Fabrieksschema: Zwavelkoolstof fabricage

F A B R I

E K S S

C HEM

A

•

ZWAVELKOpLSTOF

FABRICAGE

'"

I

I

N HOU D

I.

I

nleiding

11.

Bereidingsmethoden.

111. Keuze van de te e;ebr1.liken methode. IV.

Schema

en

mroeriaalbalans,

V. Berekening warmte en energie-bale.ns,

VI. Bibliographie •

.

.

A.

Schoorl

C • H. Bu sohme. nn •

I.

I l .

1

-I

N

LEI DIN G

•

========~~======~a~.

(De get'lllen tussen haakjes verwi.izen na9T de bibliographie.)

De opdracht l'V'as een berei.dinl1;smethode voor C~ te ontwik'celen met al s ~rondstoffen enerzi ids de zwavel, die ~ev~oYmen kan worden uit de afgewerkte

ijzeraarde der ~asfabrieken, anderzi;ds een ~eschikte koolstofhoudende grondstof.

Bij de bepal in~ ve.n dB p:rootte van de proc'luctie werd de hoeveelheid zwavel, die in Nederland op deze wijze l)eschikbaar kO"jt , als maatstaf p;e-nomen. We vonden hierover de volgende gegevens.

Da hoeveelheid zwavel R;evTonnen uit 100 m~~ ruw gas is 700 g (1). Totale hoeveelheid 2;as in Nederland uit steenkool geproduceerd was over de maanden December 1947 en Janueri 1~48 120.000.000 m3,over een heel jaar dus ca.

600.000.000 m3

_(2).

_{Hieruit wordt dus ca. 4000 ton}

_S

_{gewonnen. Om een}

kleine me.r~e te hellben, is de C2._G -productie gebaseerd op 3.'500 ton S per jaar .•

of. 4150 ton Csa •

Als tweede ~ondstof ke.n in het door ons toegepaste proces af'valcokes e;ebruikt worden. De pri.is hiar,ran is Ol19."P''T1'eer 60/Q '\Te.11 de normale industrie-cokes prijs

(3).

Het. tegenwoordi<!e Co.~-'Verbruik in Nederland is ongeveer 7000 ton. Dit

mo~t geheel ~eimporteerd worden

(3).

BE R EI DI~I} :;l"..ETHODEN .

In Duitsland "aren tvree methoden in gebruik, n.l. het Zahnproces en het l.G. proces. Beide make"'1 c::ebruik van houtskool en zwavel, die ze laten reageren in retorten, die van buiten af mot !!enenltor~as verwarmd worden.

Het belangrijkste verschilpunt. is de wijz!'l van zwavelinvoer in de ratolen. Bij het Zahnproces 1J!'ordt de zwavel vloeibaar in de retort f,!;ebracht, in een in da retort e:Abouvrde zW8velverdamper. Bij het

1.

G. proces 1'rordt de zwavel buiten de ret.ort. verilempt. en al s m'Brverhit.te demp in de retort gebracht

(4),(5),(6),('1),(8),(9).

echter met electrische verhitting der reactierublte. Ook hier dus houts-kool al s tweede e;rondstof.

Als koolstofhoudende grondstof kan ook het z ... rare residu ven kraakpro-cessen g;ebruilrt. worden (10), evel"lO.ls CE.&.UI)

Bij de eerste e:rondstof is het proces anE\looe; aan de e~rder '!enoemden, bij hHt tweede 'Wordt C!4, Plet z\';sveldsrlp over i.lzersul fine ~evoerd (11).

Ook cokes kan <r.abruikt worden. Hiervoor

z

i in verschillende processen bekend.

1e. SO:a leiden O"Ter gloeiende cokes in twee etappes. Eerst wordt dan COS gevormd en CO. Het C03 "'\'"ordt in de tweede re8ci~or verder Ol"'l~e-zet in C~ + CO (12).

29. Zwaveldamp + onderme.&-t hlCht o"'er doeiende cokes leid!'m (13). Dit is in'principe natuurlijk an~loog aan (le.).

3e. Over,rerhitte z'"rwelde:rp in contact brena:en met voorverhitte fijn verdeelde cokes in quasi vloeibarA toestend (fluidized)

(11).

lIl. KEU Z E V A N D E

T E

GEB

R

U I KEN

==========~=~===~========~==~===~====~~c===~=~===

METHODE .

De keuze ~eschiedt uiteraard op zuiver economische gronden. De fac-toren die hiorbii een rol spelen, d .;n o.A..:

le. Moe:elijke grondstoffen en prijzen d~arvan.

