Processchema van een fabriek ter bereiding van aromaten uit een naphta

,I• • ,\ adres: tt4M~ Ha.l~~t~l 11

obt;eraa.,., _

'3 . datum: to'" , &5'.

-•

•

C.M. van den Bleek Fraas H 1.8i ~el 11

Ro t t e r d. - 13.

A.W . Gerrit en

Laan van Ni euw Oost In di e 132

'5 - Gr a ve nha ! e •

,

L

...

LABORATORI UH VOOR CHEMISCHE TECHNOLOGI E

van een fa bri e k te r

BEREIDING VAN AROf04.ATEN UIT EEN NAPHTA

18

ei

1

965

----~---•

~,.

-.

:

I j

I I. I 1

-

--I --I • III IV '1 VI • VII VUl IX INHOU D. Inhoud

Lijst van ~ebruikte symbolen Samenvatting

Inleiding

A. ToepMssin~ van aromaten

B. Te c hni s c he bereiding6mo~elijkheden

TYpe proce., productie - eenheid en plaats der fabriek

A. Type proces

B. Productie - e~nheid

C. Pl a a t s der fabriek

Be s c h rijv i n ~ proces

Phyeische en chemische aspecten

A. Benaderin~smethodiek van Smi t h

B. To e p8 s s in~ op dit processchema

C. We r k wijz e D. Resultaten Masssbalans Warlltebalans A. Al~eJleen B. De verschillende apparaten C. Balans Berekening apparatuur A. Re ctoren

B. War tewisselaars en koelers

C. Verdamper D. Absorptietorens E. Co pressor F. Voedingspomp G. Expansievat I Li ttera tuur Bijgesloten: Grafieken 1 10 Flowsheet 1 - 4 2 pro~raJllla's TR-4 1. 1 2 3 4 4 5 6

6

7 9 11

13

14 19 21 25 27

29

30 34 35 38 39 39 40

- - - : : '

LIJST VAN GEBRUIKTE SYMBOLE N.

A Waratewisselend oppervlak

C_p Soo r tel ijke warmte bij constante druk

D Di a ete r G Masaastroo ~a G Molena t r oo ~a. 11 H Enth lpie k Re actiesnelheid.constante L Maas.stroom vloeistof L Mol e ne t r oo m vloeistof m 'M Mo l e è u l . i r ~ewich t

MHSV Mole hour space velocity

He l l i ~ eve wichtalijn ia x-y dia~ram

N' Aaat a l lIole

N Aan t al molen per mol verse voeding

n Aa n t a l koolstof at o men per molecuul

p Pa r ti a a l dr uk

P To t a al druk

P Ve r moge n

T Te mpe r at uur

t ~e c ipr o k e mole hour space vel oc i ty

U Wa r mt e ove r dr a c h t s c oë f fi cie nt

v Snelheid

V Mol ai r volume

V Volume reactor

W Gewicht katalysator

x Mol f r ac t i e in de vloe1stoffase y Mol f r a c t i e in de gas fase ~ Viscositeit VI Rendement

e

Tijd

p

Di ch the1d

~YVI t-las s a s troom

~v Vol ume s t r oo m

~w Warmtes troom

Hiervan zijn, tenzij uitdrukkelijk anders vermeld, de temperatuur

o -1

uitgedrukt in K en t in kg kat.hr.mol verse voeding •

•

..

INDICES. P Paraffinen N Naftenen A Aromaten Cr Lagere alkanen V Voeding lm Logarithmisch gemiddeld

"

Per eenheid van oppe rvlak

AFKOR TI NG EN.

E

B

Et hy l be n ze en

ECR Ethylcyclohexaan

n-e normaal octaan

Me Me t haa n Et Et ha a n . Pr Propaan Eu Bu t a a n Pe Pe n t a a n 2 a.

3.

SAt~ENVATTI NG •

/ /

In dit versla~î een berekening gegeven worden ven een

~-ciële platformer volgens de benaderingsm~thode van Smith. (1)

~ r

zal de invloed van het aan t a l reactoren en de

ver-I

deling van de katalysator over deze reactoren onderzocht worden, terwijl a dere procesvariabelen zoals druk, temperatuur, molverhou-dmng en LHSV aaa praktijkgegeve s zullen worden ontleend.

Het zel blijken dat de beste resultaten verkregen worden bij gebruik van vier in serie geschakelde reactoren en gelijke verdeling van de katalysator over deze reactorea.

Naast de reactoren zal ook de apparatuur voor het verkrijgen va.

de ru.e re.ctieproducten in dit verslag .orden

beschr.~.

I

~ - - - - ~- -

-I.'

I

I

11 INLEI DING.I 4.

A. Toepassiagen van aromatea.

,

.

He t toepassi gsgebied va ar oma t e is ze e r uitgestrekt .

Daar volgeas dit processchema pr od uc t e n bereid word e n di e sle c ht s

valle 0 der de verzameln aam ar omat e n is het niet mogelijk zonder

meer toepassingen te Doeme••

Be n uitzondering is te make voor de toepassing al s benZine,s (i. v .!;! .

\

1

hoog octaanget al ) e de bereiding van fenol uit tolueen.

i~

"ÎÛ0;

~vJJ.J(,l ~t>f'\...

t1

<

r

tyJ...r

:i3. Technische bereidin5smogelijkheden.

.r

,r'Y'/

Voor de bereiding VB aromaten uit pe t r ol e um- aa f t a 's stAan

verschil-le de reformprocessea te r beschikking., die men kaa indelen aan de

haad van de gebruikte katalysator. (2 )( 3)

a. Plati akatalys ator.

/~ 1. Pl a t f or mi g , Ka ta l ysa to r Pt 0,01 - 1 .{; / ~, '\ / op A1203• ( Cl

°

t1 - 8 ,i / \ ...-2. Ca t f o r mi ng me t als kataly setor Pt e Si op Al₂0 3•

3. Si n-c la i r Ba k e r Reforming, waé.,r bij de kataLyeator- bes t a a t uit

ongeveer 0,8 ~ Pt op ee speciale A1

20₃ dr a ge r .

4. Ultrafi ing en Powe r f i ni ng . Dez e pr oc e s s e n hebben als

voor-deel da t de katalys ator regeneratief is.

b. Katalysatore zonder platina .

1. Fl ui d hydroforming. Ka t~ lysato r Mo0

3 op A120₃•

2. Hy pe r f or mi ng , met al s katalys ator Co-Ma - o xy de op A1

203•

De meeste processen (ongeveer 85 %) maken gebruik van een

Platiaa-katalysator, ter~l ongeveer de helft va het aan t a l processea

platformingsprocessen zijn.

In dit ontwerp zal de bereidi.g van de aromaten geschieden met

gegeve s van het Sinclair Bak e r proces om redeaea die onder

~

hoofdstuk 111 A ader verklaard zullen worden.

III

TYPE PRO CES , PRO OUCTI E - EENHEID EN PLAA TS DER FABRIEK.

5.

A. TYPE PROCES.

Wif1

'-;,lL

Onder een reformprocea wordt verstaa een proces dat petroleum

fracties met een laag octaangetal (weinig aromate., veel paraffi en

en aaftenea) omzet i koolwaterstoffen met een hoog octaangetal

( romatea), waarbij gebruik gema akt wordt va. een bifunctionele

ka-talysator.

De bifu ctionele katalysator is ee n katalys 8tmr die twee functies

vereaigt op één drager (meestal ine rt A1

203). (4)

In dit geval:

a. Ee n hydroge erende - dehydrogenerende functie; meestal wordt

hiervoor platina gebruikt.

b. Ee n zure functie, die de isomeriaatiere acties katalyseert;

meestal wordt hiervoor een halogenide gebruikt.

De voornaamste reacties die optreden zijn: (5 )

1. Dehydrogeneren va 6-ring naftenen.~

2. Isomerisatie van 5-ring naftenen tot 6- r i ng naftenen.

•

3.

Isomerisatie v n al ka ne n tot iso-alkanen •

4. Hydrocracking van naftenen.

5.

Hydrocracking van alkanen.

6. Dehydrocyclisatie van alkanen tot ar o ma t e n .

7. Hydrodealkylatie van aromaten.

Van deze reacties zijn de kraak- en dealkyleringsreacties exotherm

terwijl de anderen sterk endotherm zijn, hetgeen leidt tot een sterk

endotherme overall-reactie, en dus een grote temperatuurval over

de reac tore •

Keuze proces.

In het bovenstaande is gebleken dat het reactiebeeld ze~r

gecom-pliceerd is. voor de berekening van de reactoren zijn kinetische

gegevens odig. Deze zijn schaars. Krane (6) geeft kinetische

ge-gevens voor de omzetti g van -heptaan. Smi t h (1 ) geeft een

alge-een toepasbare methode voor de omzetting va petroleum-naftaIS

met kinetische gegevens van een Si nc la i r Baker katalysator.

Ge br ui k va. de gegeve s van Krane heeft het voordeel dat de

same.-st lling van de reactieproducten exact berekend ku ne worde

nadelen zijn echter dat de berekeningen uiterst gecompliceerd worden

<

en zeker uitgroeien boven ~e op_~et~~__ee~ pro~sc~~, bovendien ~

6.

De methode vaa Smi t h heeft to t nadeel dat de samenstelling van de

reactieproducte slechts in groepen bekend is (pa r a f f i n e ,

aroma-ten, nafte en en kraakgassen). Daar t e ge n ove n staat dat deze

methode ge s c hi k t is voor pet ro l e um- naf tars , terwijl door Verworner (7)

is aangetoond dat de gegeve s van Smi th met succes toegepast

kunnen worden op an de r e pl at i n aka ta l yss t o r e n.

op de benaderingsmethode

\

.

I

~

t

ît

~~~~

{

vy

JO

'

De keu ze van he t pr o c e s is gevallen ~ van Smith . B. PRO DUCTIE - EENHEI D. ()

Bij de opdrac ht voor di t pr o c e . a che ma werd een pr o duc t i e - e e oh e i d

~r­

ven ongeveer 500 to ar omat e n per dag al s u1tgengswaarde voorge-

~~~ ~

.

steld.

wJ.t'

Uit de resultatea van de

re

Dctorberek~nige

blijkt dat een

productie

~4~~

van 585 to per dag aan aromaten wor dt verkregen indien men uit- ~

gaat va een voeding va 10 0 0 to pe r dag. ~

Deze wa arde zal al s basis voor de be r e k e n i nge genomen worden. ~

C. PLAATS DER FABRIEK.

Daa r deze fabriek in verband me t zijn grondstof niet op zichzelf

kan staan dient hij als eenheid toegevoegd te worden an een

raffi-naderij. De z e laatste moet, gezien de aanvoer van de ruwe aardolie

en de afvoer van de producten 88n eea zeehaven gelegen zijn, d ar

de aa - en afvoer per schip relatief het goedkoopste is.

