Bereiding van hexamethyleendiamine, uitgaande van 1-4 dichloor butaan

(1)

0,

.l!;abrieksschema;

Bereiding van hexamethy1eendiamine, uitgaande van 1-4 dich100r butaan.

.'

C.Sne1derwaard Nwe. Kerkstr.62b

(2)

(3)

en algemene bibliografieen

WS Bibl. wezen aOiLE, R.C. ~ibraries for engineers and

scfentists; scientific aids to d~cumentation. ~exington. Univ. of Kentucky Libraries,

Margaret I. King Library, 1954. 28 cm, 6+8 blz.

Occa~ional contribution, no. 61.

D.B 649 p HALF-CENTURY, . A, of power for Business;

1904-1954.

Newark, N.J., Business Library, 1954. 27 cm, 32 blz.

WS Bibl. wezen HUNGER, H. Katalog der griechischen

Hand-schriften der österreichischen Nationalbi-bliothek; supplementum Graecum.

Wien, Verlag Notring der wissenscha~tlichen

Verbände Osterreichs, 1957. 25 cm, 3+16~ blz~

Biblos-Schriften, Bd. 15.

Afd. L~t. on~erzoek JUGOSLOVENSKI Centar za Tehnicku i Naucme Dokumentaciju. ,

Spisak casopisa za 1955 godinuj sa

medunarcd-nIm skr~cenicáma naslova.

Beograd, 1955. 21 cm, 12+195 blz.

(4)

o

Algemeen overzicht der verschillende proces-sen ter bereiding van hexamethy.1eendiamine.

De belangrijkste uitgangsproducten voor de technische bereiding van

hexamethy1eendiamine, dat wordt gebruikt als grondstof voor de ny10nfa~.

bricage, zijn pheno1, verkregen uit benzeen, en furfura1, verkregen uit ~averstro. Daarnaa.st kan ook acetryleen worden gebruikt, terwijl

tenslot-te het tussenproduc~ dichloorbutaan ook in de petrq1eumindustrie kan

worden verkregen door ch10rering van buteen 2-3.

De verschillende processen zijn samengevat in het schema;

p;::a:~H50H

(4)

C clohexano1

g~~i;8B

Oxyd.m. HN0 3 o • i • v. NH4 VO 3 (1-inezuur (CH2~COOH)2 500 '1< • B,P zuur (3 5 (6 )(7) ( (9) ina9.t ...

FURFURAL C4H30-CHO ACETHYLEEN C2H2

- ~O formaldehyde

400 0 Cu-acethy1ide

Zn~Mn,Fe chromiet

(2)(19)(20)(21)' (19)(28)

Furan _{But n 1-4}

di8~(~~&~*)~

H2, hoge 'T kat.

( 2) (19 ) ( 20 ) ( 22 ) Tetrah drofuran C4HSO

Hel ev. kat H2 kat. (19)( 28) 0) 1 cf 20 atm SO 2 (19)( 28) -=lT-~~dl::...;' c:::.::h::.:l~o~o,-=r...::b=u:-l:i:t=a=an:=- (CH2) 4 C12 NaCN ( 2 ) (~O ~.{

24-l

~ ~5 ) . (26 )(27) nitril (CH2)4(CN)2 reductie (2)(3)(4)(10) (1] )(12 )(13 )(14) (15 ):(Jl&~J (17) (18) (23 )(3.'3)( 34) Hexamethyleendiamine (6H2)6(NH2)2 diol

(5)

o

O·

Algemeen;

Hexamethyleendiamine, systematisch 1-6 diamino n-hexaan geheten en voortaan aangeduid als HMD,

fabricage va~ de groep polj-amide·n, die~;onder de de were~dmarkt is gebracht en onder anderen kan

dient voo~

naam Nylon op dienen voor de vervaardiging van synthetische vezels. Nylon wordt verkre-gen door een tweebasisch carbonzuur, meestal adipinezuur, in reactie te brengen met een diamine, meestal HMD, waarbij lang-gerekte ketenvormige moleculen ,ontstaan.

Wegens de toenemende behoefte aan Nylon is er een

streven naar een zo goedkoop mogelijke productie .. De verwerking

I

van furfural heeftw.a.t dit betreft perspectieven, daar he~

terst goedkoop en als ruw materiaal zeer zuiver

Y~;~wijl

er

bij de verwerking van furfural

mogelijkh~e~s:taan

tot de

nevenbereiding van 'waardevolle furanderivat~n'2d;è~wijl tenslotte

de andere nyloncomponent - adipinezuur - eveneens uit furfural

kannworden verkregen (nog geen technische toepassiag).. (20)

'Eèn va~ de tussenproducten bij de verwerking van furfural tot

HMD

is

1-4

dichloorbutaan. De opdracht was, een

fabrieksschema op te stellen, waarbij men uitgaande van

1-4

di-chloorbutaan tot HMD komt.

Om een idee te krijgen van de te produceren hoe-veelheid ~lD werd gebruik gemaakt van het feit, dat men bere-kend heeft, dat men onge,veer 107 pounds furfural kan verwerken

. .

ter voorziening in de ~1D-behoefte voor de nylonfabricage in

het gebied met actieradius 50 mijl in de staat Illinois (Am.)

.l20). Dit komt neer op de voorziening van nylon aan: ongeveer

7

een millioen Amerikanen. In aanmerking nemende, dat de behoef t e /

aan nylon bij de Ne~erlander gemiddeld aanmerkelijk lager ligt

dan die der Amerikaan zou dit neerkomen op een verwerking van

jaarlijks ongeveer 5000 ton furfural. Hierui~ ontstaat ongeveer

3500,ton _I.IID1p, wat neerkomt op een uurproductie van ca 500 kg.

H~t hiernavolgende fabrieksschema zal dan ook opgesteld zijn

naar deze uurproductie.

(6)

0 o

Reactiemachanisme van het gevolgde proces;

Bij de verwerking van 1-4 dichloorbutaan tot HMD treden de volgende reacties op;

(CH2)4CL2 ~ WaCN _~(CH2)4Cl CN + NaCL

1-4 diCl butaan ' 4 Cl valeronitril

(CH8)4Cl CN + NaCN' _---7' ( CH2)L1(CN)i + NaCl

4 1 vaIeronitril adiponitri (CH 2)4CI 2 + 2 NaCN 6C-;h ~ (CH 2)4( CN02 ... 2 NaCI ( CH2)4(CN)2 ... 2 H2 _---7' (CH2)5·CN.NH2 . adiponitril 5 aminocapronitril (CH2)5.CN.NH2+ 2 H2

5 amino capronitril ---;;. hexamethyleendiamine ( CH 2) 6 (NH 2 ) 2 .