2e. Ener~ie en warmte economie

3e. Ko stan apperatut1!" en srheidsi!"'+:ensivi teit. 4e. Sociale overwegine:en (veili~heidsma9tre~elan).

Het wil ons 'Voorkol"len, dat h9t hutst ~enoemde proces het ~nsth;st

is, en wel om de vol~ende redenen:

la. Bij de keuze van de ~ondsto:·t'en zijn ""re wat de zwe'Vel betreft 'liet vrij. We kunnen dus slechts de koolstofhoudendfl grondstof kiezen.

In het bedoelde proces ka.n men e;ebruik maken van afvalcokes Lp.v. industrie-cokes of houtskool. De prt.ii van deze grondstof'~en is momenteel (3):

A!.'ve.lcoke s f. 215,80 ton Industriacokes f.46,50 ton

- - -

---

:)

-De

door ons te ~ebruiken grondstof is dus verrewe~ het goedkoopst.

Met opzet is hier de 'Voorkeur gegeven "an cokes boven a8.rdol ieproducten, omde t men ook voor de andere grondstof a fhanke li.-ik i s v~n de g:f; sfsbrieken. Het Hikt dus niet gewenst mede van de a: rdolie-irdustrie afhankelijk te zijn.

2e. Door de wi jz e van verhi tb:m van de reactierui1"lte, n.l. door

gedeel-teli.ike verbrending ve.n de cokes in het apparaat zelf, zi.in de vrarmtever

-1 tezen tot een minimum beper1ct, ter'.'ri,j 1 met het. ontwi.ikende hete

e:enerator-wa.rl>1U.

gas juist voldoende ~ kan worden ope:~""ekt om in de behoefte van het bedrijf te voorzien.

Het zelfde kan hereikt. worden met electri sche energ:ie (n.l.

verwar-minI!; van het. appare.at van binnen uit). Dit is ec~ter slechts economisch verantwoord op plaatsen waer electrische ener~ie zeer goedkoop is, dus niet in Nederland.

Het mechanische energiever1!ruik is hoger dan bij de Duit.se processen.

De kleinere warmteverliezen Maken dit echter ruimschoots goed.

3e. Door het grote oppervlak vsn de cokes, en de dae.rdoor zeer kleine contacttijd, kan met een klei ne reactor worden volst.a~l!1. De verdere nppara-tuur voor de voorbereidi'1g der grond .,>tofren 'n de zuiverin;: VB.n het product is voor alle processen on~eveer gelijk. De :reactor is dus bepalend voor de

verschillen in apparatuur.

Bi'; het retort proces heeft man voor een zelfde productie 8 retorten

nodig met. samen een ruim vier maal zo.~rote i~houd (5j.

49. Een bele.ngrt ik voordeel _al". de ~ekQzen apparatuur is verder, dat

hij e;eheel 8r~esloten is, en cont inu in bedrijf kan bliJven, omdst de cokes

hier quasi vloeibaar, door leidingen/kan worden aangevoerd, en de as ook nu en à~n kan worden afgeblazen. De kens op lekken en dr."rdoor op vergirti-~ing: en explosie is den ook veel kleiner dan hi4 ennare appareturen. Terwijl bovendien hierdoor ~een C~ verliezen optreden, zoals vooral bi,j de Duitse retor"en het geval is bij het schoonmaken der apparaten. Deze moeten dan n.l.

IV.

SCHEMA E N MAT E Fi I A A L B ;. L A N S •

=============~=~==~=========~C==================_=e=

De getallen corresponderen met die op het e;etekende schema.

1200

ko,:.

e.fg~erkte ijzer!larde ~or'Jt via. een transporthand ae.nge\oerd in een kruisslagmolen , waf,r (Je ç:rovere stukken fi

41'1

Irpmalen l"orden.

I

J)

Via een JacobsladdetGy!Tordt de ~ema.len i.izereerde hoven in de extractie-toren (3) gevoerd en in te~enstroom uitç;etrokken met CS" Dit wcrdt door pompje (4) a9ngevoerd. Als extractie-duur is ca. 2 uur aani':enomen. In het apparaat zijn }4. horizontale platen annl1:ebracht op een onderl inge a.fstand van 30

om

,

waaro'l7er het. materiaal \iP~ binnen naer buiten en

terug

,

al

ter-nerend wordt gescho,'en met behulp van op de centrale a.s roterende 'armen. De verhli.ifti.jd per plaat moet dus din ~:o

= 8

,5 minuten. Op elke plaat is steeds

~

=

170 kg:.

mat.eri.0~1

aanwezig. Bij een

omwente1in~ssnelheid

14

dar annen van 1 o.p.m. noeten de schoepen zo i':esteld worden, dat bij volle belasting der platen 20 ke:./minuut 1Vorut doore;eschoven.

