":"'ii
}:)
Laboratorium "vbPT "ehemisch.e Technologie
adres:
/
----~------
HhT
--_.
VA N :t;E:,r ACR~T JJONITnI1FAE~IE}: ----------_.-
ONT W1~RP.J:'I
OP BASIS VAN H:;'; T
pag.
Inhoud. I. Inleiding
1
a. Samenva tt ing b.Eigenschappen en specifica ties van acrylonitril c. Produktie en verbruik van acrylonitril d.Toepassingen e.Technische bereidingsmethoden
1 1 2
4
'5
11. Economische vergelijking van het acetyleen-blauwzuur proces en het Sohio proces
8
IJl.
H~t
9
a.De b.De c.De d.De
reactie van acetyleen en blauwzuur thermodynamica en de kinetiek reactor regeneratie van de katalysator oplossing
acetyleen-blauwzuur proces
9 10 12
13
IV. Beschrijving van het proces
16
V.- Berekening van het processchema
20
a.De massabalans b.De warmtebalans
20 20
VI. Specificatie van de apparatuur
24
a.De reactor b.De absorptie- en destillatiekolommen c.De warmte wi sse la ars d.. Fasenscheiders en buf fe rtanvs e.Pornpen f .Materialen
24
25 26 ~e
?E
28
VII. Veiligheid
. 28
VIII. Literatuur
29
-
1
-
Inleiding a. Samenvatting In dit vers lag wordt de ber~iding van acrylonitril be sproken . Na een overzicht van de eigenschappen, de produktie en de toepassingsmogelijkheden worden een aantal bereidingsme thoden beschreven. Het proces met als uitgangsstoffen acetyleen en blauwzuur wordt nader uitgewerkt, terwijl hiervoor ook een fabrieksinstallatie wordt berekend, die gebaseerd is op een produktie van 50.000 ton per jaar. b. Eigenschappen en specificaties van acrylonitril Acrylonitril heeft de formule CH;z.. = CH-CN en is een kleurloze vloeistof met een prikkelende geur. Het werd in 1893 ontdekt en voor het eerst bereid door Moureu 1) door waterafsplitsing uit ethyleen cyaanhydrine of acrylamide met behulp van fosforpentoxide; HO-CHz- -CH,., CN< CH2. =CH-CO"-N:.:rL~- H2. 0
> CH
= CH-eN '2. ..
e Het bleef een lacOratorium curiositeit, tot vlak voor de 2 wereldoorlog, toen in Duitsland copolymeren van butadieën en acrylonitril werden ontwikkeld om als een olie- bestendige rubber te dienen. In 1940 begon ook de produktie in Amerika, en deze breidde zich de eerste jaren snel uit, om in de oorlogsbehoefte te voorzien. Het tegenwoordige commerciële produkt is van een hoge zuiverheid, Onzuiverheden zijn alleen maar in p.p.m.ts gegeven, behalve water, waarvan een paar tienden procent aanwezig mag zijn om de stabiliteit van het produkt te verhogen 2) De American Cyanamid Company heeft bijvoorbeeld de volgende verkoop specificaties 3) Specificatie Eigenschap acrylonitril, % min. acetonitril, ppm aldehyden ,ppm div iny1.ac etyleen ,ppm blauwzuur , ppm methylvinylketon ,ppm water , gewicht
%
99,0 500 max. 100 max. 5 max. 5.max: 300 max , / 0,25 min; 0,45 max.
-
------ 2 -
Een aantal fysische eigenschappen 2), die ook van belang zijn voor het ontwerp van de fabriek, zijn: Kookpunt bij 760 mm Hg '77,30 C Stolpunt -83,55o C Viscositeit bij 25 0 C 0,34 CP 0 Dichtheid (25 C) 0,8004 g/ml • explosiegebied (volume in lucht 3,05 tot 1'rft, bij 25 0 C)
. >\
van acryloni tril in ''later 3) is van beOp osbaarheld van ,Onlosbaarheid van acrylonitril in water' water in acrylonitril (gew. %) I %
7,2 7,35
I I I
~
3,1
40
7,9
4,8
60
9,1
I I I
o 20
.
.
I
I
2,1
7,6
Voor de chemische eigenschappen zijn voor al de nitril - groe ~ en de dubbele binding van belang 2) Een uitgebreid overzicht van de chemische eigenschappen vinden we in literatuur 4). c. Produktie en verbruik van acrylonitril
Na de ontwikkeling van acryl- vezels, die begon in ca. 1950, werd het verbruik van acrylonitril snel groter. In 1960 namen de acrylvezels al 6~~ van de acrylonitril consumptie voor hun rekening. Dan echter breekt een slechtere tijd aan voor de Amerikaanse producenten door moeilijkheden met de acryl vezels, en het kwijt raken van hun monopolie op de wereldmarkt. Met name in Europa en Japan komt de produktie nu goed op gang. In 1961 "was de produktie in Amerika als volgt verdeeld 2) Bedrijf
fl , I
~.~
0
t éVV American
Proces Cyanamid
Monsanto . j.ul"l Bf Goodrich ()rV~ nu Pont ~'.JJ"-" Union Carbide v·I--)
.-,\,i..r'-'~
' ~\I-'lL
Standard Oil
(ö~)
r
Capaciteit in
,
10 6
I
acetyleen- HCN I I I acetyleen- HCN I I acetyleen- HCN I I .acetyleen- HCN I I ethyleen cyaanhydrine I propeen- NH
3
- lucht
I I I I
100 100
35 50 70
45
lbs.,/ jaar
-~-
- - - - - _ . -_. -
-
- J -
Een overzicht van de produktiestij gi ng en d e prijsdaling wordt gegeven in literatuur 2,5 en 6, Recenter overzic hten werden nie t gevonden. Wel mag aangenomen worden dat grote veranderingen zijn ontstaan ten opzic hte van bovenstaande tabel. De bereiding uit propeen, ammoniak en lucht (het Sohio-proces) schijnt vele voordelen te hebben, Sinds 1963 zijn alle nieuwe fabrieken op dit proces gebaseerd. De acrylonitril consumptie is nog steeds voor het gr~otste deel afhandelijk van de produ~tie van acryl vezels, en deze wordt gegeven in onderstaande grafi'ek. Hieruit blijkt dat de produktie van acryl vezels na 1963 weer snel begint te stijgen. lo~--------------------
__________________
~
j",ooo b. 80
400
'lO~~~~~ '9 1 \ ~b:. ,C3 bs. re Sb;roe.f
'qs5
De produktie van acrylonitril in Vest Europa stijgt ook zeer snel, zoals blijkt uit mededelingen van het N.V.C.P. In 1964 was de produktie nog klein ten opzichte van de consumptie. Produktie 1964 Frankrijk 10.000 West Duitsland 10.000 Italië 20.000 40.000 ton :.l . i jJ ( , VI'!) / t.~C~i...'-Het verbruik was als volgt: Acryl- vezels 70.000 A.B.S. harsen, nitrilrubbers 32.000 Acrylaten en andere chemicaliën 8.000 110.000 ton '--) Het geschatte verbruik stijgt met 14% per jaar tot 1970. Nu kan echter het volgende overzicht gegeven worden van de produktiecapaciteit in 1000 ton per jaar voor juni 1968 en eind 19 69. I .- ....~
Da t deze snelle ui tbre irlillt~ oproepen bl ijkt in Chel-t1e onr;eveer
EH~el ... nd
l~elijk
V'Ul \I ..
de produc t ie problemen kan
ar de ui tbreidinr,- van Border
bekeml werd met de nieuwbouw van
Monsanto Het reuulta .. t hierv .. n zal een zijn
~rote
overproductie
in 1970
'''''B
Voor Nederland
de
invoor in 1~7
18.4)1 ton(waarde
17,6 miljoen ~ulden)ten van januari tot en lJlet au~ustus 1968 was de invoer v .. n acrylonitril 19.608 ton (waarde 18,6 l1liljoen)
0
Du Pont in Dordrecht neellt het c-rootste deel voor zijn rekenin~tvoor
de productie v ... n Orlon.
Andere verbruiknrs zjjn: Marbon
Aras te rdara
A.B.S. harsen
cyanantid
Botlek
acrylamide
A.K.U.Goodrich
}~leersewa ... rd
syntetisch e latices
Dow
Terneuzen
atyreen-acrylharsen
Dow
Botlek
synthetische latices
d. TOl"!p as sinld'en 1
Acrylvezels.
Na polyrseris .. tie v ..u Otcrylonitril kunnen vezels r;esponnen worden,die ,wat
hetret't ·~
'\' t
,IJ
\JVV
nir,-enschappen,op wol
"v,' \.....
\ "
1 \~,",'
Iv-
lijken.", ~
k..JYÎ' U",()
- 5 Ze z~Jn sterk, flexibel en hebben een goede bestendigheid tegen rotting, warmte, oplosmiddelen, enz. Ook copolymeren met ·vinylacetaat en vinylchloride worden toegepast. Handelsnamen zijn o.a.: Orlon (DU Pont), DraIon (Bayer), Crylon (Rhodiaceta) en Acrilan (Chemstrand). Een nieuwe ontwikkeling op textiel~ebied is de behandeling van natuurprodukten,zoals katoen,met acrylonitril tot ze 3 - 410 stikstof bevatten. De bestendigheid tegen rotting en warmte nemen toe, maar het voorkomen blijft hetzelfde4 Gezien het aantal patenten is dit een veelbelovende zaak. 2. SyntQetische rubber~: Nitrilrubber een copolymeer van butadieën en acrylonitril heeft een aantal uitstekende eigenschappen. Het is sterk en bestand tegen olie en oplosmiddelen, en het heeft goede rek- en electrische eigenschappen. Handelsnamen zijn o.a.: Perbunan (Bayer) en Hycar (Goodrich). 3. Plas tics. De belangrijkste zi jn copolymeren van acryloni tril met styreen, en van acrylo~i t-=--il met st!~n. De aantrekkelijke eigenschappen van deze plastics zijn vooral: de goede diëlectrische eigenschappen, warmtebestendigheid, een hoge treksterkte en goede bestendigheid tegen oplosmiddelen. Naast deze 3 grote cunsumenten, die ca. 95% voor hun rekening nemen, kunnen nog genoemd worden: 4.)Oppervlakte beschermende lagen.
