·1 ..
Samenvatting. De bereiding van kaliumpersulfaat berust op de electrolynische oxydatie aan de anode~ . Daar het K S~08 moeili jk en met slechte stroomopbrengsten direct is te oxideren, gaat de bereiding via het gemakkelijkst te vormen persulfaat n.l. q.et (NHljlse. Ocr i. ' Dit wordt met hoge stroomopbrengs~en gemakkelijk gevormd en blijft in oplossing wat ~et K2.,.S:2..08niet het ge.val is,daar dit zout slecht oplosbaar is. NHtf.!SO 2 NH SO 't . . ~ ~
-
.
~
NH ~ S04
of-
2e
~ XNHb}Z. SZ. 0c9) 1
Aan het ammoniumpersulfaat wordt vast kaliumhydrosulfaat toegevoegd,waarbij de volgende dubbele omzetting optreedt: ,(NH~)tSt..08
2 KRS0 lt ~ Kz-S,t0& + 2NH'tHSO" Het kaliumpersulfaat slaat neer en kan worden afgecèntrifugeerd, terwijl het ammoniumhydrosulfaat weer terug gaat naarr de electrolyseur. . De Oplossing is zeer corrosief daar de electrolyse in zuur milieu uitgevoerdw9rdt. ' Als belangrijkste constructie materialen worden dan ook gebruikt PVC en Vt.rA staal. . , , . Het· proces wordt volledig c ontinu uitgevoerd, wat 'een verregaande aut9matische regeling van de apParatuur met zich meebrengt. De fabriek is berekend op een produktie-capaciteit van ongeveer 480
Inleiding. In 1905-1908 werd een begin gemaakt met de bereiding van persulfaten~
Het oudste proces is de bereiding va~ perzwavelzuur H~S~08' De ber,eiding van K.1.S:z.06' werd in 1909-1910 door A.Pietsch en G.Ado1f in Munchen ontwikkeld. Kal;i.urnpersulfaat was vooral tijdens de 2de ~r'eldoorlog een zeer belangrijk tussenprodukt voer de bereiding v an H2.0~. Dit waterstofperoxyde werd n.l. als zuurstofrijk produkt gebruikt voor de voortstuwing van Traketten •. Tegenwoordig wordt het grootste gedeelte van het persulfaat als versneller gebruikt bij de produktie van polymeren, vooral bij de fabrikage van SBR-rubber. Vooral in Duitsland is veelaan het ontwi~kelingswerk van dit procs gedaan. ' De bereiding Van K~S~08 berust.op een electrolytischeoxidatie. Daar bij dit proces veel electrische enèrgie nodig is,is het uit economische overwegingen noodzakelijk 'de. fabriek óp een plaats neer te zetten,waar de electrische energie goedkoop is,
/"\ I
.f
I
"{
2. ï
~in 'tie buurt Van een stuwmeer.Verder beschikt men dan meestal ~ voldoende hoeveelheid koud koelwater,hetzij als bronwater, hetzij als welwater,wat noodzakelijk is voor de koeling bij het proces; Het kaliumpersulfaat i s een in water sJ. echt oplosbaar witte vaste stof.Het kristalliseert in het trikliene stelsel in plaat jes of lange prism at s uit. In droge toestand is het goed stab~el en dus lang houdba~. Bij verhoogde temperatuur,speciaal in waterige oplossingen treedt sterke ontleding op. In vaste toestand ontleedt het als volgt:
°
K~S,2.. 6' ~ K,2,S0't + S03 +
to2.
De ontleding wordt gekatalyseerd door licht. Een waterige oplossing van het persulfaat vertoont in niet zeer zuivere toestand een blauwe fluorescentie. De persulfaten zijn vooral in zwavelzuur milieu,sterke oxydatie-middelen~
Ze geven speciale kleurreakties met stoffen zoals aniline, p-phenyleendiaroine.· Van de toepassingen van K~S~O~ is reeds genoemd de bereiding v an H~.p1. volgens: K1...Sz. O~!>:r H2.0 + KHS0s- + H;:L0
(H JJ0t../ ) --?- KRSO.?"
+- (H~SOLI)
~
+ KHS0t, +
KHS0'f +
(H;l...SO" )
H~P:z. -t (H:z, 807' )
of: K:z..S;%.O &J + H2.S0 tt
~
K", S;t 07
H,z 805 -+ H:z...O
~
H.z-S04
~
~KHS04
K;t s~.o7 -+ H)..
