De bereiding van cyclohexanol en cyclohexanon uit cyclohexaan

(1)

datum:

~ u.~'

J.~'7.

(2)

-: ' ~ ":'. ,". : ~ , ,-,"

I

"I,. I ;'-'1 " ': .... ~ '-~~~",;'~ ~";4 / ' /: \.' i ., ," ... . :"

..

Dêbel'ei"ding van oyolohexanol en cyëloheX8flQJî

~t

cYel-ohexaan..

: ' ",t;;,

B..J

.

L.

d~

Visser,

Maa.1'8bel'~nstra8t

340,

R

.

S. de

Boe-r,

.

'

E

Koornmarkt

,

81 '"

De1ft.

,I

'.

":"t'

,

s-GraV$nhage

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

(3)

.,

...

. , '

..

~ ~ . , .. . "

~ha~

_\

e

_.

~chext.nol

en

orcl.oh..anen

, .

,

!.2. lJ.'oepassingen \ . '

..

?".

Tec~i8~b. bere~(Unss~lijklledeJi

~~~. ' ... ." .1

:5

.

1 .

e précu

_, _.

:'

l.~·.· hoauktiehottw~d

.

3

• .

:S

.

-

nUte

van de .fa.~_se8nheid

4 .

BcdCbrl,j~ngProeH ~.,

.

: '

,,'

4 ..

4

':V9ox-n.ereidinggl,:;nd- èn hW.:pstoffen

.

· ~

.

2 .

oX1&';ti~ ~

soheiding

wa.te·l"f'ue' 'Vàrl

ë~sche

fase 4.}.. Seneiding orgatrl.9'ohe· fa.ss

4 .

SOheidlng waterfa.é

5 .

!.faaaa-

en:

warrr.telmlan$ 5.1. r.assabala.ns

5

_.

·.

2 .

'\II~teba.la.n. _.

" .

6 .

Fysische en

rchémisehe

aspect.en

.

6 .

1 .

R 8etlemechanisme

.'

6 .

2 .·

Reaotiecondities en

kata~rsator

6 .

3 .

Hodl!'ica.tor ~.4

.

•

~eaetorkeuze enkinetiek

6

p

4 .

1 .

Reaotorkeuze

6 .

4 .

2 .

Kinetiek 6~1\..~.

H

aterlaalb

_,

.

a

la.nsen

6 .

5 .

Ther.noclyna

m

fee.

.

6 .

5 .

1 .

Rea.ctievarmte-n

6 .

5 :

2 .

Warmteho~veelheden

reactoren

6 .

NevenDrodukten

6 .

7 .

Produkteisen, ·6~6.

Zuiveringsmethodieken

6 .

0 .

1 .

Cyclohexaan-dèsttllatie

6 .

'

.

8 .

?

VacuUmdeet!llatie

b

.

8 .

3 .

LoogwnBa!ng

7 .

Berekening

apparatuur

7 .

1 .

Reactoren

1 .

1

• .

React6r

1

7

• .1

.

2 .

Reactor

.

t

en

:3

'

7 '

.

,

.

"

., .'

_,.

7.1

· ...

~ :',,"

.

,* ... '1: . • " j ..

• Vemper

Neutftl1a .. ~leY&1:' . ~, :. ,', "", ~ \IJ.' " j- ~ • "':.1 ,,1 '1

"

4 '

'.

4,

5

.,5

,

' 6 6 6

6

6 7

7

9

10

12

13

}4.

15

20 20' 20

22

24

26

27

21

'28 ,. ( , \ . ,.it'"

• .

~~\. 0:"

.

"

(4)

1-:; -- - '. ."

'", ;,.

7.2.~~.

Kolom

1

·

• 7 ..

2. ,

.

Kolom

~

1 .

~~ -CQ,fldensora enkoe-ler.

-

7 .

3.1 .

,

Condensor.~tor-l

7 .

3

_-

.

t

.

Condensors

.

X"MCl ren 2 ,en , '

1.

3.

3. ConderiaorJt

'

kol-om

'

l

en

2

1 .

'

.

4 .

Condfm.8.ó.~ ~therextraotiewt

7.;

.

5 .

WilJ!!JlteWis"~ en

koelen

'

1-~·4. Na:beria.1en ,.~ . 8. Ll~.ratu~ qverzlctlt ,~ Appendic~s

9.1 ,

Appen~~ I

9.

1 .

F.re,lscne e-1s.n-ehappen

9.1.~. S~eeirl8k.

volumina

9.l.'~. Oplosba.arh.d~

9 .

2 .

'Appendix

Ir

9.

2.

1.

Soortelijke.w.tmten 9.2. 2. Vorm1ugse halp16~

9 .

2 .

3 .

V.rdamp1n-gs~ten·,

9 ,

.

2.

4 .

D~pspann1ngen

9.2.5. Vloeist.of- en

dwnpe halpieln

9.z~6. Warmteove~oht.co.rfici'nt.n 10. q.ra.a.dpleegde wèrk~ "

28

f ~, "

30

'30

30

,

₃₁

-' , ,32

32

32 .

33

34

,

.

34

34,

34

35 35,

3-5

,

36

36 -,

~.,

(5)

.:,

~

T

'

o;

"

àes~

én vail

,

0 eloh

nol

lilt' -

._-

{~.À!i.nop;

· . , ' ....

'-. ·0

e«éno

·.,~O1'"

voora ge ru,i

. ,

aï;s

~Q"iétOf·_'~n,II!l'''''i.

e

\3I1tJj.ao

EJ, .

lldustr

,

ie

.

en

wel

in

he:t

)U~'Oh~Et.'r ..

voor

. ····;'

vàJ1

qel()he~an~Dt. '~'prol.(ttem,

d1p1né!á\1ttre}\

·:

èye:t

.

'

.

:

lo1dJlre

t()epaa$~~u.\:Z~1 ' ~ODd9tot·

oor

'.

e1tma~$-r

.

- '/':-

." tt·Qtf~rdn~~t,r

.. '

:~.h~p

t

.

".

1»

de

.ver:t.~,~,)~:r)lis';", '·el'f

( ' · ·

altl

,

.. ::

oplOfJm1d

:

4

1 "h'H"

nar

.

en. en

.klEt~;.fH!)ff.en;·' ontvèt

....

,y,.,·.~, ;i.fi5S~

.

oor

d , b~l'lt""l\

;la iJ.'

:

1M.uà

,

t:r.:1en

"'~~<le_ ·met4!l.ll~gi

'.

industri

.

;

.:

JtwE!tt~g:

egellt

H_- :1Jlde .zee~~,u:··'f~1é. '

_{:. '}

"

.

>.,.

,

C1:e!~h_~lS

'

~

'

v.$1é~

.

•••

b~l.an~

· jk~

,

gr

:

oaûst()t

'

Yb

'

,

o'lièmi

· ilii

.,

.

fiduatl"i.

,

.

: '

zoalsde b

".U~

'Van

0. .

pr~~~à,,;

d1pi!l~_we»,.

epêlfl>h-=anOlfPeroxj;(}

~,' ",~ ~

.

, . ,;'

, ' .

.

'i,

'erd.z-

'

toep~

,

i,ngenztj

:

opl.

!Ó.1ddel

.

vocr

de

'

.. ,,'

e

Udu

~1

'

(

'

0.

'11' VQorPVCt:PVC-e-opE)l~~én,:;Q

p

. '-t:.~; );

qpl

'

id

:

Q.èlvoQ.r

.d~

ved- en

'

la

.

ttU' j :t"l':"1!t"l

vé;,r

'

l.akkeil;-d1

'

,

.

l'Aitro~el:l"iUo e~

· l)olmnYlohlO1'1de

'.

m'

· .a

.va~

rllll1

:

oblól'idè

'bevattell);

,.

..

C?)l"t'·i.~sm.fdd

.

b<tJl~ 811.

leJrtbdu19t:r1e

.

el'l

iri

'

te me'té11urgiscfh

. . .

. :

· "

.

. . .

1d'ing-

lrfan

.

géóO!leeli~re

•

.rde .Ï)D!'~plG.e$u.gen;. s·cldj;

::';':'

: ."

.:

sJ1i;éro11~ VOQlt

:vl1egtUpó:tOl'én.

;

: " ' , ' ' . . " . " ' , . ' . . . . ' . . , . ~ •. , . ' ! . ' . . . Tee&\i$~hE!b,e:tè1dUtS·8~He11Jkhéde

• . ;'

V1

'

:: ~eaGl

'"

.

,

, , : , ' ,8. •

@

.

f

~02

'

....

~

.

~

I, I. '

(6)

'. _,

e .

..

6 ~"

1.

'0

ëlOh,uftol

fenol

,

Vi.! 0101ohe%

U

.'

benzeen

b.

.

0 -

₊

0,2

oyelohexasn

Nt.{l

• 6)

.

+

?,

l-\2.

'

.

~

illne

N"2

.

b.

",

6 .

+

'

"10

.

~

o;yoiah

%y1

mitle

stoom

-}Z.O

'

kcai/mol

oyclohexeno

oyol óhexital'1

" .'

{

bt.

Ni

op

· A120

.

,

.

~

_':~<

~

.

~.

U

j~OOc:tCH.z*COOll

-70

.

o101ohexab.ol

'

Q1c1oh

xenon

ed1t>Ul~~~U;u.rf,;;

.

(p:z::2-105

'

-

at

··

:

. :

~~100-2000C) .

,

oyclohexy'lamine

)

cyelohexsnol

oyclohexano

'.

T.lP.!

12.1"

00

s

'

.

ö'ië!ohex

.

wordt

in

d

.

vloE\istoffase

met

lueht

Bij

een temper.atuur. v n

155 C

i

dali ét).

"

druk .van 8,

Als

katly

atol' wordt

Co-ooto&a~

.sebruikt

,

terwijl

'

boQX'

mod.ltieator

,

dien

t

doet

. '

D c

