Vergelijking van de bereidingswijzen van 60 gew.% en 80 gew.% salpeterzuur

voor

~hemische Technologie

adres:

v

datum: 1r.;)6r I !j 6

t

" ,

J'

P T? 0 C E J S 8 H B 1,1 A

Vergcli:kin~ V'!D do beroidin~s~ij~en van GO ~ew.% en 80 vew.

% sa1p8terzuur

.

F .V.Engclenbur~ ,

van Leeuwenhoeksin~e1 22, Delft.

December 1965, Januari 1966.

••

,

.

...

.

_.

.

...

•

I \ nol.' )

.

---Same

nvattinr

...

.

Inlci iinc::, • • • • • • •

IndelinF. in function"" l o" . gr oepen _erekenin~ investerinIT

Berekeninrr apparatuur kosten

Conclusie 1 ~

3

l b ... /

/

I I

I)

1I.\A.,cRJ-A. ...

~

,-:>

dc

o,C?-Á.,A

'-1

<dh:()J..-QJÁ.d

v.nn..,oQ_l.-.,J' "

,

.

,,"

1

2)

"

"--'~

LU

r)

~

j}

~)

~~

k~

N<.J

~~.

~

. .- ~,~ r - ---..-tu ...-+ . '"'

,k(~!~-L~G­

arfClv'\-~

,

j~cL

f"1V-vJ

]w,+

~

kb

C

~4.,

Jj.c",S-t<-U.'.H.atL

"'l"pe<l'CL.(U~.v..

j

X

15>vb~

foviJ.6y

'=

\.A-v

.lWJt.l~'1 {ó4~

-\ ',,4, .~.

tMJI '

~~

,f.t)

~ '. ,. ... '" . .

.

"

-(.

-

'

..

•

..

-•

,

1.

SA::1·-·t: va t~. in'" 0"0Y' i .-, 11 ~ -·'JO" :-j_ n-~ .

---

-~;nkcle

van nC'ze

\

'

JeC"'P,l1

zi,';~ .lOOT'

vArschil1..endr:> onderzoe

-avnntucle

t00pas~inf va~ ha~r

in de indu

s

trie

re~ds

Het

Ca(~03)2

,

op

~ichzGI_f

niot

~e~chikt o~

als

ku

nst

mest

~(~:

r

uikt

te

1/10I'd~n ,

is

een

vri~

vervel

c::

ni

bi,}T1

roduct van

Jr,

kun

st

::1es

t

fabria~:en .

I

n

.lP hancl·:~l

te verkri,jp:en als

CaC~03),2 : ,,TH4:;03 == S : 1 .

Bclan~rijk

is

e

c

hter of

d

e

kosten

die

.

he

t

proces

,

uit~aande

(' ( PO ) t ' h ' t t j .

van

,8.

lJ ~

2

,

mr:>

z

J_C

nee

oren~

opweR:en

er;en

·

l

e

van

ne

in

he

t algem

ee

n in

je

ind

ust

rie

toeqepaste oxy1atie

Vé'lJl

a::.mon

ia

1~ •

Sen

hel8n~rijk

voordeel

van

j 0 roostin~

van

calciumnitraat

ten

o~zichte

van

i -

oxyla

tie

van

ammoniak is

:

dat

een

~assamenstellin~ verkre~en

wordt

,

die

rijker aan

s

t

ikstof

oxyJen is

,

wa

ardoor

me

n

remakkel

ijk

de

concentratie van

het

te bereiden salp

e

terzuur

k

an verho

p;e

n

.

Aan

de

h8.nd van de

versla~en van achtereenvol~ens :

B

.

P

.

::::sse

lin

<

,

A

.

-

o

'

.

,;eller.13.

,

F

.

E

.

Steenwinke

l,

P

.

F

.

Cox

,

T

.

r\

.

HerenÏ'-.J'::;

,

.:',.'3 .'.;

'

o:Jsen

s en

G

.

,J.S::.

it

zal een

kostenrami~g

va

n

pen

eventu~el

indust

rieel

p

roces

~ernaakt

w

orden

.

~it versla~

dient

o

ok

om een duide

li

jk

be~ld

te

krij~en

van

de tot

nu

toe

ont~orpcn proccssche~a' 3

en bu

n

doeltreffend

he

id

.

Uit de flow

-

schemes

,J

ie

al

l

en op

e€n

zo

oveT~ichtelij~ mo~eltjke

wijze bi

j

elka~r ~ezet

zijn

zal

J

it

~uiJe]ijk

naar

voren

ko~en

.

/

I

/

. ,

• • I ~ I

I

•

Inleidin·,.

---vlol;j stof , (1 ie l....-O(\"t .... J . \ . }'l'; L I ~j

-,3

Or~, ' "'-1 . .-..\. '-'" __ . 0''...-1 _ + .) 01._, '-' •

rTci- s oo.,...t,-,l l' J'-' (-(".r'; c',t ·'e·irr,.-".,.t 1 ,;. ',.-"./ i l' +:>r> d , .l. ,: • r, .' ,,_~ . _, . _. u.c_. . , d e . . . C' te, • •

zuur

bij de kunst",,:e~~t bereidin," t0ri·;i,il het ~,~-:._r/J, é,

:

c

,~Ilur in de or"';anL~che ch,:~,:üro n'r;hrui kt '.'/0 ri I~ voor de l1i tre

rinr-;s-reactie!::', .

