Scheiding van vetzuren door extraktie met ureum

SCHEIDING VAN VETZUREN DOOR EXTRAKTIE . T UREUM .' • Mathot B. Govertkade I I Delft oktober 1970

R.G.A. van Weil Voorstraat 42 Delft

r

L

[

[~

, , r , r , • I

Verslag behorende bij experimenten en procesberekening voor:

SCHEIDING VAN VETZUREN EXTRAKTIE MET UREilll

H.M. Mathot H. Govertkade 11 Delft Delft, oktober 1970 R. G . A. vau We 11 Voorstraat LI2 Delft

I '

l ,

o

n

u

~l

~-1

~l

n

l.)

[\.

~I

n

r '

L

r

[

[~

I'

L • r '

,

.

r ,

,

.

r ,

,

.

r ' , , r

1

,

]

J

l

n

n

n

TUE CHROMATOGRAPHER' SLAMENT

(Tune:

MY

Bonnie Lies

OVer

the Ocean)

I've heard of chromatograph

systems

That

give separations

so

fine~

But the beautiful peaks

~n

those pictures

Bear

little

rese~blance

to

mine.

We bougth a new phase for oUY' column

With a high-temperature guarantee

...

They

said we

could

cook it

forevgr~

But it conked out at 200C.

We coated it ever so slowly;

Conditioned with greatest of care ...

But the baseline

kept

rising and rising

And our sample got lost way up there.

NOlJ the oleate's in

with

the

stearate~

And the peakshapes are slightly askew ...

The

flowrate just fellof to zero.

So I really don't think it will do.

We

've

avidly read aU the

jou:l'nals~

Advice

we have never refused ...

But af ter you've plugged all that

stainless~

It's

hard to stay really

enthused.

We've tried this thing over and over

And we feel that

succes

must

be

near

. ..

All

we need are a few more good Bubstrates

And a couple more bottles of veer.

CHORUS:

To-morrow~ to-morrow~

We'll coat the new phase that they say is best ...

But I'll still bet you

It'll bleed even worse than the rest.

;;/

Ti:

cL,

/

L

/'iVIK>/

I )

)

./. rJ , T i..' • ~ {J t.-: I.. 'f r~/t". t }'1",ci~,<

t..,

[ L ~I ,'V-è,U~ _'~ ... - , :(, ~.fL."J.. ... ~-, '(-' i'i j,/ ~-1~<~ ~-J.-l 'J-' (, .,"~ " JA- 4.-..-",(...~ 'p"""'} , '--- t-.,...,....",: --<-..-t h.."'-'>-0""-" (~ -<-... - j , " t : > I-..,.~ '-vo._. I "'--" ) •. L ) . - . ,

, ,

Y ...

j V<-,.'.

,,<._

.• ,) '

... "-"-)

-.:;; "'-""_ .1-<..," 'Y"' .. ,hj)"'C..~) - /~ ... L ' / L/" )..~,,/ _ v(,,"""J. " ' (,"", .. J. ,"-.1 __ - 0 _ .... _ (

...

~ _{"\.. .} ~~ _J /. _{~ .. --<.? ft--·} , ; ).~-< ~ k .!I ti '/,~A") J, '-.. (') j -Z-.. ... -( l ~. J ' { ... ;,.-L l " _, 'hA..., LA ~vlvVR. , - - - -\~ ~c-< .. , ( (, ,/, I--< ,T- • -, _I ~c: ~

;-14..1:.

J.

..

,

"""''''-

~,/." r.: '<_ ~ .t I,' j / , I . l . / . <:

._---_j;".,

""",(

I

Q.,v.,,,,,,,,,

ic.

r

"V'--7 ... A.' .... , u '" ... cc ( I :;:::"tj .. -;('~. tT/lt h"--'<.../'-",-T-/':"< k,_" . .

,

kvl ... 1....--< • "j-'1--<- __ " :1.___ ~,-A

l'

II

[

.

[

:

r

1

II

[ 1

[1

rl

[1

o

n

t :

INHOUD r ' r ,

,

,

l I r 1 l I I. 2. 3.

4.

5. 6. 7. 3. 1 3.2 4. I

4.2

4.3

3.2.1 3.2.2 4.1.1 4. 1.2 4. I. 3 SAMENVATTING INLEIDING EXPERIMENTEN Konstante temperatuur Niet konstante temperatuur Druppels in kolom

Reaktie in vat

PROCES

Beschrijving van procesgang Vetzuurstroom Ureumstroom Benzeenstroom Berekening Kommentaar Kostprijsberekening

VERGELIJKING UREUM WATER EN UREUM -METHANOL PROCES LITERATUUR FIGUREN APPENDICES A. Theorie B. Uitvoering en resultaten C. Berekening D. Benzeen E. Roerenergie F. Produktsarnenstelling G. Veiligheid H. Symbolen

BIJLAGE Massa- en warmtebalans

2 5 5 6 7 12 12 12 12 13 13 18 20 25 30 9 17 27 28 30 31 33

r

'

l

r

:

r , r 1 1 I , l

n

- 1 -SAMENVATTING

Uit een literatuurstudie kon, met behulp van de algemene theorie over ureumaddukten, tot een onderzoekprogramma worden besloten dat als doel had zuivering van technisch linolzuur door selektieve verwijdering van andere vetzuren dan linolzuur.

De laboratoriumresultaten waren zodanig, dat een eerste berekening voor een technische, kontinue, procesgang uitgevoerd werd.

Met het bij de berekening gegeven voorbehoud kon uit een kostprijsbere-kening gekonkludeerd worden, dat het proces lonend kan zijn.

!

"

r

L

r '

l

r 1 1 I , J r 1 I , J

n

_{l 1} 2. 2 -INLEIDING

Theorie: zie Appendix A.

Voor de vorming van addukten uit vetzuur en ureum bestaan de volgende mogelijkheden. Vast ureum wordt in kontakt gebracht met vetzuur. De reaktie is zodanig langzaam, dat een aktivator gebruikt moet worden, wil binnen 12 uur addukt worden gevormd. Als aktivators worden

voorname-lijk gebruikt: lagere alcoholen en water.

Verder is het mogelijk de ureum door afkoeling uit een oplossing aan het vetzuur toe te voeren. Als oplosmiddelen worden eveneens lagere alcoholen en water gebruikt.

Over deze mogelijkheden z~Jn ~n de literatuur slechts spaarzaam gegevens bekend. Wel kon hieruit worden gekonkludeerd, dat zuivering van tech-nische vetzuurmengsels tot de mogelijkheden behoorde.

Om nu na te ga'an welke resul taten konden worden verwacht, werden met de technische mengsels enkele series metingen verricht. Daartoe werden de mogelijkheden onderverdeeld naar reaktieomstandigheden.

1. Vast ureum en vetzuur. Omdat reeds uit de verschillende literatuur-bronnen bekend was dat in dit systeem binnen 12 uur geen merkbare reaktie zou optreden, werden hieraan geen metingen verricht.

2.

3.

Vast ureum geaktiveerd met I à 2% van een lagere alcohol of water. Hiervan was bekend, dat in ongeveer I uur de reaktie was beeIndigd. Hoewel dit proces ,diskontinu, voor de parafinenscheiding \vordt toegepast, wo~den hieraan geen metingen verricht, omdat dit proces slechts toepasbaar is als het te scheiden mengsel bestaat uit in-sluitbare en totaal niet inin-sluitbare verbindingen (bijv. parafinen uit aromaten)., bovendien werd de reaktietijd voor kontinue pro-cessen te groot geacht.

Een oplosmiddel, tevens aktivator, voor ureum en vetzuur gebruiken. Bij hoge temperatuur wordt een oplossing van de drie komponenten bereid, waaruit door koeling het addukt kristalliseert. Er moet een scheiding tussen 2 fasen (L en

/

L.-t'M . I

'

r-

Ij-A.P''>' J 'I, \ \ t, S) worJen uitgevoerd.

\

\A.~O .

L.

k~:,J .} t:: t(. - 1

--

-l.

[

:

( ,

I

l , r ' I , J , ~

I

• J

, 1

, J r 1 l J r ) I l J

r

, \ J - 3

-Voor het oplosmiddel methanol werden van dit systeem de reaktie-omstandigheden reeds bepaald. Tevens werd hiervoor de berekening voor een kontinue procesgang uitgevoerd (lit. 1).

4. Het gebruik van een oplosmiddel voor ureum, tevens aktivator, waar~n

het vetzuur niet oplost.

