De produktie van vinylideenchloride uit 1.2-dich1oorethaan via 1.1.2-trich1oorethaan

...

o.

o

.

.

19

i ,

_,

"

,~:i

'

TU Delft

Technische Universiteit Delft

Vakgroep Chemische Technologie

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

P den Besten

A. C.M Li jmbach

onderwerp:

. De produktie van .vinylideench1oride uit

1. 2-dich1oorethaan via 1.1.2-trich1oorethaan .

adres: P.den Besten Capelleweer 21

3371 RA Hardinxveld -Giessendam

A.C.M. Lijmbach opdrachtdatum: 15 Maart 1989

Korvezeestraat 447

verslagdatum: Oktober 1989 2628 PV Delft

\....-'

SAMENVATTING.

Dit verslag van een fabrieksvoorontwerp beschrijft een proces voor de produktie van vinylideenchloride (l,l-dichlooretheen) uit 1,2-dichloorethaan met als tussenprodukt

1,1,2-trichloor-ethaan. De ontwerpcapaciteit van deze fabriek is 1000 kg

vi-nylideenchloride per uur.

De eerste stap van het proces bestaat uit de omzetting van

1,2-dichloorethaan en chloor naar 1,1,2-trichloorethaan. Deze

vloeistoffasereaktie vindt plaats bij 135

oe

en 5.2 bar. De

conversie per pass is 29.1 % en de selectiviteit naar

1,1,2-trichloorethaan bedraagt 95.4 %. De omzetting van het chloor

is volledig. Als bijprodukten ontstaan tetrachloorethaan,

pentach100rethaan en HCl-gas. De laatste wordt boven in de reaktor afgevangen.

Het ongereageerde 1,2-dichloorethaan wordt in de eerste des-tillatiekolom gescheiden van de reaktieprodukten. Het 1,1,2-trichloorethaan wordt door een tweede scheiding verder ont-daan van bijprodukten.

Het aldus verkregen 1,1,2-trichloorethaan wordt opgemengd met N2 waarna in een multi-buisreactor bij 348°C en 5 bar de

dehydrochlorering naar vinylideenchloride plaatsvindt. De

conversie per pass is 76 % en de selectiviteit naar

vinyli-deenchloride is 71 %. De bijprodukten van deze reaktie zijn 1,2-dichlooretheen, vinylchloride, HCl en chloor.

HCl wordt in water geadsorbeerd en komt als een 28 wt% zout-zuuroplossing vrij. N2 en ongereageerd 1,1,2-trichloorethaan worden uit de produktenstroom afgescheiden en gerecycled. Na destillatieve verwijdering van (cis/trans) 1,2-dichlooretheen

wordt 99.9 % zuiver vinylideenchloride verkregen.

Om vroegtijdige polymerisatie te voorkomen wordt er aan het vinylideenchloride 4-methoxyfenon als stabilisator toegevoegd. Het eindprodukt is geschikt als grondstof voor (co-) poly-merisatieprodukten (bv. saran).

De investeringen voor het produktieproces worden geschat op ca. 30 miljoen gulden. De pay-out-time is 2,6 jaar, de ROl

(return on investment) bedraagt 14,1 % en de IRR (internal

rate of return) is 8,5 %. \ _{~ ,} I- IV' (., l ; " l I . ~.

I

cl

I

,

~I

'--I

~-KONKLUSIES EN AANBEVELINGEN.

In de literatuur zijn geen bronnen gevonden voor de

oxychlo-rering van 1,2-dichloorethaan tot 1, 1, 2-trichloorethaan.

Hierdoor kon aan de oorspronkelijke doelstelling niet worden voldaan. Daarom is gekozen voor een chlorering onder milde

omstandigheden (1350

C en 5.2 bar) in de vloeistoffase . Het chloor wordt hierbij volledig omgezet.

Omdat de konversie per pass slechts 29.1 % bedraagt, dient

het ongereageerde 1,2-dichloorethaan gerecycled te worden. De

selektiviteit naar 1,1,2-trichloorethaan ligt op 95.4 %.

In een tweede stap wordt het 1,1,2-trichloorethaan in de gas-fase (350·C en 5.2 bar) katalytisch gedehydrogeneerd tot vi-nylideenchloride. Het is hierbij wel noodzakelijk het gasvor-mige 1,1,2-trichloorethaan te verdunnen met N2' ter verlaging van de partiaaldruk.

Bij het proces komt HCI vrij welke oorspronkelijk bij de oxy-chlorering zou kunnen worden hergebruikt. Nu zal het als afvalstroom moeten worden afgevoerd. Het zou echter bij de chloorbereiding of bij de zoutzuurproduktie gebruikt kun-nen worden.

Bijprodukten van het proces, met name de hoger gechloreerde koolwaterstoffen, moeten als afval worden beschouwd.

uit de ekonomische analyse volgt, dat de investeringen binnen drie jaar zijn terugverdiend. Hierbij moet wel worden

opge-merkt, dat di t slechts een schatting is, daar een recente

kostprij s voor het 1, 2-dichloorethaan niet beschikbaar was. Juist deze grondstofprijs heeft grote invloed op de ekonomi-sche haalbaarheid van dit proces.

In eerste instantie is aan te bevelen, de warmte-afvoer van de chloreringsreaktor verder te optimaliseren. Dit, om een isotherme procesvoering nauwkeuriger te benaderen. Tevens zou een absolute reaktiesnelheidskonstante daarbij geen overbodi-ge luxe zijn.

Ook de HCI-absorptie zou verder geoptimaliseerd kunnen wor-den, om het waterverbruik te beperken.

Tenslotte zou de ontwikkeling van een selektievere dehydro-chloreringskatalysator het proces nog rendabeler kunnen maken.

ct

I

'-

I

i

'-I

I

INHOUDSOPGAVE • Samenvatting. Konklusies en Aanbevelingen. Inhoudsopgave. 1. Inleiding. 2. ontwerpgegevens. 2.1 Fysische Konstanten.

2.2 Berekening der Thermodynamische Grootheden. 2.3 Veiligheid.

3. Het Procesontwerp.

3.1 Beschrijving van het Proces. 3.2 Materiaalkeuze. 3.3 Procesregelingen. 3.3.1 De Chloreringreaktor 3.3.2 De Dehydrochloreringsreaktor. 3.3.3 De HCl-absorptiekolom. 3.3.4 Stabilisator Dosering. 4. Motivering Apparaatkeuzes. 4.1 De Chloreringsreaktor R3. 4.2 Destillatiekolom T9. 4.3 Destillatiekolom T12. 4.4 De Dehydrochloreringsreaktor R20. 4.4.1 De katalysatorkeuze. 4.4.2 De reaktorkeuze. 4.4.3 De reaktorkondities. 4.4.4 De reaktiekinetiek. 4.5 De 1,1,2-trichloorethaankolom T27. 4.6 De vinylideenchloridekolom T31. Blz. i i i i i i 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

c)

4.7 De HCl-absorptiekolom T24.

4.8 De molzeefkolommen T25/26. 25

4.9 Warmtewisselaars, Reboilers en Kondensors.

4.10 Pompen en Kompressoren. 27 4.10.1 Pompberekeningen. 4.10.2 Kompressorberekeningen. 29 4.11 Gas/v1oeistofscheiders. 4.12 Mengpuntberekeningen. 31 5. Massa- en Warmtebalans. 33 6. Apparaatlijsten. 51 . ..-1 7. Ekonomische Analyse. 83 7.1 Prijzen. 7.2 Personeelskosten. 85 7.3 Investeringen.

7.3.1 De afschrijving van de investering. 87

7.4 Ekonomische Kriteria. 89

7.4.1 pay Out Time.

7.4.2 Return On Investment. 91

7.4.3 Internal Rate of Return.

8. Symbolenlijsten. 95

9. Literatuurlijst. 101

Bijlage 1. Kinetiekberekeningen, Warmtebalans en 105 Dimensionering van de Chloreringsreaktor.

Bijlage 2. Runge-Kutta Programma (Turbo Pascal). 113 Bijlage 3. Warmteafvoer Ch1oreringsreaktor. 125 Bijlage 4. Berekeningen Dehydrochloreringsreaktor. 133 Bijlage 5. Kolomontwerp HCl-absorptietoren. 141 Bijlage 6. Kolomontwerp Molzeven. 145 Bijlage 7. Destillatiekolom Dimensionering. 149

J

1. INLEIDING.

Oe opdracht was om een fabriek te ontwerpen voor de berei-ding van vinylideenchloride uit 1,2-dichloorethaan met 1,1,2-trichloorethaan als tussenprodukt.

oorspronkelijk was het de bedoeling om HCI, wat bij de tweede

stap van het proces vrijkomt, te gebruiken voor de

oxychlo-rering van 1,2-dichloorethaan. Na uitvoerig literatuuronder-zoek bleek echter dat hierover nog niets bekend was.

Besloten is toen om het 1, 2-dichloorethaan 'ouderwets' te chloreren met C12 tot het 1,1,2-trichloorethaan volgens:

CI-CH2-CH2-CI(I) + _{CI 2 (g) ----> CI2-CH-CH2-CI(I)} + HCI(g) Er is wel bewust voor een vrij eenvoudige chlorering, onder milde omstandigheden (135°C, 5.2 bar, vloeistoffase) gekozen.

Hoewel de conversie slechts 29.1 % bedraagt, ligt de

selekti-viteit naar 1,1,2-trichloorethaan op 95.4 %. Het chloor wordt

volledig (100 %) omgezet. Na zuivering wordt het

1,1,2-trichloorethaan naar de tweede stap in het proces gevoerd.