Als p18atsen komen dan in aanmerking:

B. Bo t l e k ge5ied.

Voordelen zijn hier da t de havens toegankelijk zijn voor de grootste

tankers en dat de reeds aanwezige chemische i duetrieën eea

afzetgebied vormen. Al e nadelen moeten geaoemd wor d en de hoge

grondprijs "e n de krappe arbeidsmarkt, terwijl bovendien de tendens

bestaat de industrie te deceatraliseren.

b. Delfzijl ea omgeving.

Als voordelen ku ne n hier beschouwd wor de de goede arbeidsmarkt

de minder dure grondprijs e eventuele belasti gsfaciliteiten i

verba d met bov nge oemde dece tralieatie.

~

F

8

cto~e

els koelwater, klimaat en bodemgesteldheid zijn van oader-

I

J

i

~

Jlgeschikt blaag.

we e r op

5

00

0 C. gebracht wordt met be hul p van de ovens 2

-4

.

De hete reactieproducte n verwarme n nu in de warmtewis selaars 7 - ~

de waterstof voor, en in de warmtewis selaars 3 - 1 de voeding.

...

.J~ . ?

~

"""

~

8r': ;,

S

.

~:

I

",

/ '

~JlJr~~~V~

dP.

~~

,

~

)

BF:SC RIJVING PROCES . (2ie

fl

owSh.ee~

,

~

,

)

.>

tv-t'-. ,Ar'

f0'

~~ ~

plV-

/f

/ / ,'\V" . (

W.,.r

1\v'f/11)

~ ft.' ~t

Als voeding wordt een n~G~. ge br ui k t , waarvan een specificatie

wordt gegeven in tabel 1. Deze voeding wordt, na doo r de voedings- '

pomp op druk gebracht (25 at m.) te z~n , voorverwarmd in de warmt - . \

.

n'

/0 - - - vJW•~ 0 lM"'M.V\I." ,

wisselaars 1 - ~. Hierna vindt de verdamping plaats bij 300 C. in lo~: ~~

de

verdamp

~

:-

'-

De

v!!~d!l

'5pte

vpeding wordt in de gasmeng:r

gem~ngd

f

'"

~

~,ttJ/V'T)"y ~l . 'h ~.M.t f'Mlft.'1t~\l I(.,

met de waterstof die li n de warmtewissela ars ~ - 7 reeds voorver- ~

warmd is tot ~200 C.

o

Dit gasmengsel wordt in oven 1 tot 500 C. oververhit en in de

-reactoren 1 - ~ geleid, terwijl tus sen twee reactor n het g sm ngael

IV

treedt in 'ko e l e r B condensat)e ~p van

k-'J :'~ AI;... ~

!

<

;,

~

rJ-t''''

)PfJr

nu verder naar koeler D, waar zij

nage-Na voorkoeling in koeler A

het koolwaterstofmengsel.

a.

De

vloeistofstroom gaa t

koeld wordt tot ~o C.

Hie r na V1 ut i n expans ie vat I expansie plaa t s.

He t koolwaterstofmengsel wordt nu via buffervat 11 doorgevoerd

naar een eromaatscheider, t. r ~il de vrijgekomen gassen als r

at-finaderijgae worden afgevoerd.

b. De niet gecondenseerde gassen worden nu verder afgekoeld in de

o

koeler C tot ~O C. en vervolgens onder in de absorptietoren

geleid. Ui t dit gesmengsel worden nu de lagere alkanen en eve

n-\-~

tuele zwavelwaterstof geabsorbeerd door de olie, welke in

xpan-sievat 111 ontspant en via buffervat IV door de olieomlooppomp

weer boven in de toren wordt ingevoerd. Uit expansievat 111

wordt evene ens raffinaderijg8s afgevoerd, zij het van een ander e

samene telling.

De gezuiverde waterstof wordt door de compressor op 25 atm. gebracht

~ ,

en na spuien van de overmaat aAn het systeem teruggevoerd.

'

~,~J.

)..t

')J:'i'1".~!J

,

i

(---'1 ( 1..;;..

..

rijJ~~

9

- -- - - - --

-8.

-TABEL 1.

ANALYS E VOE; DING

Dichtheid °API

54,3

IBP 10 ~ 50 % 90 .~ EP ASTM destillatie 182°F

238

264 310 356 Mo l . ge wi c h t 114,8 83°C I1 iI I1 '1

I

1 18er

I

·

! Hieruit volgt: T 10 + 2T50 + T90 Vol.Av.B.P.

₌

₄

₌

269°F

=

132°C Slope 10 h T90 -T₁₀ 0 '9.:- 1

=

80

=

0, 9 F. .<)

Mean Av.B.P.

₌

Vol.Av. B. P.

-

7

₌

262°F

₌

129°C·

Characterization factor

₌

11,7 D;i.chtheid

=

54,3

°API

₌

760 kg.m-

3

ANALYSE VOEDI NG (13) (13) (13) (14 ) (15)

..

PARAFFINEN .NAFTENEN AROMATEN 31 , 0 ol '.t.

58,3

ol X;. 10,7 ol

%

.

v

PHYSISC HE EN CHEMISCHE ASPECTEN.

Voor verklarin~ van de ~ebruikte symbolen zie blQdzijde 2.

A. BENADERINGSMETHODIEK VAN SMITH.

(\.. s-A + 3 H 2 k 1 k3

1l

k 4

..

N + H 2 k

_z

n +

:3

HZ k

5

!

2!!

ï.:-: 15 i,Cr , -:. ~ Cr 15

De voedin~t die bestaat uit ee. betrekkelijk ingewikk ld men~6el

.v a n koolw~terstoffen va uiteenlope.d moleculair~ewichten

struc-tuur, wordt voor~esteld als ee men~sel va drie compone ten:

i 4

'é n alkaan, één nafteen en één aromaat.

Deze drie eompone te. kent meR een ~elijk aantal C- a t ome n per

mole-cuul toe. He t moleculair~ewieht van de componenten word t ~ebaseerd

op h~t ~emid~elde mo1eeulair~ewicht van de ~rond6toi:

NpMp + NN~ + NAM A

=

(N, +

NN

+ NA)My 1)

Np(CnH2n+2) + N_ö( C_{n H2 n}) + NA( Cn H2n_6 )

=

~V 2)

Go mb i n a t i e van 2) met de atoo~ewiehte. van C ea H levert:

.. ' l eK. ZN 6N ) 3)

~,'{ ~/ n

= ï1+ .

-V - P + A

De reacties die hier optreden zijn:

1. nafte en

= ;

aromate + 3H

2•

2. paraffine ~ nafte~en + H

2•

3. hydroeraeki ~ Van afte en.

4. hydroer ekin~ van paraffine ••

De reacties 1 e 2 worden al s evenwichtsre acties beschouwd terwijl

de reacties 3 en 4 als aflopende eerste orde reacties behandeld

worden. Ve r de r wordt aange omen dat de hydrocrQckin~van paratiinen

en naftenen resulteert in equimolaire heeveelheden methaan, ethaan,

propaan, but an

e.

peataan.

Het reactieschema wordt dus:

P

..

Re a c t i e s fte l h e de •

De kat lya tor wordt niet als veranderlijke beschouwd, waardoor het

systeem la ho o~een beschouwd kan worden.

Voor een reac tie als: kl ..

aA + bB " k q't + rR

1 dN' q r a b 10. ge l dt:

V

deA

=

k2 P\{P R - klP APB NI A drJï ti b V q r d

ve

_NI

=

k2P ~P R klPAPB v dNA _{q r a b} dt = k2P~P H - klPAPB

Zo geldt voor het bovenstaande systeem:

dNA = k₃PN - 3 dt k4PAPH₂ dNB

=

3 - k 3PN -PN dt klPP - k2 PNPH + k 4PAPH kçp 2 2 ~p

₌

_{k 2P} Pp NPH - klPP - k5p dt ₂ dN J1 Pp+P_N

dtC

r

₌

- k 15 5 p n-3 Pp - - k - -_{3 5 p}

is dus het aant al moleculen van ieder der laag moleculaire

alkanen afzo n d e r l~k , pe r molecuul voedin~ )

Voo r de afzonderl~ke reacties

8 . pa r a f f i ne n ~ naftenen

b , naftenen ~ aromaten

c. cracki g vsn per.tfi en

d. cracking van aaftenen

geldt: dT dN_p• r e ac tiewarmte

=

Nt o t ·C p dt ~ dT dN reactiewarmte dt

=

CftB. _{Nt o t ·C p} dT dN r-eac tiewarmte dt

=

d't

p• _Ntot·Cp dT dN reactiewarmte dt

=

d-tN• _{Nt o t ·C p}

Smith vermeldt reactiewarmtee en klt/m k

5• De z e yolgen uit talr~ke

onderzoekingea a.a eea Sinclair Bak e r katalyeator. De waarde z~a

door Vlugter (8) va Angelsaksische eenhedea tot metrische eenheden

B. TOEPASSING OP DI T PROCESSCHEMA. 11.

(Ra ouLt )

me t vergelijking 3) dat 0=8,2.

Be procesvariab len we rd e n Rl s volgt vast~elegd:

a. Temperatuur.

Uit litteratuurgegevens (1 ) ( 7 ) ( 10 ) vo~~t dat als

reactorinlaat-o

temperatuur 500 C ~ekozen kan worden.

b , Druk.

De druk mag niet te hoog gekozen worden in verband met de ligging

van het ev nwicht: N~ A + H

2• De druk mag echter ook niet

ben den 25 atm. genomen worden, daar a ders de leve sduur van de

katalysator sterk bekort wo r dt (11).

c. Molv e rho u din~ waterstof : v rae voeding. , ~~

Uit (10) e (12 ) Volg.t da t de olverhoudiag 10' e~n redelijke ~

tJ. I , l iL . IJÎ M_l ~_ .J·p ' . ~ "·7

il'+-

W

a .~

keuze is. ~ h t\..L " ~-~.t <"1. -~. "~-({. "~ /Kit..",...d ~..N".e-t.t'· f... __IJ _

rirv I i I ~'

d. Overall- MRS V.

