Technische bereiding van teflon (polytetrafluoraetheen)

-

1

_,

_'.

_, r • ; I 1.

','

/

TEOHNISOHE BEREIDING VAN TEFLON. (polytetratluoraetheen)

I. Inleiding

11. Bereiding van HF

111. Indeling van het tabricageschema.

IV. Bereiding nn NaF uit ~ SiF

_e

•

Overzicht en

vergelijking der versohillende bereidingswijzen. V. Bereiding van OHFsCl. Overlioh~n vergelijking

der versohillende bereidingswijzen. VI. Beschrijving van het ontworpen schema. VII. Kateriaalbalans.

VIII. Berekening der in het sohema opgenomen droogtoren.

M.F, Kootstra. Maart 1950

-r--- - - - -BEREIDING NaF 6 13 7 9 / M.FKOOISTRA I' MAART 1950

I.

,

Il.

1

-I

Jt

L E ! D ! N G.

Teflon ia een uiterst corrosie-bestendige en weinig

temperatuur-g~oe-lige kunststof, die ongeveer 5 jaar geleden voor het eerst door

Ou

Fbnt de Nemours in de handel werd gebracht. Teflon is bestand tegen temperatuur tot

3250 C., en wordt niet aangetast door de meest reactieve ohemicaliën, met als enige uitzonderingen gesnolten natrium en kalium. Bovendien is teflon onbrandbaar en vertoont het uitstekende mechanisohe en eleotrische eigen-schappen. De bewerkbaarheid is redelijk goed j door Du Pont wordt teflon

sinds kort (1) in suspensie-vorm bereid, waardoor het mogel ijk schijnt te

---~ijn, teflon te gebruiken voor corrosie-bestendige deklagen, zoals tank-v<B'ingen.

De prijs van teflon is nog zeer hoog. in de vorm van band, platen en buizen bedraagt de prijs oae

$15.-

per pound.

Teflon wordt bereid door polymerisatie ~an tetrafluor-aetheen, da~ door

pyrolyse van ditluormonoohloormethaan wordt verkregen. Ret CHF₂

Cl

ontstaat o.a. bij de fluorerint·: van chloroform:

1. CHC1~ + 2 RF -- CHF_a Cl + 2 HCl. 2. 2 CHFaCl - CFIa • CF

a

+ 2 HCl.

(teflon).

B ERE I DIN G V A N HF.

Voor de bereiding van CHFgCl uit CHC13 en HF moeten we dus beschikken

over HF. Het was nu de bedoeling, om na te ~an, of dit HF verkregen zou kun-nen worden uit de fluorhoudende bijproducten, die bij iedere superfo.faat-fabriek noodzakel ijk moeten ont staan. De ruwe fost'u.t-grondstof bevat o.ltijd een zekere hoeveelheid apatiet, een dubbelzout van Ca3(F04)a en CaPa, en bij de behandeling met ~SO( zll dus in eerste instantie HF gevormd worden. Ket

de bovendien altijd aanwezige SiOS-houdende verontreinigingen gaet dit HF onmiddellijk over in SU' .. , dat els zodanig in gasvorm ontw! jkt. Bi.) de nor-male gang van zaken worden de ontwijkende SiF.-houdende gaesen door water

-

..

•

III.

2

-geleid, waardoor een verdunde H2SiF₆-oplossing wordt verkregen: 3 su·~ + 2 ~ 0 - SiG.3 + 2

Ha

8U'e •

Uit deze l\1 SiFe-oploseing worden verschillende ellieofluorides (van magnesium, barium, enz.) bereid, die o.a. ale inseotioidea in de handel wor-den gebraoht. De afzet voor deze ailicofluorides is eohter zeer onregelmatig. Het zou daarom gunstig zi.jn, wanneer voor deze fluorverbindingen een regel-matige atvoarmogelijkheid gevonden.erd,en in dit verband werd gedacht aan

de bereidin~ van HF, met als einddoel de tabrioage van teflon.

Het schijnt niet mogelijk te zijn, de fluor uit de ruwe foetaat-~ondstof

op andere wiize te isoleren dan via het

SiF ••

Een directe methode,

om

uit 8iF. HF te bereiden, werd niet geTonden. Men zal dus moeten uitgaan van de E2SiFe-oplosaing, zoals die reeds thans door de aupertosfaatfabrieken wordt verkregen. Uit deze ~ _{i)iFe -oplossing zijn lang s ver schillende wegen} alkali-fluorides te verkrijgen, die met zwavelzuur gemakkelijk in HF kunnen worden omgezet. Hierbij werd uitgegaan van de geiachte, dat een dergelijke HF-betei-ding in de onmiddellijke omgeving van een bestaende supertostaattabriek lal moeten geschieden. Het benodigde zwavelzuur zou dan zeer goedkoop door de eigen ~avelzuurtabriek, waarover vrijwel iedere eupertoafaatfabrtek besohikt,

geleverd kunnen worden.

INDELING

VAN

HET

FABRIOAGk

S C H E )( A.

De voorgestelde gang van zaken is nu als volgt:

!..

Uit de

Ha

SIFe -oplossing der supertostaattabriek wordt NaF bereid.

!?..

Uit NaF wordt met behulp van zwavehuur HF bereid.

~. Uit HF en OHOl3 wordt OHFg Ol bereid.

!o

CHFgCl wordt gepyrolyseerd tot CFg • OFg , en dit wordt gepolymeriseerd tot teflon.

In het volgende zullen de bereiding van NaF (a> en van cHFaOl Cc) ale tabrieksschema worden uitgewerkt.

IV.

:5

-De Heer J.C. Flatteeuw zal de bereiding van RF uit NaF (b) en de pyrolyse van CHPaCl met de daarop volgende polymerisatie (d) eveneens in een

fabrieks-sohema neerleggen.

Deze missohten willekeuri~ lijkende werkverdeling werd gekozen met het oog op een billijke, evenredige verdeling der werkhoeveelheid over beide

sohema's.

B ERE I D I ti G V A N Na' ij I T

Ba

SU's •

Overzioht en vergelijking der versohillende bereidingswijzen.

1.

Volgens een patent van diegel

(2)

kan NaF worden bereid volgens onder-staand reaotie-sohema:

~SiF5 + 2 KCL - _KaSiFs + + 2 HCl.

~SiFs + 2 KaC03 - 6 KP + SiOa

t

+ 2

COs!

