Toelichting op het schema van een ureumfabriek met een capaciteit van 100 ton ureum per etmaal

,.1',. ;: ,

~~'~

, ' .... ' 'f'; (,,~

.

J

•

~ Q;E' L, 1: C: If ,'j[ :E lt G.'

oef); het s::ch:ema' yan een ureumfab,r-ielt me';t. ee:n capa; ...

e:it.eit Tan;

roo·

t,on ure,wm. pe'T etmaal;

cr;

Jf:

Vt'an O;oS't:rom,..

D'el CJo'].iinyS'-traat 1.Q:'9:".

DE'L.F'T'.

E N IL 0, 11 D:::

Ui t.T:oe'rï.ngsilTo'rmen

T.[o,o;r- e·n na.d'.e~en d.ecr pro:c:e'S'seII :IV t' On ~~rp.. van e'en. U',rel.UIlt:a bor-iek

Kewze- en p-J:aa.:ts:ing:

.MTat,e'riaafr- en wa:rm:,te.bsJ:ans:en

t Be,rekenin'e;: der app'a;ra.t\l.ur.

" Theoret.is,che: acfl.e:id,ing;en 2',,-

...

ft'> _3'"

'.

.,

_'7/;. i\l: _1:1; IÇ _{Ji3' '.}

.'

~ _1.3:; 1IIF.; _J!8}~

1,

N'àd'at'

eJÛ.gé

algemene g'egevena: o'ver- ure;um "lierll,tre'kt. Z'ijn~ w,orden:. in aeze t,oel.i,chting de' teohn:ill:che: arewnbe:reidingen ve:rme,Id;

:Qït le1d:t to:t d'ek,euze'

van

liet Feah:i:ney proces"" d'a t vervolgens-ui tvoerig. beachre:v:en w,o;rd't,~

Met als ui tgangl!pu:nt. een pro,du<!tie: 'Van 1.00 ton ucreum per dag

worden d'an de mate'riaall.- en wfarmtebalans'en';. a1:smed:e' d:e app·ara .... tuur b'erekend'.

Beha:lT.e een li.teratltur!:.ijSlt: zijn aan. dez:e toel.ichting verkl.aren ... de f'iguren en grafieken t.Q·ege'Y'oe-gd:; :oez:e: laats:te he'bben S'lecn.t8':

kWSll.:î~a;tieve' b,etekenis;: '\'ioor' de b.e'rekening. is keb,ruikt. g,emaakt "f7an de: oorsllronkeliSke". in de aangeg:evenll.-ite:rat\.t\.llr Tro.o:rkomend'e, grafieken!'

,I.rt.. 1 N L. E ,I, D: I, N: (f:

Algemeen,:

Ure\IIl'.t. _NH2,CONlf2. C~ol.ectlla.ir gewicht, 601 ti fs: een: kl.eu:ra en reuk .... lo,ze:· kri/i1talilijne litta.:f" f)' we'lke' b,tS

~32:,'Z' o'C?-~;smel:.t.

:De s,tof heeft

een

d'ichlthe>i:d' 'van :lj,33\5! gÎcm;;3-i, is' apl.o'B:baar in

wat,er

~n

a;l.ooha-len2

r

en sub:lime e rt in vacuum;

De' mens: s,cheidt dagelijks ongeveer. 3'0: gram ureUIll: in: d:e urine' a:f'. w,aaru;i t he'ttal.li' ureummonon:i:.traat (,NR2,CONH'a.'HN03·}i v:erkregen kan

W o;rd:enl.l' ..

T'o:epa:s'aittg.'t' .

S,'t:eeds' meer gaat; ureum; to)epasaing vind'en als: grond:s,to'f' ",oor de thenIl'ohard'ende u-reum:-f'o·rma:td'ehyd'e: harsen; In baBiia.~ miJdeu. geT:en fo,rma1.diehyde'

en

ureum: m.onQ"~ en ciime,t~l~.':nure\1lll:" weRe: Terb·indjmgen ond:er waf:eraf'sp,li'ts'ing' kunn.en:

po.:tfm:eri=re:renl):~.

lfe-t hoge~ littiks·ta':fgehall.te van ure;UIn. (46,,7%); h,eeft, ge~eid tot toe ... passing als: k\.&tmest.' Daar

ureum

zelf moe:ili.1k

:rijn

te: verdel.ell'

is,,. w.ordt het: dan steedS' gémengà: me;t ka.:lksa:tpe:t.er~ S:ll'perfos.:r-aa;t,. 4))

e ~ d~~· - • ~ .

Verder "f.lindt. u:reum. toepassing: in de text1el.indua:trie: t:er y·eroe-t:erins: van -v:e:ze-l.s6]ien in de

oh~·is:che.

indu.strie',b.'ijT.oorb.ee1d:

a;11!t tU8Sien.p'ro.duc;t brij: de bereid!ing Tan pha:rm:ac:eu:tisch.e' s,to,f'f'en;

Prètdue:'t:± et.

In: 1.9;3'6 bedroeg de w.ereldp·ro,duc:t,ie: 1.9,0, ton/dag2:}} .. lroment.eel. is: d'e prod'uatie· in de "V:erenigd'e' s.tat.en o.ng·eve~·r- 600. ton/dag1.2:11: Dez:e" toename staat i.n v:erband met de genoemde: hars:indu8'trie; Pri;fs.:: D'eze b.e.draagt, nu ongeveer- $.l:tO: p':er ton.'

i

Volgen:il~ de reactie': WaCN'

+

H2;O, ----Jo NRaCONHa kan men u.reum biJ.

60~&Q'a~ en b,ij: een

pIf

gro.ter dan 0',,8 ait cyaanamide bereiden; B,ij dït p,ro'ces: gaat m.en: u::it ",an C'aC2t' dat. b;ij 800'-1000,°0: in

s,tik-~t·of'a;tmo.litfeer- w,ordt omge·ze·t in ~-~....c:N" lfe:t b,ehUllLp.; van/C020e'n w'aïter wo,rdt d'it, prrod'u:ct ond:er' druk en bij' temperaturen onder . sno,cr; omgezet in. cyaanaI,tt:id:e'~' Na; af'f"i].tre'ren ",an, he~t ontstane

ea;e:Oj w:o.rd\t de' hydr~lylite tot ttre.um·, bewerkazte'iLigd dOQr ~O,~ig ~waTel.zuU,tr; !tet; u.reum. w;or.dt gewonnen doo;r indfampen ond:er '17ermin-de'rd'e dru:k2:j;3'E.,

~l

t

z:eer ol1de p,roces: w,Qrdt btijna niet· meer t.oege:p'as:t; Sind:s' d'e: Qnt.w:ikkel,ing· der' fil't.ikS'·t4fb.·ind:ings:be.d:rijTen is: het namelijk Tee~

eenYo\.t<H:ger geworden,; ureum. uit NR3: e.n. 002 te: bere'~den~ qO:a is'

een bij.'p!rodu.et ",an de: waterato-fbereiding,. welke waters,t;of no:dig iS; ",,'oor de ammoniaksynthes:e:

De' be~reiding uit 002' en NE3..!..

Th:ep.~ti.!:.che;;,..be:S'chQll~i~n~

In de ee'nTo.l1digs:te T-O'nrl: z:ijn de . bij dd:.t piro.:àès: p'iaataTindend'e

'P

r.eacties: als ",?olgt w.eer te geTen4 • 7J.,9:i12;Jf~~J;::

0:0.2; +- 2: Nlf:3 ~ mraC:Q'2;mF~

Nlf_2.OqpH4 ~ NIf2,CONHa

+

H"2,o)

lJe~ rea;c.t,i~ 002' -t- 2: NH.

₃

)

1ffiia C'~4:. ::

Uitgaande Tan: smm:onium~aarham:aa.t is: dit ays:teezm. mono:variant . .; Biij een be.:paal.de t:emperàtu:u:r lig.t d'e d'ruk dUB.' TaS't~ De, d'i:s,s:oc:iat.ie· .... s:p.a;nningen zij;n af te };~zen in fig.\.1ll1:tf 1:n.3})} ... D'e re' ac t ie,: ~erl.oo1>t uiteraard' al:leen wanneer de werkd:ruk hij een bepa;a.1de temp.era-· tuur' hoger iS' àan de' d'i1Js:o:c.iatieSlJanning 'Van h,et carb~a;t bij

I

d:i e tem;pelratu\lr'~ D'e reac:tiesnelheid blij'kt.eivrenredig te zijn met de druk in het kwadraat. Z'o, verloop·t de rea.t:ie hij' 1 a;:tm~

en

2:00;0: Z'ee

r

langz'aamr ein' blij ~OO: atm:~ enJI50:O:Q vrijwel..

momentaan;

J!'e' reatie iS': exathel"lIt en de reaotiewarmte' bed'raagt, tussen

o

en ~60o>C' 30.,3 koal. b.ij oonst:ant volume en 3'8:,,06 kaaI. hij

(l'on-aO'2 en

mrS"

:Q'e reao:tie:warmte d'ient b;ij: de b:e-re'idling: uiteraard: af'gevoerd te w;orden .•

i:re·t smelt.punt ",an amm:.oniumo:arbamaat. is 1.53:o,C'~' l{erkt; men beneden diez:e temp~ratuu>r·t. d'an kan zich: d:Us; Tas~t; amm.on,iume:arbam-aat. vo:rmen~

dat z:ioh,

Q;i-

de' reaotor'l;'uurd' afz~:t en zodoende de' warm;tea:fToer belemme,rd:; Om~ d;it te "fioorkomen kan me:n of.' het gaamengliel in

een

\

wo',rd't gesuspendeerd!'i of' w.erken bij t.empera:..turen bOTen 153°0-; .J;.n di t: laatste g;eval gaat: o:o:rro'8:i~e aptre:deru~ lren diient: dan de

ap:-

-=-pa;I'a;tuur Tan bepaa:~de: ma:te:rîalen te Tena:a·rdigen; l?'e' reactie,: NH2,C0aW4 . >NIf2.aONHa

+

If_20:.

-D'ez'e ontledîng is zeer gecompliceerd. Ket complex van react,ies:,: d'at kan optreden is het. v;olgend'eJ

NIf

_a

C0

₂

_N1F4 ~ d'o.2.

+

_{2: Nli3}

NH2CO~H;4 ~'NlI20mm2 -+

Ha

O

NR_{z ao'2NH4 " - ) fmt4l2,Co.3.} ~> NH3:

+-

N1f₄

!f

C

'O:s,

~> CO

_a

+-.

Nlf₃

+

.ff2.0';

In dez'e toel.ichting zu-ll.en de carb,o,naten niet m'et, name genaemd~

w.o:rd·,~n; als er s:p!rake is v.an c:arbamaa:t: in t:egenwoordiigheid, Tan: w:ate:r b,etref't het. ech.ter· uiteraard c:arbamaa;t .... c'arb.o.naat mengs'eIs:; :qaar de '1iorminga.reaot~ie van ureum: s'~e'cht8' in vas:t.e of

vloeis:to,f-" . • . . oI~~(I\IIG'e. i",.ove. r

1>!C1..iw"",j""t

f'as'e verloopt." d'ient men de reae:t,:teoms;tan:d~gh.eden .~eree""i!nllîile"g

J .

i

, I

De

.:.~,-c.t~:.

..

_~~:~~.2~~._.

._>

N~229~~

+ ...

~:~;.

is end:o;therm; J;),e reaciiie--warmt'e' bedraagt ongeT.eer·

2.~a:

kaal.

~:er kma'~

''''t·ast. u:reWILlZ

1.:;.

De co#-Tersie neemt dus:, t,oe m.et, de tempe'ra:tuur-! D'e dehydra,tatiesnelheid

~ ~k"L.I ~fk.

b"'" 'rOOiC' b ". ""oo,c· d't h' t .

