt e is nu :

reacti e( 1) ; 1, 53 x 30,35 x 1_{0 6 kcal/ uur =} 0,75 x 106 _{kc a l /uu r}

b 2 106 106 ti _{(2) :} 9.g-f x 58, 1 x

"

= 0, 09 x ti 1/ 3 x 1cf 106

"

(3) :0, 034 x 30 x 11 _{=0, 00 3 x} ti 140 Totaal 0,843 x 106

_"

van 20 C~~nn.,edera t totwe d~so oq.-4o ewvord te elhe iopgdewwaa rmrmtd,e danafvo eri s henie r v oor nomet koe lwadit g:e r

-=---

6

--0,8 43 x 10 .. 14 103 1 / . k I t

,I , .. ' ,! I , ,'t, ," ,; \ '1 \'\.'. I" , '\' 1~\"\ :r

C

LI~{.. :\ ,~ , . " Ir \ L / \~. u t M,I '!, ,1 1 \ I r I !t~(I I •~t.. ;\" Cl , ,I..rl''..... , I

-''. ' 'J ..' 'J ~ 10 -\( \. \ ( t 1.' i.:,., • , :I~ ,, ," D. De ver damper . wat e r glyco l

"

11

De voeding a~l de ve r damper i s een 18 g~w.% wa t er i ge

gl y col enopl os s ing. Het pr odu c t moet een

90

gew.%~op lo s­

sine; zijn. Dit vr-aa rt om een ve r dampinê;'''v'an- g-,-3 t on/uu r

aan wate r .

Om stoom voo r de verwarmin~ te spar en, l at en we de

verda mpi ng i n drie t rappen pl aat sv i n d en.

Dit kan gem akk e li jk, orada't het bes chikbare dr ukv e rval

gr oo t i s , daa r het reactie mengs e l een druk van 20 atm.

heef t . Het ve r dampte wat e r ("sweet wat e :J:S") wo rdt weer

terug gevoerd naa r de menge r . He t bevat 0,08 ton/uur aan

glyc ol . ,

De drukken in de drie trappen kie z en we res p. 10, 5;' 4 'Je n

0,65 atm. Voor de ver wa rmi ng geb ru i k en we stoom van 21 atm.&

De con d en s a t i e t empe r at uur van de stoom in de drie trappen

-i s dan re sp. 215° C, 1B4 oC en 145°C. De cond ensa t i e t empera

-tuur van de st gom, die i n de l aatste t ra p verdampt wo rd t ,

bed raagt 88,5

c

.

]',ateria al bal a ns: "' " .I.. ' " Ci ( '•.: ' \ :; ë,:

voeding:1,6 1 ton/u. gl yc ol produ ct : 1, 53 ton/u. gl y col

0, 15 11 di glyc ol 0, 15 11 diglycol

0,034 11 triglyc ol 0,034 I1 triglycol

8,49 11 wa t e r

O

,

lL

11 wat e r

0,06 11 aetLyl e en ox;)de t o taal 1,90 4 11 van 1050C

0,003 " ac eet aLuer.yce to taa l 10, 347 11 van 1900 C ve r dampt :8,3 O,OB \ '.: ~ ... ~'-l-- '..i, , )1\ -," ï)" . \ V ' i:' " l \ v. -, • ," 'l '

..

'

.

.

\,. : '-. C··-\'

Het aethyleenoxyd e en het ace e ta ldehyd e worden i n de eers t e

trap verdampt, maa r condense ren niet in de tweede trap( kpt

-oxy de

=

10,7oC; kpt aldehyde

=

20,BoC).

Zi j moe t en dus via de ontluchting van de stoomma nt e l verwi j

-de rd word en, die hiero p berek end moe t zijn.

I

Bij eeDe snt r opomi j pdvai an dezeme t e r vangas s e:n-l' bedravoor dae ogt ontluch ti nngevee r g41/s e c, wo rd t. de

ga s s n el h ei d dan on .ev eer- gm/ s ec , wa t een redeli j ke waard e is.

"'armt e bal a ns :

"'e noemen de hoevee l h ei d st oom die in elke trap verdampt wordt ,

resp. : 81 ' S.. en S,;, ; de hoev e e l h eid st oom die we vo or de ve

r-'wa rming va n tle eeré t e trap ge brui k en: 8 •

De l at ent e warmt e s va n deze stoomhoe vge lhed en bij hun ve

r-zadi gingstemperatuur noemen we L , L

1, L2 en L3•

De ze verz adl gl ngat emper-aturen zijrltO t t t

e'

l ' 2 en 3·

De kookte~peratuu r in de ve r schillen de trap pen st e l len we

vo or door:

tI ' t r r en t rl r ·

De vo e di ng zi j F. De soort e lijke wamrt e va n de vloeistof, C,

nemen we in alle t r appen ge lijk aa n 1.

