Investeringsramingen volgens Zevnik en Buchanan

adres: Roland Delft.

datum:

H

f unCflOn.a1 UIl,t'

I J:t M Ncw, and ~1()t3r. ..

1 fHdhfo.l~n.

ot R.dcWr

, lMA (Olun,!I

6 MMA I Qtum.· ., OMA colunw , - -- - ---1 He~anger

!;l

.

e.t

~~

I convert8 -

~

._'>ulJl"~:aIPr

, Crude product 1 - ..., (OOlp,

~o Crude product storage

r 'Pk.ty \"lIf1tOn Ib If' I' lO

t orn.! rO~1 of.' J12

'tepot"ted COIoI (s.mtUtOt1l ] 0

r .. rnQ tb( tOl U 07

~liO'f '.Kto' 0 10

ComP'f'ut,. 'MtoI" S

un't COlt

C'''"II."" :tunc1.onal unrtl 017 I

4 ""H, ' Olu",ro • !.tor .. ,e-,lnel .,II'Pf'llnC

PT'u, 1M'10t 0 13

0 ... uI f'e'POf'1ed cos,t

Ir", .1 .boore CCI t'=:J'lhon1 I!>

"

---SWitch condensers Alf compressor Cooler~ Heat exchange Vaporlzer

8

o..---ö Naphthalene 'unctlOnAf unrh Crude pnthahc surge tank Catahrtlc reactor ReflOIOg column

S.CondeftM< (producl) CaPKI/y (m.lloon Ib I.,,) 40 AIIoy IKto< 0.25

Consl cost.-. 3&0 Complotuly factor

Itepotted COSI ($mIIIJon) 36 Un,t cost

7

1 Alf CompJHSCW

2 V.DOf'lttI 3 _ 0 <

6.Refl","_ coturnn

751..,.." Temp _ 0.09 ($ ... on/lunct_ uM) 0.27 •. ~ . . (prOcIuct) 8_ItM ,..,.,,,,. and '""Gd .... _ •

" ' - '-<10< 005 " of - " " cost 97

, . . . t. FIoweIMIIt for the productIOft of phthaIlc lIIItIydIde. Soun:e: Sclentific 0 . ... Co. Inc.

-7-

---~---•

--Fabrieksvoorontwerp.

Investerings ramingen Y8l.geIlB~

Zavn1Jr

. en Buchanan •

November 1967 A.W. Barendsz,

Roland Holstlaan 409,

Delft.

- - - -- - - -

-•

•

blad 1.

Samenvatting.

Steeds zal de vraag opkomen, in een dynamische en materialis-tische wereld als deze, of de realisatie van een pas geboren idee, van een juist ontwikkeld processchema, winst voor de onderneming zal opleveren.

Deze realisatie vergt een zekere investering, waarvan de grootte in zekere mate de rentabiliteit bepaalt.

In dit onderzoek zullen enige ramingen gemaakt worden naar de grootte van de investering, die nodig is voor de bouw van een 5000 ton/jaar ftaalzuuranhydride- en maleinezuuranhydride fa-briek.

Daarnaast zullen de geraamde investeringen voor een fluid-bed reactor en een vast-bed reactor vergeleken worden •

I.

•

Investerings ramingen volgens Zevnik en Buchanan. Inhoudsopgave

Inleiding

Ftaalzuuranhydride fabriek

Fluid-bed vs. Vast-bed: investeringsverschil Malelnezuuranhydride fabriek

Geraamde investeringen vs. Gedane investerin-gen Literatuur pagina 3 6 8 1 1 13 15 blad 20 - 3 -.

/

•

•

•

15iäd

3.

INVESTERINGS RAMINGEN volgens Zevnik en Buchanan. Inleiding •

Iedere onderneming heeft als doelstelling" het verwerven van rentabiliteit:het terug verdienen van gedane investeringen en het maken van winst.

Hierbij doen zich de volgende vragen voor:

a. Wanneer zal het geïnvesteerde bedrag zijn terugverdiend, welke is de "pay-out time"?

b. In welke mate zullen de netto-baten de investeringen over-treffen en hoe lang zal men de gelegenheid krijgen dit ba-tig saldo op te bouwen, wat is de "return on investment"? Op grond van deze factoren worden in een gezonde onderneming

de investeringbeslissingen genomen

(5).

Het vaststellen van het te investeren bedrag vormt bij een dergelijke beslissing het eerste probleem, omdat het gedaan moet worden in een stadium, waarin alleen het idee, het pro-cesschema bekend is.

Het te investeren bedrag is twee~rlei (6):

a. Investeringen ten behoeve van het verwerven van een pro-duktie-capaciteit, het z.g. vaste kapitaal.

~ b. Investeringen ten behoeve van het in stand houden van de

\ produktie-capaciteit, het z.g. bedrijfskapitaal •

Een van de vele methoden, om een schatting te maken naar de grootte van het benodigde vaste kapitaal in een stadium, waar-in alleen het processchema van de te waar-investeren fabriek bekend is, ls de functional unit/complexity factor-methode.