~

eh t . . d ~ s' mer uaar .IJ. J .oJ.

_r

:oven.L f, . wOor ' :e:, eTenw:J. .: J.n e

vloeibare f'a;s:e in 20 minaten bere:ikt~ De r'eactie:sneIheid bij' t,empe'raturen hoger dan het sme~tp'u:nt van carbama.at fr.5·3PC:}j is. z:od'anig." dat he,t toepass.en van katalyaato'ren: geen z~in heeft; liet systeem::

cO'2: Cg:}: ... 2;

NIS

(g')!==::; _N'Ha aOalm4 C-.);==:;'NH'a CONlf2Jv.1};

+

Ira O{~l.Jl

a~{:'

Keef't drie com:ponent,en en: . ., : f'aflen en is; daS' tüyariant;~ ~S'

me:n dus: 002 en NH3. in de sto,e.ahiom.e'tri.sche verhouding ~::2:: in een ge sI,c,·ten rU.'imte p.ers't.i dan hebben de QverdJl.-verho:u:d;'ing:eb

C'Oa/NH3: en u:reum-/.Ef2.0 hij een b:epaa:tde tempe.ra;,tuu.r een vas',t,e

waà;rd'e~ maar dez:e Ternaudingen in de b,e.ide fasen kunnen nag- ve'l.e waarden hebb:en: Kie.S',t men nu nog een b.ep:aa~de druk o''!:- wat. ap' h,etz:elf'de. neerkomt .. het: gewicht carbamaat., da.t men aanvankeI.ijk per T'ol.umaeenheid: in het yat b;rengt., d:an ia het, sy;s,teem. mono:--Talrian:t, gew;orden; B:i.f el:ke temperatuur. ligt dan dus het p:er.aen ...

tage

ure.um

in het vat va;s:t; Dez:e ~;e:rcenta;ges zijn af te l.ez:en in f'ig~ur 5)~ Dez.e g.raf'iek geeft d:us de ma.x.imaal.. mog:elij;ke,' omzet-t'ing' van carbamaat', in, u.reum:. bij. de verlitchd:l:lende t.emp:e:raturen en· ui tgaand:e v:an NH3: en

aOa

in· een moI.verh.o.u.d:ing: 2:.::1.;

:p'e maximale omz.etting bàj niet ,sto,echiome·t;risché: verhou:dingen zijn al.s vol.gt te Tinden:

D:e: e'Tenw::tch.tsconstante Kt. bij t~c' en hij sto:echiome:trische gasmengs:e']:s,· laat z:ich berekenen op:- (zie app.end'ix:):; .

K"_t

:tfxlt

2

{3'''.aIVJI::(1l-xJr

3

'l

waar.in. x'lllmo'lt ure~ per mo'l C:02: oor-a.pronke:lijk aanwezig. N.eemt men nu" eveneens: hij, tOC.: ~ ma.len.

NIF₃: en" b mo1.en !faO per' m.0:I. cro2'" en z:ij x, w.ederom~ het: aantal. m·o,len. ureum: p'er mo~

croZ

oorspronkeI.ijk aanwezig" dan Tolgt ana; ...

:to og:

Kt:!

x

(bi ....

x)\

(l+a.th.o.,X,r/'(:lI.-x};

Ca-&x.t2:'.,

z:oda.t

tX1J2' (3:;"'x~l1 (4

{1. ....

x~)i5:: xfb+xL (lL+a+b .... x:),) (CI.-x}} Ca~,t2'~:

Aang,ez'len xI. b.ekend: is" is'. x te berekenen; D:e apI,o-ss ing van. deze'

de'rdegraad'arv:erge;~ijki~ ia. gegeven in :(ig,Uur~; U-::it dez:e gra-f'iek: kunnen w.e afl.ezen;,- cIa,t e'en'1!acht,ig: ga;smengae:~ o;nder d'ez:elf'de'

"-<:

~ oms·tandï.ghed:eneen gerîng:ere conT.ers:!e geeft dan een droog:~, ter--ó'

i

f' •

w'ijI. een o:,vermaa;.t, NIr_j de oonTJersie berekend: op ba,s:is

van

0:0.2'.

d:oet: s:t:ijgen: And·ere. onderzo:e'kingen t,oo-n'den aan", dat een oTermaat

0'02:

:vrij'wel: geen inv.1.oed: heeft o-p, de conversie berekend: op; bas:is: van Nlf

3;;

De om;ze.tting hiJ overmaat, NE;)", berekend' OPI bas'is van' de

ho;eT,ee:E.-heid·. tQ;ta;1.e'mo~e'c;ul:en:i, waarvan men lXi'tgaa:.t,;r is kl,einer da~ de. oonTers!e: b,ij h.et .. stoeohiomat:ris:ohe gasmengseli. en we'I. des: te:' kleiner, naarmate. de ov.ermaat W:s: groter is:~ ~Bij de bes:grekfng-Tan het ~eproc;es' zal. bl.ij:ken,. d:at een oTermaat _NR3; nèchtà.na:

z:in kan hebbent; .

l?e drukken" die het stoe'chiometris.ohe: mengse~ hij de Tersohi~en-­ d:etemparaturen. heeft z:ijn T.rij~:w.e,l. ge:lLijk aan de: d:iss:o:ciatie:-d'rukken van c8;l'bamaat; Zij zijn af te Is'Z'en in figuu:r' 1 .•. ~öiguur

8~ geef't de sme'l.tp.unten van reao.tieIIlengse'ls' 'i:'erkregen ld.tgaand'e van carbamaa't, ~ als' f.ünct.i,e' ~an de om'zett.ing~

In verband: met de opwerking van he:t ruwe pro.dlto:t is: de

s:tab.ili-tei

t

TM\ ureum: v,an b.e·l.ang;; Op] 0,8S i.ngen "Carl' u:reum:.~ z:ie 0 ok fîg:! 7}:

z:ij n tot. ca; 1:00,0:0; s;tahieJl:.;:pro'ge ll',re\lllt ts' s,tabi.e'1. tot o.ngev:.eer ,het smel'tp.unt,(1l3:2.;;

7'1~

Dan v< (),rmt, z'ioh

à:~a~

b;iuree't., d'oordat het

i

7:'

i.n' NW

3; en Ho.ON;, D.ft l'aats,'te "'lo/rmt met. li!reUIIl\ b.iu:re:et;~. U'reUDli ia-zo,nder ont~eding: te SIlIe:tteliond:er' een atro;om~ NIf3f'""ia:s: b.ij' atmos:-:f'er,:ts'ehe;· d:rttk; poor- de aanwe:zigh.eid van NH3" T:o:rmen z'ich ook

t:t.fd:ens~ de synthes:e geen ontled.ine;s:prio;d'u!cten: van. ureum;

lf.ltv.[e.'Id:.!!g~T!!!rme!!.

IiaJ1

È.e;..;b~~d,ih.& .!!~t

.

.9.0&

~_N!r3~P

E'r worden

m.om~ente'e:t

4: P(t"o;o:essten

to_egep.:as:,t.all~.!~;"a:J::nt,:t.3·t·.

K., Ro:s:e'-'

hoom:I2:)gee.:rt een

ka~rt

en h'o.nd:ig:

oYerz:ioh~t

Yan: deze p,ro,cess!èn: lUI.e p·rooe,ss:en zijn oon:.tin\l'~

\1'Ono:e irOU'@:.It< pll!Qaea';:

D'i.t: pro.o;eS: wo;rd:t t.o:eg,ep:as:t al.s, men: in een ne.v.-enb.e·d.rij,f' d:e

res-tgaa.-S'e>Il! "Ierw,e!ritt;~B;ij: het: tl"onoe: th.rau:gh>!l' p~o;oe's: vo:ert men z:O,'l!eel m~Q'g;e:-o­

l,ijk een st.oe:oh.iome'tr:è.s·oh gasmèngael.. ~rtt. z:oa:lS, diuid'eldjk 'Viol.gt uit f'igu:ur 6:; ,D~' reaotiewa:nnt·e is voI.d:oe:nd'e' OIm de. v.!o~r he·t

pro:-c:e s' no,ód'zake:l.î:.f:ke tempe'ra:t,uu'r o.p :Q-oeil:, te houd:en~ Efees,ta] m,Qet: me'n' ze:l.fl5' van' wl.oe:ibaar NIf₃; u:i.tga;an'~ d:aar e:r z:ioh and'e'rs: te ve·eI.

w.arm/te ont.w.'ikkeJ:.d"df_{1e dan: w.eer ap:e:oiaa:l.. afgevo:erd: z-ou m.o:et:en,}

w'o·rd:en; Atz'e··t,t,i:ng van: Tas:te: liJ,tof in de au:t:o;c:]a;a.f' zou: o:on't.înu ... b:edrij,f' onmog,e'l.:ijk me:ken;i: zo;àat I4en b.o,v.:en het. sm.el:tp.Ltnt van o·a;r.bamaa.t, moet werken; ;Daar d'e rea~:i:es:nelheid; t,o:eneem:t. me·t de tempe·rat.üllr w;:i:.:t men ook: om'. de'ze' red'en b.ij hoge' tempermtuttr' w·er ... ken; ~l'en hogere tempe'ratuur beteke.nt eohter een sterke d:rukto:e ....

\

name en di:ti s·t:e'lt b::tj:.zo;n:del!e· eis'en aan d:e apparat.u.u:r~ B:O:T~ien:

neemt de oorro;s:ie s.terlt: toe m.et: de tempe:rat.ullr~ ~en t,emp.e:ratuu:r' van 170-180PJ

e:

_{bl:.ijkt; goed~}

te v,ol:d;aen- en kam\t OiT.ereen met een druk' T-an

~2:0""117Q atm~ G.~

een Terbliij:ft.iJ:d

~an

15: .... 20:: mdinu.ten; l\[e'n di.ent. Z'Q) zttiver' mog:e·]'fj)ke gas S'en, te Kebru:iken; .. d'aar

'Veront-reiniging:en de oonoentratielf: der reagerende. stoffen Terkl.einen:t l'letgee'n resu;l.tee·rt·, in een Te rgrio.tt.in g; v:an de rea;o:t,ie:t;ij.:d;~

ow+~,

In d'e carbê.maa;t,s.trip~r wo:rd't, niet in ureum. omgezet aarbamaa:t:

~

in O'0a. en NRS: o:17ergev;o,er~t, t.erwij;l. een wate'rig;e Oplo:s5~:ing Tan ureum onder' uit de kolom', ge.tapie· wOird:t;; In. de aut,oc':Eaaf' is het, gevo;rm:de' ca:rbamaat: 'V:oor 40-trO~ in lXre:ur4, omg;eze··t'~ Ife·t re'actie .... mengsel d'at in de stripper komt.;, bevat dus ca~ 55-:6:0~ cäbama;a~;.

Uit f'j~g,uu:r

a

'Wollit" dat: d:it ,mengsel, tus's:en 8.0; en SO,aa' U&tJfrli&::ie:l.~ Iiaeert; T.er ~oo;rkaming 'Van technische moe:ilijklieden. wil, men

z:o, ... we'inig mOi'el2.i:'Jk kri.s:tallen in de' stripper: ~ de' Slt.rlpp:er dis 5'oc:ieert he.t reactiemengsel", waarb,ij de temperatuur- d'aa].'fi;; d'e'

einltemperatutlêli"

is dàarbij' afhanke:lijk. 'V:an d:e. d:ruk:; ~ij:

a;.tmosf'er'lsche druk: iS'. d'e t:empe:r~tu\1r.

so.()jc;;

:Pit is te laag" zo ... d:a;t we btj hogere d:ruk ma-eten' we:rken~ D'eze d:ruk mag; oo'k: weer' nf et: te hoog:' z:ijn,. d'aar dan hyd ro'lys:e 'VJan u:r.'eum: oip:treed:t~ In de

\-

~

Jo

p(lfaktijk werkt: men hij; c:a:. 4: atm:. dit ::tso hij' een temperatuur v.an:

,ÀtJ*1.; .