5.)Organische Syntheses. E) Technisch~ bereidingsmethoden: hrylonitril werd of wordt technisch bereid: 1) Door Dehydratatie van ethyleen cyaanhydrine 2) Uit ~cetyleen en blauwzuur. 3) Door amoxidati~ van propeen. ad 1: De eerste fabriek in de Verenigde Staten was gebaseerd op dit proces. Een tweede fabriek, gebaseerd op dit proces, werd geb OU? in 1952 door Union Carbide, die in 1958 haar capaciteit van 16.000 tot 32.000 ton per jaar uitbreidde 5). In zuivere vorm is ethyleen cyaanhydrine een kleurloze vloeistof met kookpunt 2270 C, die bereid wordt door reactie van etheenoxide met blauwzuur. o (CH 2 ~ + HCN
- 6 -
\
Het mengsel van acrylonitril en water wordt gescheiden door destillatie, waarbij acrylonitril met hoge zuiverheid verkregen wordt. De rendementen van bovenstaande reacties zijn hoog (ongeveer 95~), maar etheenoxide is een dure grondstof, omdat het rendement van de (vloeistof) oxidatie v~netheen laa is. ad 2. De bereiding van acrylonitril uit blauwzuur en acetyleen is zowel in de gas- als in de vloeistoffase mogenlijk. In de gasfase wordt g&'Verkt bij 400 - 600 0 C met een kathalysator die alkali - of aard alkali metalen bevat op een drager van actieve kool. Het proces dat in een vast bed of eenfluïd bed wordt uitgevoerd, geeft als bijprodukten acetonitril~ pionnitril. Er is geen fabriek die op dit proces is gebaseerd. Het vloeistof- fase proces wordt bij 80- 90 0 C uitgveerd met als kathalysator een cuprochloride oplossing. In alle technische uitvoeringen wordt het cuprochloride in water opgelost, met behulp van complex vormers b.v. kalium chloride en ammoniumchloride, maar door de vele hydrolyse reacties in de kat~alysatoroplossing, wordt de regeneratie moeilijk (voor de verdere beschrijving: zie hoofdstuklII). Vele patenten proberen dan ook het nut van een organisch oplosmiddel te bewijzen, waardoor b.v. phenylcyanide - cuprochloride complexen ontstaan 8), maar een technische uitvoering met deze katÁalysatoroplossing is niet bekend. ~~ De "direkte synthese van acrylonitril uit propeen heeft de berei ding uit acetyleen en blauwzuur, sinds 1963 verdrongen. nu Pont heeft in Texas een fabriek gebouwd waarbij propeen reageert met stikstof oxide volgens 4 CH 2 = CH CH 2 + 6NO --+ 4 CH 2 =" CH CN + 6H 2. 0 + N2 De ammoxidatie van propeen met ammoniak volgens een proces dat ontwikkeld is door de Standard Oil Company of Ohio, het Sohio proces, is de basis voor ~lle acrylonitril fabrieken, die nu worden gebouwd. De reactie verloopt in één stap volgens de vergeli jking: C3 Hf:, + NH~ + 1t 0'1 CH"2. = CH - cM +3H ~ 0 9). Dekathalysator die bismuth en molybdeen ~ alkalische alumina hevat, wordt onder gebracht in een fluïd bed. De temperatuur is ongeveer 450 0 C. ~
~
-- -- - -------.
-7 Zowel z~urstof als lucht kunnen gebruikt worden, maar lucht is economisch beter. Voordelen van het Sohio- process zijn de goedkopere uitgangsstoffen. De zuiverheid van de uitgangsstoffen behoeft niet hoog te zijn. Propeen van een raffinaderij (40- 9010 zuiver) mits vrij van hogere olefinen, en ammoniak van kunstmest kwaliteit zijn voldoende. De opbrengsten per kilo propeen zonder recirculatie zijn in de huidige fabrieken: Acrylonitril 0,73 kg Acetonitril 9, 11 Blauwzuur 0, 13 Maar nieuwe kathalysatoren, beschreven in de litera~lur zouden het rendement opvoeren tot: ------------------------------------------------------------Acrylonitril 1,01 kg Acetonitril 0,09 HeN 0,08 kg Dit ter vergelijking met het theoretisch maximum acrilonitril per kg propeen voeding.
I
van 1,26 kg
-~-
- - - --8-
II.
Economische vergelijking van het acrylonitril - blauwzuur - en het Soh i o proces.
De reden van de snelle opkomst van het Sohio proces, al heel snel na de ontwikkeling, is vooral te verklaren door een economische vergelijking. In de literatuur 11) worden de twee belangrijkste processen vergelijken, voor de situatie in Amerika. De Sohio plant in Lima, met een capaciteit van 47 miljoen Ibs/jaar kostte $ 8 miljoen. Dit betekent dus een investerin van $ 340 per ton jaarproduktie, terwijl een proces gebaseerd op acetyleen en blauwzuur $ 840 - j~90 per ton jaarproduktie kost. Bij grondstof prijzen van: ,j I/v., propeen 3 ~ lIb. 1,:.:,,11,.-, ammoniak 4 ~ lIb. '" 'f 'L-~v". 1 tacetyleen 14 ~ lIb. "''1 12 ~ /lb. blauwzuur .en een conversie van 100% zijn de grondstofkosten voor het .--------.~--propeen ammoniak proces S 74 per ton, en voor acetyleen blauwzuur: $ 260 per ton. Door lagere rendementen, de toevoeging van stoom, en eventueel zuurstof in de voeding komen de grondstof kosten voor het Shio proces echter op $ 135 per ton. Dus lagere grondstofkosten en lagere investering~~eiten voor het Sohio --proces, terwijl tevens de bij produkten van dit proces nog verkocht kunnen worden, Dit blijkt uit een kostprijsberekening van juni 1967 voor de Engelse markt 12): Bij een totale investering van t 5,5 miljoen voor een fabriek met een capaciteit van 50.000 ton per jaar zijn de produktie kosten: Gronrlstoffen: I t ton produkt '-te . '
i,.
v
' / / ' -,
/'
I~
.--------
-
----------------------------,-------------------------------:
92% propeen Ammoniak kathalysator
(i: 20/ton) (cL 25/ton) enz.
I I I I I
I I I
J
30,0 12,5
..2.& i: 47,5
----------------------------~-------------------------------_ I I
Bij- produkten: I Blauwzuur II (cL 40/ton) Acetonitril I, (i:220/ton) ,
,
I I,
7t 1
,,
33,0 t 40, 1
II
---------------+--------------------------------------------_
- 9 -
7,4
Netto grondstoffen kosten Utilities: stoom Energie water Laboratorium en supervision Overhelids Rente en afschrijving (15%)
4,0 2,0 1,0
2,0
3,0 .1h§. f.
111.
Het acetyleen-
proces
De reactie van acetyleen met blauwzuur. De technisch uitgevoerde processen die uit acetyleen en blauwzuur acrylonitril produceren, werken allen met een waterige cupro- chloride oplossing in water als kathalysator. Omdat CuCI onoplosbaar is in water worden complex vormers toegevoegd, b.v. K Cl en NH4- Cl in verdund zoutzuur. Deze kathalysator is ontdekt door Nieuwland, die hem gebruikte voor de bereiding van alifatische polymerisatie produkten van acetyleen. Als acetyleen en blauwzuur door de reactor met kathalysator oplossing worden geleid treden vele reacties op: Water en zoutzuur reageren met acetyleen en vormen aceetaldehyde, respectievelijk vinylchuride. Acetyleen kan polymeriseren, waardoor monovinylacetyleen, divinylacetyleen en nog grotere molekuIen ontstaan. Monovinylacetyleen kan weer reageren met blauwzuur, water of zoutzuur tot respectievelijk: cyaanbutadiëën, methylvinyl keton en chloropreen. Blauwzuur reageert met aceetaldehyde tot lactonitril en kan <-----ook hydrolyseren. Al deze nevenreacties verlagen het rendement en maken de zuivering van het ruwe acrylonitril zeer gecompliceerd. Ook e .~n continue regeneratie van de kathalysator oplossing is noodzakelijk omdat een aantal bijprodukten, die in de kathalysatorvloeistof blijven, ~ de activiteit verlagen. Uit het machanisme van de reactie kan de oorzaak van de desactivering van de kathalysator, en eventueel de regeneratie bepaald worden. Cupro- chloride reageert met een complex- vormer 14) bv. K Cl, volgens 1) CuCI ,+ KCI ... (Cu C1 2 ) K• .... 2)( CuCl '2.) K + CuCI _.._ _ _h (Cu 1. Cl ~ ) K. Dit complex reageert met acretyleen; ~.
\
blauwzuu~
35,9
~--
- 10 -
) K + C2 H2. ~ ~ Cl CU 2 C ~ · ~H + K Cl + HCl. Het gevormde cupro acetyleen complex is een belangrijke "intermeàiate" voor de reactie met HCN: 4) Cl Cu 2 C =CH+ HCN ~ Cl Cu 2 CH:: CH-C» . 5) Cl Cu '2. CH ::: CH - CN + K Cl + HCL _ _ ( Cu '1 Cl ~ ) K + CH 1. :: CH - CN. Bij reactie 3) treden de volgende nevenreacties op: 3a) Cl Cu '1.C =- CH 41 ...... (Cl CU'l.C... C + H+ • 3b ) (C . Cu 1. C =. Cf + C1 ~ C~ f ~ (Cl Cu '2 C -;:: C CU:t Cl~ ) 2_ • 3) (Cu
2Cl~
-+.
r
Door de reacties 3a en 3b kan acetyleen polymeriseren. Uit metingen blijkt dat de activiteit van de kathalysator evenredig is met de c6ncentratie van het cupro acetyleen complex, dat in reactie 3) wordt gevormd. Als de reactie temperatuur en de partiële acetyleen druk constant gehouden worden, dan is de concentratie van het complex bepaald door de evenwichtsvergelijkingen, en dus door de volgende factoren: A) De concentratie van de complexvormers, dus niet alleen van KCI, maar van vele andere verbindingen, die tijdens de reactie ontstaan en met CuCI complexen kunnen vormen. a) NH '+ Cl ontstaan door de hydrolyse van HCN en nitril verbindingen, (het HCN bv. hydrolyseert met water en CuCl tot CuCN; NH4-Cl; HCl en C0'l. ). b) nitril verbindingen, zoals 1 cyano butadieën en lactonitriJ die ook cupro complexen kunnen vormen. c) Een verminderingvan de hoeveelheid koper door polymerisatiE tot een hars van Cu - nitril complexen, zoals Cupro- chloride -1- cyanobatadieën. d) De kathalysator wordt ook gedesactiveerd door een overmaat HC1, volgens het evenwicht van vergelijking 3. OB) De HCI concentratie. Hoewel een overmaat HCI een desactivering geeft, is HCI noodzakelijk om acrylonitril te vormen (reactie 5) ), De hoeveelheid HCl in de oplossing blijft niet constant door vorming van bij produkten als vinyl chloride en chloropreen en door hydrolyse van HCN of nitril verbindingen (zie boven) C) De gevormde complexen Cyanide ionen vormen stabielere cupro- complexen als chloride - ionen, en ze vertragen de reacties 2 tot 5. D) De dichtheid van de kathalysator oplossing die bepaald wordt door de hoeveelheid water. Het blijkt dat bij verdamping van water uit de kathalysator
-
11 -
oplos3ing eerst de activiteit van de kathalysator oplossing toeneemt door verhoging van de concentratie van het cupro acetyleen compl ex, maar na het bereiken van een maximum , zakt de activiteit weer door versnelling van de zij re a ctie s 3a en 3b. b. De thermodynamica en de kinetiek De reactie tussen acetyleen en blauwzuur iS$erk exotherm, ! , Stam et. al. 15)hebben metingen over de reactie warmte verricht. Zij vinden een warmteproduktie van 41,15 kcal. per mol gevormd acrylonitril. i De arvoer van de reactiewa rmte brengt geen bijzondere pro\ blemen met zich mee omda t de grote hoeveelheid kat~alysator als warmte buffer werkt. Door circulatie via een warmte7 wisselaar kan de kat~alysator oplossing continu worden '1A~;
J.