N. B.

Aan dit systeem, met als oplosmiddel water, werden een aantal me-tingen verricht.

De metingen zijn principieel ~n 2 groepen te verdelen:

A. Konstante temperatuur

Een bij een bepaalde temperatuur verzadigde ureumoplossing wordt gemengd met vetzuur van dezelfde temperatuur. Op het grensvlak van de ureum-water-oplossing en het vetzuur kan nu uitwisseling plaatsvinden. Er slaat addukt neer en totaal ontstaan er dus 3 fasen, nl. L

1, L2 en S. B. Niet konsta~te temperatuur

Een bij een bepaalde temperatuur verzadigde ureumoplossing wordt gekoeld, waardoor een kristalbrij ontstaat. Deze wordt gemengd met het vetzuur en verder gekoeld, waarbij dus ook op de grenslaag addukt ontstaat. Door de grote ureum-water ver-houding (3 à 4) wordt het water tussen de adduktkristallen in-gesloten, zodat er slechts 2 fasen ontstaan, een vaste (addukt

+ water) en een vloeibare (vetzuur).

A lle experimenten wèrden uitgevoerd met het technische vetzurenmengsel. Technisch linol (T.L.) (D.E 6550), waarvan de samenstelling was:

65% linolzuur (cis - cis)

31% oliezuur (cis) 0,5% stearinezuur 0,3% palmitoyl zuur 3,0% palmitine 0,15% totaal C 14 vetzuren 0,12% totaal C 12 vetzuren

[

.

r ,

I

l r '

l

'1

l J r 1 I 4

-Doel was een zo ZUlver mogelijke linolzuur fraktie te bereiden, door selektieve insluiting van de overige vetzuren.

N .B. 2

Onder rendement wordt verstaan het quotiënt van het aantal grammen ZUlver linol ln de linolfase en in het oorspronkelijke vetzuur:

R

=

L CL

=

L C*

=

L '}f-CL

/

~

aanta1(~"'-g0 linolfase gevormd uit 1 !<.g T.L. linolpercentage in linolfase

linolpercentage ln T.L.

De waarde van L is uit een linolbalans eenvoudig te bepalen:

C* L

.

Cl, + ( 1

-

L) CO L L L 0 C*

_-

_{CL c}

-L I ' L _:::

\,

i-

--CL

_-

CO ₍ L L

-CO L linolpercentage in de oliefase c ' ( \

-

'

I

c

~

--

(

.

I .

_{. {}

_{c :}

l

>

3. I

[

:

5

-EXPERIHENTEN

Uitvoering: zie appendix B.

Uit de literatuur (3) waren gegevens bekend over deze uitvoering in het

,

.iJ-'

systeem ureum - water en vetzuur - benzeen voor niet-technische vetzuren--mengsels.

}, "

Evenwichtskonstanten en reaktiesnelheidskonstanten waren voor verschillende vetzuren bepaald. De kwantitatieve gegevens voor de reaktiesnelheidskonstan-ten waren dermate slecht, dat deze opnièuw werden bepaald.

, î'l

,

'~~""'-'"

De verhoudingen gevonden tussen de konstanten voor de verschillende CIS

vetzuren waren wat ordegrootte betreft gelijk aan die in de literatuur. Gegeven ordegroot te nl.:

100 10

Verder bleek:

o voor CIS

I. een zeer grote induktieperiode kon optreden voor de kristallisatie startte,

2. het proces kan vrij eenvoudig volledig geïnhiblteerd worden,

3. de in de literatuur gegeven activators (I à 27 keton of alcohol) bleken soms wel en soms geen invloed te hebben.

Verder was reeds bekend, dat, daar slechts kleine hoeveelheden ureum ter beschikking komen, grote hoeveelheden ureumoplossing nodig waren.

, 1 Daarom werd

gezoc~t

naar andere uitvoeringsmogelijkheden voor een

extrak-, r

1

~l

tieve scheiding. Wel is nog geprobeerd het proces zodanig in de hand te krijgen, dat voorspellin~ gedaan konden worden. De negatieve invloed van een te groot aantal inhibitoren heeft dit vermoedelijk verhinderd. Ook met grotere hoeveelheden activatoren bleek over het geheel niets te

voor-spellen te zijn. Wel werden de reaktiesnelheidskonstanten grafisch bepaald uit de helling va~ de lijn: In cic tegen de tijd (fig. 9). De reaktie is

o

, l

, I

6 -Resultaat: oliezuur K =

a, a) )

m~n -] stearine K =

a, ) )

m~n -] palmitine K =

a, ) )

m~n -]

Uit de literatuur (2) waren gegevens bekend voor technische uitvoeringen van dit proces voor de scheiding van parafinen en isoparafinen. De zeer korte reaktietijden en de eenvoud van het proces hebben ertoe geleid, dat aan dit systeem vrij uitgebreid metingen zijn verricht.

Algemeen komt het proces erop neer, dat een bij huge temperatuur verzadigde ureum-water oplossing snel wordt afgekoeld. Het in kontakt brengen met het vetzuur kan plaat~vinden voor, tijdens of na de koeling.

De korte reaktietijden zijn waarschijnlijk een gevolg van de bijzonder goede verdeling van het water (activator) over de kleine ureumkristallen, die zijn ontstaan door de snelle afkoeling en de krachtige roerwerking.

Begonnen werd met een serie experimenten, die ten doel hadden iets te kunnen voorspellen over de kombinatie van kristallisatie- en reaktiemechanismen voor dit systeem.

Druppels ureumoplossing verzadigd bij

7a

o

e

vielen door technisch linol van kamertemperatuur.

Direkt zichtbaar was dat het valgebied ~n 3 delen was te verdelen:

]. een zuiver afkoelingsgebied, waarin nog geen kristallisatie optreedt door het ontb~eken van kiemen en voldoende koeling. Hoewel niet zichtbaar; kan vlOrden aangenomen, dat in de druppel een zeer goede

temperatuurve~effening plaatsvindt. Dit deel is dus volledig te beschrijven met behulp van warmteoverdracht door het grensvlak.

1

2. kristallisatiegebied.

l

1

Zichtbaar is een goede menging ~n de druppel door circulatie stroming van de kiemen. Zowel warmteoverdracht als massatransport van vetzuur vindt plaats door het grensvlak.

r :

r'

l.

7

-3. Diffusiegebied.

De druppel is door kristallisatie volledig star geworden. Dit deel

~s te beschrijven met vergelijkingen voor massatransport door dif-fusie in vaste stoffen. In feite is dit een geval van voortschrijdend reaktiefront.

Resultaten

-\vvJ

\

t-U~

'

~

Alleen bij ~h linol in de kolom werd een met 30% aan oliezuur verrijkte adduktfase gevonden.

In de verdunde vetzuur-benzeen mengsels is de vetzuurkonsentratie te dicht bij de evenwichtskonsentratie om in de korte valtijd een reaktie te kunnen geven.

De reaktiesnelheden zijn ~n dit oververzadigingsgeval groter als bij de konstante temperatuur experimenten.

Daar de filtraatfasen niet geanalyseerd konden worden, ,.;ras over rendementen niets te zeggen.

3.2.2 Reaktie in vat

==============

Uit de analyses van de, bij de vallende druppel methode gevormde addukt-fase, bleek, dat aan technisch linol met behulp van bij hoge temperatuur verzadigde ureumoplossing goede scheidingresultaten te behalen waren.

Hiervan uitgaande werd een serie experimenten opgezet, die uitsluitsel moesten geven over een eventuele technisch uit7oeringsmogelijkheid. Als doel van het meetprogramma werd gesteld, die gegevens te verzamelen, die noodzakelijk zijn voor een eerste procesberekening en wel zodanig, dat een kostprijsberekening kan worden uitgevoerd.

Uit de aardolie-industrie was het volgende bekend:

Hoe hoger de verzadigingstemperatuur van de ureumoplossing, hoe

b:~en voor de niet ingesloten f.qse.

Hoe lager de eindtemperatuur van het reaktiemengsel, hoe beter de samenstelling van de niet ingesloten fase.

r '

l

_

r:

.

, , 1

- 1

, J 8

-(I) en (2) ZlJn terug te voeren op het ter beschikking zijn van meer ureum.

3. Een oplosmiddel was noodzakelijk om de viskositeit van de

niet-ingesloten fase laag genoeg te houden voor goede en snelle filtratie.

