Bereiding van fosfaatammonsalpeter

(1)

•

BEREIDING VAN FOSFAATAMMONSALPETER _L

Verslag b~ het fabrieksschema van J. de Baare

"-I N HOU D

I. Literatuur.

. .

.

. . .

.

. . .

.

bldz. 11. Fosfaa tammonsalpeter • • • . • • . • • • •

111. Theoretische principes van de ontsluiting van ruw fosfaat met salpeterzuur • • • • • • • • •

IV.

Keuze van de te volgen bereidingsmethode

.

. .

V. Berekening van de benodigde hoeveelheden

grond-stoffen • • . • . • • . . . • VI. Beschrijving van het proces en de apparatuur • VII. Berekening van de luchtkoeler • • • • • • . • Tabel I Stofbalans van het bedrijf .

Tabel 11 : Vergelijking van proces A,B,C en Leuna. Tabel 111: Idem.

"

11 n

Tabel IV : Kunstmestverbruik en -productie in Nederland. Figuur I : Fasendiagram bij 50 _C.

Figuur 11: Fasendiagram bij 250 _C.

'

..

! 1 2

3

6

~

,-7 '- f'. 8 16

J

(2)

-~

I. LITERATUUR.

1. M.H.R.J. plusjé, Het ontsluiten van ruw fosfaat met

salpe-terzuur ( Diss. Delft

1946 ).

2. Ned. Octrooi, No. 27170, 29045, 29207, 29245, 29253, 3103 .

3. F.I.A.T. Fina1 report No. 718. 4. Ned. Octrooi, No. 41886, 42582.

5.

11 " , No.

59982, 59983.

6. Perry, Chemica1 Engineerts Handbook.

7. Brown - Marco, Introduction to heat transfer.

8. Jaarboek Centraal Bureau v.d. Statistiek,

1948.

9.yoh1mann, Taschenbuch für Kä1tetechniker.

(

\

(3)

---lt

l

2.

II. FOSFAATAMMONSALPETER.

De ontsluiting van ruw fosfaat met salpeterzuur biedt grote

voor-delen, waarvan er hier enkele besproken zullen worden.

Sinds lang is het gebruikelijk ruw fosfaat te ontsluiten met zwavelzuur,waarbij superfosfaat het hoofdproduct is. Dit is een mengsel van mono-calciumfosfaat en calciumsulfaat. Deze laatste

•

stof is voor bemestingsdoeleinden als waardeloos te beschouwen en werkt dus waardeverminderend op het superfosfaat.

Door de ontsluiting van het ruw fosfaat uit te voeren met salpe-terzuur kan men een kunstmeststof maken, die naast calcium en fosfor ook stikstof bevat. Dit laatste element is als planten-voedingsstof zeer belangrijk en men verkrijgt op deze wijze een gemengde meststof waarvan de bemestingswaarde veel groter is dan van het superfosfaat. Dit komt ook tot uitdrukking in de prijzen: de verkoopsprijs van fosfaatammonsalpeter is ongeveer driemaal

zo hoog als die van superfosfaat.

Een ander voordeel van de ontsluiting met salpeterzuur is, dat men onafhankelijk wordt van zwavelzuur, aannemende dat aan de kunstmeststof geen sulfaten ( zoals kaliumsulfaat bijv. ) worden toegevoegd. Dit verklaart tevens de grote belangstelling voor de salpeterzuur-ontsluiting van de zijde der stikstof-bindings-industrieën.

Een derde voordeel is, dat men via de salpeterzuur-ontsluitings-methode in staat is ammoniumnitraat te maken, gemengd met

dicalciumfosfaat. Ofschoon ammoniumnitraat ook als zodanig als kunstmeststof wordt gebruikt, heeft het in deze vorm grote nadelen, die opgeheven worden bij menging met dicalciumfosfaat. De nadelen van ammoniumnitraat zijn de hygroscopiciteit, het explosiegevaar en de attaquerende werking op het bladgroen. Reeds vroeger heeft men door menging met mergel deze nadelen weten te elimineren, waarbij echter tevens een waardeloze vulstof ( zgn. " zure "

grond buiten beschouwing gelaten) in het eindproduct komt. Be-doelde gemengde kunstmeststof staat bekend als kalkammonsalpeter. Bij de ontsluiting van ruw fosfaat met salpeterzuur, gevolgd door neutralisatie met ammoniak is het mogelijk een gemengde meststof te maken met als hoofdbestanddelen dicalciumfosfaat en ammonium-nitraat, in Nederland als fosfaatammonsalpeter in de handel ge-bracht. Ofschoon deze kunstmeststof vele voordelen biedt zijn er ook enkele nadelen aan verbonden. Bijv. werkt het aanwezige

fosfaat langzamer dan superfosfaat. Verder is de gezamenlijke toediening van stikstof en fosfor aan de bodem niet onverdeeld gunstig, aangezien er tijdens de winter uitspoelen van de stik-stof plaats vindt. Anderzijds is het gebruikelijk de fosforhou-dende kunstmeststoffen reeds in het najaar uit te strooien. Dit

(4)

(

/

•

3.

houdt in, dat een na-bemesting met enkelvoudige meststoffen nood-zakelijk is, zodat de productie hiervan, althans voorlopig, nog belangrijk blijft. Dit is van groot belang, daar bij de fosfaat-ontsluiting calciumnitraat tetrahydraat wordt verkregen, dat als kalksalpeter, een enkelvoudige stikstofmeststof, in de handel kan worden gebracht. ( Lit. 1 ).

Wat de verdere mogelijkheden van fosfaatammonsalpeter betreft kan nog vermeld worden, dat door menging met kaliumsulfaat een zeer waardevolle gemengde stikstof-fosfor-kali-kunstmest ver-kregen kan worden. ( Lit. 1,3 ).

THEORETISCHE PRINCIPES VAN DE ONTSLUITING VAN RUW FOSFAAT

MET SALPETERZUUR.

Bij de theoretische behandeling van de salpeterzure ontsluiting van ruw fosfaat zullen we, ter wille van de eenvoud van de te gebruiken fasendiagrammen, aannemen, dat het ruw fosfaat de for-mule Ca

3(P04)2 • Ca(N03 )2 heeft. Deze aanname is gerechtcaardigd

--

--als men bedenkt, dat ruw fosfaat --als volgt samengesteld gedacht kan worden:

n Ca3(P04 )2 + p

cax

+ q H20

waarin X

=

_{003' F2 of (OH)2' en deze groepen} z~Jn _{met HN0 3 te}

verdrijven, waardoor Ca(N03)2 ontstaat. Bovendien

is

~

n

ruw

1-",1.J~_~

fosfaat .de verhouding CaO/P205 w~l~d, meestal ongeveer 3,6 - 4,0,

hetgeen ook vrij goed overeenkomt met eerstgenoemde formule.

Bij toepassing van de verkregen resultaten zal men er mee rekening

moeten houden, dat eerst

cax

omgezet moet worden in Ca(N03)2 met

HN0 3 • Dit heeft natuurlijk zijn invloed op de stofbalans.

De ontsluiting nu kan beschouwd worden als een aantal veranderingen

in een stelsel met vijf componenten, n.l. HN03, H3P0 4' Ca(N0₃

)2'

Ca3(P04)2 en H20. Het ruimtediagram van dit stelsel is volledig

bekend bij de te beschouwen temperaturen ( zie Lit. 1 ). Het is

verder geoorloofd om de component H20, althans voorlopig, buiten beschouwing te laten en hierdoor kunnen we tot een eenvoudig

fasendiagram komen. Het is n.l. mogelijk het gehele stelsel voor

te stellen als een vierkant, met in ieder hoekpunt één der vier eerstgenoemde componenten en het water loodrecht op dit vierkant af te zetten. Verder is het mogelijk de driefasenlijnen van dit diagram, die de snijlijnen zijn van de tweefasenvlakken, te

pro-jecteren op het grondvlak. We verkrijgen dan de figuren 1 en 11

resp. bij 50 _{C. en 25}0 _{C. Aan de hand van deze figuren zullen we}

nu de ontsluiting bespreken.