el"s1

i

la

'

ti.

sodat e

ri

grot

"

cyolohex

8

c l

"

1

• "Bovendien

onts~

n

8%'

meerder

produktell

,

waardoor

'.

_.

oh 1dip,g

apparatuur

'

het

ontwerp

'

keJ'UD.erkt

.

ProdUkti

~.

lhei.d

..

· nij

de 't}efekeningen

is

egae.

van

een

oyolon~~X~~a]lV(;)8Ctlll:l«':'"

'

1.22 '

t/

(=9760

t/~,

indien

de

infJta

.

llat1&

8

I.'~-,> .... "."",,,

'

Er

wordt

do

géproduoeera.

.

'429~

tij

o.yclohex non.

.

4952

't/~c

eloheX81101 ~

:.

ell.2

51 tij

<i1plflézuur.

·

,," \ .

(7)

-

~"?' ;r~~~~:}~

_

"

" 1 ,

,)',~

,

, ")j~~' p.;}..i' .,: ;;"

;>o'~' ~..; t! :W." .ilt-t

~;;~~

,

~m~~~~~

óyclöhe '- '.;' ,'.'-

'

t

OM

.

ea~.

,

sówel

:

v.tt,

"

"la .u.p~~

..

'

' \

, ,'~ .. ~ ~!liil!1

olie dé

v~te

bron ie

,

ftn

dè

,~st()t ,o1ell)~A':!t.ll!lr'J!lt'J;

-, "'~ • • , zal

de

f~~.i« ' •• ~ld meestal behoren

tot

een

petro

.nt8clt

.

b

.r',

TegenwoQl."dig 2:~iD er ,reed. o;lJl:'ola.otamf'abr!ek~ ~1k. 100.000.

ti

j pr~

'Hiervoor ,is 'nodig 86.500

,

tij

o,.elohe~. Het 'beach1'even "procee 1ev&lti',

9~SO

ton

oyolOhexanon ale al!e gevormde,cyalohexanol, later

ta

cic10b .

'~iet, wordt.. ,zodat Plins.teiis, 9 ,fabriekseenheden vereist zijn voo~,lOO.OOQ·,

ca:prola.etaa.

,

J3eechr.f.t!:.iW; 'van het ;erooea - , ' ,

In het prooesl!Jcbell1a

t

z.ie biJlage 1 .en 2) z~jn vier d,elen 'te onder:ache1

1. de voorbereiding

van

de grond ... en,hulpsto"ffen.

2. de ondatie en de séheidine van de wa.terra.ae

.an

de

,. de

scheiding

van

de

organische

fase, en

.. 4

.

de scheiding van' de' W&te-rfase •

.

'Yoor'bUeidi

v de nd .. en hul stoffen ,

çyolohexaanoxidatie vi~~ plaat~ b~

8,5 .. tm

en

155 "

C.

Nii op 8,5a..'tm

gebracht

te ~ijn word&n verse cyc10hexaan'

en

de

, 'roorverwe.rmel' met stoom VQll 16 e.tm verwe.rod tot

155 etc

.

'

EV'enao WOl! t de mOd1.f'icatOT, l,iOOZ'ZUur als een 10 I ige oplossing in' ~t ,~.

'~empe~tttnr'

gebracht., Het

'

boonuttr wordt

tevoren in een

gèro

rie.

o-pq."

.. "

heet

water opgelost.

~

de

oplQ8sing

v&rpompt

wordt via

'

een

voorraadt

De "looi.' de <lXi~:t1e benQdigde hoeveelheid lucht wordt met een Wl'e-e1' :rail'álcGII~~'.±;~

sor met tUssenkoeling op 8,6 'atm'

gebracht.

Om de drukva1 over' de

in, de reactoren

te

kunnen O1rerwinne~ 1s namelijk een overdruk v,an 0,1 t:rallllll','oIU\la&;;r'

Na de tw.ede~o.rdt niet ~koeld,aane,ez,ien de luehttemperatuur dan Ten opziehte van de cyelohexaanvoe'ding zijn •

p;p:m:

katalysatot'"

n-O.die.

Dit ,oobaltoctoaat wordt als èen

17

~ige pjY10ssing in cycloh .. ·---"'!.."'!.~ ... ""..,.", in de, reaotor gepompt. Vé.nwe~ de geringe hoeveelheid is voonerwamen

td

nodig, .. ' .

'-t'"

ie de

V:A.L~~V..Le vindt, plaàts eke we c&so

staan.

Dáarblj ie de 'ox1datle exotheX'l'l.

Door

nu bij 8,5 atm te werken"kan '~.:

re.~tièwaft.tte a.f~T('jerd worden door middel van verdampend oyclohexaari;

Eik.

'reactor!a dáàrom voorzien van een condensor, waarin cycl~hexaan en ~8tt,~~. verdampt'

Water

geoonden&,eerd \lC/rden. De afgewerkte l1.teht ,ve::laat 'Via de .

oontl.~» ~t $YSteem. ' , '.

Voor de

reactie is

vereist,

dat

de

.uuratofQónc~nt~~ti.

in

d~ ge~elè r6~;~1

1depl~de ia, alsook dat er "baokm1x1ngt~ optreedt van €"vonnd oY'olohl!OO.l~U'~,~

Di t :ie' no0&5akel\,ic voor de iiUtia:tie van de rea.ctie. .. ~ . "

Daa:rtom.

· worit

de

lucht

L~t Sl'roeir--a, j.n de reactor gebracht,

zOdat

zaAd r .

aan 'bovenetaande eisen VOldaan - , .vena ~\jn vie~

van

'

de'

13

aproej,.ew,.

~ b~ne4~n gericht om ui bakken

van

de wa'terla...';tg. te '\1oorkoinenQ . . ' '

Om d,e menging no@' t~

,Ver"têren

wordt

eyclohexaen

via een buiSYl~t ",~-, ... :~t' ..

:a.e

re&Qtor gebra.eht. , ' . " .

reac.tl1tm&n«8elword-t Bekceld. in twee wa.rmtewifJ.sela.9.rs.

,

.en

'~~:r./.lIlrJ;

ot

,

60oc.

n.a.rne.

wO;rdt

de

4rû,atplaten

tot

l ,atm. Bij, 60~'worc1enin.:,.

loogwae • .r dcj ee-v~rmde

e

'

ters v~rz.eept met ~% natronloog. ' ,In

het

M&rna, 'tolèehdè 'be2l1~t' ~rden de

water,aae en

de' oraan1&cb~

'-. elká.a.:r geq'Oheid.m,.. ' · . , " ,

<1-

"

:De

Qr~.$ohe lue: bes.taat ui

-t

,

qclohexaan,

cyclohexanol en

~

f

de

watól

..

,'g uit een oplosein« Van

lSatr:hUll.H:ratit,

· natrituna4ipil'lu.t.

,

'na'ltU:li~~

',.

1 ....

~.droxiö en .en.re~j,e ,cy-cl~ol,:en cyolohexa\D " ' J,

.: 'I.

"

l1,

(8)

preJQ1.J~LtA~,~. " ~. ~~.;._.#~.t J . "

, " t·,na;'~el.11l$ ~t160

tot

.61~

.

in de' 'W~. &.' ... ~: ... '

:w.;', ..

':~~t

5

' _~t..

traalejectèU:re

'

.9rdt

"de TOolr. de deát1,llati . pen~~~

',' . _ Hg,q,,~ ... t. , " , . '

,:$ ,

~.t

o.ft

· de

:"t~p'

ge.a.nde

0701ohexanon

wor<lt

gécond~'

erdlrt.L

51,

• Ieh

gIl(1e."'V.

wOrdt 1.'

a.

kolom

'

te1'q oerc1..

tel"W1jl

de reet ~óe14 vordt

tot

,

<

.lagen

S:a

~~n ve-riamelvat.-' Op

dit

vat verken de.

5 '

è~t4mn. Afzuigen I V$l.. , óyolG~~~ wordt hierdoor voorkomen. Het: ~ig. 'ritetjt

verdwijnt edrt.r wel -{n het' va.-ou:ums-yet.ém v het lage- kookpunt, v. '

hexaan

.

'c: , ' • c ' , •

. ' . De

"boi

l

er van

d.e

'tweed.

'

kolom,

,

A

vorQ.t

eveneena 'verw&md door h~ ~è:.Q~t:1.~J

. ,.

mengsel,

..

.

cm'

tig

uit

-reae'or

3 .

"

,

, ,

. " . . .',

' De eCMidi~ van de \If&P&~fy! ,

'

. "

"

De' sclleldü)g van de waterf . . . gesehi«1t doorrespeotie.velijk neutrallsereft',

.. i~dlk:ken, drOgen,

.én

_tfe%:'- en een mcth8n.0lextracri.ie. '" . /

:H.t 10 ~ig zwavelz).l.ur wordt de

wat.rf'ase

in

een

~roerde tank bij'

60 .

Heeerd

.

'

Adipinezuur

'

en

'

boO;rzuvr

worden'

Y'1i1eemaaktui

t

hun

natrinm!1tnl1'f:61'l...'!':!