Als oxydatiemi liel ~ordt zjj ~ebruik~ voor raketbrandstof

en voor de ber~idin~ van zwavelzuur vol~ens het 10Jen~aQer­

proces.

In de loop van de jar en zijn de technische bereidin~s~oge­

li,jkheden nOF:,,'3.1 verander.l.

In het bepin toen de bereijin~ van a~moniak no~ in de

kinderschoenen st~nd waren dl' Frote hoeveelheden Chili

salpeter een welkome oplossinr-.f·jet zwavelzuur werd een

ster kte van het zuur van 90% bereikt .

D

e

bereidj~~ van stikntofoxydcn on technisc~e setaal

vor-derde echter snel en nadat ammoniak volaen!; Haber op p:;rote

schaal bereid werd uit Irlaterstof en stikstof Ha:n de produ c-tie van salpeterzuur een vrote vlucht .

Op het o~enblik zijn alle processen om verdund salpeterzuur

te maken gebaseerd op de katalytische oxydatie van am~oniak.

Als katalysator di ent een pl atina-rhodium net.

Spoedig bleek dat de druk Aen bel angrijke rol speelle bij

de absorptie van de verbrandingspasGen van ammoniak in

water en de oydatie van het da3rbij ohtstane NO t ot

N02

.

Vele bedri jven ~ebhpn dan ook naast hun allereerste overall

atmosferische proces een hO~èe dr'lk proces ontwikkeld.

De Staatsmijnen hebben ee~l proces waarbij de oxvdatie onder

'atmosferische omstandi~heden en de absorptie bij ~en d~uk

van 3 atmosfeer plaats vinlt.

ICI en ~ontecatini bezitten een overall 3 a~n. nroces ,

terwijl Dupont Je Ner.lOllrS ng,ast hun latm. e~r: l;or.;edru\, proces hebben ontwi kkeld ~.'Jaarbij '1(' absorptie oni~r een druk van acht atmosfc~r plaat~ vinJt .

..

• ·r • • \ ~J... . " .

.

/

/

z,.

Verdeling van de-Erocessen in function'll-units .

. .

Indien een raming van de investerinp's i{osten gemaakt

moeten worden is het nood7,akp-lijk een iuid·'lijk overzicht

te krij~en van de handelin~~n, zowel chemisch als fysisch,

die in een eventuele fabriek verricht worden.

Eén van de metodes om snel tot een ~lob~le berekenin~ van

de investerinp'skosten te komen is die ,waarbij wij het

proçes ind~len in z.~. functional-units.

De

ind~lin~ van het proces iL, functionele ~roepen moet

zodanig gemaakt wordAn, dat in iedere p;roep slechts één

belangrijke handelin~ verricht wordt.

De ber~kenings metode is door L.Cusell in zijn scriptie uitgewerkt.

Aan de. hand van de tot mijn beschikking staande

flow-schemels ben ik tot de volgende ind~ling gekomen.

N. B. De indelinp.; van het proces in F-U is het hulpmid,iel

voor een kosten raming en heeft verder geen enkele

reeële betekenis voor het proces zelf.

Indeling::

-Proces 1 (Esselink)

l/Opslag zowel voor, tijdens ~ls na het ~roces, inbe~repen

de molens en het transport na~r de oven.

2/0ven met straalkap

3/Vlampijpbauilleurketel ~et nakoeiing

4/Compressie m~t temperatuurvereffening

5/Absorptietoren met toebehoren veor koeling

6/Stripper

Proces 2 CSteenwinkel)

I/Opslag

2/0ven met toebehoren

3/Stoomproductie met vl~mpi~Dbouilleurketel ~n na~oelinrr

4/Compressie met te~peratuurvereffening

5/Absorptiekolom met toehehoren

i·

•

..

l/Opsla~

2/0ven met toebehor 0n 3/Vlampi jpbouilleurketel

L~ •

4/Compressie met nakoelinp(~en~koeler)

8/oxydatie toren met koelin~ 5/Absorptic. toren met koelin~

I/Opslag

2/0ven met toebehoren

3/Vlampijpbouilleur ketel met warmtewisselaar

4/Compressie met koelin~

5/Absorptie- en oxydatie-toren met 'J.itwendir;e koeling

~!:~~~~_2 (Cox)

I/Opslag

9/Voedingssectie van lucht en ammoniak

IO/Convertor

ll/Afgasverhi t ter en turbine

12/Stoomproduct ie met een LaMont ketel

13/Regenkoeler met toebehoren

5/Absorptie- en oxydati e-kolom

14/Bleker

~2~~~_§_(Herenius)

I/Opslag

15/destillatie toren bij atmosferische druk

16/destillatie toren bij 100 mm Hg

17/vacuum apparatuur

Met behulp van het versla~ van L.Cusell werd eerst een

'globale berekening van de investeringskosten door middel

van de complexity factor metode

.Cf~·

Daarná zal een proces naU't(v.eurüz:er berekend wordp.n door

•

•

•

•

-

-5.