Als overall-MHSV werd de w arde 24 uit het voorbeeld van Smith(l)

aangehoude •

Ui t tabel I (blz. 8) volgt

N

Verder geldt: Pi =

(

~

J

•

p

/ t o t

De snelh idsvergelijkingen gaan dan over in:

~A = _k

₃

·rr-

NN P _- k₄N_ANH3 .~p4 dt tot 2 N t o t d!!!l _{= k . - P -}Np p2 3 p4 NN Nt; k2NNNH .~ + k_4NAN_H .~- k . -P -

k5·~1

dt 1 N t o t 2 N 3 Nt o t t o t 2 Nt o t tot ~p p2 P Np = k2NNNH .~ - klN}-.V-- -

k5·~7

dt _{2 N} t o t tot tot dN

dtC

r waari +

met k 1 = exp.(43,1 - 37 600) _12. T k 2 = expo<36,0 - 33 10_{° )} T k 3 = exp.(23,2 - 19

300 ) _{Zie opmerkiag onder V-D}

T k 4

=

exp(-23, 0 + 6300) T k 5 = exp o(43,0 3 4600 ) ... T De rea ctiewarmte's zija:

paraffine tot nafteae. -10, 5 kcal per 1101 H₂ gevormd.

nsfte neJl tot ar oma tea -17, 0 kC51 1 pe r ol H

2 ~evorlftd.

crackin~ vaD par a f f i ne n +13,5 kc a l pe r mol H

2 ~econBumeerd.

cracking van na!tenen, +12,5 kcal pe r mol H

2 geconsu eerd.

Dit ~eeft voor de temperatuurvera.derin~ :

dT dt of

..

'

"

dT dt .Vaa r i n

c

_p

=

c

_{p mengsel}

=

Als waarde voor C worden ~e olllen (9)

67.10- 3 Pi

c

-1 0 -1

=

kcal.~llol • C PA 90. 10- 3 -1 0 -1 C

₌

kcal.g ol • C PN 92.10- 3 -1 0 -1 C = kcal. gmol • C Pp 37.10-3 -1 0 -1 C

₌

kcal.gmol • C PCr 7.10- 3 -1 0 -1 Cp

=

kcal.gmol • C . H 2

De z e zijn gevo de. door als vertegenwoordigers voor de verschill .de

~roepen te neae a. aromaten b. neftene c. paraffinen d. kraakproducte. ethylbenzeen (EB) ethylcyclohexaaD (ECH)

n-oc taan (n-O)

gemiddelde van methaan (Me), ethaan (E), pr o pa an ( Pr ) ,

C. NFHK WI J ZE . 13.

De berekeningen werden uitgevoerd met behulp van een di~itale

computer: de TR-4.

Het pro~ramma hiervoor werd opgesteld door ir. J. Valstar en wordt gegeven in tabel 2.

De manier van rekenen is als volgt:

1. ~lk e reactor wordt in 100 stukjes ~t verdeeld.

2. Voo r het eerste stukje van de eerste reactor z~n de

beginvoor-Naar den bekend en gegeven. Me t behulp van bovenstaan de ver~el~­

kingen worden nu de kleine vera deringen à i concentraties eR

temperatuur over di t stukje berekend. Dit is Blleen juist als

de st a p zó klei is da t de verandering in co nc e n t rati e en

tem-peratuur over dit stu kJ e l in e a i r verondersteld mag worden.

(Di t werd gecontroleerd door de reactor in 1000 stukjes tex

verdelen. De concentraties en temperatuur aan het einde der

reactor bleven hi e rb~ ge~~.)

De oorspronkelijke beginvoorwa arde worden nu vermeerderd met de

berekeade A's . Zo ontst s an de beginvoorwaar den v or het tweede

stukje.

3

.

De procedure herhaalt zich nu voor elk volge de etukje tot ea

met het hoaderdste.

4. De eiadwa arden de r conce trat ies va n de eers te reactor dienen

als beginwa&rden voor het eerste st u k j e van de twee de reactor.

Al s begintemperatuur vaa dit stukje wo.dt weer. de oors

pron-kelijk begintemperatuur ge omen. (Tuss e n v e r h i t t e r)

5

.

Op deze wijz e worden alle reactoren af~ewerkt.

Bovengenoemde 6t kan op de volgende ~z e berekend worden:

Stel verdeling katalysator: : b : c : d ,

Al s W

t o t

=

tot81e gewicht van de katalysator

geldt.: ~

overall-MHSV

=

mol voeding

~\o t a+b+c+d ~~~~.~ver.ll-MHSV

•

=

W reactor 1 a+b +c +da Wtot MHS V

=

~

lIo1

voediag

=

reactor 1 W react r 1 t reactor 1 1 = _MHSV reactor 1 = _{a+b+c+d.overal}

a..

_l-MHSV l:..t reactor 1 a = _{lOO(a+b+c+d)overall- MHSV}

I -'-~. .~""'.~/~.~...;". .j ~~ (~4 ..f: ,:.~

13

a • TABEL II.

/

va t.s ta»

,

'= =,)7 . f -'1 2 7 I

I

'

r

··

"

·

·

···:

~.'-

.

.' _'. L . ... '..' ., ._{.. ... ,} I" .': , • I I

l

i n t SJ dï·

t

_n

_{,i .}

_f1i ~... i. ; " <• ~r J a Lt

P

.ptw,pv iar ,e ;

:

'

a

r-r-ay

t

r:;a~[

1 : ,

J

,

aanv anj]

0: 6

1

,

JeL tau]

1: 4J, Pd('[ ij 16

J

;

nt: =t1[

1

J+:1[ z

J+h

[ ,

J+l1[

4 J+l1[

5

J;

nttw:~t .nt; nt'/ier :=nt"è·/ .~l~tN ;

q[l

j

:~O ' 5 s .redcr 5J .(hrlJ+hr3]~!nt;

_ 1. ... ~

g[

1

J

;

=re:ie [ z]

· 11 ( 3

J

e

;

l [ 5]

e

p

t

wIn

t t ,i-I'

cac [

1

j.;l [

z

j

.p/

nt-r

eac [

5

J

e/1 [ 1j

/n

t

;

..

.

g

[ ,

J:

~rGa G[ 1].n[ z]

.

p/ nt

-r

e uc [

Zj .i1[

d

.n

[

,

j

.

p

t

w/

nttw+

r ea c [

4Jeh[ 4

J

eh[5 J.tl[ 5J.;) [ 5

J

.pv i er

In

tvi81'

-I'"daG[ , j.;1 [ 3

J

.

p/ nt-r ad-'; [ s

j

.

;1[

,

J,I

Tt; •

IJ[ "j:

~

reac{

,

]

.h[ 3jep/n

t

-raa:;

[4

J

.h[ "

J

ell[ 5j

e

rl[, J

e

nE

5J•

pvi Jr

'/n tvier ;

g

[

,

j:=r eac[

1

Jeh[

zJ

.

p/ nt-(' ea c [

iJ

e

h[ sj

.

;1[

5

J

.

pt w/

nt

t w+s

e

r

eac

[ , J.

h[

,

J

.

p/ nt -

).

r eaC

[ 4

J

e

h

[

4]

.

h

[

5J

.

h

] 5

.J.h[

5

J

epvi ar /l1tvier - l .

7

).

r s ac [

5

J

eh [ ,

2] / n

t-l . 7 • •

r

ea

c]

5

Jeh[ )

J

/n t ;

Q[ 61:: I ( 1 ' .'5.(r-ea c [ 2]eh [

,J.

h

[

5 ). ptw/ rit

t

W-f'eac[ 1j • .

n

[ Z]. h[ zJ.p /n t ) +Sl e{reaC[4J .n[4J .h [ ,j .h [,J .h [ sJ epvier/

ntyi

e

r

-I"

e

a

c

( 3

j erl[ J

J

.p/

n

t )

+)4 •

z.

r

a

ac

[ 5

J

.

h[

,

J/ n

t

+

23 • 4•

n~ac[

s

J

.n [

d / nt) / (h(

l

j.P IO-3+

:

1( 2J

.g2_1D- , +t1[ ' J.9 fQ- Z+~I [

4

j .

67_{, 1O-.s+}il [ 51.7,_,0- ₃) j " .' . ". .~..., -I ::m d' ;

'. _._'-~' '''''----...--......

-

-~.. .-~'--. -.._ '- -" , J .'1. ~ I ; '";): 1<: I I !_I .J,.I l..\ I I ) ; ~'1:=:.i:==

a;

r

,~,,~rolt "''-''par) ; n., '1 3 b~ ~)'.1i ~~ : .Jer' : I TJI" f i :

=

0 IS t!.)ji I d('.LtiJ( ' t

,

,

)

; :.i: =;-:

+

1 ; dr.it8l 1t ti j ;

" rJ,df\ : • • ~0r~(aanv~n~ [ 6J ) ; n.,ij vaanv a:l]..6. de Ltau[fl1 ]• se hema ) i n:-=n +l ; ,l

r

'

;

1 ' L

a

~

s

I 24. S '1:i1cl

n

l '

J0

t

0 ' ;,l'

aa

k ;

' f ort i :=J tg't e p' 1 'iJnti L' 5 tGJ' V3Sr<O(l ..4..aan ·Janj[iJ) ;

V:18 .;J( 4, Z. d ë rlY ä:l·j [ d ); WriH;(

I'

,

,

) ; cl<..:.~1'1

a

:

iJL

6J:

;.:

7 7); J.

a

:

1Va:1j [ 0j :

=

ij ; ,i f ' ;:J ' Le:3S ' 1. 5 •

t

:1

e,1I ' ;0

to

I \J Jr; , t ) ; ' :l

a

t J I ~:~

is

;

S· \.

13

e, .-; ": .~.;<: ~,

D. RESULTATEN . . 14.

..

Deze wo r de ameRgevat i . tabel 111.

T

₌

7730K

be~i. react r

p

₌

₂₅

_IItll.

H₂ : voedi ~

=

10

overall-MHS V

₌

24 ol verse voedin~

k~.kRt. hr N

=

0 cr 0 N

₌

0,3010 PB 0,5830 NN

=

0 NA

=

0, 1070 0

N ee keer draaie van het pro~ra mma bleek dat er van enige co

ver-sie au wel ijk a eprake was. Een nader enderzoek lerrde dat dit te

wijte wae aan het feit da t de k-w8 arden zoals vermeld in

(

8 )

ee

3 ~

factor 10 te klein zijn.