ontstaatnatrittmsulfaat

.

In de

nu ..

l~nde

indik

k

.r

wordt de oplossing,

ingoeda;upt, tot

lO ,vol.~.

De

van het

,

water

'wordt mst' de

&anwe-z1ge

cyclohexanol

en c;rQlöhexanon in een

, .

.

~ , , .

vêrwSjdèl:'d . , . , \ ' ' , ,

~

overbl\tv-1tnde vaste stof

~rdt

met een

sohr'oef~ot getrénsporte~

.

,·',·

'.' .',:

'."""'.",,-In,

een

~roerde tank, ~rdtriulDet

etber

bij

3

4 .

6 ('" kookpunt VWl eth rf

.

eMpinesuur

.

raheerd

.

De

$lurry

wordt, d8.a.rna cont.inu' gef11treérd in

een

."

,

gf;81ot.el).~l'ot&rend

trommelf11ter

.

' , ' ,

" ,

, ,

. '

:pe

adipi1'lezuUX'oplo~s1ng wor<lt ingedikt,' Waarna na drogen zuiver 'adipihe~'QX, .;\ •

(99%.)

,wordt verkregen. :De atgedampte~ eth,r wordt eeeondenseerd. en '

'naar het extraotieV$t. .' . , . ' . , . ', .. ,,' ;:,

De

afgefiltreerde vut stof'

.

boorzuur

en

natriumstllfaat,

wordt

ged1"óogd. "

Op d.zel.f!Ïe wijze als

het

adipinezuur door

ethe:rexti'actie

verkregen

i8

,

:

w~:rd:

het

boorzuur

d or

methanolextractie

uit

de

vaste stof

teruegewonnen

.

}~$sa~ en warmtebalans ,

De, resultaten van ma.$sa- en, waXTltebalans zijn" weergeg;e"en

\

l-Iaesabalw' , ,

ÇlelohexaanvOèd!ng: Als

90nv~rsie over de

3

reaot9ren is

Aan

reactor

1 wordt

toegevoegd t

Na de derde

reactor

is over:'

(

9 3/100)x4

,

790

-In deee:t'ste destill,a.tie

treedt

een

verlies

op van: Reoyèle: . t t

...

'I

.

Supp1stie I '

4 ,

7

90 -

4 ,

454 _"'"

₀

_,

₃

_'

_n

=

1209

k~/h ==

221,Q

· f/j

.

Er

ls

é~nverontrejmig1ng

van 1

%

genonen,

zodat

,

~8'

voeding van

'

·:ruwe

,

hexaan

vordi;: (100/99)

:ie

9670 ,,; 9760

thh

:

.

",V~'., . .. . . .

'Het verli.s wordt{op~ange~

door het

eoba1toctoast in

OpeOl kg/a

O1clQbQ~~

op te lossen. De verol\tre1nigin,g, voornamelHk benzeen, is. niet in de mas_ii .... -+l'W~.

weergegeven vanwege het niet-deelnemen aan

de

reactie.

ne

bènz.en vel:'dwijn1!

grotendeele

in

het vacuumsysteem, behorend bij

de

twee~e destillatiekoloIif

De

b~nodigd~boeveelheid_lucht

wordt berekend

ib 6.4.~

" I I

fFoduc.tspenstellin, en -hoeveelhe~d

Roeveelh8id.cyelohe:xa.:-m &mge~t:

0 ,

335 kg/a

na. de om$etting ili d~ 3

reectoren is

gevo:rmd aan:

, cyclohexano1: '

cy:Cloh~:x;.anmt;

estere:

,

acUpino

(9)

· Adi:p1nea\ri;trs" .~

Jocrr~uur:

,o:S I"

,

8 '1d1n

ván

de wat"

.

rte.sev

.

de

Or

i,ohe fase:

Er

loet

in de "aterlQ{\3

.. o101oheXän . :,rcIo X8n0ll 'op 2.. . . . . .. "':.

De oplo'-'rhaid van cyolob&anon in water bjj 60 ~ i& ·2 X zo .gróot· &le cU.

· ·~clom.xanol (reap. 0,06 'en 0 ..

03

kgjkg wa.ter). Zie a~x I. -:.... . _ . Jo"

;-." Rêt 1Tei-li •• best.a.at duB vorn. 2/3 uit~.Cyeloh.xanon en 1/3. u.itC.1clo~ ,.'

.}; ... 'fotsa.lkomt ~n

het bezlllkV'at

· :

.

:0, 329kg/s cYolohexal%ol-cl)"olQheX!Ulon.. .

.

;" '·

Bet

totale

v8l"l1"His:

0,

oo~

;

,

n

. t ·

.

. ..

Aan

cyclÇJhexanan: ' 0,002 ·"

, . ~. Aan eyolohexanol:

O.

0Ql t t

" \ 4

'.<

..

:D. Jaassastromen rond. de twee d,e'J't11l.ûiekoloJl1ll\e13t nodig om de' or~8ch.

"."

-

t.

Bch.iden. worden b.~~md '.onder

6.

8 ..

.

~"?_ ; " _ c, I • . . , . • . . . ' . . .

!9t!e!lhijid

zwaVe1ZU\lr: De waterlaag wordt. in de

omZetter

.

~t zwavelz~UJ!f·

..

~,.t "

~4ftttrali8eltrd.

. '

.

. . '

-.'

'.

U!t

de

scheider komt: 0,095 kg/a -

2,370 mol/s

.

0,044 f t' ~ O~ 342 ..,

.

. en 0,·129 , t . Ja O,(/f7'

t,

Voor de

neutnalJ..atie

is

nod,tg:

l !

2,370

+,3

xQ.)42

+

2 x 0,677

h ' . •

• _. C::;' _.

.

...

..

wordt-

1;0 . ig zwavelZUltr geb.ruikt; 2,268 kg!a·l,O

.

~.elh!U

wat.r:

,,; ... ,

Bij

de

oxidatie. onteta.e.tr

0,04'

1tg/rv~O(~ie

6 '

.4.) •

.

,>

'

:';,

':,» ..

. :M!lt'bo.orzuUr

wordt

toegevoégd: 0.192 V !, ,. '" . . . ' .~~ ... ,. ..'

Het

dó "léog: . . 6',,200 ',. . ... ~. . ' . . . '. ',;. .

Met de'. zwavelzuur! ' . . . . .. • . . ,

,

'.

~""

'l'otw;

· "

.

,

..

.

',: :.' In de

·tH&f,!sv

wordt de

~lheid

water tot .1/10

'vel'Udnde~ '~;

.

~;

'.

',:.

,

v.~~worib

(9/10)

x

8 ;476..

.

ZP

628

2«/

.

E20'~ .

'::~", ~"overi_ ·wa~er

"oi-dt

in

d.

mw

als dElllIP afgevo.ri • .

. '.;' Dit

let

,'.

. '

6,4?6

~

7

.6~8.

.

"

.

O,84~

kg/a.

~O~ ::

· ~~ . ..in .deze <b:0~X' h*'t· restje Qy~lohexèt'Qi en

t~

.

lOOg .~:t'

· 1o$tb1,(}4.6·C 0,6

.'

g

· a4iP~ll1:

··

, ..

(10)

, .

,

.'Voor het oploaseJt vu. ~iplM~ ie nodigt

.. Er wordt 10 ~ ov ... rmaat· ~; . .

. Hierin lOllto}': . 0,078 x 16.5

Dus ~ boorzuur

wordt

g'esupp1eteerc1 ·: ..

1!:ther wOl'dt

.

door

ardamping·t~gg.ewonnen.

Aan vaste net', la rtu

nog

fYlTei't

'

. en

" .•

HC)fJv.

e

Y1::!1AtJaan01:

In 100 g methanol lost bij ~5 '

iatrlUJDB

t

is onoplosbaar.· '

NlnStena nedlg

is

dus:

'

. (1

9 .9/17,93}

~

100 •

10

'10

Gvermaat:

' .

.

Methanol wordt

eveneens door afdamping te1"UggewOlmen.

.

_.

_-

'

.' Wi;m\ebalans ' . . . ' . ' . ' _ " .. ,.';- . -:

. De liJoortelljke wa.rmten .-an d. voork~.nde stof't'en bij verschi~lende tempeft:~

zijn vermeld in appendix II. . . , ,

Voor verve.J:tBeri

wordt

v.or

t.

.

raturen bentlJden 1~0 st-oom gebruikt

.811

:p ..

en

T ..

135:

'

;

van 120

.

tet

180

• stoom van

p zw

16 au en T

=

200

·

C. De

'

.eOlld.lUla.~

warmte is wereeeeven inappend1x

I I.

Lucht~nssor: De lucht wordt in een tweet sctmlprttssor met

8;~ átm

.

~rao~tt dus:(Pz!Pl) ~

(P3/P2)

-

(

et

=

~,~,.

UitPerry, '4e

ed.

(1963),

blz.

}-150 volgt:

p :a

1

atm .

~p

...

2,93

· ..

~.;, 2,93

.

'T:II

25

J

-+-

le

tra 'I'

=

116~tussenkoell , -32,2...-2e •• tra