Deze methode, door F.C. Zevnik en R.L. Buchanan ontwikkeld, is

gebaseerd o~ ~ractische ervaringen en vereist een minimum aan

informatie (1).

De benodigde informatie bestaat uit het volgende:

I

a, De voorgestelde produktie-capaciteit.

b. Het processchema. Aan de hand van het processchema kan het aantal functional units (N) worden vastgesteld.

c. De complexity-factor (CF).

d. De construction cost index (CCI) van het betreffende jaar. ad. b. Onder functional unit wordt dat gedeelte van de

fa-briek verstaan, waarin ~~n en niet meer dan áén

be-werking van het produkt plaatsvindt.

Bijvoorbeeld, een reaktor, een destillatie kolom, een compressor, etc. (elk eventueel voorzien van condensor, pompen, instrumenten, etc.).

ad. c. De volgende factoren, die de complexiteit van het proces karakteriseren, dragen bij tot de bepaling van de complexity-factor (CF).

,

.

•

•

..

•

ad. d. blad 4.

1. Een drukfactor

('n).

Deze 1s afhankelijk van

de

maximum- of minimum druk, die in het proces voorkomt.

14' p

=

0, 1 ( f log P

rl

p 0

I )

waarin P

=

de minimum- of maximum druk.

pm

=

de atmosferische druk.

Deze corre~atie is weergegeven in figuur 1.

2. Een temperatuurfactor (F ).

Deze is afhankelijk van de meest extreme

tempe-ratuur, die in het proces voorkomt.

' t

=

0,018 (T-220) wanneer TJ2900K

of 100

l't

=

0,20 (2,8öT) wanneer T~290oK

Deze correlatie is weergegeven in figuur 2. 3. Een materiaalfactor ('m).

Deze is afhankelijk van de aard der toegepaste constructie materialen.

P

=

0,0 voor cast iron, carbon steel, wood.

m 0,1 voor aluminium, copper, brass, sta1n1ess

steel (400 series).

0,2 voor monel, nickel, iconel, stainless

steel (300 series). 0,3 voor hastelloy, etc.

0,4 voor precious metals.

Bij gebruik van verschillende materialen, kan men het gewogen gemiddelde nemen van de verschillende materiaalfactoren.

De complexity-factor kan dan als volgt worden bere-kend:

log C14'/2

=

14'_p + Ft + 'm of

CF

=

2 x 10 (pp + Ft + Pm)

De construction co st index die Zevnik en Buchanan in 1957 aannamen (CCI =300j, was gebaseerd op een ENR construction cost index voor de USA in 1939

(CCI =100) (1).

In 1964 was de CCI =384 (2) (3).

Voor 1967 kan de CCI op 437 worden geschat (4) (zie figuur 3).

Met behul~ van de figuren 4 en 5 kunnen de kosten per

functio-nal unit (CPF) worden berekend •

Deze figuren zijn diagrammen, waarin de produktie-capaciteit

is uitgezet tegen de kosten per functional unit. De verschil-lende lijnen corresponderen met de diverse complexity facto-ren.

•

•

•

•

•

•

102~---~---.

drukverhouding

P

of

~tm

Patm

P

~ ~---~

0.05

figuur

·

1

0.10

0.15

0.20

f~ctor

,

F

_p

..

•

.

.

temperatUlr

eK

100

20

1

10"'-'-0.1

0.2

figuur

2

factor. Ft

q4

Q5

qs

Q7

- - .~-~---

•

•

figuur

3

1000t---•

ENR

900t---

aoot--CCI

•

700~

~500

1

--ILOO

---tl300

•

400t---

---1200

1950

1955

1960

1965

--..~

"

::0

o

CJ

c

n

...

-o

z

n

~»

u::a

:lJ

c

»

t .. _{----.- . _ .}

-COSTS PER FUNCTIONAL UNIT

106

$

(CCI: 300)

o

....

....

..

_....

b

Cl

e n ....