Er bestaan twee mogelijkheden om vinylideenchloride uit

1,1,2-trichloorethaan te bereiden:

- Vloeistoffasereaktie bij een temperatuur van maximaal 90°C en een druk van 6-10 bar volgens:

Zowel de conversie als de selektiviteit zijn> 90 %. Ook

kan in plaats van Ca(OH)2' NaCI genomen worden.

- Gasfasereaktie , een katalytische.-·ttlydrogenering bij ca. 350°C, met CsCI2/Si02 als katalysator. Oe selektiviteit bedraagt ca. 70% en de conversie is ca. 75 %. Oe reaktie verloopt volgens:

T

CI2-CH-CH2-CI ----> CH2=CCI2 + HCI Kat.

Rekening houdend met het milieu is besloten om niet voor grote afvalstromen CaCl2 of NaCI te kiezen maar voor het gasfaseproces. Tevens heeft het vloeistoffaseproces zich al lang bewezen, terwij I van het gasfaseproces nog niet veel bekend is.

sinds 1940 wordt vinylideenchloride, ook wel afgekort VOC, op commerciële schaal geproduceerd. PPG-Industries en OOW-Chemi-cal zijn twee producenten in de USA die VOC produceren. PPG, met een produktie van 75-80000 ton/jaar, gebruikt VOC voor-namelijk als grondstof voor de produktie van l,l,l-tri-chloorethaan, een industrieel oplosmiddel. OCW, met een pro-duktie van ca. 45000 ton/jaar, gebruikt VDC voornamelijk als monomeer voor de copolymerisatie met VC. Het produkt, Saran, vindt zijn toepassing in de voedingsmiddelenindustrie als verpakkingsmateriaal.

- - - -- - _ . _

-Tabel 2.1 Overzicht Fysische Konstanten van de voorkomende Komponenten (I).

Komponent

1,2 DCE 1,1,2 TCE A-TETRA Fysische Konstanten

Mw [kgjkmol] 98.97 133.42 167.86

Tc [K] 561 602 626

Pc [Pa] 5.3E6 4.15E6 4.47E6

Vc [m3 jkmol] 0.22 0.294 0.337 w [-] 0.286 0.22 0.269 Tnb [K] 356.6 386.9 403.35 Vm [m3jkmol] 0.08532 0.0889 0.12076 Cp,I,A [Jjkmol*K] -483940 108200 -834708 Cp,l,B [Jjkmol*K2 ] 5478.12 134.85 12049.68 Cp,l,C [J/kmo1*K3] -16.6139 -46.5686 Cp,l,D [J/kmo1*K4 ] 0.01718 0.05754 Cp,g,A [Jjkmol*K] 20452.74 6318 25594.95 Cp,g,B [Jjkmol*K2] 230.6524 342.5 337.144 Cp,g,C [Jjkmol*K3] -0.14358 -0.295 -0.32066 Cp,g,D [J/kmol*K4 ] 3.383E-5 9.786E-5 1. 166E-4

Ant.1 [-] 21. 056 20.9177 20.777 Ant.2 [-] 2927.17 3110.79 3145.039 Ant.3 [-] -50.22 -56.16 -63.406 Rho [kgjm3 ] 1070 1265.5 1412.5 dHv [kJjkmol] 29786 38314 38521 d Hf,298 [kJ/kmol] -129580 -138358 -152570 Opm.

=

1,2-Dichloorethaan

=

1,1,2-Trichloorethaan 1,2-DCE 1,1,2-TCE A-TETRA S-TETRA

=

1,1,1,2-Tetrachloorethaan

=

1,1,2,2-Tetrachloorethaan S-TETRA 167.86 650 5.12E6 0.333 0.315 419.15 0.12076 -834708 12049.68 -46.5686 0.05754 25594.95 337.144 -0.32066 1.166E-4 20.1627 2827.711 -93.208 1412.5 38521 -152570

Tabel 2.2 Overzicht Fysische Konstanten van de voorkomende Komponenten (11). Komponent PENTA VDC Fysische Konstanten Mw [kg/kmol] 202.31 96.95 Tc [KJ 669 489

Pc [Pa] 4.58E6 4.682E6

Vc [m3jkmol] 0.377 0.219 w [-] 0.298 0.18 Tnb [K] 433.65 304.7 Vm [m3/kmol] 0.13 0.088 Cp,l A [J/kmol*K] 132650 6.506E4 Cp,I,B [Jjkmol*K2 J 165.29 154.8 Cp,I,C [Jjkmol*K3] Cp,l,D [J/kmol*K4 ] Cp,g,A [J/kmol*K] 43583.94 49210 Cp,g,B [J/kmol*K2 ] 338.1864 71 Cp,g,C [Jjkmol*K3] -0.33691 Cp,g,D [Jjkmol*K4] 1. 219E-4 Ant.l [-J 20.4124 20.94674 Ant.2 [-] 3173.176 2531.568 Ant.3 [-] -75.513 -35.986 Rho [kg/m3 ] 1508.5 1087 VC CIS-DI 62.50 96.95 429.5 537 5.77E6 5.867E6 0.169 0.226 0.122 0.24 259.1 333.3 0.0645 0.0928 7.9E4 1.146E5 5945 42810 201.8 82.34 -0.1535 4.77E-5 20.76027 21. 0608 2083.858 2775.516 -33.675 -42.53 969 1125 --~

~-I

( ( L

,-'

2. NADERE ONTWERPGEGEVENS.

2.1 Fysische Konstanten.

In tabel 2.1, 2.2 en 2.3 zlJn de fysische konstanten van de in het systeem voorkomende komponenten weergegeven.

2.2 Berekening thermodynamische grootheden.

Voor de berekening van de vormingsenthalpiën van de componen-ten bij de reactie temperatuur is gebruik gemaakt van de volgende formule: 4 HT, i = A Hf, i +

rTl

J

298 Cp, 1, i dT

+

AHv

+

r

T2 Cp g i dT

J

"

( 1) waarin Á HT _{, 1} . A Hf . _,1 C l ' _p, ,1 Cp,g,i Ä Hv Tb Tb

vormingsenthalpie van component i bij tem-peratuur T

standaard vormingsenthalpie van component i bij een temperatuur van 298 K

de gemiddelde warmtecapaciteit van component i in de vloeistoffase.

de gemiddelde warmtecapaciteit van component i in de gasfase.

de verdampingsenthalpie van component i kooktemperatuur (Tb=T1)

Treedt er geen faseovergang op (Tb=T1) dan vervallen de twee laatste termen in de bovenstaande formule.

Bij het berekenen van de verdampingswarmten van de verschil-lende componenten wordt de volgende formule gebruikt:

AHv/R*Tc = 7.08/8(1-T/Tc)O,354+10.95*W*(1-T/Tc)O,456 (2) waarin verdampingswarmte gasconstante (1.987) temperatuur kritische temperatuur acentrische factor [cal/mol] [cal/mol.K] [K] [K] [-]

Voor de berekening van de diverse warmtecapaciteiten is ge-bruik gemaakt van de volgende formule:

(3 ) Hierbij wordt wel onderscheid gemaakt tussen de vloeistof- en de gas fase warmtecapaciteit (1 resp. g).

Tabel 2.3 Overzicht Fysische Konstanten van de voorkomende Komponenten (111). Komponent TRANS-DI CL2 HCL _N2 Fysische Konstanten Mw [kgjkmol] 96.95 70.91 36.5 28 Tc [K] 511 417 324.5 126.26

Pc [Pa] 4.807E6 7.81E6 8.37E6 3.43E6

Vc [m3jkmol] 0.2255 0.124 0.081 0.0985 w [-] 0.2 0.073 0.12 0.04 Tnb [K] 320.5 239 188.2 77.36 Vm [m3jkmol] 0.0982 0.0454 0.0306 0.0348 Cp,l A [Jjkmol*K] 1. 146E5 -4098 Cp,l,B [Jjkmol*K2] 35.545 Cp,l,C [Jjkmol*K3] -0.1025 Cp,l,D [Jjkmol*K4 ] 9.856E-5 Cp,g,A [Jjkmol*K] 42810 26910 30270 31129 Cp,g,B [Jjkmol*K2 ] 82.34 33.815 -7.1965 -13.556 Cp,g,C [Jjkmol*K3] -0.0387 0.01245 0.02678

Cp,g,D [Jjkmol*K4] 1. 546E-5 3.895E-6 -1. 17E-5

Ant.1 [-] 20.93057 20.85377 21.39679 19.84698 Ant.2 [-] 2629.515 1978.32 1714.25 588.72 Ant.3 [-] -41. 22 -27.01 -14.45 -6.60 Rho [kgjm3 ] 1125 866.5 (1) 5.3 (g) AHv [kJ/kmol] 23860 c1 Hf,298 [kJ/kmol] 30558.8 0 -92211 0

Opm. TRANS-DI

=

trans 1,2-dichlooretheen

~I

~I

~I

2.3 Veiligheid.

Vinylideenchloride (zonder inhibitor) vormt reeds bij 40 ·C, in aanwezigheid van lucht, peroxiden die explosief uiteen-vallen in HCL, fosgeen en formaldehyde. Het is dus zaak om lucht (zuurstof) uit het systeem te weren. Bij het opstarten van de fabriek moeten de installaties dus eerst met stikstof worden doorgespoeld. Peroxidevorming kan op twee verschillen-de manieren worverschillen-den ontverschillen-dekt:

-de aanwezigheid van een scherpe, zure lucht die op een 02 blootstelling wijst en dus op peroxidevorming

-peroxide is een polymerisatie initiator, als er in een

apparaat (onoplosbaar) polymeer wordt aangetroffen is dat een aanwijzing voor mogelijke peroxidevorming.

