Cyclohexaanfabriek volgens het BP-proces

(1)

•

adres:

• ,~:i'

TU Delft

ZÓ/2/0J'

(tl'C-F.V.O. Nr:

2642

Technische Universiteit Delft

Vakgroep Chemische Technologie

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

R. Meyel'fs

onderwerp:

opdrachtdatum:

clug"

181

verslagdatum:

feb.

)~&

(2)

•

(3)

•

Voorontwerp voor een cyclohexaanfabriek volgens het 8P-proces.

februari 1988 R. 8arendse R. Meyers

Kloosterkade 141 2628 HZ Delft

(4)

•

Inhoudsopgave 1. Samenvatting

1.1 Technologische uitvoering van het proces . . . . 1.2 Konklusies . . . .. . . . .. . . .

2. Inleiding . . . .

3. Uitgangspunten voor het ontwerp.

4. Beschrijving van het proces . . . 5. Procescondities · .. 2 .2 · .. 3 .4 .6 5.1 Reaktieevenwicht . . . .. . . .. · . . 8 .8 · .. 9 5.2 Reaktiekinetiek en katalysator . . . . 5.3 Reaktiewarmte . . . . 6. Keuze van de apparatuur en veiligheidsaspecten

6.1 Keuze van de apparatuur . . . .. . . .

6.2 Veiligheidsaspecten. . . . . . . . .

? Berekening van de apparatuur

? 1 Reak toren . . . . ? 2 Gas-vloeistofscheiders. ? 3 Warmtewisselaars . . . ? 4 Pompen en compressor. 8. Massa- en enthalpiebalans 8.1 Massabalans . . . .. 8.2 Enthalpiebalans . . . . .

9. Li t era t uuroverz ich t . . . . Symbolenlijst . . . . Figuren 1 t/m 5 . . . . Appendices 1 t/m 9 . . . .. . . . . 10 · 10 · 1 1 · 12 · 15 · 1? · 18 · 18 .20 · .. 23 · .. 24 · .. 2?

(5)

•

2 1. Samenvatting

1.1. Samenvatting van de technologische uitvoering van het proces

Er is een voorontwerp gemaakt voor een cyclohexaanfabriek met een

capaciteit van 60000 ton per jaar. Een overzicht van de fabriek

wordt gegeven door het flowsheet in appendix 2. Het rendement

bedraagt 98.0% De vorming van het bijprodukt methylcyclopentaan

is bij temperaturen beneden 600 K door de hoge selectiviteit van de

katalysator verwaarloosbaar [ l i t .?] Ook voor thermische ontleding

bestaat beneden 600 K geen gevaar.

1.2. Konklusies

Er is ~ kostenbalans opgesteld over de fabriek, maar misschien

~

yl

kan worden bespaard op de kompressiekosten van de waterstofrecycle.

~ Er wordt een vermogen van 330 kW gedissipeerd, hetgeen overeenkomt

~~

met 330.000 gulden per jaar. Mogelijk is het rendabel om de drukval

. over reaktoren R3 en R5 alsmede warmtewisselaars H2, H6 en H? te

beperken.

Het temperatuurprofiel in de hoofdreaktor kan

beïnvloed door de cyclohexaanrecyclestroom te

verschillende hoogte in de reaktor in te brengen .

van reaktorvolume en katalysator opleveren.

gunstig worden

splitsen en op

Dit kan besparing

Verder kan worden onderzocht of het de moeite waard is om na de

scheiding in V8 een flash toe te passen, om purge van cyclohexaan

te beperken. Er wordt 492 ton cyclohexaan per jaar gespuid, zodat

het rendement aan cyclohexoan met 0.8% kan worden verhoogd.

Mogelijk weegt dit op tegen verhoogde kompressiekosten en aanschaf-en bouwkostaanschaf-en van apparatuur.

Tenslotte kan worden overwogen om het flashgas F35, dat nog 36.3%

cyclohexaan bevat, te recyclen of op te werken dmv destillatie. Dit

kan een besparing van ??8 ton cyclohexaan per jaar, ofwel 1.3%

(6)

•

3 2. Inleiding

Als doel voor dit fabrieksvoorontwerp is gesteld: De produktie van

cyclohexaan door hydrogenering van benzeen volgens het SP - proces.

De capaciteit van de te ontwerpen fabriek bedraagt 60000 ton/jaar.

Cyclohexaan is een grondstof voor de onderstaande produkten (V.S.)

[ l i t . 6 , 7 ] : adipinezuur 52 % caprolactam 19 % 1,6-hexamethyleendiamine 4 % export 21 % overige 4 %

90% Van het cyclohexaan wordt gebruikt voor de nylonsynthese.

Hierbij is een zuiverheid van 99.9% gewenst, terwijl het gehalte

aan benzeen maximaal 5 ppm mag bedragen. Een conversie van 99.9995%

levert geen probleem op, daar het evenwicht bij temperaturen tot

500 K en waterstof partiaaldrukken >1 MPa voldoende aan de kant van

cyclohexaan ligt [fig .5].

De reaktie is sterk exotherm. De reaktortemperatuur wordt beheerst

door verdunning van de ingaande benzeenstroom door

(7)

•

I

• ,

I

•

I

.

4

3. Uitgangspunten voor het ontwerp

Bij het ontwerpen van de fabriek is van de volgende punten

uitge-gaan:

=-

Een fabriek met een jaarlijkse produktie van 60.000 ton

cyclo-hexaan, waarbij de fabriek 350 dagen per jaar in bedrijf is.

=-

Een benzeen voeding met een temperatuur van 298 K,

0.10 MPa, en de volgende samenstelling:

benzeen 99.91 mol%

cyclohexaan 0.04 mol%

n-hexaan 0.05 mol%

een druk van

Een waterstof voeding met een temperatuur van 298 K, een druk

van 2.00 MPa, en de volgende samenstelling:

waterstof 95.0 mol%

methaan ethaan

4.0 mol% 1 .0 mo 1 %

Oe samenstelling van het eindprodukt moet

volgende kwaliteitseisen: < 5 ppm wjw benzeen

> 99.9 % wjw cyclohexaan

voldoen aan de

De gebruikte fysische en thermodynamische gegevens van de

diverse in het proces voorkomende componenten zijn te vinden in

appendix

I.

Gegevens aangaande de veiligheidsaspecten van de componenten, zoals

\\:)1,geZOndheidsas p ecten, korrosie- en explosiegegevens zijn in de vorm

, van chemiekaarten opgenomen in appendix

lIl.

~

V

=-

Thermodynamica

Voor de beschrijving van zowel vloeistof- als gasfase is gebruik

gemaakt van de toestandsvergelijking van Aedlich-Kwong : a

p +

*

(

V - b )

=

AT

fT

*

V (V + b)

De benodigde utilities zijn hieronder weergegeven:

u t i l i t i MD stoom MD stoom ketelwater koelwater warmtewisselaar H4 H 1 1 H7 H4 stroom [kg/s] 0.693 0.0475 73.14 3.82 . . . . [ 1]

(8)

•

5

De afvalstromen blijven beperkt tot twee afgasstromen nl. het

spui- en het flash-gas, beiden uitgedrukt in ton per jaar:

waterstof methaan ethaan n-hexaan c-hexaan benzeen totaal spui F29 260 14?? 481 1 492 24

---2?34 flash F35 14 62 156 1 ??8 0

---1010

De verliezen aan cyclohexaan bedragen respectievelijk 0.8% en 1.3%

(9)

•

6

4. Beschrijving van het proces

De benzeenvoedingsstroom F1 wordt eerst op reactiedruk (2 MPa)

gebracht en door warmteuitwisseling met de produktstroom F6 van

reactor R5 op 400 K gebracht. In reactor R3 wordt deze stroom

vervolgens ontzwaveld om vergiftiging van de katalysator te

voorkomen.

De waterstof voeding F23 wordt samengevoegd met de recyclegasstroom

F34 en eveneens op een temperatuur van 400 K gebracht door

verwar-ming met MD-stoom.

De cyclohexaanrecyclestroom F20 wordt door warmteuitwisseling met

de produkt stroom F? van R5 opgewarmd tot een temperatuur van ruim

480 K, teneinde de temperatuurdaling door verdamping van de

vloeistofstromen bij samenvoegen met de gasstroom te compenseren

(Onder de gekozen omstandigheden bevindt de gehele voedingsstroom

F5 zich na samenvoegen van de genoemde drie stromen in de gasfase,

bij een temperatuur van 400 K) .

Nu wordt in de hoofdreactor R5 een conversie van 95% bereikt in de

gasfase, waarbij de temperatuur oploopt tot 528 K. De produktstroom

wordt vervolgens afgekoeld tot 310 K door achtereenvolgende

warmteuitwisseling met de benzeenvoeding F3, de cyclohexaanrecycle

F20, en koelwater, waarna gas- en vloeistoffase van elkaar geschei-den worgeschei-den in V8.