6 KF + :5 Nee C03 6 NaP'

t

+:5

Ka

003 •

1000 L.

Ba

_{SiPs -oplos sing, die 50 kg.} ~ _{SlFs' bevat, wordt behandeld}. met

55 kg. KC1. Het neergeslagen en ultgewassen

Ka

_{SIFs wordt onder roeren verhit} met een geconcentreerde oplossing, die 92,5 kg. 1<2 C~ bevet. De na attiltreren van het neergeslagen SlOB verkregen KF~oplossing wordt dan onder roeren en eventueel onder verhitting behandeld met l~~ kg. N~~. Het relatiet moeilijk oplosbare NaF slaet neer, en kan door oentritugeren worden afgesoheiden. 2. Stevenaon (3) patenteerde de vol~ende methode ter bereiding van NaF uit

Ha

8iF

_{s •}

Uit de

Ba

S1P

_s

-oplossing wordt met NaCl het onoplosbare Nta SlP

_s

neer-geslagen. Dit wordt met een hete U~C03-oplo8sing omgezet in WeF, terwijl het hierbij tevens gevormde kiezelzuur met behulp van NaOH als een Na-eiI1eaat in oplossing wordt gebracht. Door attiltreren wordt het moeilijk oplosbare Nar van de waterglasoplossing gesoheiden. Het gebruikte UaOH kan eventueel nog geregenereerd worden, door de waterglasoplossing te behandelen met Ca(OH)a. Reactie.:

He

_SiFe + 2 NaCl lf~ _81Fs ~ + 2 HCl Nia Si's + 2 N's C03 + 2 Ha0 6 NaF ~ + ~1(OH)4

:5 Si (OH). + 2 NaOR NeaO • :5 SiOa + 7 ~O.

- -

-- 4

-3. Volgens Wilhelm Pip (4) kan uit het op boven aangegeven wijze bereide !lila S1F₈ met behulp van NaOH of N~ 00:5 een oplo ssing van NaF (die wegens de

slechte oplosbaarheid van NaF zeer verdund moet zijn) worden verkregen, ter-wijl in deze verdunde oplossing Si~ zal neerslaan.

4.

Keyerhofer

(5)

tenslotte verkreeg alkalitluorides door verhitting van de corresponderende silicofluorides!

Vergelijken we deze 4 methodes onderling, dan is methode 3 minder

ge-sohikt, omdat de verkregen zeer verdunde NaF-oplossing zeer sterk geoonoen-treerd zou moeten worden. In verband met de bereiding van watervrij HF moet n.l. bij voorkeur worden uitgegaan van droog NaF.

Methode 4 leidt slechts tot een gedeeltijke omzetting van de aanwezige fiuor in NaF. Het hierbij vrijkomende SiF" zou opnieuw in H2SiF_e omgetet

\ kunn.n worden, ... dit zou het; proe . . . r o ... lachtig .... ken. Het ",SiF.,

bO'-reid uit de oorspronkelijke EQSiFe-oplossing, zal bovendien steeds veront-reinigd zijn met Si~t en methode 4 bisdt geen gelegenheid, dit SiOa te

ver-wijderen. Het NaF moet eohter zo goed mogelijk vrij van Sin~ zijn in verband met de volgende HF-bereiding. Een verontreiniging van het HF met SiF₄ (uit

Si~) kan zeker niet worden toegestaan.

Methode 2 heeft eveneens het nadeel, dat het verkregen NaF, dat immers uit een Na-silioaat-oplossinp; moet worden afgesoheiden, nooit geheel vrij van SiOa zal zijn.

Het NaF, bereid volgens methode 1, zal eohter volkomen vri.1 van SiOa kunnen worden verkregen, omdat hier uiteindelijk wordt uitgegaan van een

KP-oplossing, die door aftiltreren geheelvan StOa is bevrijd. Het bij deze me-thode gebruikte KOl wordt tenslotts als BB003 teruggewonnen. Er is dus prae-tisch geen verlies aan kalium, en bovendien ligt de marktprijs voor HB003

hoger dan voor KOl.

Hoofdzakelijk op grond van de overweging, de.t het te bereiden NaP vrij van SiOa moet zijn, werd methode 1 gekozen en in het sohema ondergebraoht. De uitvoering ven deze methode werd daarbij continu opgezet.

---v.

I

~

,

I

•

I 5 -B ERE I 0 I N G V A N CHPg Cl.

(Overzioht en vergelijking der ver-aohillende bereidingswijzen.)

- - - -

-1. Volgens (6) wordt CHFaCl met een rendement van 47% verkregen, door CHCl~ te fluoreren, waarbi.j als fluorerend agens AgF wordt gebruikt. CHC1₃-demp wordt bij 2500 C. langzaam over een mengsel van AgF en CaF_a (1 4) geleid.

De reactie-produoten worden afgekoeld en geoondenseerd. Het CaF_s dient sleohts als verdunningsmiddel.

2. Booth en Uay Bixby

17)

gebruiken SbF₃ als fluorerin~Bmtddel en SbCl₃ als katalysator. De reaotie tussen CHCl₃ en SbF₃ speelt zioh af in een autoolaaf bij 1000 C., gedurende 6,5 uur, waarbij de druk oploopt tot ca. 58 atm. Na afkoelen wordt het gas afgelaten in eylinders, gekoeld, gewassen met water

(om HCl te verwijderen) en gedroogd, en tenslotte wordt het CHF₂Cl gezuiverd door gefraotioneerde destillatie. Bij deze methode wordt geen rendement ver-meld.

3.

Daudt en Youker (8) en

(9)

verkregen CHPaCl bij de fluorering van chlc-roform met

HP,

waarbij zij als katalysator SbCl₃ en SbCl

_s

gebruikten:

SbCl:5 + SbCl₃

ChCl:s + 2 HF CHPa Cl + 2 HCl.

Deze fluorering werd bij 750 _{C. en 4 atm. uitgevoerd in een ·koperen reaotor} met een stijgbuis, voorzien van een afsluiter. Bij.e oontinue uitvoering werden de reaotie-producten regelmatig door deae stijgbuis atgeleid. De

mee-~evoerde katalysator werd teruggewonnen door wassen met ohloroform, en de

reacttegassen werden door wassen met E20 en NaOH ontdaan van HCl en

RF

en tenslotte ~edroogd met

Ha

80₄ en geoondenseerd.

Bij een invoer van 70 gewiohtsdelen CHCl:5 en 10.gewiohtsdelen HF en een gebruik van 75 delen SbCl_a en 10 delen SbCl:s als katalysator werd een geoon-denseerd reaotie-product verkregen, dat voor 80 - 85% uit OHFaCl + CHPC~ bestond; de rest was CHC1_{3 •} Van de gefluoreerde produoten bestond dan oae 10% uit OHPa Ol.

Om

te~emoet te komen aan deze lage opbrengst aan het gewenste produot

CHFa Cl zou men gebruik kunnen maken van een patent van Croea (10), .... aarin een vrij bewerkelijke methode wordt aangegeven, om. oliFCla met behulp van A1C~

.

-\

\

_\

6

-als katalysa.tor om te zetten in _{CHFa Cl:} AlCl:5

2 CHFCla

-

_{CHFa Cl} + CHCl:}.

Deze methode komt hierop neer, dat het CHFCla met AlCl:} gedurende enkele uren in een vat met terugvloei.oeler opeen bepaalde temperatuur (8,70 C.) wordt

o

gehouden, vervolgens enkele uren op-lO C. wordt gehouden,

en

tenslotte nog enige tijd op 250 C. wordt gebracht. Tensl~tte verkrij~ men dan een condensaat, dat uit gelijke delen C~Fa'Cl en CHFCla bestaat, en dat in hoaveelheid overeen-komt met een derde deel van het tn~evoerde CHFCla.