De zwavelhol.l dende C~ wordt bovenin afgevoerd door een overloopbakje. ( ). De oplosbabrheid vs.n zwavel in C.::)...,; is bij 200 C. 30 g /100 g.opl. We hebben 8.(1r1C"el'1orten, dat in het ong:unstigste geva.l een oplossing- va.n IR g. zwa.vey

lO)~opl.

wordt verkrep.:en. Er moet dan 3500.60" .. 480 kg: .:/hr worden opgelost. 300

x

24 - /

Hiervoor ià dus nodig!§2.. x 85 - 2720 kg. C~/ hr. 15

N.B. Het zwavelgeha.1te "an i.jzerwae.rde is genidde1d 40;.0. Dus 4BO kg. cl in

f

x 480 ,. 1200 kg. i .;zerPf rde.

De uitgetrok~en i:jzerû'rde met ol'\nhpngende C~ (dit vTordt Q:eschs.t op

720 kg.) wordt weer "da een JucohslH.dder ('iJ onhoogge~Joerd in een vecuum drog:er (6). Dit appanclat is ~tlQ:ericht al s (3), ctoch de platen lig:gen hier op dubbele afstand. Via leiding(6a)wordt hier voor'\"er"'Tarmde st1,kstof

(ce. 900 C.) in!':6bla.zen. De C~ damp vTordt met de stikstof sf!rezo.e;en via een condensor (9) door een N as h pomp (10) M D 761. De nif3t. !!econdenseerde gassen worden afe;evoF;rd !'IR"r de centl'ele anunoniakkoeler (42). De stikstof' wC'rdt vandaAr ~eer ,ia een VOOI'\'armer en blower naflr (6) terufI;e;e".oerd.

De p:edro0to:de i ;zerasrde ~·'ordt. onder uit het toestel afr;e'Voerd. Ze kan weer terug~evoerd worden na8r dp. ~p-sfabrteken.

- .C;

-De oplossing ':Tan zwavel in C~ gaat ,'ia leiding (7) naar buffervat (11)

en vendaer naar de indamper (13). Hierin v,ordt eni~e tijd de C~

afi!:edestil-leerde De damp wordt in( 1.'3) gecondenseerd en de vloeistof teruge;6voerd

naar

(3)

via leiding

(8).

De niet gecondenseerde ~ass.n gp~n weer naar de centrale 8.lIl!l1oniakkoeler (4-2). -vvanneer op deze wijze de destilleerketel

half i!:evuld is met ee:'1 bi.; de kooktemperatuur "Verz!'\dio;de oplo ssine: ven S

in C3.3 , wordt de te-operJl.tuur len'!'z8.am opgevoerd, terwijl ~een nieuwe

ver-dunde oplo ssing: wordt toegevoegd. Deze wordt. dan t i,jrielijk in lhlffer"Vat (11)

opgeslagen.

Op deze wi.ize kan elle C~G afp;edestilleerd worden, zodat tenslotte

gesmolten zwavel in de ketel Rchterbli.irt. Deze wordt de_n onderaan de ketel

afgetapt en 0p';evangen ln pouten vormen (14).

De zwavel heeft een zuive)'heid van ca.

\99

iÓ en kan direct in het proces gebrulJct worden. Ze wordt hiertoe gehracht in smeltpannen (16), die

alter-nerend in p.:ebrui.l( zijn en e:ewld worden. De vloeihare zwavel loopt vandee_r

door een leidine: in de verdrmper (17) en oververhitter

(18),

die gettookt

wordt met een deel "Jen het o;eneratorp-;BS uit de ma.ctor (36), dot via leiding

(33)

'\'ITordt a.anp;9vo·'rd.

De ovvrverhitte zwavel (9000 C.) wordt via leidin~ (32) naar de reactor

gevoerd. De CO aenvoer wordt automatisch /teree:eld m.b.v. een thermoëlement

op de afvoerleidine: ven de over'1:'erhitte zVTaveldnmp.

Cokes voorbewer~in~.

De cokes wordt via. een tre.nsportba.nd (20) aene:evoerd en door een

crusher

(21)

word&n de p-;rotere brokken kleiner gemalen. In een Raymond-molen model 0 0 (23) wordt vervole:ens de cokes fijngemalen, zoda.t 90% door

een 200 mesh zelf passeert. De fijne deeltjes worden met aen luchtstroom,

op~ewekt door blower

(24),

meegevoerd en in de stofafscheider (26) weer van de lucht ~escheiden. De lucht wordt via leiding (2-'1) weer onder in de molen ingevoerd. De ooedercokes valt in de hopper

(27).

