Fabricageschema voor een smeerolieraffinaderij

I

1 I I

I

, I _'i , I ~ . r-"I , , --;r, -~:

.

~

IS~

f' I . i . I ' I , , , , "

I

, '"

=

~

,-t

~

I

~

li

, -I -I _ I'

--r

9 -~ !I

~

,

fl

I '

!:l

+ I ,

i

_1·

}

1_

-I 5 ' · ' !. I I ---,-~:

-,

-->

-:1 • .:- L ---~

. I

'

.

.

r -1

I

·2 ,.

--, ;' I ,

'

\11

k I

L

_.~,; '\. ..

-1

I ~ . I*--+ -f ' I .. --' ~~

.

-n

Jl.-

I

I

~

i

T ----. (

I

< ~ ij :z '"

I

, L _____ _

..

_.

..

.

'"

7 , r.:

..

-'.

,

..

. J 't ... . ', ; ,

"-.

_, t '.

Q .

'( ~ .t

..

~

..

,.

~

.-i .::' w.c.j.quik november 1959

U

u

pag. 1 • 2. 6. 7. 11 • 12. 13.

19.

Algemeen overzicht, fLL~ctie sneerolie, viscositeitsindex.

Overzicht s~eerolieraffinages.

Keuze van het proces.

.öeschrijving apparatuur en proces.

Bepaling van cle capacit eit. GeGevens voor stof-en warmtebalans.

Schets van het schema.

Stof-en warmtebalans.

Enkele eegevens betreffende furfural.

Toelichting bij materiaal-en stofbalans.

21 . Literatuurlijst.

u

1 •

1 . De belan~=!-jJ{S}~:functJ:~_ van smeeroliën is het aanbrengen van

een dunne oliefilm tussen tvIee over of langs elké).ar bewegende

(-I·,).CA ...

metaaloppervlakken. Hierdoor 'ifordt slijtage voörkomen terwijl

tevens energieverliezen door vermindering van wrijving afnemen.

Bovendien moet aan een smeerolie de eis gesteld worden oat deze

in staat is de wrijvingswarmte af te voeren.

Beide eigenschappen hangen van de viscositeit van de olie af.

Oliën met de juiste viscositeit worden gevonden in de residuen

van de ruwe aardolie- destillatie. De meeste smeeroliën worden

hierui t gefabriceerd, en "Tel in hoofdzaak uit fracties met een

kookpunt boven de 30000. ( 1.lit.)

Deze residuen bevatten vaak asfalt, was en polycyclische

verbin-dingen die in een smeerolie niet gewenst zijn.

Asfalt is namelijk instabiel en heeft de neiging koolstof te

vormen. De aanwezigheid van vlaS veroorzaakt een verlies aan

fluiditeit en werkt de normale oliecirculatie in een machine

tegen.Naphtenen hebben een lage viscositeitsindex en bovendien

bezi tten ze "reinig weerstand tegen oxydatie.

De viscositeit van een smeerolie is van bizondere betekenis voor

de toepassingsmogelijkheden. Een hoge viscositeit bij lage temperatuur bemoeilijkt de stroom van de olie als de machine

koud is, terwijl een te lage viscositeitsindex bij de

gebruiks-temperatuur er de reden van is dat er geen film van voldoende

dikte achterblijft om metaal-metaal contact te voorkomen.( 2 lit.)

Daarom is het viscositeit-temperatuur verband van groot belang.

Dean en Davis ( 3.lit.) classificeren een smeerolie met behulp

Vffil de viscositeitsindex. De definitie van deze

viscositeits-V

V

index luidt:

V.I·= __

1= __

~_ x 100 •

V

l_ Vh

Bij deze bepaling wordt uitgegaan van twee standaardsmeeroliën,

die bij 210~ dezelfde viscositeit hebben.Een van deze oliën

heeft een kleine ( olie H ) ,de ander een grote

viscositeits-afhankelijkheidvan de temperatuur.( olie L)

u

2.

u

2.

bij 100°F tussen olie L en olie H levert de noemer van de V.I. formule - VI-Vh.De viscositeit van de olie VW.arvan de V.I .

bepaald moet worden en die bij 2100 F gelijk is aan die van de

standaard oliën , vlordt ook bepaald bij 1000~ .Het verschil tussen

de viscositeiten bij 1000F van de olie L en de onbekende olie levert de teller van de V.I .formule.Deze methode heeft echter

een nadeel dat niet onderschat mag worden en dat is namelijk dat

het verloop van de viscositef~/;;jl,,?:: temperatuur niet lineair is.

t l . Een he-te-re-··~-e.fi:ni ti-e· van het viscosi tei

t-u. '1.1.

\00

temperatuur verband geeft Cornelissen uit

-gaande van de formule log v=-!- + B.

'r

x

In deze formule zijn A,B en x constanten

voor een bepaalde olie.ileze methode heeft

7°·C _{LO~C.. echter nog geen uitgebreide toepassing in}

~ ~ de techniek gevonden. (4.lit. )

/ /

I

,,~ \l~

::

F.'J.I.l"(

log v is de logari thme van de kinematische

L viscositeit .)

De raffinage van smeerol~e bestaat uit verschillende stappen die bedoeld zijn om de ongewenste componenten.te verwijderen.

Hierbij zijn de volgende processen te onderscheiden : ( 1 lit.) Asfalt verwijdering

Was vervdjdering Selectieve extractie

Ontkleuren

Asfal tvervd,idering - Het eerste proces om asfalt te vervlijderen

uit de smeerolie was een atmosferische destillatie. Hierbij

wordt echter tegelijk met de asfalt een groot deel van de olie

verwijderd .De kookpu .. "lten van vele goede bestanddelen , die

waardevol zijn voor de olie , liggen ~ zo hoog dat ze

eerder kraken dan verdampen.

tiet volgende proces Vlas de behandeling van de residuen met zuur.

u

u

3.

slik. Bovendien is het zuur moeilijk terug te winnen uit het slik.