.hát~te"$.

~~cl

~

.

aO-a5.°:c:~

E'r tree:; ee-n beet,je k:ris:talJ':iaa.tie'

o.~};

,.,.:}rr

R'e't react.:i::emengael.. is' biij: ho:ge're tëmperartUlllt zeer c:Qlrro;aief'

f

d:e c'orros::t.:Y.'iteit: neemc1;· toe. me:t de temperatuur. ~'o:tgen5: een ex:p:onentiele :rWlc;tieI:~ ;De reac'to/r dient men dan ook in chroom: ...

, ' ' \n ("-.../"-.

s~taal of"V'"met lood; bekleed ma.t,e:riaal, ui.i: t,e Toeren~

~

;IJe' restgassen. gebiruikt me.n om' ammoniumsulfaat of ammonfllDlcar-b'o,naat. te b:e;reiden" zo:d'a.t zowel, d;e N1f3: als.' 002. ge'b .. rui.k.t w.olrd'en'~

Gas:aircu:la;tiep!raceat

Uit he,t. V'oor8.aande pro.des: bJ:ijktj d:a.t in. de st.rlip12er ni.et

om:-ge'zet carbamaat; blij 3:-4 atm~~ en a~ aOÓra~ in NH

_3i

en CO~ d'i~OJcieert;, Daar het rea.c,tïemengseI ook water bev:a:t.i zit er o'ok: w:at:erd'amp\

,in dit gas>~ ;De waterd:ampspamning; b'ij ao·o'C:is' 0; .. 4&5 a;,tm~, maar d oor de a;a;nwez;igheid; Tan carbamaat en ureum,} treed:t d'am:gsp:a,nnings'-ver]ag:iing op en ui.t waa.rnemingen b,ti.jkt. d'at de werke::tijke'

\

" wai.'t:erd:ampspannin~ Q,,.Z atra:; p.ed'ra;agt;~ ~ij: een: to,taal.diruk. 'Vian.

3 a;tm'~ bevat het. ,gasmengse'l d'an 6',); 'WO]~%' w.ater; pit kOD1\t o,v:er-e o,v:er-en mo,v:er-et O'12~ m.ol. K2,O, per' mO.I C02~ D'ez-e h.o:eveelheid· wa:terd:amp' is

t;oel.aB;.tba~r;. Ult. :ei.guur 4: z.ien we namelijk" ~at, met deze hoeveel-he'id wat:er b.i.) 1.60 .... 17~Q'a~€ d,e' tem::pera:tuur der aut'oleIaafl no'g' een

omz:e·t:ting: v/an 427f. bereikt w·o.rd;t;~ In' de p)rak.tfj'k w.o,rd't' d::i:t 4'5% ... Baar d'oor de suppl.etie, vàn NIf3 en: COZI: J;let: IraO-gehaJLte g;ering:er is'i .Ail!s' men nu de gassen

Wi~~C,;'

d'an mO'et men v:o,rming' van cär.bamaat: zien te T.oork.omen t.ijdena: het t,ran~;o;,rt;; He~t :î.B: nie't

moe'iliJk rese,tie tuss:en de gassen te 1foorkomeh na. het. uit·treaen: uit de s.tripper; :U~it fig,utir 1 vOlg,t,; d'at er btj 4 a.tm'~ en b;ij

100°0; geen edbamaat; ge'YJo:Imd\ w.o:rd:t~, d'~ w.:~ Ze;' men b,ehoe'f't de JLeid::tni;:en

B,:te'e'ht&1' op' ~00:°c: te ho.ud:en. Het g,aS': mciet echte.rook gec:ompir'imeercf Vi'o·rden t.o,t,. de rea:c:tord'ru]:: Cl3'.~; a;,tm:. ~ l dl~ w:; z:; men moe t d,e t empe:re; .... tuwr' b:O:Ten lSO·o'c:. h.o.ud·en om v"Q.rmd:ng VJan e:arbamaat te YOOrkOlllen~

B'ij' deze' tempe'ratull'r- z:ijn d:e gass.:en zeer eorro;sief en dit maakt eonp,ress'oren Tan b.ij zond'e're e'ona:trllc.ti.e. no:od:za.ke:l.ijk~ ;D'e meth,o:de' heef't· bo:vend::te~, nog: h.et nad;eeJl". da;*r in de reaeto:ar veel. meer warmte a:r.ge~'Yoerd~ ma.et. wo:rden". om.da t men vo.ed,t met· warme gassen f;p;;y'; met koud: COla en v.:loeibaar NH3:~ ~'ens'IOJtte m:oet men zu:iv:ere gassen: geb.ruiken in ·dit· reeyele .... plro.Q:ea:" teneinde verlie:Z'en cf:oo:r

g~uie.n z.Q:~ee1. mogelijk te v;aorkomen~ .

Óit:- p __ Dces

_On-danks alle nad'el:.en heef.t de I:~ G;~~arben fte4; in DLti.taland' o·p'

teehn'i.sehe: sehaa'l. tQegep.Sis.·t;~

_,

De' d,oo'r de reac.t:ie ontw.ikkelde warm;te' wo:rdt- . afg·evo.erd: met: behulp. van: me,t: l.oo:d' bekl,ed:e koe:l.btiiz:enj,

, , . .

.

"

W:'aarin w;a;ter: under een zO:danig:e druk v:erd'am'Q:t: wordt.,: d'at de tem.. ... p;erat.uu:'r niet beneden het JfJ!.IDffDriK'ifiQfiüf s:tol.:punt van het

reac:tie-m'e~gsel kan komen~ ,Pe' on.twikkelde a·toom ksn v;oor andere d:oele'Ïd: .... den gebruikt worden~

,,'

..

J:O

Re'C'ircldatie van restgasa:e.n als wa"terige: carbamaa;:t; ap,·Ioss:ing;t Hier w.o.rden de am tand ighed:en: in de' carbamaa1is,t:r-ipper z:o' geka'zaot , da,t er een gas antw,ijkt". dat ,naas:t 00;2', en NH3: een aanzie'nlijke' hoeveelhe-id waterd'amp~ bevat en dat b.ij koelen een waterige

01':-la~9s'~ng geeft van 00₂. en NH3~ in afhankelijkheid: van .de temp:era-~

tuur" en de 002.!H2.o-en N1f3:IH2,O'-verho,u:d:ing,en o:ntB~taat d'an een carbamaat. af' carb.anaat.: o1"lo.>9s :tng~ ;De v'erkregen a1'J:.a:ss:in-g; wa;rd't; d'an onder de wJkdruk naar de aut:oclaaf' gev·oerd;. tege'lijk met nieuw' syn thesegas:; Uii.t f'iguur 4' vol.gt"

dat de' aanwez'igh;:eia. ~an, W.a.ter' in het reaotiemengsel de canTersie sterk daet afnemen; pit w.a'rdt ge'comp,ens:eerd: d'oor een hoge re ae:t.o.rlempera.t.uar' (ca,. 2,00.00); en hetge'blrllik -v:an o~erma8.'.t: lffi

3(3· ... 5 mo>lenl ~ ~e;

gro:te:'

o!V"ermaa,t N1f3 in he't. sys'teem: maakt het mO.'i'e·l!.ijl9fuet 2. strip.pers· te we~ken.,.w.aa:M:-a.n d:e eers'te het groo~s,te deel v.an de a;verma~,tNH3:; af'soheid:t.,: dat.

als' v'loeibaar lffl3', g:e:recirculee'rd: w;o;rd:t~ ~iermed:e 'be'reikt men t.ewens ·een e'x.t.ra kae'l.ing in de reao:t:a'r~

P'e:cb;ine~""p.ro;cea;'t . I

Dit piro;c:es' w:o.irdt hier s;lechts' ~.~i.er· behand:eld;~ een u,itg,ebre'ià:e' be's'oor-ij'ving er'Van Tin.d't men

i~~

B.J::J di t 1',ra.·cea~ w:o·rden de rest:~a;8s:~n. in de vo.rm 'Van' ca rb amaait. &re'-911S:c1'endeertl i,n een inerte Tlo.e:kst.af.' in de. reac:tar gevoerd; pe inerte

Vjloeiataf mag niet mengbaar- zijn' me't water en moet' b,ij' de werktem-pe'rat;llur e:en te V'erwaa;rlo.zen d'ampsllanning: he'bben~ ~~raf'f'i:nedlie: TOI.~ d'o:et Sial'l' dez'e e'i:s:en~ _{'Doo,r' 0°2" en} NR', and:e:r' geS'chikte ams·tanài:.ghe'd'en:

. 3 ..

in~ a]:ie te led:,d'en,. kan men een s.u:s:p:ens:ie v·erkrij'gen.;, die 50~ af' nree'r carbamaat b.evfat" en no,chtaD'S: zonder mo.eil.ijkhed'en y.erpomp,t,' kan wa,rden~ Hi,erto.e v,ol.dae,t d:eze:l~d'e apparatuur" welke in de oIie;:;:o

ind'll'~t.rie' voor het verp.ompen van resid:uen g,ebru i kt. w,o,rd;t.! €àU:p:t.ex .... · l?olnpent ~

i.

De' sus:p:en.s'ie w.i:n'd:t te'gel.ijk: met het synthes:egas; in de auto:claaf',~ g'e'leid' en na de réb:tie 'w;o'rd,t de ol,ie afi,resch,eid'en d:oor d'ecan,tatie; De- olie heeft nog tW.ee' Toord:eI.en: zij diep.t als: med::Eum: Toor de

a:rvoer' van d'e react'iewarmte en zij vermin:dert d:e co:rros.ie.:: ;De: c:orr-a ...

. ver"'rnin~~"':"~

SieV8PBiiRg treedt op.' d'oord'a;t mj!!n d:oor de aafwez;igheid' van Teel wate'r-beiS lagere temp:e'ratuu:r kan werken en mede doorda.t' zich op' de reactol!""""

wand een ol.iefllm vormt; In de reactor gekomen sme·l t het carbamaa"t: en ]:o;st OP] in het reactiemengsel; de olie .scheidt z;ich snel af: en

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

stiJgt naar· bo:yen, ,waar zij oon:tinu: a'gevoe·rd' word,t;~ pe,

reacto:r-, .

bI.ijf·t d:us' vol ca'rbamaa:t en w,o:rdt derhal.T.e hij een bepaalde.

p\rod'\l'~-tie nie,t vee'I. groter teng'evol:ge TaO' de aanwez:igheid: ~an de olf,e';

~ , , •• Ir , ,

Volgen.s' de literatuurgegev,'ens is: de warmtebalans van de reactor onder bepaalde o:qndi ties j uia;t; in e"ll"emvicht; lfe later te gev:en

be-rekerting- van d'ez'e balans:- za'!. dit T:erdUide1i:jken; Hierd'oor w:o-rdt d'e' êonstrU:.o·t·iè- v;an d'e re:ao:tor z.eer eenv-oud::i:g-,; daar er geen in.wendig' ko!e"l:sy,:'st'eem: oo·d'ig· is'" hetgeen weer van belang is in verband met de'

co'rroisie'. In dit pro,ces treedt trowwens: al~een c:o,rrd's:ie op, in. de re'-ao:t:o'r en zelfs' hie-r' zeer weinig't· wanneer' aJ:thanS' het: te g,e>bruiken:

cro

₂

zuurst;o.f'"T.irij: is'. Alleen de' rea.a:to.:r' is dan: oo.k met loo.d: of z,n::v:-er .oe·kleeU; De' r.ea.-,c:tiewarmte gaa.t uiteraard: niet T.erl.a;ren:- zij w.ord't

'Woornam.elijk gebruikt: in de str-i.pp.er'J waar warm·te no;dii~ is: om het car-bamc;tát te ontleden; Ze:lfs in het "'onc:e through.>1fl. proces kan men in de- autac'laaf' o'l2ie inspuiten, teneinde aIs transp·o:r't.Fle·dium, 'V·oor

~, .~

w'armte d:ienst te d:oen~

De' reac:t.or wer,k.t hij 180Q'0: en ~OO: atmosfeer.; yO;.Q.r.=. ~n.;.Jl§i9,e~e~~d'er-_ d îY~r~~~C.92:/NH'~ró:2:é1i s!.n:,t

Van de tw,ee 8irondsto.ffen.

mf

_3i en COa is' d:e eerste verui.t de d:uurste'. H'et ]):.roe:es: d:ient derhalve z'o.dan·ig. ut tge:v:.oerd te wo:rd.en" d:at· het.