4. Onder bepaalde omstandigheden was het mogelijk het addukt als pellets te vormen.

5. De ureumoplossingen waren uitermate stabiel ondanks de hoge temperatuur.

6. De opwerking van de addukt-fase was zeer eenvoudig, nl. toevoegen van een weinig water en opwarmen tot de oorspronkelijke verzadigingstempe-ratuur.

Deze gegevens leidden tot het volgende, direkt op een procesberekening ge-r ichte, ondege-rzoek pge-rogge-ramma.

Als vast werden aangenomen:

I. een ureumoplossing verzadigd bij 80°C werd gebruikt (80% ureum, 20% water)

~c'-~ 2. Als oplosmiddel werd gebruik gemaakt van benzeen, omdat de

~-metingen van Fetterly (lit. 3) in aanwezigheid van dit oplosmiddel werden uitgevoerd.

Onderzoekprogramma

~/:.

A. Bij konstante eind~~mperatuur en gew. verhouding vetzuur /benzeen/

B.

ur

~~

m

werd de

reaktie~ijd

gevarieerd.

Bij konstante reaktietijd, konstante gew. verhouding vetzuur/benzeen en konstante eindtemperatuur werd de verhouding vetzuur-ureum ge-varieerd.

c.

Bij' konstante reaktietij' d, konstante gew. verhouding vetzuur/benzeen/ -_I 1,,-...t..A.-~ . ...c.../~

ureum werd d€: eindtemperatuur gevarieerd.

D. Bij konstante reaktietijd,eindtemperatuur en gew. verhouding vetzuur/ ureum werd de ·verhouding vetzuur-benzeen gevarieerd.

r :

!

, J

~

1

,

,

I , J , 1 , 1 I

.

, 9

-E. Bepaling van de massablans

F. -Nagaan of in dit systeem pellets gevormd kunnen worden en zo Ja, onder welke omstandigheden.

G. Opwerking van het addukt.

Ad A

Invloed reaktietijd

De reaktietijd werd gevarieerd van 5 tot 30 m~n. bij een gew. verhouding vetzuurjureumjwater/benzeen gelijk aan:

0,93 0,23 1

2

De resultaten z~Jn gegeven ~n fig. 6. Hieruit blijkt, dat langere tijden betere linolfasen geven, maar dat de hoeveelheid linolfase afneemt. Reaktie-tijden groter dan 15 min. leveren echter nagenoeg geen verbeteringen.

De samenstelling van de oliefase verandert na 5 minuten (het eerste meet-punt) nog slechts \veinig.

Ad B

Invloed ureumhoeveelheid

De hoeveelheid ureum werd gevarieerd van 0,7 tot 2 delen ureum per deel vetzuur bij een reaktietijd van 5 minuten en een vetzuurjbenzeen verhou-ding van 2 : 1 (fig. 5).

Zoals te verwachten was, nam het percentage linol in de linolfase toe, de hoeveelheid linolfase echter af. De oliefase gaf wel te zien, dat het 1 inolpercentage toenam, maar dit \Vas niet erg duidelijk. Ongetwijfeld speelt hierin de niet reproduceerbaarheid van filtreren en vJassen een rol.

Ad C

Variatie van de eindtemperatuur

Uit temperatuur-tijd metingen in het reaktievaatje was gebleken, dat na 5 min. de temperatuur van de inhoud gelijk was aé:n de omgevingstempera-tuur.

[

~

[

~

[

~

, I I i

fl

l , 10

-Daarom werd bij grotere tijden de invloed hiervan nagegaan. Hoewel ver-wacht kon worden dat lagere eind temperaturen hogere linolkonsentraties

o

zouden geven, werd dit niet gevonden tussen 17 en 35 C. De verschillen-de eindtemperaturen gaven geen konsentratieverschillen, wel werverschillen-den verschillen-de normale konsentratieverschillen met de tijd gevonden.

Ad D

I nvloed benzeen

De verhouding benzeen/vetzuur werd gevarieerd van 0 tot 2 om na te gaan of besparingen in verdampingskosten hiermee te bereiken waren.

Uit fig. 8 blijkt dat in het gebied 0 tot 1 dl. benzeen per deel vetzuur de invloed gering was. Daarna gaat het verdunnen een rol spelen tot bij 2 delen benzeen in het geheel geen reaktie meer optreedt.

Dit volgt ook enigszins uit de door Fetterly gegeven evenwichtsHaarden:

I

!

Fetterly

I

Experiment

I

linol 10-2 10-) alles in mol vetzuur oliezuur 3.10-3

!

5.10-2

per mol benzeen

Ad E

Massabalans

De massabalans werd onder de volgende reaktieomstandigheden bepaald. G ew. verhouding vetzuur /benzeen/ureum/vlater

I

0,5 / Reaktietijd 8 minuten

Omgevings (eind) temperatuur 250C Gevonden we rd :

I

linolfase 80% linolzuur

I

18% oliezuur oliefase 45% oliezuur

I

43% linolzuur

I

0,25 60 gew.% 40 gew.%

I

Door het aanwezige ureum had slechts ingesloten kunnen worden 30%, zodat een deel van het vetzuur door adsorbtie zo stevig in de adduktpellets gebonden ~s, dat onder deze omstandigheden dit niet uitwasbaar is.

I

l

~

[

,

[

:

, j

~l

I

, J - II -Ad F

Vorming van een adduktfase in pellets

Onder toevallig gevonden roeromstandigheden werden in het reaktievat pellets gevormd. Deze omstandigheden werden bepaald, waarna enkele faktoren gevarieerd werden. Hieruit volgde:

I. De vorm van de roerder is van belang. Turbine en propellorroerders gaven geen pellets, alleen de gebruikte padlerroerder.

2. Verhoging van de tipsnelheid (1,5 x) bij gelijkblijvende energie per volumeeenheid had alleen kleinere pellets tot gevolg,

'/~" vV'o

,-'

.r .. '

I '"

'.; / 3. Andere verhoudingen benzeen/vetzuur dan 0,5 op I gaven geen pellets,

4.

De hoeveelheid ureum/water had geen invloed,

5. Verandering van de omgevingstemperatuur had (vermoedelijk v~a

"VJ" ... viskositeit) wel invloed. Alleen bij 25

0

_e

werclen pellets gevormd,

6.

Langere reaktietijden gaven een grotere verdeling van pelletdiameters.

Onder gemiddelde omstandigheden~

reaktietijd 8 min.

. 250

e

omgev~ngstemperatuur

vetzuur/benzeen 1/0,5

werden pellets met diameters van 2 tot 5 rmn gevonden. Zie ook appendix E.

Ad G Opwerking

Bij een temperatuur van 800

e

bleek de opwerking in 3 à 4 minuten uit te voeren, indien zoveel water was toegevoegd dat een ureum-wateroplossing, verzadigd bij 700

e

ontstond.

l:

4. [ : 4. 1 4.1. 1

r :

[

:

r l r ' l ,

~l

1

l

1

12 -PROCES

Vetzuur stroom (zie uitslaand blad voor flowsheet) =============

Een oplossing van ureum in water van 80o

e,

verzadigd bij 800

e

wordt in

e en ideale menger gekoeld tot 550

e.

Er ontstaat een kristalbrij , die met

~

een slurrypomp naar de reaktor R2 wordt getransporteerd. In deze ideale menger wordt de urellmbrij gemengd met het technisch linol en het

oplos-middel benzeen en gekoeld tot 2So

e.

Onder bepaalde omstandigheden

ont-staan dan pellets, met een diameter van 2 tot .5 nun. Het mengsel van

adduktpellets en filtraat wordt op het bandfilter M3 gescheiden. De

pellets worden eenmaal gewassen met zuiver benzeen. Deze wasvloeistof,

d ie ongeveer 15% vetzuur bevat wordt als oplosmiddel gebruikt voor de

v oeding in R2. Daartoe wordt eventueel aanwezig \-later afgescheiden ~n

settler V12, welke tevens als opslagvat dienst doet.

De band van het filter wordt kontinu gereinigd in water van 800

e

(H3 A)

(1 it. 5). Dit water wordt samen met de adduktp811ets naar een

warmte-wisselaar H4 vervoerd, waar het addukt wordt afgebroken door

verwar-ming tot 80o

e.