;E;r;:Qçgs_l

Alvorens over te ~aan tot de berekening van de kosten is

het aanbevelenswaardig te beseffBn ,dat de oven een zeer kostbaar apparaat is ,omstreeks de f500.000.

Er is echter aangenomen dat de oven voor ~~n functionele groep geldt.Indien nu blijkt dat de kosten per groep te laag uitkomt in vergelijk met deze prijs dan is het nood-zakelijk de oven voor twee groepen te laten gelden.

maximum temperatuur 1100 oK

maximum druk 5atm.

materiaal factor 1 "t f t 2.100 ,41 __ 5 ,1 comp eXl y ac or

=

productie=100.106 lb/yr Ft=O,15 F_p=O,08 F_{a =O,18}

De kosten per functionele

~roep

bedralgen dan $0,45.106•

Zes groepen zijn aanwezig;

De totale investerin~ bedraa~t dan:

6

.0,4

5

.l0

6

.1,3

3

.

2

,

R=

flQ~QQQ~QQQ·

1,35 is de toeslag voor de voorzieningen zoals stoom, electriciteiT e.d.

De kosten van proces twee en drie zullen niet veel afwijken

van die van het eerst.e proces .

Later zullen wij nog even terugkomen,bij de berekening van

de apparatuur,op het verschil in koeling en het daarbij

optredende verschil in kosten.

Proces 4

maxir..urn temperatuur 1100 OK

n·,aximum druk 11 éltn.

materiaal factor

Ft; =0,1;:)

H' _~3.--0 _{, '-})

complexi ty factor= 2 • LOC) ,'+8 == 6,

°

productic= 100.10C l b llT

~

O r r 1(\0

koste_l p~~"' f'unctioncle ;-:;roe',) : ' . , I " "

vijf 7rO~rnn zijn aanwe~i~ ;j~ tot0Le investering bedraagt

5.0,5

S • : 06 • . I __ , .'") ,~,I) . r,_-.:.:. , ::' =- fll . 000 .000 ,

•

• I~ , ,,( . i /

;

..

r o.

f ' _':aXlu. m _.um

t

_{emp8ra uur} t 11_u, 0:) o~{ _Il..

Maximum druk

7

a~m. l\1ateriaal factor F t =\),15

F =Ü,

O'j

D :5' =O,:? a

o

Ll./: complexi:t;y f8.ctor

=

2.10 ' '

=

5

,

5

productie= 100.10

6

lb/vr

kosten per function21e' 3ro2P= $ 0 ,50.106

acht p;roepen zi,ln aanweziG: ;18 tot8.1e i'1"est~rin~ bedra'ln.;t

::lan:

Proces 6

maximum temperatuur ~OO oK

maximum (iruk 1 atr'.

materiaal factor

;)C

complexity factor

=

2

.

10

" - '= ~ , S5

6

product ie= 100.10 ~b/yr

~osten

per

f~nct

io

ne

l

e

~

roe

p=

S

0,~

.1

06

vier function01e ~~ocpen zijn aanwe~ig;de totale kosten

bedra~en dan:

6

4 0 _{c ,}~ _{.~ .}'_. LO _{• ....,} I 7" _{) ' ) .} -, _{_. ,} C' _{l j = J} .c 4 c:.OO _{~ _ _ • .:.._}

noo

Indien Vlij nH de Jcrkrc:--::e'1 \'!aard.en CGns 'net elkaar p;a:3.n

vergelij~en dan zien wi~ daJelijk dat 1e investcrin-skosten

nrocesseG, di p uit~~an v~n Sa(N07)~ beduidend lager

:1

'-a;nr:~oni8.~: •

Dit was oak wel te verwachten da'r het P&s~pn~s81 in het

ene r,eval veel r Lj ;er 8.,'1:1 'i-oxvdcn is do.n in het andere

~cval . Het zal d~s veel ~eer ~oQite kost~~ uit een arm

N-ox~l\le men'!.:sel p,'n 7,01fd2 ~:O' .. i . ,:~-i--:: ;mur te bereiden.

Vooral de hor;eiru>: ~:,;sorptie tot '0 r-r;',i. ,i levert epn

['"root vcr3chj_ L o~' ; inrl.ien \'li,j de kost,.è,l van de C':rondstoffen

even bui ten besch01.l\':i."9: lateYl is ~e ,- vo l'''ens deze bereke

-f: .. n ''': 0 e ,I k 0 Der C" Q con een I:; n~ ,'r: z IJ 11 r 172 '-, ~ t , :l oor u i t te ga' lil van calciu~r.it:,a;'

'\

.W

I

'·

.. (' •

.

-~

.

..

• ,

-Samenvatting vande

kosten

v

a

n

allp. zes processen met

een

productie

van 100

.

106

lb/vr.

De kosten

felden

voor het jaar

1957(E.N.~.

index=72Q)

Met behulp van figuur 15

uit

het verslag van eusell zijn de

kosten ook

uit~erekend

voor

het

jaar

19

65

(oktober).