(5)

r

4.

voorstellingswijze uitgedrukt als zes waardige zuren of zouten ervan. Het ruw fosfaat wordt nu Ca3(P04)2 • 1/3Ca3(N03)6' de

molaire verhouding van CaO/P205 aannemend op 4. Dit wordt voorge- .

steld in fig. I door het punt M. Bij het oplossen van fdsfaat in salpeterzuur bewegen we ons van het punt H6(N03)6 naar het punt M toe, volgens een rechte lijn.

Proces A.

De maximale hoeveelheid fosfaat, die opgelost kan worden zonder dat calciumfosfaten als bodemstof optreden is het snijpunt van de lijn PM met de driefasenlijn monocalciumfosfaat.laq - calciumni-traat.4aq - oplossing, het punt

D'

dus. In de practijk gaat men nu tot D, dus minder fosfaat. Dit om de volgende reden: men wil komen uiteindelijk tot een CaO/P205 - verhouding van 2, overeen-komend met de formule CaHP04. Daartoe is het dus nodig calcium uit de oplossing te verwijderen en wel als Ca(N03)2.4aq. Deze

ver-t".v-- binding slaat neer bij afkoeling zolang we ons in het betreffende

tfJ,<-~~J"'"

gebied bevinden. Bij afkoeling en uitkristalliseren van Ca(N03)2 •

t

4aq bewegen we ons op de lijn SD in de richting van E. Heeft tenslotte de oplossing de samenstelling E bereikt, dan is de

CaO/P205 verhouding juist 2. Dit volgt onmiddellijk uit de figuur. Oplossing E bestaat uit CaHP04 en HN0 3 en kan door neutralisatie met NH3 fosfaatammonsalpeter geven.

Deze bereidingsmethode zullen wij in het vervolg aanduiden als " proces A." De berekening van de hoeveelheden gaat nu a.v.: We _{gaan uit van 100 kg Ca3 (P04)2 • 1/3 Ca3 (N03 )6 ( we noemen dit}

in het vervolg" ideaal fosfaat" ).

100 kg ideaal fosfaat

=

65,4 kg Ca3(P04)2

=

0,211 kg~ol.

+ 34,6 kg ca3(N03)6 = 0,070 kg/mol. Totaal dus 0,281 kgmol. Bij oplossen tot D voegen we deze 0,281 kg mol toe aan 0,281 x

fJ.,

kg mal H6 (N03)6 ( dit kan door meten uit de figuur bepaald worden ).

0,281

x~

= _{0,212 kg mol H6(N0 3)6}

De reactievergelijking voor het oplossen kunnen we ons a.v. denken: 0,211 Ca

3(P04)2 + 0,212 H6(N0 3)6 = 0,211 ca3(N03)6 + 0,211 H6{P04)2

+ 0,001 H6(N{)j6 Totaal aantal molen zuur dus 0,212.

Oplossing E kunnen we ons samengesteld denken uit ca3(N03)6 en H₆(N0

3)6 + H6(P04)2. Het aantal molen zuur verhoudt zich tot het aantal molen ca3(N03)6 als 128 : 84.

Hieruit volgt voor het aantal molen Ca

3(N03)6 :

~

x 0,212 =

0,139 kg mol. Om vanuit punt Doplossing E te verkrijgen moeten we dus uitkristal-liseren 0,211 + 0,070 - 0,139 = 0,142 kg mol Ca3(N016.

Oplossing E bevat dus:

(6)

Dit gaat over in:

0,002 H6(P04}2 + _{0,140 H6 (N03 )6} + 0,417 CaHP04

als we in gedachten het calcium omzetten in CaHP04. Na neutralisatie

0,417 0,004 0,840

met ammoniak krijgen we hieruit: kg mol _{CaHP04 = 56,7 k}.g CaHP04

" NH4H2P04= 0, S kg NH4H2P04 " NH4N03

=

_{67,2 kg NH 4N03} Totaal dus 124,4 kg. De samenstelling is: N = 19,0 ~ P2~:: 24,0 ~ Ca :: 18,8 ~"

5.

Uitgaande van 100 kg Ca3(P04)2 • Ca(N03)2 hebben we dus voor de ontsluiting nodig 1,27 kg mol HN0

3 en voor de neutralisatie 0,84

kgmol NH₃" We verkrijgen dan lOO,5(;_{kg Ca(N03 )2. 4aq en 124,4 kg}

kunstmest met de hierboven gegeven/ samenstelling.

Proces B.

Uit fasentheoretische overwegingen is gebleken, dat een ontslui-ting uitgevoerd op de boven beschreven wijze niet de meest econo-mische is. Het is n.l. voordeliger het ruw fosfaat op te lossen in twee gedeelten, hetgeen we in het kort hieronder zullen be-spreken. Op dezelfde wijze als hierboven besproken lossen we

100 kg ruw fosfaat op, gaande van P naar

A.

Daarna laten we

Ca(N03)2.4aq uitkristalliseren tot punt

B.

Een eenvoudige

bere-kening geeft voor de samenstelling van oplossing B:

0,211 H6(P04)2 + 0,059 H6(N03)6 + 0,076 Ca3(N03)6

Het totaal aantal molen ia dus 0,346.

Nu lOssen we in deze vloeistof zoveel fosfaat op tot we komen in C.

Hiervoor is nodig zoveel fosfaat, dat CaO/P20S

= 2 wordt.

We hebben in de oplossing 0,211 P20S + 0,228 CaO

In 100 kg ruw fosfaat is 0,211 P205 + 0,843 CaO

Hieruit volgt, dat we 46,1 kg fosfaat toe moeten voegen aan

op-lossing B om CaO/P20S

=

2 te maken.

46,1 kg fosfaat = 0,098 Ca3(P04)2 + 0,032 ca₃(N0

3)6.

Oplossing F wordt dus:

0,211 H6 (P04 )2 + _{0,059 H6(N03}}6 + 0,108 Ca3(N03)6 + 0,098 Ca3

(PO.~2

of omgewerkt op CaHP04 :

0,618 CaHP04 + _{0,167 H6(N03 )6}

Na neutralisatie met NH3 ontstaat hieruit:

1,002 NH 4N03

=

80,0 kg NH4N03

0,618 CaHP04

=

84,0 kg CaHP04

Totaal dus 164,0 kg, met een samenstelling: N = 17,1

%

P205 = 26,8 ~

Ca = 21,1 ~

(7)

..

,

6. hoeveelheid salpeterzuur, maar ten koste van het N-gehalte. Proces C.

Hierna hebben wij ons afgevraagd hoe het N-gehalte opgevoerd kan worden, werkend volgens proces B. We hebben hiertoe getracht een uiteindelijke samenstelling te verkrijgen in overeenstemming met die van de fosfaatammonsalpeter geproduceerd door het stikstof-bindingsbedrijf der staatsmijnen.

Deze samenstelling is: Ca 40

%

_{CaHP04 en Ca 60}~ NH4N03. Bij de 'uitvoering van proces Bontstond:

84,0 kg CaHP0₄ + _{80 kg NH4N03}

Toevoeging van een extra hoeveelheid van 46 kg NH4NO~ geeft juist bovengenoemde samenstelling.

84 , 0 kg C aHPO 4

=

_{0, 308 kg mol C a 2 (HPO 4 ) 2} 126,0 kg N~N03 = 0,262 kgmol H6(N03)6

Deze samenstelling is punt ct _{in het Ca(N03})2 • 4aq gebied. Door directe neutralisatie van

ct

is dus geen CaHP04 te verkrijgen en we zullen dus achteraf aan oplossing F een extra hoeveelheid NH4N03 moeten toevoegen. De totaal benodigde hoeveelheden zijn te vinden in tabel I.