4. De fluorering volgens DaUdt en Youker van CHC1:s met HF en SbClt} en SbCl:5 als katalysator werd in 1948 aanzienlijk verbeterd door Bennin~ (11). Deze voert

de fluorering van CHC13 mèt,HF eveneens met katalyse van SbClt} en SbC1:s uit, maar hij plaatst op de reactor een terugvloeikoeler met een dephlegmator, d.ie op een temperatuur wordt gehouden, welke overeenkomt met het kookpunt van CBFaCl onder de heersende drUk. Hierdoor wordt bereikt, d.at de hoger kokende bestanddelen v~et reaotiemen~sel (HF, _{CHC13 en CtlFClg),} grotendeel~ in de terugvloeikoeler condenseren, terpgvloeien in het reactievat, en daar nogmaela aan fluorering worden onderworpen •

Benning voerde per uur 140 gewichtsdelen CHC1₃ en 50 gewichtsdelen HF in de reactor, waarin zich reeds bevonden 500 gewichtsdelen CHC1_{3 ,} 400 delen ,!tn 20 delen SbCI3J

SbCl." r De temperatuur in de reactor bedroeg 750 C., en cle druk wa8 9 ata. Door de temperatuur van de dephlegmator even beneden 200 _{C. te houden, verkreeg}

hij op deze wijze een reactie-mengsel, bestaande uit ~ mol.

%

HCl, 18 mol.

%

CHFaCl, 19 mol. »CHFCl.~, minder dan 0,5 mol.'" CliF:s, terwijl de rest uit Hl"

en CHC13 bestond.

In hetzelfde patent (11) geeft Benning een weg aan,

om

deze reactie-pro-duot_n te soheiden. Eerst worden de gas.en in een pekelkoelertje gekoeld tot

o

oae 0 C., waarbij vrijwel alle meegevoerde CHCl3 condenseart. Deze

geconden-aeerde CHCls gaat dan terug naar de reaotor. Vervolgens wordt in een fraotio-.neerkolom, die onder 8 ata werkt, en waarvan de dephlegmator op _400 _{C. wordt}

gehouden, alle HCI en CHFs afgedestilleerd. het residu, bestaande uit CHFaCl, CLlFCla , HF en eporen CHC13, ge.at naar een tweede fraotioneerkolom, die onder 4,5 ata werdt_ Door de dephlegmatór van deze kolom op -5 tot 00 C. te houden,

5. 1 -f I

L~

7

-wordt bereikt, dat een azeotropiach mengsel van CHFaCl en HF, dat oa. 2 gew.% HF bevat, uit deze kolom ontwijkt. Het aldus verkregen CHFa Cl wordt dan van HF bevrijd door wa8sen met

E20

en een laCH-oplossing, en tenslotte gedroogd met

Benning geert tens~otte aan, dat het residu van deze tweede kolom, be-staande uit CRFCla, HF en sporen CHC1_{3 ,} direct naar de reactor teruggevoerd kan worden om verder gefluoreerd te worden tot CHFaCl. Het is ook mogelijk, dit residu werder op te werken tot zuiver CHFCla, dat o.a. els Freon 2t zou kunnen worden afgeleverd, om te dienen als werkend lichaam in koelmachines.

De

fluorering van CHC13 met HF kan ook in de dampphase worden uitgevoerd

(12) en (13j. Hierbij worden CHC13 en HF in dampvorm bij 3000 C. en 1 atm. over een gegranuleerde koolkatalysator geleid.

De

reactiegassen bestaat uit CHFaCl, CHFCle (samen 85 - 90%) en CHCl3 • Van de gefluoreerde produoten ia oa. 14 ~

CHlIÇ1. Deu ... lage: opbtengsté. ~à9 CHFàel·.·~óu .. met beh,dp van het reeds genoemde patent Tan Croao (10), om CHFCla om te zetten in CRFli Cl, verbeterd kunnen worden.

'tenslotte wordt bij verschillende bereidingswijzen ven CFaCla , (l4), (15),

_.

(161

en (17), opgemerkt, dat onder geschikte omstandigheden vol~ens deze me-thode ook wel CHFa Cl zal kunnen worden verkre~en.

Vergelijken we de verschillende mogelijkheden ter bereiding van CBlaCl met elkaar, dan lijken de methodes ~en ~ zeer ongunstig, in verband met de dure fluorerende agentia. Het rendement Tan methode ~ is vrij hoog, maar de doorvoersnelheid laag. De uiteindelijke opbrengst zal dus hier niet groot kunnen zijn. Bij methode ~ wordt geen rendement genoemd; bovendien ia deze methode disoontinu.

De

voord.len Tan methode ~ zijn de lage werkdruk en de goedkope kataly-sator. Zöwel aan deze methode als aan methode ~kleeft eohter het bezwaar van een laag rendement (resp. ca. 12 ~ en oae 8

%).

De

nadelen ven methode! zijn de duurdere katalysator en de hogere druk (9 ata), wa eronder gewerkt wordt. Het zeer grote voordeel van methode ~ is de zeer goede opbrengst. n.l. bijna

50 ~t terwijl de mogelijkheid, om het bijproduot CHFC1₂ in de reactor teru! te

voeren, het rendement tot ruim 95 ~ doet stijgen. Als enig bijproduot ontstaat

VI.

1

.

,

8

-Op grond ven deze laatste overweging zal daarom methode! in het sche-ma ter bereiding van ChFaOl worden verwerkt.

Ter oriëntering vol~en hier no~ enkele gegevens over de kookpunten "fan RF, CH013 , CHFC~ en CHF2 ~l.

HF Kookpunt bij 1 atm.

"

" 5 atm.

"

" 9 atm.

CH013. CHFC1a

~1l9 0 C. (18) .t ft8 0 O. (19) :!: 00 0.(19)

:t20o C. (11) .

BES CH R IJ V I N G V A?f R E T

o

.

lf

.

T WOR PEN

_...

S 0 HEil A.

a. Teohnische bereiding van HaF uit kiezelrluorwaterstor.

-Uit een houten voorraadbak 1 wordt een bepaalde hoeveelheid kiezelfluor-waterstofzuur (te oontroleren met een Rotameter) gepompt naar een reactor 3,

die voorzien is van een eleotri!lOh aangedreven roerder. Om. het gebruik van pompen tot een minimum te beperken, werd deze reactor boven in het

fabrieke-gebo~ aangebracht gedacht. Door de verdere reacties op .teeds lager gelegen

verdiepingen te laten plaats vinden, bereikt men dus, dat het materiaal zioh door zijn eigen gewicht kan verplaatsen.

Uit een bunkert je 2 wordt door middel van een eenvoudige doeeringsin-rioht ing per tij dseenheid de verei ste hoeveelheid KOl in reactor 3 ~ebraoht.