v}
treedt zelfs kathalysator vergiftiging op, terwijl ook CuCN uit de oplossing wordt afgescheiden, Ook voor verhoging van de acetyleen druk blijkt de vergelijking niet onbeperkt tè gelden, maar hier zijn de afwijkingen veel kleiner. Tot eer acetyleen partiaaldruk van 60 lb/sq. inch abs. dus ongeveer 4 atm. geldt de vergelijking. Een verhoging van de acetyleen druk versnelt de reactie echter niet alleen door verhoging van de acetyleen concentratie, maar ook de "kritische" HCN concentratie blijkt hoger te worden. De reactietemperatuur beïnvloed de acrylonitril produktie op 3 manieren nl. 1.)Door de maximale concentraties van acetyleen en blauwzuur in de kathalysator oplossing te bepalen. 2~ versnelling van de hoofdreacties(K) 3) Vers~elling van de nevenreacties, die het rendement bepalen. Verhoo~de temperatuur verlaagt de kritieke HCN conc. en waarschijnlijk ook de oplosbaarheid van acetyleen, maar de con-
--
-
...--- - - - -
,
J
2~
L! -
L stante in de snelheidsvergelijking wordt groter. Zo blijkt
tL ,I,v--<-'L.A? y'ht' . - - ' ,,)....; ,j'~) . de vormings snelheid van acryloni. tril met 2010 verhoogd te À:u./\ 1"" ~ worden als van 1 atm. acetyleen en gO 0 C overgeschakeld wordt· , op een acetyleen druk van 3 atm. en 110 oC. Dat dit in de pr~k tijk niet toegep~st wordt,is alleen te verklaren door een \ snellere vorming van nevenprodukten, dus een slechter rendemen ( De reactiesnelheid is ook nog een functie van de cupr~ ./4"~ ~. cyanide concentratie. I ),,",,-(r'J .. j"~ . ' ''':.
''-' /10 f(.,._J~ Zo blijkt bij 90 0 8; 1 atm en een constant~ acetyleenstroom ~ te e:elden. g.{/ " ?
---
d
(~~)=
.
K'l.
CHCN
C"u"l \.I
\.I
.
,~ !
•
ti'-
.J '/'" '11 j (,t.I;Y. -.Y'
r
)-\,v. (
ç lt
.
IJ
'-V '-
.
J.
..... ,~
'~ ç.t!<w--é~
,I\.....
,
c) De Reactor: Voor zover ons bekend, wordt in alle fabrieken die acrylonitril maken uit acetyleen en blauwzuur een reactorvat gebruikt dat voor ongeveer 2/3 deel is gevuld met de kathalysatorvloeistof. Onderin het vat worden acetyleen en blauwzuur gescheide r
fttt l, :.' ,
nevenreacties te beperken wO;llt een grote overm~at l/~'Gleel JÁ \ ~Pr en een kleine overmaat blauwzuur gebruikt, berekend op de hoejw . veelheid gevo;;d ~;;ïoni tril. De overmaat blauwzuur beperkt /1 de polymerisatiesnelheid van acetyleen, waardoor het rende..).,_ y,~/:,~,,> ::- ,ment, berekend op acetyleen zal sti ,jgen. Anderzi jds zal meer ll)Nlv ~_ ~"/V blauwzuur met de nevenprodukten reageren, en ook de kathalyVJi·r15~ " "~ (\ V sator oplossing vergifftigen, zodat het rendement, berekend op 10 ( -~ '" v" ,yl . . v ~'\. blauwzuur zal dalen bl J een grote overm~a t. C-;i'""''' ~1/ De blauwzuur concentratie in de oplossing is dus van groot be. ,v lang, / en om deze concentratie in de hele reactor const~nt te \.doen zi,in, zal een "spli t feed" van k~ th~lysa tor oplossing wag,r· in blauwzuur is geabsorbeerd, voordelen bieden. 14) Deze voordelen zullen vooral bij een grote reactor belangrijk worden. In het patent wordt geclaimd dat bij 1,8 atmosfeer een rendement van 97,5~, berekend op acetyleen en 93,5% berekend op blauwzuur wordt bereikt. Dit betekent dat ook de zuivering van acrylonitril gemakkelijker zal zijn, maar omdat geen verdere gegevens worden verstrekt,kan op deze rendementen geen berekening worden ge-
',>1\'
?
~
in de reactor gepompt. De prOdukt gassen worden naar een absorbtietoren geleid, waarna de oplossing in een verdere scheidingstrein wordt verwerkt. De niet - geabsorbeerde gassen (acetyleen met wat mono- en divinylacetyleen) worden gedeeltelijk gespuid, en gedeeltelijk teruggevoerd naar de reactor. -'~ 'S?A/~'IZ:~ JnvL.~-IY' R.. '1.')
«ffOm
/
/ ;
v
, ~-'\
- IJ -
gebaseerd. d) De re~eneratie
v~n
de kathalysator oplossing.
uit het reactiemachanisme blijkt des activeert de kathalysator door verschillende oorzaken. Om de kathalysator lanr,e tijd op een hoge activiteit te houden moet de regeneratie dan ook in verschillende stappen verlopen. 18) 1~. kaliumchloride toevoe gen om de optimale concentratie Zo~ls
van 11 - 13 gew.t complexvormers constant te houden, want bij de verwijdering van NH~Cl wordt ook K Cl uit de oplossing gehaald. 2) Het cuprochloride gehalte steeds aanvullen, want koper slaat soms neer als Cu CN, maar voor al de polymeren bevatten veel koper. Het is nuttig om 5 gew.% geconcentreerd H Cl aan de kathalysator oplossing toe te voegen, want dan daalt het kopergehalte in deze polymeren van ca. 40 tot 13 à 15 gew. ~. 3) Verwi jdering van ni et vluchtige orJSanische bestandde.len uit de oplossing, zoals nitril verbindingen. Dit gebpurt door de kathalysator oplossing tot 200 0 C te verhitten onder de zich vormende dampdruk. Er treden dan polymerisaties op, zoals: n CH 2 = CH 2. -CH=CH • CH 2 - CH= CH - CH -1- n I , CN CN en de polymeren worden als 2e vloeistoffase afgescheiden. 4) Ook NH 4 Cl gevormd door hydrolyse moet verwijderd worden. Dit gebeurt door de kathalysatoroplossing te verdunnen met water, waardoor het Cu Cl - K Cl of CuCl NH 4 Cl complex neer slaat met de rest van het CuCl. De overblijvende oplossing die nog NH~Cl en K Cl bevat wordt verwijderd. De werkwijze is als volgt: Een bepaalde hoeveelheid kathalysator oplossing wordt aangevuld met 5 gew.1o van een 36-10 HCl - oplossing en dan 0,5 tot 2 uur verhit bij 200 0 C (21) Hierna gaat de oplossing naar een vat (3) waar de bovenste vloeistoflaag verwijderd wordt. Dit gebeurt door kathalysator oplossing uit het voorraadvat 4 in vat 3 te pompen, tot de bovenste vloeistoflaag geheel in vat 19 is gekomen. Een gedeelte van de kathalysator oplossing kan direckt in vat 3 worden gevoerd. ·De nitrilverbindingen vormen dan een schuimlaag, die op dezelfde manier verwijderd wordt. De kathalysator oplossing wordt dan door leiding 7 uit vat 3 gezogen en vervolgens ge-
+
- ~4 splitst. Ongeveer 1/4 deel gaat naar een met water gevulde precipitatietank (1 2). De moedervloeistof wordt door leiding 13 afg~zogen en eventueel naar een installatie gevoerd die het koper nOg uit de oplos sing haalt. Het precipitaat gaat naar een oplostank (10) waarin ook het andere deel van de kathalysator oplossing komt. Hier kan nog CuCl; K Cl en HCl worden toegevoegd, waarna de geregenereerde kathalysator oplossing door leiding 18 terug gevoerd wordt naar de reactor. Doorrdat gegevens over de snelheid van de regeneratie en de hoeveelheid gevormde bij produkten ontbreken kan voor deze regeneratie plant geen berekening uitgevoerd worden.
==================
Cu.Cl Ket Hel
.0 1
REP.C. TOR.
I"
10
4
- - ----- ---------r---
1 /
Dit fabrieksvoor ontwe rp is gr otendeels gebaseerd op gegevens ontleend aan èe F.I.A.T. en B.I.O. S . rapporten 19-23). De modernËte fabrieken ,gebaceerd op het acetyleen-bl~uwzuur rroces,wijken i~ principe niet af van die ,welke in deze rapporten beschreven is. Uitgezonderd enkele verbeteringen die de efficientie bevorderen,is slechts de schaalvergroting van belang,hetgeen vooral zijn weerslag vindt in het ontwerp van de reactoren.Men zal nu niet meer met één r eactor toekunnen. Ook zal door de grootte van de reactor " de handhaving van "de juiste concentratie der re act anten ende katalysntor problemen scheppen.Het toepassen van split-feed is hier een consequentie van. Het gasmengsel dat de reactor verlaat,wordt onderin absorptietor e n s ge v 0 e r d • ~I E t wor d t h ier i n af g e ~; 0 e 1 è e n hEt a cr;y 1 on i tri I lost op tot een ~2-r; ~J oplossing in water.In het water,dat ean d c top van de kolom wordt ing e voerd,lossen no g verscheidene bijprodukten op: monovinylacetyleen,chloropreen,divinylacetyleen,lactonitril,cyaanbu:adieen,vinylchloride en polymeren.Be hoeveelheid acetyleen die oplost ie te verwaarlozEn, omdat de a 8nwezi fhe id van blauwzuur dit verhinderdt14). De gasstroom die de absorptie toren verlaat bevat vnl. acetyleen, monovinylacet?leen en divinylacetyleen.Voordat deze ga~stroom teruggevoerd kan worden naar de reactor,moet nog die hOEveelheid mono- en divinylacetyleen verwijderd worden,welke in óe reactor gevormd wordt. Daartoe wordt zoveel van deze gasstroom naar Een kolom gevoerd,dat de hoeveelheid van deze stoffen hierin nagenoeg gelijk is aan de in de reactor geproduceerde hoeveelheiq,eventu Eel nog aanwezige mono- en divinylacetyleell wordt later verwijderd.In deze kolom wordt het ~ase.l'- met een grote hoeve e lhe id water gewas sen.Alle acetyleen lost hierin op,echter niet het mono- en divinylacetyleen.Deze stoffen worden als spuigas afgevoerd naar een fakkel.
