Opgave 1: Afvalhout als grondstof 21p
Caprolactam is een belangrijke grondstof waar onder andere nylon van wordt gemaakt. Tot nu toe
werd caprolactam geproduceerd uit aardolie. Vanwege de toekomstige schaarste van aardolie wordt
er gezocht naar hernieuwbare grondstoffen voor caprolactam. Een nieuwe ontwikkeling betreft de
toepassing van afvalhout als grondstof voor caprolactam. Een belangrijk tussenproduct hierbij is
levulinezuur (C5H8O3). De structuurformule van levulinezuur is hieronder weergegeven.
Voor de productie van levulinezuur wordt een batch bereid van pulp (gemalen afvalhout),
geconcentreerd zwavelzuur en water. Het ontstane reactiemengsel bevat 21 massa% afvalhout en
3,0 massa% zwavelzuur. Een batch bevat 200 kg reactiemengsel.
1. Bereken het volume in L geconcentreerd zwavelzuur dat nodig is per batch. Maak gebruik
van de volgende gegevens: 2p
Geconcentreerd zwavelzuur bevat 98,0 massa% zwavelzuur.
Geconcentreerd zwavelzuur heeft een dichtheid van 1,832 kg L–1.
Een vereenvoudigd en onvolledig blokschema voor de productie van levulinezuur is op de
uitwerkbijlage bij vraag 4 weergegeven. Het proces bestaat uit een aantal stappen:
In een mengkamer M wordt de batch bereid, waarna het reactiemengsel naar reactor R1
wordt geleid.
In R1 wordt de cellulose uit de pulp eerst omgezet tot onder andere disachariden zoals
maltose. Hieruit worden vervolgens levulinezuur, methaanzuur en water gevormd. Er
ontstaan tevens bijproducten. Onder de gebruikte omstandigheden verdampt het ontstane
methaanzuur en wordt het afgevoerd uit R1. Het zwavelzuur treedt in R1 op als katalysator
2. Geef de vergelijking van de omzetting van maltose tot levulinezuur, methaanzuur en water.
Gebruik molecuulformules. Gebruik Binas-tabel 67F of ScienceData-tabel 13.1.d. 3p
, 3. Leg uit op microniveau welke stof een lager kookpunt heeft: MIBK of levulinezuur 3p
4. Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. 4p
Noteer ontbrekende pijlen en ontbrekende stoffen bij de pijlen.
Houd daarbij rekening met hergebruik van stoffen.
De uiteindelijke omzetting van levulinezuur tot caprolactam is in de figuur weergegeven.
Caprolactam is een belangrijke grondstof waar onder andere nylon van wordt gemaakt. Tot nu toe
werd caprolactam geproduceerd uit aardolie. Vanwege de toekomstige schaarste van aardolie wordt
er gezocht naar hernieuwbare grondstoffen voor caprolactam. Een nieuwe ontwikkeling betreft de
toepassing van afvalhout als grondstof voor caprolactam. Een belangrijk tussenproduct hierbij is
levulinezuur (C5H8O3). De structuurformule van levulinezuur is hieronder weergegeven.
Voor de productie van levulinezuur wordt een batch bereid van pulp (gemalen afvalhout),
geconcentreerd zwavelzuur en water. Het ontstane reactiemengsel bevat 21 massa% afvalhout en
3,0 massa% zwavelzuur. Een batch bevat 200 kg reactiemengsel.
1. Bereken het volume in L geconcentreerd zwavelzuur dat nodig is per batch. Maak gebruik
van de volgende gegevens: 2p
Geconcentreerd zwavelzuur bevat 98,0 massa% zwavelzuur.
Geconcentreerd zwavelzuur heeft een dichtheid van 1,832 kg L–1.
Een vereenvoudigd en onvolledig blokschema voor de productie van levulinezuur is op de
uitwerkbijlage bij vraag 4 weergegeven. Het proces bestaat uit een aantal stappen:
In een mengkamer M wordt de batch bereid, waarna het reactiemengsel naar reactor R1
wordt geleid.
In R1 wordt de cellulose uit de pulp eerst omgezet tot onder andere disachariden zoals
maltose. Hieruit worden vervolgens levulinezuur, methaanzuur en water gevormd. Er
ontstaan tevens bijproducten. Onder de gebruikte omstandigheden verdampt het ontstane
methaanzuur en wordt het afgevoerd uit R1. Het zwavelzuur treedt in R1 op als katalysator
2. Geef de vergelijking van de omzetting van maltose tot levulinezuur, methaanzuur en water.
Gebruik molecuulformules. Gebruik Binas-tabel 67F of ScienceData-tabel 13.1.d. 3p
, 3. Leg uit op microniveau welke stof een lager kookpunt heeft: MIBK of levulinezuur 3p
4. Maak het blokschema op de uitwerkbijlage compleet. 4p
Noteer ontbrekende pijlen en ontbrekende stoffen bij de pijlen.
Houd daarbij rekening met hergebruik van stoffen.
De uiteindelijke omzetting van levulinezuur tot caprolactam is in de figuur weergegeven.
