Processchema voor benzoëzuur

_~:pril lS64

PROCESSCHE1:A

\

;

.

6 I.c.

J v--.n Pufl'olen

I.:l. -re 1 Doorms.nlu.an 2é. :o,;,tL>rmeer

I I 1

----t

I

~ 1

!

I

,

!

~

l

I

~

I

,

..

1

_\

•

,

t

I

(

Processchema voor benzoëzuur. ============================ Inleiding.

J van Puffelen.

Karel Doormanlaan 22 Zoetermeer.

Het doel van het maken van het processchema is het ontwerpen en beschrijven van een kleine fabriek voor de produktie van ben-zoëzuur.

Benzoäzuur , afgekort tot bz. , werd reeds in de zeventiende eeuw door een fransman ontdekt . Deze verkreeg het uit de hars van de styraxboom , de zg. ben~oghars . ~wee eeuwen later bepaalden Wöhler en Liebig de structuur van het zuur . (1834), Pas nadat men in de tweede helft van de negentiende eeuw het medisch belang van bz. ontdekte , kreeg de stof enig handelsbelang.

De produktie van bz. is steeds gering gebleven. De jaarpro-duktie van de

U.S.A.

in 1955 bedroeg 1250 ton. De prijs was toen f.3000,- per ton. Van 1947 tot 1955 veranderde de jaarproduktie zeer weinig.

Het grootste deel van de bz. produktie gebruikt men als in-hibitor voor de micro-organische groei. B.v. als conserveringsmid-del in voedsel , farmaceutica en cosmetica. Dit gebeurt meestal in de vorm van natriumbenzoaat. Ongeveer 80% van de bz. produktie zet men om in natriumbenzoaat. Enkele voorbeelden van produkten ,

waar-in dit zout gebruikt wordt zijn: vruchtensappen , jams en visproduk-ten.

In de vorm van haar zouten en esters gebruikt men bz. in de geneeskunde.

De esters van bz. verwerkt men in de parfum- en verfindustrie. Bz. gebruikt men op laboratoria als standaardstof in de acidimetrie en calorimetrie.

De belangrijkste derivaten zijn: natriumbenzoaat ,

l

I

{ .

.

1

l

!

l

[

I

r

~igenschappen van benzo~zuur. ============================

Bij kamertemperatuur en atmosferische druk is bz., C₆H

5

COOH,

een witte, reukloze, kristallijne stof. , ~nige belangrijl<.e fysische

constanten van bz. staan in tabel 1. (pag. 21 )

Ez .vertoont geen byzondere chemische reacties .~lectrofiele substi

-tuties in de benzeenring vinden in de meta richting plaats. Als

zuur reageert bz. als een gewoon mono-carboxyl en~tabiel zuur. Bij

verhitting im een gesloten vat boven 3000C treedt een irreversibele

ontleding van bz. in benzeen en kooldioxide op. Deze ontleding kan

vele malen versneld worden door bepaalde katalysatorenb.v. met

cad-miumpoeder ca. 200 maal.

11 Processen voor de bz. produktie.

liot 1870 vverd bz. geproduceerd uit hippuurz:Jur, Cei5CONH.CH2COOH •

.uit verkreeg men uit de urine van p:::arden en koeien. Na 1870 dienden

produkten uit de steenkoolteer als grondstof voor de produktie b.v.

ortho-phths-;lz'.rur( pz. ). Dit zuur werd omgezet in calciumphthalaat,

dat bij ca. 300°C met calciumhydroxide gegloeid werd :

calc i urnphthalae t calciu';~hydr0xi de

c ~lc iU~!lbenzoaa t Ca -+ 2CaCO 1 3. 2 C9 C1-um car-bon9bt

Het gevormde calciumbenzoaat 'Nerd met zoutzuur omgezet in bz."

Na 1890 kwam de hydrolyse V2~:, "0~1zotrichloride op:

O-

~ o~i

+ 2H

20 <: :>

b "Cl

benzotrichloride water

en de oxidatie van benzylchloride: 1/ ,

I

_

./"

.ti₂

+ 3 HCl •

bz. zoutzuur

C verdund salpeterzuur

" " Cl + of hypochloriet --->~

o

~O C-OH

benzy chloride bz.

1

_-~

I

-I 1

i

I

Deze processen, via chloorverbindingen uit tolueen, waren met de

hydrolyse van benzonitril de belangrijkste tot 1920. Nadelen van

deze processen ziijn:

1) ~D.zijn veel hulpchemicalieën nodig.

2) ~r ontstaan veel bijprodukten o.a. bij de chlorering van

tolueen.

3)

Het produkt is moeilijk chloorvrij te maken, tenvijl dit een eis is.

Deze nadelen hebben ertoe geleid, dat men na 1920 overgegaan

is op andere processen, die men in twee groepen kan indelen nl. :

1) Processen voor d~direkte oxidatie van tolueen.

2) Processen voor de decarboxylatie van phtkaalzuuranhydride.

( pa. )

phthaalzuuranh.ydride water bz.

+00

2

kooldioxide De oxidatie-middelen, die voor de direkte oxidatie gebruikt

worden zijn: verdund salpeterzuur, natriumdichromaat, lucht. ~e

pro-cessen worden ladingsgewijs uitgevoerd e:1 hebben een reactie-tijd

van 2 tot 6 uren toe. De nadelen van de oxidatie-processen zijn:

1) De oxidatie verloopt verre van selectief. Men beschikt

nog niet over een goede katalysator.

2) De vele bijprodukten maken de zuivering van het

oxi-datie produkt moeilijk.

3)

DE procpssen zijn moeilijk te regelen.

Het gevolg is, dat deze processen oneconomisch zijn. Ze zijn

alleen tijdens de beide wereldoorlogen toegepast.

De decarboxylatie van pa. verloopt via phthaalzuur ( pz. ).

Eerst vindt dus een hydratatie van pa. tot pz. plaats, gevolgd door

een decarboxylatie van pz. tot bz ••

l

I

- - -- - -- - - _ .

-0

'

,

_.

I

::~~

_-""'::0

()sI

li

'

- 0 -:::::::-0

'-~ ~O , -::;.0

~

!\

\

·

J

_

_{OH + CO} 2 pa. pz. bz . kooldioxide

Er zijn drie proccsuitvoerin;en:

1) .uecarboxyla tie via na triumpht~1alaot in VJa ter.

c'.) .uecDrbox.ylstie in de ~~:asvormige fase .

3) Decarbox,ylatie in de vloeibare f 3se.

De voor- en nodelen van deze processen zijn:

1) het eerste proces hoeft het n2deel,dat men moet werken

bij een druk van 50-100 ata. Er is een autoclaaf nodig • .ue reakt

ie-tijd is 4-6 uur. In eerste instéJntie ontst:::'J.t geen bz.,m~~ar natrium

-benzoaat.

c'.) tiet gasfase proces is een duur proces. Bet is economisch

alleen verantwoord,als het gekoppeld is aan een naftaleen-oxidatie

fabriek. De benodigde hoeveelheid katal~ator

!

zinkoxide) is groot.

Er is dus ook een grote reaktor nodig. De reaktie-'pemperatuur is 350

-450°C. Een grote overmaat stoom is nodig om deze voor bz. relatief hoge temperaturen. stoom onderdrukt ongewenste nevenreDktie<3. Toch

is het produkt meer verontreinigd dan dat van de andere twee proces

-sen,die bij een terrperatuur v'~n c::OO- 250oC werken. Dit proces \vordt o.a. bij Monsanto in de u.~ . ~ . uitgevoerd. tiet produkt van de nafta

-leen oxidatic ,na vervvijdering van zwaveltrioxide , leidt men met een

tienvoudige overma.r;t stoOEl. bij 4500C over een zinkoxide katalysator

op een inerte drager.