~ _o~ t---

____

~

____

~

__

~~~~~

__________________________

~

.

...

,...-<

_..

....

9n

-

....

o~---~~~~~---~

o

.... N

COMPLEXITY FACTOR

~ I

"

•

~ • 100---~---~

.

~

....

Ub

-10

....

8

-

₆

z

:::>

₅

...J

,

c(

z

₃

_a::

0

₀

-

....

t- .

2~

u

₁

z

~

:::>

Lt...

>-et:

1~

w

Q.. _lIJ

...

Cl) _0..

.-

~. -~ Cl) .!

0

0

u

u

0,1 1

.

10

100

PRODUCTION CAPAC ITY , 1000

ton

I

Jaar

figuur

5

•

•

blad

5.

Pi guur 4 geeft de kosten per functional unit aan, die gemaakt moesten worden in de USA in

1951

(1).

Piguur 5 geeft de kosten per functional unit aan, die gemaakt moesten worden in Nederland in

1964.

Hierin is zowel de wis-selkoers van de Amerikaanse dollar t.o.v. de Nederlandse gul-den verwerkt. (1$ = f 3,60), als de verhouding van de "all equipment costs" van West Europa t.o.v. USA (3) • .

Met behulp van de kosten per functional unit (CPP). kan het to-taal benodigde vaste kapita~als volgt worden berekend:

Investerfng = N x CPP x (1 ,33~ .

"'--_/

Hierin is ae factor 1,33 een toeslag in verband met de algeme-ne voorzieningen zoals stoom, water en electriciteit. _,

Om de investering te schatten volge,ns deze methode, moet men dus de volgende procedure volgen:

s. Verdeel de fabriek in een aantal functional b. Schat de maximum- of minimum druk en bepaal

drukfactor (Fp).

units (H).

in figuur 1 de

o. Schat de maximum teoperatuur en bepaal in figuur 2 de tem-peratuurfactor (P_t ).

d. Beschouw de constructie materialen en kies een materiaal-factor (Pm>. \

e. Bereken de oo~plexity-factor (CF).

\.

f. Bereken de kog~en per functional unit (CPF) uit figuur

4

of uit figuur

5.

g. Bereken de investering •

(

..

•

blad 6.

ltaalzuuranhydride(PZA)- fabriek.

Voor een raming van de investering van een PZA-fabriek zal uitgegaan worden van gegevens zoals die in de figuren 6 en

7

en tabel I vermeld zijn.

(7)

(8).

\

\ , !ABEL I ~ Fabriek I capaciteit :5000 t/jr. reactor :vast-bed grondstof : naftaleen hoeveelheid:541g t/jr.

max.

temp. :350 C

mall. druk : 2 atm.

Pabriek 11 5000 t/jr. vast-bed o-xyleen

510g

t/jr. 350 C 2 atm. Pabriek 111 5000 t/jr. fluid-bed naftaleen

541g

t/jr. 350 C 2 atm. Fabriek Iv 5000 t/jr. fluid-bed o-xyleen

510g

t/jr. 350 C 2 atm.· )n~ :

~- Uit de gegevens blijkt, dat voor een raming van het te

inves-teren kapitaal, volgens Zevniken Buchanan, deze vier

fabrie-ken volkomen identiek zijn.~

2»

1i!A(J .

De prijzen van de afzonderlijke apparaten worden namelijk met deze methode niet inbeechouwing genomen.

Het verschil in de grondstof prijzen komt ook niet bij deze methode tot uiting, omdat het te investeren bedrag niet tot het vaste kapitaal, maar tot het bedrijfskapitaal moet wor-den gerekend.

Investerings-raming.

a. Het aantal functional units (N) in de PZA-fabriek is 10 •

( f ig • 6 en 7).

b. De maximum druk in het FZA-proces wordt direkt achter de

luchtcompressor (p . *~3 atm.). Deze druk is echter niet

representatief voo'Bftet gehele proces. In de reactor vindt de reaktie plaats bij 1,0 - 1,2 atm. Daarom wordt de maximum

druk geschat op 2 atm. Sc.A..~~è. ~i:~

F

=

0,1 ( log 2/1 )

=

0,03 Z_~ :Jo,o,"

via fig. 1 :p~

= 0,03

c~ , J!; QÀ.'Io\.

c. De maxiBum tempgratuur bij de FZA-produktie is 3500

C:

T = 350 C

=

623.K. (623-290) '2 ... ~ ~lo1

Pt= 0,018 100

=

0,06

via fig. 2: P

t= 0,06 -

n

"

...

~~ 1lIfo~K =~/7"(.

d. Volgens Perry behoeft slechts roestvrijstaal als construc-tiemateriaal gebruikt te worden, wanneer de maximum tempera-tuur van de corrosieve zoutsmelt, dat bijode vast-bed reac-tor als koelmiddel wordt gebruikt, deo850 F ogerschrijdt. Daar dit niet gebeurt (max. temp. 350 C

=