(7)

De bereidigg van adiponitril;

Voor de bereiding van adiponitril uit 1-4 di.chlootbutaan

door reactlbe met natriumcyanide zijn tw'ee werkwi~zen mogelijk, namelijk

reactie in een vloeibaar medium en

reactie zonder gebruik van hulpstoffen.

Gebruik van methanol of aethanol '(25),(26) als mediu~ eist

een zeer langdurige,reactietijd'wegens de lage temperatuur,

WaarbijJ~

de reactie plaatsvindt, dit tengevolge van de lage kooktempe:-atuur van de media.

Het nadeel van de lan.~e reactieti j d kan enigszins worden

ondervangen door een hoger ko~ende stof als medium te gebruiken,

Maar-bij dan tevens minder teerachtige bestanddelen als Maar-bijproducten

ontstaan (27).

2~

... '&"t'

WC~nA.-v~ ~

De eis, gesteld aan het hoogkokende medium, is, voldoende

o

natri umcyanide op te lossen. Zo, kan men de reactie ui tvoereri, door

de monoaethylaether van aethyleenglycol als medium te gebruiken, ,waarbij men enige tijd onder terugvloeiing laat koken, wat

aanvan-kelLik gebeurd door de eigen reactiewarmte, maar later onderhouden moet worden door warmte van buitenaf toe te voegen (2~).

Ter.verwijdp.ring van de zouten moet het reactiemengsel worden opgeroerd met water, waarbij adiponitril zich als een aparte laag afscheidt.

Voordelen aan deze werkwijze verbonden zijn de geringe pro-ductie aan teerachtige bestanddelen en de hoge omzett.ingsgraad van 95 %,

namelijk 90

%

adiponitril en 5

%

4-Chloor valeronitril

Nadelen, gezien tegenover het proces zonder gebruik van hulpstoffen zijn;

o

de. moeilijk op te heffen emulsies, die adiponi tril in de waterlaag geeft:

zodat extractie van de waterlaag en destillatie van het extract nood-zakelijk is,

de adiponitrillaag bevat nog water, dat extra moeilijkheden met zich meebrengt bij de zuivering door destillatie,

he~oces~zee1moeilijk continu uit ~voeren door de moeilijkheden

I - - - - - - - .

voor de stofafvoer en ook en vooral door de slechte regelbaarheid van het proces wegens het aanvankelijke stormachtige verloop van de reactie en het na verloop van tijd noodza1r_{elijkc.toevoeren van warmte van}

buitenaf ter voleindiging van de reactie.

uit deze overwegingen wordt in het fabrieksschema de voor-keur gegeven aan de continue werkwijze, waarbij geen gebruik wordt ge-maakt van een hulpstof als medium, maar w'aarbij een mengsel van natrium-cyanide èn dichloorbutag,n continuuin de reactor w9rdt gevoerd. Door bij het in gebruik steXen van de reactor warmte van buitenaf toe te voeren,

(8)

o

.wordt de exotherme reactie op gang gebracht, waarna door koeling de

vereiste temperatuur (~ooo) in stand wordt gehouden.

De druk in de reactor is verlaagd. In het schema is een druk van 300 mm Eg in de reactor aangehouden. Bij deze druk worden de tempe-raturen bij condensatie en destillatie niet al te hoog en is de terug-voer nan niet gecondenseerd adiponitril met de recycle nier erg groot.

Onder genoemde omstandig1-J.eden worden adiponitril, onomgezet chloorbutaa.n en chloorvaleronitril gasvormig uit de reactor afgevoerd,' terwijl het ontstane natriumchloride en onomgezet natriumcyanide,

geholpen doordat het mechanisch in bwweging wordt gehouden, continu uit de reactCl7rverwijderd worden. (24)

tiet gebruik van natriumcyaniàe verdient alleen voorkeur boven het gebruik van koper, zink, kalium of',andere cyaniden door de

aanzien-lijk lagere kostp~ijs (24).

~egens het ontbreken van literatuuropgaven betreffende het rendement van dit proce,s wordt voor de berekening aangenomen, dat

70

mol% van het tota'i3.l aan ingevoerd dichloorbutaan en

chloorvalero-nitril wordt omgezet in adipochloorvalero-nitril, 15 mol% de react~r.ais

chloorvale-roni tril verlaat en 15 mol~ als adiponftril. Voor de materiaalbalans,

noch voor de warmtebalans wordt rekening ~ehouden met het ontstaan van

hoger kokende stoffen als bijproducten.

Het niet gereàgeerde dichloorbutaan en het chloorvaleronitril

wordt na scheiding

~latie

w"eer in de reactor teruggevoerd,

zodat het effectieve rendement van het proces 100

%

bedraagt.

Dit kan in het volgende s~B~eem schematisch worden weergegeven;

diCl butaan 0 15 mol

Cl valeronitril ,0,15 mol)

(9)

o

keuze van de reactoruitvoering voor de bereiding van ádIDp6nitril uit 1-4 dichloorbutaan en natriumcyanide.

Voor de uitvoering van de reactor, waarin de reactie tussen 1-4 dichloorbutaan en natriumcyanide wordt uitgevoerd, zijn drie

mogelijkheden;

a) Eedideale menger in een vat, dat uitwendig kan worden verhit

(~~koeld;

I

~

'---~

b) Een draaiende as met vleugels in een horizontaal opgestelde buis, die uitwendig kan worden verhit en gekoeld;

R

z

c) Een vat met holle platen voor_ verhitting of koeling, voorzien

., R

met roerarmen; I _ ~

.--_ _ ) Z

----1---De betekenissen der letters in de tekeningen is; I -; invoer van het dichloorbutaan-natriumcyanidemengsel

R afvoer van het gasvormige mengsel reactieproduvten ( adiponitril,

chloorvaleronitril, dtchloorbutaan en hoogkokende producten).

Z afvoer van vaste reactfueproducten (natriumchloride, overmaat

natr~umcyanide en niet-vluchtige organische stoffen).

(10)

o

Voor de uit~erking van het fabrieksschema ~ordt van deze drie werkwij zen de twee'de, (b) geprefereerd oi;> grond. van de volgende overwegingen;

Uitvoering a) berust op eent!i.deale menger", welke in wer1<elijkheid nooi t kan ,.,orden bereikt, rmaar in het onderhavige geval ni et_ eens

w'ordt benaderd, daar een zeer dikke pasta in beweging gehouden en goed gemengd moet worden ti idens de reactie. Bovend.ien zal de afvoe'r van de vaste reactieproducten ernstige moeilijkheden met zich mee-brengen, d.aar wanr het roeren geen hulp in deze is te verwachten, zoals wel het geval is bij de andere ilitvoeringen .