Het grootste deel van de resulterende vloeistofstroom F10 wordt

teruggevoerd naar R5, de rest (F12) wordt door warmteuitwisseling

met de produkt stroom F15 van de eindreactor opgewarmd tot ruim 480

K, waarbij ?2 mol% verdampt. Oe waterstofvoedingsstroom F26 wordt

mbv van MD-stoom op reactietemperatuur (435 K) gebracht, en

samengevoegd met de cyclohexaan/benzeen-voedingstroom F13, waarbij

de temperatuur door verdamping van de resterende vloeistof op 435 K

komt. Vervolgens wordt in eindreactor R13 de resterende benzeen

vrijwel kwantitatief omgezet. Hierbij treedt een

temperatuurstij-ging tot 486 Kop.

De produktstroom F15 wordt afgekoeld

ling met voedingsstroom F12 van de

310 K door koeling met ketelwater,

van elkaar gescheiden worden in V15.

tot 360 K door warmteuitwisse-eindreactor, en vervolgens tot

waarna vloeistof-, en gasfase

De gasstroom F32 wordt samengevoegd met de gasstroom F30 uit V8

nadat hiervan 2% is gespuid om opbouw van inerte componenten

(methaan en ethaan) te voorkomen. Oe resulterende recyclegasstroom

F33 wordt gerecomprimeerd, en teruggevoerd naar de hoofdreactor.

Oe vloeistofstroom F18 wordt 'geflashed' tot atmosferische druk in

V16, waarbij 2.5 mol% in de gasfase terechtkomt. De

cyclohexaan-stroom F19 voldoet nu aan de produkteisen.

Het inbedrijfstellen van het proces kan gebeuren door gedurende

enige tijd verhitte waterstof door de installaties te leiden

teneinde deze op de gewenste temperatuur te brengen. Hierna kan een

cyclohexaanstroom aan de reactoren worden toegevoerd waaraan een

geleidelijk groeiende benzeen stroom kan worden toegevoegd tot dat

het gewenste productieniveau is bereikt. Dit om al te hevige

(10)

I

.

Reactieomstandigheden:

•

Tin [ K ] Tuit [ K ] P [ MPa] P h2 (uit)[MPa]

•

H2 /Bz [

-

] conversie [

-

]

•

I

•

7 hoofdreaktor R5 400 528 1 .97 0.80 10 95% eindreaktor R13 435 485 1 .97 0.85 20 99.9995%

(11)

•

8 5. Procescondities 5. 1 Reaktie evenwicht

Voor een reactie evenwicht geldt in het algemeen:

K -&G f exp(---)

R.T

. . . . [ 2]

AG~ van de hYdrOgener~. reaktie is als functie van de temperatuur

te vinden in appendix 111.

Voor de hydrogeneri ~Yan benzeen tot cyclohexaan in de gasfase

volgens: CSH S + 3 H2 geldt bovendien: f Ch K

=

3 f Sz ·f_H2 <====> . . . . [ 3]

Waarin fx de fugaciteit van component x is. Daar AGf bij toenemende

temperatuur toeneemt is uit de bovenstaande formules is eenvoudig

te zien dat de evenwichtsconversie toeneemt bij toenemende druk,

afnemende temperatuur en toenemende waterstof/benzeen verhoudingen.

Op grond van deze overwegingen wordt voor de beide reactoren een

werkdruk van 1.97 MPa en voor de hoofd- en eindreactor resp. een

waterstof/benzeen verhouding van 10 en 20 gekozen. In verband met

de te verwachten temperatuurstijgin2 wordt een begintemperatuur van resp . 400 K en 435 K gekozen.

5.2. Reactiekinetiek en katalysator

In het SP-proces wordt gebruik gemaakt van een nikkelkatalysator

met hoge dispersiegraad, op alumina als drager.

Volgens verschillende bronnen [lit.8,9,13] is de reactiekinetiek

van de hydrogenering van benzeen tot cyclohexaan in zowel gas- als

vloeistoffase bij lagere temperaturen en hogere partiële

benzeendrukken resp. -concentraties, eerste orde in waterstof en

nulde orde in benzeen. Sij la2ere partiële benzeendrukken

en-concentraties neemt de orde van de reactie in benzeen toe en in

waterstof af, tot nulde orde in waterstof en eerste orde in

benzeen. Ook varieert de orde van de reactie met temperatuur.

Gedetailleerde ge2evens hierover zijn echter niet 2evonden.

De activeri gsenergie van ~e reactie varieert met de soort

kata-lysator en d dëeltjesgroott~ [lit.13].

/ )

(12)

•

9

Op grond van bovenstaande gegevens en het feit dat voldoende

informatie over de nikkelkatalysator die in het BP-proces wordt

gebruikt niet beschikbaar is wordt hier arbitrair een set

gasfase-kinetiekparameters en katalysatoreigenschappen gekozen [lit.4,13]:

3 ') dichtheid katalysator

_f

kat 600 kg/m )

(

....

u.

'\-vo ... bedporositeit E 0 .50 [

'>

I h-v

v---deeltjesgrootte d 0.005 [ m ]

effectief oppervlak A 10000 [ m 2₁m 3 kat

activeringsenergie E 30000 [ J/mol ]

a

2

Bzb]

frequentiefactor _koo 0.30 [ mol Bz/m Is/atm Ha latm

2

orde in waterstof a [ ]

orde in benzeen b 0 [ ]

Met de in het BP proces gebruikte katalysator is reeds

procesvoe-ring mogelijk boven 366 K [ l i t . 8 ] . Oe bovengrens ligt bij 600 K,

bepaald door de vorming van methylcyclopentaan. De

evenwichtkon-stante voor methylcyclopentaan ligt boven 400 K hoger dan die van

cyclohexaan. De reaktiesnelheid echter is beneden 600 K

verwaar-loosbaar [ l i t . 8 ] .

De hydrogenering van benzeen kan worden uitgevoerd in gas-,

vloei-stof- of gemengde fase. Een voordeel van procesvoering in de

gasfase is een betere stofoverdracht en een homogenere

warmte-ontwikkeling. Onder de gekozen omstandigheden wordt hydrogenering

in hoofd- en eindreaktor in de gasfase uitgevoerd.

5 .3. Reaktiewarmte

De reaktiewarmte van de vorming van cyclohexaan uit benzeen bij

0.10 MPa en 298 K bedraagt 206.1 kJ/mol. Bij een produktie van

60000 ton cyclohexaan per jaar, ofwel 23.6 mol/s moet dan 4.86 MW

(13)

•

10

6 . Keuze van apparatuur en veiligheidsaspecten.

6 .1 Keuze van apparatuur.

Voor de hydrogenering van benzeen tot cyclohexaan ~ijn

verschil-lende uitvoeringsvormen mogelijk. Zo kan de hydrogenering

uitge-voerd worden in gepakte (multi) bed- of fluïde bedreaktoren of in

een bellenkolom. Verschillende mogelijkheden voor de koeling zijn:

produktrecycling, koeling tussen reaktoren of bedden of gebruik van

reaktoren met koelbuizen . Het produkt kan dmv flash of

(extrak-tieve) destillatie worden opgewerkt.

Het nadeel van een fluïde bed is dat een filter

afvangen van meegesleurde katalysatordeeltjes,

verhoogde drukval. Bovendien is de katalysator

aan hoge slijtage onderhevig. In een fluïde

treedt een betere warmte- en stofoverdracht op

bed .

nodig is voor het

met als gevolg een

in een fluïde bed

bed of bellenkolom

dan in een gepakt

Koeling van de reaktor is in de praktijk moeilijk realiseerbaar en

geeft een inhomogeen temperatuurprofiel . Voor koeling tussen

reektoren of bedden zijn extra warmtewisselaars nodig en wordt de

bedrijfsvoering ingewikkelder. Het nadeel van produktrecycling is

een iets grotere reaktor en grotere stromen. De grootte van de

processtromen en het reaktorvolume wordt echter voornamelijk

beïnvloed door de waterstof/benzeen verhouding.

Gebruik van een stabiliser voor opwerking van de produktstroom

brengt hogere investerings-, en bedrijfskosten met zich mee. Een

flash geeft hogere verliezen en een lagere produktzuiverheid.

In het BP - proces worden gepakte bedreaktoren toegepast. Er wordt

gekoeld door recycling van cyclohexaan en de produkt stroom wordt

dmv een flash opgewerkt.

N.B. In appendix 9 worden enige alternatieve processen

gepresen-teerd.

6.2 Veiligheidsaspecten.

Het grootste gevaar van dit proces ligt in het hoge brand- en

explosierisico (appendix 3) van de gebruikte stoffen. Teneinde deze

risico's te beperken is een ~oede--continue controle van de luch~,

en een voldoende ventilatie noodzakelijk"": aai'ï'fàast dient een goede

afscherming van bronnen van vuur of vonken (electrische

schake-laars) aangebracht te worden.