Proces Leuna.

Naast deze drie methoden is door ons nog een vierde bereiding van een N-P-Ca-meststof bestudeerd, die beschreven is in F.I.A.T.

final report No. 718. Dit behandelt de kunstmestfabricage in Duits-land en geeft een beschrijving van een fabriek te Leuna. Het

product bevatte da.16 ~ N, 22 ~ CaO, 16

%

P205' dlar de gehalten aan deze stoffen verlaagd werden door toevoeging van slakken etc.

De berekening van de benodigde hoeveelhecl,~n en de resul taten,door ons uitgevoerd aan de hand van dit rapport, zijn gegeven in tabel L

IV. KEUZE VAN DE TE VOLGEN BEREIDINGSMETHODE.

In tabel I zijn de resultaten van het vorige hoofdstuk samengevat, terwijl deze resultaten in tabel II nogmaals zijn weergegeven, nu berekend op 100 kg eindproduct. Uit deze tabellen is de keuze vallen op proces C, d.w.z. oplossen van ruw fosfaat in twee ge-deelten en extra toevoeging van NH₄N0

3• Deze keuze kan a.v. gemotiveerd worden:

10 ) dit proces levert het beste percentage N, hetgeen de ver- ,

koopsprijs van het product sterk verhoogt.

20 ) per 100 kg eindproduct is de kleinste hoeveelheid ruw fosfaat nodig. Daar dit mineraal in ons land geïmporteerd () 1

! moet worden, is het van belang deze hoeveelheid zo laag I

(8)

r

7.

mogelijk te houden.

3°) de benodigde hoeveelheden salpeterzuur en ammoniak lig-gen, vergeleken met de andere processen, niet ongunstig. Alleen de kalksalpeterproductie is gering, maar dit is slechts nevenproduct.

4°) door het oplossen in twee trappen maken we bij de tweede ontsluittrap gebruik van koude moederloog, hetgeen gun-stig is voor de apparatuur.

50 ) door de extra productie van ammoniumnitraat kan de

fa-briek eventueel woràen omgeschakeld op productie van

10 ) zuiver NH

₄

N0

3

20 ) kalkammonsalpeter.

De hoeveelheid te produceren kunstmest is vastgesteld met behulp

van .tabel III ( Lit. 8 ). Ofschoon vaststelling van

productie-quanta in de practijk natuurlijk zal steunen op uitvoerige markt-en kostprijsanalyses, leek het ons toch gewmarkt-enst emarkt-en indruk te krij-gen van de Nederlandse behoefte. De productie werd hierna vastge-steld op 150 ton/dag, dit is 31,5 ton N/dag, of 11.500 ton N/jaar.

Dit is ongeveer 20 ~ van de totale Nederlandse N-productie over

1946-'47 en ongeveer 10 ~ van het Nederlandse verbruik.

v.

BEREKENING V~~ DE BENODIGDE HOEVEELHEDEN GRONDSTOFFEN.

Bij de verdere berekeningen zullen we aannemen, dat het ruwe

fos-faat,dat ons ter beschikking staat, Cura~ao-fosfaat is. Dit is

vrij van CaF₂ en de aanwezigheid van deze stof veroorzaakt extra

moeilijkheden wat de apparatuur betreft. Bij de ontsluiting,

waar-bij de temperatuur oploopt tot ongeveer 70° C, komt n.l. H~ vrij,

hetgeen een sterke aantasting van de apparatuur tengevolge heeft.

In Duitsland hield men daarom de temperatuur op ongeveer 400 C,

door koeling, waarbij CaF₂ niet ontleedt. Het komt dan terecht in

de kalksalpeter en volgens sommige onderzoekers is dit ongewenst door de werking van CaF2 op de bodem.

Voor het te gebruiken Cura~ao-fosfaat nemen we als een gemiddelde

samenstelling aan ( Lit. 1 ) : 30,9

%

P205

49,7

'%

CaO

11,4

'%

8,0 ~

1

Nu moeten we caC0

3 ( aannemend dat geen hydroxyapatiet aanwezig is )

omzetten in Ca(N03 )2.

100 kg Cura~ao-fosfaat bevat 30,9 kg P205, die met 36,6 kg CaO

67,5 kg Ca3(P04)2 vormt. De resterende 13,1 kg CaO - 13,1 : 56

kg mol, reageert met ( 2 x 13, I ) : 56 kg mal HN03' waarbij 38,4 kg

Ca(N0

(9)

/

I

l

We

kunnen dus zeggen:

100 kg Cura~ao-fosfaat + 0,468 kg mol HN03 geven

67,5 kg ca3(P04)2 38,4 kg Ca(N03)2 11,4 kg CO 2

12,2 kg H20 . ..

8.

Uit 100 kg Cura~ao-fosfaat ontstaat dus 67,5 + 38,4

=

105,9 kg

Ca3(P04)2 + Ca(N0

3)2. Dit is het" ideaal fosfaat ", waarop we onze voorgaande berekeningen gebaseerd hebben. Er is echter een klein verschil, want de molverhouding van de twee componenten is nu niet precies 3 : 1, maar iets meer. Dit wordt veroorzaakt door de aangenomen samenstelling van het ruw fosfaat.

Een eenvoudige berekening met behulp van het bovenstaande en de

gegevens van tabel 11 betreffende proces C levert ons nu:

100 kg Cura~ao-fosfaat + _{2,02 kg mal HN0 3} + 1,16 kg mal NH3 geeft

148,3 kg fosfaatammonsalpeter + _{107 kgCa(N0 3)2} • 4 aq.

Voor een productie van 150.000 kg/dag is dus nodig

150.000 x 100

=

101.000 kg Cura~ao-fosfaat.

148,3

Per

t

uur wordt dit 2.100 kg ruw fosfaat.

HN0

3 - verbruik per! uur: ~ x 2,02

=

42,4 kgmol.

We gebruiken 53 ~ HN0₃, met een s.g. 1,33, waaruit volgt, dat per

t

uur 3800 1 53 ~ HN0₃ nodig zijn, of 5.060 kg.

Hiervan wordt een gedeelte gebruikt voor de ontleding van CaC0

3, een gedeelte voor de ontsluiting van het zo ontstane" ideale fos-faat " en een gedeelte voor vorming van NH4N03•

Met behulp van tabel 11 zijn deze hoeveelheden te berekenen.

We

verkrijgen dan per

t

uur voor a) ontleding van CaC03 + ontsluiting

3120 1 b) NH

4N03 -vorming 680 1.

Per

t

_{uur wordt verbruikt 23,3 kgmol NH 3 •}

Per

t

_{uur ontstaat 2.250 kg Ca(N03 )2} • 4aq.

VI. BESCHRIJVING VAN HET PROCES EN DE APPARATUUR.

~. het opslaan van de grondstoffen.

Het 53 ~ salpeterzuur bevindt zich in een grote bak, bovenin de

fabriek om een gemakkelijk transport van de vloeistof te

verkrij-gen zonder pompen. De lengte bedraagt 5,8 m, de hoogte 2,0 m, de

breedte 2,0 m. Nemen we een vloeistofhoogte van 1,6 m aan, dan is

de inhoud dus 58 x 16 x 20

=

18.600 1, d.i. voldoende voor een

volle productie gedurende 2t uur, waardoor een buffervoorraad aan-wezig is.

(10)

- - - -- - -

-9. sel kan met rubber bekleed worden. In Duitsland werd hiervoor het oppanol ( poly-isobuteen ) gebruikt ( Lit. 3 ).

Ammoniak wordt bewaard in een hoge-druk vat, waarvan de afmetingen volgens Mannesmann - Röhrenwerke - Düsseldorf zijn:

lengte

=

11,32 m diameter = 1,2 m wanddikte

=

0,06 m. Het vat is voorzien van een veerveiligheid.