Het reaotiemengsel, bestaande uit een neerslag van KQSIF

_e

en een HOl-houdende oplossing, wordt op de aangegeven wijze in tank 4. gebracht, waar het

Kn

SiF& gedeeltelijk bezinkt, ene en deel der bovenstaande oplossing via een overloop kan aflopen.

De

me. asa komt dan in een tank 5, waar éen bepaalde hoeveelheid waswater wordt ingevoerd. Ook hier kan een deel der wasvloeistof via een

overloop verdwijnen. De stand der afsluiters en de toevoer ·van waswater moet

ZO geregeld worden, dat uit de tanka 4. en 5 nog juist een heldere vloeistof kan arlopen; dit ZOU gecontroleerd kurmen worden met de kijkglazen 6 en 7.

1

; /

9

-8 van de resterende waavloeistor gescheiden, en komt den via een voorraadbak

9 in reaotor 10. Deze reactor is voorz ien van een stooll1lU.ntel, waardoor de

temperatuur van de inhoud op ca. 800 kan worden gebraoht. "In deze reaotor wordt

bovendien ingevoerd een geoonoentreerde ~C03-op10ssing. die uit tank 11

om-hoog wordt gepompt. De hoeveelh~id hiervan wordt weer met een rotameter

ge-oontroleerd. Reactor 10 is verder voorzien van een eleotrisoh aangedreven roerwerk, en van een afVoerbuis, waardoor gevormd COg kan ontwijken.

Het reactie-mengsel, bestaande uit een oplosSlng van KF en een neerslag van SiOa, wordt gevo"rd door een stenen vaouumrilter 12, bijv. volgens Doul-ton en Co., waar het SiOa wordt verwijderd.

De heldere oplossing van KF komt nu in een, eveneens van .toommantel en

roerwerk voorziene reaotor 13. In deze reactor wordt tevens een bepaalde

hoe-veelheid

NaaOO3

aangevoerd uit voorraadbak 14, via een doserin~sinriohting,

en een bepaalde hoeveelheid water, via de watermeter 15. Deze reactor Wordt ook verwarmd tot oe. 800 •

Het reaotie-mengsel, bestaande uit neergeslagen RaF en een KeC0₃-op10ssing,

wordt gevoerd naar een tweede Sharples-centrifuge 16, waar het ~aF van de

----

"~-"'''''-'-~--''''''''~'''-oplossing wordt gescheiden.

Het NaF wordt opgevangen in een voorraadbak 17, en is gereed om naar de HF-fabricage te worden vervoerd.

De K2CÜ3-oplossing wordt uit de oentrifUge 16 naar een tank 11 geleid. Een

gedeelte ven deze oplossing wordt, zoals reeds word opgemerkt, gevoerd naar reactor 10, de rest (ongeveer een derde deel) kan worden afgevoerd, en

even-tue el door indQtpen op vast

Ka

C03 worden verwerkt.

De reactoren, die in aanraking komen met corrosieve, tluoride- en kiez~

tluorwaterstotzuur-hdudende oplossingen, zouden vervaardigd kunnen worden van een roestvrij staal met een hoog nikkel- en chroomgehalte. Eventueel zou men deze reactoren als proefkonijnen kunnen laten dienen in verband met de

toepas-sing van teflon e-la t anlcvo er ing.

~ Technische bereiding van CHF₂ Cl uit CHC13 en HF.

Uit de reservoirs 1 en 2 worden per uur resp. 140 gewichtsdelen CHC1~

.

10

-van Q ata.

Met

behulp van een a~tomatisch bedierde

o

~

temperatuur in de reactor gehandhaafd op 75 C. In

--stoomspiraal wordt de

a .

-reactor 3 bevinden zich verder 500 delen CHCl3 , 400 delen SbC15 en 20 delen SbC15 •

De reaotor is verbonden met een terugvloeicondensor 4.; in de top van deze condensor bevindt zioh een dephlegmator, die automatisch op een tempera-tuur van oae 200 C. wordt gehandhaafd. De terugvloeikoeler -" 4. moet van een

goede isolatie worden voorzien.

De reaotiegassen, bestannde uit HCI, CRF₂Cl, CHFCl₂ en kleine

hoeveelhe-o

den CHF_{3 ,} SF en CHCl_{3 ,} worden in een koeler S met pekel tot oae 0 C. afge-koeld, waardoor praotisoh 811& cHC13 condenseert. Deze gecondenseerde CHC1~

wordt in een vloeistofafscheider 6 van het gasmengsel gesohei1en, en

terug-De resterende reactiega8sen worden via een voorkoeler 7 in de fractio-neerkolom 8 gevoerd. Deze kolom werkt onder een druk van 8 ate.

De

dephleg-mator in de top ven deze kolom wordt op _100 C .. gehouden, bi.1v. door een au-tomatisch geregeld aethaankringloopje, waarvan de compressor 9, de regen-koeler 10 en een voorraadtankje 11 voor vloeibaar aethaan zijn ~8ngeg9Ven • Ook kolom 8 moet van een zeer goed isolerende laag worden voorzien.

De vloeistof, die zich onder in kolom 8 verzamelt, wordt op een tem-peratuur van ce. 2So C. gehouden. Door een automatisch geregelde afsluiter 12 wordt hier een bepaald niveau gehandhaafd.

Boven uit kolom 8 komt bij 13 gasvormig HCI + CHF3 ; dit HOI zou op de

normale wijze in water geabsorbeerd kunnen worden. De vloeistof, die onder uit kolom 8 komt, en die bestaat uit cHF₂Cl,cHFC12 en 'Wat HF, wordt door de

automatisch bediende afslutter 12, die hovendien zo is ingesteld, dat de druk tot ca. 4,S ata kaa teruglopen, naar fraotioneerkolom 14 gevoerd. Deze kolom werkt dus onder 4,5 eta, en de temperatuur ven de deph1e!!;U1ator in de top van deze kolom wordt automatisch op ca. _So C. gehandhaafd. Hiervoor zou bijv. een koellcringloopje, met êên of F.nQ.ere freon als werkend lichaam,

a.na-loog aan het gesohetste aethaankringloopje, kunnen worden g~bruikt.

De vloeistof, die zich onder in kolom 14 verzamelt, wordt automatisoh op

.

-•

VII.

11

-automatisch bediende afsluiter 15 afgetapt, en met behulp van de oentritu-gaa1pomp 16 teruggevoerd naar reactor 3.

Het ui~ een azeotropisoh mengsel van CHF2Cl en HF (met oa. 2 gew.% HF)

bestaande gasmengse1, dat bij 17 boven uit kolom 14 komt, wordt geëxpandeerd tot ongeveer 1 atm., en vervolgens in de met bijv. Raschig ringen gevulde

sorubbers 18 en 19 gewassen met resp. water en een NaOH-oplossing van 400 _C.