~ ~

ÁJ a~f .

~

ar

alle compone ten der

s

nelhei~svergel~~ingen

ieder slechts

~~n k bevatten geldt dus dat het 'rechterlid van de

snelheidsver-gelijkin~ea

een factor 103 te

kle

~n

is .

Dit is, om het programma niet nnod i g te wijzigen, te verhelpe

3

I

door de At l e een factor 10 gr9ter te ne eD. Dit geldt dan ook voor

de in tabel IIl vermelde At le.,

- - - -- ---~---TABEL IIl. 15. verdeling 1:0:0:0 1:1:1:0 1:1:2:0 _{1:1:5:0 1:2,9:3,7:0 1:2:5:0} I.j At r e ae t 1+,17 1,39 1,04 0, 595 0,550 0,522 IQ 1

IO~ _{I::.treect 2 1,39} 1,04 _{0,595 1,593 1,044}

w'l. _{ó.t r e ac t 3} 1,39· 2,08 2, 98 _{2,035 2,610} 'i t:.t r ea c t 1+ Jo 10. N_{Cr na 1} 0,00 66 0,00 46 0,0044 0,00 40 _{0,0039 0,0039} Np _{na 1} 0,3294 0,3244 0,3237 0, 3225 0,3224 _0,3223 N~

_na

1 0,3080 0,3 252 0,3336 0, 3570 0,3610 0,3637

Ni

_{na 1} 0,3507 0,31+21 0, 331+8 00, 3133 _{0,3096 0,3070} NH:z. na ₁ 10,6789 10, 6678 10, 6481 10, 5867 10,5759 10,5686 T 1 698,01 699 , 71 701 , 91 708, 67 709,84 710,65 na N_{e r na 2} 0,0115 0,0105 0, 0089 0,0105 _0,0096 Np _{na 2} 0,3325 0,3319 0, 3308 _{0,3323 0, 3316} NN na 2

..

-

0,1 406 0,1524 0, 1867 0,1617 0,1726 NA _na'2 0,5060 0,4967 0,4662 _{0,4868 0,4783} N H2 na 2 11,1173 11,0952 11,0125 11,0647 11,0445 T 2 722,90 723,27 725,78 718,64 720,17 na N_{e r} 3 0,0258 0,0282 0,0276 0,0270 0,0281 na Np _{na 3} 0,3178 0,3136 0,3171 0,3174 _00,3157 NN _{na 3} 0, 01+40 0,0450 °0,0551 0,0486 _0,0506 NA _{ns 3} 0, 5913 0,5901 0,5776 0,5849 0,5826 N H2 na 3 11,3172 11,3054 11,2676 11,2923 11,2814 T 3 750 , 06 748,74 743,54 746,81 745,64 na N_{e r na 4} Np _{na 4} NN _{na 4} NA _{na 4} NH2, _{na 4} T 4 na

ó

T

_totaal 75 146 145 140 _{143 142}

.

"

16. TABE L IIL verdeling 2:1:1:0 5:2:1:0 5:1:1:0 1:1:1:1 1:1:2:2 1:1:2,75:3,5

"

2,08 2,610 2, 98 1,04 0,69 0,506 10 .At r e a c t ₁ 4 At 1,04 1,044 0, 595 1, 04 0,69 0,506 10 . reaet 2 10". A t reaet 3 1,04 0,522 0,595 1,04 1,39 1,390 10".6t reaet 4 1,04 1,39 1,770 N cr na 1 0,0051 0, 0054 0,0057 0,0044 0,0041 0,0038 Np _{na 1} 0,3256 0,3266 0, 3272 O, 323f/ 0, 3228 0,3222

N

N

_{na 1} 0, 3174 0,31 42 0,3126 0,3336 0, 3499 0,3 653 NA _{na 1} 0,3477 0,3 492 0,3498 0, 3348 0,3199 0,3055 N 1 10,6812 10,68 30 10, 6827 10, 6481 10,6056 10,5641 Hl. na T 1 698,13 697,85 697, 82 701, 91 704 , 59 711,14 na N Cr na 2 0,0114 0,0118 0,0111 0, 0105 0,0093 0,0085 N na 2 0, 3331 0, 3338 0,3339 0, 3319 0,3311 0,3305 p NN _{na 2} 0,1417 0,1397 0, 1561 0,1524 0,1761 0,1995 NA _{na 2} 0,5044 0, 5050 0, 4899 0,4967 0,4759 0,4545 N 2 11,1124 11,11 12 11 ,0698 11,0952 11,0393 10,9795 HL na T ₂ 724,97 725,28 729, 91 723 ,2 7 723,87 726,95 na N Cr n8 3 0,0231 0,0196 0,0190 0,0215 0,0210 0, 0190 Np _{na 3} 0,3224 0,3283 0,3297 0,32 33 0,3244 0,3277 NN _{na 3} 0,0475 0,0590 0,0637 0,0518 0,0582 0,0688 NA _{na 3} 0,5881 0, 5770 0,5721 0, 5857 0,5792 ·0 , 5689 N H₂ na 3 11,3160 11,2941 11,2813 11,3159 11,2979 11, 2736 T 3 749,77 752 , 26 749, 06 747 , 90 742,6 2 739,72 na N Cr na 4 0,0421 0,0465 0,0483 Np _{na 4} 0,2825 0,2744 0, 2719 NN _{na 4} 0, 0223 0, 0223 0,0233 N 4 0,6187 0,6187 0,6170 A na NH2. _{na 4} 11,3534 11,3399 11,3280 T 4 768,43 767,82 766,31 na é.T_totaal 146 144 146 151 152 147

TABEL

r rr

.

17. vercleling 1:1:2:5 1:1:5:5 2:2:1:1 _{5:2:1:1 5:5:1:1} 104₄

i

t\t_{react 1} 0,464 0, 347 1,39 2,320 1,735 10 .b.treaet ₂ 0,464 0,347 1,39 0,928 1, 7 35 10:.6._{treaet 3} 0, 928 1,7 35 0, 69 0, 464 0,347 10 .6.t_{reaet 4} 2,320 1,7_{35 0,69 0,46 4 0,347} N er na 1 0,00 38 0,0036 0,004 6 0,0053 0, 0049 Np na ₁ 0,32 20 0,3214 0, 3244 0,3260 0,3250 NN _{na. 1} 0,3700 0,38 66 0,3252 _{0,3159 0, 320 4} N_{A na 1} 0, 3011 0,2854 0,3421 0,3 486 0, 3457 N~ na. 1 10,5514 10, 5060 10, 6678 10,6 82 5 10, 677 0 T _{na 1} 712,53 717, 50 699,71 697,95 698, 65 N er na 2 0,008 4 0,0036 0, 0115 0,0144 0, 0124 Np _{na 2} 0,3303 0,32 96 0,3325 0,3333 0,3 331 NN ne ₂ 0,2067 0,2 331 0, 1 406 0, 1437 0, 1340 NA _{na 2} 0,4478 0,4233 0, 5060 0,5023 0,5103

NB

_{na 2} 10,9605 10, 8908 11,1173 11,1061 11,1249 'J. 727,66 730.38 _{725, 82} T 2 72490 722,97 na N_{e r na 3} 0,016 6 0,0179 0,0206 0,0185 0,0186 Np _{na "3} 0,3300 0,3303 0,325 4 0, 3289 0,3291 NN _{na 3} 0,0791 0,0829 0,0535 0, 06 38 0,0665

N

i

_{na 3} 0,5606 0,55 42 0,5836 0,5736 0,5706 NB _{na 3} 11,2582 11,2321 11,3120 .11,2886 11,2790 2. 739,48 734,47 750,89 T 3 752,35 755,55 na Ne r na 4 0,0513 0, 0436 0, 0348 0,0282 0,0262 Np _{na 4} 0,2656 0,2850 0, 2983 0,3124, 0, 3170 NN na ₄ 0,0239 0,0261 0,0246 0,0306 0,0351 NA _{na 4} 0,6171 0,6097 0,6139 0, 60 56 0,6004 N_{B na 4} 11,3197 11 ,3165 11,3594 11,3534 11,3431 2. 765,35 762 ,88 767 , 40 765, 50 765,61 T na 4 bTt ot aaill 148 147 150 150 151 •

18.

Uit bovenstaande resultaten volgt, zowel voor drie als vier reactoren in serie:

a. Bij een verdeling waarbij de laatste reactoren meer katalysator bevatten dan bij gelijke verdeling is de omzetting in aromaten kleiner.

b. Hetzelfde geldt b~ een verdeling ten gunste van de eerste

reactoren. Temp. 773,00 722,25 710,54 704,96 701,91 N H 2 10,0000 10,4621 10,5694 10,6203 10,6481 0,1070 0,2706 0,3075 0,3251 0,3348 0,5830 0,4017 0,3627 0,3441 0,3336 0,3100 0,3212 0,3225 0,3232 0,3237 0,0000 0,0035 '0 , 00 40 0 ..0042 0,0044

Opgemerkt dient echter te worden dat Wanneer men de resultaten van eenzelfde aantal reactoren vergelijkt, de invloed van de verde-ling der katalysator gering is.

Uit de resultaten der berekening volgt wel dat de invloed van het aantal reactoren groter is.

Als uitgangspunt van de verdere berekeningen worden de resultaten van een gelijke katalysatorverdeling over vier reactoren genomen.

Voor dit geval worden de resultaten in uitgebreidde vorm we~rge­

geven in tabel IV en de geafieken 1 tot en met

5.

TABEL IV. NN Tau afgelegd 0,0000 2,6000 5,2000 7,8000 10,4000 0,0000 2,6000 5,2000 7,8000 10,4000 0,0044 0,0084 0,0094 0,()100 0,0105 0,3237 0,3301 0,3311 0,3316 0,3319 0,3336 0,2071 0,1753 0,1605 0,1524 0,3348 0,4475 0,4765 0,4898 0,4967 10,6481 10,9595 11,0408 11,0771 11,0952 773,00 738,40 729,37 725,32 723,~27 0,0000 2,6000 5,2000 7,8000 10,4000 0,0105 0,0155 0,0179 0,0198 0,0215 0,3319 0,3302 0,~279 0,3256 0,3233 0,1524 0,0849 0,0651 0,0563 0,0518 0,4967 0,5566 0,5744 0,5820 0,5857 11,0952 11,2515 11,2951 11,3110 11,3159 773,00 755,38 750,40 748 ,54 747,90 0,0000 2,6000 5,2000 7,8000 10,4000 0,0215 0,0277 0,0327 0,0374 0,0421 0,3233 0,3125 0,3024 0,2924 0,2825 0,0518 0,0322 0,0260 0,0235 0,0223 O,585~ 0,6050 0,6122 0,6160 0,6187 11,3159 lJ,3539 11,3608 11,3587 11,3534

_,

773,00 768,59 767,72 767,90 768,43

VI MASSABALAN.:i• 19.