Vacuumdestillatie was een crote stap voorwaarts in de srneerolie-bereiding.Bij deze destillatie gaat echter ook nog een deel van de olie verloren in het residu.

De asfal tverll'/ijdering l11et behulp van propaan is het laatst ontwikkelde en tevens meest selectieve en goedkoopste proces.

In de nabijheid van de kritische temperatuur van propaan lossen

de koolwaterstoffen op in de vloeibare propaan, terwijl de

asfaltenen niet oplossen.

\1asverwijdering- Petroleum-wassen bestaan uit koolwaterstoffen

die een smeltpunt bezitten van 50-1000 C. De wassen zijn

oplos-baar in koolwaterstoffen. Ze komen opgelost voor in ruwe ~ardolie. Petroleumwassen hebben een kookpunt dat in hetzelfde gebied ligt als de kookpunten van smeeroliën. Om deze reden kan er geen

scheiding door destillatie verkregen worden.

Omdat petroleumwassen bij lage t'-.:mperaturen kristalliser~m zijn

ze ongewenst in smeeroliUn die als motorolie wordt geb~likt.

\'1asverwijderine zonder gebruilana...1cing van selectieve oplosmiddelen. Door afkoeling ( hetgeen vroeger in de winter ~ehel1rde ! )

kristalliseert d.e was en bezinlct. Vanwege de lange tijd nodig voor afkoeling en bezinking l110et ee~ ~root aantal opslagtanks

beschikbaar zijn. Deze bovenbeschreven methode kan niet toegepast

worden op de lichtere , re g "ms-bevattende, smeeroliën. De

gevorP1dw was kristallen kunnen naI'1elijk noch door bezinking

noch door centtifugering verwijderd worden. Filtratie - ook wel

cold pressing genoemd- brengt in deze gevallen de oplossing.

Wasverwijderin~et behulp van selectieve o~losmiddelen. Het

gebruik van selectieve oplosmiddelen voor de was-extractie van

sneerolie starnt uit 1914. Het commerciUle gebruik van deze

oplosmiddelen voor smeerolie-raffinage is echter van later datum.

Dit staat in verband met het feit dat ~e oplosmiddelen niet in

voldoende grote mate te verkrijgen waren.Omstreeks 1925 kwamen

deze oplosmiddelen echter in voldoende grote quanta op de markt,

het onderzoek naar de wasverwijdering werd intensiever aangepakt

4.

Deze installatie 'ilerkte met een mengsel van aceton en benzeen als

extractiemiddel, later werd dit vervangen door eGn r.J.engsel van

methylethylketon en aromaten. Andere extractieprocessen voor de

wasveTIvijdering zijn : het Bari-Sol - , Separator-Nobel-, het

Edelneau Proces, de propaan- en de ureum-wasverwijdering.

Selectieve ~xtTa9ti~!~cess~~ _yoo~ ___ ~~ yer:wijcl~ring_

,!a~J~oly-~lische verbindingen.

Polycyclische verbindingen zijn on~ewenst in motorolie, (zie ook 1)

bizonder in verband I'1et h1ill lage viscositeitsindex. Polycyclische

aromaten kunnen echter ve~vijderd worden met behulp van een van

de vele extractieprocessen die hiervoor bestaan, te weten :

Het Furfural-, Duo-Sol-, Phenol-,Nitrobenzeen-, Edeleanu-, en

het Chlorex proces.In principe zijn al deze processen

gelijk-bij alle \vorden de ongewenste polycyclische aromaten geextraheerd en afgescheiden in de extractfase.De extractiesectie is in het algemeen hetrekkelijk eenvoudig, in tegenstelling tot het

gedeel te van de installatie dat dient tot teru[,ry.linning van de

extractievloeistof. Dit is meestal een tamelijk complex en

kostbanr geheel. In 1955 werd op 95~~ van de in de Verenigde

Staten geproduceerde smeerolie selectieve extractie toegepast.

Het Furfural-, phenol-, en het Duo-Sol proces blijken 'het meest

te worden toegepast.Alhoewel de belangrijkste functie van al

deze procesf.:;en is de viscosi tietsindex te verhogen worden ook

stoffen die de neiging hebben te oxyderen of koolstof te vormen

-bij gebruik- ver.vijderd.

Algemene overeenkomsten van deze laatstgenoemde processen.

Bij stijging van de temperatuur neemt de capaciteit toe, doch

neemt de selecti vi tei t VEln het extractierlin.del af.

Een toen~~e van het nantal theoretische schotels in de

extractie-kolom eeeft een vergroting van de capaciteit en de selectiviteit te zien.

Furfural-extractie. liet gebru.ik V[Ul furfural als extractiemiddel

biedt grote voordelen boven dat van andere.liet is niet-gif tie,

relatief goedkoop en in voldoende ~ate te verkrijgen.Furfural is

selectiever bij ho;:;ere tenperaturen dr-m de andere extractiemid-delen.Hij hogere temperaturen zijn de vloeistoffen minder visceus

';vat het transportve:r\;eIl1akkelijkt; het contact tussen olie

en furfural wordt beter mogelijk. De selectivi tei t van furfn.ral

wordt teniet gedaan door water.

Phenol--extractie. De selecti vi tei t van phenol stemt overeen met

die va~ furfural. Phenol is echter wel giftig en bovendien

is het bij kar::!.erter'1peratuur ( bij 4300 ) een vaste stof.

Hiermee moet bij het ontwerpen van een phenol-installatie

rekening worden gehouden. Aan de andere kant i s phenol minder

watergevoelig dan furfural. Het terugwinr.cm 'van de extractie

-vloeistof is voor phenol cenak..1{elijker dan voor furfural.