De iets verhoogde temperatuur van 400 C. werd gekozen, om het oploesen van CHFaOl in de wa~loeistoffen tot een mintmum te beperken. Nadat de laatste restjes HF in toren 19 zijn verwijderd, passeert het gas een vloeistofaf.êh.~ der 20, om meegesleurde druppeltjes NaOH-oplossing te verwijderen. Het vooh-tige CHFaCl-ges wordt dnn in de eveneens van vullichamen voorziene scrubber

21 met 95 % BaSO •• eveneens van 400 0., gedroogd. da een tweede vloeistot-afsoheider 22 te hebben doorlopen, waar meegesleurd zwavelzuur wordt verwij-derd, wordt het gedroogde CIlF₂ Cl door een compressor 2~ tot ca • .'; atm.

ge-comprimeerd en geoondenseerd in tank 24. Bij de in tank 24 heersende druk van .'; atm. heeft CliFg Cl een kookpunt van ca. 0

0

C. Deze temperatuur moet met be-hulp van een koelspiraal in deze tank gehandhaafd worden •

Wat het materiaal betreft, dat voor de vervaordiging der verschillende '

onderdelen van de gesohetste apparatuur zal moeten dienen, is men beperkt tot materialen, die corrosiebestendig zijn ten opzichte van HOl en HF. Naast roestvrij staal met hoog nikkel- en chioomgehalte zou men hier ook weer kunnen denken aan met teflon gevoerde apparaten van gewoon staal.

Voor de sorubbers komen nog lood en bakeliet in aanmerking.

MATERIAALBALANSEL

Om een reëel uit~angspunt te hebben, werd als basis genomen de huidige ·

kieze1t1uorwaterstofzuurprodu~tie van een bestaande 8uperfosfaatfabriek.

Hier-voor werd gekozen de Eerste Nederlandse Coöperatieve Kunstmestfabriek te Vlaardingen, die per maand gemiddeld ongeveer 1100 000 1.

kiezelt1uorwater-f

,J.fi"'>J·,

:j

.tof'zuur met een gemiddelde ooncentratie van 0 t 107 kg. Ba Si Fe per L.

1

--I

-.

12 -lSOO x 0,107 • 160 kg.

Ha

SiFe per uur.

Wanneer we het overall-rendement van de gehele tetlonbereiding .oP 80% sohatten, betekent dit een geraamde opbrengst van 0,80 x 160 x 3

1: 450 • • ruim 130 kg. teflon per uur.

!.!.. Bereiding va~ NaF.

Uitgegaan wordt dus ven 1500 L. ~ SiF~plossing per uur, die naar reac-tor :5 gepompt wordt. Deze 1500 L per uur bevatten 160 kg.

Ha

SiP_{e /} uur.

He

_SiF6 + 2 KOl --7>'

Ka

811'6 ~ + 2 HOl

160

kg. 165,5 kg. 244,5 kg.

81

kg.

(Kamertemperatuur.)

In reactor 3 wordt uit. bunkert je 2 170 kg KOl/uur (bijna 3% overmaat)

gebracht.

De oplosbaarheid ven _{KaSiFe bedraagt bij 17,5}0 O. 0,12 g. / 100 g. FaO. Wanneer we aannemen, dat voor het uitwas sen in tank 5 2000 L. BeO / uur wordt

gebruikt, blijft dU8 tn totaal in oplossing (15 + 20) x 0,12 • 4,5 kg.

In oentrituge 8 wordt dus 244,5 - 4,5 • 240 kg. Ke8iFe

I

oor afgeoentri-tugeerd.

~SiF6 + 2 Ka00~ ~ 6 KF + StOa

t

+ 2 00a ~ (800 0.) 380 kg. 65 kg. 96 kg.

In reactor 10 wordt du s 240 kg.

Ka

Si'a / uur toeg~oerd. Bovendien komt in deze reaotor een oplos sing Vfln

Ka

OO~ ; nemen we 5~ overmaat

Ka

00_{3 ,} dan ~oet

dus worden toegevoerd 315 kg.

Ke

00_{3 /} uur. Later zal blijken, dat deze 315 kg. Ka 003 is opgelost in 550 L. Ha0. Deze oplossing is bovendien verzadigd aan NaF. Gegevens cverde oplosbaarheidsbelnvloeding van ~003 t.o.v. NaF ont-breken. We zullen daarom geb ru ik maken van de oplosbaarheid vPn NaF in water, die bij 800 O. 4,66 g. / 100

g.

oplossing bedraagt. De in reaotor 10 toege-voerde

Ka

oo~-oplossing bevat dus ongeveer 550 x 0,0466 • 25,5 kg. NaF.

Ut t r &aotor 10 ont .. i jkt 96 kg. 00a / uur, terwi,; 1 in filter 12 11 kg.

StOa / uur moet worden afgef'iltreerd.

Nemen we nog aan, dat van de 380 kg. KF / uur, die in reaotolt 10 wordt j!';evormd, 2t5~ verloren gaat door absorptie aan het nf'gef'iltreerde SiOa, dan

I I

I

1 I

r

:

I

•

-.

13

-bevat de uit filter 12 komende oplossing dus, behalve 550 L. He0 / uur, nog

380 - 0,025 x 380 .. 370 kg. KP/uur, en verder 25,5 kg. NaF/uur, en

315 - 301 • 14 kg. ~C03/ uur.

Deze oplossing gaat naar reaotor1!.

6 KF + 3 NaaC03 _ 6 NaF +:5 KaC03 (800 C.)

370 kg. 338 kg. 268 kg. 4AO kg.

In reaotor 13 wordt

toe~evoegd

338 kg. N'2 00_{3 / uur.} Om deze hoeveelheid soda geheel op te lossen, is nodig 740 kg. aaO;luur (de oPlosbearh,id van

o /

I

NBgCO;s bedraagt bij 80 C. 45,8 g. 100 g. HeO).

Daarom wordt in reaotor 13 bovendi en teogevoegd 250 L. ~ 0 / uur, waar-door de totale hoeveelheid water, die in reaotor 12 treedt, 550 + 250 •

• 800 L. / uur bedraagt.

In deze 800 L. ~O uur blijft opgelost 800 x 0,0466 • 37 kt:. NaF / uur.

Er slaat dus 268 + 25,5 - 37 • 256,5 kg. laF/uur neer, wellee hoeveelheid in centritu,e 16 wordt ar~.soheiden.

De oplossing, die uit oentrifuge 16 komt, bevat dus 800 L. BeO/uur, 440 + 14 • 454 kg. Kg C03 / uur en .7 k~. Nap/uur. Hiervan moet een gedeelte naar reaotor 10 worden gevoerd; in deze reactor is nodig 315 kg.

Ka

C0_{3 /} uur

(zie eerder). V.n bedoelde oplossing

moe~18us ~~~

x 800-

~

*

\

ll!.

~(I

I

uur, waarin is opgelost 315 kg. K".C03/uur en

i5'4

x 3 ' . 25,5 kp;. NaF/ uur,

naar reactor 10 worden gepompt.

Mgevoerd wordt tenslotte 2:50 L.

Ha

0 / uur, waarin 18 opgelost 454 - 315 • 139 kg. KaC03/uur en 37 - 25,5 • 11,5 kg./Wa' uur.