In tabel V wordt een overzicht gegeven van de diverse massastromen.

De letters corresponderen met die van flowsheet l... De massastromen

-1 -1

worden opgegeven in ton.hr en kg.sec

'rABEL 'J.

voeding

Opme r ki n ge n

koelwater D

Dowtherm

olie + opgeloste gassen

lagere alkanen

koelwater A

koelwater B

koelwater C

reac tie gas

productgas product H 2 + kraakgas gezuiverde H₂ spui 0,93 12.00 3, 36 8,24 -1 48,93 ton.hr •

=

: ton.dag-l (blz. 6) . -1

6

5

-1 11,55 kg.sec : 3, 3.10 gmol.hr • ~ in -1 kg. se c 11,55 11, 55 13,60 13, 60 10,38 3, 22 2,30 0,27 2,05 712 713 0,91 .34 ,1 15,1 28,6 54,6 3, 23 A.. in 't"m -1 ton.hr fase a L 41,6 a ' G 41,6 b G 48,9 c G 48,9 d L 37, 3 e G 11,6 Of G 8,3 g G 1,0 h G 7,3 j L 2560 k L 2563 1 G 3,26 m L 123, 0 n L 54, 2 0 L 103 p L 197 q G 11,6 Veran twoording. a. De voeding bedraagt 1000 ~ -1 Dus ~_m

=

41,6 ton.hr

=

b. Deze wordt verkregen door a en k op te tellen:

b : a + k = 41,6 + 7,3 : 48,9 ton.hr-1•

c. Deze voigt uit de sa me ns t e l l i ng van het mengsel na de reactor(tabe1 IV)

~

=

N .~ .M m i i rmo l voeding i

~

m

A = 0,6187. 3,63. 105.108,8 = 24 , 40 ton.hr-l 5 ~m N

=

0,0223.3, 63. 10 .114, 8 :

~

m

P

=

0

.2815 .3 , 63 .10~ .116 ,8

=

~m Cr: 5.0, 042 1. 3, 63 .1°5 ' 44

'

m

H 2: 11,3534.3, 6 3. 10 . 2 stroom

...

20. d. In condensor B worden de paraffinen, aromaten en naftenen

gecondens e erd en als stroom d afgevoerd. (zie c)

~ -1

~_m

=

24,40 + 0,93 + 12,00

=

37,33 ton.hr •

e. Dit is de gasstroom uit de condensor B. (zie c)

~

=

8,24 + 3,36

=

11,6Dton.hr-l•

m

f. Dit wordt verantwoord bij de berekening van de ,a bs or pt i e t or e ns .

keer zo groot te zijn

-1

=

7,3 ton.hr • g. Dit g = h. Het als j )k)1- Dez m)n)o)p) Deze

~s de spuistroom, waarvoor gelit:

-1

f - h = 8,3 - 7,3

=

1,0 lon.hr •

aantal molen van

deze~~oom

dient tien

dat van de voeding:

~

=

10, 3, 63 . 102.2

m

worden verantwoord bij de ber kening van de absorptietorns. koelwaterstromen worden verantwoord bij de berekening

van de koelers.

q. Deze stroom Do.therm wordt verantwoord bij d~ berekening van de

verd mper.

Stellen we nu een balans op over het systeem:

..

IN: -1 11,55 kg.sec UIT: d = 10,38 kg.sec-1 g

₌

0,27 1 = 0,91 11,56 ki<:.sec-1

VII

WARMTEB AL ANS . 21.

180

°

c

bij 1 at m.

J.70o hoger (16) , zodat M{~

•

In flowsheet 1 zijn de temperaturen van de ve r s c h ille n de stromen

aangegeven in

°C.

De warmtestromen in de verschillende

warmte-wisselaars, koelers, verdamper en ovens staan aangegeven in het

symbool. De eenheid is MW.

A. ALGt; NE EN.

1. De voeding hee f t een kooktraject van 80

-Bij 25 atm. liggen de kookpunten gemiddeld

o

het kook tr aject nu wordt 250-35 0 C.

Als gemiddeld kookpunt wordt he t mean average boiling po in t(MlEP)

b~ 25 atm . (zi e OOK ~abel I). Dit is dus 3000 6.

Me t behulp van à H =

j

c

.dT wor d t de warmte, benodigd voor het

p 0 0

opwarmen van de voeding van 20-300 C (70-57 0 F) , berekend.

o 48 -1 o~- l (17 )--+ C (50 F)

=

0, 0 BTD.LB • r • p 0 -1 0 -1 C (570 F)= 0,76 5 BTU.LB • F •

J

p(a +bT) d T

=

.

l

(0

lO~O"R

,2 +

"

5,47 . 10 -4.T)d T

=

313

~TU

5

.LB-l

-1 5):) = 7, 30. 10 J.kg

~

_w

=

11,55. 7,30.105

=

8, 4 MW.

Te r berekening van de warmtewissela ars 1 -

B

wordt deze

warmtes troom evenredig veronderstel d met de temperatuurstijging.

2. Voor de berekening van de verdampingswarmte der voeding wOrdt

gebruik gemaakt van de Cha r ac t e r i zat i on factor en het MABF

van de voeding (tabel I). (1 8) geeft hiermee:

o 8 8 -1 4 - 1

AH_{ver amp ng}d i (300 C)

=

2 , BTU.LB

=

6,71.10 J. kg •

De verdampingswermtestroom bedraagt:

~

• 6,71.104 = 11,55. 6,71.104

=

0,8 MW.

. m

3.

De. voor de oververhitting van deze voedingsd amp benodigde warmte

wordt op dezelfde wijze bepaald. (18 )

~

H

_oververhitt_en(300-500oC)

=

275 3TU.LB-1

=

6,4.105 J.kg-l •

dus

~

w

=

11,55. 6,4.10

5

=

7

,4

MW.

4. Van de pr o duc t g as s e n wordt in tabel VI de warmteinhoud als

---_{---~ -} -TABEL VI. 1 22. (H - H ) in kcal.kmo1-Component 0 8000 7000 6000 5000 4000 ₃₀₀0 H 2 5537 4832 4130 3430 2731 2037 ~ n-O 44512 35581 27420 20130 13828 8691 ECR 39920 3122 0 23340 16450 10680 6174 EB 31222 24746 18799 134'16 _{8976 5391} Cr _{18135 14562 11300 8396} 5 93 3842

M_{e t behulp van de gegevens van Tabel VI en de samenstelling wordt}

nu de warmtestroom van _{de productgassen berekend.}

TABEL VII.

c/J_mo1 warmteetroom in 106 kcal.hr-1

Component _-1 8000 7000 6000 500° 400°· 3000 kmol.hr H 2 4121.3 22.82 19.91 17.02 14.14 11.26 8,40 n-O 102.5 4,56 3,65 2.81 2,06 1,42 _0,89 ECR

8,1

0. 32 0,25 0,19 0.13 0.09 0,05 EB 224,6 7.01 5.58 4,22 3,03 2.02 1,21 Cr 76,4 _{1.39 1,11 0, 86 0,64 0,45 0.29} Totaal, 6 -1 _{36 , 10 30.50 25,10 20 , 00} 15,24 10,84 10 kcal.hr Totaal, MW 42.0 _{35,5 29.2 23,3 17,7 12,6}

Deze laatste rij wordt in grafiek 6 als productgaa-tak uitgezet. 5. Als condenaatietraject wordt gekozen 140 - 105°C. Dit in verband

met de kookpunten van n-octaan, ethy1benzeen en ethylcyc10hexaan

bij hun partaaldruk (zie Tabel VI I I ) .

De _{rmte die bij deze condensatie vr~~omt wordt her kend in}

Tabe l IX.

TABEL VIII.

Component Samenstelling partiaa1druk

atm. H 2 11.3534 20.91 P _{0,2825 0.52} N _{0,0223 0,04} A _{0,6187 1,14} Cr 0.2105 _0.39

- - -- -- - - -- - - ---~--- -TABEL IX. 23. •

4>

mol -1 Component kmol.hr l EB 224,6 ECH 8,1 n-O 102,5 cond.warmte (20 ) +3 -1 10 kcal. kmo1 8,60 8.2 9 8,21

{J

w

106 kcal.hr-l 1.862 0,067 0, 8 42 -1 kcal. hr

Dit ko t overeen met 3.2 MW.

6. In dit teaperatuurtr8ject st aa n de afkoelende gassen echter ook

warmte af. Deze warmtestroom volg t uit tabel X.

TABEL X. Compone nt warmtestroom 1;000 5000 17, 02 14 ,14

0

, 86

0,

64

in 106 4000 11, 2 6 0, 45 - 1 kc al. hr 3000 8,40 0,29 Totaal 17,88 14 , 78 11,71 8,69 in 106 kca l.hr-1• 20, 8 17,2 13.6 10,1 in MW. r

Deze laatste rij wordt als kraakgas-tak in ~ ,fiek

6

uitgezet.

Voor he t condens tietraject volgt hi e r ui t een w rmtestroom

van 0,6 ~v. De totale warmtestroom die bij de condensatie

vrijkomt ie dus 0,6 + 3,2

=

3, 8 MW.

Deze warmtestroom bepaaldt de condensatie-tak van ~'fiek 6.

7. De vloeistof-tak volgt uit de litteratuurgegevens:

n-O 244 334.10-3(T 323) -1 0 -1 (21) C = +

-

J.gmol . • K P 469.10- 3( T -1 0 -1 C ECH = 202 +

-

279) J. gmol • K (22) P 394.l0- 3( T -1 0 -1 C EB = 181 +

-

303 ) J.gmol • K (21) p en tP_w = ~ .C • T lil P TABEL XI. Compone n t 0-0 ECH EB

~

m

-1 gmol.sec 28,5 2,2 62,5

~

'R

105 -

5

0 C. MW 0, 70

0

,04

1, 1 3 1,9 MW

8.