I...
Het water dat in deze kolom gebruikt wordt,funreert als absorptiemiddel in de absorptietoren.Le vloeistofs troom die deze toren verlaat wordt naar e en buffer tank g evoer5,gecombineerd met enkele recirculatiestro men uit het verdere g edeelte van het proces en dient dan al~ voedi ng voor eeR destillatiekolom die verhit wordt met open stoom.Aangezien het bodemprodu kt va n deze kolom vnl. water is ,is het tO Epassen van open stoom in plaats van een reboiler veel goedkoper.In deze toren wordt de waterige acrylonitril-oplossing geconc € ntreert.~et topprodukt bevat dan ook: 'v" 0acr ylon itril 27,2 gew. ~ (vU vv'-<:blauwzu ur ,, % 2,3 r ,-lv .../v ,, """' ..... water 67,4 , , % lactonitril 3,0 , , % I vinyl chl oride 0,05 , , oio cyaan butadieenO,05 , , % J
I
' I\I " ~
I
verder nog enige p.p.m.'s methylvinylketon,aceetaldehy de , divinylacetyleen,monovinylacetyleen en chloropreen.~e toptemperatuur van de toren is BOoC.,iets boven het kookpunt van acrylonitril (7E o C.).Het bodemprodukt is water met polymeren.re sterke nei ging tot schuimen he eft tot gevolg dat het niet meer bruikbaar is en geloosd moet worden als afvalwater. He t ma g daarom ge e n acrylonitril meer bevatten (' vanwege de giftigheid van deze stof.Daarom moet de bodemtemperatuur van deze kolom minstens 100°C. zijn,zodat het ------.. acrylonitril uitgek ookt wordt. Het to.pprodukt wordt eerst met koelwater g!k-e€ld tot + 50 0 ~~ ( r,daar~a met freon tot 25 0 C. en vervolgens naar een fasen~,, ,oli.~"" sc hei ct erg E V oe r ct • ~,e n u i tg eb rei d fr eon koe 1 s y s tee min dit ~ fo,j.J" proces is nbod~av.elijk omdat een temperatuur van 25 0 C.met koelwater economisch niet ha albaar is.Alle produkt stromen moeten zo koud mogelijk zijn,d.w. z.ni et warmer dan i250C,/ 'Y anders zal polymerisatie van het acrylonitril optreden • .~l,}iv\l J_ In de fasenscheider 'Nordt het gekoelde topprodukt gespli tst ~ ~~ in een organische- en een waterfase.Le waterfase die ver(~ /(\!J0 ~,\ zad igd is aan acrylon i tr i 1 C+ e%) wordt geàee 1 te 1 ij k terugVI\:) ' il i 1f'0Î ge voe r d n Rar de buffe r tan k na de a bsorpt ie tore n, de re st dien t ~~ y-7alS reflux voor de àestillatiekolom.
.~
~llt1 L., b 'J
.
7
,~f'-~~ '
--rc-
De or gan ische fase ~ ient samen met een r ef lux stroom uit het verdere gedeelte van het proces als voeding voor een destillatietoren,waartn Een azeotropische desti lla t ie uitgevoerd wordt. De vo e d ~ ng heef t de volgende samenstelling 2~ : acrylonitril 75 % , water 7,5 ~ó meth.vinylketon 300 p.p.m. lactonitril S,6 % blauwzuur 7,5 of/0 aceetalëe hyde ~ 100p.p.m. cyaanbutadieen 0,2 ~ divinylacetyleen 57 p.p.m. monoviny lace tyle en ( 1OOp. p. m. chloropreen { 100 p .p.m. vinylc h l oride 0, 2 'j~
<
Iets bove n de voedin f sschotel van de kolom wordt de acrylonitril-water az€otroop afgetapt,waarva n de temperatuur 60 0 C bedraagt en de samenstelling er% acr y lonitril en 12~ water is.Deze vloeistof word t tot 20°C. gekoeld en g evoerd naar een fasenscheider.De acrylonitrilfase,die nog 2,5~ water bevat , wordt teru ggevoerd naar de kolom. Te waterfase bevat nog ruim ~ acryloni tril en wordt terugg evoerd naar de bu f fertank na de absorptie toren. Het doel van deze toren is ,behalve de waterverwijdering, om de lichte produkten af te scheiden ,zoals aceetaldehyde, blauw zuur,vi nylchloride,mon ov inylacetyleen en ~vooral divinylacetyleen. Deze stof is nl. een crosslinkin g agens en mag dus slec ~ ts in sporen aanwezig zijn in het acr ylon itril mo~omeer. \<\iI~ -_~,,,,,,-,~t.v·.N'.. ~ ~,1 en heeft gevonden l'f) dat men ' de hoeveelheid divinylacetyle~n in het bodemprodukt tot een minimum kan beperken,wanneer men speciale maatre g elen treft aan de top van deze kolom . berst wordt het topprodukt tot! 2e o C. gekoeld,vervolgeDs suppleert men in een kolom verse blauwzuur.Door de suptletie van blauw zuu r wordt een verdunnin gseffe ct bereikt waardoo r minder divinylacetyleen teruEg evoerd wordt naarde destillatie vo J ••
I.....
"
V. a)
Be re~ Eni ~ g
vsn
~et
procEsechema .
re _!!.!~ ~balans .
De maesabalans, ie bij het flowsheet gegeven.Enkele opmer~in gen betr effende de massabalans: 1) r e molverhou~ing van de reactan ten acetyleeri en blauw zuur is 6: 1 genomen 2. 5" ) • 2) De opbren gs ten zijn gesteld op res pe ctievelijk 89.5% voor blauw~uur en e6 ,e~ voor acetyleen. 3) In stationaire toestand bevat het recirculerende gas naar de reactor 24% monovi ny lacetyleen ,4% divinylacetyleen en 72% acetyleen. Rann eer weinig monovinylacetyleen aanwezig is,wordt deze stof vr ij snel gevormd.Bij hoge re concentraiies echter is de vormingssnelheid veel geringer.Dit is dan ook de reden ,waarom men zulk een hoge concentratie aan monovinylacetyleen in het recirculatiegas handhaaft. 4) De hoeveel heden van de diver s e bijprodukten werden gegeven doorJ.lf) •
5) de refluxverhouding van de stoomstripper bedraagt
~-
reflux wordt onttrokken aan de waterlaag van de eerste' fasenscheider. De verhoudin gen aan de top van de azeotropische destillatiekolom worden gege ven door 1..'1) :
Stroom 2blauwzuurc:1/4 stroom 1blauwzuur \
Stroom 4/(5-2)= 9 De samenstellingen van deze stromen worden ook gegeven door dit patent. (J) 6) Er werd aang €no~en dat de vloeistof,die halver wege de azeotrop isc he destillatie kolom wordt afgetapt een zuivere acrylonitr il-water azeotroop is. 7) De refluxverhouding van de eerste vacuümkolom bedraagt 6) die van de tweede vacuümkolom@ --.--___...___ -~ 8) Aangenomen is dat in de fasenscheider na de stoomstripper de bijprodukten oplossen in de acrylonitril fase. De meeste produkten zijn zeer slecht oplosbaar in water, van de andere is de oplösbaarheid klein t.o.v. acrylonitril.
-1'
b) De warmteba lan s . Voor elk apparaat afzonderlijk is een warmtebalans opge st eld Hierbij is gebruik gemaakt van de volgende stofconstanten:
lom. Tegenover de hogere investerings y.oeten staat een betere kwaliteit van het acrylonitril prpdukt .Het bodernprodu~t van deze kolom heeft ongeveer de volge nde samenstelling l~): kpnt.760 -;z:o,~ acrylonitril C.7 .... ,./ 1 1 , 1°0 water / meth.vin.keton 300
,
I
m~.Hg
kpnt.140 mrn Hg
7eoC
2'2 o C
100 0 C
5f o C
1f2oC 135°C 83 0 C
1 28°C
f10C 30°C
Dit bodemprodu~t wordt onmiddelli ~k na het verliten van de kolom gek oeld tot ~ 25 0 C om polymerisatie tegen te gaan en dient dan als voeding voor een volgende destillatiekolom. Pier wordt acrylonitril ontdaan van de resterende bijprodukten.~et blijft echter n~g zeer weinig divinylacetyleen bevatten en eenweinig (0,3~) water.~en kleine hoeveelheid water ondervangt polymerisatie goeddeels.In deze kolom wordt bij 140 mmo Hg gewerkt . Dit heeft een tweeledig doel,ten eerste verdwijnt bij deze druk de acrylonitril~water azeotroop,waardoor gewone destillatie mogelijk wordt,ten tweede wordt bij deze druk de destillatie temperatuur laag gehouden,waardoor polymerisatie tegen [ egaan wordt . Het produktacrylonitril moet nog geËtabi lis eerd worden met inhi bi tors tegen polymerisatie,ondanks de aanwezigheid van water. Produktcontrole kan uitgevoerd worden m.b.v. gaschromatografie . Het bod em~rodukt va n rleze kolom bevat nog 5% van de voedingshoeve e lheid acrylonitril en wordt gevoerd naar een laatste destillatie toren ,die eveneens bij Een druk van 140 mmo Eg werkt . ',' ;ater en acrylonitril verlater: de kolom als topprodukt en dienen weer als voeding voor de azeotr. destillatiekolom.Het bodemprodukt is afval en bestaat uit cyaanbutadieen en lactonitril.