De totale bedréw

;

en

zi,~n

vermenigvuldirrd met

986/720=1,37

proces: àant.f.u. kosten/f.u. totaall957 tota

a

l 1965

1 6

$0,Ll.5.10

6

$3,6.10

6

$4,9.10

6

2

₅

$0,4

5

.10

6

$3,0.10

6

$4,1.10

6

3

~

$0,45.10

6

$3

,b

.106

$4 ,~.10

6

4

₅

.'I!0,55.10

6

$3,7.10

6

$5,0.10

6

5

8

$0,50.10

6

$5,3.10

6

'

$7,3.10

6 6

4

$0,30.10

6

$1,6.10

6

$2,2.10

6

Bij de vergelijking,; van

deze

processen moeten wij vooral

niet vergeten, dat de processen 1,2,3 en 5 als eindproduct

60

%

salpeterzuur hebben en

proces 4

de

~irecte

bereiding

van 80

%

zuur betreft;proces

6 gaat

uit van

60%

~uur

en

daarbij wordt door destillatie 80% zuur verkrerren.

Hieruit blijkt duidelijk,

dat een destillatie

~e~ ~o~ee1

geld. kost

.

Een eventuele bereiding

van

100% zuur door destillatie

van het bi

.

j proces 4 verkregen product

betoort

dus zeker

tot de mogelijkheden om

goedkoper

tot het gewenste

7a.

Voorbe01d van een ber~~enin~ v~n een warmtewisselaqr

met behulp van tabel 2 uit het versl~~ van Cusell.

De kosten gelden voor het jaar 1961(E.N. Q.factor=845)

In de en~ineerinf, news-ro~ord kan men de huidig E.N.R.

index vinden en de kosten van do apparatuur dan met x/845

vermeni~vuldigcn . (x=E.N.~. index aD een bepaald tijdstip).

Berekening.

---

-

---Stel het warmte uitwisselend oppervlak op 1200sf.

/

/

In mijn

ver

s

la~

heh ik als omrekeningsfqctor voor

m~

'

naar

:~~

square feet

8

aang-enomen.ln werkelijkheid is dit lo,o~

voor Q9 praktijk wordt -meestal R ~-a~en.

Op blz. 21 in Cusell zijn verslag vinden wij nu onder

SheI1 and Tube Heat Exchanger een warmte wisselaar van

do afmetin~en 400-2000 sf.De kosten v~n een warmte wisselaar

van 400 sf kost $3000 uit~evoerd in koolstof staal(c.s.)

Het oppervlak is drie ma;-ü ~o groot geworden het(2;een

inhoudt, dat de kosten daarvan worden:

3exponent=30,74 .maal zo groot als een

wamtewisselaar van 400 sf.

totale kosten 30 ,74.$3000

De warmtewisselaar moet echter uitgevoerd wor~en in

roestvri,j staal.

Op blz.37(Cusell) zien wij dat de apparatuur kosten dan

met 3 vermenig~lldigd moeten worden.

De installatie kosten, die normaal 3,5 maal de apparatuur

kosten bedragen worden nu echter kleiner •.

Dit vinden wij op blz. 38 fig 14.

Material cost ratio is

3

,

daar uit volgt dat do ereöted

cost factor 2,2 bedraagt. Dit houdt in dat de installatie

factor niet 3,5 is maar 2,2.

Total~, kosten van de warmte wisseJ.,aar met alles inbegrep~·n

zijn nu: $ 3. ?,2.30 ,74.3000=$45000

I

...

_',i . , ." ," . . ,li . ~ ...}. _., ";".,.1 ., ;(". " .,;." .e . ,t .'

.

'\":'

.

.;

I

.

I

I

-...

7.

Berekeninp' VIJ.n de J.Dar~~e anTlaratuurkosten. ---~---~---Proces 1 vlampijpket~l : uitwis:::;elend oppervlak:240 l":12 ,', r'L~ kosten: 5~ " .t3000= $ 10.000 2000 sf

tocsla~ voor gpbrulkte staalsoort(3l6) ~ 20.000

i nstallat ie factor 2 ,2

totale kosten: $ 66.000

Eerste gaskoeler:

In het versla~ van Steenwinkel hRd deze een uitwisselend

2

oppervlak berekend van 113 ID, ;de warmte

overdrachtscoeffi-cient was echter te laas .

H et nleuwe oppervlak . bedroe~ nu 65~ - 2.

.

Kosten:

1,5

o

,

74

.

~3000=

$4000

toesla~ voor materiaal=$8000

installatie factor 2,2

totale kosten:1 26.400

Beiden zijn berekend op de door Cusell aangegeven manier~

Op blz 21 zijn de ~evevens te vinden voor de berekening

van de warmte wissela~rs, eventuele toeslagen

6p

blz.37

e

.

v.

Er zal zoveel mogelijk naar ~estreefd worden de kosten

van de apparatuur uit tabel 2 van Cusell zijn verslag te

haleno

In somrr.ige gevallen ,indien over een apparaat te weinig proces gegevens bekend zijn zal een schatting gemaakt

worden van de kosten ~oor uit te gaan van grootte van het

apparaat en de massa stroom door het apparaat.

Een massa stroom van 3061 kg/uur wordt van 1 atm. tot

5

atm. ~ecompresseerj.

Bij een rendement van 0,5 zal het vermogen van de compressor

=jObl/3600.100

kW

=

85

kW kosten

=

2,30 ,96.fl1500 =

P = 170 kW = 230 HP as

$25.600

materiaal factor = 3 totale kosten

=

$134 • 4 00 installatie factorl,75

I

I

/

I

..