Van de gebruikte componenten is benzeen

zojuist genoemde maatregelen (controle van de zijn voldoende om ook dit risico in te perken.

het meest giftig. De

lucht en ventilatie)

De gebruikte stoffen zijn allen non-corrosief, derhalve hoeven in

(14)

•

• .

:

•

1 1

7. Berekening van de apparatuur

7.1. Reaktoren

Bij het ontwerp van de reaktoren is uitgegaan van H

=

2 O. Dit om

de drukval over reaktor 4 te beperken. Verder zijn kinetiek- en

katalysatorparameters gebruikt, zoals die in 5.2. zijn

gepresen-teerd. Bovendien is ideale propstroom aangenomen. De reaktoren zijn

in 100 stappen doorgerekend met het programma uit appendix 4. De

hierbij berekende reaktorvolumina en verblijTtijden voor de

hooTd-en eindreaktor zijn resp. 5.0 m2 , 1.64 s en 0.23 m2 _en _0.88 _5.

Uitvoeriger resultaten staan in appendix 5. TemperatuurproTielen

staan in Tiguur 1 en 2. Uitgaande van een dichtheid van 600 kg/m3

bedraagt de benodigde hoeveelheid katalysator voor de hooTdreaktor

1500 kg en voor de eindreaktor 69 kg

De drukval over de reaktoren is berekend met [lit.14]: "i

,),.~

..

,..."..:

l

~

"

.

1-E

AP

= [ 1 .75 + 170 (1-E)]

*

J> .

v . d de relatie

~..2(t.-..

H

-!'<

<E

*

---d van [ 4]

term met n worden verwaarloosd.

1~

Bij toepassing op gassen kan de

Voor de ontzwavelingsreaktor

reaktor R10 worden gebruikt.

R3 kan aTgeschreven katalysator van Gegevens en resultaten zijn hieronder weergegeven:

A3 A5 A13 H [ m ] 1 .04 2.97 1 .04 0 [ m ] 0.52 1 .73 0.52 v [ m/s ] 0.0129 0.828 0.221 d [ m ] 0.005 0.005 0.005 ~ [ ] .'\ 0.5 0.5 0.5

(

?

[ kg/m3 ] 675

-

9 9 ~ [mPa.s] 0.195

---Ap

[ kPa ] 0.01 25.6 0.6

(15)

•

\ 12 7.2. Gas - vloeistofscheiders

De uitgaande volumestromen waarvoor de gas - vloeistofscheiders

zijn ontworpen bedragen:

~V.G ~V.L V8 0.813 0.0134 V15 0.0496 0.00284 V16 0.0207 0.00278 De benodigde dichtheden toestandsvergelijking van voor gas Redlich doorrekenen van de massabalans over uit massa- en volumestromen.

en vloeistoffasen zijn met de

Kwong gelijktijdig met het

de gehele fabriek berekend Voor de vloeistofviscositeit is die

men [lit.15].

van zuiver cyclohexaan aangeno-De gasviscositeit voor de onderstaande zuivere componenten bij 0.10

MPa en 310 K is door lineaire interpolatie uit [lit.16] verkregen:

(in IJP) waterstof methaan ethaan benzeen Voor de dezelfde voor een 9 1 . 1 113.7 95.8 79.6

geringe frakties hexaan en cyclohexaan in

viscositeit als voor benzeen aangenomen.

2asmengsel is berekend met: n =

r (

i y .. n.) l. l. de gasfase is De viscositeit . . . . [ 5]

Voor omrekenen naar hogere druk is een relatie

gebruikt [lit.17]:

van Oean en Steal

0) 0 [ 0 ( 1 1 (Jr1. 85 8 ) ] n-n . E = 1 . 8~n~exp 1.439 Jr- e x p -1. ) . . . . [ 6] E

=

T 1/6 c M 1/2* P 2/3 . . . . [ 6a]

1

Waarbij de toestandsvergelijking van Redlich -

kriti

~

Cgrootheden

voor de gasmengsels eveneens Kwong zijn berekend.

met de

\v0-

T v (.

(16)

•

• '

.

•

Voor de waarden C.w

t

13 ingaande

stromen

~

en 31 in [6] ingevuld: ... V8 ( I van V8 en V15 o n [ ~P] 99.7 92.6 T [ K ] <T3o 69.1); p~ [ atm 3] 35.2 -22.8 fc [mol/m ] 3290 4020 M [g/mo1 3] 11.3 5.71

P

[mol/m] ?22 735 V15 zijn de volgende V16 91 .3 1 \-.r~ 1..r~·

~~---~---~---~~==~---~~~~:_---Waarna viscositeit en dichtheid bij de gewenste druk bekend zijn:

[10-7 _Pa.s] [ 10-3 _Pa._s] [ kg/m-3 _] [ kg/m-3 _] 108 0.73 5.6 693 96 0.73 2.9 698 91 0.73 1 .6 703

Als er naar wordt gestreefd, dat zowel voor gas- als vloeistoffase in d~zelfde verblijf tijd bellen en druppels met d 0.1 mm nog

ju~st _. wor áen verwijderd volgt via: C-I _ . / rl ~ 'I .. ::- L-

e-H

_...-\' i:: C, - 111 ~ · . . . [ 7]

uit de wet van Stokes:

'lv)~

î

-

y.-~'"'

v

=

· . . . [ 8]

18.n

voor de gas- en vloeistofhoogte:

· . . . [ 9]

waarna met Stokes de stijg- en valsnelheid kan worden berekend:

[ m/ s ] [ m/ s ] [ ] [ ] 5. 13e-3 0.34? 0.985 0.015

Voor de verblijf tijd geldt:

H.L.8

HG

t ", '\ 5. 1 ge-3 0.394 0.98? 0.013 5.24e-3 0.394 0.98? 0.013 . . . . [ 10] I

,

(17)

I

•

• I

•

14

Hieruit kan het oppervlak L*B warden berekend. Als een verblijf tijd van 10 s wordt gekozen kan tevens de hoogte van de scheiders warden bepaald: L*B H [ mlO! ] [ m ] 2.35 3.52 O. 131 3.99 0.0589 3.99

De zo verkregen hoogten zijn verre van optimaal. De scheiding kan warden verbeterd daar het oppervlak te vergroten en de hoogte te reduceren: er is een geometrie gekozen van B

=

2 H en L

=

4 B:

H [ m ] 0.80 0.32 0.25 B [ m ] 1 .60 0.64 0.49 L [ m ] 6.42 2.56 1 .96 HG [ m ] 0.?9 0.32 0.24 HL [ m ] 0.012 0.004 0.002

---Omdat het aftappen van een vloeistoflaag van enkele mm problema-tisch wordt is een minimale vloeistofhoogte van 15 cm gesteld, waardoor vaar hoogte, stijg- en valsnelheid, vloeistofverblijftijd en bel- en druppeldiameter die nag worden afgescheiden volgt:

H [ m ] 0.94 0.4? 0.39

VG [mi s] 0.0?9 0.032 0.024

VL [mi s] 1 . 3e-3 1 . ?e-3 2.ge-3

t L [ S ] 1 12 8? 52

dG [ m ] 48 29 24

(18)

I

.

•

I I

•

16 7.3. Warmtewisselaars

Er wordt gebruik gemaakt van 1-2-warmtewisselaarsj 1 passage aan mantelzijde, 2 passages aan buiszijde (die het voordeel hebben dat de ingaande en uitgaande stroom door de pijpenbundel zich aan dezelfde kant van de WW bevinden), tenzij een optredende tempera-tuur-cross-over dit onmogelijk maakt. Ipv een ingewikkelder ontwerp met een stromingspatroon wat ideale tegenstroom beter benaderd dan de 1-2-WW wordt dan gekozen voor een eenvoudige 1-1-WW (directe tegenstroom, F=1).

Oe warmtewisselaars zijn berekend mbv de volgende formule: Q Waarin Q A k F . . . . [ 11] de warmtestroom [WJ

totaal warmtewisselend oppervlak [m2 ]

de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/m2 _/K]

de efficiëntiefactor van de ww vergeleken met een pure tegenstroom ww [-]

AT~n

=

het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil tussen koude en warme stroom [KJ

k kan berekend worden uit:

k = ( +

--

+

--

+ ) - 1

kz ku fz fu ATmax

-

ATmin

en LH~n

---

. . . . [ 12]

ln( ATmax/ATmin)

waarin kz , ku - resp. inwendige en uitwendige warmteoverdrachts coëfficiënt [W/m2 _/K]

f z , fu

=

resp. inwendige en uitwendige 'fouling'-factor [W/m2 _jKJ

b,Tmax, ATmin resp. maximale en minimale temperatuurverschil

tussen warme en koude stroom in de warmtewisselaar. In deze formule zou ook nog een correctieterm voor de geometrie van de gebruikte pijp ingebracht kunnen worden, die echter evenals de foulinefactoren verwaarloosd wordt, daar de k z -, en ku-waarden grofweg geschat zijn aan de hand van tabellen uit [lit.11].