660 P, mag als constructie materiaal voor de vast-bed reactor gelijk aan de fluid-bed reaktor, carbon steel worden toegepast (15). V66r de vast-bed reaktor wordt constructiestaal toegepast, terwijl na de reactor roestvrijstaal (321) wordt toegepast. Bij een fluid-bed PZA-fabriek wordt ook vanaf de reaktor roestvrijstaal (321) toegepast. Ook materiaalfactor (p )

is dus voor de fluid-bed FZA-fabriek gelijk aan de matiriaal-factor voor de vast-bed FZA-fabriek.

de bereiding van F TAAL ZUURANHYDRIDE met een FLUIO BE 0 reactor

,...---,

I 1 ,

,

,

I I I L. _____ _

r---,

, I I 10 I l. _______ J stoomprod ukt ie

r:--- ....

,3 I I I

,

,

I r---

--,'r- --

-5',

r-I

I:.

, I

I I,' I I r l-

11:

'

I , I Ii" I , ' , I : I , , I I _IL _ _ _ _ _ .JL_ I I I , I • 2 ' L _______ .J stoom + water suppletie water

•

•

r---

n 1₁ I I I stoom water r - - - --1 ....,~-....i

•

I I I

'r - - - -,

'I

a.

" I

,

I ~ I

'1

I

,I

' - - - - _______ J

,

I I 8' L ________ J

aantal functional unit s

1 lucht compressor 2 verdamper 3 reactor

4

stoomproduktie 5 condensor 6 condensor 1 condensor 8 raffinage 9 opslag

10 grondstoffen ,vervoer ,etc.

•

de bereid"mg van FTAALZUURANHYDRIDE

met een VAST 8(0 reactor

,

---,

I 1 1 I 1 I I I , 1 1 1 ' - _ _ - _ _ _ I

r.--- ...

_,10 1 L ________ J stoomprodUktie ,----~ 3,

,

,

,

,

_ -.... -+---t ,

,

,

____ -.' I 2" " 11 "Itr.~~-11 11 '-Ll-'lIm.~~~~ zo ut

(

suppletie water

,

1

, ,

_ _ _ _ , L

----,

71 I 1 L...J,... . . I 1 ___ J

r--- --...

I 9 I I I I ,ll _ _ --.JI----t--- I '~- _ _ _ _ _ _ _ _ J 1

,

8 :

---_.J

stoom stoom

J

water

aantal functional units

1 lucht compressor 2 verdamper 3 reactor 4 stoomproduktie 5 condensor 6 condensor 7 condensor I raffinage , opslag

10 grondstoffen .vervoer • etc.

•

Als materiaalfactor wordt Fm

=

e. De complexity-factor bedraagt dan:

CF

=

2x10 {0,03 + 0,06 + 0,15)

=

2 ..., \ t .... J

r,

J f. De kosten per x 1,74 = 3,5. !.--

4

1

- 1I J

[,·or (),

~

functionaal unit bedragen dan: VI/!."'! '" ;

4: (USA, 1957)

f

$ 0, 085 m~l~oen. ,tl,f.~ 5: (W.E.,1964) ~ 0,3 ml.lJoen. ~.J-:fJt~·y'\{"'·

!

IJ~' 1n

a. Uit figuur b. Uit figuur

.

1

({,n ,'tl.,; . ; 1-'\;'\

<1

f'"

g. De investering bedraagt dan: '\,--71/1 rj.I;p.c-,{} h" t ~

a. Investering = 10 x 0,085

X~

)

=

$ 1',13 miljoen

In 1957 heeft men in de USA dus $ 1,13 miljoen als vast kapitaal moeten ihvesteren.

D.w.z. in 1964 (CCI

=

384) $ 1,45 miljoen

in 1967 (CCI

=

437) $ ~ miljoen '

b. Investering = 10 x 0,3 x 1,33 : N

_r

f'

4

_{3,99 miljoen}

~;is~

In 1964 heeft men in West Europa dus f 3,99'miljoen als vast kapitaal moeten investeren. Dit zal zijn:

in 1967 (CCI = 437) ! 4,55 miljoen

--Voor een schatting van de totale investering, moet het te in-vesteren bedrijgskapitaal bekend zijn.

Een schatting naar de grootte van het bedrijfskapitaal kan ge ... maakt worden aan de hand van tabel 11 (9) •

fABEL 11 Bedrijfskapitaal

~ van de totale investering type bedrijf 30 - 50

10 - 20

: massachemicalièn, waarvoor de pro-cesinvestering hoog is.

(bijv. BH 3).

: processen met dure grondstoffen en lage investeringen.

(bijv. verf).

Gezien het feit dat de grondstofkosten 45% tot 8~ van de tota-le produktiekosten uitmaken, al naar gelang de grootte van de 'ZA-fabriek (10) en door economen is berekend, dat 'ZA-fabrie-ken met een produktie-capaciteit kleiner dan 6000 t/jr. niet economisch verantwoord zijn (11), mag het bedrijfskapitaal wor-den geschat op 25% van de totale investering.

De totale investering voor een 5000 t/jr. PZA-fabriek zal dan in Nederland (West Europa) in 1967 ongeveer! 6,1 miljoen

be-dragen. .+. t -~.i .

..:.. .JO n

blad 8.

'luid-bed vs. Vast-bed: investeringsverschil.

Hoewel de Zevnik en Buchanan - methode bij een investerings·

ramingfgeen onderscheid maakt tussen een fluid-bed reactor

en een vast-bed reactor, bestaat hiertussen toch wel degelijk een 1nvesterings verschil.