3) Het vloeistoffose proces is eenvoudig uit te voeren.

Een nadeel is ,dot de reaktie heterogeen is . Het water vlOrdt als over

-verhitte st~)om in een bad van gesmolten pa . geleid. Men '.Rrkt bi j

atmosferische druk en een temperatuur van 220-2400C. Er is slechts

een t\Neevoudige ovcrm:1at stoom nodig. i:Jr is betrekkelijk weinig ka

-talysator ( chroomzouten met promotoren ) nodig.

~aar aanleiding van bovenstaande voor- en nadelen is besloten

de decarboxylatie va .. pa. in de vloeibare fase uit te voeren.

=========================

III Plaats en grootte van de fabriek.

===================~=====~=====

-De plaats van de fabriek is niet aan byzondere eisen gebonden.

lVleri~':~Brgen

voor een korte Danvoerlijn van het pa. of voor eedkorte

afvoerlijn van het bz. Meestal is een bz. fabriek een onderdeel van

een industrie,die grondstoffen levert voor voedings-,farmaceutische

" .. , . . l~.tQan, , . ,

en cosmetlsche artlkelen. ~ergellJKe lndustrleelrUlcntolJ een groot

afze tge bied. Zo meakt in l~lederland de cherrüsche indus ;~rie " Iwarden" naast vele andere produkten bz •.

Wat de grootte van de fabriek betreft is in de eerste plaats

re-kening gehouden Det het feit,dat een fabrieksschema gemaakt moet wo

r-den en geen schema van een lebor:::toriur:linstallatic·. lJaarn2ast moeten de economische illo3elijkheden een rol spelen. De fabriek z31 daarom

1300 ton pcr j30r gaen produceren. De zuiverheid moet meer den

99%

bedragen.

rr

ChemisC{18 en fysische aspecten van het proces.

=====================

_---

---

_---

_---

_-

_{-_.}

-

-Er is behelve enkele octrooien geen literatuur over dit proces.

Aan de hand van de in hoofdzsak k~alitotieve gegevens uit dese

oc-trooien is he t procesGc.::.e:~,a ,";2r.l 3Lt. (li t . 2.,3,4 .)

A 1)e volgende rC2J:ties v,,;rlo;x:;n i.n :'.E:dJ re:ü::tiev .:t:

pa . w,:;ter (stoom) Resktie 1 < r;.z.

\~

-, Od

t0

C~O

bz. Reaktie 2 koo ldio-xide.

De evenwichtdconstanten van de reakties zijn niet bekend. Ook

de t~lermodyn::'Hni;che potentiaalver.5chillen voor de vorming v:J.n pa.

pz. en bz. uit de elementen zijn onbekend. Deze zijn berekend met de methode van Vdn Krevelen en Chermin. (lit.l) Hierbij beschoU'ut men een molecuul als de som van een aantal atoombindingen.voor de atoom-bindingen zijn er formules afgeleid uit de algemene formule:

o

À GI

=

A + D 1'/100 ' waarin:

AG_f 0 = de thermodynlmi ,che vorming:3potentiaal onder standaard

condities. (kcal. per mol . )

~ en B: con0tanten.

I

l

l

{

1

1

I

\

.ue Îormules geven het verbz.md tussen de thermodyn3.rriscJ.l potentia'~,l

en de temperatLmr. 'Joor pa. pz. en bz. zijn de ÓGÎ01S voor een aan -tal tempera turen berekend. 1,U kan men ook het verschil in tllermody -nami..3che potentialen von produ~:ten en re2k~3nten van de tvvee

reak-ties berekenen,de óG, 0 en de Il u o. rtieriut volgt de l og. van de

e-.ti." lt, ,

venwichtsconstante bij die tempe'Y-atuJr volgen3 de formule:

1 og K R

= -

~u A,::. _0

,::,ç.rt~ waarin

H=

molaire gasconstante ln • 1 .Kca 1 /mo 1 0K'.

K= evenwichtconstante

De resultate.; st3.an in onderstzi2cnde tabel.

'

~~

~~e

5

r

I

~~~

/ c d / IOO 1

.

1

1 og"

ltll-bol;

~2

kc "I/mo

l:;'

~gl

'

li2

3uu + 9! 8~.--'-·-".~-T~~,-i5-

. .

_.~~~-~/,. 69 5, 6u

1-

400 __ . __ -{-

9

.,

CJ. ___

l.H

1

3~

.

L

____

-t.

_

1J

.

1

.Lm_

6

,0

9

~~~_~

I 5BO 6,21 i 3,59 14,61 6,39 ) ! 2, '/0 i 700 ._. b,Ol .---- -;--l,S'7 ~O,64

I

6,44 ! 1 - ---.. - --. I . j

l __

80~__ __ 4,84 1,3c::

L

__

c.?~S7 __ ._. r6'.;~_~.1

Voor eengoede evenwichtsliggins van reaktie 1 is een zo laag

mogelijke temper:..:.tuur nodig. De evemvichtsligging van reaktie 2 i.3 weinig temperatuursafhankelij.l:~.

behalve evenwichtsliggingen zijn reaktiesnelheden van belang

voor het kiezen van een juiste reaktortemperatuur.

Men komt tot een re sktortemI)era tuur van 2'::::000 en een reaktor

-druk van l ata .(lit.2,3.) ~ij hogere temperaturen krijgt men;

1) OngunsGiger evenwichtsligging van pa. en pz ••

2) Te snel verlopende nevenreakties b.v. een verdere de

-c3rboxylatie van bz. en een vorming van teerachtige bijprodukten.

bij lagere temperatuur verlopen de tweelhoofdreakties en

vooral reaktie 2 te langzaam. Om bij 2200C nog een redelijke reak

-tiesnelheid te hebben is er een katalysator nodig. Chroomzouten zi jn

het meest geschikt. Promotoren zijn natrium- en nikkelzouten. Men

neemt de hydrophthalaten hiervoor • .ue benodigde hoeveelheden per

100 kg pa. zijn:

3

kgchroomhydrophthalaat

2,5 kg natriumphtha1aa~

1,2 kg nikkelphthalaat

De katalysator wordt als vaste stof aan het reaktie-bad

toegevoegd en is in verdeelde toestand hierin aanviezig • Goed roeren

ue reaktie- tijd is toch nog vrij groot nl . 4 uur. Een l a

-dingsgewijze reaktie-uitvoering is noodzakelijk.

Water is nodig,omdo,t:

11) ·Hater een reaktnnt is .

2) ·~Vater het evenwicht tussen pa. en pz. naar de gewen

-ste kant VGn het pz . verschuift.

3) Water de hydratatie- en de decarboxylatie reaktiesnel

-heid verhoogd.

L~) Water de nevenrea.cties onderdrtilkt.

Water moet o.ls oververhitte stoom van 220°C in het

reaktie-mengsel geleid worden gedurende de realctje-tijd. Door te roeren zorgt

men voor een goede dispersie van de stOOd in de vloeistof. Een ge

-deelte van de stoom zal niet reageren en uit het reaktie-mengsel

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

. \ ontwijken. uaarom moet men een t \'leev:>udig'," overmaat stoom toevoeren.

uit het reaktie mengsel ontwijkt kooldioxide (002) met de

niet gereageerde .stoom. Deze gasstroom voert aanzienlijke hoevee

l-heden bz.,pa. en pz . mee,omd3t de dampspanningen bij ,:::200C resp.

312,162 en 60 mm kwik zijn. De grootte van deze hoeveelheden hangt

af van de hoeveelheid kooldioxide en stoom,de totaoldruk(7EO mmkwik)

en de samenstelling van het reaktie-mengsel. Deze verandert van m

i-nuut tot minuut en de gasstroom dus ook.