(19)

•

17

De efficiëntiefactor F wordt voor een 1-2-WW gegeven door: 1-P ln (

---

)

s

1-P*R F

*

---

. . . . [ 13] R+1 Waarin: P

.:..

..

R c...l,l S Met TKZ TKU Twx = Twx 2-P*(R+1-S) 1 n ( - - - ) 2-P*(R+1+S) ₎ lv

, /

Twz-T KX Twx-T wu TKU-T KX

ingaande temperatuur van de koude stroom [K] uitgaande temperatuur van de koude stroom [K] ingaande temperatuur van de warme stroom [K] uitgaande temperatuur van de warme stroom [K] De listing van het voor de

gebruikte programma is te vinden De gebruikte en de berekende volgende tabel:

berekening van de warmtewisselaars in appendix 4.

gegevens zijn weergegeven in de

---WW type TKX TKU Twx Twu Q kl< kw K F 6TL..n A [ K] [ K] [ K] [ K] [ MW] [8TU/h/sq .ft/F] [ -] [ K] [ m12 ]

---H2 1-2 298 400 528 518 0.39 150 25 21 0.99 H4 1-2 315 400 493 453 1 .46 25 2000 25 0.95 H6 1 -1 310 481 518 399 4.40 200 ~,- ₂₅_., ₂₂ _{1 .00} H7 1 - 1 293 383 399 310 6.12 200.~ ₁₅₀_'" 133 1 .00 H 1 1 1-2 298 435 493 453 0.10 25 2000 25 0.89 H12 1 - 1 310 480 485 360 1 . 16 200 150 86 1 .00 H14 1-2 293 313 360 310 0.32 1200 150 133 0.74 KK

=

warmteoverdracht coëfficiënt van de koude stroom

~

\. ~)v .. )·7""""',.~,....J

'N-"''''

\'

~~

I .t,-v'l '"

kw

=

warmteoverdrachtcoëfficiënt van de warme stroom

N.B.

Over

aangenomen,

alle warmtewisselaars is een druKval aan zowel buis- als aan mantelzijde.

169.9 19.0 114.0 95.7 59.2 588.4 16.5 489.9 98.7 8. 1 19.5 121 .9 29.5 19.2 van 0.03 MPa

(20)

•

18 7 .4. Pompen en compressor

Het vermogen van de pompen P1

berek.end met:

Ov

p

P

en P10 alsmede compressor C9 is

. . . . [ 14]

In [lit.16] zijn voor de mechanische efficiëntie van een

centrifu-gaalpomp waarden van 0.5 tot 0.9 aangetroffen. Voor compressoren

bedraagt deze 0.4 tot 0.7. Het motorrendement wordt op 0.7 gesteld.

Voor de berekening van de vermogens zijn gemiddelde waarden

ge-bruikt: P1 P10 C9 p [ MPa ] 1 .89 0.15 0.15

bI{'

Qv

[ m3 / s] 2.35e-3 13.8e-3 0.847 n ... [ ] 0.7 0.7 0.55 nM [ ] 0.7 0.7 0.7 P [ k.W ] 9. 1 4.2 330

De temperatuurstijging tengevolge van de compressie van gasstroom

F33 wordt berekend met [lit.16]:

T

2 T,

* (

p, / PIZ ) ( 1 < - 1 ) / 1 < . . . . [ 15]

waarbij voor de polytropische exponent K

=

1.4 is genomen.

Er wordt een temperatuurstijging van 2.2% voor een druk verhoging

(21)

•

I

.

I

•

19 8. Massa- en enthalpiebalans

Voor het doorrekenen van de fabriek is een stuk software

ontwik-keld, dat eerst een massabalans en vervolgens een enthalpiebalans

over de fabriek opstelt. Beide balansen worden sequentiëel modulair doorgerekend:

8.1 Massabalans

Uitgaande van een benzeenvoeding F1 en een geschatte

cyclohexaan-recycle F21 worden met een conversie van 95% in A5 stromen F2 t/m

F9 en F25 berekend. Na scheiding in V8 zijn stromen F10 t/m F13 en

F28 t/m F30 bekend. In A13 wordt een conversie van 99.9995%

bereikt, waarna F14 t/m F1?, F26 en F2? worden berekend. Na

scheiding in V15 zijn behalve F19 en F35 alle stromen bekend, zodat

met een nieuwe schatting voor F21 opnieuw de fabriek kan worden

doorgerekend. Na 215 iteraties blijken de stromen niet meer

« 0.025%) te variëren. Als laatste wordt na de flash in V16 F19 en

F35 berekend .

8.2 Enthalpiebalans

Voor de berekening van de enthalpie zijn de

gebruikt: volgende formules T1 p1 HCp,T)

=

Ho + Hv + JCÖH/ÖT)p dT + J(ÖH/ÖP)T dp TO pO . . . . [ 16]

waarin Ho de enthalpie bij standaarddruk en -temperatuur (T o

=

298.15 K, Po

=

0.10 MPa) is, welke voor de gasfase per definitie

gelijk is aan nul . Hv is de latente warmte (fase-overgang). Ook

geldt:

(ÖH/öT),. = C,. · . .. [ 1?]

(ÖH/ÖP)T

=

V - T(ÖV/öT),. · .. . [ 18]

Omdat de Aedlich-Kwong vergelijking [1] niet expliciet in T en V

geschreven is wordt [18] omgeschreven tot:

(ÖH/ÖP)T

=

V + T

* (

(öp/öT)/(öp/öV) ),. · . . . [ 19]

Invullen van de uit [1] bepaalde partiële afgeleiden in [19] geeft:

AT,·eV2(V+b)2(V-b) + 0.5 aV(V+b)(V-b)2

(ÖH/ÖP)T V + - - - . . . . [20]

a(2V+b)(V-b)2 - RT,·eV2(V+b)2

De soortelijke warmten, vormingswarmten, en verdampingswarmten voor de gebruikte componenten zijn te vinden in appendix I.

(22)

I

,

i

I

•

'

I

,

.

•

20

De enthalpiebalans is opgesteld uitgaande van de berekende

molen-stromen en de vastliggende temperaturen aan inen uitgang van de

reaktoren, gas/vloeistof-scheiders en van de in2aande stromen. De

temperatuurstijging over de pompen is verwaarloosd. De temperatuur-stijging over de compressor is berekend zoals in 7.4 beschreven. De

drukken van alle stromen zijn vóór het opstellen van de

enthalpie-balans vastgesteld.

Voor de ingaande stromen ( waterstof + recycle gas en

benzeenvoe-ding ) van de hoofdreaktor is de reactietemperatuur van 400 K

aangenomen. De enthalpie van de vloeistofrecyclestroom is zo

gekozen dat de temperatuur van de totale voedingsstroom na

verdam-ping op 400 K ligt. Bij de eindreaktor is op soortgelijke wijze de

enthalpie van de benzeenvoeding gekozen.

De temperatuur aan de ingang van de hoge druk scheiders is op 310 K

gesteld. Door enthalpiebalansen over de aparte warmtewisselaars op

te stellen, kunnen de enthalpieën van de meeste overige stromen

berekend worden, de rest volgt uit optellen of aftrekken van de

reeds bekende enthalpiestromen.

Het programma maakt gebruik van twee routines; een die aan de hand

van een bekende temperatuur het fasenevenwicht en de bijbehorende

enthalpie van het mengsel uitrekent en een die uitgaande van een

bekende enthalpie via iteratieve weg en gebruikmakend van zOjuist

beschreven routine de temperatuur en fasenevenwicht ) van het

mengsel benadert. Op deze wijze zijn voor alle stromen de

tempera-turen, enthalpieën en fasenevenwichten berekend. Hierbij zijn ook

de volumestromen bepaald.

De resultaten van zowel de massabalans- als de

enthalpiebalans-berekeningen zijn weergegeven in appendix 6 en 7. Bovendien zijn

deze gegevens, ingevuld op standaardformulieren, teru2 te vinden in appendix 8.

De sommen van de ingaande en uitgaande massastromen zijn beide

gelijk aan 80.5 kg/s.

Het totaal van ingaande energie, afgezien van electrische energie

in pompen en compressor, is gelijk aan -579 kW. De uitgaande

energietotaalstroom ligt op 4961 kW. Van dit verschil is 4860 kW

afkomstig uit de reactiewarmte van de beide reaktoren, het restant

(23)

•

21 9. Literatuuroverzicht

1. Th.W de Loos, H.J. vld Kooi; collegedictaat dynamica en fasenleer, TH-Delft.

toegepaste

thermo-2. Prof. F.J. Zuiderweg; collegedictaat fysische scheidingsmethoden deel I en II, TH-Delft.

3. D. Levenspiel; 'Chemical Wiley & sons, New Vork, 1972,

Reaction Engineering', p.212.