soor t. warmte stof acrylonitril acetyleen blauwzuur monovinylacetyleen divinylacetyleen lactonitril cyanobutadiee n vinylchloride "water
c ,. . kcal/kmol P ~T 10,6 11,06 e,95 18,4 25,0
12, E3 " 8,4
°c
verd. warmte
c pL 26,6
kcal/kmol 7,8.10 3
16,9
3 6,03.10
35,5 39,5 23,75 18
3 4,45.10 10,4.10 3
De vormingswarmte van acrylonitril is 41, 15 kcal/kmol De vormingswarmte van monovinylacetyleen is 35,6 kcal/kmol
Warmteb a lans over de reactor. Aangenomen is dat de cyaanverbindingen dezelfde vormingswarmte hebben als acrylonitril en de vinylacetyleen verbindingen dezelfde als monovinylacetyleen.Deze benadering was noodzakelijk daar de vormingswarmten van deze verbindingen onbekend waren. Bij de vorming van de cyaanverbindingen komt aan warmte vrl J: 1420 kcal/sec.Idem bij de vinylacetyleenverbindingen:30,2 kcal/sec Totaal Komt dus vrij aan reactiewarmte: 1450,2 kcal/sec . Door nu de enthalpiebalans over de in- en uitgaande stromen van de reactor opte stellen,weten we de hoeveelheid warmte, die uit de reactor afgevoerd moet worden. We stellen als O-niveau van enthalpie 25 0 C. De enthalrie van de gasstroom die de reactor verlaat bedraagt: 585,6 kcal/se~ . (de temperatuur van deze gasetroom is 900C). De enthalpie van destroom,bestaande uit de recirculatie stroom komende van de blauwzuurcondensor aan de top van de azeotropische d~stillatiekolom en verse blauwzuursuppIetie naar de re8ctor,bedraagl -21,00 kcal/sec.(de temperatuur van deze ~troom is -5 0 C) . Le hoeveelheid warmte die uit de reactor afgevoerd moet worden bedraagt dus 1450,2-5e5,6-21,0= e43,6 kcal/sec.
-22-
Met behul r van de volgende gegevens ka n berekend worden hoe~atalyêatoro p loêêin g door de reactorkoeler gerecirculeerd moet worden. Dichthei d ~a t .oplo EE ing = 1,6 kgf 1 i te r foort . warmte = 0,8 kcal/kg ~e~p. uitgaande kat. opl. = gOOe Temp. ingaande kat . opl. = 50 0 e Lager dan 50 0 e kan niet gekoeld worden,anders kristalliseren de opgeloste zouten uit. Stel x is de hoeveelheid te recirculeren kat. opl: 0,8 . (90-50) . x = 843,6 x = 843,6/32 =,26,4 kg kat. ~oor de koeler moet dus 26,4/1,6 = 16,5 liter/sec gerecirculeerd worden.
I \"ar~tebal a ~Qv~E-~_~~~2~!i~!2!~~~
Le oploswarmten van acrylonitril en andere verbindingen zijn onbekend , hiermee is dan ook geen rekening gehouden . Uit gegaan werd van de gedachte,dat de temperatuur van het bodemprodukt + -f5 0 C moet worden,met een enthalpie ongeveer gelijk aan 0 ~~ enthalpie van de ingaande gasstroom llit de reactor bedraagt 5e5 ,6 kcal/sec. :l ier à Qor nu wordt de tem- peratuur van het absorptiewater bepaald.Aangezien de enthalpie van de gasstroom die de kolom verlaat 0 is ,zal de enthalpie van het inkomende water i5e5 kcal/sec moeten be dragen , d.w.z. het water heeft een temperatuur van (25 . E1636,2-5f5000)/e1636,2 =17;90C. 'l !Tadere fysische gegevens ontbraken om de hoogte van de kolom te berekenen opgrond van stofoverdracht van de gas- naar de vloeiêtoffase. WarmtebalanE over de deêtillatie~olommen. De door condenêorê en koelers af te voeren warmtehoeveelheden zijn op de gebruikelijke wijze berekend uit de maêsastromen,de begintemperaturen,de soortelijke en condensatiewarmten en de te bereiken eindtemperaturen.re aan de reboilers toe te voeren warmtehoeveelheden zijn berekend door een enthalpiebalans over de hele kolom opte stellen.Omdat de bodem. t e mperaturen vast liggen is hiermee tevens de bodemreflux bepaald.Als voorbeeld wordt hier de azeotropische deêtillatie-
kolom berekend. t e g ege ve ns van de k olom ~en zijn opger, omen in tabel I . De temperatuu r van de voeding i s 25 ,3 0 C, èe enthalpie is 1192,4 cal/eEc.De azeotroop die direct bov e n de voe d ing sschotel wordt af get apt heeft een e~ttalr ie van 4371 0 cal/sec en een temperat uur van 6e oC. Deze etroom moet tot 20° C g ekoeld worden. f7 e temperatuur wordt be r eikt door achtereenvolg ens met voelwater en fre on te Koelen.De enthalpie van de ptroom wordt dan -5 0 1 8,8 cal/sec . Be t emper atuur van de acrylonitrilfase die van de fasenEcheider weer naar de kolom gevoerd is 20°C en de ent halpie -4 ? 15 cal/sec. De ent~alpie van detop s troom (temp.3SoC) i s 4022 50, 6 cal/sec De enthalpie v~n de toprefluxstroom ( temp . 28°C) is 2970 cal/sec. De bodem produkt s troom (2) heeft een enthalpie van 55867 cal /sec . De bo demr eflux (stroom3 /str.2) wordt x geeteld,~e enthal pi e van stroom 3a bedraa gt dan 55867.x cal/eec. In d ~mç vorm (stroo~ 3b) he Eft deze ~troom eEn ent halpie van 55E67.x + 280230 .x cal/sec.Nu kan de e n thalpiebal ans over de hele kolom o pgeeteld worden: 402250,6+43710+55867+55867.x= -4215+2970+1192,4+55f67.x+280230.x waaruit vol g t: x = 1,P. De re boi l er moet dus 55E 6 7.1,~+28C230.1,E -55867.1,e = 503000 cal/sec a an stroom 3a toe voeren. De enthalpie van de stroom ~ie de blauwzuur condensor verlaat bedraagt 4158 cal/sec,Die van de afgasstroom 3,3 cal/sec.De ent~al pie van deblauwzuuretroom die naar deze conden sor gevoerd wordt bedraagt -8260 cal/sec ,van detop produktstroom 402250,6 cal/sec.Door de topcondensor moetdus afgevoerd worden : 4022~0,6-8260-41e5-3,3 = 38 9829 ,3 cal/sec.
-'C.(-
1
I.
is gelijk aan de hoeveelheid damp vermenigvuldigd met de condensatiewarmte = 331,1 kcal/sec = 1370 kW.De hoeveelheid koelwater die hiervoor nodig is, is 1370.10 3 /4190.5 = 65,2 I/sec = 230 m3 /uur. De warmteoverdrachtscoefficient (U) voor condenserende damp aa n pij pen met koude vloeistof is 800 'N! m2 oe. 'Nanne e r de te mpera tuur van de inkomende en uitgaande stroom van het ko~lwater respectievelijk 20 0 C en 25 0 C is,en de temperatuur van de inkomende en uitgaande stroom acrylonitril 30 0 C,is het logaritmisch temperatuur gemiddelde 7,2 °C.Het totale benodigde pijpoppervlak (A) wordt nu gevonden uit: A=warmtestroom/U.delta Tl = 3 2 og 1370,10 /(800.7,2) = 23e m . Bij pijpen met een doorsnede van 25-32 mm betek ent dit dat de totale lengte van' de pijpen 3180 m moet zijn.De hoeveelheid benodigd koelwater is 230 m3 /uur.Om turbulentie in de pi.jpen te krijgen moet de hoeveelheid koelwater per pijp eOO'I/uur zijn. Bij een pijplengte van 6 m zullen 530 pijpen nodig zijn.Het aantal ';z: pijpen per paes = 230,10//800 = 287.Het aantal passes is 530/287 = 2. Bij 2 passes is het aantal pijpen 2.287 = 574 de lengte van de pijpen wordt dus 3180/574 = 5,5 m. Op gemerkt moet nog worden , dat in dit geval geen correctie voor deltaT loa nodig is ,omdat we met condensatie te doen o hebben. De doorsnede van de condensor wordt als volgt berekend D = m.t 1 t = 1,4.uitwendige pijpdoorsnede = 1,4.32 =45 mmo m (factor afhankelijk van het aantal pijpen) = 24,2 D1 =1090 mm Schot 2.1/2 pijp= 32 mrn Dikte schot = 10 mm . wand 2. ij = 3/2.t= 70 mm + Inw. doorsnede cond.=1200 mm Voor de in- en uitstroomopening kan voor de vloeistofstroom een gemiddelde snelheid van 3 m/sec worden aan gehouden,terwijl de gassnelheid (bij p = 140 mrn Hg) ongeveer 35 m/sec is.Hieruit volgt: Straal van de koelwater in- en uitlaat r = 83 mmo ,, r = 400 mmo " " acrylonitril inlaat uitlaat ,, r = 17,2 mmo ,, " "
-- -------
VI.
'1
~
Specific3t~e
van de a uu aratuur.
a) De react ol'. De hoeveelheid acrylonitril die per liter katalysator gevor~d wordt is sterk afhankelijk van de concentratie aan Cu+-ionen. In 1. 6) wordt een me thode be schre vEn, waarb ij he t geha 1 te aan koper in de oplossing sterk kan toenemen.De produktie aan acrylonitril wordt dan minstens 30 g/l/uur.De katalysatorsamenstelling is d~n 7,0 mol CuCl/l,2,5 mol euCN/l, 5,3 mol KCl/l, 0,08 mol BCl/l en 2,27 mol H20/1.Voor devorming van 1661,5 glsec acrylonitril is nodig 1,6615/30/3600 = 195 m3 katalysator oplossing.De gasstroom die de reactor verlaat bestaat uit 300 gmol/sec (te~peratuur is 90 o C).Het volume hiervan is 300.0,0224(1+90/273) = 8,93 m3/sec.In ' verband met dehold-up van het gas is de opstijgsnelheid van belang. Stellen we de gemiddelde beldiameter op 1,5 cm,dan geldt . 2 .1/2.s.m -2 1/6.pi.D3 .(s.mG-s.m.G).g = c w.1/4.Pl.D L .v D = beldiameter s.m' L = soort.massa van de vloeistof s.m· G = soort. massa van het gas c = weerstandscoefficient ' w v = opatijgsnelheid van het gas Bij turbulentie geldt C w = 0,44.Bij invullen van de , gegevens volgt voor de opstijgsnelheid van het gas: 0,7 m!sec.Bij de~e snelheid is Re werkelijk zo groot dat we voor Cw 0,44 mochten nemen. Bij het dimensione~en van de reactor werd vooral uitgegaan van het feit ,dat de druk niet te hoog mag worden i.v.m. de vorming van bijprodukten.Dit houdt in,dat de hoogte van de vloeistofkolom in de reactor aan grenzen gebonden is. Aangenomen is ,dat 1/3 deel van de vloeistofkolom gebruikt wordt ,om acetyleen op te lossen in de katalysator,waarbij de acetyleen-kopercomplexen gevormd worden.ln het resterende 2/3 deel van de vloeistofkolom treedt ook de eigenlijke vorming van acrylonitril op.De druk mag hier maximaal 2 atm. zijn,d.w.z. dehoogte van dit deel van de vloeistofkolom is s.m.water/s.m'kat •• 10 = 6,25 meter.De totale vloeistofkolom wordt dus 9,5 meter hO,og. Stellen we de diameters 'VO:ln de r€Dct:)ren voorlopig op 3m. IO:n
)~ ~ rpv1.)'\~ \YSb
~ / reacto 'en x.Per reactor .
het aar.tal
. 1<' \
).