Voor de berekening 'v~n de grootte en samenstelling van de gass troom r.lOst TIen he t concentr::; tü,;'-ve rloo.~; in de reaktor :.ennen.

De ze is sangeno;llen, vv'aarbi j bed.scht is, do. t de rea ttie een vol::;reak

-tie is. het tussenl)rodui.t heeit dus ee~} Irlo.ximale conccJtr. tie na een

bepa31de tijd. voor de berekeningen is nu voor el:: ven de 4

reaktie-uren een linesir gemiddelde samenstelling genomcn.~et de wet van "-./'-./'~--A/"

'-, Raoult : PA=xAF.!:... (=y","F) L3 met deze gemiddelde I1l01fracties (x) van

{ de vloeistof de berekening van de t;eniddelde molfY'actie~·3 van de damp(y) uit te voeren,w3nt de tot;331dru~.: CP) e':l de dé3L~;)sr;annil1G Cf:!,) zijn

- _. I !

bel;.end. C!nd~·t de scm van de molfracties 1 is, is de moli'ractic van

) kooldioxide en stoom bekend,'.'/a~lrvan de hoeveelheid beleend is. Nu kan

, dus de g .sstroom voor elk reaktie-uur~erekend vlorden •

De organische stof in de go.sstroom moet teruggevoerd V'lOr

-den naar de reaktor. Men leidt de stroom daarom door een condensor/

gaskoeler. Alle orgenisc'le stof moet uit het gas m.a.w. het gas moet

zover gekoeld 'v'lorden,d8t de dampspanningen van de stoffen verwaar

-loosbaar klein zijn. nij 95°C zijn de dampspanningen van pa., pz. en

bz. Lleiner dan 1 mIil kwil:: en te verwaarlozen. De stoffen zijn dan

echter vast . 1\I1en voert de koeling in t\~!ee trappertuit nl . van 220°

0-140°0 en van 140°0-95°0. bij 140°0 is verreweg het grootste gedee

l-te van de organfusche stof tot vloeistof gecondenseert. bij 9500 is

· I

}J /""" .. ,' ..-Ç -" I , " . , ,. - f ! ' ' '! ", ~ I ~ , ,',

I-1

1"1 I ~.' \j\r .' /" ,1 \ ,1,., . ., ~ / J

de rest en een klein gedeelte stoom gecondenseebt tot vloeistof,

waarvan e~n ~lein gedeelte vaste stof geworden is. ~eze g.skoeler

moet voorzien zijn van een schraper

6m

de vaste stof van de wand

te schrappen.

tiet restgas vam

95

0e,uit al het kooldioxide gas en bijna al

de stoom bestaande,wordt afgevoerd.

De reakties in het reaktievat zijn exotherm. De Darmte ,die

vrijkomt bij de hydratatie is veel groter dan die bij de

decarboxy-latie nl. 8.5,8 kJ oule/mol tegen C, 81+ _{kj oule/mol. Tijdens het}

eers-te reaktie-uur zal,omdat dan in hoofdzaak de hydratatie plaats vindt ,

veel meer warmte vrijkomen dan tijdens de volgende uren. ~en deel

van de vrijkomende warmte zal nodig zijn voor het steeds verdampen

van de organische stoffen. De yerd~mping is juist aan het eind va~

de reaktie-tijd het

---

grootst. det result2at is,dat het reJktievnt een

~._ ..

_----koel- en een verwarminstallatie IDoet hebben. Als koel- en ver\v·]r:r.

-middel i s .LJowther::~ .l±i genomen. (een isotherme reaktie-uitvoering)

De reaktor wordt gevuld met vloeibaar pa •• voor de reaktor

moet een s'llelter staa~1. net pa. is IC~/~ zlJiver.

Aan het eind van de 4 reaktie-uren is het p1. vrijwel ge

-heel omgezet nl. voor '34/~ in ·oz., 4,5i~ in pz. en Ci,6;b in

teerachti-ge produkten.

B bij de scheiding van bz. en de andere stoffen maet men reke

-ning houden met het feit,dot bz. en ook pz. temper:.:tuurgevoelige stoffen zijn • .t;en vep··-ni tting boven 2500C is onge"ïenst. ~en ger'lOne destillatie is niet mogelijl:. ~en eerste scheiding vinat pl aats d.

ID.V. een stoomdestillatie 01 beter gezGt;d een overvoeren in de

damp-fase m.b.v. overvGrhitte stooe. De ce;,.:.cr,tuur vs.nc~eze zg. stoomdes-tillatie ki est men zo,dat de tat~lys2tor en de teerachtige produk

-ten een te verwaarlozen dampspanning hel/oen. Dit geldt bi j 2200C

noc:; wel . Deze tel'lparo. tuur is ;:;un:::tig, omdat de reaktorvulling deze te11.peratuur al heeft en om.d~it de hoeveelheid stoom,dic' bij deze tem

-\.... ,"-' ,I

peratuur nodig is,optimaal i s .

De kntslysator en de tcerachtigc produ~ten olijven in het stoomdestillatie-vat achter. Men mag wel aannemen,dJt t i jdens de

stoomdes tilla tie de res t pa. in pz. omgezet 1.'!Ordt. bovenui t he t appa

-raat komt een gasmenssel van bz.,pz . en stoom.

Deze en ook de volgende scheidingen worden continue uit

-gevoerd. De inhoud v~n de reaktor lC2t men in een tank lopen en hieru i t bet re·,~t men eenlcons tante 'Jop.din3'-~s '-room voor he t s

toomdes-till!} tif-:;-appe.raat. Neemt men voor het np':larmen, vuIler.. en legen een uU!i~an is de grootte van deze stroom per uur 1/5 van de rèa

1

I

I

De katalysator en de teerachtige produkten zullen door hun

grotere dichtheid in de vloeistof in :wt destillatie-vat naar de

bodem zinken. van hier voert men de stof eens in de twee uur af

naar een tan~. ve verontreinigde katalysator kan direkt v~or een

volgende charge gebr"Jikt worden. l'L. een aantal charges moet de

katalysator ververst worden.

Voor de berekening van de hoeveelheid oververhitte stoom,

die nodig is,is aangenomen,dst de zg.' destillatie stationnair is.

~.w.z . de in~omende hoeveelheden pa.,pz.,bz.en stoom zijn gelijk

aan de uitgaande hoeveelheden. ue verhouding tussen het aantal

kmol bz. en pz.+pa. in de voedingsstroom en de verhouding tussen

de molfracties van bz. en pz. in de gasstroom zijn gelijk. Dus:

Ybz = b.v.A en

Ypz

= Fbz· xbz (vlgs. Haoult)

F_pz • _xpz

X

bz + xpz

=

1 ,dus xbzen xpz zijn te

be-rekenen en ook Yb_z 'Y _pz en Y t _{s oom} • ve hoeveelheden bz. en pz. zijn

bekend en de hoeveelheid stoom i 3 te berekenen. (lit.5)

.tJe voor de verd:J.mping van bz. en pz. benodigde hoeveel

-heid warmte wordt via een vervJ3rming::El"ntel of/en spiraal ui t

.uow-therm ~ gas V8n ~500e verkregen,door dit te laten condenseren.

5en verdere scheiding van bz. en pz. vindt plaats door

een extractie met v/ater bij 95°C. Het gasmengsel ui t het

stoomdes-tillatie-apparaat wordt in een condensor volledig gecondenseerf

en gekoeld tot 95°e • .tJe hoeveelheid water i s juist zo,d:~t er ~~n

vloeibare fase ontstaat. De temperatuur van 95 0

e

is zo gekozen,

' omdat bij lagere temperaturen er geen twee fasen meer zijn en bij

hogere het twee fasengebied in het ternaire samenstellingsdiagram

I kleiner wordt (litE). De twee fasen ontstaan dus pas in het

extrac-tie-apparaat.