}?uo~ol-extractie. Het duo- sol 'l'ráakt gebruik van twee

extractie-\ .,t v:/

vloeistoffen, die niet mengbaar zijn. Propaan en een

phenol-cresol mengsel ( Selecto ) worden hiervoor gebruikt.

Propaan lost niet-cyclische materialen op en slaat asfalt neer.

Selecto lost asfalt, polycyclische aromaten en kleurstoffen op.

Het duo-sol proces heeft dus een dubbele functie, het vervlijderd

zowel asfalt ah1 de ongei'Tenste koolwaterstoffen. De installatie

is tamelijk complex, dit door de toepassing "an twee

oplos-middelen.

Finishin.§_~~m de juiste specificatie van kleur en neiging tot

emulsievorminG te bereiken moet de olie nog een nabehandeling

ondergaan. Na selectieve extractie is een klei-behandeling meestal voldoende.

In

andere gevallen is een klei- en zuurstof

-behandeling gewenst.

Schema van een smeerolie-raffinage.

""\"C.~ ... ~ "'''~'-C .. ol. tx-ö&-:...· ,. I ~ _.--"oJ 1 I 'IN:. . 1

r'·

L

> -~ -- -I I , 1 -.",

1-l_1

? .. ot-n. ... ~~ ::'_<_ .... èt!.'!":-\\:~~ I V \ I " ' _{:'pc'"opor.._<t.} .. . , eh . ..., ... "'-!. >. • ! ~ I p~ .. \,,,, he. C\e.w ... ...:.. \ r ·"I Ö >, --.-.;,. ~,.\~~~ ~'n:.cl..~ <:::s\~~ -,. ~~c.I..!>

I

u

2b. Keuze.:'l:§,~l.Yet _ proces. Het gekozen proces is de furfural-extractie

met behulp van een Rotatj_ne; Disc Contactor.

De keuze van dit proces berust op de volgende redenen :

! .Het is het Meest selectieve extractieproces bij vari~rende

condities en voedingen.

}?.Toepassing Y("ln de Rotating Disc Contactor maakt de installatie

geschikt voor de ver'i-rerkin[ van de meest uiteenlopende

voedingen.

c .Gecombineerd met de Rotating Disc Contact'Jr behoort de

furfural-extractie tot de goedkoopste extractieprocessen

voor de verwijdering van polycyclische aromaten.

Een vergelijking van de kosten voor de extractie van 1000 kg.

smeerolie geeft het volgende beeld:

Furfural fl. 2.50 per 1000 kg.

Chlorex fl. 6.00" " "

Nitrobenzeen fl. 6.50" " "

Phenol fl. 3.50 tt ti 11 (6.1it.)

~.De gerinGe giftigheid van furfural in vergelijking met

andere extractievloeistoffen en het niet corrosieve karakter van deze vloeistof draagt ook bij tot de keuze, evenals het

feit dat de scheiding extract-raffinaat snel plaats vindt.

~.Het grote dichtheidsverschil tussen olie en furfural

verge-makkelijkt de toepassing van tegenstroom-extractie.

f.De terugwinning van de extractievloeistof is niet moeil ijk,

mede dank zij het feit dat de dampspanning van furfural en

olie zeer veel verschilt. ( Bij 161 ,50 C -1atm. furfural

760 mm Hg, olie minder dan 2 mm Hg. )

~.De oxydatie van furfural bij hoge temperaturen ( boven 2150 C)

kan men tegengaan door de olie van te voren te ontluchten,

geen hoge temperaturen toe te passen en door in een gesloten

circuit te werken-dus nercens lucht toe te laten.

fJfocht er oxydatie optreden dan kan het gevormde zuur door

natriumbicarbonétHt geneutraliseerd worden, dit kan in de

leidingen e;einjecteerd '/forden, bij voorkeur op plaatsen waar

3

.

De rotating disc contactor. De rotatine di sc contactor (RDC)

is een nieuw

(1

955-

7.lit. ) type extractie-apparaat voor de

extractie in tegenstroom. De RDC beschikt voor de

furfural-extractie over een grote volumetrische efficiency -(ook bij

verschillende capaciteiten: vandaar zeer flexibel).

De RDC is ge~akkelijk en goedkoop in bedrijf te houden. De

installatiekosten zi jn geringer dan van vlelke bestaande

apparatuur ook, met vergelij~(bare efficiency. De contactor bestaat

uit een verticale cylinder, verdeeld in een aantal

comparti-menten door een aantal "stator"-ringen. Een draaiende schotel

op een verticale as bevindt zich in het midaen van elk

compar-timent. Boven het eerste en onder het laatste compartiment

bevinden zich de voeding-inlaten,furfural komt bovenin, olie

onderin de RDC. Door middel van ne zwaartekracht komt een

tegenstroom van furfural en olie tot stand. Tengevolge van de

beweging van de roterende schotels zal een van de fasen

gedisperGeerd vlorden. De grootte van de gevormde drt1.ppel tjs

zal afhangen van de snelheid van de roterende schotels.

Variatie van de rotor-snelheid Geeft een eenvoudige methode

de optimale extractiecondities te bepalen. Furfural wordt,

o~ de Vll1stigste werking te verkrijgen, meestal a~ngehouden

als de continue fase.

De top van de RDC dient als bezinkingszBne, en een breed

rooster is in de cylinder vastgezet om de furfural-inlaatzBne

te scheiden van de bezinkingszBne. Bovendien wordt "back vmsh"

toegepast. Door verlaging van de temperatuur scheidt een

pseudoraffinaat zich van de extract-fase.