H,. 528 kJ/kg H "" 619 - 542 ' ,

De c01lrpressie geschiedt isentropiech. " .. '

Totaal' ls: 0,196

+

0,241

+

0,282 ... 0,719 kg;_ 1uoht, ~nodigd

voor

de.oadclati.. .

In de

1 trap

wordt

toegevoeed:

,~Q9 -

528) x

0.719 '. 65

kV. ': .

In

de tU881nkoe18r wordt

afgevoerd:

-

619 ,

-

542) x 0,719

-

:

-55

t't.

.

.:~

'~in

de

'2 trap wordt

toegevoegd:

661 -

542)

x

0,719

-.J!ï ".

.

Sçs't

· .

, De warmteinhoud van de luoht na de oQIDpressie illn

65 .

+ 85

-;5

=~,

..

, :

' .

'

Voon

Q

~r

van

de

bOQZ'ZUUl:'Qp1cssiA(: De totale hoeveelhèid boorzuuroples,1Dé':

bedraagt:, ;

x 0,007

+

3 x O,()64 ""

0,213

kg/..

..'

•

. 0'0 boorzuur0l'lossing:

4,4

kJ

/kg

~.

H~t

boorzuur wordt opgelost in' heet

w

a~r

van

90 «t

èn daarna verwarmd tot

155-De warmtehoeveelheid wordt dus:

O.21~

x

i,4

x

65

+ 0,213 x

4,4

x

65 -

122

~

"

Ir). de voorverwe..rmer wordt

§.!

kW toegèvoegd.

VoorYerwa.rmer, van de gc1ohexaa.nvoedinfr- .voor de

voörverwa:rmer y'ordt

O.3}b

klIÎa

<;

ven _o cyclohexaan _. ven

25 it

samengevoegd met

4,454

kg/a _'cyclohexae.n _.

(reoycle)

_,'91Bl.. ,: _,

81 C. De t~er!!:tuur na memging wordt: . ,. ':,'

.

'.

~

_ID,_vers. _',x c _p.25x T _Ters+

~

_{m, recycle}. x c _.~ _p,81_{x Tre- cl" '"}_{_ol} _'"

~m,tot.

x Cp' .. r,lm _...

~

':.'"

0,;36

x

1,915

x~ +

4;454

x

2,n7

x

81

=

4,7

9

0

x 2,2

8

5

x T :.

T

'=.1!.t.§.

.,

::-.,

--

J!1

m .;' - •

In de voorverwarmer

wordt

de voeding van

71,8

tot

·

155

0I1gewarmd., , n '

~ ,,', = 2,6 kJ/kg~. Toegevoerde ·w.~te, ~, 790 x 2~6 x 83,2 :a 1050 kW. " ;

p~~. ~ . ' • . ..

Rea.otoren met bijêehoreMè condensors: In reactol," 1 is de vrijkoIlende react.i

warlDte:

.!Q1.

kW. Voor

de ~k.ning wordt verwezen naar.,

6.5 ..

Deze reaot·fft'Wl!!~tÁ'"

wordt

afgevoerd door

verdStttping

van

cyclohfI!Jxaan en wa r Q De V&rd.Eij[lpte

hedea

.

vorden

berekend

in.

6.5..

'

.

In reactor 1 komt 0,196 kg/s lucht

met

een warmteinhoud

van 26

kW.

Uit

condensor 1

v~rdwfjnt

0,157

kg/s

(

N

+

02).

De

wamtel;1h.O\ld. hierorall

ilJ:

(0.157/0,

'

) x 26 -

El.

kW.

Voor retictor

21.

~e' ~aetl.w~te:

ill.

kW.

'Voor reac~;r . . ' . .

m

kW;., . '. " .

Het· .. ~ ,'uit

.

coruhmBor

2 h,et.~-e.n

Wämteit1bOud van: 26

Jdt •.

(11)

).!~~~~~~i~

· :V.:

··

:!

e

A

.

D

<

1.

266'kY • . ~. ·~~~f) •• ::lti~~'~Q11't~~JI;l$;~;

~nc&1< .~ t~~

ltUtt

~1081~mtz'

.

"'.e-

~t

de

,

~.eläU

l)e.:

.üi

:;

~

.

k~*k.t.ltl.

( "

ko~t

. .

q'c1oheJCanol bi.j p • ;0 JlIIl ". . ~'.:- ,,-,.'" , I , '

:aerék~

...

'.h· net ~t_D«Se1 :~.tlt&at

"

t

:'

tt»

'

q/.

plrl. • •

" :

(bf)Ot~.11jk::o~lóh.

.

Zo<1&~

'Voor

de. "Ori'.l~jki;WU'Ià"

4. c

'

' ..•

~~14.T

. .

aen

135

en 1 5-c~nomfti$"·

'

'~"' "

'.

'

,

. ,: .. ",

" ;Duè: ._ ...

~t~.tott.u

:lt 0p •

.-.n

,x (

155 '

...

,

! )

+ ;

'HaO

~ ~P.~q~C15;

-

''2

}~

.,

, . ' ,

.,~ ~

2.'17

,

:1: ( 155 ...

!f ) ...

0,

,

235 '

x

-4f32t

..

~,ct

165-

-

T ). --

266 •

.

, 1', •

~'I~f

,

l~

vwt

t

kt

1- I

<'

,

,.;. , .

,:,

' ,

-VarJutewis8e}..aèo

B!

,In

wa.rmteW~s.lM

wol'dt

4 •

.

~

.:

~

de

'

H •

ko

,

lAU'!I'ld.

"81l.

60

tot

S

l

,

·e.

7""

,

'

~.

'

'.

"

.. '

:Des .. YQeding 'beetaat. uit :

4 ..

45-5 kg/., oyclohexaan

. 0.116 kgf. cycl«bexanoi,:',

" " 0,148 k&'8,qcleih.~. "·

,

.

' , ' . ,

T gemidd.ld" 70 • De

opgailomèn wmte tss

.

, ' , '

'..., "

~'.

rJ.

,x

c

x

A

T • +.455

x

2~226

Je 21 ...

Of~'tfèX

"

2,016

'X

n

,+ ,O.14é· X 2.1OQ

X

:

~l

m

, p , _ ' " , , " ",

Deze ~ wordt atgeataan <loor het ui t~ngB.l Y8l'1 vum'twiesel ' ,

, Dit

heert

een tempel'a'hw:' van

137.4 oe.

Na het afstaan

van

de. warmt.. "orit '.l"T'\,lfilllllS_

.eer 120

-C.

è la dU8gen«nen bij 128 .~. ' '

, . p , ,"

De afge8tane wamte ls:

4.900

x 2.729 x (

137.4 ;..

T ) +

0 '

,235

x

4,283

x ' (

1~.4

-IJ:' ) -

212. '

:

' .

.

, ' \ .

Nakoeler : In dez..e nakoeler' wordt he~ reactleJaaneaei'

met

k~lwatM',.,.,n ,'tG' ,~J~~t: ....

nn 121,7· tot

60

•

Deze laatste tempera.tuur 1~ n0di8 vo,or ,d~ -.'èJ!'Zepl:n&. '

" ,T ' .• ,90 ,waarbij dus c genomen is. '

, geM. ' " p ,

'De atgeste.ne va1'm~e is:

4,900

'x

e,:540

%

61,7

+ O.2~5 ~

4,25

;IC

61,7

-76

9kW.",

VeMrmiy

~

d. loosopl9!JiUJ

'

Aan

de verz.eper

1fOl:'dt 0,190 kiJs NaOH

,

,-, en 6,200 kg/s H

20 toe~voegd. "

.

'

Totàal

6,390

kg/s

3 %

natronloog. .

DeZe

oplossing wordt opgevarmd

tot 60

6

C

.

Voor

de

soortelijke

warmte le

c

H 0 - 4.2 kJ/kgOC genomen. . '

~.

b;nodigdehoeveelheid

vaznt~

ls

:

'

6,390,

%L4.2

x 40 '" 19j4

~

W'

.

Scheider: Inde organisoh.fase is Aanwezig' :

4.181

· kg/s,

hoofdzakel!

,ep ctYclohexaan bij 60·C - Op. " " - , ' , ,

'De' wa.-te.rfase bestaat uit :

6,706

kels,

voorn~lijk ~o~

dus

c ' ... C

B

Ó:

' " l' . P. 2,

De wa:rtI1teinhoM

Van

.~ water!&'8e

is: 6, 706

x

4,'

x

40

-1158 kW:_t :

Van de

or.ganisohe ~ue: 1550 -

1158 -

~92

kW,

,

. .

.

,

. '

.

. ",. ~

De warmte~"elheden, welk behoren bij de ~ c'l.!!!1ll.&t1ekol0n'$!! ,

wor4en

,

,~ekend onllèr

6.5 ..

,

r ~ " " ' , . , • , , ' , :' .',

. De Vamt8be.l.a.ns van de

8

eidin'g van 4e

waterr~f;

'

" ia ruw bereken ' ' B'

.-t4~.g.e.elJ$

;i~

-.

.

,

(12)

. . . 4 . .

• ",,>. 't

rt

···

t

.

~ '. . ~ .m.nw oyolobeqlrad1 ' sevO~ _~!U

. ..,po J • " " . ' ,

'".~ '

~':te

:

C

₆

RuOO

-

.' 06u,,2

:'· . :" .

.

,,~f

."

.

,

. ,

i." I. . ' . ,

:De

.

r~.i~l ·C6a.~.·

+

O

₂

V~. . ."

'ta

eh' "an';"'"~,enerpe

.n

,

1.