Het onschadelijk maken van VDC/peroxide mengsels dient te gebeuren via het toevoegen van water en enkele malen wassen met een 5 vol %-oplossing van methanol in perchloorethyleen (1 deeloplossing op 4 delen VDC). Affiltreren van polymeer uit VDC kan explosiegevaar opleveren vanwege het peroxide in het polymeer (conc. peroxide >15 % geeft detonatiegevaar) . Vinylideenchloride is een kleurloze vloeistof welke zeer

vluchtig is (flashpoint: <37,8 ·C, het flashpoint is de

minimum temperatuur bij welke een vloeistof een damp produ-ceerd die voldoende geconcentreerd is om een ontvlambaar mengsel te geven). Vinylideenchloride-damp is explosief tussen 6,5 en 15,5 vol % in lucht. Vinylideenchloride heeft tevens een lage geleidingscoëfficiënt waardoor er uiterste zorg besteed moet worden aan de aarding van de apparatuur en tank-wagens om vonken t.g.v. statische ontladingen tegen te gaan. Opslagtanks/vaten moeten gemaakt worden van RVS of nikkel. Koper of aluminium (incl. legeringen) kunnen niet als con-structiemateriaal gebruikt worden daar zij worden aangetast door vinylideenchloride. Bij tanktransport over de weg of per spoor moet contact met lucht worden vermeden. De meest ge-bruikelijke manier om dit te doen is het aanleggen van een stikstofdeken over het vloeistofoppervlak.

HCI-g~s snKsTO,. OPMAAK ~

[1

6

~~"'~':t='

---

L

"

125 '9 5.2 3

-~0

--jl~J;I- --I I KO.IWQt~ Hl l,2-DICHLOOR-ETHAAN R3 P4 T9---l-l-o._- - - j T12--,--_ _ • " ) J--.-...

-

·

~12

_

.

~

H2

1-

-

--4.6 ~5) 118'~1ö

~r ~

Iill8

HlJI'RODUK T " I , '-

-CJP

...

--.~--- -H I KOELER H 10 C 2 KOMPRESSOR H 11 R 3 REAKTOR T 12 P 4 POMP H 13 P 5 POMP H 14 H 6 KOELER H 15 -._ - -REBOILER TOTALE KONDENSOR TRICHLOORETHAANKOLOM REBOILER TOTALE KONDENSOR WARMTEWISSELAAR H 19 R 20 H 21 V 22 C 23 T 24 WARMTEWISSELAAR REAKTOR KONDENSOR

VLOEISTOF -GAS SCHEIDER

KOMPRESSOR ABSORPTIEKOLOM P 28 H 29 H 30 T 31 H 32 H 33 POMP REBOILER KONDENSOR vnC-KOLOM REBOILER KONDENSOR STIKSTOF RECYCLE Hel-oplossing ~

~

.5 ( - ) ' 82

4

'

r

411--134 t STABILISA TOR

Koelwa~e25

4~

)

(M

1

EHQ) 4.5 ~ç:-\

-

1J

tllJl'lWDUKT VINYLIDEEN-CHLORIDE

_._

---

-

-PROCESSCHEMA VAN DE PRODUKTIE VAN

VINYLIDEENCHLORIDE UIT l,2-DICHLOORETHAAN w.1,1,2-TRICHLOORETHAAN

v

v

3. HET PROCES ONTWERP •

3.1 Beschrijving van het proces.

Een gecomprimeerde (C2) chloorgasstroom (7.7 bar en 45°C) en een uit verschillende bronnen afkomstige vloeistofstroom 1,2-dichloorethaan (7.7 bar en 112°C) worden in een gewichtsver-houding van 0.25 naar een nikkelen buisreaktor (R3) gevoerd. Vervolgens treedt een exotherme reaktie op, waarbij de reak-tiewarmte in eerste instantie wordt gebruikt om het reaktie-mengsel op te warmen tot 135°C. De heersende druk in de kolom

is 5.2 bar. Het surplus aan warmte wordt door een aantal koelbuizen overgedragen op het koelwater (Hl), dat de reaktor met een temperatuur van 100·C verlaat.

Bij~d in de kolom heersende druk en temperatuur verdampt er

ca. 2~ ge~. % 1,2-dichloorethaan, wat met het bij de reaktie

~; .. gevo -eHCl-gas meegevoerd wordt naar een kondensor (H6), \.)y,\. waar het 1,2-dichloorethaan kondenseert. In een

gasjvloei-" stofscheider (V7) worden het HCI-gas en het vloeibare 1,2-dichloorethaan gescheiden. Het 1,2-1,2-dichloorethaan wordt weer op druk gebracht (P8) en naar de reaktor teruggevoerd.

Boven in de reaktor wordt kontinu een vloeistofstroom ont-trokken die naar de eerste scheidingskolom (T9) wordt voerd. In deze kolom vindt scheiding plaats van het niet ge-reageerde 1,2-dichloorethaan (ca. 70 %) en de reaktieproduk-ten. De topstroom van de eerste scheidingskolom, 99.98 % zui-ver 1,2-dichloorethaan, 142·C en 4.8 bar, wordt opgemengd met de externe 1,2-dichloorethaanstroom en op druk gebracht (P4), om vervolgens met de van de gasjvloeistofscheider afkomstige 1,2-dichloorethaanstroom te worden opgemengd. Na verder op druk te zijn gebracht (P4) wordt de stroom naar de reaktor

gevoerd. De stromen van verschillende temperaturen resulte-

I

ren in een stroom van 112·C. Op deze manier wordt een groot )' (

deel van de aan het systeem toegevoerde warmte nuttig her-gebruikt.

De bodemstroom van de eerste kolom bevat naast het hoofdpro-dukt (95.3 % 1,1,2-trichloorethaan) nog wat bijprodukten (nl. 1,1,1,2-tetrachloorethaan, 1,1,2,2-tetrachloorethaan en pen-tachloorethaan). Zuivering vindt plaats in een tweede schei-dingskolom (T12). Het topprodukt bestaat voor 99.7 % uit het 1,1,2-trichloorethaan. De bodemstroom wordt als bij produkt afgevoerd.

De topstroom wordt verdampt (H16) en opgemengd met stikstof in een zodanige verhouding dat de partiaalspanning van 1,1,2-trichloorethaan 0.13 bar is. Na de menging is de totale druk 5 bar en heeft het mengsel een temperatuur van 202°C. Deze stroom wordt in de multi-buis reactor omgezet naar vinyli-deenchloride,cis- en trans-dichlooretheen, vinylchloride, HCl en chloor. Het reactieproces vindt plaats bij 348 ° C en 5 bar. Als katalysator wordt, met CsCI geïmpregneerd, silicagel gebruikt. Het overall proces (hoofdreactie en bij reacties) is endotherm. De benodigde warmte wordt aangevoerd door een

ge-smal ten eutectisch zout (HITEC) dat een beginstemperatuur

c

~

, ,

~,

warmtewisseling (H19) en een condensatiestap, waarin', v./'tirwoÁ)~ vinylideenchl?ride, cis- en trans-dichlooretheen en het niet

1

h~' .ru'~ gereageerde ---tr~chToorethaan worden gecondenseerd, wordt de ....,

gasstroom, die bestaat uit vinylchloride, HCI, ~ooy en I

stikstof, naar de HCI-absorptiekolom (T24) gestuurd. In deze itvl~---'V kolom wordt met behulp van water het HCl uit de gasstroom

gewassen. Hierbij wordt een 28 wt% zoutzuuroplossing als

bijprodukt verkregen. De, van HCl ontdane, gasstroom wordt gedroogd over molzeven (T25/T26). Na compressie tot 5.1 bar (C23) en warmtewisseling (HlS) worden vinylchloride en chloor in een condensatiestap (H18) uit de gassstroom verwijderd. Het gezuiverde stikstof wordt hierna weer teruggevoerd naar de reactor.

De vloeibaar gemaakte reactieprodukten gaan vanuit de vloei-stof/gas scheider (V22) naar de 1,1,2-trichloorethaanrecycle-kolom (T27). Het bodemprodukt van deze 1,1,2-trichloorethaanrecycle-kolom bestaat uit het niet gereageerde trichloorethaan en wordt daarom gerecycled naar de trichloorethaanzuiveringskolom (T12). De topstroom

bestaat uit vinylideenchloride, cis 1,2-dichlooretheen en

trans 1,2-dichlooretheen. In de VDC-kolom (T31) worden cis-en trans dichlooretheen van vinylideenchloride gescheiden. Het topprodukt bestaat uit 99.9 % zuiver vinylideenchloride.

Het aldus verkregen vinylideenchloride is instabiel. Om deze

reden wordt er methoxyhydroquinon (MEHQ) als stabilisator

toegevoegd. Gestabiliseerd vinylideenchloride blijft ca. 4 maanden geschikt voor verdere verwerking (tot bv. Saran of andere polymerisatieprodukten).

3.2 Materiaalkeuze.

De materiaalkeuze voor de apparaten is gedaan aan de hand van corrosion data survey (25). Over het algemeen geldt dat, bij de gekozen procescondi ties, er gebruik gemaakt kan worden van roestvrij staal (RVS) als constructiemateriaal. Er zijn echter in het proces enkele apparaten die, vanwege corrosie gevaar, niet uit RVS gemaakt kunnen worden.

Allereerst is er de chloreringsreaktor (R3) die van nikkel gemaakt moet worden. Dit vanwege het feit dat elementair chloor met ijzer kan reageren tot ijzerchloride wat zich in de recy-clestroom zou ophopen.