2nd ed., John

4. G.A. l'Homme (ed.); 'Chemical Engineering of Gas-Liquid-Solid Catalyst Reactions', CE8EDOC, Luik, 1979.

5. Kirk-Othmer, 'Encyclopedia of Chemical vol.12, p.931 e.v., 1980.

Technology', 3rd ed.,

6. Ullmann, p.51D; vol.9,

'Encyclopädie der Technischen Chemie', 4e dr, vol. 3, p . 680-688; 1972- 1 984.

7. J.J. McKetta, 'Encyclopedia of Chemical vol.14, p.61-82.

Processing and Design',

8. J. Winsor e.a.; Erdgas, Petrochemie,

'Das 8P-Cyclohexanverfahren', Erdöl und Kohle, p.272-275, april 1967.

9. W.A. Peet, J. Winsor; the Dil and Gas Journal, 1967.

p.108-109, maart

10. A.G. Montfoort, F.A. Meyer; fabrieksvoorontwerp', TU-Delft,

'Handleiding voor het maken van een 1987.

11. E.J. de Jong; deel 4, TH-Delft,

collegedictaat apparaten voor de procesindustrie, 1978.

12. F.D. Rossini e.a.; 'Selected values of physical and thermo-dynamic properties of hydrocarbons and related compounds', Carnegie Press, 1953.

13. P.H. Emmet Corp., New Vork,

(ed.); 'Catalysis', 1957, p.183-191.

vol.V, Reinhold Publishing

14. J.M. Smith, E. Stammers; 'Fysische transport verschijnselen I ' , TU Delft, 1973, p.6"

15. R.C. Weast (ed.) CRC Press, 1981

16. R.H. Perry amd

5t h _{ed, McGraw-Hill,}

'Handbook of chemistry and physics', 60t h _ed,

C.H. Chilton, 1973

(24)

•

17. R.C. gases and Reid, J.M. liquids', 3r d 22

Prausnitz and T.K. Sherwood, ed., 1977.

18. Verein Deutscher Ingenieure - Wärmeatlas, 19?7.

'Properties of 19. Hydrocarbon Processing, vo1.44, nr.11, p.194-96, 1965.

(25)

•

23 Symbolenlijst

•

Thermodynamica: R gasconstante Tc

=

kritische temperatuur Pc kritische druk

T n = kookpunt bij 0 . 10 MPa

H enthalpie

•

H~ standaardvormingsenthalpie

HL - a verdampingswarmte

CPL

=

soortelijke warmte van de vloeistof

Cpa soortelijke warmte van het gas

Warmtewisselaars:

•

Q de warmtestroom

A

totaal warmtewisselend oppervlak

k

=

de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt

F

=

de efficiëntiefactor van een ww

àT Ln

=

het logaritmisch temperatuurverschil

•

Reactoren:

?!laf dichtheid katalysator

E bedporositeit

d deeltjesgrootte

A effectief oppervlak

E ....

= activeringsenergie

•

k_ _{frequentiefactor} _[ _{mol 8z/m}2 _/s/atm

a .

-

_{orde in waterstof} b orde in benzeen n = viscositeit v superficiële gassnelheid

•

Pompen en compressor: AP drukverschil

Ov

volumestroom n,.. pompefficiëntie nM motorefficiëntie P vermogen

•

_Gas

_-

_{vloeistof scheiders:}

n visositeit bij procesdruk

n° viscositeit bij 1 atm

f ....

=

gereduceerde dichtheid To

=

kritische temperatuur

•

Pc kritische druk M molecuulmassa

•

[ J/mol/K ] [ K ] [ MPa ] [ K ] [ J ] [ J/mol ] [ J/mol J [ J/mol/K ] [ J/mol/K ] [ [ [ [ [ [ [ [ [ [

W

]

mlZ J W/mlZ/K ] ]

K

]

kg/m3 J ] m J mlZ/m3 kat] J/mol ] H2 .... /atm 8 z1!1 J [ J [ ] [ Pa.s ] [ mis J [ MPa ] [ m3 _/s _] [ _J [ ] [ kW ] [ IJ P of Pa. sJ [ _IJP _J [ _J [ K J [ atm ] [ g/mol ]

(26)

•

Figuur 1; ;"-';" !

zeT

t ; "T" ; .L i , .;. i

5+

_1. 1 ;

t

! T !

t

B+

i

...

!

-2

! -

_! _'

3ee

24

Evenwichtskonstal.ten van cüciohexaan

[.]

"

en methylcyclopentaan

[tl

i i ! i , _{! '}- i i j

; i

i i i i

400 68B

(27)

•

Figuur 2;

• I

5:-'e

j , i

•

i .... i rnn ; ~tJ+ I +

•

+ , -'-_,

i

+

I !

• 458+

! i 1 !

!

~ I I

•

I I

.,.

I ; ! I I T ! 14 14

•

u.u

•

L

nu

25

Ïemueratuururofiel Reaktor

.

.~

I

J

*

I

/

14 r, u ...

--) H

[-i

I~

j ' /' ~

l.B

(28)

•

Figuur 3; l' i1i1 .1 LU" dQj:! T "JU ! I AOD .1. "tov I i

453...l-.

_I I 26 I~ijueratuurnrofiel L L

reaJrtor 13

42e

+---<---i---+---+--+----.----+---+---+---j;

;:§)RR

H.e

B.S

1.8 --) H

f-]

(29)

•

• :.1.

<

g

::

.

o 'I .. o

;: i"

'

~

..

...

"S ~ c

:..§

.!!.

..

; ; 1

-i'

· S'-•

•

~L ___ .L...-_ - L _ - L -_ _ J __ . __ l _ ___ L ___ .J __ __ I ____ 1. ____ I _ . ..l.-.-_- L o - N W •. ' " ... <U - • Ö :. ;;S WUSlRSTOnPlIIIIAlORUt" [., ... ] ó • ..---o

i

.L. I- ._ .... _l . __ _

g

~ W • • g g 8 g IIENlOlKONlENTAATIOH [ppm (GEWICHT})

·

•

'"l

"

ro f-'. IIJIJQ 'T C cT C f-'. '"l ro 0 .t:> 3 lil cT ro !IJ ::J ::J Oom f-'. _. IJQ ::r ro ~

0...,

ro ::r ::J Ol ::J 'T ro t-J f-'. U. 'T ::r ro f-'. 0. I\) < --.) Ol ::J 0. ro ro < ro ::J ~ f-'. 0 ::r cT lil 0 0 ::J < ro '"l lil f-'. ro < Ol ::J 0. ro

(30)

I

•

₂₈

Appendix 1 •

_,

Fysische konstanten van grondstoffen en produkten.

•

stof T _c _Pc T _n _Hf H _l-g _CPI a b c

'">

J/molK3

•

K MPa ~~ J/mol J/mol J/molK J/moH~ J

ImoB,"-

---waterstof 33.18 1.315 20.4 0 27.21 .007521 -6. 692e-6 methaan 190.6 4.6 109

-

74500 23.64 .03245 2. 625e-5 ethaan 305.35 4.884 231

-

83700 15646 69 9.706 .1548 -3. 663e-5 n-hexaan 507.35 3.03 342.1 -166942 31547 215.1 3.970 .5267 -2.030e-4 cyclohexaan 554.15 4. 11 353.9 -123140 33033 193.3 -47.01 .5720 -1.967e-4

•

benzeen 562.6 4.9244 353.3 82930 33849 163.2 -34.01 .4548 -2. 24ge-4

---•

•

(31)

•

p , POIiP~

" 5 HOOF1Iff1IIItOGlNERlNOSllEAC C • H 2

-~

H • WARM1E1ISSEI.MR PItOOUIClSlItOOM P '0

HOOf1IIt[ACTOR ltOEM w.oEJSTOF~ HU

"

;, CINl1WAWl.INOSIIEACnIR H 7 KOEL.EIt PIIODUIC'1'S1Il ItOOfDItEACTOIt

H .. _{~'IDS'nFt'OEIIIt} V • _~_ltEC'ta.I:_OAS! H '2

•

CCII ROIOR ~ OAS

"

_,;,

POIiP PIIODUIC'1'S1Il H , ..

\OWMMEII WA'1ERS'TOFWEDINO V 15

EIIIIIEAC'TOIt

~ PIIODUIC'1'S1Il VlI

1113 1DDI WIEDtfOSlROOM !ti;,

•

Appendix 2;

EJNDHYDflOGENf:MfGSREACTDIt KOEL.EIt PltODUlCTSlROClM ElNDllEACTOIt

H.D. SCHEJDER(OIL) ItEC'ta.I: OAS!

PItOIlUICS'IItO EJNDIIEACTOIt

LIL SCHflDIIl(o,1.) FlASH OAS! ~

cyclohexaanfabrlek we ...

.... BP PROCES

...

hbruarf 11188

... w.,..

druk lil wo.

*-.~IIIK

®

m

0

(32)

•

Appendix 3'

,

Chemie kaarten van de gebruikte componenten.