Het verdient aanbeveling om, terwille van de veiligheid, beide tanks gescheiden en op enige afstand van elkaar te plaatsen. Het fosfaat wordt van de opslagloods via grijpers of transport-inrichtingen gebracht in een rijdende, automatische weeginrichting. De capaciteit is 3 ton, voldoende voor

t

uur. Deze laadbak wordt

tot boven de fosfaattanks gereden, waarna in de eerste 1.440 kg, in de tweede 660 kg wordt gestort. Deze hoeveelheden komen overeen met die berekend in 11 en vormen dus de twee gedeelten, waarin

het fosfaat wordt ontsloten. Tezamen is dit 2.100 kg, dus een

t

uu~ prOductie hoeveelheid. De afmetingen van de tanks zijn zo gekozen, dat ze deze hoeveelheden dubbel kunnen bevatten. Bij de berekening is voor het s.g. van het fosfaat 3,0 genomen.

De afmetingen zijn: grote tank hoogte 1,6 m diameter 1,0 m kleine tank hoogte 1,4 m diameter 0,8 m. Als materiaal kan plaatijzer gebruikt worden.

D.m.v. electrisch gedreven molentjes wordt het ruw fosfaat met constante snelheid in de tanks gebracht. Het onderste gedeelte van

•

de buis van de tanks is met een rubberslang aan de oplostanks ver-bonden. Dit om corrosie door HN0

3-d amp tegen te gaan. b. de ontsluitingstanks.

Terwijl het fosfaat in tank I gevoerd wordt, wordt tegelijkertijd salpeterzuur uit de voorraadtank in tank I gebracht. Automatische regeling van de afsluiter zorgt ervoor, dat per

t

uur precies

2.860 1 doorstroomt. Alle ontsluitingstanks zijn van V2a, met zuur-vaste steen bekleed, terwijl het deksel met rubber bekleed wordt. De roerwerktuigen zijn eveneens van V2a-staal, evenals de ver-bindingsleidingen. _{1,2 en 3}

De afmetingen van de tanksAzijn zo gekozen, dat iedere tank in 10 minuten vol loopt tot aan de overloopleiding. In

t

uur zijn dus alle drie tanks gevuld, waarmede de ontsluitingstijd bepaald is op

t

uur. Deze tijd is ruimschoots voldoende, in Duitsland was 20 minuten maximum.

De afmetingen zijn:

tank 1 tank 2 tank ₃

hoogte 1,8 m 1,8 m 1,4 m

diameter 1,0 m 1,0 m 1,2 m

(11)

l

10.

stellen we het s.g. van de ontsluitvloeistof op 2, dan is in iedere tank per 10 minuten ca. 800 1 vloeistof. Uit deze gegevens is dan de hoogte der afvoerleidingen te berekenen.

Terwijl de ontsluitvloeistof tank 3 binnenstroomt, wordt tevens de vloeistof gekoeld, d.m.v. een spiraal met waterkoeling. De

\

temperatuur, die aanvankelijk ca. 700 was, wordt hierdoor ver-laagd tot ca. 400, afhankelijk van vele, niet nader te

specifice-\ ren factoren. Alle ontsluitingstanks en koeltanks ~ijn voorzien van afvoerleidingen voor CO 2 , uitkomend op een gemeenschappelijke leiding met ventilator.

c. de koeltanks.

Van de ontsluitingstanks stroomt de ontsluitvloeistof naar de koeltanks. Hierin bevindt zich een V2a-spiraal, waardoor ammoniak circuleert. Ontsluittank I is in 15 minuten vol, waarna de

af-sluiter aan de onderzijde geopend wordt. Nu stroomt koeltank 2 vol in 15 minuten. Aan- en afvoer in de koeltanks wordt zo geregeld, dat het vloeistofniveau gelijk blijft. Door de plaatsing van deze tanks boven elkaar zijn ook hier geen pompen nodig. De leiding van 1 naar 2 is in de bodem van 1 ingebracht om het koudste deel van de vloeistof en de kristallen mee te voeren.

De afmetingen van de koeltanks zijn: hoogte

₌

1,8 m diameter

₌

1,2 m inhoud

₌

1.800 1.

De materialenkeuze is dezelfde als voor de ontsluitingstanks. De afmetingen van de koelspiralen worden zo gekozen, dat bij verlaten van tank 2 de temperatuur zodanig is, dat de vereiste hoeveelheid Ca(N0

3}2 • 4aq is uitgekristalliseerd. Deze temperatuur is ca. 5 0

C.

I

d. de centrifuge.

Van tank 2 stroomt de kristalbrei in de continue centrifuge. Deze centrifuge werkt continu, doordat de koek steeds stootsgewi.js uit de trommel wordt geschoven, d.m.v. een zuiger, die de plaat, waar-aan de invoertrechter zit verbonden, heen en weer duwt. De koek staat eerst de moederloog af, daarna volgt uitwassen met HN0

_{3 •}

Per! uur wordt 2.250 kg ca(N0

3

)2 • 4aq afgevoerd en met een trans~ portband van de centrif'uge verwijderd.

2.250 kg ca(N0

3)2 • 4 aq is ca. 9,5 kg mol. Volgens Duitse gegevens is voor deze uitwassing ook ca. 9,5 kgmru HN0

3

nodig, d.i. 1.130 kg 53 ~ salpeterzuur.

Zodra de centrifuge begint te werken wordt de waszuurafsluiter geopend. Het waszuur wordt met NH

3 gekoeld tot ca. 5

0 _{C en wordt} na verlaten van de centrifuge opgepompt naar ontsluitingstank 1,

terwijl men tevens de invoer van salpeterzuur uit de voorraadtank zoveel vermindert, dat de totale hoeveelheid in tank 1 stromend zuur constant blijft. Het voordeel van deze werkwijze is, dat de

(12)

11. temperatuur van de ontsluiting aanmerkelijk verlaagd wordt door het koude waszuur.

Na. ca. 1 uur vanaf het in bedrijf stellen is dus de

ontsluit-vloeistof de ontsluittank 4 genaderd. In tank 1 stroomt nu 1130 kg

waszuur + 2668 kg 53 ~ HN0₃ ( vers ) per tuur.

De afmetingen van de centrifuge zijn gekozen naar analogie van de centrifuge, beschreven in het F.I.A.T.-report.

Deze zijn: diamter trommel 1,2 m

h o o g t e " 0,8 m

omv.entelingen /minuut 200

capaciteit maximaal 6 ton/uur

materiaal V4a-staal.

Schematisch kan de gang van het salpeterzuur na 1 uur a.v.

aange-geven worden:

368 kg 2668 kg 1130 kg

+

t

r

l-

-tank

-'1-,2-

-en -

3 -1

I-Cen~T"hfUge

~----~---~--~~-~-I-t-an--k--4-e-n--5--1"---~

I

~. de tweede ontsluiting.

De moederloog van de continue centrifuge stroomt nu naar tank 4,

waarbij tegelijk ruw fosfa2t wordt toegevoegd, n.l. 660 kg per

t

uur. Van dit ogenblik wordt dus per

t

uur 2.100 kg ruw fosfaat

in de productie gebracht. Tevens stroomt in tank 4 nog

salpeter-zuur, en wel 368 kg 53

%,

om caC0

3 te ontleden. De temperatuur

in deze tanks wordt laag gehouden door de koude moederloog van de

centrifuge. Van tank 4 stroomt de vloeistof naar tank

5,

die

evenals tank 4, in 15 minuten vol loopt.

De inrichting en constructie van deze tanks is dezelfde als die

der voorgaande. De afmetingen zijn gelijk aan die van de

koel-tanks 1 en 2. Na lt uur van het begin van het proces is tank

5

vol.