In de dehydrochloreringsreactor (R20) wordt HCl en chloor

gemaakt. Deze stoffen zorgen ervoor dat verschillende apparaten niet uit RVS gemaakt kunnen worden. Droog HCI en chloor geven over het algemeen niet zoveel problemen, maar omdat in de HCI-absorptiekolom water wordt gebruikt dient deze kolom uit speciale materialen geconstrueerd te worden. De pakking bestaat

daarom uit keramische raschig ringen, de toren zelf uit

hastelloy. In de topstroom die uit de adsorptiekolom komt bevinden zich naast vinylchloride ook nog chloor en water. Nat chloor kan corrosieproblemen geven en dus moeten de mol-zeefkolommen uit bv.hastelloy gemaakt worden.

cl

cl

c

'

~I

cl

I

c

3.3 Procesregelingen.

In het door ons ontworpen proces moeten een paar specifieke regelingen worden ingebouwd. Aangenomen wordt dat regelingen op bv. vaten en destillatietorens standaard zijn en worden dan ook hier niet besproken.

3.3.1 De chloreringsreaktor.

Het is zeer belangrijk dat de chloorgassstroom en de 1,2-dichloorethaanstroom steeds in de juiste gewichtsverhouding, eigenlijk molaire verhouding, naar de reaktor worden gevoerd. Op deze manier wordt volgens lit.1 steeds een goede selekti-viteit gegarandeerd. Tussen de twee stromen wordt dan ook ge-bruik gemaakt van een FFC-regeling. Deze past de hoeveelheid chloorgas aan, aan de gemeten flow 1,2-dichloorethaan.

Een volgende regeling die zeer belangrijk is, is te vinden bij de koelsektie. Het is namelijk belangrijk, dat er niet teveel gekoeld wordt, daar anders de temperatuur van het reaktiemedium helemaal buiten het aanbevolen temperatuur-trajekt valt. Gemeten dient te worden, de temperatuur van het reaktiemengsel op het moment dat dit de reaktor verlaat. De temperatuur zal zo rond de 135°C moeten liggen.

Verder is er een regeling voor het vloeistofniveau in de reaktor. Komt het niveau onder of boven een bepaald niveau, dan wordt de afvoer van produktstroom verminderd respektie-velijk vermeerderd.

Tot slot is er een drukkontrole op de gasjvloeistofscheider welke het systeem op druk houdt.

3.3.2 De dehydrochloreringsreaktor.

Volgens Mochida (g) is de conversie en selectiviteit sterk afhankelijk van de 1,1,2-trichloorethaan partiaaldruk. Het blijkt dat hoe hoger de partiaaldruk wordt, hoe slechter de resultaten worden. Het is dus belangrijk dat de 1,1, 2-tri-chloorethaan partiaaldruk op de gewenste waarde (0.13 bar) te houden. De FFC-regeling op stroom 20 (stikstof) en 21 (tri-chloorethaan) kan de hoeveelheid stikstof zo regelen dat de trichloorethaan partiaalspanning niet hoger wordt dan 0.13 bar. Extra stikstof kan worden ingevoerd via een geregelde klep op de stikstof opmaak.

De temperatuur van de reactor wordt geregeld via een tempera-tuurmeting in de uitgaande gasstroom en een regelaar die de zouttoevoer naar de reactor met behulp van een klep kan rege-len.

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

cl

(

c\

3.3.3 De HCl-absorptiekolom.

De absorptiekolom is ontworpen om al het HCI uit de ingaande gasstroom te verwijderen en tevens zoutzuur van een aanvaard-bare concentratie te produceren. Het is dus zaak om de hoe-veelheid absorptiemiddel (water) te regelen aan de hand van de hoeveelheid te verwijderen HCI. De aangebrachte FC-regeling meet de ingaande hoeveelheid gas en (aannemende een constante HCI-concentratie) dus ook de te absorberen hoeveelheid HCI. De regelaar kan nu de ingaande waterstroom regelen met een klep op stroom 29 (water).

3.3.4 stabilisator dosering.

Volgens Lynne-Neufeld (18) wordt in de huidige commerciële processen methoxy hydroquinon (MEHQ) als stabilisator toege-past.Het gehalte aan MEHQ in vinylideenchloride dient 200 ppm te zijn. De FFC-regeling meet stroom 42 (VDC) en regelt en meet de toegevoegde hoeveelheid MEHQ zodanig dat er in de produktstroom (nr. 43) een gehalte van 200 ppm MEHQ behouden blijft.

-

-Tabel 4.1 Overzicht Relatieve (Dimensieloze) Reaktiesnelheidskonstanten.

k 1 k 2 k3 k4 k5 k6

1.0000 0.1198 0.1386 0.0508 0.1095 0.0296

Tabel 4.2 Resultaten Kinetieksimulatie. Dimensieloze Concentratie _Tl Komponent Cl2 0.3046 1,2-dichloorethaan 1 1,1,2-trichloorethaan 0 1, 1, 1,2-tetrachloorethaan 0 1, 1, 2, 2-tetrachloorethaan 0 1, 1, 1,2,2-pentachloorethaan 0 Tl = Beginconcentratie op t=O hr. T2 = Eindconcentratie op t=3 hr.

Tabel 4.3 Kinetiekresultaten versus Experimentele waarden. Dimensieloze Concentratie In Cl2 0.3046 1,2-dichloorethaan 1 1,1,2-trichloorethaan 0 1, 1, 1,2-tetrachloorethaan 0 1,1,2,2-tetrachloorethaan 0 1, 1, 1, 2, 2-pentachloorethaan 0 T2 0 0.70882 0.27790 0.00703 0.00612 0.00013 Uit,ber. 0 0.70882 0.27790 0.00703 0.00612 0.00013 Uit,exp. 0 0.72780 0.25147 0.00950 .. 0.00786 0.00086 l.

c

L r l..

I

LI

,,-I

4. MOTIVERING APPARAATKEUZES •

4.1 De Ch1oreringsreaktor.

De chlorering van 1,2-dichloorethaan is vrij uitgebreid

bestudeerd door L.P. Kusnetsov et al (lit. S). De hoofdreaktie luidt:

k l

CI-CH2-CH2-CI (B) + Cl2 (A)

---->

CI2-CH-CH2-CI + HCI Daarnaast verlopen een aantal volgreakties namelijk:

k2

CI2-CH-CH2-CI (C) + Cl2

---->

CI3-C-CH2-CI + HCI CI2-CH-CH2-CI CI3-C-CH2-CI (0) + Cl2 CI3-C-CH-CL2 (F) + Cl? k3

---->

k4

---->

kS

---->

k6

---->

CI3-C-CH-CI2 Cl3-C-CH-Cl2 CI3-C-C-CI3 + HCI + HCl + HCI Î- ~

Alle reakties zij~ endotherm, waarbij dus reaktiewarmte

vrij-komt. "

Op grond van de in de literatuur gevonden relatieve reaktie-snelheids konstanten, tabel 4.1, kan gesteld worden dat de laatste reaktie nauwelijks zal verlopen. Dit wordt tevens door de resultaten van de experimenten, zoals in lito 2 zijn vermeld, bevestigd. Hierbij wordt verondersteld dat alle re-akties volgens een tweede orde kinetiek verlopen.

Verder blijkt bij een verhoogde druk (S.2 bar) het reaktieme-dium vrijwel een homogene vloeistoffase te zijn, waarbij niet het massatransport of de diffusie limiterend is, maar de kinetiek (lit. 2)1

We beschouwen nu de reaktor als een buis~eak~or waarin een tweede orde isotherme vloeistoffase reaktlLe~aatsvindt.

Met deze gegevens zijn vervolgens de reaktiesnelheidsverge-lijkingen opgesteld per komponent (zie bijlage 1).

Met de relatieve reaktiesnelheidskonstanten en een, in de

literatuur (lit. 2) aanbevolen, concentratie verhouding tus-sen chloor en 1,2-dichloorethaan, [A]j[B]

=

0.3046 werden de

differentiaalvergelijkingen simultaan met een 6-voudige

Runge-Kutta (bijlage 2) opgelost. De resultaten zijn weerge-geven in tabel 4.2.

Vergelijken we de resulten van de kinetiek met die van de in het US Patent vermelde resultaten, zie tabel 4.3, dan zien we bij gelijke omstandigheden vrijwel identieke resultaten. We kunnen dus stellen dat de theorie en de praktijk elkaar niet veel ontlopen.

Aan de hand van de kinetiekresultaten kon ook de warmtebalans over de reaktor ten gevolge van de bij de reakties vrijgeko-men warmte worden berekend (zie bijlage 1).

Hierbij bleek dat er nogal wat warmte vrijkwam. Een deel van die warmte kon worden gebruikt voor het opwarmen van de reak-tanten van 112°C tot 135°C. Een ander deel van de warmte ging ' I

verloren door verdamping van het dichloorethaan, wat v~~- . I

g~ met het Hel-gas meeging. Na kond~nsatie werd dit 'echter)~. Ir J'L(.v~·

weer naar de reaktor teruggevoerd. - . \

De overgebleven warmte werd door 264 koelbuizen (5.69 [m] lang en 0.025 [m] diameter) overgedragen op koelwater. Hier-voor was 1.18 [kg/sJ koelwater (Tin = 20°C en Tuit = 100°C)

nodig. De koelbuizen beslaan niet de hele kolom, omdat er alleen in het begin als er veel reaktiewarmte vrijkomt koeld dient te worden, zie daartoe bijlage 3. Er wordt ge-koeld totdat het koelwater op het kookpunt is. De temperatuur van hetreaktiemengsel is dusdanig, dat op het eind weer een temperatuur van 135°C bereikt kan worden.

Aan de hand van de kinetiekresultaten kon nauwkeurig de

kon-versie per pass bepaald worden op 29.1 %. Daarbij was de

se-lektiviteit naar 1,1,2-trichloorethaan 95.4 %. Verder was

daarvoor een verblijf tijd nodig van drie uur.

Om de eis van 1 ton VDC/uur te halen moest er in de chlore-ringsreaktor 1950 kg 1,1,2-trichloorethaan per uur

geprodu-ceerd worden. Aan de hand van de produktflow en de verblij f- . IJ-'1'" tijd werd het volume van de chloreringreaktor op 18.6 m3 be- I J,!\iw

paalde Omdat de koelbuizen een volume innemen van 0.74 m3 , is het totale volume van de reaktor 19.3 m3 .