°
+ HÄ.S0s+ H2.,.0,-
en de toepassing als versneller bij polymerisatie-processen, vooral bij de synthetische rubberbereiding. Verder wordt het als reagens in het analytisch laboratorium gebruikt. In de zeepindustrie vindt het toepassing às bleekmiddel. In de kleurstoffen industrie word~ het gebrui~t als oxydatiemiddel. Andere toepassin~en zijn: afzwakker in de fotografie, ä1 s dep~at or in acou s. >
-
>
Bereidingsmogelijkheden: De
berei~ingen
oxydat~e.
van
K2S~08
berusten alle op de electrolytische .
I.De oudi ste methode is die van Pietsch en Adolf. Hierbij gaat men uit van een zure NHljHS04 oplossing,daar het ammonium persulfaat het gemakkelijkst te bereide~ persulfaat is bij hoge stroomrendementen~
De anodische oxydatie gaat waarschijnlijk als volgt: anode:
2 NH~SO~-
-7'
2 NHLjSOlj + 2e
2 NH~S04
--=7'
(NH4)~ S;t.08
kathode:
2 H
+
~
H.2.
De anode is van glad Ft en de kathode bestaat uit grafiet. Als diafragma dient hier blauw afrikaans asbest,dat om de kathode gewikkeld is~ . Hierdoor wordt ve~meden dat er 2 gescheiden electroden ruimten zijn, zodat er een goede menging van de electrolytoplossing verkregen wordt,terwijl tevens een diffusie van het persulfaat naar de kathode, gevolgd door een reductie vermeden wordt~ De extra verliezen t. g.v. een diafragma .zi jn hier ook tot een minimum beperkt; Het K~S~O~ wordt verkregen door een dubbele omzetting met KHSO q (NHlt)z..SJ's>+-
2KHS0'i
-:-7 K.2,.S:z.O&,+
~ (NHLj)HSOLj
Het ka-liumpersulfaat slaat neer en kan worden afgecentrifugeerd, terwijl hetNH4HSO~ teruggevoerd wordt naar de electrolyseur. Het stroomrendement bij dit proces is 80 tot 85 % ;I
•
I'
2. Een jonger proces is dat van Lowenstein en Riedel. Ook hier wordt eerst het ammoniumpersulfaat gemaakt. Voor de bereiding van H~O~ wordt persulfaat direct gehydrolyseerd. Men kan echter ook via een dubbele omzetting met KHSO'J het kaliumpersulfaat bereiden. ï Principieel vertoont dit proces weinig verschillen met het proces van Pietsch en Adolf. Constructief zijn echter enkele belangrijke verschillen. Zo wordt hier een diafragma van porce'lein gebruikt, zodat we 2 gescheiden el"ectrodenruimten hebben;' De kathode is van lood gemaakt. De electrolyseuren zi jn in cascade-vorm -gerangschikt, zodat de vloeistof van de ene electrolyseur overloopt in de andere.
3=
De methode v~ Libewenherz; Deze bereiding verloopt ook via het ammoniumpersulfaat. De dubbele omzetting wordt echter uitgevoerd met een geconcentreerde K.2"C0.l oplossing. (NH'I):1..S~Of +
K,,-CO~
~·K~S.~Pó'+
(NHr)~C03
Het ammoniumcarbonaat kan dus niet teruggevoerd worden na.qr de electrolyseur,maar moet eerst geregenereerd worden met H~SO~. Dit 'proc es wordt niet meer toemepast. ï 4~
Electrolytische bereiding zonder diafragma. De electrolyse tot ammoniumpersulfaat verloopt hier in een neutrale oplOssing waaraan 0,2 % chromaat is toegevoegd.
Het chromaat geeft een dun huidje van chrommhydroxyde of chroomoxyde op de anode,dat dienst ddet als diafragma. Daar het huidje in sterke zuren oplost,komt de methode alleen in aanmerking voor neutrale oplossingen. . De electrolyse geeft een hoo~ stroomrendement • .. - . .... "
~
. .