De extractie vindt plaats in meerdere trappen eb in

tegen-stroom. De voeding ligt na~r hoeveelheid en samenstelling vast. Het

extractie-middel is vvater,dat C,8ï~ pz. en 0,4% bz. bev:"t eq'ca. 200

kg/uur is. riet raffinjat moet minder d~n 1% pz. bevatten. Met de~e

gegevens kan men in het tcrn~ire s~menstellingsdi3gram het aantal

theoretische trappen bepalen. (evenwichtsgegevens lit.4) Er zijn 2

tr3ppen. In de praktijk neemt ~en er 3. (lit. 4) 19rafiek 2)

De verdere scheidtng van de rufrinaatfase met

72%

bz. en

0,8;6 pz. en van de extractf3se met 1'/,5>~ bz. en 8,4?~ pz. gebeurt

d.m.v. een kristallisatie. In twee kristallisatoren Dorden de fa-sen gekoeld tot 3 oOe • Dij _{te 1'lperatuur kon men nog koelen}

I

, _, '

'.

met het gewone overal ter beschikking zijnde water. bij een lagere

temperatuur moet men een veel duurder koelmiddel gebruiken b.v.

freon . nij 3000 is de oplosbaarheid in water van bz . 0,4% en van

pz . 0 , 8jD •

.ue raffinau tfase geeft lle t produkt bz., da t nog 0, 5/~' pz. be

-vat . tiet water v:ê:n deze L 1SC rJordt afS2voerd. 3en verdere winni ng

vsn de 0,4~ bz. en de O,C~ pz. hieruit is niet lonend.

De extractfase geeft eeD mcn~scl ven bz. en pz. Het beste kan

men dit mengsel terugvoeren noer de reaktor om zo het pz. zoveel

mogelijk om te zetten in bz •• Het mengsel,de zg. recycle, voert men

via een tank naar de smelter. De recycle wordt gesmolten en op 220

0

0 gebracht. van de smelter gaat het mengsel naar de reaktor. Het water

van de extractfase wordt gebruikt als extractie-middel. In een pp

-warmtank wordt het eerst vveer op 9500 gebracht.

=================== :~=

V Gtof- en warmtestromen.

=======================

Voor de berekeninG V3n de stof- en Vlarmtestromen is aangenomen,

dat er geen verliezen naar buiten de fabriek zijn.

Het plE'ocesci:lema vrüt uiteen in t"\vee delen nl . een l adingsgewijs

gedeelte en een continue gedeelte . Bet ladingsgewijs gedeelte be

-staat uit een smelter', een reaktor .!llet t"wee gaskoelers en een voor-raadtank. Het continue gedeelte bestaat uit een

stoomdestillatie-vat met een condensor, een extractor,twee krftall isatoren, een

op-warmvat en twee tanks .

De weekends ligt de fabriek stil. Een jaar heeft ca. 5000 p

ro-duktie-uren. voor 1300 ton bz. per jaar i s de uur-produktie 250 kg

bz •• Per cha~3e moet 1250 kg bz. geproduceerd worden d.w.z. 1500 kg

pa. per charge.Dit wordt in de smelter gestort. De smelttijd is 2

\ uur en 15 minuten. De hoeveelheid 'HDrmte , die voor het opwarmen en

smelten nodig is, berekent men uit de soortelijke w~mte en de smelt

-vJBrmte van pa . De warmte-.,stroom berekent 11en in kWatt. De recycle

wordt apart in 2 uur 15 min. na de charge gesmolten. ._ -.-.-' -_. smelter cnarge recycle Opwarmen in reak -i tor

I

'na?t~stro08 toe t,~ ·, vo,,;, -ren VIClrmte C"" 41';' lOC; kJ

1-

__

51

'

2J<W_- '

165,10'/ kJ 22,4 kW ! c:. 2u. 10-3RJ' -_. - TZ2-- kW

I

"._~ -_ .. - - ._". - _.- . ! ( de recycle bestaat ui t 240 kg bz. en 110 kg P z • • ) 10

-

~---~---I

t

In de reaktor wordt de charge in 30 win. van het smeltpunt (1310()

tot 220°C opgewarmd. De katalysator bestaat uit : 45 kg chroornhydro

-phthalaat,36 kg natriumhydrophthalaat en 18 kg nikkelhydrophthalaat.

De hoeveelheid oververhitte stoom bedraagt het eerste reaktie uur

150 k~/Jur en daarna 75 kg/uur •

.L.2 stof- en \'!armtestromen van en na:3r de reaktor en de twee

gaskoelers zijn berekend op de in het vorige hoofdstuk aangegeven

wijze. (zie gragiek 1) De recycle wordt na 2,5 uur reageren in het reaktiemengsel seleid. Van belans zijn d::-stromen gedurende het -eerste en l satste ~eaktie-uur en de totale stromen v:n een charge.

In onderstaande tabellen sta~L de resultasen. De stofstromen staan

in kmol/uur aangegeven en gonummord op do in de schets aangegeven

wijze. 4

gaskoeler2

\ kmol

--UUU

Totaa~

in 4 reaktll=...J..rs;f)i.J..n.L...-_ _ _ _ _

• 1 ' 2 I j _4. : - - - -5-<--- I -I CO2

I

10,00 :LO, 00 10,00 \ 1 - - -_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ M _ _ _ _ -I water 111,66 11,66 - 1 - - - ---; pa. : 1,88 0,10 1,78 \-- - --- ----1--- ,,-- - - --- ---

--l

~:

:

,

~

:

~: O

.

27

u

~

:

~~

\tot aa1 29,91 22,03 7,88

Tabellen voor stof

-10,_.. 71 0,95

~.---_ .• ---_.

stromen van en naar

0,10 -- ---j reaktor en gaskoel ers

---

----tijdens de reakti e 0,27 in kmol~ 20,71 1,32 1 1

r

I

I

I

I

l

\

,

M.b.v. _{de gegevens over de stofstromen en met de soortelijke}

warmten en de condensatiewarmteWis _{de warmte berekend , die in de} gaskoelers afgevoerd moet worden. Ook de warmte-inhoud van het afge-voerde gas (stroom 4) en van de _{toegevoerde stoom is berekend bij}

een basistemperatuur _{van OOC. Verder nog de reaktie-w}

armte en de ver-andering van _{warmte-inhoud van de reaktorvulling. In onderstaande}

t ubel _{staat de met deze gegevens opgestelde warmteba}

lans in kWatts.

De slui tpost is de via Dmvtherm toe of af te voeren warmtestroom.

Viarmte (stroom)bal_{ans over reaktor en g:::skoelers in kWs}

Uit bovenstaande _{t abellen blijkt,dat tijden~ het eerste deel}

van _{de reaktie-tijd de reaktor gekoeld en tijdens het}

l aatst e deel verwarmd _{moet vvorden om de reaktortemperatuur op 220}0

C te houden.

Aan het eind van de reaktie _{bevindt zich in de reaktor: 18 kg pa .,}

100 kg pz., 1460 kg bz., 2 kg water, 99 _{kg katalysator en 12 kg}

teerachtige produkten.

B

.

Continue gedeelte.

