Industriële productie van Isopropylalcohol

I

I

_I i i Algemene - 1

-..

INDUSTRIELE PRODUCTIE VAN ISOPROPYLALCOHOL

Li t. :

Li t.:

Datum: April 1958

1 ) Am.Pat. 2,609,400. Sept. 1952 (St. Qil Dev. Co.) 2) Am.Pat. 2.541,673. Febr. 1951 (St. Oil Dev. Co. ) 3) Brit.Pat. 652624. April 1951 ( st. Oil Dev. Co. ) 4) Am.Pat. 2,533,808. Febr. 1951 (St. Oil Dev. Co. ) 5) Am.Pat. 2,481,211 1950 ( St. Oil Dev. Co. ) 6) Brit.Pat. 560712 1944 (St. Oil Dev. Co. ) 7) Am.Pat. 2,657,243 Oct. 1953 ( St. Oil Dev. Co. ) 8) Ned. Octrooi 77728 April 1955 ( I.C.I.)

9) Am.Pat. 2,050,443 Aug. 1936 ( Air Reduction Co. ) 10) Fr.Pat. 799704 Juni 1936 ( Us~nes de Melles) 11) Kirk Othrner. Encyclopedia of Chem. Techn. Vol. 11, 12)Refiner

~

Dec. 1955, 163

Dec. 1956, 132

13)

Ellis: The chemistry of petroleum derivates.

Vol. 1 (1934) 346-376. Vol 2 (1937) 356-384. 14) W.L. Faith, D.B. Keys, RaL. Clark.

Industrial Chemicals. 2n Ed. (1957) 474-479.

H.R.KOK

Thorbeckelaan 90 Den Haag.

182

\/

15) R.F. Goldstein. The petroleum chemical industries (1950) 137. 16) M.J. AstIe. The chemistry of petrochemicals .(1956) 70-71. 17) B.I.O.S. report 131.

\J

18) Ind. Eng. Chem.

12.

(1947) 517. "

I

19)

~Kirschbaum.

Destillier-und

Rektifizier~chnik.2° Aufl. Tabel VIII.

L! 20) Perry. Chem. Eng. Handbook 3rd Ed. (1950).'

-21) Ann. des Mines et des Carburants. (Memoires) 132ste jaargang, 14e serie, Deel 11 (1943).

22) ~eerta~e J. Muller: Directe hydratatieprocessen van aetheen e~ propeen ter bereiding van aethyl- en isopropylalcohol (1957

r

)

'û \

(Ç b-<.-t

(-:-INLEIDING

Dit verslag is ingedeeld in vijf hoofdstukken nl.:

1 Toepassingen en economische ~specten van isopropylalcohol. Hierin vindt men dus o.a. pro1uctie-cijfers, prijs van het product, producerende fabrieken j n de V.S. , kostprijs van de fabrieken enz.

11 Productiemethoden.

Hierin worden de h1lidige productiemethoden in het kort

weergegeven. 111 Proces keuze.

IV Plaats van de fabriek.

V Beschrijving van het fabrieksschema.

Hierin wordt het gekozen proces uitvoerig beschreven •

....

- ..

.

I~

_I

i

--

~

--

~

I I: I1 1 I1 I:

!'

I 1

I

I I

I

I I , i , I~ ,

~.i--

.

---

,

..

-

:

~.~

--=-:;U"'VJ'

!I .~ ~~.

.

*

. - - - I~ 'I r- ~ I

I

,t

.

,

~--"

+

IJ ' , I I

t :

r

- ---D ,

,

)

I

t

[

-L

-+

+ ' \ . . o . , -, -•

•

._~ , 1 ~ I I I

--+- ...:-J l

I

,

- - ' - . 1

----

~

-

--"1'1'

--

;

I

~~

, , , : t ,

' I

~J __ ___ ..,;'. J I III

q

-~

-'-

~

_ 0'----.,

lik

,

-

---

:' -- . - : .L ~ i -i ~\,' :+-_'_.~ " , ----'---y

-2-~

Toepassingen en economische aspecten ven isopropylalcohol.

Isopropylalcohol wordt in de chemische industrie in steeds grotere

hoeveelheden toegepast. Isopropylalcohol kan in zeer veel gevallen ethylalcohol

>

vervangen; heeft zelfs enkele grote voordelenIDals,bijv. geen fiscale druk op

I

de verkoopsprijs. Het grootste deel van de geproduceerde isopropylalcohol

wordt omgezet in aceton, door katalytische oxydatie. In de V.S. was in 1956

nog \ruim 9Cf/o van alle geproduceerde aceton van deze oxydatie afkomstig.