',,"-' '" .. ~;. .... .i '

. *

.

'

.

''\ ,"11. , ' . "~~)

.

"

.

.

~~ O:tQ.,\':/o...AJ1Ot~..ot','

2,

k.~~: ~ ~b.-=oo· (RN~)

t:'~ ~

~~.' J.,~

J

~

<AA

RUs.)

1

e..»'2'io.J.Q .•.

MJJJ..

#

~

ö.

= .

..

l,

- - - _ . - - - - _ . . .

-8.

Stel diameter= 2,0 meter en hoo~te = 5 meter

Met behulp van de werkdruk en fi~uur 12 komen wij tot een

wanddikte van 9

mmo

l- m

3

roestV?i,jstaal

weegt ""8eOt}

-kV,~

-

F"

~

'&'J1:>o

ti

-1

f."",-~

.

[!:elt/icht kolom = oppe~te. hoo~te. (dikte+2mm)::2, 7 ton

Bij deze kosten komt no~ een toeslag va~ 100% voor het

toebehoren.Materiaal factor

3

. Totflle kosten van de kol.om :

.

2.3..,

$6500=$ :29.000

-~~~~?

De koeling van het gevormdr zuur is niet uitgebreid

behandeld, i ;<: schat de kosten van deze koeler in roestvrij

staal op t!Q~QQQ

~~_~~~~EE~~~_~~!~~_

Deze wordt uitgevoerd in roestvrij staal 347.

Diameter:l,40 m

Hoogte : 6 m

Wanddikte: 5mm (blz.30)

j;:

Gewicht:

~

_

~?,l.l,4.6.

0

,

0~~

,

5

ton ./ ..

<tA

...

~~'Xl,to~..A

..

U..A';'~~

Kosten = $6500 toeslap;-voor toétrehurên :h6500 .

toeslag voor het materiaal $39000

kosten schotels :diameter 4 ft =1,65. $345 =$560

acht schotBls zijn aanwezig = 8. $560 =$4500

totale kosten bedragen nu $56500=f160.000

~

---Over de koeler ,die het zuur koelt alvorens zij de stripper

binnen komt zi.jn weinig proces gegevens bekend.De kosten

worden ~eschat op f!Q~QQQ.

~~_~~E!12E~I

Hoo~te 6 m ;diameter 1,5 m; druk 2 atm.

\vanddikte 3mm

Gewicht: 8. ) ,1.1,5.6.0,005= 1,1 ton

kosten $/~OO, toeslag voor het materiaal 5 8000.

Totale kosten $ 12000= f3~ .000

De kosten ,die d~ opslag van de ~rondstoffen,tussenproducten

en producten met zich mee bre~~t, bedragen f!QQ~QQQ

, .' ,~, " . ,o:~ " .~.'

-

.

.: 1 ,'. :i~ ,

.-:"~

." ",f.'

l 'cJf.:: • ,~ç :i., '

..

I

.

I ' / I'

I

Alvorens

een

vergeli~k te maken tu~sen do eerste drie processen en t evens ~~n tussen beile metodes om tot de

investeringskost en te komen zull en eerst de kosten van

het koelproces in proces 2 en 3 bere ;'~end word!~~n.

Steenwinkel is in zijn verslag tot de conclusie gekomen

dat proces

2

goedkoper is dan proces

3

,

Hij kwam ook tot een kostenvergelijk van 2 : 3 =124.000:j47.500

. Met één ding heeft hij echter geen rekening ~ehouden en dat

is het feit, dat reeds de helft van het te absorberen N0

2

is omgezet alvorens de ~as stroom de absorptie toren bereikt .

De kostenvermindering va~ de absorptie kolom en d~ koeling

most daarom ook in rekening gebracht worden.

Proces 2·

--

-

---2

Er was een warmte wisselend oppervlak berekend van 90 m

uitgaande van een warmteoverdrachtscoefficient van 20.

Men kan echter bij deze berekeningen gerust een waarde van

40 aannemen.Het oppervlak wordt dan 45 m2

=

3S0 sf.

De kosten bedragen dan:

70,/+L~.$1200 =2,36.1200= $2800

Daar het apparaat van roestvri,~staal 'vJordt gemaa;Zt !iloet

men de kosten met d ', z .~. :Tl3teriaal félctor verl1enü,:vul

-di~en, die in 1it geval .3 bo1raa~t .

De installatie factor bedraag+'2,2

totale kosten :;: 18. !~80

De verdere kosten factoren ~lij~pn in dit proces hetzelfde.

~j~~~~~f_~Q§t~nl S2~G = 1600

materiaal factor 3.600=

1

1800.

De lenrte van de toren beiraa~t 4,27 m , de jiameter 0,08m.

De wanddikte bedraa~t 4 mmo

Het totale ~e'JlJicht = 8 .3,1.4 _{,5.0 ,006} =

0,57

ton.

De kosten zijn dan $ 2000, een toesla~percentage van 100

voor het toebehoren en een materiaal-factor V3n

3

.

'rotale kosten van 11e sn:,oei toren in roe5>tvrij-s t3.al :

•

•

';. I....

10.