-I ,.

\

1," "'fr .\\ \, \~'f'

.

\,'.

,

, \ r· \ 1 \ \\.

11 11 11

l

• 11

-lJu gelden de volgende warmtebalans-vergelijkingen .

Over de eerste trap: _{SoLo +}

F

C

(t_f - tr) = _{SlLl •}

11 11 _tweede 11 ₈ 1Ll + (F - Sl)C(tI - t I I)= 82JJ2. 11 11 _derde 11 8 2L2 + (F - 81 - 82 ) C( t I I

-

t I I I )= 83 L3 Verder Ge l dt : S ₊ C" S,' = 8, 3 ton/uur. 1 u2 + )

~)e he bben 4 vergeli jkingen met 4 onbekenden, nameli~k

8

°

'

8l' _{8 2} en 8₃,

Hi e r bi j is de concentratiewarmte van de glyco loplossing ver

-waa r l oos d. Ve r de r de st ra l inbswa rmt e en de wa rmt e, die in de

oververhitte wa t e r damp aanwezig is. Voor een gl obal e bereke

-ning zijn deze verwaarlozingen wel ge oor l oo f d.

Geg even s: t_o = 215°C _{t f = 1}90°C L_o = 4~ 1 kcal/kg t _l = 18 4° C t r= 190°C 11 = 480

°

t 2 = 145 ~ _{t r r=} 158 ° C L 2 = 510 t₃ = 88,5 C t =1050C _{L = 549}

r r r

3 F = 10.350 kg/uur.

'".'e vi n den nu voo r de stoomhoeveelheden:

8 = 2550 kg/uur

°

8₁ = 2400 11

S2 = 2800 11

S3 = 3100

I

'

De wa rmt e , die wo r dt toegevoerd i n de eerste trap bedraagt dus

2550 kë/uur x 451 kcal/kg = 115 x 104 kcal/uur .

De wa r mt e , die wordt afgevoerd in de condensor voor de damp uit

de l aat ste trap, bedraagt

3100 kg/uur x 549 kcal/kg = 170 x 10 4 kcal/uur . Indie n de be r ek en i nt; juist gewe e s t i s moet het ver schi l van deze twee waarden, t ."'. 55 x 104 kc a l / g ur , ge l i j k zijn aan de

wa r mt e-i nho ud van de voeding bov en 10 5 C mi nu s de warmte-inhoud

van he t afg evo er de verdampte wa t e r boven 105°C. "a .rmt e-d.nhcud van de voeding:

8490 kg/u. x ( 190° - 105°C) x 1 kca l /kg OC = 72 x 10 4 kcal/uu r

1794 11 x ( 190° - 105°0) x 0,35 11 = 5,3 x 104 11

Tot a a l 77,3 x 104 11

12-/

- 12

-He t verdam pt e ':Iat er wer-dt afgev oer d bi j een gemi ddel d e

temperatuur van 13 5°C.

De warmt e-i nhoud be draagt dus:

8300 kg/uu r ( 135° - 105° C)

x

1

k

cal~eo C

=

25

x

104 kcal/uur .

Nu moet dus ëe ld eü:

7'7,3 x 104 - 25 x 104 = 55 x 10 4.

Het deficit bedraagt 2,7 x 10 4 kcal/uur, hetgeen op de 170 x 104

kcal/ uur slechts 1,5~ uitmaakt.

E. Dë eerste destillatiekolom. , 1/". ' (... .

~ .' '.;,.

1

De destillaties worden alle in schotelkolommen uitge voerd .

O

m

een zo go e d mogeli j k e scheidi ng t è-bewerkstelli gen ki e st men

de dr uk zeer laag. He t verschil in vluchtigheid der te scheiden

pr o duct en ne emt name l ijk t o e bi j verlaging van de druk.

De ee r s t e de s t i l lat iek ol om we rkt bi j een druk van 10mm kwi k.

De terugvlo eiverhoudi ng nemen we 0, 1~\ De temperatuur in de con

-den s o r is 15°C. De bodem't-ëm-peratuurbedraagt 89°C , zi jnde he t

kookpunt van gl y co l bij een druk van 10 mrn kwi k. Dit i s dus een

benadering.

Via de top voeren we wat er af met een zuiver hei d van 99,99ï'~.

Het bod empr odu c t bevat mi nder dan 0,0 1 Ij; wa te r .