"

omge'ze:t in U1reum:~ Roew.e~ ni.et' omgez:et, NIf3' gebru.ikt w'o'id't t,er- bereidïng van amntaniumsttlf'aa,t;e is dI t p'roces t'och w"einig' e:c-Qnom:iscfu~ B'ovendïen' t:reè'd't bij deze uitvoeringsv:'o'rm: sterke' c-Orros':ie 0P"~

Blj~ he,t gasc:i:rou'la.tiepiro,c;es is het oiv:erall--réndemeb~t 93',%' o.p; basis, van

Nff3~' In vergelijking met de andere p!raeessen zijn de inves'ter'ing:en z:eer

LOf ! dnc; -&oe ho IJ cle")J ,

groo,t;;, is: de fabriek mae:i:l,:.i.j;k te 'Vll'1s\I'U~~ en v.ereist ze veel onderhoud'; Vo'Igens' de oms'tand::Lghed:en:,. d;ie Dap.o,n.t to:epas:t.,. v.erkr'ijgt men b,ij de

recircu':tatie van reat;i:a;sB'en als waterige carbamaat.oplo>ssing een rende'-ment van 91.%, b:erekend' op· NH3;~ H:e't ,gro;te na:d'eel v.'an dit p,roces i.s,; dat

,

men hij hoge temp.e.'ratuur' mae·t we:rken(aOa0C:YJ" wa.t enBrzijds' een hoge: drtik(4'OO, a',tm};. en and'erzd:.jid's: s,terke c:o:rr-o.s·ie' m,et zich. breng:t.;

Blij het Pe'chineY"~r.-o;ce:s" is,: he:t rend'ement, berekend' op: NIf₃ 9-5% btj 0:0:2, vam 98%-:iia;e:' zui:v.erheid: en

9.o%<

hij een C02~zui:verhe·:td; van 9.9".5%~ Ho,ge' tempe:ra:t.uren komen ,alleen in de reae:tor voor; alleen daar treedt. dan

\' 0 ok: c:o'rro:sd:e 0$1:1, dj.el' bo,vend:ïen.:. zoal's' g,e'ze'gd'" nog verin:il.nd:erd wo,.reft

..

. \~b_\ ' -~/

0: ....

koe'I.ing; nO.d:ig:; Men heeft hier dws een proces" d:àt een hoog, rendement lev'ert hij relat.ief lage dru'k en temperat,uwr. lJit leidt

tot

re Ia;.t

iet.·

la~e' in:westerinir per- to'n'.P.~OduC't per d'ág,~

}roo·r.' dït p.ro:cés: geeft

.a.~' ROO;8ebooml2:)}d~e

volligende: aij:f'ers!:: De' --. onde'rho,1.tds-e'n be'd.rij'fsko:st,en bed:ragen $11 per ton ureum~ ;Oe p'rij's' v:an NH

₃

iS' o~i:e'~ Tee<r

fa,oi

per ton;~ die van 002 nihil . .; .De totale ko,S':tp>rijs- afge'z:ie*,

van in"'tes'te'ring: en af'schrij;virig..;;. b.edraag;t dan: $"' 5,9: per ton u:reu.nt;~

De z'e' c':i!,sf'ers.' z,iJon van 19:5:t en hebben be't:riekkinO" .. op) de Veren';' "'.d·e·· St 1!;2, " ' u ' a.en,; t .

--,--,----~---"---...

Ke!!.Z!;, .!!.n -p:t~!!t ,!ti!!ft,!i,

Ui t hetgeen in het TO orgaande reed:s: geze'{i;d., is' zal 'het dü:id'eIlj Je zijn

d'at het nieltwe're ~·echïneY·"'p:ro.ces te 'V7erkie·ze:n ia: boven de andeJie" Ter ... · o!U'àerd'e pro,cess:en; Ket is' in dit Terband~ vermeldenswaard; d'at, dit jaar

.

\,

in de Veren:l"d:e S't,aten 2: ureuDlfab-rieken. volgens' dit. IEro,ces in produ-ca ti,e' genomen zijn!

a)/~

.. W'ij hebben dan ook een u:reumf'ab,rie-k on.tw,O;Ïl'p'en", w,eJike v;olgens d:]~t,

P'e·chineY .... Il'roce's' 100. t·on ureum p,e,r dag kan, p,radu.cereil~ G,eno.emde capa-citeit is geno,men, omdat volgens opgave deze capacapa-citeit Tioor Ame'rika; he"t meeS't, eco:nomisch is:~ Dit behoeft natuUlrlijk hier' te!ande niet: te

ge'lden~- een. ui.tgebre·id o,nde'rz:o,ek zal dTt, moetên uitmake'n- maar me.n ma'g tcoch wel aannemen;] dat de ord:e van groatte:' j,U'is·t is;;

~)"e fabriek moet men daar plaatsen, waar NH.;) en 002, voo,rhand,en z;ijn", dit, 1.a: duS'· b!iJ: stikstofbind·ings·bed:rîj:ven:~ Tn N;ed·erl.and~ komen daarvoo;r' dU's' in aanme1rking' Keerl.en" Ve:ts:en en S:tU'i6'ki:t.; Vermel,<fensw,aa:rd: is:" d:a.t d'e S~taatmijnen, momenteel een ureumfa:bcr-iek 'bouwen;

Be's'chrij,vina ::

---~-In principe verloopt het p'ro,c:es: als vo'lg;t:: Gecomp.rimeerd 0'02: en N1f;5: w:ord'en te.zamen met. een s\Xsp:ens'ie van: aarbamaa:t' in. oIie' in de reacto,r

ge'b.racht~ Na de c:omp',reasie. wo·rd't he:t CO

_2:

ge-zu-i:verd van zwa:vel:v:erb,in-cfingen m;;b';v; actieve koo.:lL en van zuursto:f~ m;h;-w. een ko,perkata:J:ys'ator. In de rea:c:tor- w:o!rdt carbamaat, gevo:rmdj. dat; ged:eeltel:iij'k w().rdt' omgezet in ureum'~ Niet omgeze't carbamaat wordt in een stripper omgezet in C02~

e'n NH

_3,';

dîe naà'r. de ol:iemÈmger' gev"oerd worden; H'et oinder uit de

s'trip-p~ê:r' komende mengs:eI. van ureumo:pl.o!ss:ing: en olie word't g.ea~cheiden in een

1:4

gaat via een vergaarba;k

naar

een ce:ntr::iifu:gei waar v:as:t'e vero:ntrei. ... nig'ingen worden äfg~es:cheiden~ \Te d'e'roDl; , via een vergaa:t;bak komt de o'p,:tossing- dan op een va;cuumtrommeI.d~ro;ger~ Hieruit. w:ord't het eind-pro:d'uc:t verkregen~

In de oli.emenge r v:oJrm.t zich w.eer carba.maat ui t CO'Z en NH.3,~' :Pi t car-bamaat w,ord.t gesusp.endeerd· in de ~ ol:.iej, dat dan d.o:nri' midd:eT van een

d'upJ:exp;dmp in de rea.c.tor ge.pomp.t wordt;

Een van de gro:te voordel.en van het o1iesl\1;rr;y;p,ro.:ces is" dat men met

"

een s'toechi.ometrisch gasmengse'l. kan werkent. zO'dat een zo groot m.o:g·e· ... . l:ijke· omz'et;ting: be'rekend: op, de t;mtale hoeveeIheid ingevoerd'e

mo:'!ecm:-le'n verkregen w.ord:t ( zie f'iguur

6'1

~ Als eerste vas:tsta.ande grootheid ka'n me~ dus een, NH3:/COa .... verhaud;ing atl aannàmen~ JiJen tw,eede bepaI.en-C1;e factor is: het :f:'eit., d'at men als p·rodu.ct een 77%-igt!f ureumro.$lJ:os:-s:ing krij,'{6t,. daar er per mol ureum' ~én' mO'J:, wat.er gev.ormd: w(}rd~t~~

OI>;

6'0' gram U.r.èum .ontstaat dws la: gram: water.: He·t ureumg:ehaIte' d'er' o:P!l.oslii'ing' w,o;rd;t d'aaIi:ned,e' 6'O>'100:/7a~7'Z%,~

,De' d'erd:e en ]aa,tste b.e,palende fac.toT is de re a c;t or.' temp:eratuur; lfit :figuu.r 4 z.iet men, dat een hogere: temperatuur een h.agere

c:onve'r:.-s::teE

~een.;

Dit

te

eC'onom:ls:ch voordel:iK.

d'~;

de' 0llbrengs·t

p:er reao:to.no~um,e t,aeneem.t,,, terw.iSl. men. minder energie vroor recir-cnxl.a.tie nodig heeft;; ,Daartegeno.ver s:taan de nadéI.en;, dat, oo:lt de druk en de corrosie toenemen met de tempera.tuur·~ I'n de p·raktijk bliJkt het e·conom:i!,sch. op,timwru bin è:e. r80

P

>C; te liggen; U:it, f'igullir 4, volg't,.

cat bij 1800.'0': e,n C02..!Nff

3:,""v'ernouding- 1/2: d,e coIlvers:ie. 0i,,5' i.s:~ ;Daar er ech.ter hij de recircuIatie van C'O'2: en .NH3 ook w.ater gerec.i.rcu:~

t.e

erd: wo rd't, wOird t de co:nvers ie. lage;t';

La.t:er zal de berekening van deze ho'~eelhaid: water gegeven. g§'l' worden.

J.fet hehulp' van de "trial and error~l-methlhde werd de convers:ie: be'-paald: op: O,,4.fi hij 0,.2 mol If₂0: p:er mo'I. C02,': hetg,een in Oill'ereenstem:-ming' is.' met f'i~ur' 4~, :h:iIDXu:r 1. geef't woo:r de diss·.oc:iatie·s12anning;

v;-an carbamaat: biij ~8o.°h 1.60 a.tmosf.'eer! Opd'an. de reac.t.ie v'l.o,t: ver~oo.p; In:oe·t: de w:e'rkd:ruk b.ehoorI::ijk bOiV7en d:e diss~o:c:ia;t;iesJ.lanning; van het carbamaat l.iggen~

ult:

metingen hleek,. d'at de vo.'rming; van carbamaat. b,ij 1800;C' en aOO atmosfeer' momentaan ver:too,p)t;~T:evens: bl.ee1q dat; hij' de Ze' tempera.tuur en druk de d.ehydra.tering van crarbamaat na 15-2.0

minu·ten het, evenw;Îcht bere'-ikt.(' figuu:.ro:~ ~

Uit he:t, bowenstaand:e volgt, d'at de reac:tor ond:er 200: a;.tmost~eer drlIk s:-taat ,. terwij 1. de temperatuur in de reactor. 180°.00' bedraagt,; ,

VoTgens.' pra·ktij'ke'rv'aringen mo:e't d:e tem.pe:ra.tutr,r· van de stripper

92'oC' bedragen: Beneden deze tempe:ratuur tr'ee'd.t kris.tallis.atie op,; Bij dez'e temperatuur is. de wa~terd:amps:Qa:nning: d'er oplo'ss;ing' 0,,4 a;tm:~

f

fïguur 7'):!

pe'

dis8:acia.tiespann:mg v.an carbamaat btj' 92:O!a. is:

51,;2, at~; ;De' t o.tal.e dru'k in de s'tr-i.pper is d:u:s: 5,,6' a.tntos·:tee;r~ De- uit

de

s-trip'p,er

komende damp. heeft d:an de

woIgencf.e:

same:ns:te:llingt.

c02 t NH3' tIfa0:= (5:,,2:(3;xf}j,5r:: (2:X5:i2./3·)(5;,,5}i t{Oi"4/5 ,,6:}Z:: Ji,ta::Oj,,2;3:~ .