. uitvoering c) is evenmin te preferenen, daar hier, nogmeer dah bij a), kans op kortsluitmng en dode hoeken in de reactor bestaat.

üitvoering b) heeft het voordeel, dat de Mans op optreden van dode hoeken rn de reactor minimaal is, en,àls ze optrèden, dan contiinu aanwezig,3ijn, zodat hun schadelijke werking gering is. verder is kortsluiting - mede door,de horizontale opstelling van de reactor.- onmogelijk, terwijl de mengende werking van de vleugelas gekoppeld is aan een mechanisch stof transport, wat de afvoer der zouten vergemakkelijkt. Tenslotte w'ordt, meer dan bij de andere op-stellingen, bereikt, dat de omstandigheden, waarin de stoffen komen te verkeren, door de hele stofmassa heen dezelfde zijn en er geen vermenging kan mptreèen van afgereageerde stof met vers ingevoerde.

(11)

o

De bereiding van hexamethyleendiamine;

De bereiding van hexamethyleendiamine kom~ principieel

neer op de reductie van adiponitril bij weinig verhoogde temperatuur met hoge-druk waterstof onder invloed van een hydrogeneringskatalysator, waarin vooral cobalt een zeer belangrijke component is, hoewel kata-lysatoren op nikkelbasis ook zeer goed bruikbaar zijn, beiden eventueel gecombineerd met chroom of koper. De keuze van de katalysator is -echter niet van groot belang voor de bepaling van het rendement; be-langrijker is de keuze van het medium, waarin de reactie zal plaats-vinden, De vier belangrijkste media - waarbij dient te worden opge-merkt, dat de eerste twee wegens de hoge kostprijs niet voor industri-ele toepassing in aanmerking komen - zijn;

aminomethaan (laboratoriumschaal) (14) dioxaan methanol ammonia~ (1) (laboratoriumschaal) (industrie) (industrie) (16 ) (10)(ll)(1~)(16)(17) (33)(34)(12)(17)(18) Men zou de reacüè ook kunnen uitvoeren zonder gebruik te maken van een medium, -maar het gebruik van een medium biedt

verschei-dene voo~delen, waartöe voornamelijk behoren;

vergemakkelijking van de ,stof-toe- en afvoer betere temperatuurcontrole

spoelen van de katalysator, waardoor kleine hoeveelheden water en teren

van de katalysator worden ~erwijderd ~lo)

Methanol is zeer goed bruikbaar wegens haar complete mengbaarheid met de -dinitril en de daarmee corresponderende aminen en wegens haar goedkoopte, terwijl dé reactietemperatuur over het algemeen

"<';:- laag genoeg is om ongewenste methylati e niet te laten optreden~ Ib).

() In dit fabrieksschemap

wor~~

ammoniaKals medium

geprefe-reerd, daar dit naast de gunstige eigenschappen van methanol nog een zeer

belangri~ke eigenschap bezit, welke vooràLl van belang is, als de cl'lD als grondstof voor de nylonfabricage moet dienen. hOOD kan namelijk onder

ammoniaka~spli$sing cycloazohexaan vormen, dat - in kleine hoeveelheden reeds ~ zeer schadelijk werkt op de nylonfabricage, doordat het de vormin~

van lange nylonmoleculen ontijdig afkapt. Ammoniak heeft, vooral onder in-vloed van de hydrogeneringskatalysator, de gunstige eigenschap door terug· dringing van het evenwicht de vorming van cycloazohexaan te voorkomen (33· De katalysator wordt bereid uit twee delen cobaltoxyde en een 34 deel koperoxyde, dat na menging, samensmelting ,en fijnmaking wordt gezeefl De fractie 8-14 mesh wordt gereduceerd met waterstof bij 375 0 C.Met deze katalysator ,wordt een omzetting van 91'% in HMD bereikt bij T 125 0 , 600 a' druk en een invoersnelheid van 39 g adip ./152 g ammonia'1'hr/'loo mI. kat (18

(12)

o

Ui t de reactortop Ivordt 45 mols waterstof per mol afgevoerd HMD afgev0erd en weer onder in de reactor ingevoerd. De voordelen van deze gasrecycle zijn;

betere warmteverdeling in de reactor

I

constante waterstofdruk door de gehele reactor

door wisseling van de stromingsrichting van de vloèistIDf in de reactor beter contact met de katalysator en minder kans op kortsluiting in de stroming van de vloeistof door de katalysator. (18).

Het bodemproduct bevat de organische stoffen, opgelost in

vloeibare ammonia~. Door drukverlaging en warmtetoevoer kan de ammonia~

in een verdampstation worden verdampt om na condensatie weer als proces-medium in de reactor ingevoerd te worden. Aangenomen wordt, dat niet alle ammoniak hierbi j verdampt, zodat !let restant moet worden verwi:i derd, door de organische vloeistof door een, met Raschig ringen gevulde kolom te leiden, waarbij de druk op 1 ata wordt gehouden.

Na scheiding door destillatie kan het niet gereageerde adipo-nitril en het amino-caproadipo-nitril weer in de reactor worden teruggevoerd, zodat het effectieve rendement - aangenomen, dat er een verwaarloosbare

hoeveelheid bijproducten ontstaat - van het proces 100

%

bedraagt.

In de literatuur wordt niet aangegeven, waar de 9

%

niet-in-HMD-omgezet adiponitril blijft. Voor de berekeningen wordt aangenomen, dat de helft hiervan de reactor als adiponitril verlaat en de andere helft als aminocapronitril. Het proces kan dan schematisch worden

weer-gegeve'n als; adiponitril

aminocapronitril

adi onitril hexameth leendiamine

(0,91 mol) 0,91 mol)

Opgemerkt dient te worden, dat, indien het HMD voor de nylon-fabricage wordt gebruikt, men niet kan volstaan met zuivering 'danr alléén

destillati~, daar het op deze.wijze niet kleurloos is te verkrijgen. Men moet dan het HMD destillaat behandelen met lucht-doorblazing, nadat

op 1000 dIn HMD 50 dIn NaOH (500 Bé) is toegevoegd. Het zuivere HMD

(13)

.Physische constanten, gebruikt bij de berekenin,g;en; Kookpunten; water Dowtherm A Ammon:il.aK

, ,

Dichloorbutaan 4-Chlorovaleronitril Adiponitril

, ,

,

1500 (5 ata) 2570 (1 ata) 680 (6!B ata) 1250 (99 ata) 161-1630 (1 ataj

1610 (1 ata) Aangenomen naar B760= 1610 voort(. verb. 1900, (40 mm )}

2200 (110 mm) Allen geschat naar de waarden

. 0 B₂₀

=

180-1820 & B_{760 : 295}0

250 (210 mm)

Aminocapronitril ~35° (40 mm) Naar B14

=

1170

&

B₂₇

=

1260

Hexamethyleendiamine 1100 (40 mm)

o·

Vormingsenthalpiëë;J.;

o

De' opgaven gelden voor ~Hf bij' 250 C

1-4 di chloorbutaan 37,3 kcal/m,ol --adiponi tri 1 19,2 " (31) hexamethyleendiamine - 25,5 " ~ natriumcyanide natriumchloride waterstof - 22,5 - 98,3 0,0

"

,

(31) (31) (31)

(14)

o

(15)

o

Warmtecapactteit~n;

Aangèzien er in de literatuur geen gegevens worden verstrekt over de warmtecapaciteiten der voorkomende organische stoffen, worden deze allen berekend aan de hand van wel bekende gegevens, uitgaande van de spe-culatieve verond erstelling , dat er: een cumulatieve' groepsbij drage bestaat.