~
4. Het nadeel is echter dat de oplossing alkalisch wordt, waardoor een daling van het stroomrendement optreedt. Verder gaat er NH3 verloren. Het voordeel is,dat gewerkt wordt met neutrale oplossingen waardoor goedkopere constructie materialen gebruikt kunnen worden. Het proces wordt echter niet tecnisch uitgevoerd, omdat de electrolyse moeilijk te regelen is;
5:
De directe oxydatie tot K;LS:!.,,08 Deze methode wordt niet technisch toegepast,vanwege de slechte oplosbaarheid van het zout; Uitgegaan wordt van een zure KHS0 4 oplossing. Het kaliumpersulfaat kit tegen de electroden en slaat in de electrolyseur neer; De verwijdering is moeilijk. Verder is het stroomrendement laag: 3 0 tot 40 % Von SalIeras heeft een methode voorgesteld,wa'a.rbi j lucht op de anodes wordt geblazen zodat het zout zich daarop niet kan afzetten.
Proces-keuze. De processen 3,4 en 5 komen niet in aanmerking voor een technische bereiding, wegens te lage stroomrendementen, te hoog chemikalien' gebruik en voor 4 en 5 tevens wegens de moeilijke.e~~tvoering van de electrolys'e; , Van de processen 1 en 2 is het eerste proces gekozen, hoewel er principieel weinig verschillen tussen de processen zijn. Het proces van Pietsch all Adolf heeft echter verschillende voordelen: 1. Door het speci ale di afragma,.kan men met een lager potentiaalverval volst aan. Er is minder w~e:cstand, dus de kosten aan electrische energie zijn geringer: 2; Daar er geen gescheiden electrodenruimten voerkomen,wordt de electrolyt-oplossing goed gemengd,waardoor een betere omzetting verkregen wordt en gemakkelijker gekoeld kan worden. Tevens wordt door dit diafragma de diffusie naar de kathode , met als gevolg de reductie van het' persulfaat ,vermeden; -,
De processen hebben beide het voordeel van een gering chemiéalien gebruik en het nadeel dat in corrosief milieu gewerkt wordt, wat speciale eisen aan constructie en materialen stelt.
Beschrijving ,van het proces. Electrolytische bereidlngv'an kaliumpersulfaat,volgens het proces van Pietsch en Adolf. Daar het hier een electrolytisch proces betreft,zullBn eerst enkele factoren die de electrolyse bepalen,worden besproken.
5· 't'
A~
De elektroden.
Vooral de keuze van de anode is belang~ijk,daar de oxydatie aan deze elektrode plaats heeft~ Hoe hoger de a.node-pot~tiaal hoe groter de op't;>rengst aan persulfaat; ~ _. - ~ Als anode komt, alleen in aanmerking, zeer zuiver glad Pt (>- 99%) Als kathode wOrdt grafiet gebruikt. .'~ Wegens de hoge investering aan Pt, heeft men ve~schlllend~ andere materialen als anode geprobeerd~ Het bleek echter dat in alle gevallen het strocmrendement belangrijk daa.lde .Zelfs sporen Iridium in het Ft gaven al een lagere stroomopbrengst te zien. De staat waarin de elektrode zich bevindt is ook belangri~. Het Pt moet ten alle tijde'glad blijven. Om de anode potentiaal te verhogen kan men versch~llende stof~en toevoegen,zoals zoutzuur en cyaanverbindingen zoals KCN en cyaana.mide. In de praktijk voegt men NHlfCNS toe~ Het Ft verlies bij de elektrolyse is weliswaar gering, doch op de lange duur toch een reden om het platina,weer terug te winnen~
von Fafel en Emmert vonfen dat in een zwavelzure oplossing bij een stroomdichtheid van 1,2 A/cm 2 in 84 uur ongeveer 0,8 mg Ft van een anode o'Olost~ , , Dit geeft jaarlijkê eenlverlies 'van meerdere kg.aan Pt. Over de terugwinning van Pt is echter weinig bekend. B. De stroomdichtheid; lEen hoge stroomdichtheid (0,5 - 5 A/cm 2') 'bevordert de stroom~ opbrengst ~ Tevens' kan dàardoor het oppervlak van de Ft-elektroden I klein gemaakt worden, watI dus een grote besparing' geeft. ' IEr'is echter een optimum. Boven een bepaalde stroOmdichtheid treden verliezen op,daar'het t gevormd e persulfaat dan Iniet sn'el genoeg van het scheidingsvlak anOde-elektrolyt weg di~fundeert. ' , , 2 In, de praktijk neemt mel een anod. e-stroomdichtheid van 1,25 A/cm • C. Het diafragma.