Via H3A wordt zoveel water toegp.voegd, dat een

ureum-oplossing verzadigd bij 700

e

ontstaat. De dispersie van waterig ureum

en benzeen-vetzuur wordt in de settler V5 gescheiden. Het vetzuur wordt

~n de destillatietoren T6 van de beQZeen bevrijd. Het vetzuur wordt in

H7 met koelwater gekoeld.

Het filtraat van bandfilter M3 wordt van eventueel aanwez~g water

ge-scheiden in V8, waarna in voorverdamper T9 een destillatietoren TIO het benzeen wordt afgedampt.

Ureum stroom

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

De ureumoplossing, die in settler V5 van de vetzuurstroom is afgescheiden, moeten worden gereinigd en gekonsentreerd. De altijd in ureum aanwezige biuret, die zelf niet storend is voor het proces en in water oplosbaar is ,wordt kontinu omgezet naar wel storende niet 0plcsbare stoffen. Deze

worden in het zelf~einigend kaarsenfilter MI3 af8efiltreerd. Om verder

te voorkomen dat ophoping van niet direkt schadelijke stoffen (inhibi-toren: zouten van vetzuren e.d.) maar in grote konsentraties wel scha-delijk, plaatsvindt, wordt kontinu een. deel van de ureum-water oplossing met aktieve kool behandeld (KI4).

L

L

L

L

·4; 1. 3

[

~

[~

r ' l . I ' " , , 1 l J 0-1 l J

4.2

'1

l )

rl

I , )

rl

- 13

-Konsentratie van de oplossing wordt bij verlaagde druk en 800e in HlS

uitgevoerd. De hieruit aflopende, bij 800e verzadigde ureumoplossing,

wordt in Hl weer gebruikt.

Benzeenstroom

=============

Het grootste deel van de benzeendampstromen is afkomstig uit T6, T9 en TIO.

o

T6 en TIO werken bij verhoogde temperatuur (120 e9)en verhoogde druk (3 ata). Om deze samen met de stroom uit T9 van 1 ata te kunnen kondenseren, wordt

een ejecteur gebruikt, die tevens alle ontluchtingen in het systeem aan-zuigt. Daardoor ontstaat overal een kleine onderdruk, zodat lekkages niet direkt aanleiding geven tot kans op benzeenvergiftiging. Alle benzeen en ontluchtingen worden in H16 gekondenseerd en gekoeld. Water en andere verontreinigingen worden in settler VI7 afgescheiden.

Om de hoeveelheid gespuide benzeen tot een minimum te beperken, wordt de ontluchting van H16 nog nagekoeld tot sOe in Hl8 met behulp van verdam-p ende freon.

N. B.

Materiaal eisen (lit. 13)

= ==============

Voor hete ureum-wateroplossingen moet of chroom-nikkelstaal (R.V. staal

347) of een polymeer (Poly-etheen of teflon) worden gebruikt.

Voor kristalliserende ureum moet één van deze polymeren worden gebruikt wil neerslag op wanden worden voorkomen.

Voor het oplosmiddel benzeen kan als polymeer alleen teflon en polyvinyl-alcohol worden gebruikt (het laatste is tegen water niet bestand),

ver-der ook roestvrijs~aal (R.V. staal 410). Voor vetzuur kunnen zowel de

---genoemde polymeren als roestvrijstaal worden gebruikt. In het hierna-volgende hoofdstuk zal steeds, als geen roestvrijstaal gebruikt kan worden, een voorstel worden gedaan voor de materialen.

Hl

Een ideaal gemengd vat met koelspiraal, waarin de ureumoplossing van 800e

L

[

~

, 1

, l

" , J , J , J

r

1

I /-' I

:.1'/

'i'

I' , 14

-Vanwege de agressiviteit van een gekonsentreerde ureumoplossing en vanwege de neiging van ureum om te kristalliseren op metalen oppervlakken, wordt gebruik gemaakt van een poly-etheen vat en van een met 0,5 mm gecoate

metalen koelspiraal. Het oppervlak van de koelspiraal moet zijn 3,8 m2

(Appendix C).

Uit sterkteberekening volgt voor het vat een minimale wanddikte van 0,1 mmo In verband met isolatie en niet in rekening gebrachte krachten wordt een wanddikte van 1 cm genomen.

Door een bepaalde verdeling van de koelspiraal over het vat aan te nemen, kan een dimensievoorstel worden gedaan:

diameter vat 0,6 m

hoogte vat 1 , 0 m

vloeistofhoogte 0,85 m

Om te voorkomen dat neerslag aan de '<land en aan de niet geroerde zij de

van de koelspiraal ontstaat, ~s een glijdend aan de roerderas bevestigde

schraper opgehangen, die door meesleuring rondbewogen wordt, langzamer dan de roerder en die zowel als baffle als als schraper dienst doet.

R2

E en ideaal gemengd vat, waarin de kristalbrij gemengd \vordt met vetzuur \

(;

en benzeen, het geheel gekoeld wordt tot 250C en de vorming van he t I\J J; , \I" ,. ' -,<.' , }:V'

de aanwezig-'

~

.... " L

addukt plaatsvindt. In verband met aankorstingen en vanwege

heid van bezeen kan geen polyetheen coating worden toegepast. Daarom moet polytetra-fluoride (teflon) '<lorden gebruikt, dat een iets lagere

warmte~doorgangscoëfficiënt heeft als polyetheen. Met een iets dunnere laag op de koelspiraal (0,4 i.p.v. 0,5 mm) is eenzelfde warmte over-drachtscoëfficiënt haalbaar. Vat en roerder bestaan uit metaal, gecoat met teflon.

Door weer een bepaalde verdeling van de koelspir~al over het vat aan te

nemen (app. C) kan het volgende dimensievoorstel worden gedaan:

hoogte vat 1,25 m (vloeistofhoogte 1,1 m)

diameter vat: 0,90 m

I . I . ,

I

[

.

I

l ,

['

l " l , I ' , L , r' , , l J '1

LJ

~

1

. 1

. 1 I , " , I l j

r

L.J

[

:

r

'

l

~

[

~ r ' , , • J 15

-Ook dit vat is uitgerust. met een los meebewegende schraper / baffle. Voorstel voor roerder: (zie ook appendix I) 3 niveau's op afstanden

o

van 25 cm met ieder 4 roerbladen, geplaatst onder 45 en een roerder-diameter van 45 cm.

M3 Bandfilter

Eenroestvrijstalen bandfilter, die kontinu wordt gewassen met heet water, \vaarin het addukt wordt afgebroken. Dit mengsel uit H3A wordt met het addukt naar H4 getransporteerd. Het geheel is in een dichte

kast geplaatst i.v.m. benzeendampen.

H4 Opwerksektie

Toegevoegd wordt zoveel water, dat de ureumoplossing bij 700

e

verzadigd is. Dit water wordt via H3A toegevoegd.

In verband met agressiviteit van hete ureumoplossing en de aanwezigheid van benzeen wordt chroom-nikkelstaal gebruikt. Warmtewisselend

opper-2 vlak: 3,5 m • Dimensievoorstel: totaaldiameter totaalhoogte 0,6 m 1,0 m (vloeistofhoogte 0,7 m) Lengte v.d. pijpen: 0,5 m en 88 stuks.

Eventueel zal gedwongen sirkulatie met een roerder moeten worden toegepast. Gemiddelde verblijf tijd 420 sec. (7 min.) •

V 5 Settler

"

Uit experimenten volgde een noodzakelijke gemiduelde verblijf tijd van

, j , •. /,/1 ...

600 sec. bij een plaatafstand van 0,1 m. 'f'Jy \,l~-l

1

'

. ./

J_ j." ' Dimensievoorstel L D 1,0 m 0,6 m T6 Benzeen-afdamptoren ~, :...JJI , (;-'-.~

Ondanks de zeer ·grote relatieve vluchtigheid van benzeen-vetzuur bij 1200

e

(230) zijn toch voor de scheiding enige schotels noodzakelijk.

[~

r '

I

L , r • f •

~

'

1

l J , 1 , J , , , J - 16 Voorstel:

3 schotels onder de voeding en 2 (spatplaten) erboven.

Daar de temperatuur 1200C is, zal een druk van 3 ata in de kolom bestaan

(fig. 10).

.,

V8 Settler ,

Identiek aan VS; de gemiddelde verblijf tijd 1S dan groter nl. 1070 sec.

:r9

Benzeenvoorverdamper

90% van de benzeen wordt hierin verdampt. Uitvoering: rechtopstaande pijpell met stoom om de pijpen (termosyphonwerking in de pijpen).