Als andere belangrijke toepassingen kunnen genoemd worden:

1. Als oplosmiddel voor plantaardige-, dierlijke- en minerale oliën,voor

verschillende was- en harssoorten, voor nitrocellulose lakken, alkaloïden,

proteïnen enz.

2. Als toevoegingscomponent in winterbenzine, ter voorkoming van onregelmatig

lopeh van vliegtuigmotoren t.g.v. ijsafzetting in de carburatoren;

bovendien als anti-vries vloeistof om ijsafzetting op vleugels e.d. tegen

te gaan.

3. Als verdeelmiddel en antisepticum in zeer vele cosmetica.

4. Als grondstof voor vele andere chemicaliën.

De verdeling van de isopropylalcohGI in de V.d. over de verschillende

toepassingsgebieden was in 1950 als volgt:

Bereiding van aceton 68%

Bereiding van andere chemicaliën 8%

Oplosmiddel 8%

Anti-vriesmiddel 6%

Cosmetica 3%

Andere toepassingen

?%

Export

5%

De productie van isopropylalcohol hangt dus nauw samen met de vraag naar

aceton. Processen waarbij aceton als bijproduct wordt gewonnen, zoals bijv.

de phenol bereiding uit cumeen via het hydroperoxyde, zullen van invloed zijn

op de isopropylalcohol-productie. In de V.S. is de productie sinds 1940

ver-zesvoudigd. De productie-cijfers van 1948-1957 waren:

Productie in 106 liter

Jaar Productie Jaar Proc1uctie

1948 480 1954 471

1949 394 1955 469

1950 498 1956 521

1951 547 1957 576 (verwaCht)

1952 470 1957 658 (capaciteit)

Meestal wordt isopropylalcohol geleverd als 91 Vol.% alcohol - 9 Vol.% water

( azeotroop ). Enkele physische gegevens van deze az~otroop zijn~

Kp.

80,4

"c

20

D4 0,8175 - 0,8190

Ook kan 100 ~-ige isopropylalcohol worden geleverd, verkregen door een

azeotro\pische destillatie m.b.v. diïsopropylether. Enkele physische gegevens:

- , 0

Kp. 82,5 C.

D20

=

0,789

I"

,

\

.

.

:.

\r· '

J ; . \ / - 3

-De prijs van isopropylalcohol . is gedurende de laatste jaren opgelopen

I

van 8,2 tot ca. 10 $cts. per liter. Een fabriek moet voor een

economisch-( verantwoorde productie tenminste een capaciteit bezitten van 22,7.10

6

liter

per jaar (5.10 6 gIs). Een fabriek met een productiecapaciteit van 45,4.10 6

liter per jaar (10.106 gls.)kost ongeveer 350.000 $ per 154.1061iter (10 6 gIs)

jaarlijkse productie. De jaarproductie van de fabriek weergegeven in het

1

6

bijgaande schema bedraagt 44,2.10 liter. De prijs bedraagt dus 3,5 miljoen $.

In de V.S. wordt op het ogenblik isopropylalcohol gemaakt door de

onderstaande industrieën:

Maatschappij _{Fabrieksvestiging Staat}

AMOCO Chemmicals Bronsville Texas

ESSO Baton Rouge L.A.

, ,

Linden N.J.

Shell Chemical Corp. Houston Texas

, ,

lVlartinez Calif.

,

,

Norco L.A.

,

,

Dominiguez Calif.

Union Carbide and Chem. Corp. Charleston W. Va.

"

Texas lJity Texas

"

Whitting Indiana

"

Institute VI. Va.

In Nederland wordt isopropylalcohol te Pernis gemaakt.

Productiemethoden.

De eerste productie op fabrieksschaal dateert uit 1920 en werd

uit-door de Standard Oil of

N~

.

(later Standard Alcohol Cy) in Bayway

ongeveer gelijktijdig door de Union Carbide and Carbon Chem. Corp.

j gevoerd

N.J. en

in Charleston. Beide maatschappijen gebruikten het zwavelzuur-hydratatie

proces, waarbij propeen in zwavelzuur werd geabsorbeerd en later

gehydro-lyseerd. Propeen hydrateerd gema~~elijker dqn etheen. Het synthesegas is

meestal een propeen-propaan mengse~ 30 tot 85

%

propeen bevattende en vrij

van _{C2 en C4} fracties. Het synthesegas wordt verkregen uit thermische- of

katalytische kraakprocessen wm aerdolie producten. In de V.S. wordt alle

isopropylalcohol :,emaakt uit propeen,afkomstig van deze kraakprocessen.