Als de RDC in bedrijf is, wordt bij een druk van 2-4 atmosfeer

gewerkt om de fase direct naar de verwerkingsinstallaties te

transporteren. Het blijkt dat voor de extractie van smeerolie

met furfural 7 theoretische schotels nodig zijn.

De verhouding furfural/olie kan voor een bepaalde scheiding

kleiner genomen worden als het aantal theoretische schotels

toeneemt.Zeven schotels is echter het maximum. Vergroting van

-.

.

.

" f l(...~t,~ - ... "-o~'Q ... ~~~t 1° ' / óo;, /

/

, 2. ; \0

-t:"-rt .... c'--:.. """"'" ~e", S..-...-ec.,-ol'c. o\.",,.~\\~ ... "'1; ~-'-\-""-t" .... \.. ~ 1\

t-c.c"-

",,-<>.,_.1;. _l t.Q....o •.

~c."'ot-<..\~. O'f> o\'''''~~'t-. ..o

,,~ ... \,.,...(..Á":-"il .

-tl-\cot', :se.o ... \~

<... I;\-. '"j .

In vergelijking met een gepakte kolom van 33 meter (eveneens

7 theoretische schotels ) is de rotatine disc contactor flexibeler.

De efficiency van een eepakte kolom daalt aanzienlijk bij afname

van de hoeveelheid voeding. De kosten van een

;:me

bedragen 30-~O%

van die van een gepakte kolom die voor hetzelfde doel gebruikt

wordt. Met de Rotating Disc Contactor is het mogelijk zeer snel

VHn voeding te wisselen en de gewenste condities in te stellen.

(li t.1 0)

Efficiency. Toen8~e van de efficiency van de RDC bij (lit 7)

~.Toename van het aantal omwentelingen van de rotor. In sommige

gevallen ,vordt een maximum gepasseerd.

b. Toenar!le van de diameter van de roterende schotel.

~ • Afna.me var1. de diameter van de opening in de ti stator" -schotels.

d.Toename van de specifieke belasting.

~.Toenar.l.e van de stroomsnelheid van de t,';edispergeerde fase

bij constante stroomsnelheid van (18 contj.nue f['..se.

Furfural is bij de extractie de continue fase.

Als olievoeding \'Jordt een Mid Continent Deasphal ted Bright Stock

gekozen. (li t 11) Voor een gepakte kolom "wrat een raffinrl

at-opbrengst van 71 , 2~~ opgeeeven hij een furfuralj olie verhouding

- - - -_.

-9.

gebruikt (na te zijn gemene;d net het bodemproduct van de

flashcolonne-t-zie l ater ) in de pseudoraffinaat-tank), dan stjjgt

de raffi!l[~[l.t-opbrenGst tot 75, 41ó • De furfural/ olie verhouding

,",TD.S hierhij 5,3 en een refluxverhoudinr:; van 0,65 ( r:;ebaseerd op

volumeprocent en olievoedinc ) • Het extractmengsel scheidt name

-lijk de meer lx',re.ffinische structuren uit \'!~:.nrc1oor deze verhoging

in raffin[-l2.t opbre:n[:;st verklo,ard kan worden.

Yoor de EDe zal de opbrengst :Clan raffim.l)lt - bij de toepassing

van een p3eudoraffina'lt reflu .. x - n0é-; hoger ligGen.

b t ' t (~oel <;\Co.td<\ . . f f 1 l ' "Ir) d .

lJe Op rent;s v.Torn Op l. /0 - OlJ een ur ur: /0_.J_8 ver __ .ou lng van

3,8. en een reluxverhondinc Yim 0,5. Uit de verschillende

hier-voor 0p02[;GVe1'l vI::larden wordt voor de toptern.peratuur vrln de RDC

,dus de raffins.ntzijde, 1100 C en voor de onà.erzijde van de RDC,

de extrRctuitloop ,100°C aanGenomen.

Het raffinaat - bestaande uit furfural- olie, 10 voluI'1eprocent

furf'urrtl, beb[woerd op de olievoedinc en 80 volumeprocE::nt olie

eveneens cebc:seerd op de olievoedin[;T caat via een buizenoven

(fornuis) nw::.r éle furfnral-vacuunstripper 1 v.'c~ar met stOor:l de

furfural en olie V[~,:-1 elkaar c;e8cheiden \forden. Het boden:product

van deze stripper \'Tordt cebruikt om het pseudo raffinaat op de

vereiste ter:J.)eratuur te breneen. Na deze 1tTarmtewisseling wordt

het raffin'_'.at i:·;e},::oeld tot 700 C ( orl de olie voldoende visceus

te laten ) en n9.ar opslar::tanks verponpt.

Het topproduct : stoom + furfural -dar:p \'fordt gecondenseerd en

eekoeld . Dit gekoel de product wordt naar de azeotropische

sdeiding-tank gevoerd, v,Taar zich uit het furfural-water mengsel

een furfural-water - en een vmter-furfural-laag vormen.

Het extract wordt gekoeld tot 600C en gemengd met het bodemproduct

-( een gedeelte) -van de flashcolonne :"1.aar de pseudoraffinaat-tank

gevoerd .Als samenstellj_ne; va.n het bodemproduct van de flashcolonne

word taangenomen dê.l.t 255~ van deze stroom (volmneprocenten)

uit furfural bestaat en 75% uit olie.Reman (lit.10) geeft een

verblijf tijd , nodi g voor de scheiding , van 10 minuten.

Hierrnee kan de [~rootte van deze tank berekend worde!.l.

Het pseudornffinaat -vTt',arvan de samenstellinG aangenomen v.Terd

-c;aat via een vrarmtewissehl.nr :n~_~8T de RnC, het extract naar de

10.

Na verhittine komt het extract in de flashcolonne waar de

furfural uitgeflasht wordt. ( 2000 C - 200cm naar 1050 C en 12

cm.) Het bodemproduct \'lOrd t gescheiden in twee stromen.