Hieruit v~rdt het via een

transport schroef

(28)

gedoseerd in de valpijp

(29)

~ebrpcht. Door leiding

(31

cokes door blower (30) in de reactor ~ebracht.

In de reactor wordt een deel v~m de colces met voor~91J'Tarmde lucht o

verbrand. De voor~ew8rl"1de lucht (700 C.) wordt v9rkre~en door deze via

een blower (34) te voeren door een warr'tte uitwis selaer (3.'5), waer een

deel ve.~ de warmt.e van het uit de reactor ontwijkende q;eneratorgfls wordt

0pr:enomen.

De reactor (~6) werkt nu als volgt:

De cokes met. de voor'\"erwarmde lucht wor\]t ?;ebracht in ruimte e. Hieruit

wordt het via een zeefplaat. 1n de bovenste verhrandi".!!!sruimte t?;ebracht.

Intussen is de zuurstof' uit de lucht op!!ehruikt door de reactie

2 C + 02 -> 2 CO + Q •

De resterende cokes + as "rordt van de p.:assen· ~escheide~ in de cycloon f en

valt vis. sh.nàpijp (d) naar de bovenste reactieruimte. Hier verbindt de

leatst.e zWllvel zich met de cokes tot C8..,:. De resterende cokes valt weer via

standpijp (d) naar de 2e. reactieruimt~ 9l'Z. T"ear de eerste, waarin de

oververhit.te z"raveldal"lp vlorät I!ebracht. Het spreekt vanzelf ds.t een

over-maat C gebruikt mO'3t ""-oroen. Dezp doet. n.l. dienst a.ls vrarmte-overdrap.;er

van verbrendings- ne.!'lr reactieruimte. De reactie C + 2 S ----:t Ca..a is n.l.

endothern, zcdet de \Toor de reactie 110di~e ~armte aangevoerd !'floet "\'lorden.

Ir...

De temperatuur in de reectieruimte

moet~~inste~N

7000 C. bedragen, die in de verbr8ndin~sruimte maximaal 10000 C. (Zie ook berekenin~). In de stand-pijpen wordt steeds 9~n kleine hoeveelheid stikstof q;eblezen (b) om te

zort;en, dat e;een !'.;E\5 sen met de 001.::135 mee!!:9voerd worden omla<l~.

Onderin het. appar88.t wordt "Teer de minima.al benodi~de lucht ine:eblazen.

(aj om de rondcirculerende cokes in quasi-vloeibare toaatand omhoog te

voeren naar de verbrnnJin~sruimte. Nu en dan kan d~ gevormde as door

af-sluiter (c) verwi ;derd ·worden.

De e:evormde C.:t vrorc't met een temperatuur ':sn ce. 8000 uit de bovenste

reactie-ruimte a f!';6VOp.rd. hij pas seert eerst een warmte wi sselaer (37)

wa8.rin het ketelwater nodig voor de stlomproductie, wordt 'Voore;ewarmà en

wordt, daar na geco1"ldenseerd in condensor (38). De niet ~econdenseerde gassen

7

-wat zwavel kan bevatten, gaat via buffertank (09) narr de destilleerketel

(40). Hier wordt de C.;.. ... '1reel' afe;edestillep.rd, totdat voldoende z\'Tevel in

de ketel is verzameld. Dit, wor,-lt dan op de hekende wi,iza teru!!f!:ewonnen.

De C%-uamp wordt ~econdenseerd in condensor (41). De zu'Î.."ere C~ gaat

naar de voorrs,e,dtank voor 9fleveri

_"g,

_{niet geccl"'denseerde damp wordt weer}

naar

na

centrale koeler ~evoerd, waar met behulp van verdampende 9.l!I!"!.oniak

tot ca. - 300 C. gekoeld '!'rordt. De vloeiat.of e;eet terue: naar. de

CSa-destilletieketel, de gassen, stikstof in hoofdzaak, gaan terue: naer de

Materiae lbe.lens. Toestel(3j •

.!!!. pa

r uur c~ 3440 kg. ijzer-1200 kg. aarde 4640 kg. Toestel (6). ijzeraarde + c~ 1440 kC; ~ 10 m;:3 Toestel (13). CS_cl + S 2720 kg + 480 kg

s

c

480 kg S-o 2~ kg 13 ~ 2~ kg

ill..

per uur

cs..,

+ S 2720 leg + 480 kg ijzeraD.rde + C~ 720 kg + 720 kg 3440 ij zere.s.r de 720 kg C~-de.mp 720 kg N • .,: 10

erf

c~ de.mp

s

c~ 5'70 kg <;6..3 2720 kg 180 kg. CO ft4. kg. + 1200 = 4640 kg.