:!1ij de absorbtie van propeen in zwaveJznur treden de volgende reacties

op:

9l-' -

'1 ""

~

$0 ---,

t':.

l~

-

t.~

~ 11 )'.

kSQ

"

2./ ~ 11.. Jlt, til. _ e.1I. - 1.111;

J/ llllf~ ~1I0"7 ~ #Ollr I( SOu

I J} 7 t.

J,

..

'7

~{t~~{.s~

"1'

0""7'

1)'

IIS~

r

~ ~o/f

î

7 ," - t -

tt

r

tl,=

tJf- tt --, ) :t \ So", ~Q I f (.11 - '11 -

e.

# .. J a

$)

tS~hS~r

~10N-... ts~~o,.;

'tHSOy-Als bijproduct van isopropylalcohol, gemaakt via dit

zwavelzuur-proces, orr1Ftaat dus diïsoprop~rlê.ther. De eliverse productiemethoden,

dje verder in het verG:lag ui tvoerig besproken 70ullen worden en die allen

in octrooien vastgelegd 7.ijn, kunneY1 in grote Jijnen als volgt

gerang-schikt worden:

1) Processen gebaseerd op de ahsorbtie v::;n propeen in gas- of

vloeistoffase in zwavelzuu;, variërend in sterkte

v~n

60-93%, bij

,,\ ; ...

-4-bijproduct voornamelijk diisoprop~lether.

2) Processen gebaseerd op een riirecte hydratatie van een olefine met

stoom m.b.v. een vaste katalysator. Hierbij ontstaat geen

diisopro-pylether echter soms wel ~ceton. Deze processen zijn echter nog niet

ui t het ontwik"kelingsstadium. Het laatste Ne,ier] andee octrooi op

dit gebied (lit,8) geeft 2 proeff~briek proeven. Katalysator is

"'-J,

\

.

W

205• I~ de desertati.e VFLY! J. lh1l1er ( li t. 22) werd

silicowolfram-zuur op silicagel gebruikt. Andere octrooivoorschrjften gebruiken

Pb, Zn, Cd, Al, Ca, Cn-fosfaten enz..

-.-De processen gebaseerd op de absorhtie van propeen in zwavelzuur kunnen

onderverdeeld worden in:

1 ) Absorbtie van propeen in de gasfase.

2) Absorbtie van propeen in de vloeistoffase.

3)

Modificaties op de beide voorgaande processen.

1) Absorbtie van een in zwavelzuur in de gasfase ( lito 2 en

3J.

·Een,.gas, (~:100 MOI<fo/ ropeen bevattende, doch vrij van C

2,C

₄

en hogere

olefinen, speciaar-il±=rrréfinen, wordt in 60-85% -ig zwavelzuur geabsorbeerd

bij 77°C en 16,6 atm. dru~. De propeenconcp.ntratie in het voedingsgas is een

, factor welke gecorroleerd is met de irnk , die in de absorbtiekolom

aange-\.'. , :'.\"

\' ,,'- ' ~

'~'y '..:::~" wend wordt. Bijv. bi ," 75-85 Mol

r;t

iR de druk 16,6-20,8 atm. De absorbtie is

"-.t-' exotherm en wel CFt. 6325 Kcal/Kilomol geabs. propeen. De temperatuur wordt

t

t.· ... t

, _, , "

gehandhaafd door een deel van het bor1em:o,:,od.uct te komlen en terug te voeren.

Het bodsntProduct van de absorbtiekolom 'oevat ca. 1,2 Mol propeenjMol H

2S04•

Vanuit de absorbtiekolom gaat het reactieproduct naar een des~

llatie--

-

-

-

,,--"---kolom alwaar,eerst verdunning met water tot een ca. 45%-ige zuursterkte

plaats-vindt, waarna d.m.v. open stoom isopropylalcohol plus

diisopropyl-ether over de ,top komen. (De zuursterkt~l zijn aangegeven op een koolwaterstof

vrije basis)

~et

bodenproduct van deze destillatiekolom wordt geconcentreerd

in een indamper tot weer 701~ig zuur en daarna teruggevoerd in de

absorbtie-lolom (zie schets).

P

P-

S,*,

~

Tlf

~"

[

·

.T

... e"

~o ~

"

ê."'t'Ï . 0:..1 ·rt

!

-

't

,

~

'

''*

..

,

'e, Q". 0,"4 ) ~,,~ !~L,I ~ ~ ~ ! )12"""" ,

LLb-J

__

{d--...., ...J

De verdere raffinage is bij alle processen identiek en wordt onder

V uitvoerig besproken. De St.Oil Dev. Co. maakt in haar patent ( lito 1)

bekend, dat de oven waarin het zwavelzuur van 45% tot 70% geconcentreerd

wordt, door afzetting van polymeren in korte tijd onbruikbaar wordt.