De ena wordt eemengd r~et het extract uit de

pseudoraffinaat-t ank (voorvervmring), en uedero~ in het fornuis gevoerd- de

andere wordt in een afzonderlijke stroom door het fornuis gevoerd

,en verhit. Deze stroom gaat naar de tweede furfural-vacuum strip-per, waar extract en furfural ve.n elkaar gescheiden worden met behulp van stoom als drijvende kracht in de gasfase.

Het topproduct van de flashcolonne vTordt nanr een partiële

condensor gevoerd .Hier \vordt het grootste gedeelte van de

furfuraldamp + stoom gecondenseerd en afgevoerd naar de furfural-accu- de niet gecondenseerde damp vlOrd t naar een verhitter

gevoerd en vervolgens gebruikt als drijvende kracht in de gasfase

bij de water-stripping in de atmosferische waterstripper. In

de atmosferische waterstripper wordt de furfural-waterlaag

. uit de azeotropische-scheiding tank van 1tlater ontda<-.n.

In de tweede furfural-vacuumstripper vindt de scheiding extract

furfural plaats met behulp van stoom. Het topproduct van deze

stripper wordt naar een condensor gevoerd waar de

condensatie-warmte wordt gebruikt om de olievoeding op de juiste temperatuur

te brengen.Het gecondenseerde product gaat via een koeler naar

de azeotropische scheiding-tank. Het bodemproduct wordt na

koeling tot 700 C naar de opslagtanks verpompt.

Het topproduct van de at~osfeTische waterstripper wordt

gecon-denseerd en nn koeling naar de azeotropische scheiding-tank gevoerd Het bodemproduct -furfural met een vleinig 1/later - (Saat naar de

furfural-E!.ccu.

De atmosferische furfuralstripper dient om de furfural uit de

I'laterrijke furfurallaag vcm de azeotropische scheidinc tan1e

te vervvijderen.Hiertoe \fJOrdtonderin deze kolom stoom gebracht.

Het bodemproduct \<!ordt !.lfgelopen naar de se\{er. ( afvoerleicHng) Het topproduct 1,'Tordt gecondenseerd en gekoeld. Ook (I.eze stroor~

In de furfural-e,ccu iCl een stoomvervmrming rmngebracht orn de

furfural-.:roeC1ing op de juiste tel11perr,tllur in de RDC te brengen.

Hovendien \tiOrnt er de furfurrü, (lIDe op diverse pl.'1rtsen ar:' }",-·t

proces wordt onttrok~en, cesuppleerd.

De hoeveelheid olievoedilî.(; '\'iord t bepaald door de afI'l.etin{;en

van de RDC, de eicensch::lppen van de olie, de verhouding furfural/

olie i~3 ook rlede bepalend. Reman (li t 7 ) {~ecft de hoeveelheid

olievoeding voor deasphalted oil te weten 155 g8.1./hr.sq.ft.

Hij betrekt deze volmmeDtroon op de 7.t;n. floodintS rate en neemt

65~~ van de floodi'1g rr,te aan als veilice belm3tü'[; voor de RDC.

Bij _{het bereiken van de floodinG r}ate werkt de l(Qlom niet meer

als een extro.ctiekolom, extract en raffinp"gt \'TOro.en eemengd.

Voor de RDC 2000 , een ~C met een c1i8llleter van 2 meter, komt dit

per uur op i~O. 000 J<::ilo olie .Met dezlil hoeveelheid als bekende zijn

alle andere te berekenen.

Gegevens voor de berekeninGen van stof- en 1trarmteb~_· _ _ _ _ _ _ _ _ __ r _ _ _ _ _ _ _ _ • _ _ _ _ _ _ _ _ · _ ' · _ _ _ _ _ _ _ _ _ :llans. • _ _ _ _ _

Specifieke warmten(lit 12) van oliën voleen uit de formule

cp = A + B( t-15 )

vcr;5

Hierin 7.ijn A en B constanten.

Voeding

Raffinaat ExtrEwt

Daaruit volGen de enthalpiën

-2 Hvoeding

=

0.42t + 0.00045t Hraffin. = 0.44t + 0.00045t2 Hextract Hfurfural = 0.39t + 0.00045t2 A 103B ---0.415 0.90 0.425 0.90 0.405 0.90 Nul-basis

.

.

H 0 water 0 C ~15 0.900 0.887 1.02 =0 kcallkg

=

0.418t Hfurfuraldamp = 0.418 + 103,2

= 1 kcal/kg<?c Verdrunpinc;swarmte water 540,5 kcal/kg.

cp .water

-> A !_-' k..<t1 ... _! ~ ... i _' I y I J. ~_o..tr -::_ 0.""-"-, ---:1) < 1\ ç \o..'S 'n.colo ... c. . ~è :... ) 'c..-.... l I. ~I D v

".; ... 1-3.

.

\ ; I,' ' l l - , 'I ';.1 , " H " \\c\ -4. _{ê~~!=_~~_~~~~~~~!~~~_E~E_~~E~} , Apparaat:

TO

e

kg 0 kg F kg W Enthalpie (kcal/h. ) @Q. in Olievoeding 80 20.000 ' I _729.600

Furfuralvoedin(i; 111 ,4 92.300 4.297.591

Water in furf.vd. 111 ,4 40 4.456

Reflux olie 80 4.570 155.837

Reflux furfural 80 _{--- _'1~'122}

__

g!?Q~~~2

U

24.570 100.095 40 5.448.149

liDO.uit

---Extract 100 9.282 97.543 40 4.485.520 nr.koeler

Raffinaat 110 _---15.28E-3 _?~22g

__

2§g~§?2 nr. fornuis

24.570 100.095 40 5.448.149 Extractkoeler K1 _---.---

--In: RDO-extract 100 9.21-32 97.543 40 4.485.520 uit:RDC-extract bO 9.2B2 97.543 40 2.b81 .532 nr, pRraf:tRk: onttrekken _{- - - - - --- .!.~êQ~~2êê} 9.282 97.543 40 4.485.520 Fornuis-str_{- - - -} oOrrl Raffinaat-RDC. 110 15.2e8 2.552 962.629