~~~r~~

.. i ( .

.

. " , . ' .' -,. ~

..

...

~ ~~

een

~té,~

tl

.

art.~.1ûoon.

.

•

1)8'

nact1.

;

C

₆

lIuoq ,..

gaat

·

ge-pa.d t de .. ip111siiJ.g va,n' Mft

·.terbi

.c-lt.,b! . . .

de

.

..,...,r_~~

.

energie

YBn

dese

':reaeti. i~ sle.c'J!t. 'enkele

k l

.

lPotale

~ti' erl.ng.fQ:~g.1

C 6~1 OOB, - .vorming i.. 29 kca1j1'l&1.. . . ':- . • .

...

.

,

Ketenteminati.e treedt op,

~

. .

t-

.tw~e

radiOAl

_--.ik

r6ageren:

C6Hl~

~

+

C6~1

·.

~

:

C

₁

tt22

.

.~.,

C₆

Bu

ÓO

~

+

C6~1

· '

~

'

C6~1 OOC6~1

. .

f

.

·c

₆

t;.

_lOO. + C

6H11OO-

~

moleeulaire

prodwi~~~.

· !

Ontled~ng C6~lOOH t~edt

QP

vO

,

lpIJ.8

t

C6~lOOH

~

. ,

C6~OO

,

+

H

-

>

, . .

C6HilOOH

~

:

C6~10

'

" +'OH'

2-

oyc~oh.xanol

vorming :" _{C61\100 -}' + C

₆

_H12

~

:

C6~loR

+

C6H1IO

~

C₆H

iio

.

+ C

₆

l1.2

-+

°6~i01I ·+ C6

Ru

'

propagatie

t _C6H1l•

+

02 .... .

06l1.1OO

'

enz

.

~cyolohexanon vottdng :C6~100H + C6~lOO. -JI' C6HilOOH + _C6

C6~OOOH

-+

C₆

HJ.6

0 + H

De

reactievergelijkingen

~iden ná:

l~'Oxidatie Yan cyclOhe~

tot c.yelOhexanol:

~

,

'06H12

+

i0

₂

-+

C6~lOR

.2.

Oxidatie van eyelohexaan

~otoyclohexanonl

C

₆

_H12+ 02 ~ 'C6~OO,+ _H20

3 .

Oxidatie van cyclohexanol tot cyclohexanon:

C6H110H +

2

""''C6~OO . :_H20

.

4. Vorming esters met

boorzuur :

C

₆

H

_110H

+

H3:90,

-+ C6~lO_13(OH)2

_{• H20}

di-

en

triester werden praktisch niet

gevormd

.

C6~lOH

+ HOOC

t

CH₂

~

4

COO.H

~

C6~100C~

_Clr

2:

~44

·'~

o.

(7 )

c

6

R

il

OH + C

6

R

ll

OCO

~ cg2~

4

COOR

~

C

6

Rl1

oo~ (JH2~4

000 ,

.

...

.

_

..,.

~"~

Zonder boonu.ur

5. "oY_'''~

'

~

..

~ Q,,,,~,~,,~~~\,:

C,,\04,oO'" \\Oz.

~

~è>O'-tU41~~(.ot>H.

.

_•

Volgens

Beraûn, »enisov

ên ~uel

(3)

is hst rea.otl

~aha.nisme zonder

k •

.a.- .. ----

-c • ' .

cyclohaxaan

(13)

,

Y;"~lÇlt~'

I

~<~".~t~~v'''~:·~f~~'

.

,,~:i't~1lf'~ .~~: ·.:1Ji(oHJ7' ,:ç ~ .. ~ \;I~~.ir.-t~~:;~~~\~\_--~1f~~~',i~ ~ /~. ;,j,' \- ' f ~ ~"'" \ " , .. A" 'l'Jo "tl!( rt .. . '\~'{'~.~:I.~,

:u.

ga.s.tU.riî

'

att'.

~· ,~

. .

'N •

Ph1

."

pS

(.)

.{'~;.

.

;'

lii

!

4 .

, , " I .

',~.",

'

.",)"""{'

~'~

;: . ,

tip .."

ri.. VoJ..,;&M It

'

t

'·>

':

'

(5)

onüteat

' '."

,.

Voo

. '

1

.1k

.

~ .. ,1.

: Sbell

(6,1

h&ef'\ ook ~ ~.

1J.l

de ~~.8...

"

-ld,

'JIlri ....

w

.:

"...

~.

:

b.l3

222 C .. ~t proces

wordt

WAl'Sch!JnUjk:."téóbtl1

Jt!.crt

t.o~st •. ' ....• ;.<~

..

:i:: <, Het cyolohe:xylhydroperoxit\e18, stabiel bij

t

' ~n. beneden }40 ·e~.

: .... :, ·:' ....

;;i,~J~t

De

yorm.ngsllnelheid

uit

o141ohexaan ia

dan

z.rkle

.

tn

• .

:BoTen 150 Cis

a.

I. '.,.

/,~,~

Tc.xm1ng8anelheid van

bet , ..roxide

Toldoende hoog,

..

~

dan

i . de

ontI.di

."

.

~

.

V'ooJ!'a1 bij aa.nwezigheid

:'Ian

een katal,ysator, . z~ h0Oc' •.

dat het

onuddd.."Ujk .' .

~ntsta.an verder reageert ( 7 en

a ).

Het peró~de hoeft dUB niet in ;he"- ,.

. #- .