Als verbetering op d.it proces is een vacuüm-verdamper ingevoegd (Zie SChets).

fl13SoRP.,71E

n ï

IN

OT'iI9S

I---~

\ ,,' .. ,

".J'

\ \.

.l -I

,. I< 0 /01"1 . !ia

I

;

VACUUm ~ - ~ . I ((~~r.():F'lR.

t].;'''e

~

"

1 L>

t

?

t

I ( Cleen

ir/

DA

,

~;éR..

I'Ut-.: /'IoP',!)

Voor een uitvoerige beschri~ving van dit proces zie V.

2) Absorbtie van propeen in zwavelzuur in de vloeistoffase (Lit. 4 en 12 a ).

Het synthesegas' moet door' het betere contact met het zuur, tenminste

90MoI% propeen bevatten. Andere olefinen mogen niet aanwezig zijn. Het

/ verschil met de gasfase-processen ligt alleen in het feit, dat de abs

.\\

I

-5-kolom nu is vervangen door een tank voorzien van roerinrichting, waarin

het vloeibare propeen met het zwavelzuur reageert.

,

.. 4

o

Druk ca.

24

atm. Temperatuur 60 C. Zwavelzuursterkte 75%. Verzadigings-graad bodemproduct 1,57 Mol propeenjMol H

2S04•

3)

Modificaties op beide voorgaande processen.

Het 11 Air Reduction Co"_proces (lit.9) geeft in een voorbeeld de

volgende cijfers. Een olefine-stoom mengsel in een verhouding van 1:1,

wordt door 27%-ig zwavelzuur geleid bij een druk van 15 atm. en een temp.

van 2000C. Omzettingsgraad was 10

%

per doorvoer. Condensaat bevatte 20%

isopropanol.

Een andere variant wordt weergegeven in lito 10. Propeen wordt ge-

~t

~

o

SvJ:

u

-absorbeerd bij 50 C en 1 atm. druk in 75%-ig,H2S04~ dat 0,5% koperoxyd~ ~

als katalysator bevat. De isopropanol wordt geëxtraheerd met butylcresol,

een zuurbestendig oplosmiddel, en de zuurlaag weer naar de absorbtiekolom

teruggevoerd.(zie ook lito 15).

Proceskeuze.

Indien de processen, die gebruik maken van een vaste katal~sator,

uit hun ontwikkelingsstadium ~ijn gekomen, zUilen deze processen

waar-schijnlijk voordelen bieden boven de zwavelzuurabsorbtie-processen.

Deze voordelen zijn bijv.; minder omvangrijke apparatuur en het soms

ontbreken van bijproducten. Bij het door mij verrichte lito ondèrzoek

is mij echter niet gebleken dat reeds fabrieken op dit - of annaloge

processen berustend, in bedrijf zijn.

Bij de keuze tussen het vloeistoffase-absorbtieproces of het

gasfase-absorbtieproces"is moeilijk te bepalen welk proces voorkeur verdient,

aangezien zekere industriegroeperingen in' het bezit zijn van octrooien

het gasfaseproces betreffenrle en andere groeperirigen het

vloeistoffase-proces octroïëerden~ Gekozen werd het gasfaseproces aangezien daarbij veel propeen-armere gassen gebruikt kunnen worden. Het schema is hoof

d-weergegeven in kolom

5,

al linea

50

en

als reeds onder 11 beschreven, is dit een verbeterd

die diende om het zuur te verdun~en en de isopropy~sul

te hydroliseren, is vervangen door een vacuÜIDverdamper. gIIIlJ;)flgJ streerd onder de narun "Modified weak acid isopropanol p

ezien zoals reeds werd opgemerkt, in de V.S. alle is kraakprocedé's van aardoliefracties,

fabriek bi j de raffinaderij Jiggen.De plaats van ée@~.:f'fj

ces

door zeer veel complexen factoren bepaald,waarbij

~,~m~roor-politiek een grote rol speelt. In Duitsland heeft te Moe~~.~·anlll

wereldoorlog,een fabrie~ via het vloeistoffase-absorbt~jI~c

isoWlQI:lar.to'l en isobutanol gemaakt. Het synthe,segas was volgens de Fischer-Tropsch-synthese werkte

PCS'''''ON 0'" S.,.'l..l..·...:e" ~ .

'" .'

....

.

~IT.I-I_·MO,l.. ~-"T.9 t:·

_..

?1Z.0PVl..e,N~I.

_.

,SU.l..!"~t,J~I~ ~c:.l

.

..

.. .

...

~O~--+---+----~--~~--~~--~-+--~-+-4 '.:'

~

I~oi.