Dit verschil kan via vele methoden worden berekend. E~n

daar-van ia een door Corrigan, Lewia en McKelvey ontwikkelde

met-hode (14). Via deze methode kunnen de kosten van vele

ver-schillende typen reactoren met een minimum aan gegevens ge-schat worden en, op basis van hun volumina, met elkaar wor-den vergeleken.

Het vereiste minimum aan gegevens bestaat uit het bekend zijn van het volume van de reactor, de manier waarop deze reactor

is geconstrueerd (bijv.: fluid-bed ~~n pijp, vast-bed

buisre-actor) en het constructie materi~

O~e~ blijkt echter, dat via deze methode alleen de nettoJreactor-tnvesteringen kunnen worden geschat.

Het feit, dat na het fluid-bed in het FZA-proces nog een drie-tal "kaarsen"-filters nodig zijn (figuur- 6) wordt bij deze ramingsmethode dus niet in beschouwing genomen.

Aan de hand van de fluid-bed reactor en de vast-bed reactor van de reeds beschreven FZA-fabriek (figuur 6 en 7) zal ge-tracht worden, het investeringsverschil te berekenen.

Bij de hierop volgende investeringsraming zal het volgende wor-den aangenomen.

a. Investeringen t.a.v. de katalysator, onderhoud, instrumenta-tie, etc. zullen voor de beide reactoren gelijk worden ver-ondersteld.

b. Daar de maximum temperatuur in de reactor ongeveer 6600p

(35000) is, mag volgens Perry (15) ook bij de vast-bed

re-actor carbon steel als constructie materiaal worden toege-past.

Dit, omdat het gesmolten zou~, dat als koelmiddel wordt

ge-bruikt, pas bij ongeveer 850 ~ (450 C) gaat ontleden en dan

pas werkelijk corrosief wordt.

c. De unit ter stoomopwekking zal voor de beide reactor typen eeri gelijke investering vergen. Dit kan op grond van de vol-gende feiten worden aangenomen.

In figuur 6 is de unit ter stoomopwekking bij de fluid-bed reactor schematisch weergegeven.

In figuur 7: idem bij de vast-bed reaotor.

Uit deze figuren blijkt, dat beide reactor typen voorzien zijn van een identieke stoomdrum en bij behorende pomp om het water recirculeren.

Bij de shutdown van de vast-bed reactor fabrieken moet de

Î~ mogelijkheid bestaan om het zout op te slaan.

( \ Bij de start-up van deze fabriek moet dit gestolde zout ook

~' weeT gesmolten kunnen worden. D.w.z. dat de warmtewisselaar

•

•

-l$lid 9 • .... ';: ...

dusdanig geconstrueerd moet zijn, dat zij ook als receptor kan dienen. Bovendien moet daar waar tijdens het in bedrijf zijn van de fabriek koelwater wordt ingevoerd, dg mogelijk- .. .

heid bestaat na een shut-down stoom (15 atc. 200 C) in te .... . e.J-voeren.

r

t 1 Wordt aangenomen dat er in het bedrijf stoom aanwezig ie \ om het gestolde zout te smelten, dan mag men de

investerin-~

Ji\

\

/-

gen voor de beide units ter stoomopwekking gelijk

veronder-t'{ stellen.

~ Nl., de stoompijpen (bepalend voor het investeringsbedrag), die zich bij de vast-bed reactor in de warmtewisselaar-re-ceptor bevinden, bevinden zich bij de fluid-bed reactor in de reactor zelf.

De investeringen t.a.v. de zoutpomp en de motor (roerder) mogen verwaarloosd worden ten gevolge van de onnauwkeurig-heid van deze schattings methode.

d. Als extra investering moeten dan bij het fluid-bed proces de filters in rekening worden gebracht.

In tabel 111 zijn de uitgangs gegevens vermeld voor een schat-ting van de benodigde investering voor een fluid-bed reactor en een vast-bed reactor volgens Corrigan, Lewis, en McKelvey.

TABEL 111

--[luid-bed reactor vast-bed reactor : carbon steel carbon steel materiaal

volume

aantal pijpen breedte van de

: ca. 88m3(3110 cu.P~ca. _{12m3 (425 cu.Pt )}

: "1" ca. 5600

pijp(en): gem. 3,45m (135") 2,85cm (1.12") In figuur 8 zijn de kosten van de reactoren uitgezet tegen hun volumina (14):

1

t'

de reactor is geconstrueerd uit pijpen van 1 inch. 1 b) : If

"

n

"

If

"

"

2

_"

1 c):

_"

_"

_"

_"

_"

_"

"1,12

_"

2

~W