.

~ \

/

v.

Aanvulling Hoofdstuk IV.

Mat'riaal 'VS.n de reactor.

De reactor bestaat uit een detstg.lcn mantel, van binnen bekleed met

carborundumtee:els van 1 inch dikte. Deze tegels z i.in n.l. zeer bestendig

t.o.v. corrosie door C~- en i3-damp hij hoe;e temperatuur (15).

De platen en standpijpen zijn bekleed met een dun laagje Al (/1) en

op deze wi.jzetegen corrosie besohermd.

B ERE KEN I N G • .=~=============~====2

(Warmte belans van de C% -fabriek)

Zoals we reeds eerder in het verslae; vermeldden, is de wijze van

ver-hitten ven de rea.ctor zo, ds t hierbij, behs.l ve de voor de rea.ctie benodigde

we.rmte, tev~ns een hoeveelheid generatorgas g;evormd wordt. Deze kan elders

benut worden voor warmte en/ of energie lever ing.

Om na te gaan in h09"\'srre de generator gasproducti.e toereikend is voor

de re st van hElt hedrijf, i s het norHe: (leze producti A te berekenen.

We kunnen dit doen uit de we.!"!lltebala.ns van de re!cto:ç. schematisch

: ":.-

x::r:

C+<,-,c.>

L.5;J.

/'j6oo~

.

Jt

>

~ysische 1!ege~ens (/'Ï).(tlY)

We hetrekken de warmteinhoud van iedere

post op 680

F.

D~n ~eldt :

'\ ~Î

input .. output.

"

- 10

-Soorteli ,jke warmte van S damp 1600° F

₌

0,14 BTU l'b

11 It

"

cokes 68 - lÖ,50° F : I 0,35 'I

"

"

11 _{O~ 1~00 - 1800° F}

=

0,26

I1

"

!I

"

1\

1300° F

=

0,27

_"

"

"

"

lucht 1300° F Ol 0,27

"

"

"

"

"

1500° F z::

O,!31

"

"

'I _"

_CO

_{1800° F = 0,30}

"

"

"

"

C~ 1500° F

₌

0,19 _" "

"

"

CO

2 lO00o F .. 0,27 'I 20000 F .. 0,32

_"

, // / '

/J

°C

Reactie w8.rmten.

rt

'

(

cl

+ /2

s

j

- ; > 'Ci -

~2,OOO

BTU 1100 lbs Cs,.;

~

'

'1

''

~

,

fi-(

₍

₂

_c

_J

+/Ó₂

'

~;>

,2 C ) + 4000 BTU hb

C

(S'0é-1

,:

,

~-~

-'---. / I

Bij fig.

1.

De

hooveelheid cokes per

uur

is x

Ibs.

l • 0 x I I '"' - x 32 x 0,2'7 x 1220 x 4,3 • 1890 x BTUj hr 24 III • 1060 x 0,14 x 1580.. 234000 BTU;hr ° F.

~

l'

IV .,

'k

x 32 x O,~O x 1~60 x 3,3 (!\,)' +

h

x 28 x 0,30 x 1760 x 2(CO)=

=

3!5S5x BTU .11~

v

=

1260 x 0,19 x 1~00~ = 335000 BTU hr

vI

: I 52000 x 12,6 = 655200 BTU/hr VII • 4000 x -4000x" VIII • 64800

0

'

Hia~Jit 2335x

=

821000 x : I 351 1bs

Cjhr

Berekening rondcirculerende hoeyeelheirl C.

Voor de hoeveelheid C die ronn moet circu19ren ber'11l:enen "'P. hier

5304 1bs hr, en wel al s volrst; :

OvergedrafSen "1oet. worden 655:'00 + 64800 = 720000 BTUjhr

Da cokes koelt af van 18300 F op 14'10° F, dus

.J t ""

~60o

F.

De

zwavel levert bij afkoelen tot 1470° F

.4

)1'<1-~

. .lvvo·

hele

/.aJ1o{ .

l'

)J)O

liJM

11

-De rest moet door de cokes ~eleverd worden.

Totale hoeveelheir: V~Jn '-'erbrandingskamer nae.r reactiekamer is y Ibs/hr.

y

x

0,35

x

380

=

'720000 - 26'712 y

=

5502 Ibs C /hr

,

De rondcirculerende hoeveelheid i s dus 5,)()2 - 198 == ,5304 lbs Chr.

Berekenin~ diameter reactor.

Voor de binnendianeter van de reactor "inden Ire bij een gassnelheid

van 1 ft sec . . . 0,3 m sec. een vraDrde van 130 cm.