In het gevolgde US Patent (1) werd tevens de invloed van de

dimensies op het reaktieproces gecontroleerd waarbij een

voorstel werd gedaan omtrent de hoogte/diameter verhouding van de kolom. Aan de hand hiervan zijn de dimensie van de reaktor als volgt vastgelegd:

V = 19.33 [m3 ] H = 19.98 [m]

cp = 1.11 [m]

Met een veiligheidsmarge van ca. 10 % komt de totale hoogte van de kolom op 22.0 [mlo

4.2 Destillatiekolom T9.

Omdat de konversie per pass in de reaktor slechts 29.1 % is, dient het 1,2-dichloorethaan teruggewonnen te worden. Dit kan door middel van een scheidingskolom wwar de reaktieprodukten van het 1,2-dichloorethaan gescheiden kan worden.

De voedingssamenstelling van de kolom is in tabel 4.4 weer-gegeven.

Tabel 4.4 Voedingssamenstelling T9. 63.27 wt % 1,2-dichloorethaan

l-I

34.64 wt % 1,1,2-trichloorethaan 1.10 wt % 1,1,1,2-tetrachloorethaan 0.96 wt 9.:-0 1,1,2,2-tetrachloorethaan 0.03 wt 9.:-0 1, 1, 1,2,2-pentachloorethaan 100.00 wt 9.:-0 totaal l

Tabel 4.5 Resultaten Scheidingsberekeningen T9.

De topstroom 99.98 wt % 1,2-dichloorethaan 0.02 wt % 1,1,2-trichloorethaan r '--' 100.00 wt % totaal De bodemstroom 0.03 wt % 1,2-dichloorethaan 94.29 wt 9.:-_{0 1, 1, 2-trich1oorethaan} 3.00 wt 9.:-0 1, 1, 1,2-tetrachloorethaan 2.60 wt 9.:-0 1,1,2,2-tetrachloorethaan 0.08 wt 9.:-0 1, 1, 1, 2, 2-pentachloorethaan 100.00 wt 9.:-0 totaal l

Tabel 4.6 Resultaten Scheidingsberekeningen T12.

De topstroom 0.03 wt % 1,2-dichloorethaan 99.87 wt % 1,1,2-trichloorethaan 0.10 wt % 1, 1, 12-tetrachloorethaan 100.00 wt % totaal De bodemstroom 6.03 wt % 1,1,2-trichloorethaan 49.71 wt 9.:-0 1, 1, 1,2-tetrachloorethaan 43.11 wt 9.:-0 1,1,2,2-tetrachloorethaan 1.15 wt 9.:-_{0 1, 1, 1, 2, 2-pentachloorethaan} 100.00 wt % totaal

Tabel 4.7 Stationar Katalytisch Gedrag van CsCl op

Verschil-,- I

lende Soorten Silicagel (350·C, 11% belading, flow-reaktor, Ptri=0.13 bar) .

select. /~,

Catalysts Conv./7. VC VDC trans-DCE cis-DCE

C C5Cl/C-200 26 6.4 73 11 9.3 C5Cllt-ll3-3A 76 3.6 71 14 12 CsCl/1'1I3-4B 73 2.5 70 15 13 CsClmB-5D 68 5.1 68 15 12 CsCl/I-1I3-500/\ 54 16 61 13 10

cl

~'

'-..-)

Voor het doorrekenen van de kolom is gebruik gemaakt van een destillatieprogramma "Chemsep 1.00", dat ontworpen is door H. Kooijman, A. Haket en R. Taylor van de Technische Universi-teit Delft.

Omdat dit programma maximaal vier komponenten destillaties aankan, is de fractie 1, 1, 1,2,2 -pentachloorethaan verwaar-loosd, maar later wel verdiskonteerd!

De resultaten van de scheidingsberekeningen zijn weergegeven in tabel 4.5.

Voor de kolomdimensionering wordt verwezen naar bijlage 7.

4.3 Destillatiekolom T12.

Omdat de bodemstroom van T9 niet voldoende zuiver is voor verdere verwerking dient deze in een tweede destillatiekolom verder gezuiverd te worden. Hier is de 1,

2-dichloorethaan-fraktie tijdelijk verwaarloosd om wederom met Chemsep de scheiding door de kunnen rekenen. De resultaten van deze scheiding staan in tabel 4.6.

Voor de dimensionering wordt verwezen naar bijlage 7.

4.4 De Dehydrochloreringsreaktor. 4.4.1 De katalysatorkeuze.

Verschillende publicaties maken melding van onderzoek naar katalysatoren voor de dehydrochlorering van 1,1,2-trichloor-ethaan naar vinylideenchloride (9,10,11,12,13). De twee soorten katalysatoren die als beste naar voren komen zij n CsN03 op silicagel en CsCI op silicagel. Er is gekozen voor het gebruik van CsCI op silicagel omdat Mochida (9) een uitgebreid onderzoek heeft gedaan naar deze katalysator waaruit bruikbare resultaten naar voren komen.

Er zijn twee parameters onderzocht :- beladingsgraad Cs Cl - type dragermateriaal De beladingsgraad CsCI op blijkt geen invloed te hebben op de selectiviteit maar wel een grote invloed op de conversie-graad. uit figuur 1 blijkt dat er een optimum is bij een CsCI beladingsgraad van 11 wt % .

Het type silicagel heeft evenals de beladingsgraad weinig tot geen invloed op de selectiviteit en wel een grote invloed op de conversie. uit experimenten komt naar voren dat de grootte van het inwendig oppervlak een rol speelt in de katalysator aktiviteit. In tabel 4.7 worden de resultaten weergegeven van de vergelijking tussen 9 onderzochte soorten silicagel. Het blijkt dat MB-3A (inwendig oppervlak : 650 m2/g) de hoogste conversie geeft.

De katalysator voor de dehydrochlorering van 1,1,2-trichloor-ethaan naar vinylideenchloride wordt CsCI op MB-3A (Wako Junyaku co.). Het inwendig oppervlak bedraagt 650 m2 /g, de poriediameter is 25 A en de CsCI-beladingsgraad is 11 wt %.

---~~~~-~~~~~- -100r---~---~

/o~

-

/0

0

0

0

Et

0-' - " c

1\

.250 IJ') '-C!.I > C 0 u

. .

~

fr6

_----6·

•

6

0 10 20 30 1.0 50

impregn2\tion level (wt Ofo)

FIGURE 1 The stationary conversions of dehydrochlorination over CsCl/MB-3A of

different impregnation levels at 250, 300, 350c_{e observed in a flow reactor. cat:} I g, partial pressure of TCE: 0.01 atm, flml rate: 60 ml min-I. t;:.: react. temp.:

250?C,. : react. temp.: 300<e, 0 : react. temp.: 350°C.

Tabel 4.8 Katalytische Aktiviteit van CsCl/MB-3A (11%

bela-ding) in een Flowreaktor bij Verschillende TCE-concentraties.

Partia 1 HeilC t. (OIlV. S('l('ct./r~

pressure/atrn temp.re 1"1. 'IC 'IOC trans-l,-L cis-O(E

0.01 250 12 94 6.5 9.3 7.9 300 59 \. 1.7 81 350 79"

0.\""

2. 1 81 9.2 8.0 0.13 300 43 -}1'r 4. I 76 11 8.7 ~ 350 76 ''{.'' .,1" 3.6 7 I 14 12 ( ' 76 7.U 6.8 0.18 250 12 _\ 9.4 300 43 4.5 75 11 9.3 350 59 2.3 74 13 II

~I

',--, \ .

-~)

4.4.2 De reaktorkeuze.

Er is gekozen voor een mul ti-buis reaktor omdat de reaktie '7

7

endotherm is (- Hr :10.34 kJ/mol tri) en er dus veel warmte , J

mêef

worden oVéî"qédragen. In een vast bed reakter---rs-het ,) warmtewisselend oppervlak geringer dan -in een mul ti-buis reaktor en kan de temperatuur dus veel minder goed worden geregeld. uit (9) blijkt dat de reaktietemperatuur ca. 350°C moet zijn. Bij deze temperatuur is het niet mogelijk om stoom als warmtetoevoerend medium te gebruiken. In (27) wordt gegeven dat bij deze temperatuur gebruik gemaakt moet worden van een gesmol ten eutectisch mengsel van 40 % NaN02, 7 %

NaN03 en 53 % KN03 (HITEC). De warmtewisseling vindt mee-strooms plaats omdat de voeding in het eerste gedeelte van de reaktor opgewarmd moet worden van 200°C naar 350 °C. Hierna moet de temperatuur van de reaktanten op 350°C gehou-den worgehou-den. Zie bijlage 4 voor temperatuurprofiel in de reaktor.

4.4.3 De reaktorkondities.

Volgens (9) hebben de basische hydroxylgroepen in silicagel een positieve invloed op de katalytische aktiviteit van de katalysator. Gedurende de reaktie onstaat echter Hel dat, vanwege z'n zure karakter, hoogstwaarschijnlijk verantwoorde-lijk is voor de geconstateerde deaktivering van de katalysa-tor. Hierdoor is de conversie in een continue reaktor lager dan de conversie in een reaktor die na een reaktieperiode steeds opnieuw wordt geaktiveerd door het thermisch verwijderen van HeL (pulsreaktor) . Zo' n pulsreaktor zou in de vorm van een aantal gekoppelde fluïde bedden kunnen worden uitgevoerd. Praktisch is deze mogelijkheid echter niet, omdat de regener-atietijd in verhouding tot de reaktietijd veel te lang is

(reaktie [sJ ,regeneratie [uur]).