TIO Benzeenafdamptoren

Uitvoering identiek aan T6.

VI2 Settler

Identiek aan VS.

M 13 Zelfreinigend kaarsenfilter

Uit een schatting van de grootte van dit filter bleek V1a een berekening

een verblijf tijd van 5000 seconden en een ureum hold-up van meer dan 1000 Kg.

Dit is dermate kostbaar, dat beter een eenvoudig filter ingezet kan worden, welk na kortsluiting via een by-pass, te reinigen is.

KI4 Ak t ieve koo 1 ko lOl1unen

'/ _{) • Ct /} , ·0/' ./

I.v.m. regeneratie worden 2 kolommen gebruikt.

[ -<V-i ·· ",tY'w\~!/ . , 'V)I .... . ....,.IV... 1 1 ~ ... / ... (,~ "-Uitvoering:

Polyetheen buizen met een diameter van 25 cm, welke over 2 meter met

korrels van aktieve kool (~ = 0,001 m) zijn gevuld.

Uit berekening volgt een drukval over de kolom van 2 atmosfeer. Elke acht uur moet de kolom geregenereerd 'vorden. Dit kan vrij eenvoudig met water gebeuren. De snelheid van de vloeistof, betrokken op de lege

L

r ' t

,

'

'l

, J ,. --, • I - 17 -HlS Concentrator , ." .... ":'.," l ~ tv

\

... ,.ri

Konsentratie van de ureum-wateroplossing tot de verzadigi~gskonsentratie

b 1., J' 80oC. D _{aar e op OSS1.ng een emperatuur van 80}d l ' t 0_{C moet}

~

ouden,

_wordt

----

---het water afgedampt bij een onderdruk van 0,5 atmosfeer, in stand ge-houden door een stoomejecteur. Voor de hete ureumoplossing is weer chroom-nikkelstalen uitvoering noodzakelijk.

U i tvoer ing:

stoom om rechtopstaande p1.Jpen (thermosyphonwerking in de pijpen).

Af te voeren damp: 0,023 H2QjsID.i. 8.10-3 m3/s.

Reg~ling

van de

ureum-konsentratie dient te geschieden door meting van de t ichtheid (fig.

7).

,

~ -)

... )/') 1\.""

-H16 Kondensor - nakoe.ler yJ _A

e,v-:i/

" . _-,\'L

G ekondense.erd moeten worden: ')'\"\ l'r»-'~

o /

Een benzeendampstroom van 120 C en 3 atm en een benzeendampstroom van

800C en I atm. De hoge druk benzeen wordt in druk verlaagd in een ejecteur,

welke een onderdruk levert, vlaarmee de andere benzeenstroom kan worden aangezogen. Bovendien kunnen nu alle ontluchtingen, waar benzeen vrij kan komen, worden afgezogen naar de kondensor.

V 17 Settler

Identiek aan VS.

H 18 Nakoeler

o Alle inerte gassen worden tegen verdampend freon nagekoeld tot 5 C om benzeenverliezen en luchtverontreiniging hierdoor zoveel mogelijk te

~JJ~ '1 ' - - - - . ' - l " " f

'K 0 ',.LV" ., ~.J ( ' "

\'N ~J \Y' -r 'i ,vv

voorkomen.

Pompen en transportschroeven

Gewone transportpompen dienen geplaatste te worden tussen: u/"

'7'\/'\. ___ - 0 , h '-. . IJ..pî! \(l l, _- ;'

( J

~ (\,~ ~

~

J- Iv-L ' "

\ rvv

)

t

k-0\

(V'--~

'\G

1\ 1. M3 en V12 2. M3 en V8

Transportpompen, die tevens een overdruk moeten overwinnen:

.~-3. tussen HlS en Hl 4. voor K14 5. tussen V5 en T6 6. tussen T9 en TI0 / )

U

l~

[~

[

~

r

~

r :

r ' r

1

• J ' l 4.3 - 18 -0~ d.-~ '('~ , / ,w"" I

Tenslotte een slurrypomp voor de ureumkristalbrij tussen Hl en R2.

Voor de afvoer van het addukt van M3 naar H4 1S een korte

transport-schroef noodzakelijk. - , ) \"\",,

7

.

_"I

N. B.

Alle leidingen en apparaten, waar de verzadigde ureumoplossing doorloopt dienen te worden uitgerust met een te verwarmen buitenkant

Kommentaar

Bij de uitgevoerde experimenten en de daarop gebaseerde berekening dienen e en aantal opmerkingen te worden gemaakt.

4.3. I Op laboratoriumschaal dient nagegaan te worden wat de invloed van de

zuurgraad is. Deze zal vermoedelijk invloed hebben op de samenstelling

van de olie en linolfasen via de oplosbaarheid van het addukt. Verder zal er zeker invloed bestaan op de vorming van de pellets.

4.3.2 Vanwege aanwezigheid van ureum, waaruit onder vorming van ammoniak biuret ontstaat, zullen zeker ammoniumzepen in de ureum-water oplossing aan-wezig zijn.

Hiervan is bekend, dat zij de reaktie kunnen inhibiteren. Verder zullen zepen als oppervlakte actieve stof de scheidingen in de verschillende settlers ongunstig bernvloeden en in grote hoeveelheden zelfs onmogelijk

m~ken. Het is duidelijk, dat de zuurgraad van de ureum--\Vater oplossing dit

zeer sterk bernvloedt. Bij een technische toepassing zal deze oplossing

zeker een pH ( 7 dienen te hebben, zodat ionisatie van de vetzuren niet

mogelijk is.

'4.3.3 Nagegaan dient te loJ'Orden of andere oplosmiddelen dan bemzeen toegepast

kunnen worden. Hiervoor bestaan 2 redenen nl. de giftigheid van benzeen (appendix D) en een verbetering van de koeling in de reaktor door

ge-bruik te maken var een kokende vloeistof. Dit kan uiteraard onder verlaagde druk ook met benzeen geschieden.

. J 4.3.4 Vorming van pellets in de adduktfase.

11

, )

Daar de nu gegeven berekening geen zekerheid kan geven over pelletvoruling op technische, kontinue schaal zullen hieraan nog vrij veel metingen ver-richt moeten worden.

[

~

r

'

l " r ' • 1 - 19

-uit de parafinen industrie 1S bekend dat van invloed zijn:

de temperatuur het oplo smiddel

verhoudingen tussen de verschillende komponenten

Uit de literatuur bleek, dat voor alle kombinaties gebieden bestaan, waar1n pellets gevormd worden. Er is dus een goede kans, dat dit soort gebieden ook bestaat voor de vetzuren en de oplosmiddelen daarvoor. Vermoedelijk kan alleen in de praktijk exact worden nagegaan, welke

eis van belang is:

konstante dispersie

konstant vermogen per volumeenheid of:

konstante tipsnelheid

4.3.5 Het is zeer waarschijnlijk mogelijk, dat Hl en HlS gekombineerd kunnen worden tot één vacuümkristallisator uiteraard zonder recycle.

De bij' 70°C verzadigde ureumoplossing van

BOoe

zou dan door een onder- (~

druk ) \ vYrJ-"-\ . . " f - , . ; / \ t, , . . ; \ y ' \ I. 2.

voldoende water moeten kwijtraken en

een eindte~peratuur van 55°C moeten krijgen

""'\ ...

----

' -('.. ) " ' ; / -,--:) .v-J "r'l'

, 4.3.6 Tamelijk algemeen kan gesteld worden, dat een onderzoek op laboratorium-schaal moet worden uitgevoerd, waarbij de ureumoplossing gerecycled wordt, daar het gehele proses erop is gebaseerd, dat ureumverliezen beperkt

• 1

, I

,

l

· j

blijven tot 1%. Daaruit moet ook volgen, of de aangenomen 15% - stroom door de koolkolom KI4 voldoende is.

Corrosieve eigenschappen van gekonsentreerde ureumoplossing 1n aanwez1g-heid van benzeen dienen te "lorden nagegaan.

L

l

~

4.4

l~

[

~

r~

[

~

r ~ I l • r -, • J

, 1

• J · j

l

~l

20 -Apparatuurkosten

Code nr.