§alpeter?'~koeler

Het koelend oppervlak

bedra

~g

t

25

~2

= 200 sf. De kosten zijn dan

40,4~

.ti 1200 =

~2200

Met een materiaal-factor van 3 worden de totale kosten

$ 6600 =

f

18000

De installatie- factor bedraa~t 2,2, dit bren~t de kosten op

f39.

60

Q

In dit proces worden 2 van zulke koelers gebruikt; de tweede dient voor de koelinv van ie oxydatie-toren.

Oxydatie-toren

De diameter van de oxyda tie-toren = 0,S2 m , de hoogte lm.

De totale kosten schat iK , bij gebrek aan voldoende gege

-vens, op

f

2500Q.

De absorbtie-toren

Zoals reeds eerder bij de kosten-berekening van dit proces

is vermeld, wordt slechts de helft van de in het totaal te absorberen N0

2 in deze kolom geabsorbeerd.

De kosten zullen hierdoor, vooral door het feit dat de nood-zakelijke koeling van de schotels stukken goedkoper wordt, verminderen.

De totale kosten bedragen nu.

f

~20 ~OO.

Vergelijking ~ de kosten

Zoals reeds vermeld is het een zeer moeilijke zaak on tot een raming van de kosten van de oven met stralingskap te komen. Zoals wij ook hebben aangenomen bi~ onze eerste

berekenin~ van de investering, zullen de kosten van de oven

f

500.000 bedragen.

De opslag van Calcium-nitraät en Calcium-oxyde en tevens

het vervoer van de~e v~ste stoffen van en naar de

reactie-plaatsen, vergen vrij grote investeringen.

Ik wil daarom voor deze opslag en dit vervoer een extra

kosteri-factor aannemen, waarbij dan de molens van de oven inbe·g;repen . zi jn. C\otale kosten g:escl1a t op

f

100.000

.}~, .. ,~ . "': .. ~' .. -', :' . " I;'" , ~ .. 'S"" 11.

De kosten van de diverse apparatuur gelden voor

. "

. verschillende jareno

De kolommen ,waar de installatie-factor nog bij moet komen

in tegenstelling tot de overige apparatuur,gelden voor het jaar

1963.

Zij zijn b,erekend met behulp van figuur 10 op blz. 9(Cusell)

Alle andere apparatuur berekend met tabel 2 geldt voor het

jaar 1961.

Met de E.N.R. index kan dit weer terug~ebracht worden

tot· het gewenste jaar.

Indien wij nu alle apparatuur kosten optellen zien wij, dat wij tot een veel te laa~ bedrag komen.

Dit is op de allereerste pI qats te wijten aan het feit . ,

dat geen volledige apparatuurlijst aanwezi~ was.

Het is trouwens ook wel erg moeilijk om een dergelijke

lijst op te stellen zonder dat een proeffabriek of een

nauwkeurig voorontwerp aanwezig is.

Men krijgt echter een kleine indruk wat de belangrijkste

apparaten kosten.

Een totale investerin~ te berekenen met d~ze metode is ommogelijk ..

, Bij de apparatuurkosten komen nog die van de leidingen

\ electrische voorzieningen,ontwerpkosten,bouwkosten,

1

voorraad~osten,grondprijs

e.i.

, -De enige conclusie ,die wij uit deze kosten ramingen

kunnen maken is, dat het niet veel uitmaakt welke soort

koeling wij gebruiken.

De koeling bij proces

3

is volgens mij d~ beste omdat de

omz~tting van het N02-~as eigenli~k in twee trappen ~eschiedt.

De koeling ,die een zeer belangrijke rol bij de absorptie

van ND

2 speelt wordt nu ei~enli,lk in twee &!;e-:leeltes gesplitst., Dit komt de absorptiesnelh~id in de kolom ten goedo,

terwijl ook de kosten van een &!;rote koeling dalen.

Proces 4

Uit het versla&!; van Goossens en Smit is mij ~ebleken.,dat

de door hun voorgestelde warmtewisseling van de warme

nitreuze ~assen met de af~assen van ~et absorptie systeem

niet voldoende is om aeze zodani~ af te koelen, dat de gassen

een temperatuur bezitten van omstreeks 50 oC, zodat dp

",

,

.

.,..'

12.

gassen

de

compressor met

e

en niet te hove

te~r;eratl1ur

verlaten.

Mijn

voorstel is

dan

ook o

m

,

evenals

in

de vorige urocessen

een vlampijpbouilleur-l<:etel

in het

p

roces op te

nelen

.

De

warmtewisseling

f1e+: ie

af,~assen

kan

da

n

3.1sno!2; vo'or de

gaskoeler

plaa~svinden.

BerekeiÜng

van

de

kosten

va:~. (ie~paratuur

COIIwressoren

Het

v

erm

o

gen

dat de

co

mpressoren

~Dnemen bedraa~t

350

k~ ,

350 kW

=

460

HP

K

ost

en

:

4

,6

°

,

96

.

$11

.

500 =

4,3.11.50

0

=

$

S

O

.

OOO

Materiaal

-factor

v~n

3

.