• WAT ERS TOF

(drukhouder)

•

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN

I

_{OVERIGE KENMERKEN}

Kookpunt oe _-253

KLEUllLOOS REUKlOOS SAMENGEPERST GAI

•

Vlempunt oe brandbaar g •• Het g . . il lichter dan tucht. Tin gevolg. vin gering gelei.

Zeffontbrlndinglt.mperltuur -C _sec dingsv~ i. de .tof in ltH1 ellktrostltilChe ladingen

Relatieve d.mpdichtheid _{op te _ k _ bij lItrOmino.}

ov~etie. etc. Bij \/UIlen. elteppen (lucht-" ₀_._' _{of verwenen geen perajucht}

toepa.sen. Het g •• vormt ex·

Oplolba.rheid in wlter niet plooi.",. m_lete met lucht. ReOV"" heftig met vele g ...

Explosie;re",,". vol."-in lucht 4·78 .. n.o.'. halogenen ~ uni op brend en expfot:ie.

Refatieve moiekuulmlul 2.0 M.A.C·w •• rde _n.b.

'\.

•

GEVAREN I _PREVENTIE _{BLUSSTOFFEN 1} VERSCHIJNSELEN

EERSTE HULP

Brand: lHf br.ndgev •• rtijll: _{geen open vuur. geen vonken en niet}

toevOlr .faluiten. indien niet rrtOQI-rokln lijk en gH" o ... r VOOf omgeving,

'-'en uitbr.nden. enden blu_

met _ _ . helonen. koolzuur.

•

ExpIoe6e: g •• met lucht I.ploaief. gnkJten .pparl'tUur. y.millti., 1._{pIoe;"";lige _ _}_epperetuur- bij brend: dNkhoucMr koel houDen

door spuiten met water

en "."iclltino. eerden. vonk·erm

g.-reedocMp.

--...: hoofdpijn. duizeligheid. _{_ i l _ . pi_lijk. .tzuigino of tri... lucht. ruit. zonodig _}

• edemnood. bewu"eloolheid. 11 edem_ermino m:ng, .,. n .. r riekenhwi vervoeren

•

OPRUIMING OPSLAG VERPAKKING

ventilatie, _{brandveilig. koel. ventilatie}_,

•

VN: , _ lvioeiburl

OPMERKINGEN

1) • Bij hoge koncentreties in de lucht ont .... ., zuurstofgebrek met UM op bewuItetooaheid. Watemof •• ntonen m.t

geacltilrte •• plo.iemMertde gewone e.ptoeiemwter ia daarvoor ni.c: te gebruiken I. Bij opslag ventil., .. Ot) hit hoogste

•

~nt. Bij ontspInnen luitstromen) in de tucht un Ntfontbrending optreden .

T~ Em-.-Cent TtCCRI-20004

•

(33)

•

• MET H AA N

(drukhouder)

eH.

•

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN OVERIGE KENMERKEN

KookllUnt 'C -182 KaURLOOS. REUKLOOS SAMENGUERST GAI Smeltpunt oe -182 Het g •• i,lichte, dan lueht. Bij vullen. ahappen of verwerken Vllmpunt 'C -180 _ n perolucht toePI""'. De 1101 kin _ d e n _ n ZetIontbrlndinl/lllmperotuu< 'C S40 in het lichaam door inademing.

Rellt_ darnpdiclltheid

Hucht-ll 0.8

ExpkmeV_. voI."lIo in lucht 5 ·15

Relatieve rna .. kwlm .... 18.0

•

MAt-wII,de n.b.

•

GEVAREN I _PREVENTIE BLUSSTOFFEN 1

VERSCHIJNSELEN EERSTE HULP

_ : _ brlndgevllrlijk _{g . .}n open vuur. g . . n vonken en niet toevoer efsluiten. indien niet

moge-rokln lijk en g . . n gev . . r voor omgeving.

IIIln uitbrinden. Inders blu ... n

met poeder. halonen. 1u>oIzuu,.

bpIooIe: g . . met lucht IxpiOSief. gesJoten l.,par.tuur. wntil .. i.. ..- bij b'lnd: drukhoude' koel houdln plo.iewi'tge eI.ktrische apperatuur door spuiten met . . ter

en verlichting. aarden. vonk-.rm

ge-•

1'HCIochap.

- - . 0 : hoofdpijn. sufheid. ..."illtie. pI_lijkl elzuiging ol !risee lucht. Not. lonodig _ ademnood. bewulllloooheid. 11 a d e m _ n g ming, en naa' Mkenhuil wrvoeren

•

omveving ontruimen, delkundiQII 1toeI. wntilltie. drukhouder met IQlClIIe ~

"lrlChuwen. ventilatie. Cim. per. gft

aoonlijke bncI>erming: perolucht

-masker I VN: 1971

•

OPMERKINGEN

1) • Bij hoge konc:ent,.ti . . in de Iuctlt on • .,. •• zuuntofgebrek met gn. op bewusteloosheid. De maatregelen op den

kiert gelden oot voor . . <dga. (druk_,I. NI hII_k l!sIuitl' dichtd.-; alingen In leidingen regelmatig kon· troleren: aansluitingen a~. 0... muuegeien zijn van toePilling in llle vevllien waarbij g . . vrij kin u _

•

In bij opslag .

T - - - , ~ CenI

TEClR..-•

•

(34)

•

• ETHAAN*

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN OVERIGE KENMERKEN

Kookpunt 'C -89 ICLEURLOOS ONDER DRUK TOT VlOEISTOf \IEIIDICKT Smeltpunt 'C -183 GAS

Vlempunt 'C brandbur g .. Het

g.,

is zw.arder din lucht en verspreidt zich over de

Zetlontbranding .. emperetuur 'C SIS grond; onmt.tu"g op .fstand mogelijk. Ten gevolge vin ge

-•

Ret_ dichtheid IWller- I I 0.5 ring geleidingsvermogen " de stof in staat ... ktnMtatische

Ret_ dampdichtheid ladingen op te WIIkk"" bij stroming. agitltÎ •. -'Co Bij vuUen .

lIucht-U t.04 • ftllppen of verwerken geen perslucht toepassen. Ooor Ine'

Dam~"ning ,n Nt bij 20 -C 38.5 verdampen gn de vloeistof bevriezing vercoru •• n. In

ern-Oplotburheid in wlte' ";'t Itlg. gevallen klns op dodelijke afloop. Exploliegrenzen, voL,. in lucht 3.0·15.5

Relatieve molekuulmaua 30.1

•

MAC-waerde n.b.

GEVAREN I PREVENTIE BLUSSTOFFEN I

VERSCHIJNSELEN EERSTE HULP

Brend: zeer brandgevearlijk gHn open vuur, gHn vonken en niet toevoer .talurten. indien niet mog ...

roken lijk en gHn gev •• r voor omgeving.

loten uitbranden. endon blulUft

met poeder. hol ... lIDoIzuur.

~; g .. met lucht eXplO'liof. geeloten apparatuur. ventilatie. IX- bij brand: drulthouder _ houden

ptoaieveilive "ektnKM apparatuur door spuiten met wetef'

en verttchting .. . relen. vonk·arm

ge-noodochap.

_ ; hoofdpijn. lulhaid. kort· yentilatie. plut . . lijk. afzuiging of tri... lucht. rust. zonocIig _

_migheid. _ .. eloosheid. 1) edombnch.rming ming. en arts . . . rxnuwen HuId; wordt opgenomen. roodhoHl. koude-iaoIer_ hendochoenen. bij bevriezing: GEEN ldeding uittrek·

pijn. bleran ken. huid spoelen me! wet wa.er of afdouchen en nHr arts verwijzen

•

Oten; bij bevriezing: roodheid. pijn. galaatsacherm eerst spoelen met veel wIter. dan 10·

I_zien nodig n . . r ana vervoeren

•

omgeving ontruimen. deskundige brandv3ilig. kool.

wearschuwen. yentilatie. nooit met

water in vtoeiltof ,puiten. (extra per. VNo 1035

IOOnlijke bncherming: peralucht· m . . url

•

OPMERKINGEN

lekkende drukhouder met Iele na.r boven druten Indert ontsnapt vtoeibu, ethaan.

l' .

lij hoge koncentreti . . In de lucht ontstaat zuurstofgebrek met kan. op bewuatelOOIheid.

T~_kaoot num_ 221. Tran-' ~ c:.d TEClR..ao1.

•

(35)

•

CAS-nr: (110-54-3) hexaan FYSISCHE GROOTHEDEN KooIIpunt't 69 Smlltpunt 'C -95 Vllmpunt 'C -26 Z~fontbrlndj"gsttmpefltuur -c 2~

R.I'ti ... Dichtheid IWltef -1) 0.7

Rlllti ... Dlmpdicllthoid

(lucht-I) 10

RIllti ... Oichtltoid bij 20 'C YIn vonldigd doml>'luclttmongSil

(luc/tt-U 1.31

OImPlOl"nino in mbl, bij 20 'C 160

~osb .. ,heid in w.t., noot

ExpIDIi~"'Nen. VOlume % in

lucht 1.1·I.S

Minimum Ontst.kingsenergil,

mJ 0.2.