Mat e r i aa l bal an s:

Voed i ng 1,904 ton/uur

Toppr oduct 0, 19 Il

Bodemproau c t 1,714 Il

·'.'a rmt ebalans:

In de conden sor wordt aan wa rmti e afgevo erd:

(190 + 0,1 x 190)

k

b

/u~r

x 590 kc a l / kg

=

12, 4 x 104 kcal/uur .

De "reboilerl1_{-warmte i s t;el i jl\: aan de con densoz-wa.rmt e mi nu s de}

warmt e-i nh oud va n de vo e:di ng bov en 15° C en pl u s de wa rmt e-i nh oud

van het ke t e l pr od u ct boven 15°C.

De vo e ding hee ft een temperatuur van 105°0. Zi j n warmte -inhoud

boven 15°0 be draagt du s:

1714 kg/ u. x( 10 5° - 1500)x 0,606

kD8}kgcD

+ 190k

e;u

.

x( 105 °-1 5° 0) x

1 kca }.kgoO

=

9,5) x 10 4 kca l/ uur .

3-I

~---' - --"

- 1)

-De warrnt e-d.nnoud va n net ketelproduct boven 150

e

bedra at t :

171 4 kg/uu rx(89 0e - 150e ) x 0,598 kcal/kg Oe

=

7, 6 x 104kcal/uur.

Zod at er ( 12, 4 - 9,53 + 7,6 ) x 104

=

10, 5 4 x 104 kc a l / u u r

aan de "re b oil e r l1 _{toegev oerd dient t e wo rd en.}

F. De twee de des t illat i ek o l om.

hi e ri n wordt glyc o l va n de hoge re glyc o l en ge s chei den.

óve n a l s bi j de vori ge desti lla t ieko lom nagenoeg volkome n.

Ei j werkt bij een druk van 5 m.n kv.Lk. De t op tempe ra tuu r is

s

o?o

en de bod emtempe ra tuu r 115° 0, wanne e r we weer aannemen , dat de

druk o~ de bode2plaat 5 mrn kwi k is en het bodemproduc t zu i v e r

algly c o l is. He t i s dus we e r ee~-b~~adering.

De ter ug v lo e i verhouding i s ween e, 1 ~

, ~/

]i7_{at e r i a alba la ns : '}

Voeding 1, 71 4 ton/uur 890

e

Topprodu c t 1,53 11 gl yco l so o e Bo d e mpr o d.uc t O, 1S4 " 1150e. V!ar mt e b a l an s : In de con d e n sor word t aan warm t e afge vo e rd : (153 0 + 0, 1 x 153 g kg/u. x 245 kca l /kg

=

41,2 x 10 3 kcal / u u r . De war'mt e-d.nhoud 1530 kg/uur + 18 4 " De wa rmt e- inhou d 184 kg/uur va n de voeding bov en sooe i s

x

90e

x

0,63 kca l /kg Oe 3 x gOe x 1,0 11

=

10,35 x 10 kc a l /uu.r .

Vffil he t ketelpro duct boven sooe is:

x 350e x 1,1 kca l/kgOe

=

7, 1 x 103 kcal / u u r .

L

•

Aan de "re boi ler" moet dus aan warm t e toegevoerd wo r d e n :

3

(41,2 - 10,3 5 + 7, 1). 10 = :57,95 kcaLz'tau.r-,

G. De de rd e des t i lla t iek o l02.

Ei er i n wo rd t di glyc o l ges ch ei den va n triGlyc o l , nagenoeg

volko men.

Geg e vens :

druk , 3 mm kwik

t opt emperatuu r 10 20e

bo d emt emp era t uur 13 2°C

terugvloelve rhou dfng 0, 1.

~~

14-. I

• I

- 14

-Mat er i aal bal an s:

Voedi n g 0, 184 ton/uur Toppr od u ct 0, 15 " Bod emprodu ct 0,03 4 " di gl y col trie1ycol \1'a rmt e ba l an s: Con d ens orwa r mt e (150 + 0, 1 x 150 ) kg/ uu r x 15 6 kca l / kg = 25,7 x 103 kcal/uur. 1'a r mt e- inh oud van de voeding boven 10 2° C:

150 kg/u.x 13°C x 1, 2 kCal~gO c + 34 kg/u,x 13°C x 1,0 kcal/kgo_C = 2,8 x 103 kcal/uur .

'Ya rmt e-i nhoud van he t bodemproduct boven 10 2° C:

°

°

-:

34 kg/uur x 30 C x 1,0 kca l/ lI:g C = 1,0 X 10..) kca l / uu r .