C n-butylchloride

=

0,451 cal/g ~ 41,7 cal/gmol a)

C

n-bu~aan

=

53,1 "

Uit a) en c) volgt, dat een substitutie van een aliphatisch chlooratoom door een cyaangroep een toename in de soortelijke warmte geef1

van 43,2 - 41,7

-=

1,5 cal/gmol, zodat gevonden wordt ;voor;

C adiponitril

=

C diCl b~taan..J 2 x 1,5 :: 54,6 'cal/grool

Uit e) en f) volgt, dat substmtutie van een aliphatisch water-stofatoom door een amino-groep een toename in·de soortelijke warmte geeft

van 53,4 - 37,9 ~ 15,5 cal/grool, zodat gevonden wordt voor;

C aminocapronitril~ d) 4 15,5 ~ 67,9 cal/grool en

Uik.;?,eze waarde en die voor adiponi tril volgt, dat de reductie van een cyaangroep tot een aminegroep een verhoging in de soortelijke warmte geefi

van 67,9 - 54,6' = 13,3 cal/grool, zodat gevonden w'ordt voor;

Chexamethyleendiamfn~ aminocapron.

+

13,3

=-

81,2 cal/gmol

Uit de literatuur is bekend, dat

C n~triumchloride

=

10,79 + 0,0042 T, NaCl wordt opgewarmd van 250 tot 300 , dit is een gemiddelde T

=

435 0 K. Ingeyuld geeft dit

(16)

o

Verdampin~swarmten; A H ammonia I< (~S" ) A ~ H water $ ata ~ H Dowtherm A 1 ata t:> H adiponitril

=

230,3 kcal/kg '= 590 kcal/ kg ~ 70,2 kcal/kg

=

14,15 kcal/mol

, Aangezien er in de literatuur geen gegevens word.en verstrekt over de warmtecapaciteiten der andere in het proces voorkomende stoffen, worden deze allen berekend aan de hand'van wel bekende gegevens, uit-gaande van de speculatieve veronderstelling, dat er een cumulatieve

groepsb~jdrage bestaat. Tengevolge van het speculatieve karakter der berekende waarden der verdampingswarmten vlOrdt er bij de verdere bere-keningen geen temperatuurs- en drukafhankelijkheden beschouwd.

Bekend zi j n,

AH

methaan '::. 122 cal/g

=

1,95 kcal/mol a~

4 H, ::: ₁₀₃ ::. _5,20 _b) methylchloride

' ,

,

A _H :. _86,8 ::. _5,04 _c) n-butaan

' ,

' ,

, ,

4 _H ₈₆

=

_6,19 A g) n-pentaap. _,

-

,

b)

Uit a) en volgt, dat substitutie van een aliphàtdlahh

waterst0fatoom door een chlooratoom een toename in de verdampingswarmte

geeft van 5,20 - 1,95 =3,25 kcal/mol, zodat gevonden wordt;

A ~ 'dichloorbutaan

=

zod.at gevonden wordt voor

A H

=

(17)

o

Materiaalbalans van het volledtge proces;

De volgende materiaalbalans is opgesteld bij aanname van een verwaarloosbare hoeveelheid nevenproducten en een verwaarloosbaar verlies bij destillaties en dergelijken.

De fabriek is opgesteld naar een uurpllJoductie van 4 kmol

hexamethyleendiami ne" waartoe 4 kmol di chJl:oorbutaan moet worden ingevoerd Alle, in dit overzicht vermelde,hoeveelheden, gelden per uur.

De ingevoerde 4 kInol dichloorbutaan vórmt 70 mol% van de

" I

tot,1tle invoer van reactor I, de resterende 30 mol% worden gevormd door

de recycle, bestaande uit dichloorbutaan en chlorovaleroni~ril (1:1).

Samenstelling van.de recycle;

,)

1-4 dichloorbutaan 15/70 x 4 kmo 1 ':r ID98~6 kmoI.::' 108,9 kg

J

regeneratie worden gebracht om de overmaat natriumcyanide terug te winnen

Na condensatie en zuivering door destillatie wordt het adipo-. nitril (4 kmol

=

432 kg ) gereduceerd tot ~lD, waartoe het, na menging

met de recycle van de reductie en koeling,met amm~niak worêt ingevoerd

inde tW'eede reactor.

Deze 4 kIn01 adiponitril maakt 91 mol % uit van de totale in-voer aan organische stoffen. De resterende 9 mol % wordt· gevormd door de

recycle,'bestaande uit 4,5 mol.% onomgezet adiponitril en 4,5 mol

%

5-amino caproni tril. De samenstelling van de recycle i,s ;

adiponitril 4,5/91 x 4 kmol 0,198 kmol - 21,4 kg

aminocapronitril4i,5/91 x 4 kmol 0,198 kmol - 22,2 kg.

Aan organische stof wordt in het totaal in de reactor gevoerd

475,6 kg. 152/39 gew.deel hiervan geeft de in te voeren hoeveelheid

vloeibare ammonia~. dit is 1849,8 kg. Deze ammonia~is afkomstig van de

(18)

o

door verdamping en condensatie weer kan'worden teruggewonnen.

Door de waterstofconsumptie (16 kmol) e~ verliezen door lekkage

van ammonia~en waterstof moet onderin de reactor waterstof en ammonia~

suppletie worden toegepast.