~~~~
•
~~~_ \(V\ .... l'!:~~ w-'-c1f1
IJ,) \
vtnden we dan een gas- vJ r' , r
tij.
?
~.II;'
hold-up van 9,5.8,93 (O,7.x) m3 gas. Hte volume van gas + v'~,;if~ vloei s tof is 9,5.PL1,5 2 = 74,5 m3 . Het aantal reacto~en o.l'~O-j.Vv ; vinden we uit : (74,5-9 ,5.8,93/(O,7.x».x = 195,waaruit e,0' "'~ /0 ,;.3, voor x volgt 4,25. Het aantal rea c toren bedraagt dus 5.De ~.' diameters volf e n uit : 9,5. p i.r2.5-9,5.B,93/(O,7~ = 195 ;;.met r wordt 1,46 meter.De reactoren zijn , voor 2/3 ~evuld I jlVlOe is tof •. Samenva t tend : (l Aantal reactoren = 5 I \ : \ r \lJ-~ IA / '( Lengte reactoren = 12,7 m. ~/ ~\A. f ~/ , -== Diam. reac toren = 2,.92 m..
' -
b) De a Lso rptie k o~~~.:.. De lengte van de absorptie kolommen is ontleend aan de literatuur ~o ). Wegens het ontbreken van enigerlei evenwichtsgegevens over de absorptie was het onmogelijk om het aantal hoogte-e~uivalenten van een t heoretische schotel te berekenen,waardoor de lengte van de kolom bepaald is.De diameter van de kolom is berekend m.b.v. een methode beschreven op pag. 680 e.v. van J.H.Perry's Chemical ~ngineer's Handbook,3rd ed. McGraw-Hill Book Co,1950.De diameters van de andere kolommen werden bepaald m.b.v. een methode beschreven op pag.597 e.v. van hetzelfde handboek.Als voorbeeld volgt nu de berekening van de absorptiekolommen.Deze kolommen zijn gepakt met 1 11 raschig ringen.De grafiek m.b.v. de diame ter wordt berekend heeft als ordinaat: ~
~. (d
en als absis:
b,~
':..
"
{bl-!..)//l fL
.)J
(7!)'/J.
- o~ Ij
G:: 3A-S ,.~te (~) L :: të,t~ ra,lt.. (.&& ) fl,:: e.·~tt oItll St /, (-Ik/.jt!) Pc.' tD-S oll!1 h sillj (-ti, /f"') V
~ V/s<~oS ilJ (~efliifo()J'Je)
Il : bJ.p. oI"~tJ,,eoft, kolDWI tio( De maxi~ale gastroom bevindt zich onder in de kol om.Deze stroom is gelijk aan de gasstroom die van de reactor hier ing~voerd wordt: 297,3 gmol/sec met een totaal gewicht van 9889,54 g/sec Bet volume hiervan volgt uit: 297,3(1+68/273)22,4
= E150
Hieruit volgt de dichtheid van het gas: 9889,54/8150 = 3 . \, _\;«Á \-DÀ "'tI.. "",&.......-.. 1,22 kgl m • _ ''v-vW-I- '"'" ~ De vloeis to fstroom is 23769,44 g/sec.Vullen ~e al deze gegevens in de formules voor absis en ordinaat in,waarbij we rekening houden met de omrekening naar het Amerikaanse eenhedenstelsel, dan vinden we voor de absis: 8,5 , en voor de ordinaat: 78500/x.Hierin stelt x het oppervlak van d~ doorsnede van de kolom voor in sq.ft. Aflezen van de flooding-grafiek in het betreffende handboek geeft 900 als waarde voor de ordinaat.Het oppervlar. van de ~ doorsnede van dekolom wordt nu 785001 SOO = e7 sq. ft. = WJJv~~. 2 87.0,093 = e,1 m .Stellen we de ~~x~ , ~ '1 gepakte kolom 1 m,dan kunnen we berekenen hoeveel kolo~men we nodig hebben.Een kolom met een straal van 1m. heeft een opper2 vlakte van 3,14 m . ~~r zijn du(i~ )kOlommen nodig, ieger met een oppervlakte van de doorsnede van e,1/3 = 2,7 m .De straal die hier bijhoort is 0,93 m. \ I ~ ~ . ~l\Y' ..-Sa~~tte~2-: '-,\" Aantal absorptiekolo~men 3 0,93 m. Straal van de doorsnède Hoogte van de kolommen :12 m.Deze hoogte is groter dan die in de literatuur is aangegeven.Dit heeft zijn oorzaak in het feit dat onze kolommen een grotere diameter hebben ,waardoor het hoogteequivalent van Een theoretische schotel vergroot wordt. De gegevens van de andere kolommen zijn ~ vermeld in tabel 11. (J.,
I ·
c) De warmtewis 2elaars. In tabel 111 zijn alle gEGevens van de koelers,condensors, en reboilers opgenomen.In de laatste vacuumkolom is geen reboiler to€ge~ast.Dit vindt zijn oorzaak in het feit dat het recirculeren van het bodemprodukt moeilijk is,doorde aanwezigheid van veel polymerisatie- en condene~tieprodukten. Als voorbeeld van een berekening van een warmtewisselaar wordt de berekeni~g van ~~n van de topcondensors van de eerste vacuumkolommen gegeven.Als koelmedium wordt water gekozen.Freon is ook mogelijk, maar deze oplossing zou te duur zijn wegens d~ ~~ote condensatiewarmte.Het freonverbruik zou dan sterk toenemen.De hoeveelheid af te VOêren warmte per condensor
d) De faEenscheiders en buffertanks . ~ De gegevens van fasenscheiders en buffertanks zijn te vinden tabel IV.
in
e) fomp~!l!.
De gegevens over de diverse benodigde pompen zijn te vinden in tabel V. f) materialen. Over het algemeen kan de apparatuur van gewoon constructiestaal verv8Rrdigd worden.Slechts de reactor en de leiding van de reactoe naar de absorptie toren behoeven een speciale aandacht 20) .Het reactiemilieu is zeer oorrosief .Over het staal is dan ook eerst een laag rubber aangebracht,daarna een laag vuurvaste steen.Ook het hete reactieprodukt is corrosief : de leiding naar de absorptie toren is bekleed met een laag rubber. VII. Vei1:1fheid . Blauw?uur is een zeer giftige en gevaarlijke stof.Het kan met lucht explosieve mengsels vormen.Het is dan ook raadzaam niet te grote vooraden te hebben.Opgeslagen blauwzuur dient koel gehouden te worden en inhibitors (zwavelzuur of fosforzuur) te bevatten tegen explosieve polymerisatie. Alle blauwzuurleidingen worden gekoeld met pekel van _5 0 C om de dampspanning laag te houden. Acrylonitril is ongeveer 1/10 maal zo giftig als blauwzuur. Hierbij komen dan nog de normale gevaren,die inherent zijn aan het werken met laagkokende organische produkten ). . ~og genoemd moet worden de explosieve neigingen van de afvalstoffen aan de top van de azeotropische destillatie kolom. . . Leze stoffen worden zo snel mogelijk naar een fakkel gevoerd
V~ ~
o-~!' . ) _en ve rbrand.
? ~~
~(\oJ1
.
":anneer m~n de nodige voor zorgs maatregelen neemt, zijn de \ gevaren verbonden aan de acrylonitrilproduktie niet al te groot.
1) Moureu.Ch.Ann.chim.7,187 (1894) 2) Kirk Othmer, ::.:.n cycl .~hem.T€Chn,2nd€d., Vol.I,338-350 3)Enc.lnd.Chem.Ana l. ,Vol.4,e 6f -fe1(1967) 4) •.•..... The Chemistry of acrylOnitril,2 nd ed.,American Cyanamid Cy,New Yort (1959) 5) Petrol. ~ef. 40(7) 145 (1961) 6) Gordon J.,Petrol. Ref. 40(8) 43 (1961) 7) .•..... ~uropean Chem. News 8 mrt 1968 8) U.S.P.3,117,938 9) Veatch F. et al. Chsm .~ng.Pro g .56 no. 10,65(1960) 10) Veatch F. Petrol. ?ef. 41 (11),187(1962) 11) •..••. Chem. ~ eek 88,39 (2e jan. 1961) 12) ...... Chemical · & Process 3ng. e5 (juni 1967) 13)Nieuwland,J .A.et al.J.Am.Chem.Soc. 53,4197(1931) 14) Brit.P.91ó,185 (23 jan. 1963) 15) Stamm R.F. et al.J .Chem.Phys • ..!1,104 (1949) ' 16) •.•... Chem.~ng.Progref:s ~ (1966) 92' 17) Brit.P. 942,570 18) Brit.P. 1,053,775 (4 jan. 1967) 19) B.I.O.S. Report no.92 20) B.I.O.S. Report no.1057 21) B.I.O.S. Report 1:0. 7r:..c ./..1 F.I.A.1'. Report no. 1125 F.I.A.T. Report no. 1025 U.S.P. 3,267,12e ( 16 aug. 1966) Thurston,J.T.et al,Froc.IVth World Fetroleum Congress, section IVjC,paper 5,177 26) Ger. 1_211,159(24 feb. 1966) 27) Kirk Othmer,~ncycl.Ch E m.Techn,2nded.,Vol.VI,582~583 22) 23) 24) 25)
I
,-
tot r. stóOm ftr/~/te,. o..zot,est.
ternjJ. voeO( il1 'J 6~
top
-Le.l'
.2. S'J3
2~
3/l.