We berekenen n.l. voor het ~Tolume van de e;asvormie:e zwavel

480 kg hl'

a 15

kg.

mol

hr •

15 x 22,4 X

~

=

1440 m3/ hr, dus

.!!!Q.

z:: 0 4

m

~

sec.

273 3600 '

OIYP. doorsnede is dus 0.4 :: 1,33

uP

0,3 I' • 0,6.5 m.

Berekening warpteverliezen reactor.

De wennteverliezen zi.in berekend met hehulp ven figuur G - 17

(/6)

Voor wand uit meer lagen

R •

bL

+

k-.

et c • ~ ~

11

La

etc. dikte der lagen in inches.

14. lis

etc. e;eleidingscoefficiënten

I .

/ JJ :t..;() A.JIJ 3.-><.1 j)'v°,..c

der lagen.

_.~

7;..

A

-;O.

Iror..>d..t

W4.l-1 M.

Als isolatie van rla reactor is aenrsena-nen:

le. een Ie.ag: van 2, '5 inch grove diatomeeën aarde

2e. een laag ve.n 3 iach glasvJ'ol of slakkemrol.

We

berekenen dan voor R (zie tabel 1).

R .

a+ k-+ b..+ 1L.,.1.+

L .

2.5.

-.1L-.",

0,125.0,02

+

3, 2 . 5

-~

K2

K3

K4

8 '0 0 ,77 0 ,60

In fig. 2 lezen we dan 9f', dat hij een temperatuur van 15000 F. ven de

12

-warmteverliezen ca. 160 BTU/ s,",

f't.

hr bedragen.

Tabel 1.

~ • dikte carborundum te~els • 1 inch

"

stalen wand .. 0,.5 inch.

tI _{diatomeeën isolatie- 2,5}

"

..

~

-

d'

glaswol isolatie

=

3

_"

Kt

a ~eleidbaarheid van carborundum 1500° F = 8

Ka

'"

"

staal 1450 0 F .. 25 K3 •

"

diatomeeën 1000 0 F

_'"

0,77

K.a

..

ti _{daswol 500}0 _{F :or 0,60}

(Z.ie tabel blz. 234 (/6) ).

Opmerking.

Glaswol is verrevre,,: het ~oedkoopste isolstiemateria.e1, doch is slechts bruikbaar tot ca. 1000° F

(/6).

We moeten dus een ander isolatiemat.eriaal toepassen.

Voor de tempsrnturen der diverse grensvlakken berekenen we (Zie fi~. 3.)

t:

/

=

/

rOb

()

f

-

ti

=

1500°

F

Ca. r 61>'-//" ol (.,vvn t~ 9~ Is. ---:(I4~-.,..,..~tl...i.. t'2 .. 1500 -

t

x Q=150a-{ x 160 .. 14800 F.

t

₃ .. 1480

OOX

1 ₁₆₀ IK 1477°

F.

t. • 1477 3,2 x 160

•

9650 F •

tö

= 965 5 x 160

_•

165 0

F.

De diameter ven kolom + isola.tie wordt 1400 + 2 x 5,5 3 25

a

1675

mmo

Or.1.trek

=

d .. .5265 mmo

Opper-r.lak ve. n de rebhte c:llinder is 600 x ,1)265 '" :n60 1 0 · _ Oppervle.k van boven en onderrlek is

= 316

s

e.-

ft.

d.S .. 89 1015 _{~ .. 89 s~ ft.}

Totaal buiten oppenlak is 405 sq.

ft

Totale warmte verliezen

Warmtebalans van de luchtvoorverhitt.er.

Om te extreme temperetuursverschillen te voorkomen, ~eschiedt het voorvenrarmen ven de lucht voor de reactor in twe~ trappp.n.

We willen deze lucht van

68

0

F

verwarmen op 12900

F.

Hiervoor nosten we dus overdragen een hoeveelheid ~elijk aan

IJ

(fi~.

1) •

351

x

1890

BTU

hr.

Dit onttrekken we 8.8. n het gas de,t de reactor' ver laat met een

tempe-\ \

\

\

\

Nu geldt 1311;:-~

Q

=

U.Opp • t ~em.

u ..

5 (1.5)

eindtemperatuur van het ~eneratorgas is dus t r:,fgez ien van warmteverliezen

1R30 -

.351 x 1890

;)

.

~1

X

~x

3,3 + 351 28 2

24 X

24

X

t gem. = 600 ( v5)

680000

Opp

=

3000

=

226 sq ft is 113 sq ft per eenheid.

Indien we 1,5 inch pijpen ne~en met 88~ lengte van 0 voet, dan hehhe~ deze pi.jpjes ieder een oppervlak van 2,,'1 sq ft. We moeten dus minstens

44 pijpen in elke warmte wis selaar bouwen.