.P~r m.ol: CO

₂

hebben we dus: 2 mo,len NH'3' en 0:,,2.3', m.o.]!. HZO! in het recir ...

cU'latiegas'~

liIrenger:-In/de meng er v.e.rloO;p,t de reae:t,iè:. C:

0

2+

a

_NH3: ~ NH

2

.a0

2NH4;.

+

38; kcal!km:.Q·:E, carbamaat.~

:.;:

" ' . i

F ,.

:L3~ f t f' 1 d

moe·t d:us: geko.el.d w.o:rden; .' reJa.cques: g:ee een O;ImU e" v;·o.or e

reactiesnelheid:" we-lke toeneemt; me·t heit. kwad,raa.t van de druk; B;e d:ruk kan men nie;t:. te' ho:og ~iezeni daa.r d.tt te z.w.are conat·rlle:tie van dIe' zeer gl'o/te menger met. _.. zich brengt~ "ZIS w:erd: tenälo,t:te' gekozen ol;) _,

3. atmoErf"eer;:~ ,D"ooJr' het: v'olkomen o:nbekend'" zij n van h.et c:on:tacto:ppervlak is' de rea;ctie;sne~eid nie~t te' bapaX.en; rnie'der ge·val:. z:al. deze bij

de

geko~en

omstand:,igh,eden(45°'C', .3 atm;)) en hij de genomen

afme'ti~g,eh

der menge~(diam~ 2: lID, lengte: 7'

ml'

groo·t. genoeg:' z:imn~

In ,d.e menger bevinden zich 7 horizontale as:sen:, waarop· zee·r vele:

achiJven; zijn aangeb.raoh~t; De draaiend:e sChiJv'en versp!roeien d:e olie,. waardoQ'r- de carbamaat in olie s·usp.ensie ,zich makkelijk VO;ra1t.;

pe:

uit

de" mengel' tre:dende sus'pens·i.e beViat. o.nder de ge·ko.·Z'en omst§;nd:igheden

..

3ff-.40%" c'd'bamaat;;

NE;,; verdamp.e"r't

0iJ't aOl!ld:ensa.t::Î1'~ van

NRS.

t;ij;dens; de ee.ars;te c.omp.:-res's:ie t~ voo.rkome-n ;: is- een verà'amper voo'r de' comp',res:s!or ge:p~aatst;~

C;oIIlp.~e~l:!oren:

~Y02; ... zu:tie·rin'g:i

De' c02~iuiy.ering: bestaa:.t" uit 4. abaó,p;tieto:rens:. Twee hiervan z;ijn ..

~

gev.uld

~e\t:

ac:tiev,ê kaal! 'te'r' v-è·nd.j:d'erïng van. zwa:v.èJ2.verb:ind:ing,en,:

~~...

Ge

ande~e'

t,w:ee' met,

~-ka~~:È/I;

..

~er

'binding Viari 2.uuratof:, Van

b~r-vi-' de' s'oo·rten: is~ er·'8~t,eeda: s;lechts: 1. in w.erking" waard:oO!r' d:e reg,eneratie

va,n de koa:t .en d'e kataly,aa.t<>r m<>lOelcijk w<>rdt!

~.

ii

Afsch,e-i.der en V:'oQ;rraadbakken::

:i.o.wel de af'sche i de r- al.s de vo o·rraad.bakke.n zij n' ge iao l.ee:rd.; De I.aats'te zijn: b:Qv:endïeh "loo·rzien van een s-t.oomsp:iraal.;, teneinde' o:nt.ijdïige krisitalll:.isa.t:ie te Vrooirkomen;

pro;i~rt.

liet' water V(i.n de oplo,ssing wordt verdampt op een droo:gtromme11; Daar' de t;ëmpe-rat.ul.tr· van de op:t.o.ssd:ng: niet hoger dan 100,0:'0·

mag

Vlo:rden .. w.o!rdt een vacuumtrommeT _I à;ebruikt bij SOo-C;; ,D'e damp'spanning _• van een 77%-ige: opl.ass:ing· b·ij d:i,e tem.pera:tuur' is 0:i2,5;- atm:,~ (f'igutlr 7:);

Di.t is,' dus' tevens: de mi.nima'Ie druk in de dro:ger; Het' llreum w:ord't via een schroef'trans,p:orteur' en een s:-lu::irs: afgewo,erd::

~e' Olie~::

O'p! gro:nd: van de eiàen dte aan de ollie ges:te-ld. w;o'rd:en,moe:ten w.e een p:a;ráff'1ne'o:tie hebben; Als Z'o:danig we rd, gekoizen u:para:f:tinUIlll liquidumP~

R'et kookpunt hierwan ligt hOlTen 36'0010:,. de dichth,eid. bedraa;gt. 0,88S) g/Cm,'S bij 150}C. e:n de s:oo'rtel:ijke: warm.te als functte van de tempe'ra-tuur Wio:rdt gegeven d'o:o:r. cp;t;, Q".42:5:,Î'dJV2;

+

o.",OOO;9;{t:-15:l-~

~ez:e geg/evens w,erden 'Vloor de @:erekeningen g,ebrl.Likt;

lfa;,ter:iLaa'l:

Z:oa.:ls reeds: t.er s:p:rake is &:,ekomen he:bben we met een corrosief fluidum:. te ma;ken~ l1eee:nte: onderzo;ekingen w,ijzen N1f4,CN.Q!" d:at met ureum' in,

e'venw.icht 1s als voornaams·te oorzaak van de c.orrasie aan; Ov.:ermaat NIf3: vermind:ert de cOirrosie'; Heet beste mate-riaa:1. iSl het volgeride

1.

staal:: 18%: C~O'i

8%'

Nt,. 4i,:f M:o,~ Door \).t't!voegen van 0 ,3-0 ,,5~ CllO wordt di t vrijwel niet meer

aangetas:t,l~.>.

De reac,t:o!r- w.o;·rdt bo:vend:ien

,

bekleed± met z:il.ver of 10Q:d.; J::so'v:engenoemde materiaalkeuze waarbo'rgt. e en zuiver pr-odue:t:;

18.

Materiaal-- en' warnttebalansen:;

- - -

_. _.

-

-

-

-

-

-

- - -

_.

]J[ate:riaa:lbalanS! van de reac.tor::; Dez'e' w.o.rdt berekend in kg;/min;

. De' p.:r'aduc'tie werd gesteld op lOO. drém ureu.m.: per dag of 69,',5. kg/min;. Fiet rendement is 9,3;%~ Btj IOO%,' ppbrengs:t. zO,U! m.en d\12S' U.'it ee.nzerrde~ h.oevee'lhe:id, gronds,tof'" 69:,,5)C 1..00/93: :: 7:'4 t: 7! kg; ureum per min;

ver-krijgen; Volgens de reac:tie:::.

4'4 kg'; 002.+ 34. kg;~ NH~ - ~ 6:0. kg;: NFfaCONRa

+

la: kg;

H2.a.

krij gt men hij 100% rendement: Ia ~ 'Z'4:j '1/60.' :; 22:t4 ~; wat:,~r/min; D'e hO.e.·vee'lheid; grond;s;ta:f' b.edraagt dus: 74,7' +22:,,4

==

S?",)i kg/in.in: ])it betekent. 4.~/2B)( 9.:'tj.ll t: 54f,,8; kg; eOa/in,in. en 42;~.j k~ NR3:/fuin:

InJw.e;rke~ijJme,id: ontstaat. 69.:j.5i, kg; Uicre.um/m±n; en la x 69:.5/60' ::

2°'1780 kg' If2~O; p;e:r min~ Dit: is: t;a·taal. 9o.'l;3~ kg: pèro,d'uc·t:/iItin~ Aannemende;

d:a;·t de· verliezen., zijnde' 9·7:·J:l .... 9,0\i-3~ 0,.,8' kg/mim" o:plt~den: na d.e'

s:trippert- w;o'rd!t de: rec·ircu:l.atie. hij: een c-anwers;ie 'Wan 45%'" ~

SOt·3">< 55V~5:::: 1:tO:l .;t kg/min:; J:' waarvan 11.0.;4 x44/7'8:t 62.;j4 kg~ CO

2

/min;

en 4:at.o~ kg' NRj/min: D'~' ho·e.véelheldl wate.r in d:e recyc-le: b·ed;raagt,. z;oa;la; in. hat. vör:itg:e~ hoo,f'd'swk werd b:erekendi_, 0;,:2.3, mol pe'r DIo,l.

aora;

d:i t" komt: overeen me.t .0,,,2.3:)( 1.8 X 62,.4V4.Jt;::' 5~i.~l kg !faO, p:e:r rmin::

D:e;· s:lllrry. die d'e: menger v;erl!.aa:t:'i bevat. 40~ c·~am:a.a:t;: lle.

hlo:e.vee'Jl.-he'm.d~ c'ircul.e'ren:d:e o:tie' is: d:UBî:: :lil.o.',AA XóO/40~ 1.65'.0: kg/m::En~

~à.PIlt.eba1.ans; d.er rea.c.t.o:r-t

D'e warmte.balanS;en w.orden berekend in kg/min: op e.en bas'is: v:an

•

1.9

Rij de be:rekenin ... is ge.b:ru:ikt: Kemaakt van: de volgende: g;ege.v.emu Uï t1aa:t temperatuur reao to·r:: :1:80,0:0:.

lJitl.aa.t,t:emperatuur- a;tripper: 9.2.0'0:.'

lIftlaat.t.emp.eratuur' af·s.ch.eiàer: 80.0'0:. (aangenomen w.aard:e);

Inlaattempe·ratuur menger'::

.t

90,0'0; VlOOI" g·aismengse-l:. (aangenomen waarde}

Ib ,

UTit1aattempe'ratuur: menge~r:: 4;.5.oa(.znaximaEd to-eI.aatbare t.em:peratu\lr};~ InIaat.temp,eratuur reac:to-r: I.3000: vroor cr02.(z:i.e be're'kening com:p;re's~s:orl ~

2.07,Q,0: Vio·o;r N1f₃;

f

1;.' 11:

~p)

van crlbamaat: 0;,.46: kc'a:ljO'Q;/kg::13,!

De c'p. v.an ure1.ll!t is.: niet p .. recies: be'kend:~ d:aar de t.empera; tuurafhanke.---Jlijkhe:îd hij ho&ere temperaturen nie·t bekend ia;; u:it· Iitera;tuu.rge'~e:­

vens,13,,15.}; ia; de c'p van u:reum w.e'l in ee'rste benad'.ering: te. bepale.n.; we .v.ind:en. dan:: cp:!: Of46;

In de reacto,r gaat pe:r minuu.t::

COa:' 54,,8 kg, bij: 13:0.0:0, en 2:20': atm:. 5:4.,8 x.1:3:0)(.o,,225: 1.60Q' kcal..'