. I!le~E;Jmeopgencmen te worden. . . ' . . '., :.,.,. ':'

Evenw Spieln\an

(9)

wordt nu voor de berekeziingen het yo1gende .reactieach .' "'.:

. ' . . i • t l ... 'f..j .' gebruikt : .'./~ , "~ ',~~,;;!,

\

.' .... "{", '1è

• - • . 1 • \ < .... 'l~~~ ,

è~loh.XBSn

<

. .

C7

.

01ie~

.• ',

ol' , • ••

te ...

"

':';;'::L~:

,

OTcJ.xanon

T

a41ptneeuur.

,,>; : :'

èJ~

. . , ko :~

Reaotieeond1tiee

en ka:tà1l!&ctor

.

'.',

·.~i~, ..

Vol~nl!J .de l1~tuur·kan cle oxidatie ui"tgevOftd worden in een groot

tempera"

.

~~

•

. e-n drukgebled'l IJ' :. 100-200'" en p=2 .. 105 atm, lllet. als katalysator &ell in .cycl~ ..

. oplosbaar cob~t~ oe ~out. . . . ' . . ' :'J~

DuPont :(10

tjm

13) voert de rea~tie bij

7

atm en l4!i·C·tût. Als katalY$dör:., '

500 P.P~lll. co'Llaltnattenaat toegevoed.' Bij e&n verbTIj,t'1;ijd

Tan

77

iJiin ~~''', ~ ..

conversie

12,

;~.

.

. . '

' .

.

,::.,

~·i~

Volgens

(14)

laJ.n

bij

125 -

155

· c

en

6 '

atm in tegenwoordisn,e1d van

1000

p.p. .' :.\~:~

cobaltns.!'tena.at gewerkt word.n~ De conversie 'is dan 1~ bij'een verblijftl,d .

80 - 90 min. . ,

Invent&

(15)

oxideert

cyc1ohexa.a.n

gedurende 8 uur bij

170

· C

en 70 &t~' in e.a.nvft .

van

1000

p.p

.

r:r.

coba.l.tna..ftenaat.

De conversie is

dan

8"

t'.

.

';~'

"

..

,~,::(

..

100 p .. p.m. ooba1tnaftenaat gebruikt Ha100n International (16).

De d:ruk: 1. 105 'atm· en d~ telnperatuur·125-150·C bij een contacttljd van

1,25

UU. l- '.

: In(l7) wordt 50 p.Sh.m. oQbaltnaItenaat gebruikt.in .een tempera:tuurgebJ,..ed ftl:l ~.;.

~100 - 2000C en bijd.rukkèn Tan 7 t,t ,30 atm. . . . ,:.1}j,;"

lOok d.e I.C.I. ( 1 en 18 ) gebruikt cobaltna..ftenaat als katalysator: 25 p.p; '

j;:~"J"'

De

oxidatie

vindt

dan

·p1aa.ts ij

155 °

C, 27 ata en.

'

een eontacttijd van

1 uui-

.. : ... , .. ~~~.

'De conversie is nu : lQ;{. • , , ' ' . . ~:~:<r.~;

,

nu

Pont (19) vermeldt

8.18

andere kate.~aatoren: MoS, ijzemolybdaat

',':,\/:,';ij"

op !1₂₀

₃

'

_{V 205 op Al20, o:r}GoO. ' . . ::;~l~

.

In

(20)

w~dt coba,ltstearaat gebruikt.

De

oxidatie wordt uitgevoerd bij 18-2.4 :& .("

en 13O-140~. De conversie is 12% bij een contactttjd van 2-4 uur. .,,~ ' ..

;1.

Volgens een onderzoek van de Staatsmijnen

(21)

kan ook oobaltoctoaat

gebruikt

,

J .n:

.

0,5

-

2,5

p.p.m. De reactieconditieB zijn dan

8.5

atm en

155 "

C. .

:~}'

.. '"

,Volgens ( 2 en 22 ) kon de oxidatie ook ui tgevoel,"d worden zonder katal.yqa . . .

;'",,,,;,-(2)

werkt bij 180·C en

'

35 a.trn

bij eeu,contaottijd van 6-1Û min. De converSi. ~~

aan

5-10'fo. 5%

H

20 ( ten opziohte van de cyc1ohexaanvoed.i~g ) moet dan ,in de

r..cto

. ':""

aanwezig zijn. . . ~

Ji.. .

(22) werkt bij 165-170·C

en

e.e~ druk van

33 atm.

De o versie is

13%

bij een,"; :;~.,

rea.ctietijd 1fan 2 U1.lr. Hier ie de aanwezigheid van

meer

daB l~ water v~ "

Vol,gens (20) verlagen juist water, als ook be~een deoonversie.

B,ij de berttkeningen wordt eebruik c:einaaktvan à.tt kt $ohe geg&venlt van

{9)

• .

'-ne

vermelde reaoti.s~elhei onatanten ~lden voor de metingen; verricht door

Steeman

C.S.

('21). Deze werkten bij

·

155

· C

trtet

cobaltoctoaat

als katalysa.tOl'. . <

Per

reactor

wordt nu 2 p,pt~, cobaltoctoaat toegevoegd, de dubbele hoe~.e~il.·~

.

•

·w··,,~~

welke Steeman C.S •. gebruikten. Dit met het G.og èp de a&nwezighèid van

'

watft

.

t!~

De . reaotiewarmte wordt afgevoerd door verdampend eyèlohex:aan en' water ( . 21. en ~,..

.-.~;. Bij.· ee~ .telQperatuur va,n 15~·C ls dM. een druk van

e

"

.

a.tm

nod.ig". .

~ il~ <; . ; • . Uitde~berekeningen van

6.4.

blijkt, dat selectirtteit

daalt

bij toenemend., l!ftI~,"Ni11

. :'" In overeenstelll!Û.ll8 JMt veel' literatuur is een i?0J1!èrat~ 1'a.1'l·!%overde

'''''l. . . ~kOHn .. &en d\'lidel1jk optimale oon,versie ia niet

aan

t.

gtt~n (. zie fig.

~~'l~:; nornen ~t

(9)

,

).

.

. ,

...

.

. ,

,

; .

,:..

");,

~'fn.:,:~,:,,: ,. . . , ~ .-',"I' . . f;.' ... j...., .' .., ~' .I ~ - 0 . : . ~ ~ .~

1 :-

".:, •. " . ;.'

t·· ~;< ~;.~

... ,:;/ .

~ "1:~~}>

,;,;

.,~.:.j..;jt't:t· j! tf'&,oJ':')'.i'j.ot t'.;"'rr.~·tr\ '~"~_.'

..

~ " ~ \ :'<1" ~ ':A" .'_ It iJ: .... ~', . ~/ .... ,

I

. -.. ...

.

J: .' .. ~ ,. .." : .. ~;. ', . . "";. ~~i.""~ ~ l~.;. , ó ' t wk' " , ! I ' i ' .f· ,,~"

-= ...

"'oiiIIi .. '

- .

~

.. = ....

==--""""'[_ ..

(14)

, O'-____ ~_r--~--~~----~~~~

VH.v>U"'S

o"'2::nC,

k_S.

.. ','

. Prtoil"'tt- '

fi6. 1.. Rea.ctiep8.d

voor

' de

eyel

e~oxidatie~,

Modifi cat op _" _'

, . " _ ',.

De kinetische gegevens, fNelke overeenkolllStig

₍₉₎

_{gebruikt worden}_,_._vereisetlü._{·· ..} a.amrezisheid van boonuur als mOdiffcator. Ook bij de I.C.I. ( 1 en, ) t,\~.

'.

boorzuur

ala z~dan1g ,dienst, Volgens> (1)

moet

0,2

t'loî,%

,ten opziohte Tan~_, ;':,

!. .. o)"clohexaanvoeding toegevoegd wOrden_.

" _{. , ... :}

','

f

!oörzUUl.' _vormt_,_een_est~r_{met eyelohéX&nol}

c

Deze ester wordt gemakkelijk ve,; J:all!lelJli

1 zodat na de verzepil1.g a.lle cyclol:yexanol zich in de or,an:1ache laat! ká.n bè~Vel.&.

"

Zonder de

aanwea1lheid

yan

boo~zuurzouden

_{mono- en}

_{dLc.1cloh~xyladipinaat}

, worden. Het mono_eycl~he~laA1pina.at _{lost OP in de watertase}

, terwijl het '

'dicyclohexy1adipina.a.t in d,. '_{organische :fase opl.ost (}

₃

_.