de reactor is één lege kolom met een diam. van 10 inch.

2

_"

_"

_"

_"

_"

_"

_"

_"

11 n ₁₀₀ n

2

_"

_"

_"

ti

"

If n If tt ti ₁₃₅

"

Voorts is deze figuur door Corrigan, Lewie en WcKelvey opgesteld ';l

voor een CE Plant Cost Index

=

100.

Per 1 januari 1967 was deze CE Plant Cost Index = 109.

,

I

Teneinde de investering voor 1967 te schatten, moet dus aan de -1

afgelezen kosten nog

10%

worden toegevoegd.

De fluid-bed reactor vereist dus in 1967 een investering van:

$ 177.000

=

$ 17.700 ~ $ 194.700,--.

De investering zal dan in West Europa in 1967 bedragen:

$ 194.700,-- x 3,60 x 0,77

=

f 540.000,--.

De vast-bed reactor:

$ 600.000 + $ 60.000

=

$ 660.000

$ 660.000 x 3,60 x 0,77

=

f

- - _ . -

-106---~~~---~

1a FLUIO BEO

105

'"

2c 0 0 0 _1b

...

ti 0:: Z UI la

""'"'

•

_10'

....

U)

0

u

C

&.IJ

..J

~

10

3

....

(I)

z

-102~~~~~~~~--~~~~--~~~

10

10

VO LUME

cu.

ft.

figuur

8

~. '--.:: ...

... ~.

•

'.':,

blad 10.

Daar met deze methode waarschijnlijk een fout wordt gemaakt, die groter is dan 1~, mag aangenomen worden, dat de

inves-tering voor een fluid-bed reactor + drie filters (à f 40.000,--) in 1967 in West Europa ongeveer f 660.000,-- zal bedragen.

-~

Dit investeringsbedrag kan gecontroleer~ worden aan de hand van een door

L.

Cusell beschreven methode t~r bepaling van de aan-schafkosten van allerlei apparatuur ( (4'), pag. 10, 31-34). De kosten van de fluid-bed reactor zouden~ als de reactor een inwendige diameter heeft van 11,25 feet (3,.45m) en geconstru-eerd is uit carbon steel, $ 75.000,-- zijn., (bij een ENR =

1000). .

Dat wil zeggen voor West Europa in 1967: (ENa\= 1015).

$ 75.000,-- x 3,60 x 0,77 x 1015/1000

=

f 21'l.OOO,--.

'J

Ondanks het feit, dat de kosten voor de gasdistributie ingecal-culeerd zijn (maar de kosten voor filters niet) is het inves'" teringsbedrag aanzienlijk lager dan het investeringsbedrag, dat via de methode van Corrigan, Lew1s en WcKelvey is bepaald.

Dit zou verklaard kunnen worden door het feit, dat de lengte van het fluid-bed bij de door Cusell genoemde methode niet van

invloed is op het investeringsbedrag •

Wordt het investeringsbedrag bepaald voor een double-stage fluid-bed reactor (van~ezelfde afmetingen), dan bedraagt dit

$ 180.000,-- (ENR

=

10~0).

Dat wil zeggen:

$ 180.000,-- x 3,60 x 0,77 x 1015/1000

=

f 506.000,--. Dit bedrag ligt in orde van grootte veel gunstiger.

Daar bij deze methode geen rekening wordt gehouden met lengte of inhoud, zal het via Corrigan, Lewis en WcKelvey berekende investeringsbedrag

(f

540.000,--) als raming worden aangeko-men.

Uit deze investeringsramingen blijkt dus dat de vast-bed reac-tor ruim 3x zoveel aan vast kapitaal vereist als de fluid-bed reactor.

Het investeringsverschil tussen de beide reaktoren is ongeveer

f 1,2 miljoen.

•

..

blad 11.

Mê1einezuuranhydride

(MZA)-

fabriek.

Voor een raming van de investering van een MZA-fabriek zal wor-den uitgegaan van de in figuur 9 en tabel IV vermelde gegevens

(12) (13). capaciteit reactor grondstof hoeveelheid max. temp. min. druk Drwlt~l'~\. ~t,J. ,) Ook bij de past.

TABEL IV

: 5000 t/jr. : vast bed '). : benzeen •• ). : 600g t/jr. : 450

c.

: 150 mm Hg.

~A

~;~

~

j~~~i

e

\

\

worden fluid-bed reactoren toege-Echter, de Zevnik en Buchanan investerings raming maakt toch geen onderscheid tussen vast-bed en fluid-bed reacto-ren. Omdat dit verschil reeds duidelijk is gemaakt, zal er hier niet verder op worden ingegaan •

• t) Als grondstof wordt ook wel een mengsel van butenen

toege-past.

Daar deze 6rondstof in áán enkele fabriek commercieèl wordt toegepast (12), zal geen investerings-raming voor dit

MZA-~roduktie proces worden gemaakt.

(Dit misschien ten onrechte, omdat de

I.C.I.

zojuist heeft