4550 NH:3>~ 42· .. 3. kg bij: 2Q'1'ClO en 22.8. atm: 42:,3x2.0!~,)(Q,52:

-

...

tb :t65.6~5:XQ't..48:' OI.ie::: 165,,5 kg hij 45P;C;:: -V-fater::: 5:;9: kg'hij 4:5Q;c: :. 5,,9r~5xl.

Carbamaat': I10.:4 kg: b .. ij, 45°'0:: llJl:t:4)c4.5)(O:,.46' Irt d:e re·a.ctor- komt. 475 kc:al/kg ureum re-aatie~

Walrmte vrij; t,otaa.lL dus::: 475xu9ïj-5:

Uit de reac:tor gaat per minuut::

smel tw.armte van carbamaa t iS" 7Q,,5i kcal !kg:;; totaal. d.u~ 110:,;5)<70,5:

__ 2.5.0: tb

453:00: kcalImin;

:: 78.00> _. kcal.~ _.

,

20

~'rans·];lo:r.t. :: 7.800, kcal. ~

U'reum,:: 6:9,,,5: kg,' hij, l.~~Oo:C:: 59;,:5)<180)(O.~46

vrater: 2.5.,'-r kg' bij ~80P:a:: 2.6j'l~~aO';<]L

C"arbamaa;t ;'. IlO t.. 4. kg:- bij :E..80PJ

a,:

lE)'ic.€Xl:80\X.O" €6

Ql!.ie~ 165:i6· kg b:iJ 1..80P'C: 165:,.6X1a.6.xo:..,Ei

Warm;&e'oaJ:.an&. s:tripp.e:r';:

liit: de s~tr-ipper gaat per' m'inuut.t

5,700 11'.

--

4.8:00: tl!

Infd:e' s·tr-ipp:e:r nnti::eed:t, càrbama.at.' De' rea:ct.iewann:t:e·, 6ie daarvoo'r nod:ig is be:d:raag,t'. 49:0:' kcal/kg; c:arbamaa.t; T:o:taa;lL dtls::. llO.~~9.O:, e

541.0.0\ kcal.; Deze opgave van. de rea.c.tiew.armt.e' ge~d:t" a~s: we: uitgaan niet;

van vas-t carbamaat, d'at xdJa.li.uui in de st'ripI1e'r' o.nts:ta.at" 2Zoda.t.

We' van di t be:drall: de smeTtwa.rm::.te- van caxbamaa't nog; m:oeten af

trek-ken; w.e kriSg,en. dtls-t 5;4~OO~ 7800t.

C(}2' 66:;.2: kg botS S2:°.C; en 5,.5 à:tm:t6:5:i2:1(g,2:~,.2:2: IDr₃,t 5:1.0: kg; bij: S2°(l: e.n 5:;.6 atm:' 5·1..,:O'~2')(0;,,51

~20'-cràmp,t 5:,91 kg' biJ': 92()(! en 5,~6 atm:

5',. 9 ~ S2:,c..~ ~ 5',. 9i ;<; 543:

Ureum: 69;,51 kg hij: 9'2:°;0':' 69;!,5)~9;2:x.Ol·a7'

Water" 2.0.,.,8; kg bij: 92P'C:: 20:J;8:Jl92:x]' Ö:ld:'e': 1.6:~.6' k~ hij: 92PC;:' 1..5.ffiiê)(9,.2xÖ:,:'52:

T:O .. taalt lilde s:tripp.er Ilaa:.t t

D·e.' w:arm.tet.:o,ev.aer be:d:raagt. QUS,

:: 46300 k.ca~:

.-...

13'50. I.t Z-ï.oO: ti: 2350; Ö!,. '-

'..

...

.'

' . -4530Q:

.'

21:

W-ann~t,eba1anB: menge-r:;

Tn de' menger' gaa,t pe'r m::inuut:

I r k b ~" 90:°'0;; 62:,,4,c9.0}(OJ,i2·2:

0:0'2;: 52:t,~~ g;~J

600''': ••. 4S;,:0.'x90'xO',BlL

NH t 4al*O' kg' hlS ~ \,I. . .

=-

2200: t\Y

3,

'W"a:t.e'roamp:,t 5.,,9: kg:- bij' 9:0;00"':"

~

OLie ~16'5:'J$ hij 80'0:C:; 1:6.'5.,:6X8:0XO:'~5'I:.

.-t

hi J' aarbamaat,,,: Vrijk~end e reac,tf.ew,aDll\ ,e .

v.;OrIm1n{l': :t1.0,.4:.l(490~

T'oit.aal t

.wr ... ·"',t· per

m:inuut:-Uit; de' meng;e r 1i,CL ....

6"7:5.0; ti:

C'arbam'aat t 1:1.0,,:4: kg; hij 45:oC~:: 'Vtate r':- 5:;, 9; kg: hij.: 45;°"0·

- 23:00 kca1:~

Olie': r,65~,0: kg hij; 45°:0:

T"o,t aa·I:.

De: ko,eI ing; bed,raagt.

du.s:::-Ré's:umé.' mate-riaalbalansi :, C'O'2 NH₃: Olierecyc':te 54l:a~ 78~.g; 42',,3} 6'0',,9; 1.65:'~6: 23:8'~.a I5;9.;0: Si,Jt); rl~J ,!fat,er 43': 7' if'e r:Eies; 2:g:~] O~ie:re;cyc:te lL;.51 C'arb:~ recycTe

Haa;

re.c.ya:l.e~ 6lIDO kcal:; 6ll9.00 kcal.; kg'/irÜri .

_t6a"ji-

_%

6'9,.5: jQlbi~o' lB: ,t.

'*

. , 201_{,,& aO;'10J} 5,,5: 6,,& 9;,;8; _Jl.8; 16:5',;6: _2:3:a.2~ 43: i 7.' lll01' 1:.5.:9,,0 _'2:9:,,]. 5:,;9: _{8),:5: 1';,0,} ;)''l9:;frO: _{5,4:5:j 5;} 100",,0

door-

C';.:r:

van Oo's:trom~

Th:e(}Ki~:

Men kan z::f.ch sfT-ragen o'f' m.en t:e'r' b:e.rekening: VJan c:amp:re's:s:o,ren mOê:t uitgaan Vlan isent::ro,p:l.s'che':'" of~ fs:o;themfS1che' compreS7s-ie~' B:eid'e zijn

benad~ering; in d'e' prak,ti.jk w,e]~, wo:rd:t. t:oeg:epaS''t.; waarb:iJ dan m.e:t,

correc:tief'a;c:t:aren gewerkt word:t:_{t ,} is, het niet de' juis,te me'th.odej..

d'aar' ee:n c,ompres's:ie bepaald; mee'r is:entro,p',is'ch: d:an fsa;thermi.s:eh.bt' is{er w.ord:t p:tots.'eling arbei.d op, he.t gas: v.err.icht;}' .. 'Vfe'I. moet'en we'

in d'e p,ra:ct,ijk s:tre·ven naar een zo: dicht, mO.geI.ij'ke. benade'ring: v.an de l:fl'o:th.erm:is:ehe e:ompres:s·ie'; daar d'ez.e mind:er arbe'i.d koat; Oak in de bes:te eompre,ss.'o.r is. d:e; comp.re.ss'i.e' e:ehter vree']. m:eer isentrap'isch

\-

~"~,,,-

..

VJÀ f.iV\ <fan isothermis:ch;' ne is:o:thermis:ehe; tCle:s:.tand! wQ1rdt mee'r benad,erdf.

~P'~ ,~\\

\s~

vh~,.R-yv'

_...:5=-_.

door in t.rap,pen. te comp:rimeren

waarhij w,el d'an dus; ie:d:e:re t,rap:'

w,ee:r' ia'ent:ro;pdls;ch: 'hena:d~erdI h:ebben~

.. ,

tij)tlijntl_{.! aange'geven:}}: The:o'retis'ch,}

'.

.

is. dus ee,n therm:adynamis,ch:. rend:ement: d.enkbaar'i dat, g,rot:er is, dan ~~

liJr' ia e.ehter' ook no,g, arb.eid, nod'tg :t.:.y;it·~ w.ri.fv.ing; in. de. klep,pen e:~ct.

Voo:r een isentropische c.omp·ressie is- de betre:kking:

T'2::: Tt('P2/Pl); k-i/k af te leiden,. waarin

T.l

en. P'l de begin-toes·tand weergeeft" en T2 en P2 de t.oestand van he·t ~ecom-·

primeerde gas', terwijl k= cp/cv('- 1:,3 zowel. voor' NK3 als'

c·0₂

1.

Met deze. formule is' du&' de temperatuur van het i:ecom-primeerde gas- te be~ekenen, als Tl' Pl en P2 gegeven zijn. ( In verband met praktis'che' overweginien is een compressie-\. verhouding van ongeveer@voor gascomp,ressoren het, beste.

Een economische cons,tructie voor gascompressoren is de op de tekening aangegeven construct,ie. Hierbij is' de cylinder 'V"oor de eerste trap een dubbelwerkende cylinder.

tre moeten a."Ylmoniak van 7 atm. en 150_{'C comp.rimeren t.ot. ruim}

200 atm. Vle komen dan in verband met bOTenst§.ande beschouw:Ï;ng tot een 3-traps compres·sor. Teneinde een zo klein mOielijk vermogen moaelijk te maken,. wordt koe'ling toegepast, tot. temperaturen, die enige graden boven de bij de .drL\k beho-· rende verzadiaingstemperaturen liggen. Men komt. zo. tot de volgende ui tkoms'ten t

Compress ie·verh. Druk Temp.oC:.

Begin 7· 15:

Ie trap' 3',4 23,.8 I08e koelen to.t, 58) •

2'e trap 3·,2 76,1 160( koelen tot lool.

Ne, mas:s:a.sit.rOOl1l' is: g,ege.-went42,,,,3; kg/min;}l' en d'aaru:it kunnen w:e d'e; vollumes:troom:. v,'oo:r d:e' 'We rs chilleude: t:rápp.en he'rekenen~

vre

vind'ent

d:e' "'t:rial. and,

errar

11t _{method;e'i waa;rboij men z:ioh l.aat; :Ee:id:en: d:oo>r} de' u:it de :praktiJ~k v:ooJgekomen e:rV:arings:f'e'iten;:, dat. h.et toe'rental Tan een c:ompress:o:r in d'e groO'tct;e. .... orde: v:an ~ omw:~'/sec:~ m.aet, 1igi.en:t "I.~""'\ ten-ijl "OQ-r' de e e1'8,te t,ra,1" !nO,e1o gel.d,en;; dat de d;iam",te r der' Zlüge r

\~:Jcmiev:eer

g,e'l.ijk

is~

aan 'de:

,s'~ag'len~,t:e,;

A:äng;enomen w:ordt een:

s~*

X.ftllIP1f,XX, t,oerental, Vian ~ omw;: /s:ec:~ B'e:reke:ning l.eert nu:, dat men goed aan de- tw,eede Toorwaard,e voJidoet, aIs: men een s:la:g; aanneem.t van

5'OQ; rnm;~ Ind~ien w,e' de' z;uigerd iamet.er van de, zuiger v;oor- de eerst:e.;

~\e

t:rap; D'l. no:emen" do S:liig,8Jt van de tw;eed:e trap

na"

enz;.

i'

d:an: kunnen

we d'e, Tolge.nd'e T:ergeJLijki.ng'en 0Jls,tellen:: Ie" trap.l:

"'''I

....

- , s: _X :t/4TC

f

(J1i.-D~~)

+

L

Dt';'D~,~

\ 2:e' I~

'''1.

-

:t/4Ur ~ t

-

S'

x

Da

j e tI!

..

_•

~I/J ~

Si _X l../~ IC

D!

cylinder nO.g: l?u.:im.t.e hebben v;oor het, aa;n:brengen van ld.e.:p:p.en~ Gebl?lXik makende van 12.·ra:k:tiJkwaarden k.omen we: z:o: Tloo!r de ee:rs:te cy'Jünd.e:i

o'p, een leng:t:e va.n::: 2! x ru:mt:e TIoor' kl,eppen

+

s'lag;

+

zud.ge:rd,ikte :!