_'

_If.l.i

₅₁_'₎_. _,

'Bij verzeping vormt een _{gedeelte van het}_{~onoeyclohexyladiplnaat}_{he~ n&tr.tUm&c>~i.}

zelts bij een overmaat natronloog. • zout lost op in

de

waterfase;

T lies ' aan c-yclohex8.l101 optreeat. Bi j de verzeping

gaat

boyendien

dipin~t OTer in ' de

mono

-

vom,

·w~ een gedeelte nie.t verder

gespl1

tut

sn dus ook verlies aan cyolohexanol geeft. _'

~~~~

.'

_,

_~3

_·:

De 0,2 mol;-o boorzuur =0,002

x

57.02 ,. 0,114 0011 D 7,1. x 10 r..g/s voor de _{" .} . eerste reactor .. De eyelohexaa.nvoedir~n v~n_'_de_t _ede_en_derdo

3

rea'ctor ( zl.e 6:~n,

'

zijn kleiner

da.n diè van

rea!!tor

1 .

Als

hier

dun

ook 7.,

1 x 10-

kg/a TI

ro

wo~t ,J

toegevoegd, is dit zeker vo;ldoende. Drie ')vengrote _{boorzuurBtromen is}

_{3 3}

_.

_'

technisch natlelijk het ffitJest eenvoudig. ' ...

Rea.ctorkenze en kinetiek

Reàotorkeuze.

'wat betreft

'de

_{reactor kan gekozen}_worden_{uiteen .''ba,toh}J

' ... , buis- of

ideas.l

•

gemenedetankreactor_. _, _{. _ '}

. ',~~,

'Bij gelijke' _{conversie ie de selecti vi te!}_{t ( -} _{de verhouding tussen de hoeveelheid}

,:;'

gevormde cyclohexanon en _{cyclohexanol en de}_to~e_{hoeveelheid reaet1eprod.ucten )}

.,

voor een "batch". _{of een buiBrea.etor hoger dan voor}_e~_,_ideaal_gemengde

ta.nkreao ""lI..

Zie fig. 2, overgen$;len uit

(

9 h

_,

_.

_'

_,

_'

_{" .:.:}

. ")

~, .

(15)

• t· ,'" .. .!';~ J ' f · ~.' ... ,.;1'

.

, , f'le. 2 •

.. Voor de gewenste cApaoiteit komt een "ba.tch"-pro~.

de hoge' investering en operationele kosten. ' , ,

Voor het starten V4"n de reaotie ie de ac'lnwezignelf\

van

eyc1ohexanon gewermt." ,·

Cyq1.ohexanon vormt gemakkelijk radicalen, waardoOr ,d • . inductieperiode verk1$ _

Th1 tpon~ (10) voegt daarom oyclohexanon aan de CToloha:aanvoeding t'oe. .. ..

Do*

ul

een

ideaal, gemengde tankreaotor te, werken -;reedt "baokmixing" Van ~l

heJC'anon op, zodat dit niet

extn.

toe~voe.gd hoert te

women

,

De buisrea.ct6lt ,VII1l""1t11l!:t:

dUB (

21)

.

~~oeh een hoge selectiviteit te bereiken is bealo.ten de oxidatie in een ~. ~.

ideaal gemengde reactoren

uit

te

voe~n~ De

'

selectiViteit neemt toe met

het

reaotoren in

serie

.

,E

oonomisohe

beschouwingen laten. zien, dat h9teoonom1.Óh ~b'~>~~~m

drie reactoren

in

serip- 18 ( 21

en 24 ) • '

Zie fig.

3 ,

overgenomen uit (24).

~\u((~tk

~

_, _.

J

_I

1 .

. Kinetiek

(9)

Het re ctiesohema ls: waarin d.us oyçlohexaan

,

of: x "'" cyclohexáan y

=

eyolobexanol

z - eyQ10he~ , ~

"'era

w - Adipinezuur fig.

3 .

1 '

4

~ OyelClh~ol----'5:""'-_. èsters . . . cyclohe:mnon----';;...-.... kA. _-

.

u 'oi W en

(16)

3 :I

.

,,', "

'

...

f . ; .

..

"'

2~

',

De

iN

Ook

ti

tg.ld:t

alg,eJilHn voor

vel. : ~1 •

3. Het &a7ltal Jll(>len product. ,dat

onuu.at

·

,111 pl$,jk aan het' ~ ·-.~.~v van de voeding dat' ge~h.eft.

»tt

r..ctor

beva,t dus ee:O. cona.

aantal molen in de

orgar;ische

fase

Op

.tk

t134.tip

.

,

" ,

.

. 0 l:eedt, of anclers dat·het

aantal

molen,

dai

~tataa.t

_dool'

_{afbraak ."_,_.,,.}

,

.

Dttit

houdt in, dat n·oèh. a.fbraak,

noch

c

n4 . . .

t!e

van

U1~tiep~.n

_·~:,

_.

,. _'₄_. i . _He aan het _vol.umt.t aantalmolet:., dat ver:dVijnt

dj)or

~enBati.. · " .

van de örgalrlsehe

r ...

i.

constant, 'doordat de molalre t)..U!' ~.Jil.IiI~~

"tan dtl

_{organische atotten}

o~~

,.~

UJkZlja

_..

~$

_'

totalea.antal mo].&n de

organische

fase bij bMWierine co~t 1a . ~""'bovendien. de eonve~è:',

lattg i8, is het volwne _{van d. organiaohe tue inderdaad}_constant_'_{.. (Û"}

_4'.I

_,

_'_>lSIt',._'_i_1f>_ll_n_llll_~

,

~

5 .

In vfthOU!ing _{met het volume van de}_._{organische taae 1s het}

_m

_•

_~_,':'

l' ingenomen,

wordt

door het oxidatiegaa,

t-e

verWa.axlozen

.

'.

"

'

oe

'

_I'

.

s.

De

_Dit

conQentratie van de Opgeloste zuUHtof is ocmstQnt in sUl gehe.l~ ~t.c:n:«I~_J:.S,

'

l.

het. eeval al.

bij

oontinue ,operat~e de zuurstofconoentrati. _i~_.

1 afgaa constant 1s. De _{reacties .zijn du. nulde orde t}_._o_._v_. _zuurstof

. : ..

Volgens _{Ohta en Tezuka( 25 en 26 ) moet de} _{zuurstot-druk}

in het oXidatiePa

~

_{__ uatttren van}

_1~o-160_·_C

_{groter zijn}

_dui

₀

_,

₃

_-

₁

atm

.

Niet de absorptie

zuurs.tof _{in het rea.ctlemengeel}_, _maar_'_{de o:rldatiet;rap is dan}

'

.De

orde _{van de reactie ..}_'

_t.

₀_..

_v.

zuurs'io.r

~

_dan

_~

_"

₁

.

Bijeen

di-uk

_van₈_,₆ _at_m_{is de parUlle}_{zü.-urstot4i-uk}

. x 8,6 - 1, 7~ e.'tII •.. ..

Dit _{is dus voldoende hoog}_. _De_{hoevftelheidgea'beo~bee}

e z\mr8tof

en

de intu~

perlod hangen .alleen af' van de temperatu1..lr. _{, . . ,}

. De manier waarop het gas- _{vloeistCJfcpnta.ct tot}

_"àP.d

_kOOlt_, _"Invloed_de

sele

'{ 21 en' 23 ).' !·Janneer de luchtbellen _{klein zijn}_, _{is de}_z_UuZst_{ofabaorpti '11'''''''''''''''''''0' ... ""}

.

. .

groot

.

De zu1.U'etofconcentratie _{in de o}_!:l_lossing

_is

_dan_ook_groot

. ,Er is da,n

zuurstof

~ de

ontstane

p

roducten door

te

oxideren

,

zodat de selectiviteit

.Dij grote _{b~llen is de zuuratofa.bsorpties}_n_{elheid kleiner}_en

de selectivi teU

hoger

.

v~teriaalbalansen

x =

mólfractie

y ".

molfractie z - molfractie

u

=

I:lolfractie

w ..

n.olfractie oyclohelCaan

cyclohexanol

_,

cycloh.exánon est'ers adipinezuur