Bij het proces van Pietsch en Adolf is een speciaal' diafragma gebruikt, nl. blauw Afriklaans asbest, dat om de kathode gewikkeld is~ Het gevormde waterst[bf komt tussen' de mazen van de wikkeling door. D. De temueratuur. Verhoging,van de tempera uur geeft verlaging van het stroomrendement. " De elektrolyse wordt 'uitgevoerd bij 38 tot 40 °C,waarbij ~ een stroomrendement van 0 '~ verkregen wordt,wat voldoende hoog is. , .r' Ix-.~ J.~~
I
'
°
E. D~ebruikte chernikal~en:
,
,
~:t~~~~i~~!~~~j:~~~e~U~~~~r:~i:'~:~l;f~~e~e;~~~a~lja~ede zware ,t
6. r
processen waarbij kaliumpersulfaat gebruikt wordt. Daar bij de dubbele omzetting en de da~op volgende kristallisatie een zuivering van het persulfaat optreedt en er maar weinig elektrolyt in het neerslag achterblljft,ka n men van chemisch zuivere stoffen uitgaan en hoeft dus .geen speciale voorreiniging toegepast te worden •. Bij het proces wordt uitgegaan van een zure ammoniumhydrosulfaatoplossing. De vorming tot persulfaat geschiedt waarschijnlijk op de volgende wi jze:
+
2 NHLfSOLf
2 NHl(SOLI
dV
.
~
2e
°
( NH 'f)Á. S~ p
Dit is dus een --po-3:yrnerisatie reakt.ie. Daar de vorming van het dimeer afhàngelijk is Van' de concentratie van het hydrosulfaat, moet een vrij geconcentreerde oplossing van NH?{HS0 genomen worden; - - _.~ . ._. 4 AïS neve:nreaktie treedt de vorming van Carols zuur op:
s
0
. ~ ft
11
+
Er wdrdt ongeveer 0,5 gil gevormd. Dit zuur kan de volgende reakties geven:
en
H.t S06"" 4- H~ 0
H:2.,S0Lt
H~S0S"
H;z..SOL(
+
0
+ +
Hz.O~
0<.,
Dit geeft dus verlièzen. Verder wordt de anode potentiaal dao.D het zuur gedrukt. Het H2 SOó moet dus verwijderd worden. Da~r H~SO~'een' veel krachtiger oxydatie-middel is dan K~S~O~ kan het door SO~ vernietigd worden zonder dat het SO~ het persulf aat aant ast.
\ \ I
HZ SOs- + H~.P +
Beschri.lving van het proces
SO~
aan.~
2H.t.S0l(
de hand van het schema;
,,
' Via een mengtankje,waarin de aanvullende chemikalien en de recycle -stroom. gemengd worden,komt de stroom van 6000 I/hr. via ') \ een 'overloop in de elektrolyseur. " , - . \Pe ~eh'e~e elektrische eenheid bestaat uit 28 cellen elk van 214 1 roettod'lnhoud. , . r·'./ De' vloeistofstroom wordt in 4 delen gesplitst, zodat elk V'an de /' stromentgroot 1500 I/hr.) 7 elektrolyse vaten doorstroomti. LLb~(l5ëIverblijftijd is I uur. ~ Elk elektrolyse vat bevat 5 blokken met elektroden en koelers. Elk blok heeft 14 anodes met aan weerskanten elk 15 kathodes, dus totaal 3 0 kathodes.
~
i
I
~.
,
·1
l
I
rçu
t:==---__ .%'
~======cS~'.
'Î.
7.
Aan de buitenkant Van de kathodes bevinden zich weer 16 U-buis vormige koelers. Per cel zijn dus a.anwezig: 70 anodes 15 0 kathodes ~ 80 koelers. . ~~ v.~ Het anode oppervlak ·per cel is 4000 cm 2 ._______ ~ De stroomdichtheid is 1,25 A/cm 2 • ______ Per cel wordt dus afgenomen 1,25;4000 = 500 0 A. rw~~u~~' De hoeveelheid gevormd persulfaat WOrdt als volgt berekend: Per 1000 Ahr. wordt gevormd:
.