Uit de top van de reactor wordt per kmol afgevoerd HMD 45 kmol. waterstof onttrokken en onder in de reactor ingevoerd. Deze waterstof bevat eyeneens ammoniak, waarvan de partiële druk is 99 atm.(125 0 ). De totaaldruk is 600 atm., zodat de ~~tènstof een druk van 501 atm heeft • . In het totaal wordt er 4 x 45

=

180 kmol waterstof rondgepompt, de

meege-voerde hoeveelheid.ammoniak is-dus

9~/50l x 180

=

35,6 kmol

=

606 kg. Het volume van de gasrecycle is;

215,6 x 22,4 x 1/600 x 398/273

=

11,75 m3

475,(;/39

Het~,

door de katalysator in de reactor ingenomen, bedraag x 0,1 = 1,22 m3 •

Na ver,.,ijdering van de ammoniaK wordt het HMD van onomgezet

adiponitril en 5-aminocapronitril ge~uiverd door destillatie.

Het bodemproduct, de recycle, moet in de reactor worden teruggevoerd, nadat· het van hoger kokende bijproducten is gezuiverd door destillatie, waarbij het aminocapronitril uit de top wordt afgescheiden en het

adiponitril wordt afgetapt van die schotel uit de destillatietoren, waar haar concentratie maximaal is.

Een schematisch overzicht van (let vo11edige materiaalbalans wordt gegeven op bldz 16.

(19)

SUPPletie

I I I I I I I I r _70/% _15),15 I I I I _I I .I I

I

"

. AdiEonitril 4 kmol, 432 kg I I _I I ' I I I I I _I _I I I ₉₁₁

_%

_4,5A4,5

I I I I J I I I I I

I

I I I I 1 hexameth leendiamine 4 kmol, 464 kg I. :..

Dichloorb~taan

0,856 kmol, 108,9 kg I Chloorvaleronitril

ra

0,856 kmol, 100,7 kg I adiponitril 0,263 kmol, 28,4 kg

..

I

...

-I

Adiponi tri 1 0,198 kmol

ra

_. _I Amlno-capr , 21,4 kg onitril 0,198 kmol , 22,2 kg

..

,

(20)

o

0

Warmtebalans van het volledige proces;

De volgende warmtebalans is opgesteld bij aanname van een ver-waarloosbare hoeveelheid warmteverlies ten gevolge van straling, vor-ming van ongewenste nevemproducten en stofverlies door lekkages en destillaties, en dergelijken, terwijl aangenomen _. _, wordm~ dat de gas-compressoren zo worden gekoeld, dat het uitkomende gas de vereiste temperatuur heeft, met uitzondering van de gasrecyclepomp van de adiponitrilbereiding.

Reactor I voor adiponitrilbereiding;

De recyclevloeistof heeft een temperatuur van 1600 (zie later), het ingevoerde dichloorbutaan en natriumcyanide 150 C.

De

re~ewarmte

bij

~iS;

.

bHto~.- ~HdiClbut - 2 ~HNaCN + AHadiP •. ~ 2 AH NaCl

=

37,3 ~ 45 T 19,2 196,6 = 95,~ kcal/mol

Er wordt 4 kmolomgezet, dus dè totale reactiewarmte is

4000 x 95,1 380400 kcal

Door afkoeling van de 1-4 diCl butaan

Chloorvaleronitril Adiponitril

recyclestoffen tot 25 0 komt 0,856 x 51,6 x (160-25) 0,856 x 53,1 x (160-25) 0,263 x 54,6 x (160-25)

Totaal vrij Hiervan wordt opgenomen voor verwarming;

1-4 diC;t.butaan 4 x 51,6 x (25-15 )

natriumcyanide 13,18 x 17,6 x (25-15 )

diCl butaan (recycle)'0,856 x 51,6 ~ (300-25 )

Cl valeron

, ,

0,856 x '53',1 x· (300-25)

Adiponitril (rec. +prodJl., 263 x 54,6 x (300-25 )

Natriumcyanide 5,18 x 17,6 x (300-25 )

Natriumchloride 8 x 12,6 x (300-25 )

en voor verdamping;

diClb~taan (recycle) 0,856 x 11,9

Cl valerOri.

,

0,856 x 11,2

eveneens warmte vrij; 5963 kcal 6136 kcal 1941 kcal 394440 kcal 2064 kcal 2320 kcal 12147 kcaï 12500 kcal 64009 kcal 25071 kcal 27720 kcal 10186, kcal 9587 kcal

Totaal opgenomen 225925 kcal

(Bij deze berekeningen is dusaangenomen, dat verdamping plaa.ts vindt

bij~

wat een fout in de berekening geeft, maar werd gedaan om de berekening eenvoudig' te houden)

Inhet geheel moet aan de reactor 'vorden onttrekken

394440 - 225925

=

168515 kcal , dat wordt onttrokken met water van 250 C dat vlordt opgewarmd tot 40 0 C ... , waarvan nodig is 11234 kg.

W In het verdere proces wordt voor de koeling overal het water gebruikt,

dat afkomstig is van de ammmnia-condensor en deze bij 250 verlaat, dit om de hoeveelheid koellvater in het koelwatercircuit te verminderen en om de pompkosten van het koelwater laag te houden.

(21)

o

Berekening van de invoertemperatuur van de producten in reactor I; (160 - X)(0,263 x 54,6 T 0,856 x 51,6 + 0,856 x 53,1) (afk.recycle)

=

(X- 15)(4 x 54,6"+ 13,18 x 17,6) (verw. ~nvoer)

X::.- 420 Condensor procesgassen;

Druk adiponitril uinvoer 7/10 x 300

=

2iO mm, dan is kpt 2500 . De gas~en moeten dus eerst worden afgekoeld van 306 - 2500•

De soortelijke warmte van alle gassen (ze zijn alle meer dan 2-atomig) is te stellen op 8 kcai /kmol, zodat voor de afkoeling nodig is;

(300-250) x 8 x (4 ~ 0,856 + 0,856 ~ 0,263 ) 2390 kcal

Het niet gecondenseerde gas word.t afgekoeld tot 1900 , daarvoor nodig;

(2?0 - 190) x

8

x (0,856 + 0,856+ 0,263 ) 948 kcal

Verondersteld word.t voor à,e berekening, dat het adiponi tril geheel

condenssert bij de gemiddelde telPperàt,uur, deze is 220 0 • Voor afkoeling van de gassen tot 220 0 , voor condensatie en voor

vloeibare adiponitril tot 1900 moet resp. worden

afkoeling van het onttrokken;

I

960 kcal

I

56600 kcal

t

6552 kcal gaskoeling; (250-220) x 8 x 4 condensati e; vlst.koeling; 4000 x 14,15 (220-190) x 4 x 54,6 Totaal af te Hiertoe is nodig 1349 kg water 250- 300•

Condensor recyclegassen;

,----.:;...::..----~

...

voeren 6Q1~60 kcal

. ~--'

Alvorens gecOndenseerd te worden, worden de gassen eerst ge-comprimeerd tot 1 ata, wafrbij de gassen een hogere temperatuur krijgen;

T2/Tl =c. (F)2!Pl) :Tl :::- 1~00

C,

T 2 ':::" 3l?2° C.