Voor een continue.gemenede tankreactor e,-e_{ldende vols-ende ver}_ee_lijkin_ge_iu_.'_.

x + y + z + u +

w ~l

In de _{sta.tionaire toestand}_:

dx/dt

_Ix O - (k + k ) x - Ix '"' 0-.

dy/dt

: : 0 :c 110+ kll

-

(2k

3

+ k

4 )

1 - Iy.

dz/dt

::s 0

duldt

= 0

dw/dt

=

0 '\f'8.8rin 1 .,.

!.

en

e ..

verblij!'tijd in ht' ..

•

:=

Izo

₊

k2x

+

k

₃

y

-

k5

Z

Iz

'

'"

Iu

_o

+k

₄

Y

-

Iu

=

Iw

_o

+ k5z -.

Iw

xO

"

'1'0 t

Zo

'

Uo

t

Wo

~ijn de waarden van

_xty

_,

_z

_,

_u

_en

_{w op}

_t-O_.

,

De conversie ,na 3 reactoren _m_oet

7 )~

_zijn_,

_dus

_x

3 -

0 ,

93

Voor de eerste reactor geldt: Ix_o- ( _{k l} + _{k 2 ) ~}- ~ ~ 0

IxO -

~

-

Lxi

= 0

~

=

IxO

waarin a.= ( k

₁

+k

2), hr -1

MI

Voor

de

tweede reactor wordt

dit:

.

, , " , " ' d ,

,

g~

"

,

(,)

(4)

(5)

,

(17)

',"". " , ' .;:;j .... ~'j',:

;

;1~ ,~

.

' 0, t" !" , ' t I

~o

:

·

1

E,' dus _{: x}

(

I )~ I

1/3

3 -

I

en

-

MI

:c

'

%

3

a lOl _ 0,188 hr-1 x}ct

0 ,

93 dus

_:

₁

_'"

i

-

₇

_.

₆₄

_hl:'

_..,

₁

De Te tjttijd p'Ó'!J" reactor 'dordt _{dus :}

e

₌

₀_,₁₃₁_'_{hl:' ..}₇_.₈₆_min_. _'

De tot&le verJ)lij'ftijd is :

Q

x,

~

',

131 )

hr

_{... 0}

_.

₃₉₂

_hr₌₌

_2'2

_.

₅₈

~n

~'

Berekening productie

van

de reaqt0ren Uit vgl. (1).

t/m

(5)

, Ix

_o

-

(kl+k~)

x - Ix == 0 I~O -

o.x

-

Ix

=

0

Ix

O

x ... a+I ,', I:~O

+

k1x - (k

3

+k

4

)Y ... Iy - 0 Iyo +

k1x

-

BW

-

1y = 0 _ XIX + Iy() j =t .

B+I

:rz

_O+ k 2

x

+ k

₃

y - l:)Z

-Iz "" 0

z

=

_{k 2x +k3}

_{y +}

_rEo

kS

+

I

Iu

O

+

k

₄

y -

Tu

Q

0

k

4

y'+

IU

Q

u ,.. I IwO + k5Z Iw - 0

,

kSz

+

Iw

O

w .. I pus:

"l .,

::a 0.00811

.

:~.'

,

Ca}

(18)

.::J',"

.conyérsie ..

1." ..,

1- ·0:.977.~ 0.02) . J ' , ' 1 " '" ... ~

.

Selectiviteit

:$

Z+z

+

u

..

s,du

s

:

Y'''+ IS + U + ~

'Voor reactor 2 : x{) :au

0,977

,

Y.o ""

V

_o

-

0,001817

,

i

. R-elfUltatèn 1 'X 2 •

0,952

Y2 .. 8,0225 z2 - 0,01754

u

₂.

_,

.. 0.00.1422 .

w

_{2 '" 0,00576}

1

-'~2

=

0,048

li 2 ...

e,878

Sl·,~· t·' _ ~l

.., 0'.

'.

'24

, .. ~ ." .. ,.

.

_.

VOQr reactor, 1 X

o -

0,952

,

)"0 c: ,O,Q225

'_ie

...

'

0.01754 .,' U

o

=

0,001422

"

,

Wo

=

0,

0 0576

,

I ""

7,64

hr .' ,

Resultaten

'

:

%3 -

0.930 Y3 ..

.

0.02

8

55 z3 ..,

0,02692

u

3 ..

0,

0

02

8

56

w3 '~

0,01178

.

1 -

x,

..

0,7

0

8

3 ...

0,833

Productiehoev!elheden

Refil,ctor 1

. De voeding

is

4,790

kgl S cyclohexp.8ll ,.,

5l,02

'BIOl/f3 :cyid.ohex~.Het totale.·.·aa:nt~lLl!)

molen plijft gelijk , dus uit reactor 1 komt : ~ ' . .

.

0,

9

77

• 57,

0 2 ....

55,7

0U

molis ...

4,680

kg/B

cyolohexaan

0,

0 1343

• 57,02

..

0,766

'1'lol/s

=

O

,0766

!

ke/s

.

cy.e1ohexanol

, 0,00811 . •

51,02

:or 0,462 mol/e ... '0,0453 kgjs ,eyèlohexanon

;

0,0

0 0504

•

57~02 -

0 .

0

29 ,

molls ~

0,0042 kg/s esters

0,0

0'

1817

• 57,02

-

0,104

M

olls

# O~0152

1l.g!S adipinezuur

Luchthogveelheden

:

Voor de luohtvoeding geldt volgens (21) :

~

'

I _

x _

~

Ale

("

a

+ 2,

)

.Ale

'. Waarin 1 ~ x ~

conversie

A

=

luchtvoèdini in

n.m

3

/hr

C - CYClohexaanvoedinf

in l/hr (T, • 20·C)

• .

.

AL

28

₄

00 .

Voor

reactor

I wordt dit • Ot~3 ... ë~'8 +

2,

3

.A/2a400

.

. ~. ~

...!r ..

552 run; Ipr ...

O,153

'

J1

I1

r3/s

,

-12,58

:

.

i

o

-

2

k&4&

. , . 'I.,

" . ~l ,

(19)

,i'

+nreactorl

,

W<>rdt

'dit

duS

'

~

'

1~6

,

. j

...

..

Qc,4

62. "

1 +

'

:o.~

:

:.i

:

+

:

~~V)i

;

..

,", '.

" : '

"

,

, ' ,

.

'

~

'

~i~

:

·~.l/s

'

0a •

,!.

,

~

':

~~

,

~

' :'

~

'

;:O~8

':~

~~

'

;.': (:

'

~ hn~~e

'

l\t~tVGed1~ bed.ra.agt,~~

"

: "

:>

"

" ,:,'

;'

~'

,:

'"

:!,'

", '.',

,

" .

' .

5 x

0,028 tuil

/a

3 -

0.140

nm

f8

,

lium'-

' , :

.

~"

De·

,

berekende

1~wMding1tah 'O,15~

om

ja til 'd1Ul1"Ulm,1I'oUende.' " ' , ",

.~

'.

~

... .;

.

...

>~;~

,_.

'...

.

...

c, .. \, -, ':.(,>;·t~:

'.'; ..

" :',6: ,;, . .

:~ ,

De~~1heid

w.t.r

'

die

seVOrmd,

w~lM~ i~

".

pet

mol

~cIOhe~an~l 0

mol

wat~,

"

'

pér

'

m.ol

,

c1C1Oh,..non 1

mol 'water '."

'per mcl~.ter

1 ,

IJ1O.1

·'

wa:ler

".,'

pel: mol aA1p1n.z~· 1 mo.lWáter·',

',-In. r.~td):

i

1I0rct;t

dlt

qua :

,

O~'166

•

0 .. Ó,46~

..

,,

1. +

0,029

Verbruik

boorzuur

. j ' Aan

reaet~

l

wo:t:dt

'

0,2

roOJ$.;~orzu~

· t.o.v.

te

qo1~~oed1ng T.(.".Jl'IIII~"~

" Dit

is

O,H,4

molla -

0,0071·kg!s. , , " , ' , "

hr

mol &8te~

wordt 1 mol

· boorzuu

ve~br.ukt; ,dit , ' O~029mol/B

• '

O

,

jOO;ttl

.. ,. " ". ~ . "

~'i~Jhr

~,

...

O,1875·n,ro3!s

=24.06

'

•

10-2

kgf.

','

"

na

benodigde

hoevee1heidl~~t

ia"

0,165

ma

3/..

De ,berekend.

voeding

'

i . tius

, ,

,'. _I,: _...

:' .

.

~~n:oesYu«

'

~'

"

(

,

"

,

"

."

'"

-:"'.

~

5mand

1s . voor' NàctQr

'

3.: A3

:a,

1895

'nm

3 /hr ..

0,186

,

nm

3

/a. , ' , ': ,:' ,:'

., ," V.eár d.' ox1de.tle i . nodig 0,,201

nni ,

j.

,luchV. De

bér~e

Toèding ,ia d,ta"'"

,,~.c·tI. ,1)6

for!JlUle van $teeman

C. S:~ (21 ) gaat ' duit· n1.~ 6i~Ud' op., " . , : ,'. ' j

.

,

AlS

luehtvC?edil.'l8 is

n~

,

~nomen

'

de b.uodi~. h~~lheid

+

l~

•

0 .

~22Q

'

riIa>I.

/·

~_

Dit

is

O!

,

2S16

kg/tl

lacht.

"

.:

'i

: '

-rl

' '

" .