Om deakti vering van de katalysator tegen te gaan wordt de continue reaktor bij een verhoogde temperatuur bedreven (ca 350°C). Hierdoor wordt het HCI continu verwijderd en met de reaktantenstroom meegevoerd. Uit experimenten (9) blijkt dat de conversie bij een continue reaktor weliswaar lager is, dan bij een pulsreaktor, maar wel een konstante waarde heeft. Niet alleen Hel kan de katalysator deaktiveren maar ook 1,1,2-trichloorethaan kan de aktieve plaatsen vergiftigen waardoor de aktiviteit kan dalen. Dit effect kan worden tegengegaan door de voeding te verdunnen met een inert gas. In tabel 4.8 wordt dit gedrag aangetoond (Pt~i < : ksi ».

In het uiteindelijke ontwerp 1S gekozen voor een zodanige

verdunning, van de 1,1,2-trichloorethaanstroom, met stikstof dat de trichloorethaan partiaalspanning 0.13 bar is. De totaal-druk wordt gesteld op 5 bar. uit diverse publicaties (12,13) blijkt dat de conversie en selectiviteit niet veel veranderd bij drukverhoging (vwrd : Ptri - konstant).

-Tabel 4.9 Voedingssamenstelling T27. 30.9 wt ~ 0 1,1,2-trichloorethaan 50.5 wt % vinylideenchloride 8.5 wt l!.-_{0 cis-1,2-dichlooretheen} 10.0 wt l!.-0 trans-1,2-dichlooretheen 0.1 wt % 1,1,1,2-tetrachloorethaan

Tabel 4.10 Resultaten Scheidingsberekeningen T27. De topstroom 99.6 wt ~ _{0 1, 1, 2-trichloorethaan} 0.4 wt % 1, 1, 1,2-tetrachloorethaan 100.0 wt % totaal De bodemstroom 73.2 wt % vinylideenchloride 12.4 wt ~ _{0 cis-1,2-dichlooretheen} 14.4 wt ~ 0 trans-1,2-dichlooretheen 100.0 wt l!.-0 totaal

Tabel 4.11 Resultaten Scheidingsberekeningen T31. De topstroom 99.9 wt % vinylideenchloride 0.1 wt % trans-1,2-dichlooretheen 100,0 wt ~ _{0 totaal} De bodemstroom 46.2 wt ~ _{0 ciS-1,2-dichloretheen} 53.7 wt l!.-0 trans-1,2-dichlooretheen 0.1 wt l!.-0 vinylideenchloride 100.0 wt % totaal

---J

I

,-I

c.

c

'-( 1 " I

4.4.4 De reaktiekinetiek.

In de literatuur zijn geen kinetiek parameters bekend van de dehydrochlorering van 1,1,2-trichloorethaan naar vinylideen-chloride. Mochida (9) meldt alleen dat de reaktie een eerste orde kinetiek in 1,1,2-trichloorethaan heeft.

In bijlage 4 worden de berekeningen van de kinetiekparameters gegeven die bepaald zijn aan de hand van experimentele meet-resultaten.

4.5 De 1,1,2-trichloorethaankolom T27.

Per pass bedraagt de conversie van 1,1,2-trichloorethaan in de dehydrochloreringsreaktor 76 %. Het niet gereageerde tri-chloorethaan dient te worden gerecycled naar de trichloorkolom T12, waarna het weer door de reaktor wordt gevoerd. De voeding van T27 bestaat uit het gecondenseerde deel van de reaktiepro-dukten. De voedingssamenstelling is in tabel 4.9 weergegeven De fractie tetrachloorethaan in de voeding is zeer klein en wordt tijdelijk verwaarloosd. Aangenomen is dat de gehele fractie tetrachloorethaan via de bodemstroom gerecycled wordt. In kolom T12 kan deze fractie vervolgens uit het systeem worden verwijderd.

De resultaten van de scheidingsberekeningen zijn in tabel 4.10 weergegeven. De kolomdimensionering wordt gegeven in bijlage 7.

4.6 De vinylideenchloridekolom T31.

De vinilideenchloridekolom is ook doorgerekend met behulp van het programma "chemsep 1. 00". Er is gestreefd naar een VDC-zuiverheid van 99,9 wt %, omdat het vinylideenchloride geschikt moet zijn als polymerisatie monomeer.

De resultaten van de scheidingsberekengen zijn in tabel 4.11 weergegeven. Aan de topstroom wordt 200 ppm methoxy hydroquinon

(MEHQ) toegevoegd als stabilisator.

De resultaten van de kolomberekening en dimensionering staan vermeld in bijlage 7.

4.7 De HCl-absorptietoren.

De eenvoudigste manier om de gasstroom, die uit V22 komt, te ontdoen van HCI is de absorptie van het HCI in water. De absorptie van HCI in water gaat gepaard met een grote warmte-ontwikkeling vanwege de grote oploswarmte van HCI in water. Het goedkoopst is een toren die adiabatisch werkt. Het nadeel van adiabatische absorptie van HCI in water ligt in het feit dat bij stij gende temperaturen de oplosbaarheid van HCI in water daalt. Er bestaat dan het gevaar dat er geen volledige HCL-absorptie plaatvindt. De oplossing is het gebruik van een kolom die een combinatie is van een adiabatische- en een gekoelde kolom. Voor deze configuratie is gekozen mede op

---.---o ~ 15 iS oL--L __ L--L~ __ ~~ __ ~~ __ ~ o 0.020.040.060.08 0.1 0.120.140.160.18

Water vapor pressure, kPa

\..

\.

Cl

doctorale ontwerpers opleiding '881' 89. De toren wordt in twee delen opgeslitst, een gepakte kolom en een partiële

condensor. Met behulp van het flowsheetsimulatieprogramma

AS PEN-PLUS is deze absorptietoren doorgerekend.

Als ontwerpkri terium wordt genomen dat het afgas geen HCL meer mag bevatten en dat de HCL-oplossing (zoutzuur) voldoende geconcentreerd (>20 wt % HCL) moet zijn om opwerking tot 33 wt % zoutzuur mogelijk te maken. De resultaten van de simulatie en de kolomdimensionering worden gegeven in bijlage 5.

4.8 De molzeefkolommem.

De afgasstroom die uit de top van de HCI absorptiekolom komt bevat stikstof (98 %), chloor (0,8 %), vinylchloride (0,7 %)

en water (0,5 %). Deze gas stroom wordt met behulp van molzeven van het water ontdaan. Er is gekozen voor het gebruik van molzeven (in plaats van silica-gel of geactiveerde alumina) omdat volgens KirK-Othmer (19) molzeven de grootste waterop-namecapaciteit hebben bij de gegeven procescondities (temp-eratuur: 24°C, PH20: 0,03 kPa). uit figuur 2 blijkt dat de capaciteit ca. 18 kg H20/100 kg molzeef is.

Bij de adsorptie van water komt een hoeveelheid warmte vrij van 4187 J/gram water. De temperatuur van de gasstroom wordt echter niet verhoogd omdat de warmtecapaciteit van de molzeef groot is in verhouding tot de warmtecapaciteit van de gassen. Om een continue bedrijfsvoering zeker te stellen moeten mini-maal drie kolommen in het systeem worden opgenomen daar er een kolom in de adsorptiestand,in de regeneratiestand en in de koelstand zal verkeren. (zie bijlage 6) Het regenereren gebeurt bij een verhoogde temperatuur (200 à 300°C).

In bij lage 6 wordt de kolom- berekening, configuratie en

dimensionering gegeven.

4.9 WARMTEWISSELAARS, REBOlLERS EN KONDENSORS.

In het proces worden 17 apparaten gebruikt voor warmteover-dracht. Ze zijn in drie kategoriën onder te verdelen:

1. De aan destillatietorens gekoppelde reboilers (H10, H13, H29 en H32) en kondensors (H11, H14, H30 en H33).

2. In het proces gebruikte kondensors (H6, HlS, H21, T24 en H34) en reboiler (H16).

3. De in het proces gebruikte warmtewisselaars (Hl, H15 en H19).

AD 1.

De 'duties' van de aan de destillatietorens gekoppelde reboi-Iers en kondensors zijn bepaald met het programma "Chemsep" , waarmee alle destillatietorens zijn doorgerekend.

uit deze duties zijn de benodige hoeveelheden stoom respek-tievelijk koelwater bepaald volgens de in lito 22 vermelde methodes.

- - -

-

I

cl

~I

I I

I

. I

~-

I

I ,_.

het specifieke warmtewisselend oppervlak berekend. Hierbij werd de warmteoverdrachtskoefficiënt geschat m.b.v lito 22. Bij een aantal van de apparaten werd hierna verder gerekend om een betere warmteoverdrachtskoefficiënt te kunnen bepalen, en daarmee een nauwkeuriger specifiek oppervlak.

Met het nauwkeuriger oppervlak kon een voorstel gedaan worden met betrekking tot het aantal koelbuizen, het aantal passages en de lengte van de koelbuizen.

Het koelwater had standaard een ingangstemperatuur van 20°C en een uitgangstemperatuur van maximaal 40 ·C. Bij voorkeur stroomde het water door de koelbuizen.

Voor de reboilers werd gebruik gemaakt van hoge druk stoom, waarbij de stoom door de buizen getransporteerd werd. Hierbij daalde de stoomtemperatuur tot kondensatietemperatuur.

AD 2.

De kondensors werden op dezelfde manier ontworpen als hier-boven is beschreven. De duties konden eenvoudig berekend wor-den aan de hand van de beschikbare gegevens (warmtekapaciteit,

massastroom en temperatuurverschil --> warmtestroom).

Kondensor T24 staat voor het kondensorgedeelte van de HCl-absorptiekolom.