Voor het opwarmen van de zuivere waterstof wordt een warmtestroom-temperatuur grafiek gemaakt (grafiek 7).

TABEL XII.

8000 7000 6000 5000 4000 3000 H-H in 10 kcal.kmol3 -1 _5,54 4,83 4,13 3,43 2,73 2,04

0

~

w

in HW 23,4 20,2 17,5 14,4 11,5 8,6

Grafiek 8 geeft de warmte inhoud van zuivere wat rstof ala functie van de temperatuur.

-'

B. DB VERSC HI LL END1 APFARATEN.

D! absorptie van de lagere alkanen uit de waterstof geschiedt

bij 40°C. Bij de daropvolgende isentrope compressie van de nu

ge-zuiverde waterstof stijgt de temperatuur tot 56°C.(zie berekening compressor). Dit gas moet nu voorver.warmd worden met productg s

van 4950C.

°

Wanneer de waterstof hterbij een temperatuur van 420 C bereikt,

is hiervoor nodig een warmtestroom van 10,8 XW (grafiek 7).

Ove r de warmtewisselaars 7 - 4 is de temperatuur van de

product-gassen dan gedaald tot 327°C (grafiek 6).

Vervolgens wordt in de warmtewisselaars 3 - 1 de, voor de

voorver-warming der voeding noodzakelijke,B,4 MW (zie VI I - A- l) aa n de

productgassen onttrokken, waarbij de temperatuur der gassen daalt

tot 185°C (grafiek 6).

Dit gas moet nu achtereenvolgens:

1. gekoeld worden van 185 to 140oC.

2. gecondenseerd worden van 140 tot l05°C.

Voor de berekening wordt echter van het volgende uitgegaan:

1. gaskoeling van 185 tot 105°C. Dit geschiedt in de koeler A,

waarbij 4,3 MW vrijkomt (gr a f i ek 6).

2. condensatie bij l050C in de condensor B, waarbij 1.9 MW vrijkomt

(grafiek6).

He t product wordt in koeler D na ge k o el d tot 40°C, waarbU 1,2 HW

vr\~omt(grafiek 6), terwijl de gassen in koeler C to t 40°C in

temperatuur worden teruggebracht. Di t levert 2,3 MW (g afiek 6).

Ove n 1.

°

Hieriu woet de voeding oververhit worden van 300 - 500 C, waarvoor_#'

7.4 MW nodig is (zie VII-A-3). D! waterstof moet verhit worden van

420 - 500oC. Hiervoor 1s 2,3 MW nodig (grafiek 7).

Totaal i dus nodi~ 9.7 MW.

Ovens 2 - 4.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van de samenstellingen en temper

tuur-val na iedere reactor (t a be l IV), terwijl de waarden van Cp reeds

vermeld werden op blz. 12.

De waarden voor ~w van de ovens 2,

3

en 4 staan respectieve~

TABEL XIII. 26.

Component samenstell.

H 2 10,6481 Cr 0,0220 P 0,3237 N 0,3237 A 0,3348 C P blz. 12 7.10:- 3 37.10- 3 92.10- 3 90.10- 3 67.10- 3 AT 71 71 71 71 71

rA

1 voeding mo -1 gmo1.hr

5

3,63.10 . 5 3,63.10 5 3,63.10 5 3,63.10

5

3,63.10

p

w

MW 2,23 0,02 0,89 0,90 0,67 TABEL XIV. totaal 4.7 MW

Component samenste1l.

H₂ 11,0952 Cr 0,0525 P 0,3319 N 0,1524 A 0,4967

c

P blz. 12 7.10-3 37,10-3 92.10- 3 90.10-3 67.10- 3 6T 50 50 50 50 50

rA

1 voeding mo -1 gmol.hr 5 3,63.10 5 3,63.10 5 3,63.10

5

3,63.10 5 3,63.10

fJ

w HW 1,64 0,04 0,64 0,29 0,70 TABEL XV~ tot al 3.3 MW Component sa me ns t e l 1 . H₂ 11,3159 Cr 0,1065 P 0,3233 N 0,0518 A 0,5857 C P

ai

e , 12 7.10- 3 37.10- 3 92.10- 3 90.10- 3 67.10- 3 6 T 25

25

25

25

25

rA 1 voeding ma -1 gmol.hr 5 3,63.10 5 3,63.10 5 3,63.10 3,63.105 5 3,63.10 t:Pw HW 0,84 0,04 0,31 0,49 0,41 totaal 2,1 MW. Ve rdamper.

Uit VII-A-2 volgt dat voo r de verdamping van de voeding 0,8 MW

C. BALANS. 27. om een warmtebalans op te kunnen stellen ia het nodig om de ve rgro-ting van de ware warmteinhoud der verschillende stromen te kenne n.

Dit geschi~ dt in de volgende tabellen met behulp van gegevens over

de vormingawarmten b~ 25° c (24 ). TABEL XVI . (Vo e di ng ) 9>mol -1 kmol.hr 109,3 211,9. Component n-Ci ECH

EB

vor m.w. -1 Gc a l. kmol - 59,74 - 50,72 1,38 39,9 totaal ware w.inhoud MW - 7,60 -12,46 - 0, 0 6 -20,12 MW

De voeding is echt er op 20°C, zodat de ware warmteinhoud 0,15 MW

kleiner is (grafiek 6) en dus - 20,27 bedr agt.

Componen t

TABEL XVII. (l a ge r e alkanen)

vorm.w. -1

~

mol

-1 ware w.inhoud

Gcal.kmol kmol.hr MW methaan - 17,889 15, 3 - 0, 318 ethaan 20,236 15,3 0, 360 prop a - 24,820 15, 3 - 0,442 butaan - 30,15 15,3 - 0,536 pentaan - 35,00 15,3 - 0,624 totaal - 2,280

Deze component en ver l a te n het systeem bij 40°C en hebben dan

0,06 MW me er warmt ei nhoud dan

b

~

25°c(combinatie

g

rafie~

6 en 7).

De ware warmteinhoud bij 40°C is dus - 2,274 MW.

Component

TAB1L XIX . (Pr o duc t )

vorm.w. -1 ~mol -1 ware w.inhoud

Gc a l . kmol kmol.hr MW

p _{- 59,7}4 102,8 - 7,150

N - 50,72 8, 1 - 0,477

A 1,38 249,0 - 0. 360

totaal - 7.987 MW

Deze productstroom he eft tengevolge van zijn tempe ratuu r (40°C) een extra warmteinhoud van 0,6 MW(grafiek 6) en bedra gt - 7,4 MW.

28.

De ware warmteinhou d van al l e producten tezamen is dus:

- 2. 274 - 7,4

=

-

9.7 M~.

De ware warmte inhoud van de voeding is - 20.3 MW.

Dit betekent een vergroting van 10.6 MW, zodat de balans wordt:

IN: verdamper oven 1 ov e n 2 oven 3 oven

4

0

.8

HW 9,7 4,7 3.3 2,1 20.6 14W

U

IT:

vergroting ware w.inhoud

koeler A koeler B koeler C koeler D 10,6 MW 4,3 1,9 1,2

2

,3

20.,

3

MW

In deze balans z~n ni e t opge n oe~men :

a. de voedingspomp, da ar de energie die nodig is om de voeding op

dr uk te brengen ze e r weinmg ve rsc h i l t van de eaergie die b~

het ontspannen van het produ c t vrijko mt (D. l . on g e v e e r 0, 00 7 MW) .

b. de compr esso r , daar de energie die hier toegevoerd wo r d t een

gevolg is van de niet- i deali teit van het systeem waarmee b~

de grafieken van de warmtes tromen te ge n de temperatuur geen

VIII BEREKENING APPARATU UR.

A. REACTOREN .

29.

Uit de voedingsstroom en de overall-MRS V volgt voor de heeveel-heid katalysator: 5

-

~

- },63 . 1 0

1

5

15

W_{t o t -} MHS V -

24

=

,

ton.

El k e reactor bevat dus

15

_t

15

= 3, 79 ton katalysator.

Bij gebrek aan fysische gegevens van een Si nc la i r -B ak e r katalysator

wordt als katalysator UOP

R-

8

genomen.

Hiervoor geldt (25): stortgewicht

=

490 kg.m-3 •

Dus 3,79

. 3

3, 79 . 10

490

ton katalysator heeft een volume van : 3

= 7, 74 m •

De gebruikte reactor is ontleend aan (26) en staat af g ebe el d op

flowsheet

3

.

Daar de diameter van dit type reactor sterk de verbl

ijf-tijd in de reactor bepa ald wor d t de ze dezelfde als in (26 ) aange -houden. Nu geldt:

oppervlak dwarsdoorsnede kat a lysatorbed = bedhoogte

Hieruit volgt voor elke react or ( 26 )

2 1,39 m

=

5

,56

m Diameter ~engte 155 cm 700 cm.

B. Db WARMTEWISSBLAARS EN KOi!,l,ER::.i.

Als rekenvoorbeeld wordt hier gegeven

_ _ _ _ _j 169 p'od=tSMse~

2~

_ 'tS3

v

oe.d..~ns

1\85

Bij deze warmtewissela ar wordt U

=

50

Bij de voorkoeler A en de condensor B

30. warmtewisselaar 1.

~

Tlm

=

1210C. U

=

50

w.m-

2 . oC- 1 • -2 0 -1 W. m • C genemen(27). -2 0 -1 wordt U

=

150 ~. m • C

genomen in verband met de partiële respectievelijk totale condensatie van het product.

1. Be pa l i n g aantal p~pen. Warmtewiaselend oppervlak

=

=

4,9.10 6 50.121 = 808 2 m • (28 )

Bij gebruik ven pijpen met een in~endige diameter van 25 mm en een

uitwendige diameter van 32 mm (25/32 pijpen) geldt dat het

inwen-dige op,pervlak per meter gelijk is aan 0,0785 m2. m-1. zodat het

benodigde aantRl meters pijp gelijk is aan: 808

0,07~

=

10160 m.

B~i gebruik van 6meter lange pijpen geldt dUB:

1 .. 10160 -_ 1690

aenta p~pen

=

6

2. Berekening mi.i~u snelheid in de pijpen.

Re =

è.