De stofbalans van het proces is aan het einde van dit verslag

ge-geven. ",

f. de neutralisatie.

Per

i

uur stroomt uit tank 5 3764 kg vloeistof. Deze heeft de

volgende samenstelling: 782 kg Ca3(P04)2

253 kg Ca(N0₃)2 808 kg HN0₃ 401 kg H 3P04 1520 kg H20 3764 kg.

(13)

9,1

kg mal CaHPO

4

+

15 ,

9

kglIDl HN0

3

Deze vloeistof kan dus geven

9,1

x

136 =

1240

kg CaHP0

_{4 .}

Hierbij moet volgens hoofdstuk 2 en tabel I:

1240

x ~ kg NH

₄

N0

₃

=

1860 kg NH

₄

N0

₃

=

23 ,

3

kg mol

om de vereiste samenstelling te verkrijgen.

12 .

In de ontsluitvloeistof is reeds

15,9

kgmol HN0

₃

en deze kunnen

dus

15,9

kgmru NH

4N03 te geven. We moeten dus extra toevoegen

.

23,3

-

15,9

=

7,4

kgmol NH

₄

N0

_{3 ·}

In neutralisator

2

komt per

t

uur

3764

kg ontsluitvloeistof en

15,9

kg mol NH₃, in neutralisator

1

komt per

t

uur

7,4

kg mol HN0

₃

en 7,4 kgmol NH₃•

De neutralisatoren zijn a.v. ingericht: de beide vloeistoffen

ko-men in een nauwe buis, waarin door de neutralisatie-warmte stoom

-bellen ontstaan. Hierdoor werkt het systeem als gaslift, de

kokende vloeistof komt naar boven in het reservoir, waar de

stoom afgezogen wordt d.m.v. een valbuiscondensor. De

gedeelte-lijk ingedampte vloeistof stroomt naar beneden en circuleert.

Dit apparaat is gepatenteerd door de staatsmijnen. De afmetingen

zijn zeer moeilijk te berekenen en zijn dan ook gekozen, deels

willekeurig, deels naar analogie met die vermeld in eerder

ge-noemd patent ( Lit.

4 ),

Ned. octrooi No.

42582

.

De druk in de apparaten bepaalt de kooktemperatuur,en samen met

de circulatiesnelheid, de hoeveelheid verdampt water.

In neutralisator 1 komt per

t

uur 126 kg NH

3

466

kg HN0

3

413

kg H20

1005

kg.

We zullen aannemen, dat we in staat zijn per

t

uur

213

kg water

in de neutralisator te verdampen. Dan stroomt er per

t

uur uit

592

kg NH

₄

N0

3 +

200

kg H20.

In neutralisator 2 komt per half uur : 270 kg NH

3

1520

kg H

₂

0

2244

kg zuren en zouten.

Ook hier stellen we de verdamping op ca.

50 %.

Eruit stroomt dan per

t

uur : 2514 kg vaste stof

760

kg water.

Per half uur wordt nu uit de neutralisator afgetapt in de

meng-tank:

960

kg water

3106 kg fosfaatammonsalpeter • .

Eenzelfde hoeveelheid verlaat deze tank per

t

uur en komt in de

verdamper. Het watergehalte is nu dus

23,6

~.

De leidingen van de neutralisator naar de mengketel en van deze

d d I · voorziel;t .

naar e ver amper en naar de wa sdroger dlenen~te zlJn van

stoom-manteIs, waardoor de temperatuur voldoende hoog gehouden kan worden om verstopping tegen te gaan. Hetzelfde geldt voor de

(14)

13·

~. de verdamEer en de walsdroger.

De verdamper is van het type, gemaakt door Downington Iron Works,

Downington. De verschillende maten zijn hiermede in

overeenstem-ming gebracht.

In deze verdamper willen we het watergehalte verlagen tot 10 ~,

hetgeen neerkomt op een verdamping van 614 kg water per tuur. Een voorlopige berekening van de verdamper kan nu a.v. uitge-voerd worden:

Om 614 kg water per ~ uur te verdampen zijn nodig 614 x 570 kcal.

Per uur wordt dit 2 x 614 x 570 kcal

=

ca. 700.000 kcal.

We stellen de temperatuur van de voeding 700

a

=

1580 F en

ne-men aan, dat de temperatuur bij het verlaten van de

verdamper-buizen 880 _{C is, of 190}0 _F. _We _{verhitten met stoom van}₁₀₀0 _C,

of 2120 F. Voor één buis krijgen we dan onderstaand beeld:

stoom

0

-212

1900 _{Nu is de benodigde hoeveelheid warmte}

_i,

t

gegeven door q ::0: U x A x ~ t,

waarin A

=

verwarmend oppervlak in sq.ft.

At

=

gem. temperatuursverschil =

( 212 - 158

1 -

(212 -190 ) ~ 35,7° F.

In 54/22

U

=

overall-coëfficient in B.t.u/hr./sq.ft;oB

o

158 Volgens Perry Chem. Eng.Handbook is in dit

geval U

=

400 B.t.u./hr./sq.ft./oF.

Verder is q

=

700.000 kcal

=

700.000 %'3.97 B.t.u./hr.

Hieruit volgt voor A:

A

=

700.000 x 3,~7 = 195 sq.ft.

35,7 x 400

Nemen we in de verdamper 5/4 inch buizen, dan is per buis het

V.O. per ft. 0,335 sq.ft. De totale lengte van de verdamperbuizen

moet dus zijn: 195

=

580 ft.

0-;3)5

Nemen we buizen van l t ft. lang, dan zijn er dus nodig 388, of

afgerond 400. Hiermede zijn de afmetingen van de verdamper in

overeenstemming gebracht. De diameter van het verdamplichaam is

1,2 m, de diameter van de verdamper 1,6 m.

De in te dampen vloeistof wordt rondgepompt door een

centrifu-gaalpomp, terwijl tegelijkertijd een gedeelte afgetapt wordt en

naar de droogtrommel stroomt. Het vacuum in de verdamper kan

ge-regeld wornen met de afsluiter in de zuigleiding van de

valbuis-condensor.

De walsdroger is getekend naar het type volgens Hallesche

Maschinenfabrik, Halle. Een schematische oerekening is a.v.

uitgevoerd: volgens Perry kan men de hoeveelheid verdampt water

nemen 2 - 8 1b./hr./sq.ft.

In ons geval moet per half uur 183 kg water verdampt worden om

een watergehalte van 5 ~ te bereiken. Dit watergehalte is

(15)

l

14.

Per uur moet dus 366 kg water verdampen. Om het verwarmend op

-pervlak te berekenen nemen we voor de verdamping een ongunstig geval, dus 3 lb./hr./sq.ft.

366 kg/uur =0;:5; lb./uur

=

806 lb./uur

Het verwarmend oppervlak moet dus zijn ca. 400 sq. ft .

Bij een diameter van 2 m vinden we dus voor de lengte

27 = 3,14 x 2 x 1

1

=

4t m

2

of ca.

21

m •

Deze waarde is juist mits over het gehele oppervlak verdamping plaats vindt. Dit is echter niet het geval, want het halve opper-vlak is in de voorraadbak gedompeld. De vloeistof verdampt hier ook wel enigszins, doch veel minder dan daar buiten.

Zekerheids-halve nemen we de lengte dan ook op

7

m.

h. De droogtrommel, de koeltrommel en de schudzeef.

De afmetingen hiervan zijn zeer lastig te berekenen, bij gebrek aan talrijke constan'ten. Daarom zijn de maten gekozen naar analo-gie met die voorkomend in het F.I.A.T.-report. De volgende groot-heden kunnen worden opgegeven:

droogtrommel lengte 10 m diameter 2 m capaciteit: 10 ton/uur omwentelingen/minuut : 4 koeltrommel lengte : 5 m diameter : 1,6 m.