- - - - - ---- - - - --- --- --- ---

---De voeding voor het continue gedeelte bedra3gt 1/5 deel van

het reaktie-produkt _{. De benodigde hoeveelheid}

stoom voor de zg. stoomdestillatie is 92 kg/uur. De sto:t:_{- en warmtestromen staan} i~ de volgende tabellen. Het _{produkt is 244,8 k~ per uur}

bestaan-de uit 99, 5~ bz . en O,5~ pz •• De hoeveelheid meegenomen vloeistof

wordt verwaarloosd. _{Aangenomen is ,dat de extractie zonder}

warmte-effect verloopt. _{De temperatuurbasis is OOC. Er is ook}

een

stof-en warmtebal ans _{per uur voor het gehele pribces berekend.}

- ~ --kg/uur stoom , in._ pa. ) ,6

-pz . 20 bz. 292 . _ ; . -water 0,4; I

'l

O

'

-I

j _a.._._._. kat. L ~ .-c--~----) ! teer. 2,~

t

---". "----T-· -totaal L: _>'J' --- _ ..

_-stofstromen in kg/uur. j.'

I

, Warmtestromen in kW.

kg/uur

----=--I.-

in uit uit

,...---_._---_. ~- ~---~ '-- ~--.. ---_. warmtestromen k,'; in pa. _.___

i

jO~---1 water

I

167 i 130,6 ---+-- - - --r---. CO - . ö8 I _ 2._.__ "' ____ -"--. __ .... _ ---1

j

~. ___ .. _--,--_.____ 2 t Q---'-i . 2L_{8-,6 :} _ _ . . . ,J.__ ___ • _ _ _ .__ _ _ _ • teer. ; < 2,4

i

- _____ _________ " ... .• _ _ _ _ _ _ _ _ ---1 ~ .. -~. ~ ~.-~ ---'l ! totaal

i

4b'; 4b'; i L ___ ... __ .. __ ______ • __ ~ .. _~ __ ~ ___ ~ 2,0 bz. 135,0 I -~- ~-'--+---I

!

120,6

I

! I I I 1 en Dowtherm I I I

i

:~:i:~ ;~i::~~~t

-~

~

-

~

-

··Ijl

~H

2~

;

-

4

-

il--~"·-"_

~7

-

.

Ö

.~J1

I

\V a _t e :r:.-afv oe r_. _. ______ -+. _ _ ---1.

'---I

afvoer d.m.v. water ! \ 249,0 : I

i

!

I en Dowthe~m ____ ~

---

-t

I

L~O~

_

~

'J

~

...

~

__________

._ .. _

~

1.

28~~~

_

~~6

,

~

stoom 1- - ~ .~ i toevoer d.m.v. stoom

stof- en warmte balans per uur voor het gehele proces •

13

-"

1

I

I

I

,

I I I I " I

I

I

I

I I

I

• I I

!

_, I I

I

(

I I. TI De chemische apparatuur. ========================

Van de chemische apparatuur worden de volgende byzonderheden gegeven:

1) Afmetingen en vorm. Dezen berekent men uit het beno-digd volume . Men moet er voor zorgen,dat er steeds een zeker reser

-ve-volume aanwezig is.

2) Diameters van de aan- en afvoerleidingen. Deze bereke-ningen voert men uit m.b.v. de formule:

\

o

=

O'V'~ , waarin:

m \

~m

=

massastroom in kg/sec.

0

_{m is bekend of} kan bepaald

~

v

3)

worden b.v. voor de uOliltherm stroom uit de benodigde

warrntestroom 0 in kVv en de hoeveelheid Vilarmte ,die

Vi

een kg Dow. leve rt

0

_m =

~\I-= dichtheid van de massastroom in kg/m3_{• ~} berekent

men door

₀

_m om te rekenen in een volumestroom in

. /

m.?/sec.

₀

v

.

•

~

= _--ill..

0

.

Soms i s het eenvoudiger di

-0

_v

rekt de formule

o

_v = v,l!' te gebruiken.

= snelheid vsn de mis:3astroom in mi sec. De snelheid

neemt\...~n~:p) arw nl. voor vloeistoffen

3

m/ sec.

voor gassen 10 m/sec. ( Dowtherm

g '" <':' ,'0 mi C DC î r .; 'I

0 . . 0 - - I ü... • / 0 ~ t/ d /."/\ ,

.b' = oppervlak van de leidingdoorsnede • UIt J;'-oerekent men de diameter d :

~

=

V /<,

TI

.. d2

bij een warmteuitwisseling het benodigde uitwisselénd oppervlak m.b.v. de formule

0.. = /, D ~ t , ',vaarin

1'1

rt. - warmtestroom in W.

'PVl

-A

=

het benodigde oppervlak in m 2 •

ij

=

een gemiddelde totale warmte- overdrachtscoefficient

in Vi/m20() • Voor TI wordt een redelijke aanname ge -daan.

/:). t = een gemiddeld temper i tuursverschil tu,3sen de twee warmte uitwisselende media • Men neemt het logarit -mische gemiddelde : 1:::.. t = llt

l - At2

10gd;1/At ₂

,w3arin :

flti en LÜ

2 de ter.rperatuursverschillen aan de ui t

-einden van he~ oppervlak zijn.

Al s men de warmte-uitwisseling d.m.v. een uitwendige ver

-hittings- of koelmantel wil doen pl aats vinden, d2n moet men

contro-leren of dit mogelijL is en zo ja d·~n bepaalt men de afmetingen hi er -14 van.

1

I

I

.

~I I

I

1

,

I

I

"

I

I

I

I

'

I

I·

J 1

I

I

·

I

I I

I

.

I

I

I

I

I

i'

I ! ~

-bij een warmte-uitwisseling d.m.v. pijpen, w.iarin en-om de twee me

-dia stromen, berekent men de t'Eale lengte pijp van een bey:aalde

dia-meter,dus met een bepaald aantal m2; m pi jp, die nodig is. Met de

lengte voor één pijp vindt men het aantal pijpen en de diameter van

de pijpenbundel met de formule D =: mt + as + 2t +

.2

.

%

d_u vraarin:

D

=

gevraagde diameter m

=

constante, die afhangt vun d2

groe-pering van de pijpen en het aantal.

t

=

steek

=

1,4 d , de uitwendige diameter van een pi jp.

u

a

=

aantal schotten in de pi jpenbundel.

s

=

dikte van een schot.

Voor een goede warmt e- overdracht is een bepaalde volumestroom

in een pijp gevJenst ( .iîe") 10000) • Om dit te b'2rei ken 1.'!orden de pi j

-~

l",l

pen in een aantel pesses onderverdeeld.

/,1 '

,,,..,J' 0

v l ~

\

..-/

4) verdere voorzieningen aan d~ ap~~rituur. b.v. roerders,

regelingen van toe- en afvoerstromen en afsluiters.

5,) Constructie material en. vam'Jege de corros ieve eigensc hap-pen van de zuren Doet men 18/8 Cr-~i staal gebruiken.

Al Smelter.

---_. __ .. _._-_._-_ . . - . - -L_cY_lindervormi g vat met conus- vormig (450 ) onders tuk

I 1,2 m

vorm

diamefer

r

-hoogte ! 1,1 m ( cylindervormig deel)

J

toe te v?e;~~

]

charge .recycle

I

o

kW , - . -- - - -.-. .. .

_ _ _ VI __ ___ _ ' __ ~1 , ~ 22,4 1

warmtebron , Dow. gas Dow. gesj ( alleen de condensa tie-warmte )

. ---1

- --- -

I

I

i ---I I

I

I __ __ _ 180°C 250°C

I

9j 96

'1

---i

I i

.-

..t"F

oe

TI

'iV/m2

o

C

_ 1 _ __ _ • _ _ _ _ I

i

beno?:.~_gd ...?pp. i __ I 'kb I ibeschl aar op~. v~orzieningen 1 constructie

-I

materiaal.

I

150 150 l

_

3

,6m2 1, 5m2 l - l .,) .J i . 4,lmL

1,..2m'-Jl'wee aparte ui twendige verhi ttin:;s":'

mantels nl. voor conisch de~l (l,bm~) en voor cyl in- i

2 .

drisch deel

(75

cm hoog :4,lm ).