Installatie

factor

1,75

Totale kosten

$

260.000_

Koelers

Het

uit

wisselend

oppervlak

bedraazt

10

m

2

=

50

sf

K

o

sten

1,

GO

,

Oê

.$

1500

=

$

200

0

Installatie-factor 2,2 Materiaal factor 3

Totale

k

osten

$1}.200

-Twee van deze

koelers woruen

gebruikt

•

Absorptiekolom.

'

De kolom is

op

g

ebouwd

uit twee secties:

eerste 17 schotels

;hoogte

7 meter,

diameter

0

,6

m

2

koe

l

end

oppervlak 2 m

De schotels bestaan

uit

zeefplaten.

tweede

17

schotels ;hoogte

7 meter

,

diameter

0

,

1:-0

ffi.

2

k

oelen

d

oppervlak

27 m

.

gewicht

~erste

de

e

l:

'G

=

7~8.3,1.0,4.0,007=0,5

ton

Gewicht

tweede deel:

G~7.8.3,1.0,6.0,007=0,G5

ton

..

,

totaal

1

ton

kosten $4000

'

toeslag factor

voor

het toebehoren=

$4000

De materiaal

fa~tor

bedraagt 3

en

de

installatie

factor

2,3

Totale

kosten

$55

'

.000

Kosten zeefplaten: 34.$200=

$6800

=11

9000

Kosten kO'elin

g

:

'.

.

"

"

.

-. ~.'" ;. . ~~'!::"; W' " 13. 2 :--. et koelend oppervlak bedragt 25 l!l =200 sf _ 0 ,1~4 <tt Kosten 4 .1200 =~ 2000

Hateriaal factor=3 installatie factor

::2,2

totale kosten=$ 13200

De kosten die door de ho~ere druk wat hoger zijn komen te

liggen zijn in verhouding met het eerste proces niet

veel veranderd.

Indien wij de eerste berekeningswijze bekijken zien wij

dat deze dezelfde uitkomst ~af,verhoudings~ewijsgezien.

2

Het warmte uitwisselend oppervlak is 10 m = bOsf

kosten: 1,60 ,62.$1500

=

$2000

installatie factor

2,2

materiaal factor

3

""totale kosten $13200 ~~!H5~E

Lengte 2,5

m,

diameter lm .

kosten van de meng er in roestvrijstaal

fZQQQ

.

Q~!!!EE~~~~E

Volgens het versla(",; van Cox Vlas het vermogen dat de

compressor opeiste 2400 kW=3200HP.

Dit komt neer op een investering van f600.000.

!fg~~Y~Eh!!!!!~E Warmteuitwisselend oppervlak=168

Ko~ten: 2,75

0

_,7

4 .$3000=$6000 2 m =" 1100 sf

installatie factor 2,2 materiaal factor 3

totale kosten:S 39600 Voorverwarmer.

~armteuitwisselend

oppervlak = twee maal 50 m2 =400 sf

Kosten per stuk ~3000

materiaal f~ctor 3,installatie fac~or 2,2

a·

• ,

.

ol

•

11 ...

l

- - -

.

l il . \ Convertor

De diameter van de convertor beiraagt 0,90 m ,verder zijn er

weinig r-er:evens over de afmAtin'Te! h")ketl.l.

De ramin~ van dp kosten i s : f~QQ~QQQ

La IJJont ket el

De ketel heeft een warmte uitwisselend oppervlak van

423 m2=3400 sf

De oververhitter een oppervlak van 236 m2

De economiser een oppervlak van 758 m2

Deze oppervlakken zijn zo v,root dat met de tot nu toe

gevolgde reken~etode ~een reeel antwoord te verkrijgen is.

De La Mont ketels zijn in de handel te verkrijgen en

wor-den geraamd op

f

700.000 per stuk met deze afmetingen.

De koeler-condensor

2

Het koelend oppervlak bedraagt 1750 m =14~)00 sf

Indien pijpen ~enomen worden van 25 cm diameter, dan is er nodig. 2273 meter pijp.

Prijs per strekkende meter volgens de NAP(blz.21)f 260

Totale kosten komen dan op t~QQ~QQQ

!2~~~E~!~_t~!2~_

Hoogte van de kolom is 12 meter,de diameter 2 meter. 40 klokjes schotels zijn in de kolom aan~ebracht.

gewicht van de kolom: .

G= 3,1.12.2.8.0,01=6 ton

Kosten $13.000

Toeslag percentage voor het toebehoren 60

%=

$7800 materiaal factor

3,

installatie factor

2,2

totale kosten $ 143.500 '.

De schotels kosten per stuk 21,72.$345=$1150

aantal, schotels 40 totale kosten $45000=fh~Q~QQQ

Bleker .

Ove~ de bleker ook weinig proces gegevens bekend •

De kosten zullen f~Q~OO~bedragen.

'" .

/

':

/

..

.I .,4.' ,. , 'J~:' , til

..

. , ~., " ' ." .~' .. ~ ", ~' ••. >-' . ; ,

•

..

•

l So

Wij zien wederom, dat (leze kosten in dezelfde verhouding liggen t on opzi chte van de e·Tste processen ;zoa18 ook

met de eerste berekpnin~s metode tot uiting kwam.

De werkelijke kosten zullen op het o~enblik me' r na·lr de 15 ~iljoen l iv,gen dan naar de 10 miljoen, met het oog op

de prijsstijgingen sinds 1961 .