~

•

D til

>

10000 (turbulent )

'L

-3

P20 = 760 kg. -3 }

~

= 695 kg.m- 3 P183= 630 kg.m

-4

'<7_{20 = 7,8.10}

-4

'1183= 2,3.10 D

=

25.10- 3 m -2 N. a ec . 1I } -2 N. s e c . m

~=

-2 5,1 Nss ec , Hieruit volgt v -1 min = 0,294 m.sec

Bij de berekening van de koelers A, B, C, en D wordt de minumum

koelwatersnelheid in 25/32 pijpen gesteld op 0,451 m.sec-1C800 l.hr-l),

terwijl b~ de berekening van de warmtewisselaars 4 - 7 de minimale

-1

3. Be r ek e ni ng aan t a l passes. 31. = 111 3 -1 m .sec

~

v

tot pijpe n volgt:

-

3

=

0,1 45.10

Het aantal p~pen per p~ss bedraagt dus ~v

'P per p\jp

Uit de minimum snelheid in de

rIJ

-4

per p~p

=

4,92.10 .0,294

v min

-

3 3

-1

Dus veilig b~ 0,15.10 lil. .sec •

Voor de totale vloeistofstroom geldt:

ti

tP

m

~

-2 3 -1 ~v

=

15

=

~

=

1,6 6 . 10 m .sec • • 1690 111

=

16.

>

appa r aa t:;:/ Dl

=

m,t

=

43.2.45

=

1950 mlll. 2 maal

-t

pijp

₌

32 2:1

=

1i steek

₌

68 16 passes

=

16 , 10

₌

160 2210 mm

en het aen~ta1 pasees:

4. Be r e k e ni ng diameter

1690 pijpen - - . m

=

43,2 ; t

=

1,4.D

=

45 mm

u

~ 'J>,

•

5•

Dichtheden gas s t r ome n . ~ :l) ~

•

Voor de be r ekening van de volumestromen der gassen is kennis nodig

VBn de dichthe den. Deze worden berekend met behulp VBn de ideale-gas

wet, daarb~ aannemend e dat de zuivere waterstof een druk heeft van

25 atm., de waterstof met de kr8akgassen een druk van 22 atm.,

terwijl in de absprpti etoren een druk heerst van 21 at •

• zuivere waterstof.

V H 22,4.T 3 bij 2

=

25.273 m dus _PH

₌

2 22,

4.

T 2 b. productgassen. een gewicht van 2kg. 610

-3

.25.273

=

~ kg.m •

Uit de samenstelling volgt dat 12,4874 kmol (tabel IV) een

gewicht heeft van 134,71• kg. Voor deze 12,4874 kmol geldt:

V

=

22,4.T .12 , 48 74 m3 ,

23.273

Dus 0

' pr oduc t g as s en ~3020 kg.m-3•

c • waterstof met kraakgass en.

Hie r geld t dat 11,5639 kmol e~n gewicht heeft van 32,4268 kg.

Dus Pkr a a kg a s s en(22 atm)

=

32,4268.2 2 .273

=

752 kg m-3 22,4.T.11,5639 _{T • •} Pkr a akga s se n(21 atm)

=

32,4268.21.273 = 7;9 kg.m-3. 22,4.T.11,5639

- - -

-•

Samenvattend: TABEL XX. _32.. Dichtheden in kg.m- 3 GAS 600°C 500°C 400°C 300°C 200°C 100°(; H 2 0,73 0,79 0,91 1,07 1,30 1,63 productgassen 3,46 3, 90 4,48 5,27 6,38 8,08 H_2+kraakgassen-22atm 0,86 0, 97 1,12 1,31 1,59 2,01 H₂+k r Bkgassen-218tm 0,93 1,07 1,26 1,52 1,93

Deze dichtheden worden in grafiek 9 tegen de temperatuur uitgezet.

6. Pi.meter tuiten. (warmtewisselaar 1)

Als snelheden in de tuiten worden aangenomen:

-1 a. vloeistof 3 m. ec -1 b. productgassen 9 m.sec -1 c. H₂ + kra8kgassen 11 Ja.sec -1

d. zu~vere wa te rstof: 11 m.sec

~

=

~

=

g3.~

= v

l

P

,0 -2 opp.tuit

=

24,9.10 D t ui t

=

56,4 cm ... Dit geeft: 1. Tuiten voedingsstroom: A.. -2 3 -1 ~

=

1,66.10 m .sec • v 2 t it Pv 1,66.10- 4 -2 2 opp. u

=

y-=

3

=

5

5

• .

10 Ja Dus D t ui t

=

8,4 c • 2. Tuiten. productgssstroom:

ïï'

=

227°C

P

=

6,08 kg.m-3(grafiek

z.

Resultaten andere war tewisselaars en koelers.

Deze worden gegeven in tabel XXI •

2

11

3

"

TABEL XXI. I!I 4.9 808 6 1690 0,294 16 . -2 ·2 , 2 ~

I

8,4 56,4

w.

Wiss ela a r 1 121 50 25/32 2.21 1,66.10 I

-

-342 25/32 6 1,40 -2 _60,4 ','J. ,'i ss e l a a r 2 2.0 117 50 725 0,132 3 1,94.10 2, 57

-

9.1

-25/32 6 1635 0,106 -2 2,64 9.6 61.0 IJ. Wi S6e laar 3 1,5 39 50 770 _{5 2,05 2,18.10}

_-

-~'';•Wi s6e laar 4 2, 7 248 30 362 50/62 _{6 385 3.5}

-

_1,99 ~, 7 7 1.24

_-

62,5 37,9

-W.iVi s ae1 a s r 5 2,7 196 30 460 50/62 6 489 3,5 2 2,18 2,94 1,54

-

64,7 42,2

-W••"Ji ssel a ar 6 2,7 146 30 615 50/62 6 653 3,5 2 2,51 3,20 1,84

-

67.1 46,

-W. 'Nisselaar 7 1.35 98 30 459 50/62 6 489 3,5 2 2,18 1,70 1,08

-

49,0 35,2

-4,3 263 25/32 6 559 0,451 4 1,29 -2 1,88 12,0 51,6 Koeler A 109 150 _3,41.10

_-

-Ko el e r ti _{1,9 70 150 181 25/32 5 460 0, 451 7 1,18} -2 1,63 0,014 8, 0 43,4 7,8 1,51.10 42 25/32 6 0,4 51 1,84 -2 _41,8 Koeler C 1,2 150

571

1215 10 2,86.10 1, 51

-

11,0

-42 4 0, 451 0, 92 6 -2 -3 _7,6 Koe l e r D 2,3 150 91 25/32 290 2 5,4 .10 13,5.10 15, 2

-(30) ... r l

.

I _I l! 0

..

₀ ... s:: ti IQ _ti ... I _{s:: Ti en IV} l/) d 0 Ti

.

s.. _{s:: d}

.

_ti ti 'tl B l/) l1l ti ... ti l'I"\ ... P. 0 _co s:: _s:: .~ ti _{IJ.. P-} I IJ.. ... .. a s:: :~ 0

.

ti ti ti _{co IJ..} -r-' 0 :Q I lO ti • P.

.

... ~ (\J _{p.. 0. ..c:} r.o l1l p. ti 0. 0 III 0. I! a Eo-< ;,s _s:: I ..., _{:~ ...}

.

_{ce en} ti en z> 0 a u ... <l; _{Ti !! p.. P. ti s::} P- s.. ti • ti l/) d P. 0 <l; _s::

.

(\J _{s:: ti} ti -u l'I"\ -u

.

ti ' - ' ' - ' Cl: .~ -~ B tl r l _co A. r l

..

a l'I"\ -u

-

-<l; _{El d}

..

_ce :~ III Il s:: a I!I s::

..

..

0.. ... _{s:: s:: Il ~}

..

.

_A.

...

_I! -rl 0 0 ..-l ·ri ;1.,_~ !t Eo-< ·ri Ti P- s:: s:: ~ s:: l1l _{0 ~ ~}

--s.

-r-: tl III ..-l Il ro Ti > _>

..

...

<1 ;:::> <l; ...p. ... lil 11 'tl lil 'tl _{-s, -s, >} 0 0 -s,

.

l'I"\ l'I"\ ,/

,

C. VUWANP.Ui.

/!

'1/

/ c /'

'"

Voor de verdamping van de voeding .i s 0,8 MW nodig (VII-A-2),

I

ze geschiedt b~ 300oC. Indien Do~~he~ wordt gebruikt met een

r..J~

-condensatietemperatuur van 330° C, is de druk ervan gelijk aan 4,18 ata.

-1

De Dowtherm heeft dan een verdampingswarm te van 59 kcal.kg ,

-1

zodat 3,23 kg. sec nodig is.

Voo r de verd amper geldt:

. -2 -1 0

U

=

700 lAl. •se c (27) e n ~Tlm

=

30 C.

2

Hie r ui t volgt een warmtewisselend op p e r v l a k van 38 m •

B~ gebruik van 25/32 p~pen van 1 meter lengte zijn dan 484 pijpen nodig . Voo r de diameter van de verdamper geldt:

Dl

=

m.t

=

22,8 . 4 5

=

1025 ram

2 maal

_-t

pijp

₌

₌

32

l i ste e k

₌

₌

68

extra voor op h an ~ing pijpe n bunde l = 10 0

invloed zie lpUp (d i a m. 20 cm. )·

=

10 0 132 5 mm 1 lil. 4 0,30 5,30 lil. 3,2 3 0,18 9 3 -1

=

_17,01 = lil. •se c • 3,23 _4,07.10-3 3 -1 = 793

=

lil. •sec • 11,55 -3 3 -1 = 500

=

2,31. 10 .sec • 16i5 5 0, 1 8 9 3 -1

=

= lil. •sec • Tui ten.

Hier geldt:

cP

0owtherlll.damp

₌

(>v_p

v CPv condensaat Pv

=

₇ VJv voeding in t/J_v

=

p \f;v voeding uit = ~pv

De lengte van de verd amper wo r d t:

hoogte p~pe n =

hoogte dampruimte =

pijpenbun~el boven bodem =

Deze laatste dichtheid wordt berekend met behulp van de i d e a l e gas wet, bedeakende dat he t moleculairge wicht V8n de voeding 114,8 bedraagt:

_o

0 _ 114,8. 2 7 3.25 6

-

3

1'300 C - 273.22,4 = 1 kg.m • Hieruit volgt voor de tuiten:

D Dowthermdamp

₌

16, 3 cm. tuit D t u i t condensaat

=

4,2 cm D t u i t voeding in

=

9,0 cm D

D. ABSORPTIETORLN. 35. In deze absorptietoren worden de lagere .lkanen uit de

kraakgas-stroom geabsorbeerd in een olie met een moleculairgewicht

van 135 (31). Deze absorptie geschie dt b~ 400C.