~~~go
Het stroomrendement Aantal cellen stroomst/rlkte, verblmjftijd
· ~ = 4,25
kg.
(NH L,)z'S;1..0&'
80% 28 5000 A
1 uur
Dus per 5000Ahr. wordt do§r de gehele elektrische eenheid gevormd: ' De omzetting wordt als volgt berekend: Er wordt omgezet per 5000 Aar.: 4,29.0,8.5.28 ';:
480,48 kg.
(NH~)HSOl.\,
Per uur stroomt de elektrolyseur binnen,6000 1 met 1800 kg NH~HS04 De omzetting is dus: î~gö48:: 25,6 %
_~~ Aan de'kathode vindt H2 ontwikkeling plaats. \'" ~~ Om te voorkomen· dat er ,knalgas ontstaat', dat met een vonk kan I\)l,W // expTöderen,moethet H;t wor,den afgezogen; 'l,v~\."'J-' De winning ,van H1.. is constructief zeer moeilijk en wordt vanwege ~ de geringe hoeveelheid om economische redenen niet toegepast. ~
,
,
Nadat de oplossing door de elektrolyseur is gestrbomd;komt de stroom van de 4 vloeistof-secties samen in een opvangvat. Vandaar w'ordt de oplos'sing doer een centrifugaal-pomp,via een filter, om eventueel aanwezige koolstof en asbest af te vangen, in een vat gepompt, waar SOk doorheen geleid wordt om het gevormde H:(. SO" te vernietigen.' , De verblijf tijd in het vat is' 10 minuten~ De oplossing wordt dan in een vacuumkoeler gezogen. Daar de druk in de koeler 28 mm.Hg.bedraagt,hoeft er geen pomp gebruikt te :worden. . De temperatuur in de vacuum-koeler wordt door flash-verdamping van ongeveer 38 tot ongeveer 28 oe g'ebracht.Lagere temperatuur is niet gewenst, daar anders het persulfaat gaat uitkristalliseren. Om dezelfde reden wordt gebruik gemakkt van een vacuum-koeler. Bijeen 'gewone koeler, heeft men de kanà dat er zich een neerslag op de koelbuizeh afzet,waardoor de koeling belemme~ wordt. ' \~,~~\; 1 Daar de afkoeling door verdampen snel plaats vindt is een verblijfî'tijd Van 15 minuten voldoende.
vrlW"'" j
1
8.
~
Het vacuum wordt verkregen dmv. stoomstraalejecteurs. Daar ee.n stoomstraalejecteur maar i-0~ oggevJLer 1/3 va~i j!L ·einddruk werkzaam is,zijn tenminste 3 eJecteurs nodig om de druK:op~g-mm Hg. te krijgen. Het verdampte water wordt gecondenseerd en gebruikt als waswater in de centrifuge. Vanuit de vacuumkoeler wordt de oplossing met een tandradpomp naar de convertors geperst. Hierin vindt de dubbele omzetting plaats. De stroom wordt in twee delen gespl i tst van elk 3000 l/l1r. Elke stroom gaat achtereenvolgens door twee convertors. Er zi,jn dus totaa.l 4 convertors. In elke eerste convertor wordt het kaliumhydrosulfaat toegevoegd. Er onstaat nu een neerslag van kaliumpersulfaat :
(NHLf)~SÄ..08 + :2.KHSO Ll
~
K~S.t..98 4-
tNH 4 HS0 4 ,
7
De temperatuur van de onstane ~suspensie ~ van 28 tot ongeveer 15 °c gebracht worde,n. Di t gebeurt met bron-.eJ: wel-water van ongeveer 11 °C. ' '. Er is echter een groot koeloppervlak nodig,zodat er telkens 2 convertors in serie zijn geplaatst. ' De verblijf ti jd per' convertor is 30 minuten. De suspensie wordt uit elke tweede convertor met een monopomp naar een centrifuge gepompt. Dit is een: hor,:Lzontale schroefcentrifuge die continu werkt. 'Voor het'waséen van de achterblijven de stof wordt het water gebruikt,dat bij de vacuumkoeler condenseert. ' Er blijft 6 tot 8 % water in ,de vaste stof achter,dat in een droger wordt verwijderd; ,; De temperatuur in de droger moet betrekkeli jk laag zi jn, ,.I.:' ongeveer 6..0 oC,daar anders ontleding van het persulfaat optreedt. ~~' ~fgecentrifugeerde vloeistof wordt via een centrifugaal'V ' ~omp naar het mengv at teruggepompt • ," ? Een gedeelte, ongeveer 3 0 l/hr.,gaat door een zuiverings~'1 installatie,waar de oplossing met ammoniak alkalisch wordt .p ~9k.~' gem aakt, zodat ® zware met a.len ne erslaan. Dit neersla.g wordt in \.fl~)' een @ilter afgefiltreerd. ' ~~~_ De gezuiverde oplossing komt dan waer via een mengertje in de (}~~~ hoofdleiding terecht.