Rekeninl!; houdend met warmte verliezen zijn tVTee TTarmtewisselaars van 450 l11J'!l. d.iameter a!'n~ebracht met "'6 pijpen elk.

ïlsrmtebalans van de zwavel-verdamper.

We bere"~€'mm hiertoe eer st de eindtempentuur t die we hereUIen als

o

we het ~ener~tore:s s met een bee:tntemperatuur van

700

F verbranden met de theoretische hoeveelheid lucht.

We nemen '7000 F hierbij als basistempere.tuuT aan.

- - -

14 -I Verbrandine:s\"armte

~

x 3!H Ibs C + Of; - ; >

~:

x ::S51 Ibs COf. + 351 x 10140 ih'U.

I •

3.560.000

BTU.

II Lucht 680 F '" -

i l l

x 32 x 4,;) x 632 x 0,27 '"' - 350000 BTU.

24

o

111

Generator~as 700

F

3

O.

IV Verbrand e;as

Na

:0

~~1

,x 32 :x: 0,29 :x:

LJ

t :x: 6,6 ..

llOO t1 t.

CO;, =

lli.

x 44 x 0,30 xJ t x 2 - 388

11

t.

w 24

1488J

t • 3.210.000

fJ

t = 21600 F.

De temperatuur na verbra.nding 1.5 dus 2160 + 700 = 28600 F.

We willen dat de gassen bij t-tet ver laten "I!S n df3 oven nog een

tempe-ratuur van 10000 F hebben (kooktemp. ;l

is

8350 F.)

o

Vie hebben dus een tempeNltuurverve 1 van het. gas ven 1860 F.

Vle moeten aan de zl'rsvel t.oevoelren

1e. voor oververhitten van 1060 1bs S van

8~5

- 16500 F. 1060 x 0,14 x 815 = 121000

BTu

hr

2e. voor ve rdampen 'V sn 1060 1bs S

Verdampingswarmte S c 20.200 Cal/ mol.

1060

'22

,

x 20.200 ₃₂

=

303.000 Ca~/hr = 1.212.000

ETU

/

hr.

Totaal dus 1.333.000 BTU / hr.

Om dit te ber eiken moet en we dus inclusief de warmt e'lf el" 1 ~'-ezen, ~eschat op 167000 BTU 1.500.000

1860 :x: 0,29 :s 2'780 lbs vl3rbrs.ndgas leveren. De totale hoeveelheid gas was

~!l

(32 x 6,6 + 44 x 2)

=

4;:190 Ibs.

We moeten dus ~ x 100% :z 63/Ó van het generatorgas in de zwavelverhitter

4390

Met de verbre.ndinq-sge.s:san, die de zW9.ve1-verhi+.ter verlaten, wordt de

zwavel no~ ~esmolten.

Economizer in C~ afvoerleiding:.

De warmte "'an de C~, 1ie de reactor verlaat met een temper~l.tuur '~lan

14700 F, wordt be'1ut om het voedingswater voor de stoomketel te verhitten. o

De C~ wordt hierbij afgekoeld t.ot 210 F.

S.w. C% de.mp = 0,19. Hoeveelheid C,,",- is 1200 1bs; hr.

Hierbij kont dU3 vrij: 1260 x 0,19 x 1260 .. 302000 BTU/hr.

Hi.ermee wordt

'''

e.ter

ope;ew~rmd

van

12.ï

-

210° F,

dus 302000 .. 3500 Ibs water/

85 /hl

Wanntebalans vs.n verdere a.pparat.uur.

Een deel va.n het door de economi zergel everde water wordt direct

ge-bruikt voor de destillatie V1ln

C%.

Eel1 ander deel wordt met behulp V!J.l1 het

o no~ besohikbare ~ener9tor;;as verwerkt op stoom van 4 at.rtl. en 300 F.

Deze stoom wordt p;ebruikt voor destillatie ven C~ en aansluitend

opmr:nen en smelten VBn de zwavel.

Voor de bereidin~ VRn 1 lbs stoom van deze temperatuur is nodig

ca. 1100 BTU.

tilC;a..a-v,oiL

,;a-..Ht.O {/~21JIJ,c

Uit het

generator~as

is besohikbaar hij e.f'koeling tot 3000 F.

(1590-2780) x

iJ

t x $.W. '" 1610 x 2560 x 0,29

=

1.200000 BTU/ hr.

We l{Unnen hiermee dus 1.200000 '" 10CiO lbs stoom/ hr maken.