Soon.lijkt Geleiding. pSim tOO R,I.tievl Molec:uulmlSSI 86.2

DIRECTE GEVAREN! VERSCHIJNSELEN

" ' d: zoor brondgevN~ijt.

EIqIIooio: domp mot IucltlllpiOliof.

InlClornon:ldomnood.mi ... lijkltoid.IUfhIid.

lllpo-righeid. Huid: roodhlid.

Ogen: roodheid. pijn.

tnsti",n: buikpijn, misselijkheid,

OPRUIMING

tekv'oeiltof opvlng.n in .fsluittMrt VIIen, mor$'

vtoeistof opn.men in IInd of inert .bsorptiemiddrll

en "U, veilig. plUIS .fvoeren. I.xt,.. persoonh,u

boscltorminO: pol1luchtmlsbr).

OPMERKINGEN

n-HEXAAN*

BELANGRIJKE GEGEVENS

lCUlR.OZl VlOEISTOf. MIlDE Gf\JII TE ~

Do dornoiSlwNrder don ludIIon _ " " " ndI ovtr de O""'d _ uno op onts1oking op Ifstlnd. Do_stof

bev .. mMltll ~ en Inder. kootwa1.rJto"tn. Ten gevolg. v.n het: oeri"ge geltidin9SVlfmogtn Vin dl

vloeiRof ivn_ oiecrros1lt,sdIo lodingen _ ~ bij lIIo",ing. bowog'ng IN. Bij yul~.I,,"_ of _ o n _ por1IudIt tOOPOllln.

MA(·wllrdl '" ppm 100 ')

MAC_mmpl J60

w.;.n Ylft oplttM: 0. stof kin worden ~tn in hellichllm door ÎnJdeming .n inslikken.

DirocII . . . : Do Slof WIm III'killond op do OO"n. Do vloeiRof onlv., do I ... d. Do Rof _In op h e t _

.11 .. 1. H. inshUen w,n de vk)etl1of kunnen drvppetttfS In de longen 'erteht komtn 'tlPir ... ," w."doOf' ""

lo"9ontst"ln4J U" optrtdln.

GftoItort bij 1o"9dUriflo. _ _ ~'\I - . , .: PonI,," zonuwlfw;jk,no"n kunnen optrldon.

PREVENTIE BLUSSTOFFEN!EERSTE HULP

goon open wwr. _ _ .. _ _ •

poodor. A.F.F.F .. schuim. holon ... koollvur.

geloten .ooeratuuf. 'f'IInVI .... np60s.twtt'ge ,lee- bij bnolld: tankslvltOrt _houden _ _ ton ...

tfl"*" Ipp.aqIUW lf'I V'If'~"'V. urelln. vo ... .i;.arm . . tor •

. .

-_ t ... pIutSIIijb ofzuiOing 0/ Idomboscltor· frisMIuc:ht. n:st. hl fIjn.Me houding, zo nodig

bA-ming. demi";. Ir· •. "tI wursc:tluwen.

.---hInd_. VI'ontr'lni~dl' kleding uinr.U'n. huid 1000len mil

Vltl w.lIr ~I ,lldOl.cn,n.

-

- - -

-_

._---veilighe&dsbnl. .rst spoelen mil "eet W~If. dl" ZO nod.g nUl arts

_on.

- - - - --_. --- -mond 1'11" s::oe~ell. veel waler I.ttn drinken, GEEN brlken opw't!'aef'l. 'In Ins wllrschuwen of nur lie'

kenhulS verv'J,ren

OPSLAG GEI~nUIKSETIKETTERING

:bags. ags. agp)

br_lig. R: 11

S: 9-16-23·2!<33

[b]

licht ontv ,r.b . . ,

1) Het voorn,men is om op advies v.n de NltioNle MACCommissi •. WOOfdllt .of ten MAt l/.nSO pgm 1180mglml) .1. TGG Ie hanter.n. Hierbij lijn concentrati. tot

200 opm toegestlln gedurende perioden Yin miximlll15 minuttn v'" 14k . . , gescheiden doof pe:noden Vin len minst. 120 mtnuten mIlS de TGG·w,.rdl niet WOtcl

OYIrschredlin. G.bruik vin l~hohlCht drink." vemeft1 dlsthlOlfijkt weRIng. AfhankelIjk vin d. mil. '1.n btootstilling ti periodi.k gentnkundtQ ondItzoIl

gtwtNl Bij hoge concentrttiet tn de lucht. b.v. in een ~ gt'tII"fIlltIfdI NIm ... ontaN'j NUrstofoetwtt mei unI op btwullflOOlhtid.

(36)

•

• CYCLOHEXAAN*

hexamethyleen

•

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN _{OVERIGE KENMERKEN}

Kookpunt 'C ₈₁ _{KUUlIlOZE VlOEISTOF.}

AAN DE GEUR Tt HERItENNEN.

Smeltpunt 'C ₇ _De_damp_.s

zw.arder d:e" lucht en verapreidt zich over de

VI.mpunt 'C _-18 _grond_;

ontsteking op .fstand mogelijk. Ten gevolge van ge.

Zelfontbranding.temperatuur _oe ₂₆₀

ring geleidingsvermogen il de Itof in ItNt eletrtrOlt8tiKhl

Relatieve dtchlhe,d (w.t.r-1) 0.8 _{'Idingen op te wekken bij stroming. agitatie}_._etc_._{Bij vul"n.}

R.I.ti_ d.mpdichtheid _{aftIppen of verwerte" geen perslucht toepnaen}

. Oe Itof

(lucht-1) ₂_.₉

k.n worden opgenomen in _{het lichaam door inademing en}

O.mpspenning in mtMr bij 20 "C 102 inslikken. Oe stof werkt op hit HnUWlt.I .... De vloeistof

•

OpIOlburheid _{ExplolieQrenzen}in Wit., niet ontvet de huid.

. vol. % in lucht 1.2·8.4 RIlat;'" molekuulmaua _84.2 MAC-w •• rde in ppm 3 300 MAC-w •• rde in "'Q/m 1050

•

GEVAREN J PREVENTIE BLUSSTOFFEN J

VERSCHIJNSELE N _{EERSTE HULP}

_ : _ tw.nóg"" •• rtijk _QH"

open vuur, geen vonken en niet poeder. AFFF.lChuim. h.lonon. kool.

roken _Nur,

bpIoaie: dlmp met lucht •• plolief. gesloten apperatuur. ventilatie_{ploaieveilige elelctriache .pparetuur}. e.- bij brand: veten koel houden door

spuiten met water en verlichting ••• rden, yonk-.rm ge

-_ hop.

•

_ : _{hoofdpijn. sufheid}

. beo ventilatie. ol.attelijke Iltuiging ol tri ... lucht. Nat, en arts waarechu

-_ o l -_ i d . _{adembncnltfming}

wen

_ : roodh.id.

handschoenen, _{verontrein:gde Ideeling uittrekken,} huid w .... n met Wlter en reeo

Oeen: roodheid. veiligheidabril eerst apoeten met veel water. dan

1'0-nodag nur I"" vervoeren

~: keelpijn. mi ... lijkhoid.

mond lot.n spoelen. GEEN br.ken di."..,

opwekken, en a"" .Nl'IIChuwen of

•

nur ziekenhuis vervoeren

OPRUIMING _OPSLAG _VERPAKKING

lekvloeistof opvangen in afsluitbere brandveilig.

vaten • morsv~.,of opnemen in

zand of inen .blOrptiemtddel en _VNo_11<15 n . . r vetl~ plaats .fvoeren. ,.xtr.

À

perooonlijk. bescherming: pera.

R: 11

lucht_rl

S: ,.15-33

•

OPMERKINGEN

Gebruik v.n .'koholische dranken va ... 'rkt de _{giftige werking. Technischekwaliteit.n c:vcloh •••• n bev.nen}

meest.'

benzNn .

•

T _ • • • . . . . , _ _ 171. T - - , E _ _ Con! TEaR).103

•

(37)

BENZEEN*

benzol

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN _{OVERIGE KENMERKEN}

Kookpunt oe _eo

KLEURLOZE VLOEISTOf. AAN DE GEUII TE HEMENNIN.

Sme/tplnt oe _5.5 _0.

cs.mp II ZWNrder "-n lucht en verapreidl: rictI over de

•

VI.mpunt oe _-11 _{g,ond; ontst.king}

op .Iat.nd mogelijk. Ten ~"."

ge-Zellontbf.ndingll.mperlluu, _oe ₅₅₀

ring geleidingsv.rmogen ia de stof in ltNt "'ldronetilche

Ret.-tieve dichttwid Cwl'ter -11 0.9 ledingen op te wekken bij .. roming, agitatie. etc. Ii; vul"".