I

invoer DoVJ. gas 30 mm en 20 mm ; ui tvoer DoV! '--vl02i=-l

stof G mm en b

mm

.

-,--

?-n- en ui tvo~r pa. lOcm~_

<:: roerders, 2 conden.Jpotten, tempera tuurregeling vc::~

de Dm'J. stronen, roterende schuifafslui ter voor i

n-I

I

I

~~J

voer p~. 18/0 Cr-Ni staal

!

I

I

j

I

-I

I

..

,

.. I I I I

I

I

I

I

I

1 -I I I

I.

I A2 .rteaktor. . .r I ----

-voor de reaktor- en gaskoelersberekeningen zi jn de groot3te d

tof-/ ...

f'_/~-..---...--en v..rarmtestromen genomen. De re3ktor moet gekoeld en verwarmd kunnen worden.

I-~o~m .~. gelijk ~an de smelter ; diameter : 1,3 m hoogte

c;§ilin-Idrlsche deel; 1,) m •

!

-

~--~~

J"

;,

i

8

;,;~n

,

;:osi-,,-~

[v~r'i"rmc

-

nT-; e~hi

tte-n-

~2t

~~

'7

.

-gelS

V

~Il

..

~

\VVY-: ! !IJ,;] k\il L: 2 !

'/3

,

~

jo,3 I

25<-2~~

( condensnt ie-warmte) \

Y--'1 _~,'i~\'" \ At oe b5 40 ~O ! Loel en met Do'."!. vloeistof

J

'

( \ l \ . , ; - 20 0 _ . _

-\ .' .,,,,, LJc'jm C 60C 600 600 V3n 180 e (verdampings-warmte)

C" 2 --

--=--\ m j ,14 3,10 3,~O 2 apar te uitwendige mantels.

I) beschikb9.3r .) opp. m '--di ameters 4,6 i Lj.., 6 , 4,6

rloogte van cylindri~che man-tel

075

cm.

.uow. : gas invoer jO en 10 nlm,vl oeistof ui t . 8 en Ij ffiID,

vl oeistof in. b en brnm.,gas uitvoer 50 en c::jmm.

stoom. 100 mln; vullen en l egen 100 rnm.; g33 n3 :r koelers 12U rn.mJ.en vloeistof terug 12 r:l.Ir~.

v

o

orzi

e

ni

nge~

2 r oerders , 2 condenspotten, sp;:; tsche rm,temperatuurire ...

-~

:/.

~

gelingen ?a;;-

fu;

-

D0

r_{• -st;omen,volume- regeling van -de}

,

i

I

~ ",? ~

i

stoomstroom,stoomverdel er,roterende schuifafslui ter

-"

I

voor k,n;. v'..11opening.

~___ J _ _ _ _ ..

J

A3 Gaskoel er 1

----

----De koel ing van ~200e-1400e vindt pl aats door het te koelen gas om pijpen t e l at en stromen,waarin koelwater stroomt ,dat V3n 20-600C in temperatuur st i jgt . De koeler is cyl indervormig.

~~

-

~~

I

~

~~

T

d!=~~~

~

~~

,mil

~~

~~~~/r:iw::~:r

~

:~~~: 2

~

~~

TI

W/mC::°C 80

i

total e lengte m 2bO

i

pi jpen/pass 14

::: I .

A ra 9,75 l engte 1 pijp m 1,5

i

aantal passes : I j

~---"~-~

aantal pi jpen 174 l di ameter koel er ! 0,6m!

! di ameters gasin- en ui tvoer 120 en ~O rnm.;vl oei stof ui t .

' koelw:c-,ter in- en uitvoer l b mmo

l

c:mm

l

voorzieningen ,temperatuursregel ing koehvaterstroom,5 vert icale

I schotten om g~s van richting te doen veranderen.

I

_" __ l_ A4 Gaskoeler 2

--------

-De koel ing van l40- 950C vindt pl aat s in een l ange cyl inde rvor-mi ge bui s met een koelwat ermantel er om heen. (20 - 500e temperstuurs -stijging ). voor een goede w~rmte-ujtwisseling is een geribbeld buis -oppervlak nodig • .ue bo:;.;sn21.aeid in de buis is 1 ,lm/sec',.he>1(Y':"·'U).16

I

I

!

I

i

I

[

I

,)

1

î

• I

I

I _, I !

l.

I

I

I

r

I

I

I

•

I

,

I

I I

I

_I

I

f

\' \

7

~---llïl

k ',

'-

l~

-'-'l,,'

~~am

'

~~~;

koeler 0,-;-; m

G:w

-zr-' - - - - 1 - -. _. ___ "_. -:::. . 1 ~.1t=--__ (J/'7' .,--+-b_2_--t-_l_e_n--=g~t_e_-~ ___ ~~.~ ~ ~ r 3 ,

?

_

m

_

.. _____ .

I U _{N;mC::u C} 50 diama to rs gas in- en ui -t-v-oe-- -r SO mrrÏ----·-' -!. 2 iA m :.>,C5 v180i stof uitvoer 6 mm

koelwater in. en uit . 6 mm

rvoo';;~ieni:;~~-;-- roterende as me-t-;~~' d'i-~-~eter-~a'~ i50--~'ll-:d-i-e---l voorzien iG V0n een ~3ntal schrapers , ( 8 kg

vaste stof per uur ), teE~eratuursregeling van

de buis.

I

de koelwaterutroom, schot ten in

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

-A5 Voorraadtank.

1-1_e_n-..:g=-.t_e _ _ +-2.---=-,) . m

_

1.

_

~~

~~_

t

e

r_~~_

,

_

l

____ _ _ _ _ -_-_"'_-_'

-6-

_

-mm-

_~

.

-

_,

~

'" 1 di98eters inlaat voor vloei :to~ 100 ~m,uit . vloei stof ~

.. - ~ -- .. _--Bl Stoomdcstillatievat.

---

----

-I

vorm ~---~yli~~l~.~·~o-~~~i-i --~-a

t

"

met -~~~~ --;~;;b;eed---bov~n~t-~käls·-

----g'.1sruimte en eerl co __ ûs-Y'crmi :::; (45°) onderstuk .

I

~!~:~:er

=

~

~

~_-

:

-

rovens"u

l~

;-

~:~

:

___

~._

-~~~~~~=~--\

0.

,

..

kW 60

I

warmtebron condensstie-warmte van lJowtherm E

J:.,.

t

°C ,

I

jO l gas v :n 250°C.

Ü

y

V/

m20

c!

(600--<" - ".1--- --,,--- _______________ 1

A m2

I

5,4

i

Beschikbaar oppervlak

3

,

9

m'::. l!.ien

uitVle

_

~di.e;e

I

j ________ 3..ve~hi_~_ting~~nentel om he~_ mi ddenst.uk. _______ ~ - d-i-a-n-'l-e-t-e-r-s-+I- in- en uitvoer Dow. strooEI 30 en 12 IDffi, ;

i I

I invoer vloeistof en uitvoer g s b en 100 mm , i

I I

i

stoom invoer 00 Tum, uitvoer kat . 100 mLl. !I

- ---_ .. ~--_._--+,-_ .. ---~-_ ... ----_ ... _---,---- '-'--'- --_ .. _~--- -;

voorzie- condenspo~,spatscherm,stoomverde18r, ter1peratuursre- '

ningen geling van de uow. toevoer,volumc-regelinc vnn de

:.::;toom toevoer, rot;2rclL~c Gc,lliifDI'sl'Jiter voor k::.:t. afvoer. ' - -- - - - ---_ .. - ' " _.. - , - --- --- . 132 Condensor.