1. Berekening Ü1ameter toren.

Uit praktijk b1~~t (32) dat een redelijke keus voor de verhouding

van de molenstro en van gas en olie is •

G. 1

L

=

11

m

• is de helling van de, hier rech t ve r on der s t e l de , evenwic ht sltm

voor de oplosbaarheid van het gas in de oli e.

Da a r de oplosbaarheid van methasa in olie he t kle ins t is, is het

voldoende de toren te berekenen voor de gewenste absorptie van het

ethaan en dan de andere alkanen gehee l geabsorbeerd te denken.

O. toch enigszins et de andere compone n t en rekening te houden

zal het antel olen ethaa n twee maa l zo groot als werkelijk

gas:

-H 2 ethaan ethaan - pentaan:

aanwezig geno n worden.

Saaenstelling van het de toren ~i~o .e nde

4121 kmol.hr-1

-1 -1

k.ol.hr

=

11,6 ton.hr •

3 - 1

Ger kend wordt nu met een totaal aantal aaIen gas van 4,2.10 k ol.hr

die 30.6 kmol.hr-l methaan bevat.

Uit (33) volgt JI

=

4.5 Jt.l/W>.tTd.

~~4l~nJ

1

dus L

=

4,5.4,2.103 = 18,95.103 kmo

l.hr-m 3 6 -1

dusL = 18.95.10 .135

=

2,56.10 kg. h r . (~'

Me t behulp va de in (34 ) vermelde grafieken van G

~l

di als

Lil ~ 00 ng

functie van

arr·

'angelsaksi che eenheden), waarin

w;;

f_g

" at at voor de ss stromen per eenheid van oppe~vlak, en

r/J

= 0~075

et

p

=

dichtheid gas (grafiek 9) volgt:

g L" ,.J. L ,./. 0 142 arr·~

=

G· ~

=

220 0:075

=

302,5 G"

,

T

₌

0,085 en

~~

'

if;

L

".p

Gil = 1

=

2000 (voor li" Raschig

30.6

36.

G" (, ) J. -1 -1

zodat

T

= 170 en \G" flooding = 23 .. 1bs.hr .s q .ft •

Als gas nelheid wordt nu 75

%

van deze flooding-waarde geno en(35):

G" = 175 lbs.hr-l.sq ft-l

3 -1 3 - 1

G = 11,6.10 ton.hr = 25.55. 10 1bs.hr ,

zodat het oppervlak v de doorsnede gelijk is aan:

22,55.10 3 146 2

opp. = 175 = sq ft = 13, 2

Dit zou neerkomen op een diameter van 4,1 meter.

Om deze dia.eter te verkleine dient deze toren in drie

parallel-I i

torens gespl itst te worden. waardoor het oppervlak van de dWar

s-'door s n e de voor iedere toren drie aal zo klein wordt~

Nu geldt: Dt or e n = 2,36

-,

2. Berekening lengte toren .

Daar de evenwichtslijn en de we r k lijn hi er recht zijn is het toege taan

om de lengte van de toren te berekenen et behulp van:

Le ng t e toren = n. H.E.T .P. , waarin n het aantal, voor de absorptie

benodigde, aantal schotels in een schotelkolom voorstelt.

Voor de inko ende ga8s~room geldt:

-

3

Ö5

=

7.

31. 10

=

731.1

Wa nn e er als eis gesteld wordt dat de uittredende gssstroo. slecht.

1 gw.% aethaaD bevat geldt:

8,

ïb =

5,~2

3

=

125.10-5•

82.00

~ 4,1.10

Ui t grafiek 10 v~gt dat hiervoor 5 schotels nodig zijn.

Voor de H.E .T .P . geldt (36): G

H.E .T .P . (inch) = 28.0 0_ h i 'inch

).a·-L a

xesc fr ng

m

H.E.T.P. = 28.1,5.1 = 42 inch = 1.065 .,

zodat de lengte van de pakking per toren gelijk wordt aan: 5.1,065 = 5, 32

Uit expansievat 111 ont~~t een gasstroom:

15,3 kg ol.hr-1 pentaan

₌

1099 kg.hr-1 15,3 kgmo1.hr-1 butaan = 855 15.3 k~ o1.hr-1 propaan = 671 15,3 kg ol.hr-1 ethaan = 459 10,2 kgmol.hr-1 ethaan = 143 totaa1 3257 kg. hr-1

3.

Opmerking.

6 -1

Zeer bevreemdend is de oliestrooa van 2,56.10 kg.hr

-.:...:~---~~--wordt veroorzaakt doordat in de formule

=

1 ,G zeer groot is tengevolge vanhet 1 ge moleculairgewicht

11

massastroom nog groter ten gevolge v n het tamel~x grote

van waterstof Bovendien wordt

4

3

-1

G = ,12.10 kmo1.hr •

111

de daaruit voortvloeiende ~rote lIIolenstrooa L als

m

oleculair-t \

gewicht van de olie:

135.

Bet heeft geen nut om de eis, an de zuiverheid van het

circulatie-gaa gesteld, te verlichten.

Hierdoor verandert immers G niet.

Helemaal weglaten van deze abs o r p t i e t o r ens heeft ook geen zin;

in dat geval zal het gehalte lagere alkanen bij elke rondgang toenelllen,

daar de kreakreacties als aflopend beschouwd zijn.

Sa me nva t t e n d kan dUB gezegd worden dat de verwijdering van de lagere

alkane uit de w terstof niet met behulp van een absorptie toren

kan geschieden, zodat voor deze verwijdering een andere oplos6in~

gezocht dient te worden.

I

Daar het ccent van dit processche a op d reactoren ligt, zal

deze oplossing hier niet gegeven worden / /

//

----

.

fVvi

l

'hv~p

~ \.

1A.'">

,

E. COMPRESSOR. 38.

In de co pressor wordt de waterstof van21 at • op 25 at • gebracht.

(De 1 gw.~ et h an wordt verwaarloosd)

De co.pre sie geschiedt isentropiech. zodat geldt:

[ TTuu

i

1

k __ rpP211k- 1

TJ

r

1

et k

=

1,4 voor twee-atoaige ideale gass en.

•

p = 82 0 kW.

odig voor het aandrijven van de co pressor wordt

=

p Hier:

[

~

u

1, 4 _

f

z

c;J O. 4 ~ , dus T

=

3290K

=

56°

c.

31 - 21 u Het verlÎogen bepaald met: ij) ol.óH

tz

A.

3

r a ol

=

4J~6;o1

0

k ol.sec-1

H

=

0,5 .10

6

J. k 01-1 (grafi ek 8)

?

=

0,

7

F. VO]:;DINGSPOMP.

Het v rmogen voor het aandrijven van de voedingspomp volgt uit:

Pe f f =

cp

.~ P Peff en =

•

P

as

'1

waarin:

Y>

m

=

1

1.55

kg.sec

-1

ö

p

=

24.1,01 3.10

5

1:••Km-2

?

=

0, 7 -3

P

=

760 kg.m Dus : _{Pe f f}

₌

37 kW en P_as

=

53 kW. ,.., Expansievat I . \,1.

39.

Bij

~

w

het expanderen van de voeding

=

~

.~p

=

10,38. 2 3• 1,01 3.105

800

komt vr~i:

(voo r zie 1itt. 30)

rp

w

= 30 k'N.

De temperatuur verho ing van het pr oduc t door dez~ warmtestroom

is te verwaarlozen.

Bij het expanderen komen de opgeloste gassen vr~. Bij de berekening

van condensor B is echter aangen9 en da alle gassen afgevoerd

worden naar koeler C.

De inhoud van het expansievat wordt dUB uitsluitend bepaald door

de vloeistofatroom.

Als volu e Van het expansievat wordt het volume van 5 minuten

.~roductstroomgenomen.

3

5 37

8

3.10 88 3

IX LITTERATUU R. 40.

(4)

(2 )

(1) : R.B. Smi t h , Ki ne t i c an81ysis of naphta reforming with

platinum catalys~; Che ~ ~~~ .Pr o~r . 55 (6) 76 - 80 (1959).

Emm~

-FT Cie~etta, R.M . Dobpe., ~.w . Baker; Ca t a 1y s i s VI

Re i nha r d t Pub1yshing Compa ny , Ne w York, 1958; 646 - 659.

Als

'7

blz. 677 e ,v •

A.J . Keulemans. G.C .A . Sc h uit ; The mechanism of heterogenous cBt a1 ys is, hoofdstuk ~ifun c t i o ne 1 cata1ysis; B1sevier 1960 159 - 177.

(5) Als (2) Bl z . 497.

(6) H.G. Krane, A.B . Gr oh , B.L . Sch u l an, J.H . Si n f e l t i

(8 )

Proceedings Fif t h Wor l d ~e t r . Cong r es s , 1959, section 111,

paper

4,

39 - 53.

M. Ve r wor ne r , G. Faatz, D. Ge l bi n i Beiträge zur kinetik des

katalytischen reformierens; Che m.Te c hn . 14 (5/6) 328 - 3j3 (1962)

J.C . V1u~ter; Intern rapport, deel I, Hydrogene!en en

dehydrogenereb, 1961-1962, 101 - 102.

F.D. Rossini et al; Se l e c t e d values of physical and

J.B. Maxwell; Da t a book on Hy dr oca r b ona , 3e druk, Ne w York oil refining;

~~1ty.;f??

• 177. Vol. I, tabel 12, b Al s (la) 171 - 2. Al s

r

io) fi 8, blz. 172.

thermodynamic properties of hydrocarbons and related compou ds;

Am.Pe t r . l ns t .Re s e a r c h Project

4

4,

1953, Pittsbur~h; 630 e.v.

,

B.P .M. , 's-Gravenn e; ,~/i n t ro duc ti on to

(10 ) : (11): (12) : (13): (14 ) : (15 ): (16) : (17) : (18) : (19) ; (20) : (21) : blz. 15. Al s (13) blz. 16. Al s (13) blz. 138. Al s (13) blz. 27 - 39. Al s (1 3 ) blz. 93. Al s (13 ) blz. 116 - 119. Als (9) blz . 557 e.v. Al s (9) _{blz. 435} e.v. ...

I ternational critical tables of num rical date, physisc.,

ehe i.try end teehnolo~y• First edition, Me Graw Hill Cy,