Dan is duS toe te voeren aan de "reboiler" :

(25,7 - 2,8 + 1,0) 103 = 23,9 x 10) kca l / u ur .

VI . BE BEREKE.NLJG VA:\[ EBl~ AP.FiUi AAT.

Hiervoor i s geko z en de berekening van de derde destillat i

e-kol oI1l .

a. Berek e ni ng van de di ame t e r .

'~ie nemen de afs t and tussen de schot els 30 cm. Er i s een maximale toelaatbare ga s snel hei d, waarbij nOD nagenoe g ge en

meesl eu r i ng van vl oei st of de el t jes optreedt. De z e is volgens de

formu l e van Soud er s en Br own : r• "','~' .;:r: v , \ Vd =

C

~V

Hi e r i n is v_d de dampsnelheid in m/ s ec ; dL de di ch t h e i d van de vloeistof; d

V

de di ch thei d van de damp;

C een con st a nte, die voorn amelijk afha ngt van de pl a a t

e-af s t and; i n m/s e c'

•

Bi j een plaat: af s t an d van 30 cm is C = 0,025 .

De gemi Jd e l d e t empe r a t uur van de kol om is

t

( 102 °C + 13 20C)=11 70C.

5-=

0,025~V

1114

V 1 ~x

=

'7,:5 m/se c.

•

- 15

-De di ch t h e i d van di çlyco l bi j deze tempera t uur i s 111 2, van

t riglycol 1118 kg/m3• De d.i cht h eid van de damp van di gly c ol bij 117°C is 1, 32xl0-2 -: ( kgj m3• \ ),~. ~, \ '(\ ',\'P ,( ,. I f\~ f I

De d ampa t rocm boven de voe di ngsschot el i s 165 kgjuur( zi e V - G) .

De volume s troo m bed raazt dus:

_ _ ...;..16.::.;5::.-_ : - - _ _ m3 3,5 m3/

2 / sec.

=

sec .

1,32 x 10- x 3600

Hi e ru i t volgt voo r de doorsned e van de kiom:

~

:§

=

0,48 m2•

Zoda t de di ame t e r 0,78 m bed r a ag t .

~. Be r ekeni ng van de hoog t e.

Hi ervo or moet aller eers t het aant a l theor etische schotels

bek end zi j n. Di t i s gemakkelijk t e bepa l en volge ns de me t h od e

van McCa b e-Thi el e.

•

y

f

ll10l

%

• kt:;.,

_

_~~

-:.e

.

_

1_ -/ / / {, EVUl W~"Lth D~Ly~L ­

Tr-

1

lyC....A b~

3

M~

kw

.

;

1

'

,

1.

,I )'o"r. _F

...

_X.

t'tl",L% - 1

6-I • , fl f , ' • y' 1'";'\ \ . " r 1\ t

1,.V':.:

r-:

r V ~/ " / I ( \ l '.,.( t . • I

..

•

- 1

6

-•

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

-

.... -hU• ...,,,-'-=:~-.-I-.._ - - -'- - ' _.. - .. "- -" ---"._. Nemen we d e zui verheid va n he t afge tapt e dyglycol 99,5 mo l ~~ en dus die van het afgetapt e tri gl y co l ~G,g mol

%

,

dan kom en we

t o t 9 theor e tische schotels.

De theorie is ontoe r eikend om nu uit het aant a l theo re tische

schotels, he t aa ntal Ilrac t i sche schotel s t e berek ene n. Nemen we

nu echter een "overall effic i ency " van 50>~ aa n, dan komen we tot 18 pract i sch e schote ls . In de l iteratuur i s de gr o ot t e van de z e "e f ficiency" niet te vin d en.

De hoogte van de kol om WJ rdt dan

17 x 0,3 + 1

=

6, 1 m.

.e ki e z en de 'I e f fi.c ie ncyl~ zo l a ag omdat de vloei sto f-l aag,

di e op de plaat staat een ~r Gëringë~o og!e mo e t hebb en, daar

het hie r een vacuumdes t i l l a ie" -bËfti;e'~--Er' i s -d'ü s ni et zov e el

mogel i j kh eid voor contac t t us sen de ops t i jgende damp en de op

de pla at staili~de vloeistof .

.Je verwerki ng van de vloei stofstro om za l bi j de z e kol om

geen mo ei l i j kh ed en oplev e rell. De vloei stof stro om in het boven ste

gedeel t e Villl de kol om bedra aGt : 0, 1 x 150 kg/u.

=

15 k0jU. Die i n het onder ste ged eel t e: dus ~e l l ager zijn dan i n r ! . I ~t,. :( J ~ . \'\ ...{

--34

kg/ uu r + 15 ki /u ur

=

49

kb/uur.