Het type is van de General American Transportation Company, Chicago.

In de droogtrommel komt de fosfaatammonsalpeter in gelijkstroom met droogluc~t. Deze wordt verkregen d.m.v. een gasbrander, die een deel van zijn verbrandingslucht krijgt van de warme lucht, die uit de koeltrommel komt en een ander deel van de lucht uit de buitenlucht. De verbrandingsgassen hebben bij binnenkomen inde

droogtrommel een temperatuur van 250 - 3000 C, bij het verlaten

van de trommel is de temperatuur nog ca. 1000 C. In een cycloon

wordt het meegevoerde stof afgescheiden. Dit gaat via een

trans-portband weer naar de voedingsbak van de walsdroger. Ofschoon voor warme lucht ook vaak oliebranders worden gebruikt, leek gas ons in dit geval te prefereren boven olie. Het verbrandingsgas is in het geval van de gasvlam zuiverder en bovendien zal gas in de buurt van een fosfaatammonsalpeterfabriek goedkoop te verkrij-gen zijn. Wij denken hierbij aan cokesovengas, dat immers ook

de voornaamste H₂-bron is voor de NH

3

-synthese.

Om vliegstof te verwijderen uit het verbrandingsgas is vóór de droogtrommel een filter aangebracht.

Het transport van de kunstmeststof van de walsdroger naar de

(16)

15.

Hetzelfde transport wordt toegepast van de droogtrommel naar de

koeltrommel en van hier naar de schudzeef.

In de koeltrommel wordt koude lucht ( 00 C ) ingeblazen, die

verkregen wordt door lucht door een filter aan te zuigen en met

een ventilator door een buizenkoeler te blazen. Hierin wordt de

lucht door NH3 gekoeld. Een berekening van dit apparaat volgt

in het volgende hoofdstuk. De koellucht heeft bij het verlaten

van de koeltromrnel een temperatuur van ca. 900 _{C en dient als}

verbrandingslucht voor de gasbrander, waardoor een betere warmte

-economie ~ordt verkregen.

Het watergehalte van de in de schudzeef komende fosfaatammonsal

-peter is tenslotte

<

1

afo.

De &chudzeef is van het type, gefabriceerd door Orville Simpson

Company, Cincinnati en verdeelt het materiaal in drie fracties,

n.l . 10 < '1 mm korrelgrootte

4 mrn 11

"

mm 11 It

Fractie 1 en 3 worden weer teruggevoerd naar de walsdroger', de

fractie van 1 - 4 rnrn, de grootste, is het eindproduct.

i . Slotopmerkingen.

Tenslotte kunnen nog enige algemene opmerkingen gemaakt worden.

Ten eerste wat de plaats van de fabriek betreft kan het volgende

gezegd ,worden: voorwaarden voor een goede grondstoffen voorzie

-ning zijn, dat de fabriek gekoppeld wordt aan een stikstofbin

-dingsbedrijf voor een ruime NH

3 - en HN03 - voorziening en verder

een gemakkelijk bereikbare ligging heeft voor de aanvoer van ruw

fosfaat, dat per schip naar ons land komt. Het koelwaterprobleem

is in dit bedrijf niet dringender te noemen dan in andere be

-drijven, zodat dit geen speciale eisen stelt.

Zoals reeds is opgemerkt biedt het proces ook de mogelijkheid

over te schakelen op kalkammonsalpeter, wanneer, om welke reden

dan ook, de aanvoer van ruw fosfaat mocht stagneren. Dit is

mogelijk door de afzonderlijke NH₄N0

3 - bereiding.

Het is verder wenselijk om vitale delen van het bedrijf, die aan

grote slijtage, speciaal door corrosie, onderhevig zijn, in

duplo in het bedrijf te hebben. Gedacht wordt hierbij aan de

ontsluittanks, waarvan er hier slechts 5 zijn getekend, doch

waarvan we er, wegens genoemde

reden

~

minstelfl.é

_{, !} 7 moeten

aanschaf-fen. De reservetanks kunnen door een afzonderlijk buizensysteem

met de overige tanks verbonden worden en in geval van nood inge

-schakeld worden.

De aandacht moet ook gevestigd worden op de grote hoeveelheden

koolzuur ( ca. 480 kg per uur ), die ontwijken. Het zou misschien

in bepaalde omstandigheden lonend zijn dit koolzuur te winnen.

Het ontwijken van koolzuur in de ontsluitingstanks gaat gepaard

(17)

ondervin-16.

den zijn de tanks ruim gekozen wat inhoud betreft. Eventueel kan

in de eerste tank een schuimafscheider geplaatst worden. Dit is

een trechter, waarin het schuim gezogen wordt door een

centri-fugaalpompje , dat tevens het schuim kapot slaat, waardoor het als

vloeistof weer eruit komt. Met een omloopleiding komt deze

vloeistof dan weer in de tank terug.

~ BEREKENING VAN DE LUCHTKOELER.

De luchtkoeler bestaat uit een rechthoekige doos met stalen

bui-zen, waardoor de koellucht stroomt en waar omheen zich

verdampen-de ammoniak bevindt. De benodigverdampen-de hoeveelheid lucht is gesteld op

t;;1

15.000 m3./hr., dé inlaattemperatuur op 25° C, de vereiste

~

laattemperatuur op 0° C.

Voorlopig nemen we aan, dat de koeler 200 buizen bevat, inwendige

diameter 5/4 inch, uitwendige diameter l t inch.

We zullen nu berekenen de benodigde hoeveelheid NH

₃

,

de hoogte van

de kokende ammoniak om de buizen en in verband hiermede de

buis-lengte. We nemen verder aan, dat de druk in de zuigleiding van

de compressor 1 at. is, d.w.z., dat de temperatuur van de kokende

o ammoniak -33,4 Cis. De gegevens zijn: luchtvolume

=

15.000 m3/hr. o 0 T. _l

=

25

c

= 77 F Tu

=

0° C

=

320 F

druk ammoniak

=

1 atm.

TNH

=

-33°,4 C

=

-280 F

inw:diam. buizen

=

5/4 inch

uitw.diam.buizen

=

lt inch

aantal buizen

=

200

viscositeit van lucht bij 12° C

=

0,043 lbs./ft./hr.

dichtheid van lucht bij 120 C

=

0,0772 lbs./cuft.

soortelijke warmte lucht bij constante druk bij 120

verdampingswarmte NH

3 bij -33°,4 C = 327,1 kcal/kg

soortelijk gewicht lucht

=

1,293 kg/m3

C

=

0,24

kcal/kg

We zullen eerst berekenen de lucht-snelheid en het Reyno1dsgetal.

Per sec. stroomt door 1 buis:

15.000 m3

200 x 3.600 De doorsnede van een buis is

~

x (

t

x 0,0254 )2 De snelheid is dus

=

0,00079 m2 15.000 200 x 3.600 x 0,00079 Het Reynoldsgetal is

=

~6,4 m/sec.

=

86,7 ft./sec.

•

(18)

Re

=

~

Î

=

t

x

-i2

x 86, 7 Oz043

3.50Ö

x 0,0772

=

58.300

We hebben dus zeker een turbulente stroming in de buizen. Vervolgens berekenen we de zgn. " mass-velocity ":

17.

D.i. het aantal Ibs. lucht, dat per sec. door 1 sq.ft. stroomt.

G

=

V x

°

Je s.g.

=

V x s.g.

=

86,7 x 0,0772

=

6,69 lb./sq.ft./seo.

o

De hoeveelheid calorieën, nodig om de lucht af te koelen zijn:

Q

=

15.000 x 1,293 x (25-0) x 0,24

=

116.000 kcal/uur.

of~ Q

=

116.000 x 3,968

=

460.000 B.Th.U./hr.

Deze moeten geleverd worden door verdamping van de vloeibare ammoniak, want de verdampingswarmte is 327,1 kcal/kg, tegen de

s.w. van ammoniak bij I at. en 150 C 0,514 kcal/kg. Wij zullen

daarom de afkoeling van de lucht door NH

3 - damp rustig kunnen

verwaarlozen.