De partiaa.ldruk van adiponi tril ~n het ge'comprimeerde gasmangsel is 4/30 x 760 ~ Ilo mm Hg. Bij deze druk begint adiponitril met

condenseren bij 220 0• Aangenomen wordt, dat adiponitril volledig

con-denseert bij deze tem~eratuur en dat het dichloorbutaan en

chloro-valeronitril condenseert bij 1600 .

Afkoeling gas, condensatie en afkoeling vloeistof

gaskoeling (312-220) x 8 x 0,263

condensatie 263 x 14,15

vloeistofkoeling 0,263 ,x 54,6 x (220 - 160)

Voor afkoeling en condensatie van de andere gassen

afkoeling gassen (312-160) x 8 x (0,856 + 0,856) condensatie diClbut 856 x 11,9 condensatie Cl Valer.856x 11,2 adiponitril levert; 193 kcal 3721 kcal 859 kcal

moet worden onttr~~n

2082 kcal 10186 kcal 9587 kcal Totaal af te voeren 26628 kcal Hiertoe is nodig 5326 kg water 25-30 0 •

(22)

Desti:L1atieko10m voor adiponitri1desti11atie;

Deze, noch een der volge"nde destillatietorens kan naar bevee-digir:g worden doorberekend wegens het gebrek aan phys;r.sche constanten en het niet weten, wèlke stoffen en welke hoeveelheden daarvan als nevenproducten ontstaan.

De kolom werkt op een vacuüm van 40 mmo H~t adiponitril wordt op een temperatuur van 1900 ingevoerd en bevindt zich dus op haar kookpunt

Aannemende, dat er uit de bodem ge,en product wordt afgevoerd,is

de~n .de~

bodemreboi1er ingevoerde warmte gelijk aan de uit de topcondensor ont-

~

trokken warmte en is, werkende bij een terugvIOeiVerhOUding'(jl)

3/2 x 4000 x 14,15 ' . 84900 kcal

Voor de topcondensor is nodig 5660 kg koelwater 25

2

40 0 ,

Voor de reboiler, welke gevoed wordt met 1 ata Dowtherm A damp, is

nodig· 84900!70,2

=

1212 kg Dowtherm A damp 1 ata.

Bet gecondenseerde Dowtherm (2570 C) wordt in de destillatietoren voor

o

de destillatie van adiponi tril en aminocaproni tril 'Van de

ffiVID-reactor-recycle gebruikt als verwarmend middel in de reboi1er. Heactor 11 voor de reductie van adiponitril;

De temperatuur i~ de reactor wordt op de vereiste hoogte.ge~

houden (125 0 .C),door de temperatuur van de invoer zo te kiezen, dat ze door de vrijgekomen reactiewarmte juist op 125 0 wordt verhit (l8).

De reactiewarmte bi j 25 0 C iS;'

~ H

= -

AH

0 + AH

= -

19,2 - '25,5 ~ - 44,7 kcal/mol

tot. adlp. HMD

Er wordt 4 kmolomgezet, 'dus de totale vrij~omende reactiewarmte is

4000 x 44,7 178800 kcal

Deze warmte moet volledig worden opgenmman door te koele invoer;

"hexamethyleendiamine; (125-25) x 4 x 81,2 32480 kcal

o

Aminocapronitri1 (recycle)(1'25-X) x 0,198 x 67,9

Adiponitri1 ,,(125-X) x 0,198 x 54,6

Adiponitril, voeding (~5- x) x 4 x 54,6

AmmoniaK _...,

(L)

(125-x) x 1849,8 x

S.W •

S.W.

is de soortelijke warijlte van vloeibare ammonia~in cal/g en is een

~unctie van de temperatuur.

De recycle wordt op dezelfde temperatuur als ammonia~ingevoerd, eveBals

de voedingsadiponitril, daar deze stoffen met de ämmonia",gemengd moeten worden op het kkokpunt van ammonial<, zodat ze dus eerst moeten worden ge-koeld tot deze temperatuur. (X).<

oDe vergelijking wordt;

(125 - Á)(0,198 x 67,9 + 0,198 x 54,6" + 1849,8 x

S.W.)

+ (25 -

x)x4 x

546

=

178800 - 32480

(23)

Dbordeze verge1l:ijking proberend op te lossen (Lv.m. de

temperatuurs-afhankelijkheid van

S.W.)

wordt gevonden X ~ 680 •

Hieruit, volgt, dat ammoni~bij 680 verdampt en weer gecondenseerd

moet wordèn (dit is bij een druk van 31 ata) en dat de voeding en de recycle tot 680 moet worden gekoeld.

Verdamping ammonial:

Bet ammonia~organische stofmengsel wordt in de verdamper inge-voerd bij een temperatuur van 1250 • De toe te voeren warmte wordt

gevonden, door de warmte, welke door de afkoeling tot 680 vrij komt, af te trekken van de .verdampings~armte.

De verdampingswarmte is 1849~8 x 230,3 426009 kcal

Door de afkoeling komt er vrij voor;.

EMD (125 - 68) x 4 x 81,2 18514 kcal Aminocapronitril(125 - 68) x 0,198 x 67,9 766 kcal ( ) Adiponitril (125 - 68) x 0,198 x 54,6 616 kcal

o

Ammoniak (125 - 68) x 1849,8 x S'.

w.

Totaal vrlJ

Er moet dus worden toegvvoerd 426009 - 171857 ~

2lJ:-5J,96l 171857 254152 kcal kcal kcal

De verdamper wordt gevoed ~et $ ata stoom, condensatiewarmte 50okcal/kg,

zodat nodig is 508 kg stoom 5 ata., Condensor ammonia

Aande condensor voor ammonia\( moet ,.,orden onttrekken

~849,8 x 230,3 ~ 426009 kcal.

De condensor wordt gekoeld met koelwater van 150 C en verlaat de

condensor bij 25 0 , om verder gedeeltelijk in het proces weer. als

koel-water te worden gebruikt. Er is nodig 42600 kg koelwater.

Koel er recycle en adiponi tril voeding;,

De recycle en de adiponitrilvoeding worden gezamenlijk gekoeld in een spiraalkoeler, waaraan moet worden onttrokken;

Adiponitril (recycle en voeding); (190 - 68) x 4,198 x 54,6 Capronitril recycle

(135 - 68) x 0,198 x 67,9

Daartoe is nodig 1931 kg koelwater

42~9B4 kcal 901 kcal Totaal af te voeren 28865 kcal 250- 400

(24)

0.,

o

Kolom voor de destillatie van hexamethyleendiamine;

Bij de berekening van de kolom';- welke werkt bij een

terugvloeiver-houding aan de top

va~

worden de warmteinhouden beschouwd

~po.v.