·

. .. .' . . , ' ~O~ ... . A '~' . • ,.~. ! ~_ '-eOHOI.! " ...

..

'.

-... " .

...

'~ o

.

-.• r '\ 40~--~~~--~---+~~~--~··~"--~-+~~~~ __ ~~-.

" /Cl7J ~ t h '

f.

;~

t ~

..

• ~ • I~ " ~/I'

"l

I f ~:t~_/ [l( 1 .":1\ / '1 t / ,Q'-,p" (\:' / 0'/

~

':./

;i; ./ - , .. /-' -, J f t'

.-aS

[ [ r

,

( f

P

I J r , i J r , , I i r " "

,

J .r

'"

i ... J i

TIN ol.

''';' ,

...

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

"

!te

t..'11

" \\ _{\\ '" ·î}

r

6

-Beschrijving van het fabrieksschema.

Een synthesegas bestaande uit 75Mol% propeen en als restgas voornamelijk

propaan, lvri9)van andere olefir1en, sp-eciaal)dia-olefinen, wordt via een systeem

van venturibuizen in een absorbtiekolom geleid. (100 kilomol gas/uur). De

venturibuizen zorgen voor een goede verdeling van het gas in de vloeistof.

van de propeen P

mol zwavelzuur bereikt. Het synthesegas staat onder een druk van 16,6 atm.

De absorbtie is exotherm en wel 6325 Kcal/kilomol geabsorbeerd propeen.

De temperatuur in de kolom moet gehandhaafd blijven op 77°C, bij hogere

temperaturen zal n.l. polymerisatie kunnen optreden.

o

Het extract van de absorbtiekolom wordt eerst opgewarmd tot ca • 117 C

en daarna in een ontspanningsverdamper geleid. De ontspanningsverdamner

werkt onrller een druk van 200 mmo Hg. Van de in de ontspanningsverdamper

\: "

-'

,

-binnenkomende ,vloeistof, die dus een ~;.r~adigingsgraad had van 1,20 mol propeen

, I

"

per mol H

2S0

₄

(6Cifo-ig zuur; verdampt

8,8

gewichtsprocent. De temperatuur

de vloeistof is bij het verlaten van de ontspanningsverdamper weer 77oC.

De vloeistof heeft dan een verzadigingsgraad van 0,950 mol propeen per

r--.~

van

mol H

2S0

₄

en een sterkte van 63,21~ zuur. Het bodemproduct van de

ontspan-ningsverdamper wordt door een watersuppIetie weer op 60%-ige zuursterkte

gebracht en gekoeld tot 65,30C, om daarna bij de top van de absorbtiekolom

weer in te treden en de kringloop te hervatten. De koeling was ncodzakelijk

.h. <! ~Tt , lol \.ut/L.. 0

om 'de (temperatuur in de absorbtiekolom ~ 77 C te handhaven. Aan de top

van de absorbtiekolom treedt het inerte procesgas uit, na eerst door ca •

..:> =

0,5 meter raschigringen ontdaan te zi.jn van meegesl.eurde vloeistof. Het

----

'

restgas kan als stookgas gebruikt worden. De vervanging van de verdunner

door de ontspanningsverdamrer heeft het voordeel dat geen indamT'en meer nodig is om het zuur weer te concent,reren, terwijl het gas dat boven uit

ingsverdmrrp-er ontwt'jk't, ctîlgeveer-dezelfde

druk

op

"

propeen

als propeen ingevoerde

aanwezig. samenvatting van de gegevens vindt men in onde

Abs~b~om.

Druk 16,6 atm.

~emp.

77°C.

H 2S0₄ Bodemproduct 6010 H 2S0

₄

6o%

--

H2~0 4

"

"

. 1 , 20 pro pe en/rrm l- H ~O -:---1--""'> 2

r

" ' -".1 I r ' ; ,

I

-7-Ontsp. verdamper. Druk 200 mm Hg. Ingengs temp. vJoeistof 11(°C.

2 " ol

- 0 770C

Ketelvloeistoftemp.

77

C dpmptemn. •

Productsamenstellin~

Ingangsvloeistof 6CYl H SO _{verzadigd met 1 ,20 moll'p~e~?mol H?SO J1}

I 2 11

-Bodemproduct 63,21% H

2S0

₄

"

11

0,950 mol (propeen/mol H

2S0

₄

D

)

7

3

,0

gewichtsprocent isopropylalcohoj:-- --

-.

.,

~

21

8

11

"

water

.-

-

_•

_T~~s

_{.. . .}

.-

_.

_.

_-tt~-

_~

-

....

...

.

--.'"1

-

.,

-~

...

j.