_I

Jaar prij s prij s 1970

Hl 1967 9.500 11.000 R2 11 18.500 22.000 _ M3 40.000 H4 1967 4.000 4.800 V5 2.000 T6 2 O. 500 H7 2.200 V8 2.000 T9 6.000 TIO 20.500 H 11 2.200 VI2 2.000 MI3 10.000 KI4 3.600 HlS 1967 4.000 4.800 HI6 11 3.300 4.000 VI7 2.000 HI8 1.800 ejecteur (kompl. ) 4.500 benzeen<.>jecteur 1.500 transp. schroef 2.000 7 pompen 28.000 freoninst. 1.000 TOTAAL 195 . .500

======

========

-De pr~Jzen van de apparatuur z~Jn afkomstig uit het Webci-prijzenboekje (lit. 10) en uit mondelinge gegevens over recer.te bouvaktiviteiten bij Unilever-Emery te Gouda.

•

(~{ _V 1 '"

u

r~ L , r '

l

2\

-De oudere prijsopgaven z~Jn aangepast door per jaar een stijging van de kosten van 6% in rekening te brengen.

Om uit de apparatuurkosten een schatting te kunnen maken van de totale bouwsom is van het vo~ende rekenmodel gebruik gemaakt.

apparatuur 100 installatie 70 bouwkunde 40 elektra 20 meet- en 20 regeling DIREKTE 250 KOSTEN

---Apparatuur wil zeggen, de prijs van de niet geinstalleerde apparaten. Installatie wil zeggen, arbeid en alle voor installatie noodzakelijke

materiaalkosten (leidingen, fundering, afsluiters, isolatie, verf etc.)

Bouwkunde wil zeggen, het komplete gebouw inklusief controlekamer en arbeid.

Elektra wil zeggen, alle elektrische installatie, inklusief arbeid, voor ZOV8r niet verwerkt in apparatuur.

Meet en regeling. Kosten en aanleg van alle meet- en regel instrumenten, gedeeltelijk registr8rend op afstand, gedeeltelijk ter plaatse.

De direkte kosten dienen vermeerderd te worden met 10% B.T.W. en 10% onvoorzien, zodat de totaal direkte kosten bedragen: 300.

D.w.z. Direkte kosten:

3,00 x 195.500 ::!.. f

600.000,--Vaste kosten per jaar

een operator ~n volkontinudienst f

120.000,--reservepersoneel (10% van arbeid)

12.000,--beheerskosten

23.000,--huisvesting (75 m2 à f 40,--) 3.000 afschrijving:

10% van direkt kosten m~nus B.T.W. en bOU\.Jkunde

45.000,--TOTAAL f 203.000

[

~

I '

:1

fl

, J 22

-Variabele kosten per ,iaar

~tJ. )h",-»~ir

reparatie en onderhoud f

20.000,--storingsdienst

3.000,--schoonmaken

3.000,--elektra 30 x 7600 x f 0,034 23.000,--koelwater (uit koeltoren)

7600 x 12 x f 0,05 4.600,--L.D. stoom 7600 x 0,61 ureumverlies 83 ton à f benzeenverlies 55 ton à f TOTAAL ====== x f 10,90 250,-- 800,-- 50.000,-- 21.000,-- 44.000,--f 169.000

--=========:!====

Het uurtarief voor de variabele kosten wordt bepaald over het maXlmum aantal machine-uren (= 7600 uur/jaar). Het uurtarief voor de vaste

/ kosten wordt bepaald over het nominal aantal machineuren (= 6100 uur/

i jaar).

uurtarief variabele kosten:

169.000 7600

uurtarief vaste kosten:

203.000 6100 TOTAAL uurtarief ====== f 22,20 f 33,20 f 55 40

=====:!===

Intrek: 910 Kg per uur aan technisch linol~uur, d.w.z. toegevoegde waarde per Kg intrek:

F 0,061

(zie ook U-E-standaardformulier) pag. 24.

Voor de bereiding van 1 kg 80% linol dient te worden verwerkt: 1,67 kg technisch linol. De kosten hiervoor bedragen 1,67 x 0,061

Hierbij ontstaat:

0,67 Kg bijprodukt met samenstelling: 45% lir..olzuur

45% oliezuur

. " ,

[

~

l , , , r 1 t I 1 I , I r ' I c ! r , !

il

, ) 23

-Resultaat: Zief fig. 13.

P.M.

Hierbij is niet ~n rekening gebracht de rente over de bouwkosten, daar

de rente hierover bepaald moet worden uit de produktopbrengsten.

i r

1

i

L ,

.

!

I

[~

1

[ :

I

H'

!

l , i i , ( , i

i

I

l

j

!

!

I

!

.

'

j, ! , J , , • I

(

1

24 -Verwachte Normale BEGROTE HOEVEELHEDEN bezetting bezetting KOSTENSOORTEN

1+---

Tarief . VARIABELE KOSTEN Primaire kosten Secundaire kosten

~---~---~---~---+----+---

---=D:...:.i:.:.r .

.!:p

.:::c

r

~s.:::

on

~

e~e.:...1

. .:...m.:....::.;an.:...n,:.:e.:...n _ _ _ _ __ + _____ I-- - - - i l- - -T-r,c...an:...:.s-'-p-'-o,r-t- -_ _ _ _ _ 11- -

J

,

2Q

•

.

OOC 3

r-

~--~-

5..,

..o.O

.e

.

1_~" _ _ .~. ___ v_ro_u_w_e_n _ _ _ _ _ _ -r ______ I---i1.:...4.:::0---'R.:.:e~p.:...:.e:...:.nc...0c...n:.:.d.:.:er:...:.h.:.:o.:.:ud~ _ _ _ ~--- ~~flQC~----

--Centrale werkplaats

In dir, salaris Onderhoud materloal

Direkte uren Werk van derden

Machlne·uren Kwantiteit Inname .. produktie 41 StorinQsdienst 7i 00(' Totaal 40/41 42 Schoonmaken _~

_OO

_C

43 Lozingsrechten

44 Verbr. en onderh. gereedsch.

Totaal 4 0 / 4 4 1 . . . . A . . . O o . o r .-11

oo

r

r-________________ ~--~---;---~r4-6--EI-ek-tr-a~1~i'O~x7~'6~IIO~Q-K_W_H-v~~~411---~_2~~.~ODC

KOSTENSOORTEN t - - - i T a r l e f VARIABELE KOSTEN: 10 Direkt loon -.--M~nen - ' - o p e r a t . Primaire kosten Secundaire kosten Gas Torenwater 1 2x7600m~ ~ - - - - 4 _4.600 Welwater m3 IJssejwater m3 Vrouwen (."'~_ - Drinkwater m3 ---~~~-~--,t---+_----,,---~---1---

--Perslucht m~ -

_

-.-A

.

OiL

Loon derden MD

Stoom Lr:Q.&.1.JÜ.6.~

ill...5

~_ ~iQ...QlliLl

---~----r_----~r_---~I.--- HDm . .

r __ ~T~o~ta~a_ll~O _ _ _ _ _ _ _ _ +-_ _+---_+---~I---H-D-z--- - •

_2_0_I_nd_i_re_k_tl_o_on _ _ _ _ _ _ .~--t---t,---,,---~-~---4---~

- Totaal energlevcrbr, (28.0) _ - - '

47 Verbr. hulpmateriaal 6 S . 000

=--

J

Totaal vilriabele Kn :;:> 0 c:::; On(: 7 R...oo.cJ 21 Salarissen Totili11 10-21 VASTE KOSTEN:

!