=
~-1\)J'
Er wordt' per uur geproduceerd: 557,8 kg. K~S:{.oe. ' Dit komt neer op een jaarli jkse productie-capaci tei t van ongeveer 4800 ton persulfaät~',
:;:7
Enkele fysche en chemische gegevens voorkomende stoffen.
va~
bij het proces
K7 S , 00.
M 270,32 sg. 2,477 ontledingstemperatuur 100 ~c in wat er . : 80 C trikliene kleurloze plaatjes of prisma's percentage &{tieve zuurstof: 5,9 % oplosenthalpie 13,7 kcal./mol. oplosbaarheid:
T
°c
10 20 37 50
gil.
30 77
40 113
50 163
60 196
~o
232
oplosbaarheidsprodukt: 1,4.10- 2 •
----M 136;7 sg. 2,24-2,61 kristalstèl~el: monoklien of rhombisch witte vaste stof. smeltpunt 210 °C. . oplosenthalpie 3,75 kcal./mo1oplosbaarheid: ~ rw.J/.J -
T
°c
gil
100 1226
0
363
M
17,03 6;77 kleurloos gas op~osbaarheid~ ~ . T C 0 100 gil. 899 74
NH3.
d
M
228,21 l~ 982 ontledingstemperatuur: 120 ~C. in water 60 C. kristalstelsel r Monoklien. witte vaste stof. percentage aktieve zuurstof: 7 % oplosenthalpie 9,2 kcal./mol. oplosbaarheid:
eg.
10 496
20 559
30 616
40 696
------ .. 8°2.
M d
64,07
2, 927~'
kleurloos gas. oplosbaarheid: T °c 0 90' gil 228 5,8 ------ ...
50 741
60 781
70 804
- ----
I
-~-
------;-~~___;__~_____:_~~~~____:__~____,_~~r___~_r_--._-----~
7
2.. /800
113".!1
4-
13
//~t.1
103
3
?
\
11. , Warmtestroombalans. Elekt olyseur. " (~em al!P' een energie-rendement van ~: De aangelegde spanning ligt tussen.,5,5 en 6,0 Volt. Voor de berekening: V 5,8 V. ~y. . Stroomrendement PAJr.~! .
Znder verliezen rs-er nodig een potentlaal-v~C~il van x volt.
80.~.8 =
~~
60
Dus X = 4,35 V~ Er is dus een verlies van 5,8 - 4,35 =1,45 V per cel. Voer 28 cellen is dit een verlies van 28;1,45= 40,6 V. stroomsterkte 5000 A. Het energie-verlies is dus 5 000;40,6
~
=
2 0 3 Kw~
174240
Kcal./hr.
Dit verlies wordt in warmte omgezet. Nodig voor de opwarming van 6000 l/hr~ van 20 tot 38 oe 6000.18
=
108000 kcal./hr.
Er moet dus afgevoerd worden: 174240 - 108000 -
66240 kcal./hr.
Dit gebeurt door het koelwater. Vacuumkoeler. De temperatuur man de oplossing moet dalen van 38 naar 28 0C. Er moet dus per uur afgevoerd worden: 60 000 kcal. De verdampingswarmte van water bi j 38 °c is 581 kcal./kg. Er moet dus 60 000 581
=
103 Kg. water per uur verdampt worden.
Convertors. Oplosenthalple van KHSO~ ::: Oplosenthalpie van K,7..S:z.9.t? ::: Er moet opgelost worden Er slaat ne er Er komt dus vrij:
3; 75 kcal~/mol. 13,7 kcal./mol.