.~ ~ ~ • " .

~~,

~""

()

aQ:a,~CE..ml!:rAs:!!:c'lt·

. /

We' moet. en: CO_p; van lJ;;"C en 1. .. tm, cOllLprimeren: t",t. 2:k atm; In Vier'-banà: met' d:e Toor de reac:toaf be:rekende

wa;rmteba;1anJm~rt

he:t O;Q2: b;iJ 13'O,ob wo'r.den a:r~el.e,:v.erd;;' 0i>; g,ronct van de z:e.I.f'de' overweérin~en,~, aI.s'

bij d'e NIt:yiile:omp-r.ess;o.r, komen w.e hie:r t;Dt de vo.1.gende res:ultaten;, 5 traps: compre ss:o;r.i: c·ompres:s:i.ev.'e rho:u.däni: aanB;enomen ~

lll''x.x.rq, c:ömpress'ieye.i!h:,.: Druk.(a.tm~ T'emp~

O:c

Ko.e::ten. t,ot

CO;c:}:

Be'iin

-

1, 15

...

l.e'

trap:

:'3:

5 g,'t' JO!

2e' tra',P; 3: 9.: ~~9 3U

3e' trap 2~.,9; 2:6: 1~6i 3:0;

4e'

trap

a.,

9: 7'5',7 1],6: 44,

5e' tra:Ql 2,,8~ 212 13'0) ...

. De cap:a.C'iteit. is- 5:4,,8: kg/mi.n;" d:~i;' l.e- t,ra.:p.\ 49:0; Llirec'l' 2.e trap

1.

7a

1/a;ec~ 3'e" trap; 5.7,,4 1fs:e~", 4e' tra;p 19;Jl7 l/s:ec-,. 5;e t.ra}» ?Jr. li.fs:ec:! W'e' nemen weer een to:e;rent,a:t. aan van, X. omw::/a:ec.. V'oor., d'e s~l.a.g nemen w'e 60Q:' mm~C ee:D ~ro;tere: s'lag is- in v.erband me·t me: chanis:che' o.werwe'gin .... gen nie,t· wense-1:.iJk~" 1,f.'e:. kriJg.en de· v.o]~encre' Te rg,eli1j1d r:ro;ent

2 % 2 49,0: :: 6: )C. :t/40 n-( 2.)C.Di-D2-D4~; l.e· trap:t 172:

=

4:" 7lL

f

D~

..

D~JJ"

2~e 111 0-•

5'.'" ,. _{,t. ti':!:'}

A'1::

':1:'". Af· ?'J':D ,.,2: _{,~t .~} i Je;

_'"

..

,.,

4:e' ~. t 19,,, 7= . 4,,. 71 " , I . ~,D4,""D5;û a.~ 7{J:::t 4~,'nI(D5.~2. .. oe' Il; _• •

OploJs's:en de.-r Te·ri;eI.iJ;kingen le;y,ert;tDi~

a;sa

ImII!j.

D'a=

59;81 mm,.

D5

a 3"4Q' IllUlJ

D'4,;:: 2:36:'

:nnr.r.

D'5,é: ]2:.~ mm.'

lfeme:n' w,e', ·YOO'I!' de d·ikte; der' zu:ie;:er 2-:50;

mmo

en, "Vioo:r,' de rudm.te

--.

~.;. • .• ".JI .' ~ .• ~ '+ _ a ,a ..

~~~~eken!.!"!g5 ~!"!_9:.~ Q.92=~Oel~!:.-!"!~de~erste co~;e!:.~~sietra:e •

.

door F.J.M.Nieuwenhuis. 1. Opdracht.

.

-De opdracht luidde~een _{koeler te berekenen,die 54,8 kg CO 2 per}

o minuut koelt van 97 op 30 O.

In eerste instantie werd geprobeerd. dit te bereiken,door koelwater -eventueel ~n meerdere passes-door pijpen te laten stromen; rond. _{. .} deze pijpen zou dan het· 002 circuleren.

Bij doorrekenen bleek echter,dat op deze wijze de snelheid. van het koelwater,zelfs bij twintig paases,dermate gering is,dat laminaire

stroming en dus slechte warmteoverdracht optreedt.

Dàar er - in tegenstelling met stroming in pijpen - bij stroming loodrecht op pijpen ook bij een lage Re-waarde een aannemelijke warmteoverdracht optreedt,werd toen een koeler berekend,waarbij het 002 in één pass door pijpen stroomt en het koelwater d.m.v. schotten gedwongen wordt,zich loodrecht op deze 'pijpen te bewegen.

_.

.

De bij deze berekeningen gebruikte li teratuur word.t hieronder in

'2t

apart vermeld; de nomenclatuur en d.e gegevens zijn samengevat in resp. 3) en4).

22Li tera tuur.'

~~ ..

-3. Nomenclatuur.

-a) McAdams, W.H. b~ Kern. 'c) Ferry. d) Heat Transmission. \

Process Heat Transfe Chem:Eng:Handbook. VDI -W!rmea tlas.

A· Cp D T U D<. À "1

,

2 . koelend oppervl~ . m

soortelijke warmte bij constante druk diameter temperatuur to tale warmteoverdrachtscoefficlent partfele warmteoverdrachtscoeffic~ent 'warmtegeleidbaarheidscoefficlent , vi scosi tei t . dichtheid " kc al/kg oe m oe

kfla1/~hOC

kcalfm hÇ>C . kcar!rnli°C kg/Jllh . kg/~

Voor de bij de berekening van de pijpbundel gebruikte symbolen wordt naar fig~lO verwezen.

0°2':" hoeveelheid

gemiddelde temperatuur

volumestroom bij 64°e (berekend~.

'7~ .. ~10 ,3at", cp,w cPI>&t" cp !xl' Àó~O l'{ "10· Koelwater:gemidde+de temperatuur - - - - volumestroom (berekend) Staal: tYJl. 7,'5;' f "'1.7,50 1J~o· $4,8 kg/min ,) . 64 oe . . 11,45 m3 jlninl 5,94~~~-2 kg!mh

4,

78

r,E/

/J/.

kg

Im

3 0, 22 kc al

Ag

oe . 0 ;81 kcal!,kg Ç>e 0;20 kcaljkgOe 0,- 016 k~all.mh oe 5,4. ro- kgïmh 27,5 oe . 0,0336' m3/min 3,16 kg/mb. 1000 kg/m3 0;522 kcal/mh°C 2,~2 kg/mh 38,75 kcal/nlhoe Gemiddeld.e wand tempera tuur aangenomen op 400e

N.B.Bij de berekeningen bleek,dat een fout van 100e in deze aanname g~en merkbare invloed op de·resultaten heeft.

5.Methode.

Met behulp van een voor d.eze koeler aan te nemen warmteoverdrachts-c~efficrent wordt het benod.igd koelend oppervlak berekend~Di t leidt

,

tot de keuze van een bepaalde pijplengte en -diameter en van het

."

/'

~

~

~

aantal pijpen.M. b.

v.

deze gegevens worden de partiële overdrachts-cöèffic1enten berekend. Ui t de hierui t te bep?llen totale

overd.rachts-~

cöèfficîent volgt hèt benodigde koelende oppervlak,en dus - bij de gekozen pijpdiarneter en het aantal pijpen - de juiste bundel-lengte.

De enthalpie

van

_{CO2 op basis van OOC bedraagt bij 97°C:}

97xO,2~2l,34 kcal/kg De enthalpie bij 30°C bedraagt . 30xO,20= ..Ë"OO ~cal/kg.

Enthalpieverschil 15,34 kcal/kg Af te voeren warmte: 54,8xL5,34x60=50?OO kcaljh

De inlaattemperatuur van 002 is 97°C,de uitlaatt·emperatuur:30oC. De coeresponderende waarden voor water bedragen 15°C en 400C.

Di~ levert:. (AT)lm=32,27°C (uit tabellen)

Voor het geval' van sfroming loodrecht op koelbuizen geIdt in di t geval VolgenSa) ': (AT)m.=(óT)lm.X

O~§$

_{en dus: (óTlm=27 ,6°C'}

U (aangenomen bedraagt :30 kCal/~hoC

.

Hiermede wordt A=50500j.aOx27,6=6l· nf=650 ft2 Aan koelwater is nodig:50500/25=2020 kg/h

ra Te verkiezen i s dan een pijp met de volgende afmetingen: ~

..

'

,.

1 • J7u=0,840"=0,02l3 m Di=0,622"=O,0158 m wanddikte=0;109"=O,00277m omtrek =O.,B8 ft . \

N~di~ is 650 lo~ 22=2960 ft, te verdelen over ~80 P~ jpen

van

La

f 6".

De @jezamelijke doorsnàd.e van deze pijpen is : 280x-:txuxl ,

5tlxlO....;~=0

,0549 m

. ..' 3

~---~'----~~~--:::'.:~-~

ti

Derhalve wordt Re=fvD/, :4,78x12540xO,0158/0,.0594=16000 Volgens a)en 'jJ) ge~dt voor stroming in pijpen:

Nu=O,

°

27xRe

°

~§

xpr1

/3x'(~)

0,14

waarin'? .... d~ visco~itei~ bij de gemiddelde wandtemperatuur is. 1'3

PI:=,?Cp/A=O ,0594xO,21 /0,016=0 ,f28 ,zodat Fr {'. =0,92

°

8 R~.' =2307 12 O,M . (~l=l,l ,zod.at

C"J

=1,01 Derhalve: Nu=oe.D

/>.

=58,2 ' . .

.

. . . ~'.

0<. =0,0ISx58,2/0,0158=58,9 kcal/m 'hoC

• Deze waarde heeft betrekking op het binnenoppervlak van de pijprLa-ter zal in de formule: rj=UA.iJT voor A het ui twendig oppervlak geno-men worden.Daar de oppervlakten zich verhouden als de diameters,word.t de gevond.en waarde van 0( betrokken op de ui twendige diameter gelijk aan:

_.

. .

iX ... ='p:Di /Du=58, 9x158/213=43, 7 kcal/m2hoC

Voor de berekening van de 0(. aan de koelwaterzijd.e i6. het nodig,

gegevens te verstrekken zowel over de pijpenplaatsing en -afstand,als over de scho~tengrootte en -afstand.Hiervoor wcrdt mede naar fig:lO verwezen.

~~~

De

Pij.~en

worden driehoekig geplcat;st. Volgens d)bedraagt voor de

geko-zen pijpdiameter ( 21,3 mm ) de steek t:26 mr~de kleinste afstand

t~ssen twee pijpen wordt daarmede:4,7 mmo Voor de manteld.iameter geeft d)de formule:

D_mante1 =D'+DU~2u,waarin

D'=mt.

Voor de gekozen pijp word.t m opgegeven als 17,44. Hiermede wordt D_mante1 =26~17 ,44+2~ ,3+2u=47~ ,3+2u

3:Q

De schotten dienen minimaal een afstand van O,2x:Dmantel te hebben; het oppervlak mag hoogstens §O% van de manteldoorsnede zijn.Deze waarden aanhoudende,wQrdt de schottenafstand 100 mm,ter\yijl de pijl

van'het door de schotten vrijgelaten segment planimetrisch op 127 mIn

r

'berekend. wordt.

Op de midd.ellijn bevinden zich achttien pijpen,d. w. z. zeventien tus-senruimten en twee eindruimten.

De u' bed.raagt: u4=(500'-17x26-21,3) ~18,35 mm.