.

"

diïsopropylether •. ..J.- o . .

..'

!

C -

d~

-

~

.'

-_

-.-11 ---flr~en .

...

-

---"- r

..

Boven in de ontspanningsverdamper zijn weer 0,5 meter'Easohigringen ~

aangebracht om meegesleurde vloeistofdruppel tjes uit dittopgas -te fil t".cf'~n.

,/

(\lJ--

\,

2

' -

Het gas word

tQ:e~~

gewassen met een ca. 10%-ige NaOH-oPlo

ssin;-i:-d;---~

l \,

~

NaOH-wasser. Deze wasser bestaat uit twee gedeelten. Het bovenste gedeelte,

\ '\(' N~

R

' \ " ,4 schotels bevattende, bevrijdt het gas van eventueel gevormd S02 of toch

l

nog meegesleurde zuurdrup~eltjes. Voedinginvoer is onder de vierde schotel.

Het a~derste gedeelte van de kolom heeft een kleinere diameter en bevat ook

vier s~b~tels. Onderin(ké'.n 'o"!)en stoom iY'Gezet worden. Dit gedeelte dient om als de

NaÓH~oplossin

g

geneutraliseerd is, en onder uit de kolom verwi jderd me'et worden,

deze

'

d~lossing

d.m.v. open stoom van de geabsorbeerde alcohol te

be-. be-. ' . \ll·,[l- .

vrl Jden. Of ln de .wasser contl~JNaOH-oplosslng ing-evoerd (en afcsetapt) wordt, r

of dat pas na enige tijd de ~eneutra]iseerde oplossing moet worden vervangen is niet te zeggen. Dit zal de praktijk moeten uitmaken. In de literatuur wordt

'(~iets 'over S02 gehaltes van hettopgas uit de ontspanningsverdamper vermeld.

Indien de loogwasser continu moet werken ,zal de loogonlossing 1Ioven de

'9°C . d t d E l d 1 h ld d

fî':-

l.ngevoer moe en wor en. r za an ,'jeen a co 0 amp con enseren.

~\ :;)e druk v ~n het gas,

\,,~ '\ Isopropylalcohol .v

in toteal (l1..1_s '~on ]"'11:1,' is n.l. '1_ls voJ.itverdeeld.

96,45

mm .. ;\,.~~ ~

Water Propeen

Diisopropyle+her

De damp begint dus

96,36

mm

5,27

1,92 p32 mm

-.-bij 510C (zie kookli jnen).

De dam:, lli t de Yêtronloo,~.'.'~;.s2er ','/Orcl t gecondenseerd en .c;ekoelcl in een

condensor. Deze, cono.er.sc,r is u~_tgevoerd met dwarsscr:otten. Een afzonderlijke

I

g-askoeler voor de condensor bleek Q-i.j bere~~ening vr:n zuJ.ke kleine afmetingen

...

~~.~....

-

_.

.

...

-

...

te--'2:':i.'jn; da.t dit gJ'déelTe zoM.er ···!/~Z\(2:or ~r ~èondënsor gejJiáat~R" kon worden.

Ook-,in de litteratuur ( J.i t. 1) is één koel p.r-.2ondensor weer.Q'ep-:".even. De ~fffl-.

:

-... • -~ .. ~- . -- _ ... ~ ~ . . _ ... "i'"'\:.-... ..tII ... P' ... _

denseerde gassen v!orden verzameld in een opvanevR.t. De vloeistof in rUt vat ( temp. 20°C) bef't?,2t uit:75 gewichtsprocent isopropylalcohol.

2,5

?2,5

"

11 11 _{diisonropylether} 11 _water

Di t opv8,ngvat dient om het nropeen[l,'as V8.n de andere componenten te

scheiden en om als vloeistofslot tussen het vacuumsysteem en de a.tmosferische

Î'{\

\/ luchtdruk te fungeren. Hiertoe is de gaskant van het vat3é'ngesloten op een absorbtiekolom en via deze kolom op een vacuum~omp. Het proneen kan Weer voor de synthese gebruikt worden. Het vloeistofsJot wordt gevormd door de af

-'---_.~_.

--vocrleidinrs V2.n het opV3.ngv3t néliH de ruwe alcohol opslagt'lnk. De hoogte van deze leiding moet dus tenminste

7,5

me+er be0.ragen.

· .~-

...

-

-

....

..."

.

._-.

..

.

.

.,.,.,.

100

ril

7

6 ., .

n

..

.,

.