562,19 kg.KHSO~ = 4,18 kmol.KHSO~". 557,82 kg. K.z S:z0lV = 2,09 kmol. K:l..S~,.o 8'
2 0 90 .13,7 - 4180.3,75
28633
- 15675
=
= 12958
De temperatuur moet dalen van 28 tot 15 .0C. Er moet dus per uur afgevoerd worden: 13;6000 Tota~l moet dus worden afgevoerd: 78000"," 12958 Dit gebeurt door het koelwater.
kcal./hr.
=78600. =
90958
~9l000
kc al. kca1 ./hr. kcal./hr.
.-----------------
-
~~-
12. Snecific at ies • .Als voornaamste constructiematerialen worden gebruikt, PVC en V/+A staal. Elektrolyseur~
De elektrolyse-vaten bestaan uit PVC,evenals de blokken waaraan de elektroden en koelers hangen. Het elektrolyse-vat is láng: 800 mmo breed: 70 0 mm. diep : 1000 mmo De vloeistofhoogte is aangenomen op 750 mm~ De netto inhoud van een vat is 214 1 wat voer 1 voedingssectie een verblijf tijd van een U'l-Rr geeft. De anodes bestaan uit met PVC.gecoverde AL-buis, omwikkeld met Pt draad. -. De kathodes zi jn van grafiet gemaakt, omwonden met 3 mm. blauw asbest. I7 De koelers zi jn U-buizen van ~ met !i5 16 ~m. 4. Het koelend oppervlak wordt dan per cel 6 m. ~ Berekend per voedingssectie: 165~0
18,4.42
-
21,4 kcal./h.m20C.
Filter. Het filter is een zakfilter Van voldoende capaciteit. (O.P.filter) De lengte van het filter is 400 rom.,de doersnede 300 mmo 50,2, ta'nk: De tank waar .902, doorheen geleid wordt heeft bij een verblijf ti jd van de oplossing van 16 minuten, de volgende afmetingen: D : 750 mmo L : 2300 mmo De vacuumkoe Ier; Er moet in de koeler per uur 103 kg.water verdampt worden. p = 28 mm Hg • . /J.;.:::::f!/ Be7dichtheid van waterfbij die druk: d ~ 0,028 kg/m 3 .
Q" -=
1 0 3' _ 3600.0,028
1, 04
m3/ s •
Neen aan een dampsnelheid Van 1,5 mis. De doorsnede van de koel~r wordt dan: F=
1,04 = 0,69 m2 • l,S Bij een verblijftijd van 15 minuten,worden dan de afmetingen vàn de koeler: D 950 mm~ H 4000 mmo
,.
~
.:
13.
I'
,,",
Dampaansluiting:
,
.
,.,.
\ ~
,
\
\
dampsnelheid ~ 40 mis. F = 10~ = 2,5 dm 2 • 400 De diamet er van de dampaanslui ting wordt dan
D =- 180
mm.
Condensor. ,Er wordt per uur afgevoerd 60 000 kcal~ dus ~ : 60 000 = U.A.,AT AT =7,5 U = 2000 W/.m 2o C. dus
A == 60 000.1,163
4,73
2000~ ,7,5
B~~zen met ~ 25 mme hebben een oppervlak van 0,0785
=- 60 m. buis nodig. 0,0785 Er zi jn 80 buizen nOdig,waarvan L == 750 mmo De diameter van de koeler wordt dan D = 425
Er is dus
~
m2 /m.
mme
Convertor.
r;iÄ fI.A1L
I~
Er_ mo_et per uur afgevoerd worden 91000 kcal. II rIf ,2• 2 0 ~3 ..~::
5
wim.
C.,
g~L...vv~ ~Jrrr 'p""','J/? ~? ~.
I
, I ,L~.t I ....
~\. ,..w(~l)'lJh~{ .",;1
M::::: ~~(;l~
dus koelend oppervlak ~ ; ~000.1,16 66 m2 • ,.., _ . 3,2,500 Er zijn 4 convertors.Het oppervlak per convertDB wordt dan 16,5 m2 • , Bij een verblijf tijd van 3 0 minuten per convertor,worden de dimensies: D : 800 mrn L 3200 mm d 5 00 mrn 1 : 2800 mmo Berekening. van de roerder: Qv -:. 3000 L/hr. = 0,84 1/s - 0,84.10+'
rn 3/s'-
Voor de uniform~teit in de convert'o~de circulatiesnelheid lO k~er zo groot zijn. Dus Qc = 0,84.10- 2 rn 51s Voor de binnenbuis: F' =' 0,196 m2 • dus Qc:: 0,84 .10- 2 ~ 0,196.v v
-
4,8 cm/s~
Dit is de sbelheid waarmee de vloeistof rond moet stromen. Vermogen van de roerder:
,
Qc·f.g.AZ. ' rendement val? ~ ro.erder. 0,~5. dus P = 0.84.10- 2 .1200.10.3,2 = 0,65 Verder geldt voor een schroef Pe::'
P =- ,K.(.n 3 .n5. waarbij:
320 W.
14 •
. "
constante n: toerental schroef D ~ diameter schroef.
K:
Een veel voor~om5nde waarde voor K = 5 dus P= 5.f.n .D =- ~.g •.dZ
0,65
3
n == Qe· g.aZ 5 Q,65.5. D
Neem aan
D=
n3
0,4 m.
=1
2 •'10 .3,2 5."0 , 65.'0 , 4:>
.:::..s. 6 7. 10'
dus n =- 2
omw./ s
= 120
~./min.
n
8
of
De centrifuge. Er wordt een continue horizontale schroefaentrifuge gebruikt van het type SharpIes P 1000. Afmetingen: L: 1520 mmo H: 75 0 mm'. Het neenslag kan continu gewassen worden. -:;:;:::::--
De droger:
:'
Het vochtige neerslag bevat 6 tot 8 %vocht. Als droger wordt een continu droger van het type Lurgy gebruikt. Verwarming geschiedt door verwarmde platen en/of door straling. Om een goede droging te krijgen wordt de band waarop het persulfaat ligt,geschud. Afmetingen L 2500 mmo H : 75 0 mmo Pompen: De pomp~n bestaan evena1ä de tanks en de convertors uit V4Astaal. De pomphuisdiametèr van de centrifpgaa1pompen is D = 250 mmo De pomp na de de vacuumkoeler is een tandrad-pomp met D':. 165 mm. De pomp in de zuiveringsinstallatie is ook een tandradpomp met D ::: 75 mrn.' . De inhoud van de convertors' wordt verpompt met monopompen van het type D-4 van 1,5 pk~
r;1 tt eratuur. 1.
W.Machu
Wasserstoffperoxyde und die bindungen.
/'6
2.
{Wlnnacker~Kuhler.
3. Cl1:em iç al
4.
I
~ng.
712
-25
(1948)
102.
K.Elbs.
"Ubungsbeispiele
K.Elbs.
Journa1 prakt.chem.
Es.sin
Ztschrt.Elektrochemie ..
fur die elek.trische daDstel1ung chemische Preparate.
22 111 21 758
( 1927) (1902)
8
23 0
(190S)
Ztschrt.physika1.Chem. 2,g
356
(19°5)
,,
8.
,,
,, ,,
10.~VM
Tafel und~Emmert
48,186 (1893) (1926)
Essin
Mul1er,Friedberger.
g
267
7. 9.
perver~-'
" ,, ,,
~
11. ~. A. J .Kieser.
Handbuch der chemisch-technischen Apparate. I 335 (1934)
12.
Handbuch der, angewandte physika1ischen chemie 802 (1922)
'F
.Foerster.
13. Elbs und Schonherr
Z.f.Elektrochemie
,,
14. Dr.Borchers.
,,
I
417,468.
g
162,247.
15. H.Marshal1
Journalof the chem.Soc.52
16. Lewi
Z. f .·E1ektroch em ie
17. Verfahren von Pietsch und Ado1f. 18. Directe bereiding van kal iumpersu1faat.
.2 427.
D:R.P. 241702;243366,256148, 293 087,257276,654290. D.R. P ~ 306194. F.P. 714261.
----------
771.
...
-~~-~------------------------~------.
~
•
d
-----{~
.,
'------'
-:;-:_~
J
'
.I-I.. n..
- ';Im,lli::=mtn-IJII
\J ----------0
.
J
-
I-
1 == 1 1;~--J-.,r .JJiL
_.~~=--
_
-T' I
I I
6-
1
-
I E4J 1
~
..
,
'I. oOi! ~
~-
kaliumpersul faat F.E·.Alting vGeusau Juni 1962 schaal 1 :20
o
1
2m •.