De reboiler wordt gebruikt om de produktstroom trichloorethaan te verdampen. Het ontwerp is eveneens gedaan aan de hand van lito 22.

ADJ.

Warmtewisselaar Hl zorgt voor de afvoer van de reaktiewarmte die vrijkomt in de chloreringsreaktor. Deze is nauwkeurig be-paald en beschreven in bijlage 3.

Warmtewisselaars HlS en H19 zijn berekend aan de hand van de in lito 22 vermelde methodes. Daarbij moet wel vermeld worden, dat er warmtewisseling plaatsvindt tussen verschillende stro-men binnen het systeem. Er wordt dus geen gebruik gemaak van externe stromen.

4.10 Pompen en kompressoren. 4.10.1 Pompberekeningen.

Het praktisch vermogen van een pomp is berekend met behulp van de volgende formules:

- - - -- --- --- ---~---,

c

met: Wth

=

theoretisch vermogen [kw]

tv

=

volumestromm [m3/sj

Rho

=

mediumdichtheid [kg/m ]

Hman

=

opvoerhoogte Cm]

ntot

=

totaal rendement [-]

Puit

=

persdruk [Pa]

Pin

=

zuigdruk [Pa]

Het totale rendement is grafisch (lito 28) bepaald.

4.10.2 Kompressorberekeningen.

Het theoretische vermogen van een kompressor werd berekend met de volgende formule:

N

Wth

=

---*Pin*tv*«PuitiPin) «N-1)/2N»_1)

N-1

met N

=

Cp/Cv [-]

(6)

Tijdens de kompressie neemt het te komprimeren medium in tem-peratuur toe, en wel volgens:

Tuit

=

Tin*{Puit/Pin) ({N-1)/N) (7)

In geval van een meertrapskompressie met tussenkoeling, kan de benodigde stroom koelwater worden berekend aan de hand van de volgende formule:

Quit-Qin

=

mk*cp*{Tuit-Tin)

of:

(8)

(9)

Hierbij kan de gewenste uitgangstemperatuur gekozen worden. Met ntot=0.92 kan vervolgens het praktisch rendement bepaald worden.

4.11 Gas/vloeistofscheiders.

De in het ontwerp voorkomende G/L-scheiders zijn uitgevoerd

als horizontale knock-out drums met demister mat (lit. 29). Een voordeel van de horizontale scheider is, dat de stro-mingsrichtingen van gas en vloeistof loodrecht op elkaar staan, zodat bij gelijke snelheden de scheiding in een horizontaal vat effektiever zal zijn dan in een vertikaal vat.

Voor het ontwerp van deze vaten is gebruik gemaakt van de onderstaande empirische regel:

ci

I

'--I

I , I '-~ I I

'--I

cl

(10)

met: tg = gas stroom [m3 Is]

dv = diameter [m]

dRho = dichtheidsverschil (l, g) [kgjm3 ]

Rhog = gasdichtheid [kgjm3 ]

!.vat = lengte [m]

uit ekonomische overwegingen geldt, dat de verhouding Lvatldv

bij een druk van 0-20 bar ongeveer gelijk is aan 3. De

maxi-male vloeistofhoogte is d v/2.

4 • 12 Mengpuntberekeningen •

Op verschillende plaatsen in het processchema vindt opmenging plaats van stromen die zich op een verschillend temperatuurs-niveau bevinden. Omdat ook de warmtekapaciteiten verschillen is de berekening van de eindtemperatuur na opmenging een ite-ratief proces, dan wel een (lastig) analytisch proces.

De berekeningswijze is als volgt: stroom 1: temperatuur = Tl molenstroom = M1 warmtestroom = Q1 stroom 2: temperatuur = T2 molenstroom = M2 warmtestroom = Q2 Er geldt: (Q1+Q2)=(M1+M2)*CPM*(T-298) (11) waarin: CPM=(CP,T+CP,298)/2 (12) met: CP,T =A+B*T+C*T*T+D*T*T*T (13)

Omdat Q1, Q2, M1, M2 en CP,298 bekend z1Jn, blijft er na sub-stitutie een vierdegraadsvergelijking in T over, welke itera-tief, dan wel analytisch op te lossen is.

LI

5. MASSA- EN WARMTEBALANS •

De massabalans is berekend aan de hand van de gegevens zoals verkregen bij de afzonderlijke apparaatberekeningen. Op de-zelfde manier is de warmtebalans opgesteld, waarbij gebruik is gemaakt van de volgende formules:

Qi,l = tm*(dHf,298+Cp,1*(T-298» (14)

Qi,g = tm*CAHf,298+Cp,l*(Tb-298)+41Hvap+Cp,g*(T-Tb» (15) Cp ,l

=

~ * (Cp, 1 , 298 + Cp, 1 , T) ( 16 )

(17)

De Cp 1

:r

en Cp g T zijn berekend aan de hand van gegevens vermeld'1n de tabellen fysische konstanten (zie H2, tabel 2.1 t/m 2.3).

Voor de warmtebalansen over de afzonderlijke apparaten, wordt tevens verwezen naar hoofdstuk 4 en de daarbij behorende bij-lagen.

--=-1

L

L

c

APPARAATSTRQGM '-' KOMPDNENTEN M Q CHLOGF: 0.3169 Ü DICHLQORtTHAAN TRICHLCO~E1HAHN 0 A-TETRACHLOORETHAAN S-TETRACHLGORETHAAN PENTACHLOOREiHAAN WATERSTOFCHLOR!DE TOTAAL 0.3169 ij ---.J APPARAATSTROOM 6 -.J f:QMPO~iEN-;EN N Q CHLOOR D ICHLGORETHAAri 1. 4 i 45 166.5329 ïR I CHLDDRETHAHII '-" _{A-TETRACHLDORETHAAN} S-iETRACHLOORETHAAN PENiACHLDORETHAAN WATERSTOFCHLORIDE TOTAAL 1. 4145 166.5329 0 ;;PPARAATSTROOM 11 M 0 •. :,169 0.3169 lol !I :).4220 0.4220 ~,

..

7 i ~ 'L r, ij M 3. ~)ü74 0.0358 O. 1629 3.0074 (, v. 1987 G M IJ 0.422~ 0 0.4224 4 ~ ' .' " Q M Q M Q ,., ;o-::''''tL lb. ·j,.Ji.,u î.4503 171,4a85 c ~ .\;:' 1.~i"oJ 166.5329 14,4853 30.8379 1. 4503 1711~885 i. 4145 166.5329 8 9 10 9 M ,~ ,~ ~ Q I) _{O.Ü358 4.9862} C', «358 ~.9862 0.1629 [3.i579 Ij _0.1987 î8.1441 0.0358 4.1962 13 14 15 '~ ~---~----~----~----~---~----~----4---r----~----~----~ i.Q~PQNENTEN CHLOOR

o

I CHLQCR.ETHAAt~ TRICHLOGREifiAAN .../ A-TEEACHLOûRETHAAN S-TETRACHLOOREiHAAN PENTACHLOORETH~AN wAiERSTOFCHLORIDE 'GTAAL M M Q M Q M Q 0.0358 4.9862 0.9919 166.4641 0.9922 154.5544 ij. 'J;j02 0.:A86 i). :):)02 ,) .0.397 0.5433 b1.,.itHt. '.-, c-"" 0.5431 107.5094 0.0173 ::.:2?6 ü. \~;173 5.~804 1).0150 1. 9376 :~:. Ü î5ü 4.7734 0.0004 (;.044i ü.l_jOO4 0.0682 0.1629 13.1579 0.0358 4.9862 0.9921 166.5338 0.:629 13.l~79 :.5682 228.3419 0.5760 117.3800 ~ ~ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ k -_ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~ M in (kg/s J Q in (kWJ

- - -

-c

c

c

APPARAA T5TF:COM 16 1 ~ _te 19 20

"

lU '-" KOf1PONENTEN M 9 M Q _M Q _M Q M Q CHLOOR DICHLCORETHAAN ü.I)(102 ;).0535 0.0002 Ü.0454 TRICHLOORETHAAN ' ~,.; \), / l·}, 139.5623

ei.

\)021 0.5355 0.7116 134.9148 v _{A-TETRACHLuQRETHAAN} O. iiiSO 5.4813 O.ü~73 b.9116 0.0007 0.2325 S-TETRACHLOORETHAAN 0.0150 4.5925 0.0150 5.9681 PENTACHLODRETHAAN 0.0004 0.0680 (J. (;004 O.~Oa33 wATERSiOFCHLORIDE SiIKSTOF 1. 0012 -:0.8392 1. 0012 3.1269 '---' _{TOTAAL 0.7473 149.75ï6 Ü,0342 13.4985 1.Ü012 -20.8392 0.7125 135.1'127 1. :j012 3.;269} APPARAATSTROOM 'J< _{.. ! 22 23 24 25} KONPONENTEN M Q M Q M Q M Q M Q TRICHLOORETHAA14 0.7116 284.5305 0.7116 295.2579 0.1706 93.1609 A-TETRACHLODRETHAAN 0.0007 0.3311 0.0007 1).3405 0.0007 0.4210 VINYLiDEENCHLORIDE 0.2790 146.7862 C-DICHLOORETHEEN 0.0472 2i.1336 T-DICHLGORETHEEN 0.0550 29.8427 VINVLCHLORIDE 0.0076 -2.5292 0.0076 4.9800 CHLOOR 0.0101 -2.8232 0.1)086 1. 3929 STIKSTOF 1.0012 -20.8536 1. 01)12 195.2483 1. 0012 184.5540 i. 0012 343.0218 WATER WATERSïOFCHLORIDE 0.1435 38.i371 TOTAAL 0.7123 284.8616 1. ij 1 89 -26.2060 l.1)012 195.2483 1.7135 480.1524 i.7134 685.4762 APPARAATSTRûûM 26 27 28 29 30 KGI'IPONE~mN 1'1 Q M g 11 Q M Q