De te verdampen hoeveelheid NH

3 wordt dus:

116.000

_327,1

=

1

355 kg NH 3 uur.

We nemen nu aan, dat de temperatuur van de vloeibare

NH

3

rond de

buizen - 280 F is. Dit is niet helemaal juist, daar de temperatuur

van de binnenkomende NH

3 iets hoger ligt. Dit is echter van weinig

belang, daar de vloeistof bij binnenstromen in de koeler

ont-spant en direct gaat koken. We krijgen dan het volgende geval

( zie figuur ).

We willen nu de overall-coëfficient berekenen

voor dit geval. Hiertoe moeten we de

filmcoëffi-cient kennen voor de vloeistoffilm aan de buiten-kant van de buizen, die voor de gasfilm aan de binnenkant en de geleidbaarheidscoëfficient voor staal, resp. ho' h i en k.

Voor een turbulente gasstroom geldt

h_{i ::::} 16,6 x cp

D.O,2

1

x GO,8

G

=

mass velocity in lb./sq.ft./sec.

Di

=

inwendige diamter in inches.

Wi j vinden dus

0,8

h 16,6 x 0,24 x 6,69 - 17 9

i

=

(1,25

)0,2

- ,

B.Th.U./hr./sq.ft.;DF

Voor filmcoëfficienten van kokende vloeistoffen geldt ( volgens

7,

bldz. 125 ): h

=

c + dq

Hierin zijn c en d constanten voor de betreffende stof, en q is

de overgedragen hoeveelheid warmte per uur per oppervlakte-eenheid.

Voor NH

3 bij 1 at. is gegeven c= 190

d= 0,043

terwijl q

=

460.000 B.Th.U./hr./sq.ft. in ons geval. Hierin is A

A

het te berekenen koelend oppervlak.

Dus ho:::: 190 + 0,043 x 460.000

=

190 + 19.800

B.Th.U./hr./Sq.f~~

(19)

..

• L

(\

18.

Voor staal geldt k

=

26 B.Th.U./hr./sq.ft.;oF bij kamertemperatuur,

en bij gebrek aan gegevens bij andere temperaturen hebben we dit genomen.

De overall-coëfficient voor de warmte-overdracht wordt nu (

7,

bldz. 147 ):

Dit geeft voor U:

U

1 -

8

B.Th.U./hr./sq.ft./o,

- -0,056 + 0,0044 + 0,

3 lÇ"

Nu is A het koelend oppervlak te berekenen met

q

=

U x A x.ot

waarin At

=

gemiddeld temperatuursverschil •

.

~77 bt

=

(77

+

28)

-

f32

+

28)

32~ 2,3 x log 05 60 -28 .. -28 o

=

80 ,5 F.

Vullen we dit in de vergelijking voor q dan krijgen we:

460.000

=

80,5 x A 0,0604 + 0li83 o Hierin vullen we in ho = 190 + 19800

A

en we krijgen A: 0,0153

dan tenslotte de volgende vierkantsvergelijking in

lt

"

,

W

..

/'

waarui t volgt

~ . Per buis moet

A 2

~~g

J2

A - 550

=

0

A ~ sq. ft.

het koelend oppervlak dus zijn

360

200

=

1,8 sq.ft.

Nu is per ft. voor een buis met l t inch uitwendige diameter het

oppervlak: 1 x 3,14 x 1,5 ="0,393 sq.ft.

12

Dus de vloeistofhoogte moet zijn

1,8

=

4,6 ft.

=

1,4 m.

0,393

De buislengte in overeenstemming hiermede gekozen is ~ m ,

want er moet voldoende ruimte boven de vloeistof zijn om meevoe-ren van vloeistofdruppels in de zuigleiding te voorkomen.

Tenslotte is hierna op dezelfde wijze de vloeistofhoogte bere-kend voor het temperatuursverschil aan het begin en aan het eind,

resp. 1050 F en 600 F.

Hieruit vonden we resp.

LL2

ft. en ~ ft., hetgeen een

gemiddel-de zou geven van 4,8 ft.

Verder is het nog mogelijk ho en U te berekenen nu A bekend is;

We vinden hiervoor ho

=

245 B.Th.U./hr./sq.ft./o F

en U

=

15,6 B.Th.U./hr./sq.ft./o F

Volgens Lit. 7 is het nu ook mogelijk de filmtemperatuur te be-palen en wel a.v.:

1

U

= ____

~

---- --

(20)

•

19.

De drie getallen in de noemer zijn de waarden voor de warmte-geleiding in de filmen en het metaal.

Nu is het temperatuursverschil aan de buitenkant van de buis: 80,5 x

0, 0034 - 4, 3

0

F

0,0638

-aan de binnenkant 80 5

,

x 0,056

=

70,7 oF

0,0638

en over de wand 80 5 _, _x _0,0044

=

_5,5 _oF,

0,0638

zodat we het volgende beeld krijgen

Tenslotte kan nog opgemerkt worden, dat gebrek aan de juiste gegevens ( bij de heersende P en T ) vaak aanleiding moest geven tot benaderingen.

Gezien de wandtemp~ratuur van de buis zou het wenselijk zijn de koellucht te drogen voor intrede in de koeler om ijsafzetting te voorkomen.

(21)

TAB E L IV {Lit.!-lU

omgerekend tot stikstof, in 1000 kg

! _Chi1i- ! !

TOT A A L

,

!Zwave1zure ammoniak ! K alkamnonsa1peter Kalksalpeter Kalk st ik st 0 f

i salpeter

'"I _"1

,

I I I I

,

I

,

"';. I

Jaar !Productie

i

Verbruik

i

Verbruik

i

Froducti ei Verbruik iProductieiVerbruik ;

_.

Productie ~

_.

Verbruik iProductieiVerbruiki

r

! 1 !1939-'40! 100.000 102.000 10.400 39.456 17.300 48.639 58.500 11.907 12.050 1.400 ! ! ! ! I

..

.

I

,

I i1945-' 46 i 34.524 76.600 14.472 3.784 5.590 28.050 29.174 2.456 6.509 3.139 ! ' - - -!

_r

₁ ₁ !1946-'47! ! ! 52.393 106.500 13.415 3.729 10.434 37.255 36.945 8.161 9.902 4.046 • ' . 'It

.

, ,

(22)

Proces kgmol : I : Leuna 1,2 I - -- - --+-! --- --

t-A 1,02 ! !-B

0,99

c

1,05 TAB E L 111 ( per 100 kg eindproduct ) NH 3 kgmo1 = : = 0,768 0,675 0,61 0,75 I ruw f I ka1k-; ; fosfaat . kg ; salpeter; Afbeelding

_i

_kg

_i

! I in figuur I . ! f=

=

= ti : : :

=r

874 108,0 P - F - G K - H 80,4 80,7 P - D - E ! -t-- - ---+t-- -- - -1-!""- - -- --- -- - ---- -.,-! t I

,

L

89

88,5 t 69,5 69,0

.

...

P-A-B-C r P-A-B-C 11 , •

(23)

Proces Leuna A B C Ruw fosfaat kg 100 100 146,1 146,1 HN0 3 kgmol 1,37 1,27 1,62 2,2 ! _-L NH 3 kgmol 0,88 0,84 1,0 1,6 , eind-!product kg

-

-y----

-! 114 124,4 164

.

₂₁₀ 1. TAB E L 11

,

, kalk-;

i

salpete r

i

C aHPO 4 ! kg ! ~

,

124 37,3 100,5 45,5 145 51,2

r

145 40

· ...