1100

We hebben nu dus ter 'heschikkinc; 2410 Ibs water ",gn 2100 F en 1090 Ibs

stoom van 3000 F.

o

Bij condensatie bij 300 levert de stoom weer 1000 BTU lb. We hebben nodi:?;

voor verhitten en smelten van 1060 lbs zwavel bij 3000 F

1050 x (300-125) x 0,5 + 1060 x 24 • 126000 BT~hr.

Hiervoor is dus 126 lbs stoom nodi~ per uur. De warmte voor het verdampen

van de

Cd.~

kan !;sleverd worden bij 1250 F (kookpunt

Ca.~

=

11.50 F) Bij afkoe1ine: op deze temperatuur komt beschikbaar

2410 x (210 -

12,)

z 204.800 BTU/hr uit h8t ~ater

~64 x 1000 + 964 x (300 - 125) ; 1.132.700 BTUjhr.

16

-Voor verdam.pine: van alle C~ is nodig

~"fÜ44'O-} '~~~~102'COO'-BT'O---h~

(l

J.j

-

d'r

3'1~.)+

'//

v

)

x

/

-2 .::: lcPS ~).JJ

!3

,

--.,:!Jz,

De hoeveelheid C~ die verdampt moet worden is 3440 lbs hr voor de extraotie

-

~~~

en 1258 Ibs

product~.

-f-'IJ

tJ&

uJ-e>t.e

/Y"7.j

~-.

1-t~~

;~

~~ (jvt. ~ t"t-~ I ()

Z

~Cvz~ Beschikbaar 1.132.700 BTU Warmte verlie?en 1. 132./00 BTU.

We zien dus, dat de beschikbe.re warmte globaal gezien ,juist de gehele

behoerte van de fabriek kan dekken.

Het is dus niet mo!!:elijk gebleken ook dA henodiq:de energie uit het.

e;enera-torgas te betrekken

De energiebehoeften zijn:

IJzeraarde molen ... transport

IJzeraarde extractie en drogen Blol'Ters en vloeistofpompen Koelwater ponpen NH~ installRtie Cokesmolen 6 P k 6 P k 10 P k 10 P k 20 P k

15

P k

77 P k. Delft, 27 Mei 1950.

~J\

•

VI Bibliographie

.

1

.

V

.

T

.

Volkmann Chem

.

Techn

.

des

h

e

uchtgases blz

.

77

2

.

Het

Gas

68

82

(194

8

)

3

.

Economische

Voorlichtingsdienst

1950

4

.

B

,

I

.

O

.

S

.

final report 424

5

.

"

" "

425

6

.

ft

7

.

C

.

I

.

O

.

S

.

8

.

F

.

I

.

A

.

T

.

9

.

C

.

LO

.

S

.

10

.

U

.

S

.

P

.

11

.

U

.

S

.

P

.

12

.

U

.

S

.

P

.

13

.

U

.

S

.

P

.

14

.

U

.

S

.

P

.

ti ti

1702

XXVIII,

1

finä1 report 723

XXXVI,

31

2

.

447

.

003 (1948)

2

.

411

.

236 (1946)

1

.

350

.

858

(1920)

2

.

443

.

383 (1948)

~.443.854

(1948)

15

.

Perry

16

.

C1ar

li

e

H

a

ndbook Chemica1

Engineering

Ma

nua1

for Process Eng

.

17

.

B

.

P

.

180

.

175

1

8

.

Handbook of Chemistry

and

Physics

-14 ((.))

~

,,--;:-~

- =--t:....~ ~

__

_

-_.

--

;[1

..

,/

__

~'è

-','

>

j

31 ,J"-~ ~~..,.. /

_~L

.1 - 137 I

Lb---,-- I

---

r

dl J? 36 ., . I -1/ F :----.1 I <c

/

h,

jJ - 0<>----

rI-L _

th-r

--

---.--J - -

I

I I

.

, /llj I./i - ' • • .~" [ol I I I , . I . I I

L~

j

L

--

-

_

I

1

t \;

:

l

1 I I

J

~ I:...J -"'1'""1-

~

~

.-

- - 0 _

~~

_{I I}

.

'

_i I

=

~

~~ ~

'..

-- -_ - ICC ,..,

I

_.

, ,I

,I

~

~-'

~

,I. f _ _ - --_ -

~_

--- ...::i::;J I r

~

-r

--=

==-1J

43 44

.

.

_,

.

_{.:.-...-1fi/IIIli} BEREIDING CS

A..?.fHOQ.R~

--===========

--~----~

---~~--~====~

t-

,r-, .c~

~

_YlERAAROE 11 6 / 29 31 ,--- --(' ('''EI' iIIt -, q4~ dt 'e.cl:...O'---.:.:33~_~-J 19