"

Q '-...) TRIChlOORETHAAN 0.1706 75.0048 A-TETRACHLOORETHAAN 0.0007 0,3563 VINYLIDEENCHLORIDE 0.2790 120.0048 C-DICHLOORETHEEN 0.0472 ::.5142 T-DICHLûORETHEEN 0.0550 24.3967 v _{VINYLCHLORIDE 0.0076 :).1023 (1.0076 :.8844 0.0076 0.2592}

CHLOOR 0.0101 -2.8232 i). i)083 O.06il 0.0086 ij. 8800 0.0083 0.1554

C~""'C""·"~ wl1f, .. "U~ 1.0012 :5.6348 l,Oûî2 217.0108 1.0012 31.6082 wATER 0.3654 -7.6369 WATERSTOFChLGRïDE O.i435 .- e - ... .;:~ • . j.)! I ,--,' _{TOTAAL 0.<)101 -2.8232 1.ü171 15.7982} ~ "7~ ~~ "1/1·.hJ à88.9898 1),3654 -ï.tS69 1.ü171 4:),0228

- - -

-cl

cl

APPARAATSTROOM .31 ~.; _-:-r 34 35 '-'~ '.hJ --/ KOI1PONENTEN 11 Q _H Q M Q _M Q M Q TRICHLilORETHAHN 0.1706 5. :/144 0.1706 5. :)944 ü.l706 31. 3815 A-TEïRACHLOORETHAAN i). \)007 0.0147 0.0007 !}':)147 ij. !)007 0.1782 VINYLIDEENCHLGRIDE 0.2.790 8.1309 0.2790 8.1309 '--' _{C-DICHLOORETHEEN 0.0472 1..3935 0.0472} j ë"O"C: ... /-.J\J T-DICHLCORETHEEN 0.0550 i. ó259 0.0550 i.6259

VItlYLCHLORiDE 0.0076 4.i687 O.:}O76 -0.0006 0.0076 O. :)524

CHLOOR 0.1)1)86 (J.1040 O.t)083 -i.l.üi)04 0.0086 ü.i039

STIKSTOF i.OO12 26.0669 1. ilO12 -1.;)427 i. 0012 26.0669

WATER 0.0044- -0.0094 v _{WATERSTOFCHLORIDE 0.1435 2.8803 0.1435 2.8803} TOTAAL 1.7134 49.4793 1. 0215 -1.0531 1. 1609 29.1035 0.5525 16.2594 0.1713 31. 5597 APPARAATSTRûOM

_'"

.... b 37 38 39 40 KOMPONENTEN M Q 11 ~ ;.i _{Q M Q 11 Q} I! TRICHLCORETHAAN 0.1706 31. 3815 A-TETRACHLOORETHAAN 0.0007 0.1782 VINVLIDEENCHLORIDE 0.2790 21.0339 0. !1003 ij. (1798 C-DICHLOORETHEEH 0.0472 3.5117 0.0472 4.6823 T-DICHLDORETHEEN 0.0550 4.0972 0.0547 5.~717 VINYLCHLORIDE 0.0076 0.0105 CHLOOR 0.0083 0.0652 1).0003 :).0003 STIKSTOF 1.0012 16.6771 WATER 0.3610 iO.5631 WATERSTOFCHLORIDE 0.1435 0.8067 TOTAAL 0.1713 31. 5597 i. ;)171 16.7528 0.5048 11.3701 0.3812 28.6479 0,1022 ;0.1338 APPARAATSTROOM 41 42 43 KOMPONENiEN M Q

"

Q _M Q '-' TRICHLOORETHAAN UINYLIDEENCHLORIDE (;.2787 18.8096 0.2787 i) _1).2787 \) C-DICHLûORETHEEN T-DICHLGOREiHEEN 1),0003 ü.i)6ü8 ü. (;1)1)3 iJ O.t)û03 ).1 VINYLCHLORIDE '-' CHLCGR STiKSTOF WATER wATERSTOFCHLORIDE TOiAAL 0.2790 18.8ï04 ':;.2790 t) _0.2790 I) v

I

ci

( '-'

cl

i

c

c

IN

Voor-waarts

M

Q

M

Q

, 0.3169 0 WORK 3.01 ,J 0.4220 0 0.3169 ,J 3.01 REAKiIE- _445.73 wARMTE ,..' 0.1987 30.84 0.1987 18.44 1.j682 228.34

Massa -en

Warmtebalans

KOELwATER Hl ~.QELWATER

C2 KOELWATER !:.Üt:uiATER V7

Retour

M

Q

0.0358 4.99

UIT

M

Q

Dun 349.06 DUTY 12.62

c

cl

c

c

cl

I r

'--c

\

I

I

~EBOILER _1:3:35.30 DUT'( KONDENSOR I 1281. 40! ûUïY ,0.9921 ' \ ! 166.53 I 0.5760 ; .) 117.89 0.7473 149.76 REBOlLER _736.86 Dun T12 KONDENSOR 741.01 Dun 0.0342 13.49 1).7125 135.19

I

I

I

VERDAMPER _{149 .50} DUTY r-' 0.7123 284.86 1. 0012 195.25 I""" ZOUT 206.25

Dun

I

I

I

,

I

1.7134 685.48

t-I

r-"

I

H19

I

I

1.7134 488.99 _I

I

)

I

10ELWATER "OEUiATER r.:ONDEtJ50R 443.80 DUTY

I

1.7134

c

o

c

c

c

cl

I

c

c

c

~ -\ 1

I

I

; : , ) V22 , 1 1.1609 1 29.10 0.5525 ) lb.2b 0.3654 -7.64 ABSOR?TIE-249.34 WARMTE KOELWATER KOELWATER KOELWHiER 260.46 Dun '-0.5048 11.37 -_.

-

-1.0215 ) -1.05

I

T25 ADSORPïiE-18.42 WARMTE ~ATER 0.0044 0 ' - T26 1.0171 lb.'15 iiORK 23.20 C23

I

I

) \ 1.0171 40.02

t-

'-I

I

I

1.0171 ' - 15.80

'-I

FRtON H18 FFiElJN KmlllENSOR 42.01 Dun

c

c

c

c

cl

I

c

c

cl

\ \ i

I

I

, i ; V17 I I \ i I

I·

1.0012 '- -:W.84 ; 0.0177 -5.35 , J 1 0012 3.13 .J

I

I

REBüiLER

I

322.11 DIJTY 0.1713 Km~DEN50R _276.19 31.56 Dun I

I

0.3812 28.65 \

+-\., REBG I LER

I

387.78

Dun

T31 ~.otWENSOR 387.29 Dün

I

I

0.2790 '- _18.87, 0.1022 10.13

I

'~.

I

f;OELWATER i.OEUiAiER

KONDENSOR

c

c

c

I

cl

c

c

c

c

I I

11.

1043

1

3869 . 8ó

1

Mássa in kg/s

Warmte in kW

To t a

al---I

..

~

1101052

1386602~

Fabri eks voorontwerp

I

~I

, .~,

I

~ I

j

.J

'-....)

6. APPARAATLIJSTEN •

In dit hoofdstuk worden de beschrijvingen van de in het proces gebruikte apparaten gegeven.

I

~~

I

'-' '-, , I

Reaktorspecificaties.

R3 R20

Functie Trichloorethaan-

Dehydrochlore-reaktor ringsreaktor

Type Buisreaktor Buisreaktor

Pijpmedium Water _{TCE + N2}

Mantelmedium DCE + Cl2 Zout

Capaciteit [kW] 349.06 206.25 Au [m2 ] 118 318.0 Ppijp [bar] 1 5.0 Pmantel [bar] 5.2 1 Tpijp,in [ 0 C] 20 202 Tpijp,uit [ 0 Cl 100 348 Tmantel,in [ 0 C] 112 397 Tmantel,uit [ 0 C] 135 350 Lengte buis [ml 5.69 2.64 q>buis [m] 0.025 0.0381 Aantal 264 1000 '.J

Materiaal Nikkel RVS/Monel

Lreaktor [m] 22

q>reaktor [m] 1.11

Materiaal Nikkel

Opmerkingen CSCl2 op silica

c

l_-c

c

v - - - . _ . -Torenspecifikaties Apparaatnummer: T9 Fabrieksnummer: 2800 ALGEMENE EIGENSCHAPPEN Funktie : Dichloorethaanrecycle

Type Toren : Schotelkolom Type Schotel : Zeefplaat Aantal Theor. Schotels

·

_·

30

Aantal Prakt. Schotels

_·

·

35 Schotelafstand/HETS [m] : 0.6 Materiaal Schotel

·

_·

RVS Diameter Toren [m] : 0.581 Hoogte Toren [m] : 21 Materiaal Toren

·

_·

RVS Verwarming

·

_·

Reboiler BEDRIJFSKONDITIES Voeding Top 135 142 5.2 4.8 1136.5 1070 Temperatuur [·C] Druk [bar] Dichtheid [kg/m3 ] Massastr. kg/sJ 1.5682 0.9927 Mol.% resp. Gew.%

Di Tri A-t

s-t

Pen ONTWERP 70.2 28.4 0.7 0.6 0.1 63.3 34.6 1.1 1.0 0.0 Aantal Zeefgaten : 469 Aktief Schotelopp. [m2 ]: 0.199 Lengte Overlooprand Cm]: 0.100 Diameter [m]: -Type Pakking : -Materiaal Pakking : -Afmetingen Pakking : -100 100 0.0 0.0 Bodem Abs.Mid. 191 5.8 1310 0.5754 0.0 0.0 95.2 94.3 2.5 3.0 2.2 2.6 0.1 0.1

- - -

-c

C-I L

c

( L

c