9

₂ ?o f?t9 15'.:; o~

1

flv ~2. &0 Op ----l~~ •

WC! t= wc aq

-p,

-Het gas d·lt vpnuit dit opv"'ngv8.t OP. absorbtiekolom bin'1entreedt heeft ook een totaaldruk van 200 mrn als voJn;t verdeeld:

propeen 174,04 mm

isopropylalcohol 16,03 rrun

diisopropylether 1,26 mm

water

8

,

67

mm

Aan alcohol blijkt dit hij bereke~ing slec~ts ruim 20 kg per uur te

zijn. De alcoholdamp wordt geabsorbperd in een zeer grote hoeveelheid

water ( 6500 kg per uur) Dit water is het ketelproduct van de laatste

kolom in het schema, waarin water eh isopropylalcohol gescheiden worden.

De toepassing van deze grote hoeveelheid extractiewater voor zo weinig

aJcoholdamp vindt zijn oorzaak in het feit, dat de ruwe isopropylalcohol

in de opslaITtank verdund m0et worden tot ca. 35 gewicttsprocent, dit

om redenen die onderstaand verklaard zuJlen worden. De vloeistof ujt

het opvangvat plus het hodemprodllct uit de absorbtiekolom, worden beiden

naar de ruwe isoproppnol-opsJagtank gepompt. Ret extractiewater heeft de

isopropylalcohol-sterkte in de opslagtank op ca. 34% gebracht.

De ruwe isopropanol-opslagtank loopt aan het ondereinde conisch toe;

dit om eventuele propeenpolymeren af te kunnen tappen. De verdunning tot

ca. 34%-ige alcoholsterkte is noodzakelijk om de polymeer af te scheiden.

De polymeren lossen namelijk goed op in diisopropylether en niet in

isopropylalcohol of water. Door de verdunning is (le

diïsopropylether-sterkte, die in bet opv0ngvat 2,5~ bedroeg, nu teruggebracht op 1,2

%.

De polymeren scheiden zich nu gemalrJ'.:el j jk af.

Het verdere gedeelte var. het schema bevat de raffinage-installaties

ter verwijdering van 1° diïsopropylether

20 water

de

isopropylalcohol uit de opslagtank komt via z.g.n. "hoofdkolom" binnen. alwaar de

jderd. De samenstel] ing van de voeeUng voor deze kol

34,0 gewichtsprocent 1 ,2 64,8 11 11 11 11 t t .

69

oe. K kt gs empera uur ~s c a . ,3 00 emperatuur

grafiek). De voor de kolom geplaatste

o 0

e de voeding van 20 e op

69

,

3

e gebracht heeft, ont

aan het ketelproduct van de laatste kolom in

Dit bodemproduct treedt de warmtewisselaar

o

van 100 e en verlaat deze met een temperatuur

gedeelte wordt a~getapt, wordt dit water als extracti

ingevoerd. op de

'I

hoofdkolom" (etherafscheider ). diïsopropylether en water samenstelling: diïsopropylether isopropylalcohol water

geven een azeotroop

88,0 gewichtproc

7,3

11 11

\

t

OH.

Ol,

KOLOM.

I~OrRopA"'OL _ W"'TE.~

,

'(JO

ItJ

f"'~~

10

t

!

I I I I Î

tb

/ / I I

10

,

f"

/ 1.,' /1 , 1 /'

"

/ _I / / I

I

I

~ 1 )C&...~)% :~-I ~ •

'.

\ -' ( \

! '

\

-9-Deze waarden zijn te vinden in lito

5;

Lit.

6

geeft andere waarden,

dit COlctrooi is echter van veel oudere datum. Over de top van de"hoofdkolom"

zal dus deze azeotropische damps~menstelling moeten komen. Deze dest.kolom

heeft, daar de voeding slechts 1,2 gewichtsprocent diïsopropylether bevat en de topdamp 88%, een kleine d~pbelasting bij de top en een grote

vloei-stofbelasting bij debodem.Gm deze reden is de topdiameter van de kolom

kleiner dan de bodemdiameter. Onderin de kolom word\

ope~ s~o~~ngezet.

De topdampen worden gecondenseerd, 3/4 gedeelte

teru~

oer

d

in de kolom,

en

t

gedeelte gekoeld tot 20QC en opgevangen in een segregatievaatje. De hoeveelheid vloeistof, die in dit segregatievaatje binnenkomt

is klein(ca. 160 kg per uur). De vloeistof in het segregatievaatje heeft

een verblijf tijd van 20 minuten. Zij scheidt zich in twee lagen met de volgende samenstelling:

a

:....:,

...

.,.,...

.. ,

a, • . :~.~ . . . :,l."H--.... ~--~ .... ~i~~f.~

~

gewicht procent isopropylalcohol

"

"

.".

•

..