---Zie ;J.j r--

-0

_w kVI Kt; °c Ü W/m2oc 2 Am

I

I

I

I

J

I

I

_I

1

1

i

\

I

l

1

I 1

I

-

,

1

r

!

_I I

I

t

I

I

I

I

I

~

j

I

I

!

,

I

I

~

I

_I

I

I

I

I

I

r

I •

I

I

_I, I I

I

I

153 Extractor.

---De extractor is drietraps en werkt volgens het tegenstroom

-principe. Ze is een liggend cylin~ervormig vat,dat door tussenwan

-den in drie extractie-trap;en is onderverdeeld. Iedere trap bestaat uit een mengel' en een afscheider. De mengers bevinden zich tussen

de ontmengkamers en bezitten elk een door een motor aangedreven roerder. ~e voeding uit de condensor gaat via een voorkamer naar

de eerste mengkamer en wordt gemengd met de lichtste vloeistof ui t de tweede ontmengkamer. Dit mengsel stroomt daarna inde eerste

ont-me~gkamer. Hier vormen zich twee vlocistoflBgen. De bovenste, lichte

stroomt via een overloop de extractor uit n :ar kristallisator 2 .

De zware vloeistof stroomt n::ar de tVJeede mengkamer. Zo doorloopt

de voeding alle trappen in tegen~troom met het extractie-middel,dat aan het andere eind van de extractor n33r binnen komt .

De extractor vverkt vol- D.utoll1o.tisch en zonder regelaars. Voor

een goede \verl;:ing van de extractor is het nodig , dat de ontmenging voldoende tijd heeft om plaats te doen vinden. Zen gemiddelde drij

-vende kracht,een vérschil in dichtheid V3n de twee vlooi3totfen,is

180 ks/rn3. Een semiddelci8 verbli jf tijd VUll de vloeistoffen jn de

ol1tmen~amer van

_-

een half uur is vi.'ldoende . Het evenwicht tussen

-

-

-

-

.

- -_._.

de twee vloeistoffen zal voor C3. 7C~ ingesteld zijn.

lengte Ol~t~~~-'r;sl;}Ll:;--;-r-O,

E

.

~---

-

-

--~~~~gk~-Ii~e;;- --- --

---0

;

5

m

I

11 0,2 m

dismete r 11 0,7 5.!J.l

lengt.:; extractor ê. rr i cliometer extractor 0,75 m

di3~eters leidingen voor extr~ctic-middel,extr8ct en raffina t

voorzieningen

1--

~ _mm , voor 'iroeding 8 mmo

zie tekenine;.

_ ... __ . ____________ .~ _____ .1 ___________ _

B4 en .b5 KristallLu toren.

De kristallisetoren be;3taan uit een conusvormig vat onder een hoek van

85

0 en een onderstuk onder een hoek van

45

0 en uit een met

water vaD 20°0 gekoelde koeler. Door het vat en de koeker circuleert

men een hoeveelheid vloeistof,die 10 maal zo groot is , als de voe

-ding voor do kristallisator. Kort voor de koeler voert men de voeding

lreL:ltief in de circulatie-stroom. In de koeler wordt de stroom,die eè1r1 hoge

snelheid heeft ,gekoeld tot 30°0 • De stroom wordt daarns vi'i een lan~e _o

inleidpijp in het vat geleid,wEl3.r de kristallisatie plaats vindt. In het vat beweegt de vloeistof zich naar boven met een snelheid v~n ca.

I mm/sec en de kristallen verzamele:l zicn dus op de bodem. Op deze manier verkrijgt men een moeie en geleidelijke kristallisatie .

18 De vloeistof in het krist3.11isatie-v~t wordt d.m.v. een over-looprand op peil gehouden.

1

j

1

J

I

I

I

1 , )

I

_I !

I

'\ I

, I

I

r

- - - _ . _ - - - _{- - - -} - _ . - - ---~

-r

I

l\.ristalli:..;.:::;t or 1 Kristallis _tor 2

I

:~

:!!:

e

r

~-

a

-

n fit~:

-

~5

_

:

_

:

~;

el -

[

4

5

~

:

~~

e

i

-

E

5

~

-

T

~

~

-

LI4

5

~ :ri

---·-~·~~~~

! volume m3

·-·-

3

-

7

- - - -

--

.. --

2,9 - - - -- - -- -1 t - - - - -- - - ... -.---- ---. - .. - --' . ---- .- L_ . . .. --- .- .... ---

----diameters in- en uitleid pijpen 25 mm, overstroomopening· 6 mm , afvoer kristallen 100 mmo

voorzi eningon vloeis tofoverloop , roterende sC~1uifafslui ter.

1 = - - - - -- _ .. ----... -.. --_ _. ___ .. __

I - -_ _ _ _ _ _ k_oeler 1 koeler 2 1 . - - - . - - - .. -- --_--~oel~r·-i l~o~l.er ~

~ ~w

I

25,4· 21,0 lengte 1 pijp m

I

2. 1,5

6t e I 9 9 totale lengte m 52 41

Ü

w/m~Oc

1600 600 -antal pijpen

1

26

A m

I

3

,

3

2,7 l i ameter m i 0,3 0,3

27

di -d_u pijPI 20-2'1

I

20-27 ü ameter koelwa-

i

i

I---

v

-

o

-

orzieni~g~~

---i

tempera

tuûr~::g:~:n:n k~~~~::!

:

~st:~;~ :~Q~~

---_'-__ . ___ L ...

BG Op\'Jarmtank.

De overloopvloeistof van kristallisatie-vat 2 wordt in een

cylindervormige tank d.m.v. een stoomspiraal verwarmd van 30-950C.

Er worit stoom van l~Ooc en 2 ata gebruikt.

0

w ki ;,,- l6~O---di :d~l ~'to~~1~Pi~;;1----~r~5-32 . - - - -- - - .

-.A t oe 50 lengte n _. _______ m._

L_

.J

__

_

_

..

____

.. _________ ._

TI

w/m2oe 600 dLsmeters i n··· en ui tvoer vloeistof 6 m...rn

, 2 I

jool. m 0,55 i nvc<'r stOOL" 25 mm

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

voorzieningen condenspot,temperatuursregeling stoomstroom,

volume-regeling extr3ctie-midde1stroom.

B7 en .B8 Tanks.

o

'l'vvee cylindervormige t ,;nks met conusvormig onderstuk (60 )

dienen voor de opslag van de kat . uit het stoomdestillatie-v,:1t en

de recycle-mas~3a ui t kristoL.isator 2. De eventueel meegevoerde

vloeistof v-Jordt via een ov:- ~ooprand terug naar de vaten gevoerd.

De vos te stof viJOrd t Ele t ee.\' J:'ansD~ ortband ne.ar re:.1kt or of smelter .

getransporteerd. DiaDeter~; '/3n de t Dnks zijn 0,6 en 0,5 m. De hoog

-te is 1,5 m.

---

I

i

I

1

1

.

I

I

I

..

I

I

I

I I !.

I

r

r

I

I

I . C Pompen •

---De tekening doet tevens dienst 810 hoogte-sc_{hema. Er zijn 4}

pompen nodig in het proces nl . een pomp om de voeding voor het

con-I I

tinue gedeelte in het stoomdestillatie_{-vat te pompen,een voor het}

extractie-middel naar _{de extröctor en twee circulatie-pompen voor}

de kristallisators _{. Byzonderheden van de pompen staan}

in de

volgen-de t :J.bellen.

opvoerhoogt~type pOElp

:m

[te verpOi11;,en

.

0

lr/min. . ..• "Il_ _

t

-_."