besloten een nieuwe MZA-fabriek te bouwen, die waarschijn-lijk de butenen als grondstof zal gebruiken.

Ook andere grondstoffen, zoals furfural, crotonaldehyde en olefinen Bullen niet in beschouwing worden genoemen. Dit omdat

de prijzen ervan te hoog liggen t.a.v. de prijs van benzeen. .

{Bijv. 1 jan. 1967: Benzeen $ 0.036/lb., Furfural S 0.145/lb.

Investerings-raming.

a. Uit figuur 9 blijkt dat er 7 functional units zijn in het

MZA-proces, mits de stoomproduktie als ~~n functional unit

wordt beschouwd.

b. Gelijk aan de FZA-produktie, vindt de benzeen oxidatie in met HZA-proced onder een lichte overdruk in de reactor

plaats (meestal 1 atol (13).

Dat

wil zeggen, dat ook hier de drukfactor gelijk zou zijn

aan 0,03 {F = 0,03) ,ware het niet dat tijdens de

raffina-ge van het Pruwe produkt, een hoeveelheid male!nezuur moet worden omgezet in het male!nezuuranhydride.

Het water kan uit het maleinezuur verwijderd worden door middel van een azeotropische destillatie met bijvoorbeeld xyleen.

Ban

zal waarschijnlijk een extra functional unit in

reke-ning gebracht moeten worden.

Voorts kan het water verwijderd worden door middel van een vacuumdestillatie. Hierbij ontstaan echter aanzienlijke hoeveelheden fumaarzuur en andere ontledingsprodukten (12)

(13). De drukfactor wordt dan aanzianlijk groter (zie figuur 1),

wor-t

•

•

de ber.' ding van MAlEINEZUURANHY DRI DE

r:---- ,

e1 •

•

•

•

r:---.7 L ____ _ r - - - --I ~ __ ~ ____ ~~ 2 •

•

I I

•

I

:--3:

I I I J

---,

4. I I ... ~. I

aantal functional uni ts 1 lucht compressor 2 reactor 3 stoomproduktie 4 condensor 5 raffinage 6 opslag

7 grondstoffen .vervoer. etc.

figuur 9 r - - - ---.. 5

L---

₎

r

---..J

i fJ

..

,---,

1 6 1 I I I • L...---.J--__ - I L. _ _ _ _ _ _ _ ~ .IJ ,

•

I

•

•

blad 12.

den verdampt, waarna de water-~dride dampen door migdel

van gefractioneerde condensatie (bijv.

150

mm Hg en

70

cl,

gescheiden kunnen worden

(13).

De drukfactor is dan gelijk aan

0,075

en er moet een extra

functional unit in rekening worden gebracht voor het ver-dampen.

Om alle mogelijkheden te dekken zal er bij de investerings .

raming een extra funxtional unit in rekening worden ge- .

bracht en zal de drukfactor gelijk aan

0,05

worden gesteld

(B =8, P_p a 0,05).

c. De mAximum temperatuur in het HZA-proces is gelijk aan

450

00 •

723

"'X.

't.

0,018 (723

100

290)

=

0,078

of via figuur 2:

l't - 0,078

d. Daa5 de maximum temperatuur in de reactor ongeveer

450

00 -840 , ls zal de vast-bed reactor in roestvrljstaal moeten worden uitgevoerd.

Als materiaal factor wordt daarom Pm 0 0,2 gekozen.

e. De complexity-factor bedraagt dan:

(p + 2 x

10

(0,05 + 0,078 + 0,2) = 4,26

t.

De kosten per functionaal unit bedragen dan:

a. Uit figuur 4: (USA, 1957) S 0,108 miljoen

b. Uit figuur 5: (W.E.,1964) • 0,38 miljoen

g. De investering bedraagt dan:

a. Investering

=

8 x 0,108 x

1,33

=

$ 1,15 miljoen.

In

1957

heeft men in» e USA dus.

1,15

miljoen als vast kapitaal moeten investeren.

D.w.z. in 1964: (CCI = 384) $ 1,47 miljoen

in 1967: (CCI

= 437)

$ 1,68 miljoen

b. Investering

=

8 x

0,38

x

1,33

=!

4,05

miljoen

In

1964

heeft men in West Europa dus f 4,05 miljoen als

·kapitaal moeten investeren.

Dit zal in

1967

zijn f 4,60 miljoen

Wordt het benodigde bedrijfskapitaal analoog aan de

PZA-fa-briek weer op

25%

van de totale investering geschat, dan zal

in

1967

en West Europa volgens Zevnik en Buchanan de

investe-ring voor een 5000 tljr. MZA-fabriek f 6,1 miljoen bedragen.

..

....

.

,

,-blad 1

Geraamde investeringen vs. gedane investeringen.

De via Zevnik en Buchanan-methode geraamde investeringen zul-len in tabel IV vergeleken worden met investeringen, die

OIB-DU

en 8YliRES in 1962 gedaan hebben voor de bouw van lZA-fabrie-ken met een capaciteit van 5000 t/jr.