Duidelijkheidshalve willen we aan de hand van de voorgaande berekening

voor de versohillende reaotoren enkele materiaalbalansen opstellen.

~ Reactor 3 met wastanks 4 en 5. In: 160 kg.

Be

SiF& / uur l70 kg. KC1/ uur 330 kg. / uur Uit: 240 kg. ~ SiF_{S /} uur 4,5 leg. Ka 3iFe / uur]

4,5 kg. KCl / u~r . in waswater

81 kg. HOl/uur

-,

14 -~ Reaotor 10. In: Uit: 240 kg.

Ie

8iFe

I

uur 315 kg.

ie

003

I

uur 25,5 kg. NaF

I

uur 65 kg. _{SiOa j uur }}

Kr

l uur in filter 12 (550 L. Ba0

I

uur) 580,~ kg.! uur + 550 L. Ha0

I

uur ~ Reaotor 13. In: 10 kg. 96 kg,

_COa

luur 370 kg. KF luur 25,5 kg,

11.'

luur

\Uit

14 kg.

Ka

003 / uur (550 L •

_..

_.

_{Ha0 /}

uur) 580,5 kg. / uur + 550 L. Ha0 Juur. Uit: filter 12

(550 L.

~O

luur)

1

256,5 kg. NaF

I

uur produot 370 kg. KP

I

uur uit

25,5 kg. NaF

I

uur filter 14 kg.Ka~ / uur 12.

(850 L. ~Q./ uur)

1

315 kg. ~ c~/uur ~ naar reaotor 10

25,5 kg. NaF luur 338 kg.NaaC03/uur (250 L. ~O luur) (250 L. HaO

I

uur)

1

139 kg. B2 C0₃ luur

1

afvoeren. 11,5 kg. NaF l uur 747,5 kg. luur + 747,5 kg. luur + 800 L. ~O

I

uur 800 L. ~O / uur.

!:..

Tptaalpa.lans over de NaF-bereidi.ni.

Input: . 160 kg.

Ha

SiFe luur

170 kg. KCl l uur 338 kg. Nea C03 luur

668 kg.

I

uur •

Output: 256,5 kg_ NaF juur

139 kg. KaC0₃

/

uur

11,5 kg. NaF fuur 4,5 kg.~ siF&/uur 4,5 kg. KCl l uur 81 kg. HCl l uur 65 kg. S10_a l uur 10 kg. KF l uur 96 kg. 0Da

I

uur 668 kg. luur. (product)

}

afvoeren } _BWater } filter 12

-.

- 15-Afgeleverd wordt dus 256,5 kg. NaF / uur.

Voor de bereiding ven HF uit NaF werd globaal een rendement van 92% be-rekend. Uit 256,5 kg. NaF / uur kan dus verwacht worden 0,92 x 256,5 x ~ •

• 112,5 kg. HF luur.

b. Bere!ding van CHF_a Cl.

De berekening zal gesohieden op een basis 'Van 112,5 kg. HF luur (de boven), Wanneer geen recyole wordt toegepast, bestaan de reaotiegassen, die uit

ret1ux-oondensor 4 komen, uit 56,5 mol. % HCl, 18 mol. ~CHFaC1, 19 mol. %CHFCla en

We moeten nu de ~enstellin~ van deze gassen berekenen voor het geval, dat ... èl recycle van CHFCla plaats vindt. We nemen daartoe aan, dat het in eerste instantie in de reactor 3 gevormde CHFCl₂ als volgt verder wordt omga-zet:

1 CHFCla + '17195 HF -

3~8

5 CHF

a

Cl + 37195 CHFCla +

°

37,55 CHF3 + 7

19_{5 HCl.}

,} , , , , 3 ,

We krijgen nu de volgende twee gevallen te besohouwen:

In reaotor 3 gaat:

Uit reactor 3 gaat:

a. zonder recycle

-

.

37,5 CHC1₃ 56,5 HF 56,5 HCl 18 CHFaCl 19 C~FCla 0,5 CHF3 È.:.. met reoyole. 37,5 CHC1₃ x .CHPCla 19 56,5 +

375

x HF .

,

56,5

+3~95

_,

x RCl 18 + - x 18 37,5 obFa C1 19 _{+ 3?;if}19 _'x CHFCla

°

,5 + 37 5

2.a.L

,

x

CHP3 • 19

We moeten nu bedenken, dat x • 19 +

3'?'5

x, waaruit volgt: x • 38,5. t

We moeten dus in het gevel, dat we volledige reoycle Tan het CHFCla toepassen, in reactor ~ _{toevoeren 37,5 CHC1:s. 76 HF en 38,5 CHFC1a ; {reoycle). Uit kolom.}

4 ontwijkt dan 36,5 CHPa Cl ; 38,5 CHFC~ ; 1 CHP3 en 76 HCI, en bovendien nog

kleine hoeveelheden HF en CHC1_{3 ,} die in analogie met het patent van Benning (11) gesohat werden op 5,0 mol. ~ HF en l,S mol.

%

CHC1_{3 •}

r - - - , - - - -- - -

--

.

-.

16 -2 gew. ~ (- 8,3 mol. %) t.o.v. het CHFsCl.

Het meegevoerde CHC1₃ wordt in zijn geheel teruggevoerd. Onze bruto-vergelijking wordt dan:

37,5 CHC13 + '79 HF

---319 kg. 112,5 kg.

36,5 cHFaCl + 3 HF • CHF₃ + 76 HCl.

225 kg. 4 kg. 5 kg. 197,5 kg. azeotroop.

We kunnen ni eenvoudig de vol~ende materiaalbalansen voor de versohillende

apparaten opstellen:

h.

Ree. ct or 3. 112,5 kg. 319 kg. 282,5 kg. 8 kg. 21 kg. In! Hl / uur} voeding CHC13/uur CHFCl

s /uul

HF

I

uur recycle cHCl₃/uur 743 kg. luur

Uit:

225 kg. 282,5 kg. 19'7,5 kg. 5 kg. CHFaCl j uur CHFC~ / uur HCl / uur CHF3 / uur 12 kg. HF

I

uur 21 kg. CHCl₃/uur 743 kg. luur.

Bovendien bevindt zioh in reaotor nog oae 1100 kg. CH01₃ 900 kg. SbCl:) en 45 kg. SbCl3 •

We nemen aan, dat alle meegevoerde CRCl3 in koeler 5 condenseert, en via afsoheider 6 naar reactor 3 wordt teruggevoerd.

!:-

Kolom 8. In: 225 kg. CBFaCl/uur 282,5 kg. CHFCla / uur 197,5 kg. 5 kg. 12 kg. HC1/uur CHF₃

I

uur HF / uur 722 kg. /

uur

!t..

Kolom 14. In ... 225 kg. 282,5 kg. 12 kg. OHFaCl/uur CHFC~/uur HF luur 519,5 kg.

I

uur Uit: 197,5 kg. 5 kg. 225 kg. 282,5 kg. 12 kg. HCl

/uur}

top-product. CHF₃/uur CHFaCl/uur

CHl'C1a

luur

~

bodem-product. HF luur) 722 kg.