---~---It-s-'O-~~U~ls~v~e~st~in~g~~---(2-6-0-)-rr---t.--- - - - -- -- ',

__

.15...

m2 à

~

.-

---t-

----

I---

-

I~

0.0

'01

23 Sociale kosten ' Mannen

78

%

% Vrouwen % - mZ _{à f -} ~ -~~~-~---~I---;---_;---II---·I---- ----~r---I Salarissen % r---t---I---!t---\---!---!---I

L-_~T~ot~n~al~I~0.~2~3 ____________ +_--~---~---~~1I:.:.5-1~A~fs~c~h~r0~·v~in~g~e~n~---.L~~. ' _________ 1

, ' 24 Rese.rvepersoneel (21.2L ----+---f~ 2. 0001l.--"J~·4J...5'..:..::::.0~.~0::...;0:::.0~ _ _ _ __+'--'0~%L.:.0_1·,.f----_-+'--4.J..5-'-".-_0~:....:o:::.n4'>

_2_5_B_e.h.,.e_e .. rs_k_o_st_e_n ____ -'--(1_9_0l, -

-..2.3 •

000 ..::5.:::3...:...',..::s.::.su:.:.r.:::an~t,:.:le..::s _ _ _ _ _ _ _l---+---t.- - - -_ - -.ii

ld. (21.0) - Belastingen

-ld. (23.2)

ld. (23.3) Totaal vaste kosten

26 Bedrijfsschool (11.6) Totaal generaal _{I/or.:: .onn1 (.7 .nod}

27 Bedrijfsbureau TD (23.3)

SPECIFICATIE van de DEKKING

29 Overige kosten:

Intern _trans~.:..or:.:.t ___ __'_(::.:20:.:.-5::.<)_I----1----_----I---~II--=--__=_---::--=---=---t-.---

---1 _ ___ V_e_rv_o_e_rm_i_dd __ e_le_n ___ ---'--(2_0_,2-'--f) , _ __ ~--~--+_----~t...;T=-"'oc-"'-tale v a r i a b e l e kost.Q.-n= _ _ ,--_,- -- - - t

1 - - - . - - - 1 - - - I- ---t---If;fl--1L.>6oL-9,LJtu.O"-"0'-"0'-",_--4' : p e r U1.u:~illO.oJ,-I----­

f

/2,20

- ---4----+_---+_----__ --~~---,--.--.----

--I---~---I---_f_..,.---"..T.o.ta]

e va ste ko.s

...

t...::e;..,o.n

...,.. _

__

--:-_

_

t

-I---I--r--~----tr----tl~ 2 0 3 . 0 0 0 , - : p e r u~rJJ.~6~1~0)~,0)_4 _ ___ . _ __ 1---~----I----I---~I---~t_~20u--~-·---4

I---+----I---t---~~~êr

f

55. 4.Q _ _ _ ---+ ______ ,. ~~---r_~r_----_1~---H---~---4 _{11~f1(1!e"eAH;!l} Vûûf ,,".oard: TRANSPORT 1:;:>0 OO( ~ c:::; nor

Alle bedragen zijn oriëntatlebedragen . biJ do geplande bezetting; alleen de tarieven zijn bindend. Afd.·chef CA BEA SPECIFICATIE KOSTENBEGROTING Afdeling: Ureum:-addukt

-BB

I Budgeljaar: . 19101971 Datum: o k t o b e r 1970 Direktie 13.130.8016908

, I

:

]

~l

25

-VERGELIJKING UREUM - WATER EN UREUM - METIU®OL PROCES

================================================~=====

Kostprijsberekening methanolkristallisatie proces.

Uitgegaan wordt van:

]. Intrek ~s gedestilleerd technisch linol, d.w.z. vacuumdestillatie

van de oliefase vervalt,

2. Bereid wordt 80% linolzuur door te koelen tot 250C en te wassen met

koude methanol (111 uit lito ]);gedestilleerd technisch linol wordt bijgemengd.

De berekening wordt nu identiek aan die voor ureum-water procesvoering opgezet in verband met de latere vergelijking.

Na de bespreking met Unilever-Emery werd de totale bouwsom ~n tegenstelling

tot lito ] gesteld op fl. ].600.000,--. De apparatuur voor de terugwinning

v~a extraktie van tolueen en methanol uit het azeotropisch mengsel wordt

hierbij niet in rekening gebracht.

Vaste kosten: lonen huisvesting af-Schrijving 15 5.000,-- 160.000,--! 320.000,--Variabele kosten: storingsdienst schoonmaken elektra 20 x 7600 x 0,034 torenwater 170.103 x 0,05 waswater perslucht stoom L.D. 24.103 x 10,90 hulpmaterialen: tolueenverlies (1% à f

80,--)

methanolverlies ureumverlies ~ afschrijving 10% over fl. 1.300.000,5.000, .. - 5.000,-- 5.500,-- 8] . 500,-- 261.000,-- 80.000,-- 30.000,-- 130.000,--

557.000,--[

~

[

~

,

.

, ' _,

~l

l

' l , J ,

,

• J 26

-Variabele uurkosten (7600 uur)

vaste uurkosten (6100 uur)

Totale uurkosten

D.i. per kg. voeding: fl. 0,109

I 73,30

I

36,--I 109,30

Voeding Dit levert

ton technisch linol per uur 0,59 ton 83%-ig linolzuur 0,41 ton 35/55 oliefase

Voor de bereiding van 1 kg 80%-ig linolzuur moet worden gemengd:

0,840 kg 83%-ig linolzuur met 0,160 kg technisch linol

Voor 0,840 kg 83%-ig linolzuur te verwerken: 0,840

0,590 1,42 kg T.L.

wat 0,58 kg bij produkt levert.

Te maken kosten per kg 80%-ig linolzuur:

1,42 x 0,109 I 0, 155

Zie voor resultaat fig. 14. In deze figuur ZlJn tevens de gevonden waarden voor het ureumwater proces uitgezet.

Er blijkt uit, dat afgezien van de noodzakelijke terugwinning van tolueen en methanol uit hun azeotroop, de verschillen in kostprijs minimaal zijn.

Toch zal zelfs bij een zeer goedkope mogelijkheid tot scheiding van de azeotroop besloten moeten worden tot het ureum-waterproces. Nl.:

1. In het ureumwaterproces is handling van de vaste stof ln en direkt na

slechts 1 filter noodzakelijk.

2. In het ureumwaterproces lS reln::.glng van de ureumstroom, indien

nood-zakelijk,via de aktieve kooQkolonunen voor 100% mogelijk. In het

methanolproèes, vanwege de aanwezigheid in de vaste vorm van het ureum, slechts met zeer veel extra kosten .

L

....

L , I I • , ,

~~

,

r

3 . - 27

De mogelijkheden tot het starten en kontinu bedrijven van het ureurn-water proces zijn aanzienlijk eenvoudiger. De beide processen zijn

Î

beter met elkaar te vergelijken met een

\ prijs, nl. met de return on investment. prijs voor de voeding

andere methode dan de kost-Daarvoor wordt uitgegaan van:

~ i , ' l, I. \ . , / \

het bijprodukt

f 1,20 per kg

f 0,60 per kg het 80%-ig linolzuur f 1,80 per kg

iAls direkt te betalen verliespost worden voor beide mogelijkheden de indirekt bouwkosten (lit. 11):

r

'kosten opgevoerd, te weten 34% van de totale direkte

li'

\~lJ)~'

G.lLL\.~

Lt

\~

J \,;.\,

voor het ure~mwaterproces (u/H) f

205.000,--ureummethanolproces (u/M): f

540.000,--.~ 'J/I}I\..N l l,l]" '

/i.J

~ ~

\\-$;~":" '.v~ ""'.'; fit, .

:r

yv v VV I'-<IV· 2

Verder wordt verondersteld, dat in het Ie jaar

~

en in het 2e jaar

3

van de mogelijke

p~~t~e

_

wordt geleverd. Hiervoor moet in het 1 e

~

_

2e jaar

~

van de variabele kosten worden gemaakt. De vaste kosten worden steeds

vol-1 edig gemaakt.

Per kg 80%-ig linolzuur geldt:

u/H _u/M

kosten voeding 1 ,66

_·

1 ,20

=

2,00 1,58

_·

1 ,20

=

1 ,90 opbrengst bij produkt 0,66

_·

0,60

=

0,396 0,58

_·

0,60

=

0,348 opbrengst linol (80%) 1

_·

1,80

=

1,800 1

_·

1,80

=

1,800

-vaste kosten 203.000,-- 320.000, -totaal kosten _315.000,-- 690.000,--Produktie 1,4.10 kg 6 1,8.10 kg 6 Opbrengst 275.000,--

445.000,--af: totaal kosten 315.000,--

690.000,--saldo

-

LIO.OOO,--

-

245.000,--af: indirekte kosten 205.000,-- 540.000,--Verlies Ie Jaar

-

245.000,--

-

785.000,--[

~

r-' r , , 1 , 1 1

:

]

~l

I

i

I

I

_I

!