U

toevoeren

---

---

---

460.441

Raf.uit fornuis 160 15.288 2.552 1.423.070 nr. stripper

!~f~Y~~~~~E~QQ~E

Raf.uit fornuis 160 15.288 2.552 1.423.070

stoom v.stripping 130 _{--- ---} 1._---270 832.256

---1 5. 2E-3E3 2.552 1.270 2.255.326

Boderrl -stripper 131 ,8 15.2r3d 12 1.006.992 nr.w.w 1

rrop -stripper 140

_---

2_---.540

_---

1 .270 1.248.434 nr.cond.A

---15.288 2.552 1.270 2.255.326

14.

Apparaat: '1,0 C _{kg 0 kg F kg W Enthalpie (kcal/h)}

Pseudo-raf. tank

---Uit extr .l<:oeler 60 9.282 97.543 40 2.681 .532

uit flash-col. koeler K 2 60 _---17.034

_{__}

~.d:2~

__

22Q!.1I~ 26.316 104.039 40 3.272.005 nr .warrntewis. 1 60 4.570 7.795 309.582 nr.fornuis-str.2.60 _{g1.!.I1~ _2~!.g11} 40 g!.2~g!.1g~ 26.316 104.039 40 3.272.005

U

\varmtewisselaar 1

---

-pseudo-raffinaat 60 4.570 7.795 309.582 bodempr.strippe~131 ,B

_1.2!.g§§

_---12 _1.!.QQ~!.22g 19.E358 7.807 1.316.574 Naar RDC 80 4.570 7.795 ·416.502 nr.raf.koeler 119, 1

_---

15.288

_---

12 900.072

---19.858 7.B07 1.316.574 Raffinaat koeler

---K 3 invoer 119, 1 15.288 12 900.072 uit-nr. opslag 70 15.288 12 504.854 onttrekken

_---

_~22!.g1.ê 15.288 12 900.072

U

Fornuis-stroom 2

---Uit ps.raf.tank 60 21.746 96.244 40 2.962.423 toevoeren

_---

_---

_---

8.161.077 21 .746 96.244 40 11.123.500 nr.flashcolonne.200 21.746 96.244 40 11 .123.500 bodempr.flashcol. door..fornuis in kolom _{- - - - - --- _~!.1.!.~!..!.§7} Flashcolonne in

_---

21 .746 96.244 40 14.535.667 bodem-product 140 21 .746 8.294 1.825.353 nr.K2 en extr. strippinj

top-product 105 _---

_êI!.22Q

40 _{1.g!.71.Q!.~11 nr.part.cond.}

15.

Apparaat: TO C kg 0 l\:g F kg\1f Enthalpie(kcal/h)

Partiële Condensor

---invoer 105 87.950 40 12.710.314

damp uit P.G. 105 4.364 10 475.949 nr.verhitter

vloeistof uit 105 83.586 30 3.592.075 onttrekken

_---

_ê!.~1~!.~2Q (37.950 40 12.710.314 Verhitter

---U

In:Damp uit PC. 105 4.364 10 475.949 toevoeren _---

_g72!.72ê

Naar atm. 4.364 10 751.707 ~§:~~E=~~E~J2J2~E· 161 ,5 4.364 10 751.707 uit azeotr.sch. t ank 40 _{1!.1~1 ~Q~}

_{_21!.112}

9.091 312 842.822

topproduct stro 111 402 302 254.958 nr.condensorB

bodempr.strip. 161 ,5

_ê!.§ê2

10

2ê7!.ê§1

nr.furf.accu

9.091 31'2 842.822

Condensor B

---Inv.uit strip. 111 402 302 254.958

Uit condensor 111 402 302 50.241 nr.koeler K 4

onttrekken _---204.717 402 302 254.958 Koeler K 4

---uit condensor R.111 402 302 50.241 Uit koeler nr.

aze otr. sch. tanJ( 40 402 302 18.801

onttrekken 31.440 ---402 302 50.241 ~2~~~E~!.!1§:~g~212~~~ bestaat uit 140 21746 8.294 1.825.353 nr.koeler K 2 140 17034 6.496 1.442.000 nr. fornuis str.3,140 _---4712

_1!.12ê

__

~ê~!.~2~ 21746 8.294 1.825.353

16.

Apparaat: '1' 0 C _{kg 0 ~{e F} kg _{liJ }~nthalpie (kcal/h)}

Koeler K 2

---invoer uit flashc.140 17.034 6.496 1.442.000

uit K 2 nr Waf.tk• 60 17.034 6.496 590.473 onttrekken _{--- ---}

__

~21!.2~7 17.034 6.496 1.442.000 Condensor

_---

A

uit furf.vac.str. 140 2.540 1.270 1.248.434

U

_{nr. koeler K 5} 140 2.540 1.270 299.871 onttrekken

_---

_---

__

21ê!.2~~ 2.540 1 .270 1.248.434 !f~~;b~E}~_2 uit condensor

A

140 2.540 1.270 299.871 nr.azeotr.sch.tk. 40 2.540 1 .270 93.269 onttrekken _{--- - - - - -} 206_---.602 2.540 1.270 299.871 E~!!.!~~!.~~E!EE~E_g Uit flashcolonne na verhitting 175 4.712 1.798 517.808 stoom v.stripping.130

_---

_---

_11.2

_111.!.1.1~

U

4.712 1.798 719 988.984 Bodem-stripper 108,6 4.712 3 224.660 nr.koeler6 Top-stripper 140

_---

_1!.122

_11.2

_1~1!.~g1 nr.cond.C 4.712 1.798 719 988.984 Koeler K 6

---Bodempr.stripper2.108,6 4.712 3 224.660 uit-nr. opslag 70 4.712 3 139.086 onttrekken _---

_{_ê2!.z71}

4.712 3 224.660 Condensor C

---Inv.uit stripper2.140 1.795 719 764.324

Uit condensor 140 _{1.795 719 190.460 nr.koeler7}

onttrekken

_212!.ê§1

- - - -

-17.