,

"

"

diïsopropylether water gewichtsprocent laag ~te 7,2 91,7 1 ,1 96,0

De bovenste vloeistoflaag ( 96 gewicntsprocent) een absorbtiekolommetje gevoerd, alwaar de alcohol in tegenstromen water

wordt opgelost. Boven in het absorbtiekolommetje wordt

in-gezet als de hoeveelheid binnenkomende voeding ( 152 kg per ,. Bovenuit

wordt ~!sopropylether afgetapt. Dit is 3,8% van het totaal aan de reactie

deelge en hebbende propeen. (zie oo"later~~Rendemen

_,

_..

~

bOd

~

rod

~~~

extr

~~

ommet

je

(isoprOPY~4r

hol plus

wa

~

r) ermeerd

~~

t

met de

ond

~

s

':

t~

la.ag v:g

't'

et

~=1tf~

v~atj~

(ook ehter

vfij),

.

~

n iez

am

e~iijk v66

~

d

':";;~

r;'

:r~

ar:

e

r

-

i

ii

i<

~vm

in

gez4t.

~

Hf

et~rvrije

bodemproduct van de "hoofdkolom" bevattende c 33.2%

isopropylalcohol (13 mol%) verlaat de kolom op kooktemperatu~.

4i

H

kotpunt van dit mengsel is n.l.

oÜ"~

82o

C.

(zie fig.)

,zo~at de

voeding

voor d& laatste kolom,de " alcoholkolom" op kooktemperatuur ~ •

, î

{ ,D "alcoholkolom" dient om cte isopropylalcohol van het ~ater te scheiden.

Ulj; de van dit systeem (li t. 19), werd

bepaal

~

da de kolom 7

t

~

eore

'sche schotels nodig heeft. De werkingsgrsAQ van een

t~e0ritische

schotel

bedra t'J5% (lit. 20),zodat 8 schotels genomen werden. De vijfde schotel is de

vJldin

sc~l.

De azeotroop isopropylalcohol-water heeft

~

vo ende

~ ~ 0 Kp. 80,4 C. water 12,3 82,7 gewichtsprocent

"

isopropylalcohol

"

Damp, met een samenstelling die dicht bij de azeotropische samenstelling ligt ,

~~ 8 . 5 % isopropylalcohol, ontwijkt over de top en wordt geconJ enseerd.

~ Gedejfte wordt in de kolom teruggevoerd en

t

gedeelte geko~ld ~ afgevoerd

naar da1 opslagtank voor het eindproduct, 91 Vol.% isopropylalcohol.

~

H~

ketelproduct, door de ligging van de evenwichtslijn :egen de Y-as

biJna heel zuiver water, treedt uit de verdamper met een t mper tuur van 100

°c

,s.oo~o~er~~v4W~:r;.merio\vW1.p.e ~ I~ ;e

W"-t

~'!'"

t grootste

.Lt.a.. ...

'C ~, . J

....

_

...

-•

;

I .

.,

-..

-J>. •

•

~

"t-ft·

!" JI ~

•

1

..

" 4 ' ..

..

'\

..

.,

.,;

.

, r "~

- 10

-gedeelte als absorbtievloeistof gebruikt (reeds beschreven).

Rendement van dit proces.

Het rendement, gebaseerd op propeen, bedraagt

96,2

%.

3,8

%

van het propeen wordt omgezet in diisopropylether. Deze ether is tegen-woordig echter een gevraagd product, zodat dit geen verlies betekent.

Het wordt aangewend als:

1) Oplosmiddel voor allerlei soorten oliën, wassen en harsen.

2) Extractiemiddel van azijnzuur of andere organische zuren uit waterige

oplossingen.

3)

Toevoegingsmiddel aan benzine om het octaangetal te verhogen.

Tenslotte geeft onderstaande grafiek nog het verband aan tussen de

verkregen rendementen en de in de vacuumverdamper aangewende druk.

- -VI!.2.&U6 A&~OL.UT,~ PR.I!.&6UR.1!. J FOR. :CDi.5~:,~e,l:>.w,T'"

MoL.. 1tATIO, "IiOPVL..I!.Nl!.j S~'-~UR.,,~ ACIQ'. i.O,.<p

~ .... '.

Opmerking: Deze gegevens berusten dus op een iets andere zuursterkte en

verzadigingsgraad. Verder is de grafiek getekend voor één doorvoer,

dus zonder in rekening te brengen dat het onveranderde propeengas

wederom voor de synthese gebruikt kan worden.

)

\

\

L .

((<

'.

\)[~~ll.(V

I

'./ j .L-. I • ~~~--i~, ______________________________________________________________________________________ . ,

\ / /~ ," ~

.

I·

r "'.

, .'