Het te doorstromen oppervlak is :

(17xO,0047xO,I+2xO,01835xO,1)=0,ölI66

m~

De totale omtrek is : .~ 17x(O,2+0,0094)+2x(O,2+0,0367)=4,034

m

De koe1watersne1heidbedraagt'dan: _. , 0,0336x60/0,Ol166=173 m/h

_.

_..

De effectieve d.iamet~.r De=.4m=4~0,01166(4,034=0,01155 m Derhal ,je ': Re=

JvD

/,?=~000X173xO

IJ 0115.?/3 , 16=§)

Bij berekenen blijkt,dat zowel de snelheid als de De nagenoeg onaf-hankklijk is van de plaats tu~sEin de schotten.Hiermede word.t dus ook Re nagenoeg constant.

VOlgen~

a)en b) geld.t

,~oor .str~~ng~~p

één CYlind.er·:

. . Nu=O , 57xRe 0,

5.xPrl/3x(~)

0, 14

'0,8

.

'7... . ~ 1/3 .. R~ =25,1, Pr=~cp/À=3,16xl/O,522=6,05 ,zodat Pr =1,82 . 0,14' (~)=3,16/2,52=1·,25 ,zodat (~] =1,03 :Zodoende wordt:

o<.De/A=O, 57x25, lxL, 82xl,03=26,4

- . a ) '

Voor 10 rijen pijpen wordt vqlgens Nu 27% hoger;in het hier bere-"

'kende geval bevinden zich 11 ~ijen achter elkaar. Deze 27% derhalve

?

aanhoudende,en bedenkende,dat Nu wegens

~

tot 40% kleiner

wordt a),b) ,vindt men':

o<.Def>. =26,4xl,27xO,6=2?,1 ,en derhalve 2 0( =0,$22X20,1/0,OI155=9l0 kcal!mhoC Ui t :

o&oz43',7

kcal/~hOC

1

'~water=QIO kc~l/m~hOC

m~hOC/kcal

,en ~~14000 kcal~2hoC , ' vól!g'f:: -=0,023 U

en dus: U=43.; 5 kcaljm , 2 hO~

Het benodigd koèlend oppervlak wordt dan:

~ ....

-A=:=50500xlO,

7~

/43, 5x27 ,6=455 ft 2=42

uf.

Nodig is dan 455/0,22=2060 ~t,verdeeld over 280 pijpen van 7,35 ft. Een veiligheidsfactor van 1,25 nemende,word,t d,e bundellengte 9,2 ft.

Geno~men wordt dan een lengte van

a

m.

De diameters der in- en uitlaten berekent men als, volgt: Diameter water in- en ui tlaat: '

snelheid= 0,0482 m/sec

volumes troom=: 0,00056 m3/sec

, " " 1/2 "

diameter=(4xO,o0056jrüf:5,48) =0,122 m=122 mm Diameter C02~inlaat:

snelheid= ~., 3,48 --... . m/see volumes

tro~~ ~ij

97°C=0 ,21 m3fsec

. 1/2

diameter=(4xO,21~x3,48) =0,98 m=280 Diameter CO2-uitlaat:

snelheid.=· 3,48 m/sec

volumestroom bij 30°C: 0,1'72 m3 /sec

diameter:

(4xO,1'72/~3,48)1te:=O.,25

m= '250 mm

Resumerend komt men tot de volgende koeler:

CO2 word.t in pijpen. in één pass gekeeld door ·mjid.de1 van koelwater, dat ni. b. v. schotten loodrecht op deze pijpen stroomt.

C09: 54,8 kg/min ;inlaattemperatuur 9'7°C;uitlaattemperatuur 300C,3at~.

~ïwat~:3q6 kg/min; in1aattemperatuur .. 159_{C; ui t1aattemperatuur 40°C,}

Pij pen: Mantel: Deksels: Schochten: aantal lengte Du Di wanddikte plaatsi.ng steek diameter 280 3000 mm 0,84Ó"=21,3

mm

0,6221t_{=15,8 mm} 0,109"=2,'7'7 'mm driehoekig 26 mm 500

mm

diameter water in- en uitlaat 1 22LJlnm

diar~ter inlaat C02 diameter ui t~aat.·c~

,

áfstand tussen schotten

pijl van van man~eldoorsnede

overblijvende segment aantal 280 mm 250 mIn 100 mm 12'7 mm 22

VI t L, I T']l' R E.. T' U U; R:.

/ 5l~. Ka;g·teel~Yi, R~.P.;, ~ V'. ,d:;

~

6:.

Schmidt~

&.

Ma;rl1es;~

)( ].2~Roo;s:ebo,om;,.

Ä"

)(. l3':~Jf·réSacqu:e$,.M:~·

14'~

'J

.",

-Le's~ ma~iè:res PlasltiCfLte's:;: Bd; 3'--4, p';a;~~a6:$~tlj"J).

Enz;~

der

T'e:chn:~'

Chemïe:,.b 21.;.(:.9-2:.9.'9 4t

:li06~,,(:g.3"(},0

Ket kunsts·to·r:fe'ngeb·ied;(I.949i)) ~

J

-1

Er-inc:iple8:' ai! high: Po]:'yme:r Thea·ry- andE'ract.

Î

u4(

U-ni t P:ro,ces-s:e:a: in o.rgan.ic: Chem:iS'.try-~

J

Chem~En·g;

•.

~~~ J.:9i5·~:. p.:ag;~

ll]..9. ) (

~.)

)

X.

~;

Chem;;

~~o:c~

5'2, 3'088, é.93:Oi.)

a'.~;.

t . ],95.2:. :j, 66691;

1

\]'W

v\~

lli

6.

Ji~'

t:

:Ja.

9;44; )

Chem.'

Eng:~'"

5al 11J1"

&95I.~~

Chim; &: Ind." 60:" 22:;.

~948~

U:.

SrJr

Ea.t·ent 2.49afr3;9;~

\

'.

I!

,

ReI.ekel!.inLV;§Jl_d~ ~ven!:.i.cht!3&olls;tant.e' :!~ het. ~'Wen!:ichrtt,::

0"02;+ 2: N1fS-

s-:--:=>

~2Q.0N1t2:.... -\-_HT2Q;

,.

~t Rij' a;t,o.eaniome:t:ris:oo.a gas:siam.enS'te·lling:::

w:e'z'ig: is:" dan. hee-ft men na:. d:e' reac:tie:: xiii> mol: IXrewmi, .' xl. m.ol. w.at.er~

fl---xll.})

m.olL

a02:

e'n 2:(I.-x.:t} mol

mrs.

d'i.t is:

t,Q;t'aà;lL (jaX]J: mol.." Z.O;dà't::

. K

:t~reumt

(IfaO:.}l!fN1f5\);

aCaOa;)}

~ (X:l..~2:C3:-.xl:.ï

fCl-xl.

b

3:€; 2:et Bïj; nièt s,toe:chiome;t,rls:.ch.e: a;as:s-am.ëns:t.e'l1.ing;en en in aanw;e..;. z:i:ih.eid 'fian wiater t

S,t:e1i d:at e'1: oors:prankelijk aanw;e'z:ig: zijn:: ~ mol. C02,tr EÇ mo,] NJE;)!moJ2. oo.'rs:p·r~COa en bi m.o~. H'a0;f' molt o:o,rs,pr; C:0ai dan. heeft men na. de reactie t x:. m:o-l wreumj. .x:.+b, mo,]:. watert

C

1-xlm,o:I. 0.02: en (a-2x}m:o·:t NE!~v. d.i t. is: t.Ç>.taal. (] ... x+a.+b.

»

molL,.

Afleiding: ~~!!. !!e:J.Q:~u:te~

~a:.K ~ l.o-jt P.-.:..-0i..2:7ê.4:~- lJ3;. b>g: 2SV2:.;-.;... f~i~ fig.;_Jl1..':

P :: to!taaldmk 'lio:or,' he.t: sy:s:-teem. C:Q2tz NH;3i" ;.Nlf2.G0aNH4. b,ij; een: bepaa-1d~e t:emp:e·ratuur en hij een Nlf3/C02 m.o~ Tem:. 2.0:1.; P;x;.= to;,taaJldruk biS d:ez:el.:t:d:e tempe.ra;.tuu:rj) maar b,ij

COa-con-centratie x. en ~3',-c:oncentraltie Yf:

v:erd~e:r is: PGOa~ 1/3; P ,:t xCPEl en PW~ ~/3t p . .: y{pzJ.: '

M'e'ni kri.jg:t d'u.:s::- IC :

~Îx:~P~{JfPx»2;p:.t:.Qllf~:&%

:::.

~/~

P.('%

P)~"

Z:èldatt

...

..

~/a'l. 1"3\ ~

xy

2:CPxJ3i of ucitg:e:rekend:: .

10f; P'x."::;. la'~ p ... 0.2:76:44:0;.. ~13 lLoar ~.

. :',

, .. ,~'

.'

j~ _-p 'Je ~~J.- 4t_..3 ,-..Ha

tOe

t"~",;,r"

ka

-2.0 1-Col. 1i1f3 ~ J . ' o,'l'i'!1 0 lOO IOt1,~ 0,1'fQ ₈ rbo O .. tt(b:O.' {, '10 ",'\'f O,o.oo( O,ocq I

,

0,'1" 0 , 0 l 4 Ol~ 40 0, oJ~ 0,\ 3 t1 2. ~ ,.r;

_A

v •• r ",t_. t I 1(1 100

..

_•

_A

M 1I0Dr " ' . .

+11

'g IZo (., 1"10 5 .(,(;) 4 180

~ 1'~ '=~

1> -

OJ9b44-~~

"'-'-l

3 ü o ?=~ .t.;~. ~~, '1

--p, ~= eL,..J.. ~ e.<rW!.. ex: c;.a-c.°L

d ::

l-""- = ~. NH~

1 10

FlG.l

Dl5~Clc.., AT! E '5 PANrt ING VAN c. ARSAMAAT 8)' ,0<:....

&w.~~

~ ~F~r.

• ?: 0.;\-... __ - __ ',i

0,' --_._ ...

_-_.~-- _{. I} I I j. 0,3

I

\a,:f~

-t-a" ilo°c=, ,o~ 0 _'L

,

_{4. 5}

"'''"'~

~1(\.1.

_flG·3

o,So 'J..ooD

g ._.

-1'~6° - 1

i

'

1:60° I

t·

lLioö ,

t°(.

iJ

I

, 5" 4~----+----+----+----~--~---~ ~ .. ~.-~---r--~+---~---~---~~ 1'10 /So lbo

F,,,.5

OM1.ETTlfiG.5QR.AA 0 -x.1 C. 0, ~ ri.cF 1;2. fl~.

4

OM'Z.ETTl"<i"j(j~A~l) I/tlH c..02, \\'1 uREUM 'T~S~~t4. '"'~~~

fN l.öO°(,. MET o'llERM..:)ftT WATER t:1i AMt'\O ... A~.

---...J !

FIC\,. "

OM1.ETTI'*i~Cïá.A40 'MET O"E~ M~UT

C.0L OF N"~ B Y I-SS Clè,

I '

,,, .. :04...

\'i H~ 1

10 r"

F\G.

g

.

~Y~T"EeM '--'A1ER~c.A~e,At14A1': ~ 2.0 )0 ₄₀ i : - - - 1 - - -. . ---- 20 -_ ... _ - - - 0 " 0 Cl

70

0 ~O 100

ft

~

/100r-

~.

dt

tt)

FIG-.

9

M

ATE«.lA

ALBA

LANS.

100 0/0

flEeya.E "'ATER

'Ser ..

/

/ /

yaE'2

1

,11,4%

/

O,L

:,E

43

J

70/0

L, ;/

~

MIET 8Eri"rre qeo~SToF i'%.

/

., ....

"

"!

. ti

'\

.

'

.

' I"~ FIG. 10

.--. ..!.~ _.-z..~ __

-J) OORStiE:DE. c:.Oz.-l\'DELER.