I

uur Uit: 225 _{kg. CliFs Cl/uur}} 4 kg. HF luur top--produc~. 282,5 kg. CHFCla/uur 1bodem-product 8

_..

kg. HF luur (recyole) 519,5 lq;.

I

uur.

I i ' I

VII.

.

.

- - - - 17

-1:..

Een totae.lbe.lens ON' de ~ehele bereiding van CHF_B Cl vertoont dus het volgende beeld:

Input: 112,5 kg. HF luur 319 kg. CHc13/uur Output 225 kg. CHF

_a

Cl/~\ál'

"

kg. HF luur I; kg. CHF~

I

uur 197,6 kg. Bal/uur

---

...

-BEREKEAING DER

IN HET

BCREMA

OP-GENOMEN

_..

_.

DROOGTOREL

Het CIiFa C1, dl,t in de torens 18 en 19 ontdaan werd van HF door wassen met

HsO en een NaOH-oplossing van 400 C., wordt in toren 21 gedroogd met 95~

Ha

S<4,

eveneens van 400 C. Aan deze droogtoren willen we enkele berekenin~en in ver-band met de afmetingen en de benodigde hoeveelheid zwavel luur uitvoeren.

Het gas, dat de droogtoren binnentreedt, wordt verondersteld, alleen uit CHF₂Cl en

Ha

°

te bestsan. Verder zal worden aangenomen:

1. de absorptie verloopt isotherm

2. de druk in de toren bedraagt overal 760 lIln.

3. CHFaCl lost bij 400 C. niet op 'n !JaSO ...

In het volgende zal, tenzij anders aangegeven, de ~enstel1ing van het gaa worden uitgedrukt in kg. !JaO kg.jCHFa Cl, en de samenstelling V8.n de vloei-stof' in kg. !Ja

° /

kg.

1\

30 ••

Het gas, dat de droogtoren binnentreedt, is het laatst in aanraking ge-weest met een NaOH-oplossing van 400 C., die 10 g. NaOH 1100 g. Ha0 bevat. De

hoeveelheid waterdamp in dit gas zal dus overeenkomen met de waterdampspanning van bedoelde NaOH-oplossing. Hiervoor werd gevonden

(20):

PIjp •

50,6 mm. (bij 400 C.)

We nemen aan, dat het ge.smengse1 zioh ideaal gedraagt.

De

hoeveelheid waterdamp in het gasmengsel wordt dan: .

50,6 ~ /

_.--..a.-.._

x - _{• 0,01484 kg. !Ja0 kg. CHFs Cl.} 760 - 50,6 86,5

-"

18

-o

Voor de evenwicht$lijn van het systeem zwavelzuur-water bij 40 C.

wer-den gegevens ontleend aan Perry en Davis (21). Deze gegevens werden in tabel I

verzameld en zodanig omgewerkt, dat de zwavelzuursamenstelling uitgedrukt werd 1n kg. Ha0/ kg. H..a 004' en de dempsamenstelling in kg. Ha0 / kg. CHP

_a

Cl.

Deze evenwichtslijn werd tevens uit~ezet in gratiek

I.

Tabel I.

Waterdempspanningen boven ~ave1zuur-o~lo8singen.

gft.% BaSO. kg. H.~ O/kg.&a

sa..

P_DIIl kg. HsO /kg. CHFg Cl.

9~ 0,0527 0,0023 92 0,0869 0,0120 90 0,1111 0,021 88 0,1364 0,052 86 0,1628 0,094 84 0,1904 0,155 82 0,2195 0,235 80 0,2500 0,38 78 0,2821 0,60 76 0,3158 0,90 74 0,3514 1,36 72

I

0,3889 2,00 70 0,4286 2,7 65 0,5385 5,7 ( ( 1 I

Voor de werklijn geldt: kG • 11 - Y2

let-Xe 0,063 0,33 0,74 1,42 2,57 4,25 6,44 10,4 16',4 24,7 37,3 54,9 74,2 157,3

waarin L • de hoeveelheid ~ So.. (100%) in kg luur

G· "

"

CHFa Cl in kg./uur

• 10-3

• 10-3

Xf • de samenstelling der uittredende ~ SO,,-opl. in kg. ~O/kg.

Ha

sc..

"

"

" binnentredende

_"

_"

_"

_"

Yi •

"

"

van het binnentredende gas in leg.

Ha

O/kg. C~".'Cl

Y'a •

"

"

"

"

uittttedende

"

" "

"

We nemen aan, dat, bij een invoer van 95 % HaSO.·, de uittredende v1oei-stot bestaat uit 70 ~ ~ 00 ••

Dit geert:

xt·

0,4281 22 • 0,0527.

Verder zagen w., dat het binnentredende gas een ~enstelling heert, die

overeenkomt met:

Yi • 0,014.84

..

19 -Ha0/kg. CHFs Cl mag bevatten.

Dus · Ya • 0,0002.

Verder treftdt per uur 225 kg. CHFaCl in de toren (zie eerder), dus

G •

225 kg./uur.

We vinden dus: L • 225 x 0,91484 - 0,00020 • 8 762 kg. ~ 80. (100 .) / uur. 0,4286 - 0,0527 '

In de droogtoren moet dus worden ingevoerd

100 /

9i

x 8,762 • 9,223 kg.

Ha S04

(95 %) uur.

Aan de hand van bovenstae.nde ze~evens werd ook de werkl i.jn in grafiek I

uitgezet.

Water is zeer goed oplosbaar 1n ~ Sa., en in ons geval zal dus de gas-film oontroleren. In dit verband geldt dus:

waarin Y1 • eve~ioht8ooneentratie, behorende bij de oDnoentratie y.

lel •

ge.sf'ilmcoëtf'ioiënt, gebaseerd op kg.

l\

O/kg. inert.

o •

actief oppervlak per volume-eenheid vulmateriaal.

v •

totale volume der vulling •

Uit graf'iek I werden de waarden van

Y1'

behorende bij verschillende waarden van y afgelezen. Hieruit werd de waarde van 1 als tunctie van

. y - Yi

Y bepaald. Dit gaf de volgende resultaten. Tgbe1 Il. Y Yi

I

Y - '1i 1 Y - Yi 0,0002 0 , 0,0002 5000 0,0010 0 I 0,0010 1000 0,0020 0

_I

_0,0020 500 0,0030

°

0,0030 3~3,3 0,0040

°

0,0040 250,0 0,0050

°

0,0050 200,0 0,0060 0,0001 0,0059 169,5 0,0070 0,0001 0,0069 144,9 0,0080 0,0001 0,0079 126,6 0,0090 0,0002 0,0088 113,6 0,0100 0,0002 0,0098 102,0 0,0110 0,0003 0,0107 93,5 O,OU:O 0,0004 0,0116 8',2 0,0130 0,0005 0,0125 80,0 0,0140 0,0006 0,0134 74,6 0,01484 0,0007 0,0141 70,9

20

-In grafiek Il werd __ 1 __ _ _{tegen 1 uitgezet. De waarde van}

/'2

11

1

---dy is nu gelijk aan het oppervlak onder de aldus verkregen kromme, 1 - 11

1 - 11

gelegen tussen de streeplijnen bij 1 • 11 en 1 • 12. Dit oppervlak bleek 2628 _ te bedragen. Daar 1

mnJ3

gelijk is aan 0,0001 x 20 • 0,002, vinden we

dus:

Kl

0 V

;Y8

1 ,. 0,002 x 2628 G _{• 11 Y - Yi dy} of: K

,

1

°

V .. 5,eS6. G

In de literatuur zi,in voor dit prooes geen waarden ven

Kg'- 0

bekend, en evenmin voor KgO. waarin Kg • de gasfilmooëtficiënt, gebaseerd op atm.