.2.) ~
'S"
l-r ?-/3
J.~-
.;..8
J,~
~o
&0
s8
30
~o
0 ()
80
~o
,....-
1;>9
45, 3
,.,--
Ui
,--
"....-
..---
2..0
~
".--
367ojo3
38 98 .23/.3
j~~3D,2,
~
"S'o3.ooo
~~ 86~2 'tJ O/bJ 'f
iernfJ. ioh 'LejltA-x o~ temp. tofoPYoofuk.t ()~
.e f.:J0l e. m t
~f!~)(
~ ntjo • 2~' strOOi11
ot!.
t t.~J1' 2 ~ gt~t>~ rel/uK t>-t te. (/Oereh W&"rhf,te.
to /0 Mn.oI.. e(J../I~ toe te v"e ren û/Mllfit.
11 i a..
1/';(j..
(pe.,
1o ;fe r
a,M/~
voe~11
WAtr~t.e
'tA!.. 0
te
lIi,ev "f€ tr ~toolt1 ao.R~
0.1
Ie" "e,r ~h
W().,Nf4 ie
v~(l., ;z~·rt". kce,/Q,rr ccJl,~
VLC·L
l~
u, x.
Ump. ht>cxemprod. oe,
l! ()Je. I
I
~ 1~
0
$03
~
---
J.; 87).9.) B
"....--
--
~O
..-3S''it'l
,,-/
/
-
T ~ bel-:n:
Geóe.ve.~ S
de ~ii
lIav"1ie koloVH moM . -V"""--
6
.• ~'V'-'
tp~ Je., I() H1
~ Ol. "
o.-~ SOr" I'tle k..
I
tO-l!
(,0 Vttt Voed,'",
di()..m lm)
oV\titr
1/16
b
11
lIott>l1itj
~ öote~tern 10
Jl,e.t Iu.x 't;~ ~"j Ier-
Dt
ve-Y'k
vert-.,
ol/). ~ ~,tr"oh? 3~
j"'3
e/s~
IJ \2
lJl.o
6.)62-
/.;) 81f
I Jb2
I/PI
Jt>
Il.
Il
D,Jt 8 3
:t~
1.0
.2\
80
38
30
ItJ~
.2.S'
'''0
5>0
~Ó
kD!"Itf
kolo~
IS ~O
~o
/""
,....
)../J
1)~
/
/'
/'
I~ 8
'-If
'16~
b646
l~o8
, b8()'f)~
7811~
lOj 'fg
~ !tee
1
I
ï sao
~~ """,l\~__ ~ ...
eliet
cS
;2.5'"
&c>ve,,,,, YoeoliV\,
.ee~eol.e.., u 0 ~ct
a iJ>
Va,.,e l.
Va.a.. "
.2.S"'
'R.Cl-tehit JL.,;111 tH
to Jo te.1'H 10 #C
1
sehott.J- stJ..otel-
rA,lk;~, M""#'Kete~ (~m)
a.,"Zeo~
(J)
l( \
1:>3'1
le.n,te. Uo lom {""')
rt"oJ?t ft r.
/
6't 00
.l/.3
/
~640
360,2,
.2.~loo
1 ~so
" 11
°J1 8
~
'1)...
Y...J~! )
Ä"'V'
..f , .(,;
/41S~
/
3
r""
~66 «
lt6lJ7 ~ ~/~1 16~cnf
6t'Jo
IJl
~ 3~
0)3
~~
IJ 8'1
0J).8'"
{}J>"'7
8171l.
3 or-$'
/sB~
~~o:t
6J
l1A1dJ ,60
~ 0"113
~bD3
/~"S"J
383
16-0
'f~
l'to
$1'it~eÁI~J,rk e. ,rJ,
.&Olle.h voeotln, '" .
"'f
($e.~eole,. VO€CJ'h1 k.~
~tJV~
voeot"Hl1;k.
IJ
3J
~
{) I
b3b
Ale. ttof· ~t;ooo 11?
~ el1Il,o(g" Vr)~", : /Ut SJ 7"
ctr~ (~nt JI~)
T60
I~{)
1
1
-
-
-
T~ be.l
---
----
J
k. ~e,Ie,f
e.e. ... $ t.~
tkle e(ji~
tOj-eo",-
1;;0
ote",~O,.
stoorwdf.
ti
jteort-
ol.ells",. t to~,,", rtr.
~e
i; 0toco.,-
iXe,t\ro ..
zeotr. oI.est
0..
"t ~'
/oo;J er!
o..2eot,.. o(es~
,J,~
r~
I t ~oOl.ertt· l~boo(o ..... ~~Doi.ku .Ü,
-
o..zcot,.. ol~ft
boiler toolemJ" tl'~- )e fop- 'te--::::=eotr. oo""o(e~stl~ co.,ole,,~o~ I f tI/l.,~. 10'011. kot
t_
kû/ontl
,tkt>loM
I~~ [J~ (lom koel UI.
6feo n
~toom
t".eo Vl
;~
~~ c .
~2-
ei.
-
-
-
-,
'I
1(". ~oil,~ z.9 s .Jb ~
~ foll.~a' Ier ko
--
-
rY~
~ st.
,4.
1/t:l.C. •
VA.
Ie rtt.
topeo"!cKehfor le {;f:l,.e.
vel" wttr ..il'li\ :2..
V/LI!.
~{om
VM. (.wj,,19t
ko (0 I+t
kL> Il'n-t
koe/IV.
.s t
I
'~
tle..- w. WIed; u,,,.
koe Iwa..1e,. koel w.
i ~ 1DIo"1 te..". J7 1
oe
~rod. ttr.
.tr. cC
in16L "'11 te",.;.
k oe./- tI~r\.ll.
~tol
e>c:,
i
teon koe/tv.
koelw
b
Yeol1
6
r4
38
80
'S'o
., 9 :5
38
SD
2.5
J. ~, ~ t.
~o
10
10
~o
~O
5"0
l,.$"'
lo
2(>
10
~
0
je.)
JD
-50
{"o
30
~,~ 0
30
0
r-O
1.S'
~o
lo
-s-
Ilo
10
2.0
Ilo
,l~
-i'
fa
.2.(
110
l'
iE
la.d
~; ,~ ti -~
l.f.· ~?"
/ p :~ f.~~
0
,: fllOl
ri "
tM-t~, te."";e koe/-lIeV'(AI. Wierf
/.jo
OC-
'10
10
IS"
'10
10
I', I
r..
lp
~/I I1 ()
111
W ~,. ftI te ,tt' ti t9 "'"
k (!(l./ IJee 8lt3 J 6
~8'})1
ODm
~
fJo
~o
u.i.t~. teMp
~rod.
- -
Co Y\ oI.e ra sor~ k 0 e,,/e"'l ~h
JIJ
't~~~t,o ...
kOe./1
---
I i>J
3&~)8
3Lf; 1
LB
l.. J
Ly~
110
,
,11
:!'
I"'~
03 ~1~ 1~1 ';9
t
~51
lqj
r~f},
14 Pl>O
Buo
~ov
1000
~~1 ,~ 1\C>Jf
2..38
16~
'1°
'SJ t.;
J6v
/48
l,S"-32
.l,5""- 5 2.
m
'f;.J
't
~~f
I(J,Il>
80-0
foor)
i
IR'"
WlUrKi-e
eoell. WJ",2.,~~ koel"Ylri,- tie,. w. t?"p. 4oM,.l. 4Ah"ttL} Jo~ ~~
é.,.
w~rm!.e
(,It- e.t'
tv.
{)AI" t Cl-
Py;en. ,... nt. I )0 ()..!S es
..eet'\1 te
w.
~,
6()()
800
~()O
800
bOD
bOO
t)j
~ fç I~
Wo
/"tt. •
o-~n t a..,f
t!
:~
16j
88
'bI
/52,
1l 3r
t)6r
I~
,J
11
L..."
360
l6'f
/oJ
3 ~.l
lJ
11
~
2. < - A2
lr-ll
lf-,i1.
2-
J
b
'-t~2
{,
I
b
I
I
~ ~-~,2
l.~-32
lof -32
1.~
c
~,~
~
", l ~
CN{,iw.
d,i, (), In.
-<8>:'
tJf)errJ,r.
/4 ~, "
_c~
~
I~
Ilil ~~!
I
3
4:J ft
Lf
I
I
:L,
""I
'11 ~ j.l
;
~f,"t, WfA, I" ",itt , ~eol.
J.{~ 'i
~ ~~
~
32
.H--~l
S-
...,.,.
~
!"iS'
b
Y-
J.. , t9
I
3
3
1
I
'~'CTC
"•
.A
I
.':
re
I. 't,
ij
bI(
1~
I;)
1
li,l';
76
I
.2.~-~.l...
~S"-~2.
.L
..,..-
"
~,.2.
I
I
/
,
,
I 1,8/
b
b'S"J2.,
~
~
t!~~,
b
~
' ' 1 e: ,~ ,
IJ' ~l,:i
'I.
-
l~-~
.1.,
q
I
~J 6 Lj
LIJ 4l./
.2.1,:2.6
B
lÄ,j
.n
l~~ t~ V .
,r.
/.i 1)8
T'i
~.t;
-lo e. V4 f, ( ~ koe/_
-t /te,e
IJ
,
:1Il
k.1Ise,~
~-OD
Illi 'f
0) I~/
LjJJ 1~1
::'"
LU;t~ '
.
I
1000
.a:;J.CRYlONITRllDAt.4P
J CONDENSORS PARALLEL .SCHUL 1 · 2~
REFLUX
FREON · OAIrIIP
--O I A~ETER
FREON 12
--------
BOUTEN 1/ 2" AANTAL BOUTEN PER AFDICHTING 2' AFD CHTtNG ASBESTCOIrIIPOUND
D D
o
LJO
~
J70 JLO 162 IJ2
---B
FREONkOElER . SCHAAl1-2
AANTAL PiJPEN PER PASS
10
AANTAL PASSES DIAMETER PUP
1.10
"A'EN IN ..... DRIE CONDENSORS EN EEN FREONKOELER VOOR OE ACRYLONITRILBEREIDING UAC.
SCHAAl 1.2
JANUARI ·U
T cx,~el
IT
I ~ kO nt e,,,olt
kljf-
bn ht!>u-ti
..feH, be
rJ,"f).H4' t(f'
(""tin)
(,.",i)
(M4)
(M(.J
vo!. stroo.,. 11 t,.t 'i (,tife,e)
to.hk. n ~
1.1'-
4, S"b
,5
liJ. ~ 3
I~
I~
S-
It qLj
/, Sf 0
~J4f
,~
10
J, 1
t,80
2J fio
/tf>
I.{:/S
1, ti 0
I. 4;)
2)!2.r
30
'-IJO$"
~LO
',30
15"
0)1-1{
iCL~('1') ~ e-~e...';ol~#4 1:0~/lroot.t tut>ncstri,;It
i~t1k
t,...,e
lJ
de,~t4"1/Ovl ÎL kolotb'
itl-çekre),t.idu II()Of' :2~tt"()OtM o-"Jeof.,.. ole~t" VtA,
1(.. vtûc.diwr
k ol () /Itf #'M4n
,
J1
votoL: W\,s.