Proces 6

Destill~tiekolommen

De hoo~te van de kolo~ bedraagt 7 meter, de diameter 4,2m Het aantal schotels ,l~.

gewicht van de kolor.l :L+,2 . ?,1.'7.,~.0,01 = 7,7 ton

l<::osten :$15.000

toeslaR voor het toebehoren 30

%

=

$5000

toeslag voor het materiaal is 3, voor de installatie 2,.3 .

totale kosten $ l?~.OOQ.

Kosten schotels :

(13

i5

)

1

,9l.

~37

0=

$2300

materiaQl factor 3

totale kosten $6900 =f!2QQ~

Twee van dergelijke kolommen bezitten wij.

Y~~~~~_~EE~E~~~~E

Wij bezitten drie blaaspijpen en twee atmosferische

condensors.

Door t e weini~ gegevens worden de kosten ~eschat op

t.~'d.!.QQQ

Condensors

"

.

Wij moeten ~980 kW afvoeren, hetgeen neerkomt op een

2

wamte wisselend oppervlak van 50 m ~ 400 sf kosten $3000

materiaal factor 3 en installatie factor a,2

t otale kosten: _{$ :t9.800}

Kookketels

. 2

Het warmte wisselend oppervlak bedraagt 900 m ~7200 sf

/

. . · . l

.

..

•

[

" i :' , " . . ,;' , , I ' ';: .. ..'4 . .• ;;p ... ~.. .

:1,1,;,· ,

... ,~ ~~,:,.", l~' .

. , Bij deze grootte heb i~ niet ~enoe~ gegevens, d~ kosten

schat ik dan

0

'

fê~~QQQ

, "

I'

Van zowel de' condensors als de kookketels zijn er tv/ee

aanwezig.

Conclusie

Uit ~l deze kosten ramingen krijgen wij een vrij duidelijk

bee~d van welk proces het meest rendabel zou zijn.

Wat de kosten van de ~pparatuu~ betreft zien wij dadelijk

dat de invloed opde kosten door de ho~e materiaal factor. Echter de prijs van het product wordt niet alleen bepa cld door de investeringskosten.

Daarom is het interessant om de prijzen van de grondstoffen

van beide soorten processen te vergelij'ken.

NH

3 per 100 kg

134,50

Ca(~03)2 met 15

%

stikstof f22.

H~03 60

%

19,10 /lOOkg

HN0

3 98%

143.

/100 kg

} k'

d, /f''(\' r

per 100 kg )

Hieruit zouden wij snel de conclusie trekken ,dat het proces uitgaande ván calciumnitraat het meest aan de ver-wachtingen bea,ntwoord.

Wij moeten echter niet ver~eten ,dat bij de reactie van NH

3

met

z~u~stOf

veel warmte vrijkomt die .later ,inhet proces

I •

zeer nuttig gebruikt wordt.De verhitting van de af~assen voorziét vrijwel geheel ,in de energievoorziening 'van de

compressor.Daarbij komt dus nog de niet onaanzienli.~ke

'stoomproductie

van

de La M~nt ketel.

,

' Bif ..

de

eereteprocessen moet alle w~mte, die in het proces ' verkrege'n wordt toegevoerd worden door de verbranding van

aardgas.Om' nu een duidelijk beeld te krijgen van de kost-prijs van het salpeterzuur bij beide p~ocessen is het nood-zakelijk alle benodigde kosten van grondstof en energie

j I

/

te bekijken, slechts dan is het mogelijk een uitspraak te doen

W

P ","",

~

1

,--... r--..

rL

v

-r3~~

I

_I~

~2-(

1

~

2

~'t:

II

~[:::::t""t-3

Ba ---

[Di

~

4

r----Ä

~

-4

l2

I

A

'---""

:=L-

5

~I'

I I I I I

--

_r--,

-g-

I

-n

- 1 ' - . . /

~~

I i I i - I----~ I I I I I I I

-r---,

I I \ I

5

~ \ I t~----I--...I

J:

w "

'

lm,~

§

""""""""

"

"

"

1

~ ~

=

r--,

IJ

r-1

I

rr

-

-0

0

8

\

0

}

L-

₀

0

0

\

8

I

0

0

0

8

0

J I

0

0

0

\

8

1

t -

₀

o

OPSLAG

(îî

OVEN md TOEBEHOREN

{ij VLAMPYPBOUILLEURKETEL mot NAKOELING

Vl.

COM PRESSI E mot TEM PER ATUURVER EFFENING

~ OXYDATIE.{ OREN met K~kTL'1NG (ook ABSORPTIE)

lr6î

STRI PPER

~

k7î

OPSLAG EINDPRODUKT

kal

OXYDATIE TOREN mot KOELING

'

-~ VOEDINGSSECTIE voorg . . . on

~ CONVERTOR

'

-W AFGASVERHITTER mot TURBINE

----(,?) HD..toomproductle met LAMONl ketel"

~

(,?) REGEN KOE LER mot TOE BEHOREN

~ BLEKER

----~ DESTILLATIE TOREN (atm drukJ_

----i(16)

DESTILLATIE TOREN (vacuum)

~ VACUUMAPPARATUUR

BEREIDING HNO] FUNCTIONELE INDELING