'" 51,4 54,0 48,8 60 ., • r 5,3 6,0 0,5 ! . N cf, 19,0 17,1 21,0 !

,

.

26,0 24,0 26,8 20,8 ---!. CaO ~ 13,5 18,8 21,1 16,5

(24)

ttr~

. II ili!

J

E)TIU

li

>

llli

I;; 1'1 c;: [..:TI' rî~P

tf~· !l~E :"'

t: t· .

!:-~I~=~ r=~::c- '~ct~ ;è:è::tJ :;

1::

1

1 l:dl:

1 :! :1 :1: tl~={:=I=:..: . '--=~:, :::r.~:~-EiH!±:lr~ I" I:: r: ;) ~: ~h,

F ,-

'e: I:: ' , i::::::: :ii;lP:Pli! :' P:jkLi~ ::::1::: 1:~:J~I;!:H;~;~i j '

ti

.,.

t~t=:-:L~. . J:; . : ,Ii

H

'i tS:!:.;.;:r:-: '::. c:.:cl::~+ I,,·

V

:I,:~ I lL!

~:t::--':.':"t-:;:::J::: ":. , , ,:.1 ;~flH~l~ 1~:rt=F'~i1:t--,·j=:I~::--I-- t::

V

:)Îr::tl

ti Ikf

:'::- li:: I:.::,,: ..J , - ' '::;~ ±~E:', , ...

V:

,.I

/:

:~~?r; :1 j-

I

fctj:;;i::

cc " I::. ' : : 'i. I:;' 1++ if~t'fi:f-:t:::I(:'" / .;

2

:l.lt~~:: ,t

::-

f

r~l :~:

:::

I~' , _ ::,:: Ir,t It:. ~ lil ~ ~!J.~:-:;r;:;::

-

E

: I

i

h

il:

11f IHt-:-"r.:--:I:--:- ' , , ' t-:-.I~t[~ld' ll: 'I lt; ~I~c;-:-;::I'~;,,: '

fl~ 1'1 U:~I:

u

lL

:'::::

.~~:.

--- -.-,

t , 'i .~! ! : ~n

..

:!::h;':é~"

fi

lil

l)n ~WlfiE[g.; U~t::=t--_._. ::1 fH

p:

R

I::t-:~:'i Tj I~. t-:-.

U1I:I! Il!d~

__

+- 1=:~:!-0f'ir ~ 'E Il: it:: 1':1: ;; I2H,

Iî:

F 1-.- . _.e :;~ ;.:-~: iJll: Ii! ::

II

cr' i~ 1i1î1 et':-:.I--"I~-'~:~W, ~jI!

1;+ jt W:' ;: I':;~ j+:., ,;~~w ~i~ =~ 1-m1.

m,

i;J-f p. IZ ra': j1 ±" I~ L;j 1~.,.·r,I'; 'H W ~~ Ii. 11 11.,1 ).:::-: ft::;';. r,.:' L;.:H,;: I:i: Ülè

l

Ht

mi

:

:: ir -:-: ti i-::;11~;:-;-:' :::: 11

W

I

Ld

~.;:;-t ,,, ,;-;+1:-,,.,. _=c:::::. 'r" , , .~

lil

i

l

fillt

= L::::.:.tW glit.!-; ri~ 1.,.7'1 E l:::: I, I; 11": :l .1 ~ \ ", 'f , ~ Ir! t:-'::~jJn~

Rf

I:::;:t::n:l:'..r lti Ii ~f: ~t~lm i:;,I't' I:

r,

IT=-=ttEtr:!~ ti':::! 1';-;-; t~f I:: Irl[:;r-::tij ,:". I:

tE

:---It! 1 '-: j.: :.::: = I ~

_J

(25)

(26)

7',II.E. _~L_I

IN

srPl::~I9.(. I/tV.$ ~ i'I'.v !fET ~E~~YF ?E~ ~ W~. UI T

ka. ~E $ TANJJ)JEI.EIV ~~ .JI I j .s ,. ... N JJ JJIFI.IS IV

kc. $',.p~ ;;;>1'11 'f 11 r (/111{ kt; G/?t>IV /)S' rol'

H2.17 COL HNo!. # .. /'0'( AlN,! C#.INP~/J. t:"-3 (""'rl,. C", NPO'( NII''( N173 a.. 0 Nl." e",l. hIV" .J _HJ

"

"v

,oVoYJ C4. (Nt>Jh CaJ tl>o~/, _"""NIJp" 11'11'., NPJ

(lNrG'l'/i r Tf'lNK$ IftlW K(?_LZc;vJt" 16" /'<i;O _I_H _16"( _-

-

_91.t

-

- /$1 ';.f'

-

/b'f

-

-I, ol EN d. rPS ~lIl1r H/''''! _{.Jl 0}_/J _I1Do

_-

_.2_"_(JÓ' _-

-

_- _-

_-

-fj 0/0

lr/u.,. (JA/T.Jt.UI?A- 5"4of/ .

TIrE. 11 I

/;)ÓO ,..i.. ~Jll ~ r",.

/fd

,9"J ~"I

-

/'60 .3.3 &

I

f

f'h I{, ." _lP/)& ,33'

-

-~Gs"l.r Ar ">'01

-

-Jr ~F/. .,..",NI('$ 1./JF11 ~IJ>I'" "' ... "~ 69'" /S" 0 .. . -CEN T~ I FII t:.s

• IJ)'''' ~~j),çIf.I.t>.t. ./.711 /J..6,

-

;04' 'TOl

-

_-

-

..336

-ON'" $1. ti, r rIlN"$' ftl'"

6óo .î~ r~

-

-Y"''::

-

&6 k~,,<.l~""s

l

r

-

I '

-

-oS' I j " ~ ",,,SFIlAr

-

- --ItN/),j .J69 ₁₁3 .no/"

-

.. -/ fr

-

._._-_

-

.. _. -

-

-~~.F~.E;\'. _-26'/1 _/<,66

_-

_,_hJ'

+'"

-

.da~

-

_-

_I l.. o.,d, . DI'I1'II.IJ' 7.

..31''''

7"'.ét>~t' TJJt!1f

1s

tP,,; .tS'J lJ'~ /~J.() / 00 ~ /<yo

/r~o ~DI

-

1%.#I/~r.~

-

-~~"IJ' 7<4/11'

Atév r,( "I.I.$''''''''I?EN

.N'!J

_39'

_J9'

/ E"f ol.

-

- -

-

_"'''UIi,

91'1

_97't

-

-NAtP.J PPD .y/~

-

_,,>,"

-

- -

-öJ 0/" _/"}"E~E I( < .~,

7

6_<>

-

-tJNTIJ."

,r.

-

-/2..'10 /ó'(.(, .J,'~ /5"<.<>

_-

_IOD."

_-

-

_-

-

_/ _<-y"

-

-nDE/UPP - --- - -,5;'1' (,Iy I'?pE~'''lf N"r~1{

-

-I"E,~.lJIi/'fPLC. _.yt?6'

9'"

-

I<'f" /&~,

-

,41",/),,,,,,,,

_3yr.l. _.sy, I--~

_-

_/.t_yo _1176'

""oOG,

-

-/II#4J)6~/, NI/TEil. /.9 ~ /,9J,

Wlli. S'.lJl< "G eI~. J"f S' J.. _J_""

-

1.2-,,0 IJl""

-

,,,.rl

~ro&

.JH' 16~

-

/-l y" IJl' ,

I.oocu ••

-Hllr~(, / l I j _1.9j

.- 1==7"=~7C~_

--

-

v

,),f"t> " 7'1( t>MI'tEL.. Vit S TI .sr., .J.l.

'1

16.J lil. 1:10 IJlt,

-

~.II.$ . _---"- -

---~.

-

_-

..}/() _~

-... <--- _ .... ..

.

•

~.

"

• ...

..

~

..

'I

..

-.:; .