OoC.

De voedingstemperatuur is 680 , de warmteinhoud hiervan is;

HMD 4 x 68 x 81,2 Adiponitril 0,198, x 68 x 54,6 Aminocapron. 0,198 x 68 x 67,9 Uitgevoerd wordt; Topproduct hexamethyleendiamine 1100 4 x Ilo x 81,2 Totale invoer

Topcondensor voor condensatie l~ x

4

kmol

HMD;

lt

x 4000 x 7,7 Bodemproduct (op 1100 ) adiponitril 0,198 x Ilo x 54,6 Aminocapron, 0,198 x Ilo x 67,9 Totale afvoer 22086 kcal 735 kcal, 915 kcal 23736 kcal 35728 kcal 46200 kcal 1189 kcal 1479 kcal 84596 kcal

~n de reboile~ moet dus worden, toegevee~d 84596 - 23736= 60860 kcal. Daartoe is nodig ,122 kg stoom 5 ata (150 0 )

Uit de top@ondensor moet worden afgevoerd 46200 kcal, daartoe is

nodig 308b kg water 25 0- 40 0

Kolom voor de destillatie van recycle-adiponitril en aminocapronitril;

,~ ,

Bij de berekening van de kolom, welke werkt bij een

terugvloei-verhouding aan de top

va~

worden de

warmt~inhouden beschouwd.~o.v.

00 C. Bet adiponitril wordt van een schotel, waar haar concentratie

«.. - - - - . - - -

-hoog is, vloeibaar afgetapt( 1900

,49

mm Hg), hetoaminocapron.verlaat de

----= ----

. '

topcondensor bij 1350 (40 mm Eg), terwijl voor de berekening wordt aan-genomen, dat er geen bodemproduct wordt afgevoerd.,

Warmteinhoud voeding (voedingstemperatuur 1100 ); \

'-.J

Adiponi tril ' Ilo x 0,198 x 62f,

e

Aminocapronitril 110 x 0,198 x 67,9

.Ui tgevoerd wordt;

Topproduct aminocapron. Condensatie top Adiponitril Totale invoer 135 x 0,198 x 67,9 2 x 198 x 10,9 135 x 0,198 x 54,6 Totale uitvoer

In de reboiler moet dus worden toegevoerd 8186 - 2668

-Daartoe wordt gebruikt het hete Dowtherm-condensaat (2570 )

1189 kcal 1479 kcal 2668 kcal 1816 kcal 4316 kcal 2054 kcal 8186 kcal 5518 kcal uit de

reboiler van de adiponitril-destillatiekolom, dat daarbij in temperatuur daalt tot 2490.

Vit de topcondensor wordt afgevoerd 4316 kcal, waarvoor nodig is 863 kg water 250- 300 •

(25)

Keuze van de materialen voor de uitvoering van de fabrieki .

Het materiaal, gebruikt voor de voormenger, het reservoir,

de· reactor ~de~~ontvangers voor de adiponitrilbereiding

moet,~jk

bij

30~

bestendig zijn tegen de corroderende

werking van natriumcyanide en natriumc~loride. Een zeer geschikt en

niet duur materiaal hiervoor kan worden gevonden in Durichlor, een

ijzerlegering, bevattende 0,85 % C, 14,5 % Si, 3 % Mo en u,35 'Jo Mn (35). ' I

Het materiaal voor de reductie-reactie van adiponitril

moet voldoen aan de ~ware eis, welke aan de corrosiebestendigheid

wordt gesteld door de vloeibare ammoniak, terwijl, vooral voor de reactor, een hoge toelaatbare spanning van het materiaal nodig is in verband met de hoge.· druk van 600 atm. Hiervoor kan worden gebruikt Hastelloy B (gestabiliseerd), een legering van Ni (60 %) ,Mo (33

%')

en Fe (7

%;),

waarvan de toelaatbare spanning is 40 kg/mm2• Van dit materiaal

o

moeten worden uitgevoerd de reactor, de gasrecyclepomp"de compressoren,

de gasafscheider, de ammoniakv=ea;aariJ.per, de ammoniakcondensor en de mengketel.(35 )

o

Alle andere apparatuur behoeft slechts co~rosiebestendig te.~

zijn tegenover de zuivere or anische stoffen. Hiervoor kan staal of indien door de constructeur gewenst - pompen e.d. - gietijzer worden gebruikt.

(26)

; , , I '[ , ' I , , "

:., r,

) r

.

. _r_r I , r '" ;. . . ' t , I

<:f:-J;vC{

,rr.~,

r . '

~"~

' )

.

. ( C \ r, _\ _f. _{. r} '() rr,' , f .',

\

:~/v

o

.

' / '

...

o

(27)

'-tl~7

~23-• f

Doorrekening van de destillatiekolom voor de scheiding door

destil-latie van hexamethyleendiamine van de rec~cleproducten; • , De doorsnede van de kolmm kan worden berekend aan de hand va: de maximaal toelaatbare dampsnelheid in de kolom. Deze kan worden

berekend uit;

u

=

Hierin 'is

u; dampsnelheid , gebaseerd op' t'otale kolomdoorsnede (iri ft/ sec)