investerine; (miljoen f) TABEL IV PZA - Investeringen CINDU SYBRES (vast-bed)

7,5

5,-(fluid-bed)

'

-Raming (1962: CCI =360) 3,8 ... ,

-Het v,erschil van CINDU en SYBRES onderling kan verklaard wor-den door het kostenverschil tussen een.vast-bed reactor en -en

fluid~bed reactor (pag.1Q.

Het resterende verschil kan bovendien voortkomen uit het feit9

dat CINDU roestvrijstaal ala constructiemateriaal voor de

re-acto~heeft toegepast. De investerings raming (pag.8) is ge';'

daanvoor een vast-bed reactor, waarvoor ,carbon ateel als eon-structlemateriaal ia gebruikt. Een identieke uitvoering in

r~8tvrijataal (300 serie) za '

een

ongeveer 3,5 maal grotere

in-v:estering vergen (2). '

Het verschil tussen de investering van

sYlffiEs

en de geraamde ,

investering kan verklaard worden door de volgende factoren: a.'

SYNiES

heeft in 1962 een 'ZA-fabriek ,ge!nvesteerd, die alle'

: ~ogelijkheden bood tot uitbreiding van de produktie

capaci-•

te

it. (In 1966 was deze reeds 9000 t/jr.). , '

b.,

In

hoeverre komen de maximum temperatuur en de maximum druk

:'yán: bet SYNRES-proced overeen met die van het hier

bereken-~;'ae ',' ',PZA-pro ce s?

c.

'Is

'

cie

afgeronde investering van

f

5 miljoen het zuiver beno-', ' digde vaste kapitaal geweeat, of zijn"1nvesteringen t.a.v.

de' katalysator, etc. dus bedrijfskapitaal, ook ingecalcu-leerd?

De-'via deZevnik en Buchanan-methode geraamde investeringen voor eeil 5000 ton/jr. MZA-fabriek zullen in tabel V worden

vergele-ken lllet in de literatuur vermelde investeringen. ,', ,

Investering (miljoen

f)

TABEL V

MZA -

Investeringen Jansen (li t. 3)

7,0

Bauman (lit. 2)

4,7

Raming ( - . : CCT-360)

3;§"

'·

Ook hier zijn de onderlinge verschillen weer groot. De door '

Jansen vermelde MZA-fabriek bleek inderdaad via een vast-bed reactor MZA te produceren •

Daar deze reactor nu wel uit roestvrijstaal geconstrueerd moet zijn, is het verschil verklaarbaar.

De geraamde investering blijkt ook hier wjer aan de lage kant te zijn. (

±

8~)

..

. . .

r

'"

"

• ,

In at algemeen mag gezegd worden, dat MZA-fabrieken, hoewel kleIner, gelijk van opzet zijn als FZA-fabrieken. Daarente-gen vereen MZA-fabrieken een gelijke of iets grotere inves-tering (12).

Di,t blijkt ook uit de volgens Zevnik en Buchanan geraamde

in-vestingen.

Desalniettemin moet geconcludeerd worden, dat de ramings met-hode van Zevnik en Buchanan met de nodige reserves gehanteerd kan worden. De methode is snel en goedkoop, vergt weinig tijd en. omdat "time is money" kan deze methode juist in het begin-stadium gehanteerd worden om snel een idee te geven omtrent de orde van grootte van de investering.

. '~--' ' ...

•

"

..

•

Literatuur. 1. F.O.Zevnik, 2. H.O.Bauman, ,. J.L.A.Jansen, 4. L.Cusell, 5. H.J.Kruisinga, blad

15.

R.L.Buchanan, Chem.Eng.Prog.22 (feb.1963) 70-77

Fundamentals of Co st Engineering in Chemieal Industry,

Reinholf (1964) 146, 294, 350.

A comparative study of some polyamides,

diss Delft (1967) 55-108. Intern Rapport, (nov.1965). Ingenieur

74,

A292-295 en-A303-307. 6. J.C.Vlugter, Intern RaJ>port, (1963).

7. A.E.Cornelissen,A.N.de Moet,Ontwerp van een vast-bed reactor

8. v.Enthoven, Willemse, 9. Aries, R.D.Newton, 10. Large Plant, 11. Th.Nijssen, 12. W.L.Faith

,

13.

UlImans,

voor de -bereiding van FZA, Intern rapport (1967).

Ontwerp van een.fluid-bed reac-tor voor de bereiding ,van 'ZA,

Intern rapport (1967).

Chemical engineering cost estima-tion, Mc Praw-Hill (1955) Ilo

(Oct.14, 1964) (Sept.30,1966) Economie van FZA,

Intern rapport (Okt.5, 1967)

•

Industrial Chemicals,

John W,iley(1965) 497-501, 617-(0

EncykIopädie der Technischen Chemie 12 (1960) 186-189.

-14. T.E.Corrigan, W.E.Lewis,

K.N.McKelvey,Chem.Eng. (May 22,1967) 214-215. 15. J.H.Perry,e.a. Chemical Engineers' Handbook

KcGraw HilI (1963).