49

kg/uur komt onge vee r ov e re en me t

1}

,6

cm

3

/ sec, een st r o om

die door een over loop van 4J cm l ent,te gemakkel i j k verwerkt kan

wo r d en.

De dampst r oom i n het on der st e gedeel t e van de ko l om bedraa gt

sLe ch'ts ongeveer 15 kb/uu r . De darnps ne lheid i s dus bi j gel i jk

-blij vende kol omdi amet e r bovea en on der de voe di ngsscno t e l nog maar 1 x 7,3 m/ s e c.

=

0,66 m/se c.

rl

De plaat s el i jke "effici ency" za l hi er

het bov ens t e ge d e el t e van de KöTorn. ...

-...

---» >

.---.

----.---~~ FABRIBt, SSCnEl\~A­ LI TEllATuüRLIJST.

3

,

12 9. 7, 120. 389. ) 1. U11ma nn, Te chni s che bnzykl ope di e

~

~(.. . ~:f _ 1_4J , ~. .j , 2. lCirk,Otbmer , Te~ ~d" ~l1cy c lopedi a

Î

(.4.A""'·;': 'N,·ç."'·7i ) 3. F.P. 729952, So c.Fr . de Cataly s e Gén é raly s~e

4. Cu rne & Johns t on, Glyc o l s (1952)

5. U.S.P . 24 5 13)) , Dujont de .Jemou r-s & Co 6. D.B..I;. 709 983 , " 7.

u

.s .

v

.

21528 52, ti 8. Br i t .I'.5 75 38 0, " 9. U.S.I . 22854 48, " 10.U. S. I'.221162 5, ti 11.D.R.P. 416 604, Chem. Fabrik Kal k 12.D.n.p. 7014 63, Soc. Ca rbochimi qu e Belge 1j .U.S.P. 24094 41,

u

.s .

Industr i al Chemi cals Inc. 14.F.l). 697 786, I .(.,.Fe.rbe n Indust r i e. 15.Fiat Fi nal ~epo r t 875 16. Bi 0s " " 360 17. " " " '/13 18. ti " ti 776 ~ 19. ti " ti 1859

~

'~ , \ 20.Petroleum üe fi ne r 28 (1 94 9~ 21. " " 28 (194 9) 22.In d.Eng.Che m. 40 (1948) /.- 23.Brown, Uni t Ope r at i on s .

I

~

24.Fait h, C.S . In du strial Ch emi cal s (19 57)

Z

25.John H.rer ry, Chemi ca l 3ngill eers Ea n d b ook (1 953)

~--- '

..---

-

--. > :

1(..

I I

, ,

_.

,

·

·

·

·

1091 D ; orgaan van de

Stich-Haag,

1956-·

"

·

, >

•

, , ",

··

.'

·

, > , > > > > > , >

9 Bouwkunde. architectuur. stedebouw en weg. en wa· terbouwkunde

1210 G

Planning outlook; Town Planning Institute journal. London, Oxford Univ. Press, 1956- . 24 cm. vol.

4-719

n

19 Ranke. V.J.C. von. und Nieb1er, H. Perspektive im

Inge-nieurbau insbesondere im Strassenbau; die Darste11ung raumtiefer Objekte für Entwurf und Bau. Wiesbaden, Bauver1ag, 1~56. 25 cm, 8+141 blz.. blz. 139-141 lito opgn., 2 tekn. los achterin.

n.B 25 q

Report of departmental committee on coastal flooding; by the Home Office a.o , London, H.M.S.O.• 1954. 25 cm, 48 blz., 1 krt los achterin.

Leeszaal Rubey. H. Route surveys and construction; 3rd ed.

New York. MacMillan, 1956. 18 cm, 15+282 blz.

Engineering surveys series.

n.A 325 H. 4

Sattler, K. Betrachtungen über Theorie und Anwendung von Verbundkonstruktionen; nacb einem auf der Tagung

"Gestalte ter Stahl" in Berlin am 28. April 19\)4 gehal-tenen Vortra2' Köln. Stah1bau·Verlag, 1954. 25 cm,

30 bla., afbn.

Deutscher Stahlbau-Verband. Veröffentlicbun2en, Heft 4. n.B 575 j

Schoszberger, H. Bautechnischer Atomscbutz. Düss~ldorf,

Beratungsstelle für Stablverwendung, 1956. 24 cm, 64 blz., lito opgn.

Streek- en stadsvervoer 1955-ting Tramarchief (S.T.A.). Den 32 cm, no. 1- .

Voor 1956- zie: Nederlands maandblad voor streek- en stadsvervoer.