Apparaat: TO C ke 0 ke; F kg

vi

Enthalpie (kcal/h)

~~~;b~!:_~_1 Uit condensor C 140 1.795 719 190.460 nr.azeotr.sch.tnk. 40 1 .795 '719 58.172 onttrekken _{--- !.~!.!.§êê} 1.195 119 190.460 Condensor C

---gebruikt als w.w.

U

olie voor HDC:in 18 20.000 155.736

opnemen

_---

_---

513.864 20.000 729.600 olie naar RDC 20.000 729.600 ~~~!.!~E!!.~~!:~EE~E Uit azeotr.sch.tnk.40 219 2.587 108.145 Stoomv.stripping 130

__ 2g!

.

_§Q2.!111

279 3.508 711.919

'l'oppr. stripper 91,8 269 598 420.461 nr.O'J ndensor D

Bodempr.stipper 100

_---

10

_g.!2!Q

_g2!..!12ê

nr. sewer 279 3.50[3 711.919

U

Condensor D

---Toppr.stripper 91,8 269 598 420.461 onttrekken 350.980 nr.koeler K 8 97,8 _{g~2 22~ _§2.!±~!.} 269 598 420.461 Koeler K 8

---Uit condensor D 97,8 269 598 69.481 onttrekken 41 .063

uit koeler 40

_g§2

_22ê

_gê.!1!ê

_{nr.azeotr.tnk.}

u

u

Apparaat: kg 0 kg F ~2EE~~~=~~E22~_2 Uit flashc-bodem 140 4.712 1.798 toevoeren nr.f~rrf.vac.2 175 4.712- 1.798 ~~~2~E~~~g~!~~~~=~~~ In:uit koeler K

5

40 uit koeler K 4 40 uit koeler K 7 40 uit koeler K 8 40

Uit: naar atm.

furfural stro 40 water-stripper.40

Furfural accu

In: uit part.cond.105

uit water-str.161 ,5 Suppletie 20 toevoeren Naar RDC: 2.540 402 1 .795

__

g~2 5.006 279 1~1~1 5.006 83.586 8.689 25 92.300 kg \f 1 .270 302 719

__ 22ê

2.889 2.587

__

2Q~ 2.889 30 10 40 18. Enthalpie (kcal/h) 383.353 ~~1~12.2. 517.808 93.269 18.801 58.772

__

gê~11ê '199.260 108.145 _2~~!..!.2 199.260 3.592.075 587.864 209

__

111~112 4.297.591

- - - -- - -

-u

u

19.

5.

E~f~~al,de extracti~vloeistof in dit proces, wordt(lit.9)

gemaakt uit haverdoppen, zemelen en katoenzaad-doppen.

Algemeen kan gesteld worden dat het te bereiden is uit

pentosaan .... houdende residuën van plantaardige oorsprong,

welke bij hydrolyse pentose geven.

CHOH-CHOH I I CH OH CHOH-CHO 2

---+

HC - CH 11 , HC IC-CHO "0 pentose. furfural.

Furfural ,,,ordt naast de extractie nog gebruikt voor de

bereiding van nylon, synthetische rubber ( bij de extractieve

destillatie van C₄ ) en tevens als ingrediënt in

phenol-aldehyde-harsen.

Physische eigenschappen in lit.9 en lit.13.

6. Korte toe~~~ht_iE-J; _ bij ~e l!laj;~_!,i_~1.al -=-_~p stofbalans.

Daar van het merendeel der stofstromen die de RDC en

de verschillende kolOlDI11.en verlaten noçhtemperatuur noch

samenstelling bekend zijn, werden deze hetzij aangenomen

hetzij berekend.

\ ,De strippers zijn alle gepakt. Het drukverlies in een gepakte

)-f 0

I ... •

, "

l:'- -, -:-,>

r,1 ~

I kolom is namelijk geringer dan in een schotelkolom.

De vacuUMstrippers zijn na aanname van top- en bodemproduct

te berekenen. Als namelijk aangenomen wordt dat de

verdampings-warmte totaal door de vloeistof opgebracht moet worden , is ,

door telkenmale een andere hoeveelheid furfural in damp

overgegaan te denken - de samenstelling van de vloeistof

bekend en de temperatuur te berekenen. Is de samenstelling

van de vloeistof bekend alsmede de temperatuur dat kan de

dampspanning berekend worden. De dampspanning is ook af te

lezen uit grafiek 2, deze grafiek is getekend met behulp van

grafiek 1 door te veronderstellen dat de wet van Raoult geldt.

De atmosferische strippers zijn na aannane van top- en

bodem-temperatuur te berekenen. Ha aanname van de toptemperatuur liet ook de sarJenstelling van het topproduct vast.

I

I

u

u

20.

Furfural vormt namelijI;;: met l,'rater een azeotroop.

Als toptemperatwlr van de atmosferische waterstripper

werd 1110 C e;enomen. Voor de atmosferische furfuralstripper

o

werd een teT'lperatuur van 97,8 C aanGenomen.

Bij 111 0 C heeft het topproduct van de waterstripper