NU

geldt vrij algemeen:

Kg 0 • C T_gem• Cf.

waarin C ,. een oonstante voor een bepaald.prooes

v

_{gem• •}

de gemiddelde hoeveelheid.

gas

per uur per oppervlakte-eenheid,

bereken~ op de doorsnede v~ de lege toren.

L)

}

In Perry (22) wordt C voor dit proces niet gegeven. Daarom wordt aang~

/ / nomen: C • 0,1Q.. wurbij v geme moet worden uitgedrukt in lb / sq. tt.jhr •• en

Kg 0 in lb mOl/cu tt.jhr./ atm.

Het gemiddelde ~ioht van het gasmen~sel, dat per uur door de toren

stroomt, wordt:

225 ~ (0,01484 x 225) + 225 + (0 .. 0002 x 225) • 500 lb/h

2

x

0,4536

r.

We moeten nu een bepaalde torendiameter aannemen, en gean daarbij uit van een gassnelheid van 1 ft / seo. Nemen we als benaderd mol. ~ew. van het gas 86,5, dan wordt de dichtheid van het ~as bij benadering

86d~ x ~x 0 09 x 2,2046 • 0 219 lb/ f't

2 313 ' 35,;n t o u .

Door de .toren ~aat ,dus perseo.:

500

• °

,634 ou ft

j

seo. 0,219 x 3600

Bij een gassnelheid van 1 ft.

j

sec. vinden we dus voor de open doorsnede van de toren 0,6!34 sq. ft.

Dit komt overeen met een diameter ven 27,4 cm. We vinden

nu:

V_gem• Z

0~4.

,. 788,5 lb/sq. f't. / hr.

\~

,

tf

.

-

21

-j

5~9

kg./dm'J/uur/atm. 20,77 x 18 x 0,4536

• 28

,

32

We moeten nu nogK_g 0 omzetten in K _g t 0.

Voor een verdund gas geldt bij goede benadering:

----'

>''''''

P - Pi • 0( (Y - Yi),

1.

\aaruit:D( Kg

° •

Kg 1 O.

In tabel 111 worden bijbehorende waarden van p - Pi en Y - Yi weergegeven. Tabel UI. Y Yi Y - Yi P Pi P - Pi 0,0002 0,0020 0,0040 0,0060 0,0080 0,0100 0,0120

°

°

_°

0,0001 0,0001 0,0002 0,0004 0,0140 0,0006 0,01484 0,0007 0,0002 0,0020 0,0040 0,0059 0,0079 0,0098 0,0116 0,0134 0,0141 0,73 7,24 14,3 21,3 28,1 34,9 41,5 48,0 50,58

°

°

°

0,4-0,4 0,7 1,5 2,2 2,5R 0,73 7,24 14,3 20,9 27,7 34,2 40,0 45,8 48,03

In grafiek 111 werd P - Pi uitgezet tegen ~ - Yi' Dit blijkt inderdaad een nagenoeg reohtlijnig verband op te leveren. Voor de berekening van 0(

kun-nen we dus volstaan met het rekenkundig gemiddelde van Y - Y'i • 0,0072 en de bijbehorende waarde van p

-Dan i . eX =

p.. :-.

pi Y - Yi Pi • 25,4 mmo 25,4 • 760 x 0,0072 Nu is dus Kg1

° •

0{. Kg

°

• 4,64 x 5,99 25,4 t • 760 a m. • 4,64.

• 27 79

_,

kg ~0/dm3/uur!

_Ikg.

kg !!pO inert

We zagen:

K~1GO

V • 1,256,

en dus:

v •

5,256 % 225 • 42'56 dm3

27 79

,

t •

Het totale volume, ingenomen door de torenvulling, b~draegt dus 42,56 dm3•

De doorsnede der toren werd 88.ngeno~en op 0,634 Iq.

ft.,

dit is 0,634 x 9,29 • 5,890 ~.

De hoogte, waarover de kolom met vulliohamen moet worden gevuld,

be-draagt dus

42,56 x 10 • '72,3 om.

5,890 ••••••••••

---1

-I

I

.

Litera.tuur. (1) Chemioal Engineering (2) Siegel (3) Stnenson (4) W. Pip (5) Meyerhoter

(6) Rutt,

Bretsohneider, Luohsinger en

Miltsohitzky

(7) Booth en May Bixby

(8) Daudt en Youker (9)

_"

_{" "}

(10) Crooo (11) Bennin~ (12) Daudt en Youker (13) " (14) "

"

"

"

"

(lS) Banning en Park (16) Henne (l7) ti (18) Landolt-Börnstein, (19) Benning en Mo. Harness (20) Int. Crit. Tables 111, 370

120 (Nov. 1949) U.s.P.

1 581

819 U.S.P. 1 634 122 Ned. Ootr. 26 083 Ned. Ootr. ~ 975 Ber. 69, 301 (1936) Ind. Eng. Ch8lll. 24, U.S. P. 2 005 705 U.S.p. 2 OOS 709 U.S.P. 1 994 035 U.s.p. 2 450 414

u.s.

P. 2 005 706 U.s.p. 2 005 710 U. S. P. 2 005 713 U.S.P. 2 407 129 U.S.p. 1 990 692 Biit. P. 389 619 637 (19~2)

atys. Chem. Tabl, Bd.2, 1360 Ind. Eng. Chem. 32, 497 (1940)

(21) Perry en Davi" Ohem. Metall. Eng. 41, 188 (1934)

(22) Perry Chemioa1 Engineers Handbook.

---• . f j ï: " 1-

·,·'i

-1, i.

,

-f

.

"F .j . i • I " .i ·i .1 "I • +-- --....,-, .. ····-_···"..,·:~-!1fni1l!f!:l r() ~'

5'000 I y-y .. '1000 3ot:>o ... /t't:>t:>

~

..

_-

-o ",OOI

.

T "'r

-.

1 -I .

• i -~. • I I , . ....J_

.

·t I :-·~-.·7;---·--r -... - _ .. , -... , ." : ' .•.

_-1 .1 ! . T

t

. ; t '1

-

,. -

.

··t . .:..J :. ... 1 . '. , I • I ',. I ' j - r

i

'j j • ·1 I L .. .t.

.J

i

.

--t--~: :..! I ;... t·