._- ._--

_._-~---

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

_._---.-_._

_... ~ .. _. voedingspomp . extractie-middel ; pomp

5,5

3

,

6

4 enk_{elvJerkende membraam} -t pomp ! i

'I

~ _Tt 11 _ _ _ . _____ .. _ . .j _. _00 ___ . ______ ... _. ___ .. __ '. - .. ---- ----.--- ... -

-. c irculati e-ponp 1 56 j 5 centrifugo.alpomp

c ircula

tie-

p

~

~~

___

~

L

. __

~5

- -

~=I.~-~ ~

_?_.==

~~-

.J

-

~~==--

,t

--- ---_=~~~_~~~

Men _{gebruikt de WegeLnn( centrifug:::,alpomp type L.O}

.met een

zuigbuis van

2

5

mm

e~en

waaierdiameter _{van 17 cm. De maximale c.').} -paciteiten zijn resp. 80 en 50 _{lr/min., de vermogens O,3L~ en 0,25 pk,}

toerentallen _{2825 en 2cOO •} Slot.

Het proces is eenvoudig te regelen. _{Ook het starten en het}

stop-pen _{zullen geen moeilijkheden opleveren.}

Wat de veiligheid van het proces betreft moet men vooral rekening

houden met de corrosieve eigenschappen van de _{zuren. Er is geen explo} -sie-gevaar en e~zijn geen giftige sto~fen aanwezig.

Het ladingsgewijs gGdeelte Ló arbeidüntensief_{. In het ccbntinue}

gedeelte moeten _{om het uur vaste stoffen afgevoerd worden.}

Een arbeids

-ploeg van

3

man is wel nodig.

Het eindprodukt bevat nog een hoeveelheid water • Na de

kristal-lisator _{wordt het daarom nog door een droger geleid}

, waar het m.b.v.

een heet gas gedroogd wordt. Ook de recycle bevat water,dat in de

smelter _{zal verdampen en dat via een ontluchter gespuid}

kan worden.

De berekeningen zijn zeer schematisch en vereenvoudigd uitge

-voerd,zodat de resultaten mede door het ontbreken van kwantitatieve

gegevens niet meer dan grove benaderingen zijn.

- - -

I

i

I

1 "I

j

!

I

-I

•

I

I

I I "

1

I

!'

I t

I

I

I

I

I

,

Literatuur •

1) D.~. van Krevelen en B.A.G. Chermin Chem. Eng. Sci. 1(1952) 66 2)

A

.

P

.

1942389 (1928)

3)

A.P. 1942390 (1928) 4)

A

.

P

.

2189726 (1930)

5) c.s . Robinson en

E

.

R

.

Gil1iland Elementd ofFractional Distillatio

6) H. L. Ward en L.S. Cooper

Fysische Gegevens.

McGraw-Hill Book Cy.Inc. ,

New York 1950 51 J . Phys . Chem. 2~ (1930) 1484 bz.

l

i~~

·

. r--... • _ . pa~ti20 .-.---r-:~ ---l : - -- - - -D ow th ~ e rm Tl ~ - - - , j 1c:c:: I 12c:: :190

r

mo~

~

~

"

~e\'J

iC

~l

t

I

°

: 148 18 :, !temp ~d'rukl cond. dichthei~

)31

i

O !: oe . Iata I ~:!3rmts\rk~:g:_'_'I'---'m;=:J"T· _ _ I smelttemp. C

r

-

kooktem"p. °c 1 - - - --=-. 249 t i>jOO I '284, j

i

100 :'

i

I kJ/kg vIst

~gas

; I ';:;c:;o I~ 05

236

1070 1₂₁ ei \

I

soort. warmte ~ I I, I' - . /

?

,

! ' -=1 , i

i

20°C kg C 1,22 :1,16 . 1,10

!

4,19 l180 [1,0 278 .. J 1..~?_7_t _4-=-,_4 200°C 1,78 ~1,51 .1,47 :2,02 , , 1 -1- - - - - -I sme1 twarmte kJ/kg ! verdamp u It op1ossingswarmte ;143 :315 !';07 ~505 in ·,3ter kJ/kg 0_, "_-Oo[J'J_I -222 :_; -125 :156 366 1I 2260_ ' ve rbrandingsvwrm-

i

_

7')1 ") .... r/\~ ' 7 4: . " e . ö.?, te kcal/mol -771,4 T--- . i dichtheid kg/m3

206cp.32~

1593

:

1527

120°C

~

_•

î082

!

_I 1480 1450 150°C i, 1050

I

, i 220°C :1000 j i 145011197 11~O i1131 1 -I~Elosbaa~~eid

I

in water 1i t .6 dampspanning 95°C

i

0,8 : 0,2

i

0,7

.

633

mm Eg 140°C 114,6 ; 2,0 112,5 220°C 1312 : 60

i

162

i

.

- .. ,- - '- __ _ _ . ..1_' • _ _ _ _ -. _______ J _---> 'i'abel 1

21

1

"

.I

,

'

\

I

_I

I

i

I

I

_I . I

.

.

.

\

!

!

.I

H o .p ~ CO Cl) H s:1 12',-j • ll~

s

~ 10'\ 9 8 7 6 C, . / 4 3 J 1 I

o

\':..

·---~---Kmol pa.,pz. en bz. in de reaktor

als functie van de reaktie-tijd.

(recycle na 2,5 uur)

phthaalzuuranhydride _{_,enzoezuur}

.'

i

----'. " phthsalzuur ... l' ''-, . .,.., "-", - .- - - -- -r - ---..-. .. ----.- - - -... -. - . -- - - - -.- - -~ Grafiek 1 ========= ') ') ';;;'(./., \ (·r:."C '1

~---....

1 ~ ₃

I

I

·

1

\

I

of I ! I

j

~I I

·

1

Î

I

t

1 1_ ~

j

I - ~ , I

,-=t

L -"

/

1/ ,/ // ..' // t,' // ,/ ,/ j, /' / /, I' I /' I

.l"FVOE~

_

-.-J

H:fI •

t

DO.WTHERM E

l

----tr=

_,

~

KOEL'NATER ~----ffi ._~ DOWTHERM C-1>\1- -D~ STOOM I;J " .. _ _ ! QOvv.THERM E W •

•

~.

~

~

-KW I

.'

V--~--

-

m

" J .. t':l- • Or.

L

~ L It I, i , , !TI. I

•

'Kwl

T

1

t

8 ENZOËZUUR J. v, PUFFEL EN

DATUM DEC.'63 SCHAAL

l) \ " \.\ll '-~. ·i

Y:,

~

--

.

- - - ---

..

---~-

.

.

_---

.

--_

_..

_--

-

_

.• _ --., - - -_{. _.---.- - - -}

.

.

_---40

3~~l

~. 20 Jl;!ti~ , . .', \1 , " ,'ils; Y-,

KJ..

10~~: RJ-, l\ benzoëzu@ - ₁₀ ê. V 5~ 1 1 phthroa1zuur

90~90

80 _~~\'/ _~

~-eo

Grafiek 2

~~r

_L70

ternsire di~grcm benzo~zuur­

phth~alzuur-water. (lit.6 en 4)

95

°0

60.

'

~

lYV' . ~ -,_l!{7!l7J~~'~"­_; \

_-

Iï,",.'-_' ~ :-}{- -WvWV\, ~V'.JV\l'I.'VVV\l'V'\l'V\ 60 -ï~;50

6

_ 4 0

~ r:L

70

t)

F·'%

30 o...c!..O 10

~~

w3ter

90

.---\ _{. ,} ...

~~:

~~

.!.-

... -_. .-.. \ ----_ .. --.'\._----., ...

1

I

I

'I. \ ( i \

I

I ) Î 1 I I

J

I

I

I

"i

I 1

.

/

l