een sanenstelling van 80 mol% water en 20rnol% furfural,

de fllrfuralstripper(bij

91,8

0 C)heeft een topproduct dat

92 mol% water en 8 mol% furfural bevat. (grafiek 3)

Beide atmosferische strippers worden verondersteld ongeveer

10 theoretische schotels nodig te hebben voor de scheiding,

de vacuÜIDstrippers onGeveer 4.(grafiek

5

en

6 )

Door de temperatuur van de azeotropische scheiding tank 40° C

te nemen zijn de samenstellingen van de furfural-water

-en van de water-furfural-laag bekend.(grafiek 4)

De water-furfural-laag die naar de atmosferische furfural

stripper gaat bevat 10 gew.% furfural en 90 gew.% water.

De furfural-laag bevat 94 gew.% furfural en 6 gew.% water.

Door het opstellen van twee vere;elijkingen voor de

top-dampen van de atmosferische strippers en een materiaal-balans van de azeotropische scheiding tank kunnen de

materiaalstromen, voor deze drie apparaten, berekend worden.

.R_e.J2.~.~ats van de fabriek wordt bepaald door de

afze:tn!9-~J.j.j~_I!ect'l!.z:1 van de verkregen olie, dit wil dus zeggën

1n de nabijheid van zeer grote industriële gebieden.

Tevens dient het transport van zow€l de grondstoffen

als de eindproduct~n niet te kostbaar te worden door

ongunstige ligeing.

Het bedrijf is niet arbeidsintensief, zodat voor de personeelsbezetting geen grote problemen te wachten zijn.

1. Petrolellln ProcessinG. H.J.Henestebeck. 1959. pae.249 é.v.

2. Modern methods of refininc lubricating oils.

V.A.Kalichevsky. 1938.

u

3. Chem.lVlet.Eng. :L§ 618 1929. E.W.Deam; G.H.B.Davis.

4. J.O ornelissen. 'l'hesis Delf-t 1957.

5. The performance of lubr.oils. H.Zuidema. 1952. pag.157 e.v.

6. Petr.Refinery Eng(!nering, P . r:l.L.Nelson. 1958. pag.874.

7. Petr.Hef. 34 (9) 129 (1955) G.H.Reman; J.G.v.d.Vusse.

8. . Petr.Ref. 36 (9) 269-270 (1957) G.H.Reman.

9. Kirk-OthJTJer. Enc.Chem.'l'ech. 6 955.

10. Chem.Eng.Progress. 51 145 (1955) G.H.Reman; R.~.Olney.

11. Ind.Chem.Eng. febr. 1948. 221 L.C.Kemp e.a.

12. lnt.Crit.Tables.

2

151 .

l

Ij C 1 '1 f u _{ÓI o} \ \ ó o

'

.

-. ~ 'l 'J < --

.

--r ,

/

/

H .:J .~

-

_,

..

(J

o

o

,

{

_r

~

r.

r

T

"

J..

f f ol' f' N 00; IN

..

L (j' ,

.

.

\ '\ " \ .... \ '\' . _{' ..} \ \ ', \ '\. ." .\

..

\

..

:---" "- '- 't---~ lil

..

lil $ . ff/

ç'-"

"

... ~ •• _~"",L "- "-'- ' . o o Cl (I

"

"

,

. " ..

,

-" " "

o

'. "- "

o c ',.. o

'"

0 ~ 1 r 1\ \ -0 ~ 0

"

" o o '" o ;, L 9 '1 ~ 2f l J ",....; -,

-

l

·,

·

\1

'.

-, \ 1 , _ e"e ... ",,\<:.~t.:\ IS" r o..~ç.i n ... "'-. '$~ r~"\a C"· (0

•

~ o . t."<c. .. "",'-c:.,,,\: ~ ISo .IL .... \-f" ... <:. ~ 0 '" t-<, \,,~r .l~) ó a .l!- ~ (0 0 ! ~ :s- 0 rr- (11 _,- Cl'

m

)(

.,

fi r ct

o

0 ó

I

0 I ó ,., .:;;:: 0 ,~ iJ , 0 Cl' I ~ s

:F

(Jl

:r

,.

G (0

..

"Ó ~ 0

~

.,

G "1 0 ~ <T ~ \:"J i. rI' v -...,) \ '.

o

o

'i

_

T

ó ' Cl' o rJ o a- u I.P 0 á 0 _'7 -... I ~ ...,. / ., . .' l ... . . . -.. .. .

--.

6 ~ Vi 0 u ' -',. " ' o e . ... · 1 ---,.

,-' .. .. " 7 0

-

\ \ , I -i • (' ;;; . . ... . 0 ..

o

. ' -. \. ci-{"

...

~ j

r

J

rJ

! I' ~

,

jO : 0 ".

T

o __ ___ -__ · _ ,· __ ______ __________________________________________ _ :'0 ~ I' ' f" t

f.

: ei " of -reP : ti ~ ' VI n

.,

;

f'r-r

.,.-...-J...: """""" • : ~ p • :

::.

[

.

~

~

~

,c,...-~ ~ I :;-;-C) (""., _tSl

C"1~ ..:J~

ij.

d tf ... L.

06

o

o

r. f ,\ ~ L I

!

~ ;-c ~ r .• !,

t

$(-{. o ~:,-..-,. _ '. _, f ti' C 6 ~ __ _ C ,J, o I (J' ., -"-. -'-. iJI __

·

'~:t

-~

•. -: ..

~

..

'C

l

ll"

-~. ---- .-'. - -'--" ..., .-'-' .. (.: ~\ -..::-1

:;

\ ...

--l ..i '7 uo. f

-~ (; ! ~ r.-

>:

r -~ ~ t:fJ c o "" 0' o 1 I

I

~

; I

o

..0

.,

"

F' r Ol :;p

o

·

0

tI>