Relatieve dIImpdichtheid

oftawen ol ve ... n g .. n perslucht t _. " - - n

(lucht-U ₂_.₇

heftig met "Irt, OXldltiemiddelen onder

wlrmteontwikke-Oempapenning in mbar bij 20 -C 100 ling. De 110' Ila" worden opgenomen in het lichum door in

-OpIoslNl.rheid in water. _{ademing, in,likken en vil de hUid.}

Oe atof wertn prikk,"nd

'" 100 mi bij 20 oe 0.1 op de oven en de ademhelingaorglnen. Descof werkt op het

ExplotieQrenzen. vol.,. in lucht ₁_·₈ _zenuwstelsel_._0.

Itof werkt op de bloedvormende organen.

R"atieve mo .. kuulml." 78.1 lever-en n.erbeschedtQingen kunnen optreden. BloedIIf·

wijkingen kunnen optreden. In .rnltige gev.nen unlop beo

wusteloosheld en dOdelijke .ftoop. Oe v'oetsto' ontvet de

•

hUid.

MAC·wa.rde in ppm 1 10 MAt-WII.reSe in mglm ₃₀

GEVAREN I _PREVENTIE _BLUSSTOFFEN_I

VERSCHIJNSELEN

EERSTE HULP . . . . : _ brandg ... riijk _{geen open vuur. geen vonken en ntet}

poede'.AFFF.

llClluim.ha_.kooI-rot.n _NU'_.

•

_~:_d.mp_met_{lucht_plooi".}

gesloten apperatwr. ventilatie, e.· bij br.nd: .... n koel _ _ doo,

p60sieveilige Metrtrische Ipperatuur spuiten met . . t.r

en verlichting . . . rden. vonk'ltm ge.

- P o

STRENGE HYGltNE

_ : hoofdpijn. duizeligheid. ventilati.. pi_lijk. lIfzuiging of tri... lucht. ... .onocIig _

mi.-ijkheid.oulheid. - . 1 0 0 0·

_ _ ing

ming. en lna w . . rKhuwen of n . . t

heid.

riekenhuil vervoeren

Huid: _n1I opglflOm.". roodh.id. handschoenen. _ m e nde kle· verontteini9de kleding uinnlkken.

pijn. _ding _{huid opoelen}

met veel _ of .1·

•

douchen en n . . ' aru verwi;an

Oten: roodheid. pijn. VeI_herm of oogbescherming _in_{kombin8tfe mei} . . t'It apoelen met veel water. dan Idem_er· n&Jr .nl vervoeren

ming

~: k . . lpijn. hoofdpijn. buik· _mond_Iiten_{lpoelen. en onmM:Jdellijk}

pijn. ~iHligheid, m .... lijkheid. luf· _{nur z .. kenhutl vervoeren}

heid. - . . .. - . ; d .

•

OPRUIMING _OPSLAG _VERPAKKING

Iftvtoeistof OPVlnoen in afatuitblir. brandveilig, gHCheiden van o.td. onbr . . kbl,. _kting. _bi ..

VIten. moravtoeiltof opnemen in tiemiddelen, verpakking geplUUt in gestolen on·

zond ol inen .boo'1>liemiddel on _{breekbaar vat}

nur veilige plaatI afvoeren. Ilxtt.

À~

VN: _ I i j k l _erming: pe,.. 1114 Iucht...-,I R: 11·23124-39 S: ,.1&-29

•

OPMERKINGEN

0. ,eukg .. nlligt boven de MAC·w . . ,de. Gebruik .on .Ikoholi ... drinken ... ,k! de gillig. werking. A"'lnkelijk

.on de met •• 1n _{bIoot.telling ilperiodi.k g_kundig ondenoelt gew.nll}

. He' io gebl.ken dat de 1101_ be_I·

de DmItIndiv_ .. n lOOn leukemi. kin _ _ bij de ",.".. _ g.bruik •• n be ... n il " " ' - S..-od

52. on. 1Il00 119771_. Hel gebruik .1. _no in gesloten 't>I>I,etuu, il onde, bePNlde omatondig_ t_

v-aen .

•

T _ . . . . - . . " ... 7. T .. _ ~ CercI TEClRI-7

•

(38)

•

Appendix 4; Listing van de gebruikte programmatuur.

defsng a-h, o-z: defint i-m: defstr n lprint chr$(27);ehr$(69);

data 1,2,3,4,5,6

i corrip

=

t.

h2=1: me=2: et=3: hex=4: ch=5: bz=6 meng = ieomp + 1: istroom = 37 dim tc(meng), pcCmeng), ve(meng)

dim tkrit(istr'oom), tnCicomp), hlgCicomp), hf(icompJ, epa(ieomp), epbCieom p), cpeCicomp), epl(ieomp)

dim raCmeng), rb(meng), xe2,icomp), nCmeng+1), naam(ieomp), gmol (icomp) dim fC2,ieomp), ckCistroom,6', ekoudCieomp)

dim indCicomp)

dim fmolCistroom), fvolCistroom), fmas(istroom), fraktieCistroom,6), som(5 dim druk(istroom), entheistroom), tempCistroom),powerCistroom)

dim fgnegCistroom),fgposCistrooml,ytotnegCistroom),ytotpos(istrooml,tg(ist room) rem rem rem lees liqid = 0: gasid = 0

eps = le-18: eritflash 1 reac = 0 : conv=l

gOSL\b i nvc·er

invoer van konstanten : gegevens :

r = 8.31441 pi = 3.141593 tor i=1 to icomp

read ind(i) next

tor i=1 to ieomp read index,naam(i)

read gmoICi),tcei),pcCi) read tn(i),hfCi),hlgCi)

read eplCi),epa(il,epb(i),epc(i) i t index

<>

irid(i) then goto lees

rem

...

rem berekening Redlieh-Kwong konstanten

rem

ca = 1/9/C2A_(1/3)-1): _{eb =} _{(2 A(I/3)-1)/3} ra(i) = ca

*

rA₂

*

_te(i)A2.5 _I _pe(i) rb(i) = eb

*

r

*

teei) I pe(i)

rem

next rem

rem

rem indexnr, naam, Mmol, Tc (K), cpa, cpb, epe,

rem

data. 1, waterstof, 2.02e-3, 33.18, 27.21, 7.521e-3, -6.692e-6

rem

data 2, methaan, 16.04e-3, 190.6,

23.64, 3.245e-2, 2. 625e-5 rem pc (Pa), 1315000, 4600000, Tn, Hf, HIg, epI, 20.4, 0, 0, 0, 109, -74500, 0, 0,

(39)

•

dat.:., rem data 1 , rem 3; ethaan, 9.706, .1548, n-hexaan, 3 .. 970, .5267, data 5, c-hexaan, 3, -47.01, .5720, rem data 6~ benzeen, 2, -34.01, .4548~ rem rem 30.07e-3, 305.35, -3. 663e-=, 86. 18e-3, 507.35, -2.030e-4 84. 16e-3, 554.15, -1.967e-4 78.11e-3, 562.6, -2. 24ge-4 4884000, 3030000, 4110000, 4924400, 15646, ·-:'71 ... _ • .,L , -83700, 342.1~ -166942, 31547, 353.9, -123140~ 33033, 82930, 33849, n(1)="vloeistofU : n(2)="gas": n(meng)="mengsel" 215. 193. 163. rem •.•....••.•.•.•••.••.••••••••••••••..•...••••••.•..•••••.••••••••••••••••••• rem rem rem rem rem rem rem rem

initialisatie voor bisectie methode variabelen en K-waarden voor evenwichtsberekening

for istr = 1 to istroom ck( istr, h2) 75 ck ( i s tl" , me ) . 6 ckCistr,et) = .05 ck ( is tr, he>; ) ckCistr,ch) ck(istr,bz) f 9 pos ( is t r ) fgnegCistr) fg(istr) = 2 tem p ( is t r) = tkritCistr) next le-3 = le-3 1e-3 .45 == .55 273.15

=

600

proces controle parameters; reactietemperaturen, conversies, X purge, waterstof/benzeen en cyclohexaan/benzeen verhoudingen.

trlin = 400 tr2in = 435 convrl .95 convr2 = .999995 hobt' 1 10 hobr2 = 20 chob = 3 purge = .02 rem ••.••.•.••••••••••.••••••.••••••••••.••••••••.•.•••••••.•••••••••••.•••••• rem beginschatting cyclohexaan recycle stroom

rem . . • • • . • • • . . • • • • • • • • • • • • • • . • . • . • • • . • . • • . . . • . • • • . . • . • • • • • • . • • • . . • • . • . fmol(21)=100 fraktie(21,h2) =.01 fraktie(21,me) =.01 fraktie(21,et) =.01 fraktie(21,hex)=.00 fraktieC21,ch) =.92 fraktie(21,bz) =.05