~ ~Mp
e,<>~ ,......
~
V\A..Gl.r ~ VOe.o(.il'\~S
,..
ss t~.
r~'tle. t-/If
0"
/,0 VHJO
3 t.oo nor s~,. ip,~ lJbed.~K~S ~o.".jo Q,2~C)t to. o{,e~t.
,e
11 c> e.oC. i ~1S~" mlO ~. de.3t.
P4>""14
VoeoLi ""? 1. e v~e. OCe.s b.
~ Ft?~~e.t\
\)~
.
3~
-
1"
~ !tI
•
I,
6D
t)
J
S7
80
"
ft Ot,.<:.e.b'j le~
vL~
'--./
k nGl.. o.:;;zeoér.
ttA-l1k
/
8)31./
o"'(l.l1irek., ic-4en sehl.. ,d.e,.
ta.Hk.. VeTO,. IIIa.;tt,"/lLre v.,.... fa,{' 11 ~c..J.. t..i.d e,. {a-~
/f'. -'
.!
""0" Vca.1I
€! ; I"SO
83JT J
4Iv1o sor f é ie 1<.0 IC>h1
tY/2~
>v~ o,.votr-
h ~o1~e
I).~
l"..,
0-
2.? ;2. "00
-
J.
d,~
nt~
t oe,.elf ~
fok.
CCA.~.
~J~"lt
W~DI,.,V\.
(
5"
361
'i (j 1- ~~'O Û
cA. i til ... 1k1.~) .-'
2coO
2
I
/00
'f~i>
Lr
-
~
/0
-
2.0
~}D
L{,
I
/1
-
'tl
l.2.oD
.2. J f
~-trO
1
I";
-
0,61
l16-)
OIS I
/8 t>
/
7-
-
0)
R
LIJ. 2.
Lo :;2.~V\
G.6J1t1,ylrU$O,.t
Vo.Vl
~ .l..~ "'"
3t' 32.00
-
~~ ~
It>-o
1'1f 0
(/,0::;
~e.~e..m~Yln (Ne"'. -Hf-Jhf()Vlrt)
Ilo.-, c>te..
S~hwe.i;1.t r js~he l.(.
n cl
k.o WI ~1; /v t1 Cl. 1
(a..
-------------------------------~------------------------------------------------------------~--~
r--
n\.-.!~,:
r- v-
--------------------------~~~~~d~~I-~------------------------------------------------------~--~~~----------------------~------ 0--------------------REACTOR , 1:1: ~."\--)' V A C U U MOE ST I L LAT ACETVLEEN ABSORPTIE ABSORPTIE STOOMSTRIPPERS I I FREONOAMP AZEOTR ~ ST IUl '; I I FREON ~\.'.'1 rl.'L r'..<-____-t:
j
J
r - - . , - - - - - - ' SPUI GAS
W_A_T_ER_ _
...j~
1.~/ .
J
KOEL~
KOEL~
~
A
~~:n:
r-
.-
FREON12
FREON 12
t ~~L( ~:~ ~ ~'
~~)M~/I~~-\
HCN
~ ~", •.", .
--
~
ti--------- -J
r-I
~.
-'
.. -
-..
~
Ftl
,,,8
\
~
\
k'/d
-
,,,,;TI tl
AFVAL
U-
J..
~FREON12
'-""FREON12
'~L..__+ __....I' ......_r----__
~
r~5 (rr
r---"'FREON12
._ ~ - - -.
I
~ 3 r.J~- -:;-'""
~
_ r+"
... ".
)
'"
,1.r~Y1. 'S
",.....
'l
w~
I
r---"' FREON12
=:::a l;12"'+:.....---H-- - - -....---+---1'""-::""1""'"' .-~ t
tJa.u.-
I
'------------------~(-------l.;_~.!(
I(r+-_-------"'\ L..-1'f'----------'-----'T'----------L c= /I----'Al,.. HCN NAAR CONOENSOR ( _ ~ I" -----~/.~..JV~--~--------~----------~------~--------~ '----'-'-=~~:..:..:=.=:.=.::.c:....--------------""\------------~r------~' ~ ,1-..-l..lt---------.--J1 i. 'N v-Ov~~-"" _~) _",A ~\ ~JN' \l'l,o J:A aU. "'J t", c;\r-.,," ".v~
a
B .--:O'--=-------lreactor
1 /.2
A
O~ IA)""" ".rW ,.j
\'(\~-
0. 5 9
~ 61~:~6
lMASSA8ALANS A 1612. 08 B 176. 2 F~ 5634. 72 225 .6 G
U
~3I..72
I 4.54 Cl 744. 154~2 J 30.2 '3 30.2 en ab50rpl i 0 81636.16
t
J 1897 I 284.54 0 81636.16 J 1897 . .f.--9--_JC 74.72 ,-,-I-2::..;8:..:4.:.: .5:'::'_ _ lab50rPlî 5560
~
rc
(stromen in graml sec)
I
.1,4.""·~' J'/
r--------:--:-::-::::-=--i fasen - f-------+-..,Ijr~___"1 ~ A 206402 Lscheider A 16Z!;.5 ~u ffer B 176.2 ~B ~11~71~,", • 0 5105.13 A 388.97 .• r;-;=;-;;;;--.fb;;ff;;-1---_.QG_-4~.7?.....--J:S oom- A 228 E 225.6 04945.3 • A 87.61 ~ 1~;~:~8 buffer tr ipper 02826 ~ ~ 15.77
~ ~~~7
B 176.2 D 83910 E 225.6 F 4.7
I
--'0~14C=79'"'9"".3.-J
!.
U
J,.i
VV r-----------------____r-_____________________________·__________________
°
H 585629 I 90
l
H
°
r - - - " H - 60 I 20 •• H -!584885.2 I 17.8
~.
r.t-:2::-5--,-~~Torptptii r--H:"
H - 584825.2 ~ab50rpli0I--7_--' I 17.9
H 0
I 25
l (
~ ~3. 8
~ ~~3.8
L
----J0-''---0 b ft
~~ 3:;0303
~ ~5
Js~~~r~;r I
225. 6
F G
4.7 4.7
r-:::~-------i ' ''-S95.79
LJi
A
azeolr . 1-__
-;--....,....,~--_r~-1-7-~.-: ~-~O_-_c~;;ens~·7 A 1.5 B 1585.8 0 0.15
desti ll .
D-21 7
A 1749.1
fasen . A 1582 . 82 scheide 0 62 . 46
2.1
D 21 .6 E 2 2t~
A
0.5
0
0.06
B6fs.7 ~..
~
t
~
t J
I 'j
A 1661.49 o 5.83
I -
liJf),
" ~
~·L.
Iv>aar reaclor)
1
I
-----J vacuum I I - I destillJ
---..Jvacuurn I de.lill . A 87.61 D 15.77 E 225.6
B 44.q5
G
IE 225.5
.G
4.7
4.7
(afvoer )
J(kOelenl 487288
H 402250.6 138
~
f- ___...-'H.;-:;.43~7C!1.:::c0-.-_1 destill . [' I 28
'
t
~ .. .:
~for f---'H.:....:..;~':"93"'2.:.:.4---f---t-----------1aZeolr. '--';H~29""7-=0---~o__';H~41""5c.::8___l
stoom. I 25 :." I - L u er -::{ I 25 T ripperf-l - -+ -- - - - - - - i (koelen ) H 6120000 3670303 , - - - - - -.......-, ' 100 H 9790303 (afvall j BEREWI VA,sN llÎ, ::.: ._ t ' 110 ___ ACRYLNG ONITR ~ ~5 UKÖHLBRUGGE 9 JANUARI WARMTEBA ~ANS (slromon in col/sec ) .~
I
E
)/F...·t. >
____________________________________________________________________.;~------------------------------------~__________________________________
~
~ ~~ :
HO··
Ji 0
°
~.
/"- 1866.8 0 81636.16 0 95423.4 ' - - - - o - - - - - - l A 160.97 VAN HCN f - - - - - - - - - - / f ' - - - - - ' i 280 . E 225.6 (stoom ) (afvall 0 2119.3 4.7 • CONDENSOR C 1013.84 ' - - - - - - - - c r - - - - -___....J F ~G____4~ . 7__:_~----------__________________________________________~------------~r~-,~--~ 1
warmto pro d""u""kl",i0,-----, .0\ ACRVLONITRIL 1450200 B BLAUWZUUR C A CETVLEEN o WATER H ·21009.S E LACTONITRIL I -5 F VINYLCHLORIOE G CYAANBUTAOIEEN koelen J MONOVI NYLACETYL EEN 843561.4 101VINYLACETYLEEN H ENTHALP IE T TEi'f'ERATUUR 0 C H I 25
~~<':~'~:'" :-'. A 1762.5 B ll i2 o 176.2
cl:. j<-
'-= ' 'y .'
.0\ 1836.02
A 12.97 0 154.54'
.
10 i\
FRECEOlNN
HeN VAN CONOENSOR
A.""O""~
+-_PR_O_O_UK_T...
. 'J'
\\----,..,.."
r. .
(~\
h--
....
! ' ,,~ . ~CrJ
'~~,--~-~t
E
.U-
7~
I
'
STOOM
l
?
V
~
AFG
\tc..\J
,/ "1--
!
I--
AF VA L
Î
!
,(i. ~
'--------,Lr-'"
•
r~==
\J;!
,
~____~~~
0
I/!
'.)
STOOM
ACETY LEEN
(,
\
é--------j ..
~.RIa.j.12~~ ( ~~N12
t, ' )
frf--t------+---------)
(Y
I
/~
n
: :"
k-
c Ia~':::~.~
!
.d~~,
CL~ /~~~
H -5018.8 H1 192.4 30
I 68
120
L..J fasenH-4215 l scheiderr---~1~2;-;0;-:-=---'
L--,-
H 503000
H56987 180 (koelen) 56987
I 28
1 HCN-'
~ ~~
I,denS~60
H 1188 128 (naar reaclor)
t-5 (koe len) ·U.ilO.3 -J -J
:+--:-_-r--,Hc:...:::0::-. (pr 0 d u k I) (koelen) I 25 993302 H 993302 I JO
I HI °25
vacuurn de.li ll .
reboiler 998692
1
H 6360 I 80
(afvoer)
I-'cH~53",9~0-r-,;:H,-O~., .aLuum 1-.-_--«k~OO;e;4164 I 50 I 25 Lde.tilt. J (koelen) 5390
t
43016.4
BERElOl NG VAN ACRYLONITRIL T.F. KÖHLBRUGGE JANUARI '69