Kv; constante, afhankelijk van de schoteJ.c]:touw en afs~. ' .

~~~

Kv -

°

,18e bij een

~táfstand,

"

van 24 inches en een hoogte van het vloeistofslot van 0,5 inch • Dichtheid van de neerwaartse vloeistofstroom in de kolom (6l/ft

3 )"

P2; Dichtheid van de damp onder de best8;ande kolomcondities (1100,40mn

Invulling van de b~ende getallen geeft

o

.

u' = fn.5 ft/ sec'= 4, 5 in/sec. •

o

I

~er sec. passeert op een dwarsdoorsnede van de kolom

~/2

x 4'000 x 22,4 x 760!40 x 383/273 x 1/3600

=

0,995 m3 gas. Hierui t volgt·, dat het oppervlak van de dwarsdoorsnede van' de kolom moet zijn 2210

cm~,

wat correspondeert met een doorsnede van 53 cm

~.

Voorde bepaling van het aantal theoretische schotels 'wordt'

\ '

gebruik gema9.kt van de me '.hode van ~'Ic Cabe en Thiele, welke berust op

\ '

de aannamen van Sorel voor de berekening van een destillatiekolom;

\

10 adiabatisch' werkende', kolom

20 constante tempenàuurlover de gehele kolom.

j

Voor de grafische bepaling ,is nodig de lijn, die het

verband geeft tussen de samenstellingen van de kokenèe vloeistof ep de

daarmm~ behorende dam~, de z.g. evenwichtslijn. Aangezien hierover

in de literatuur niets bekend is, wor~t de evenwichtslijn bepaald

'bij aanname van een idealiteit van de gaswetten op het systeem, zodat xa·Pa

y

=

'~.---a _{Xa.Pa'" (l:-xa)Pb} Hierin is

dampspanning van zuiver hexamethyleendiamine bij ~lOO ~40 mm Hg))

dampspanning vanhet mengsel van adiponitril ep amlnocapronl rrr;' dat in dit geval als èèn component wordt beschouwd, daar over deze

stoffen zeer weinig bekend is.

V~Fb

wordt een waarde

van~

aangenomep..

--De helling yan de 'eerste werklijn wordt bepaald door de ter~vloei gesteld aari het topp~oduct, is,

I

(28)

I I I' I

o

I

.'

•

I

•

(29)

(30)

(31)

o

eerste werklijn bij x -

°

door y

=

Xtop/ R~l - 0,663 gaat.

De tweede werklij n ·wordt gevonden ui t de waarde van de helling van de q-lijn en de samenstelling van het bodemproduct. q is ·het q1,l.otient van de hoeveelheid warmte, a.ie aan 1 mol voeding moet worden toegevoegd om deze in verzadigde damp over te voeren en

..

de molaire verdampingswarmte. Uit de samenstelling van de voeding (4 mol HMD ; 0,4 mol recycleprod. (1:1)), de voedingstemperatuur (680 )

en de diverse ,waarden der verdampingswarmten en warmtecapaciteiten

kan q worden berekend; q

=

1,476. Hieruit volgt de helling van

de q-lijn;' q/q-l

=

3,1.

Uit het snijpunt van de q-lijn met de eerste werklijn volgt een punt van de tweede wekklijn. Een tweede punt wordmtgevonden

door bij de waarde van x voor het bodemproduct een loodlijn op te

richten en met de 450-lijn te

SniJden~ordt berek~nd

uit.

xvoeding en xtop ;

~

F x_f

=

D x_d + K x_k \ F :::! X ::. f D

=

4,4 kmol/hr,

~

4/4,4 = 0,909 4 kmol/hr 0,995 (g~eist) 0,4 kmol/hr

H~eruit _{volgt voor xk}

=

0,06

Hët aa.ntal theoretische schotels kan nu 'worden gevonden, door uit te gaan van de samenstelling van het topgas de samenstelling van de vloei stof op de eerste schotel te vinde.n met de evenwi chtsli j n. Met behulp van de eerste werklijn wordt daaruit de samenstelling van het gas, afkomstig van de tweede schotel, grafisch bepaald.

Door deze trapsge\'lÎ j z~ constructie door te voeren tot. de samenstelling van het bodemproduct - daarbij na het snijden van de q-lijn met de eerste werkq-lijn op de tweede werkq-lijn overgaande - wordt· het aantailitthebrat.Ihse1le schotels van de kolom bepaald. Blij kens de grafische voorstè'iliihing (bldz. 23a ,b,c) bedraagt dit aa.ntalll theore-tische schotels, bij de aangenomen voorwaarden van de kolom.

Het werkelijk benodigd.e aantal schotels zal groter zijn dan dit aa.ntal theoretische schotels, terwijl, alvorens tot uitvoering

o v . . ' • .

van de kolom wordt~egaan, eerst bepaald zàl moeten worden, of de

gekozen terugvloei verhouding

t

wel de economisch optimale

.~. . .... .t

(33)

\,

o

Factoren, welke de overall-@@ëfficientebepalen;

Onder de overaàl-schotelefficientie verstaat men de ver-houding tussen het aantal·theoretische schotels en het werkelijke aan-tal benodigde scbd>!bels. Ze wordt voornamelijk bepaald door de vis-cosi tei t van de benedenwa.9.rts stromende vloeistof in die zin, dat een hogere viscositeit een lagere overaàl-afficientie geeft.

Andere bepa~ende factoren Zijn de gassnelheid - een groteie gassnelheid

geeft een grotere entraimment van vloeistofspatjes en dus een grotere mate van kortsluiting en dus een giètnere overall-efficientie - , de diepte van het vloeistofslot van de klokjes -'grotere diepte geeft

~en ianga~igas-vloeistof contact op een schotel, dus. betere benadering van het evenwicht, dus grotere overall-efficientie -., terwijl verder in minder sterke mate de reàatieve vluchtigheid uan de sleutelcomponent en de vloeistofconcentratie een rol spelen.

Zoals gezegd is de"belangrijkste bepalende factor voor de

overall-efficientie de viscositeit. Vastlegging van de resultaten van

vele destillatiekolommen (31) heeft geleid t8ibrhet opstellen van de

vol-'gende formule, welke redelijke resultaten geeft voor destillaties~van .

koolwaterstoffen en aanverwandte stoffen;

~

t \

A...Y.V·'~~Y;'

.

" :-::--... 'J) \ j ' l v';

J-. '

. Overall-efficientie <::0,18 - 0,6 10~ , "j'l'N' .

waarinp de molair-g~middelde voedingsviscositeit bij de gemiddelde

schoteltemperatuur is (36).

Toepassing van deze formule op de hexamethyleendiamine-destil-lati~ vereist kennis van de viscositeit van J:1MD bij 1100. De visco-siteit is echter alleen bekend bi~ 600 (1,21 cp), 700 (1,03 cp),

8Q9S(0~8~ cp) en 900 (0,78 cp). ( 33)

De vfuscositeit bij 110 0 kan echter uit deze waarden berekend worden, daar er een relatie besta3.t tussen de viscosi tei t en de t·empera.tuur,

(

welke is \

r

c _ _

-=

A e b303 T='5-c _{(37 )}

Uit drie van de vier bekende waarden van de viscositeiten kun-nen de onbe~enden

A,

b en c worden berekend, en daaruit weer de vis-cositeit van HMD bij 1100 , welke dan is 0~58 up. Aangenomen wordt, dat deze viscositeit

dè

viscositeit van de vloeistof in· de kolom is, daar bepaling van het molaire gemiddelde onmogelijk is wegens gebrek aan gegevens betreffende adiponmtril en aminocapronitril.

Ingevuld in de formule word.t dan een overall-efficientie

gevond.en van 0,42, zodat het werkelijk benodigde aantal schotels

(34)

o

35)

lf6)

37)

Chem. & Metall. Eng.

G.G.Brown e.a Unit Operations

vr '

Chem. Abstr. 33 90728 (1939), utr. G.Jun:ge-Boi zard

Sept. 1944, 101 ev. 346 ev(1951)

(35)

bereiding he ... thyl .. ndlamln.

u I t d Ichloorbulun

schaal 1 : 25 ~

november 1957 ~