I I

i

I

I I

I

I

I

28 -u/H u/M 2e jaar: variabele kosten 112.000,-- 370.000,--vaste kosten 203.000,-- 320.000,--Totáal kosten 315.000,-- 690.000,--Produktie 2,8. 10 6 kg 3,6.10 kg 6 Opbrengst: 550.000,-- 890.000,--af: totaal

-

kosten 315.000,-- 690.000,--Saldo + 235.000,-- + 200.000,--3e t/m 10e jaar:

Totaal kosten per jaar 372.000,--

877.000,--Produktie 4,2.10 kg 6 5,4.10 kg 6

Opbrengst 825.000,--

1.335.000,--af: kosten 372.000,--

877.000,

-Saldo + 453.000,-- +

458.000,--Wordt nu de gemiddelde return on investment gedefinieerd als het quotiënt

van de som van de gemiddelde jaarlijkse winst plus de afschrijving en de

investering dan is (lit. 19):

u/H Gemiddelde jaarlijkse winst:

u/M

1/10 (8

*

453.000 + 235.000 - 245.000)

Return on investment:

361.000 + 45.000

600.000

Gemiddelde jcarlijkse winst:

1/10 (8 ~ 458.000 + 200.000 - 785.000)

I ~. -' ~

308.000,--r .. I I.J r , r , , J , ,

,

1

Return on investment: 308.000 + 130.000 1.600.000 29 -27%

Voor een grafische benadering van de pay-out time z~e fig. 15. Daaruit volgt voor u/H een pay-out-time van 3,3 jaren en voor u/M het dubbele hiervan.

Tot slot kan derhalve gesteld worden, dat het ureum-water proces,zowel wat betreft uitvoerbaarheid,als wat betreft financieel ekonomische as-pekten aanzienlijk gunstiger is.

-~

30

-I '

L

6. LITERATUUR

l~

1. De Beukelaar, Mathot, Mulder

[

~

2. Hoppe, A.

[

~

3. Fetterly, L.C.

[~

r' 4. Berkel, prof. ir. F.C.A.A. van

! 1

5.

6. Habe, K.A., Domask, W.G.

7. Perry, J. H. (ed.) , J , 1 8. Weast, R.C. (ed.)

~

1

9. Dreisbaeh, R. ) O. Webei 1 1. Guthrie, K. M. 12. Peters, M.S.

!1

Intern rapport, T.H. Delft, juli 1970

Advanees in Petroleum Chemistry and refining, vol. VIII,

Ed. J.J. Me Ketta, 1964

No~. Stoichiometrie Compounds,

Ed. Mandeleorn, 1964

Kollegediktaat , T.H. Delft, 1965

Ned. Patent aanvrage nr. 216490 (1957)

Petroleum Refiner 31 (1952) nr. 3 31 (1952) nr. 5 31 (1952) nr. 7

Chemieal Engineers' Handbook, McGraw-Hill 1950

Handbook of Chemistry and Physics Chemieal Rubber Company 68/69

Handbook of Poisoning, California 1963

Prijzenboekje, uitgave N.A.P., 1967

Chemieal Engineering, maart 1969

Plant design and Eeonomies for ehemieal engineers (1958)

r

I

I

LJ r '

,

,

. 1

~

1

13. Jastrzebski, Z.D.

14. Redlich, A., Gable, C.M.,

Dunlop, A.K., Millar, R.W.

15. Schlenck, H., Holman, R.T. 16. Truter, E.V. 17. Loury, Heliot 18. Rigamonti, Riccio 19. Hur, J.J. (ed) 31

-Nature and Properties of Engineering Materials

J.Am.Chem.Soc. ~, 4153 (1950)

J.Am.Chem.Soc.

21,

5001 (1950)

J.Chem.Soc.

21,

2416 (1951)

R.F. Corps Gras,

1,

488, (1955)

Gasz. Chim. ital. ~, 521 (1955)

Chemical Process Economics ~n Practice

(hfdst. 6)

New York 1956

[

I

r ., l ,

,

,

, 1 F I G URE N , 1 , 1 • J

n

-

-U

0,1

,

0

oe

"

-

-L

0.

,

tinoleenzuur

0

E

l~

,

:J

C!J

L...

,

:J

L

,

N

.

L...

cu

[~

,

,

>

_e

linolzuur

C!J ,--....

,

>

l.

0

.a

. r 1

e

10~

Cl)

cu

N

,

,

c

c

cu

(IJ OJ ..0 .

,

N

_c:

C

--eu

.a

c

. 1 OJ C +J

.-

e

cu

~ tO , ~

.-

...,

U)

u

c:

l'!

0

u

, 1 _\6-

.

(f) ~

-, J

₀

.c.

E

.-

u

, 1

~

c:

10-

cu

:

1

>

QJ

'"

C

,

1

>

co

-0

.1

(I)

.c.

.::e.

:::'\

-,

1

~ C!J

c

l

.c.

...

cu

co

-a.

I

~l

_10%

_{°K-1 )}

E

cu

~

I

-il .

10

30

34

36

38

rl L..J

l'

[

~

[

~

[~

[~

r , r , · j · 1 , 1 , I

, 1

• J

: 1

: 1

."",.,.,-

...-" , .""" .""" ~

...

_...

...

...

-...

, 1

: î

I-

is

O=c:~~~

~l

/

, /

...

"'-"

~l

FI GUUR 3: elementai r

.

cel add uktkr

i

stal.

n

-

l~

L

[~

120

[

~

[

~

_{T-X diagram}

_van

_ureum-water

r~

1

J

100

( , I t _

,

,

80

,

,

, , , 1

60

L

, 1 . J : j

: 1

40

: 1

5

~

1

20

~1

~l

n

HO

_2.

20

40

60

80

=:J

~

----.;

---.J

---' ~

..

~'~'---' ~

r---

r-:-=

90

501-

-;f!.

1

40

1

0

•

~

~ Ol

0,5

UREUM

-afhankelijkheid

T

=constant(

25° C)

t

=

constant ( 5 min.)

linolzuur in linol fase

oliezuur in

linol

fase

·

fig.5

0,6

0,7

0,8

Q9

1,0

1,

1

1,2

t3

1.4

1,5

1,6

::=:J

~ ---.J

---J

I...---..< _{J ~} ,-.-.-...., r---.. _{) ~} r - - - r--_L ·

---90.

i , A

80

1

50t-~

I

I

0

10-rvo

-afhankelijkhe id

T

:constant

(25°C)

ureum/vetzuur constant

(0.93)

. %

l inol in linolfase

~

-/0

olie

ti · u

e

%

linol in oliefase

Q) 010

ol i e " . ,

t::l

fig.6

,

,

I •

20

~5

o

I

5

1b

15

IJ>

tijd in min uten

-:=J

~

-.-J

'-"-'

~ ~

90

80

70

60

50

40

lC

~

_" ~ o

c

-,

t1)

c

3

ai

:J

o

"'0

-o

(Il (Il - "

:J

u:l

10

30

40

..

--<::Ic:..

50

60

70

,...---, ~ ~ r - -, r---- , . -.J J J L . J ~. -... .J L ~

oplosbaarheid

van ureum

·

in water

·

en dichtheid van deze oplossingen

-)

_-

----t>

_{.. '.'.}

:..

_{, .}

f"

_Ig

7

~

.

80

100

120

1,18

-

L-W

a..

0)1.16

..::.::

"'"

"~115

Q),

.c.

_...,

..c.

u

~114

I

1,13

\12

=--.=J

---'

1

90

I

x

r

BOr

I

linol

in

linolfase

70

c.a

60

~

.

_~ o

50

40

r~ --I ,.---, ~ ,-~ ,----, ,---.. r - - - - ' ~ ,J. '- J ~ ~ L. L

BENZEEN

-afhankelijkheid

t

=

constant

(2S

°C)

T

=

const

a

nt

(8

minJ

ureum/vetzuur:

0,80

30

olie

in

linolfase

b

-

-20

) 1 , .

>t.--1

0

o

1/2

1

11/2

fig.8

gew. delen benzeen/deel vetz

u

ur

----I~

:=:J

~ ~ - - - . J 4 4 ~ ~ ~

c--'

r--

r----=

100xc/c

_o

overal\

reactiesnelheidsconstantenbepaling

..

~

,

--

~

~. ~ ~ r -~. ~-

\.::\

C1S

0

___________ C 16

0

1

l

I

I

I

elS

1

I

f

ig. 9

I

25

~

tijd

(min)

5

10

15

20

r \ \ L j (

,

I

L

₁₀

L

[

~

[

r~

r' I L.

1

r 1 , J • ,

,

, ) \ I

: j

0.1

r ) I \ )

Dam

pspanning

Benzeen

C)

..--

_.

0)

t

emp.

oe

----r..>

Q01~~~~~

__

~~

__

~~~~~~~

o

15

30

45

60

75

90

105

120 135 150

-. _, ---... - - - . . J - - - '

-'

~~~k ~

r-:

1

1

1-

c;to

i

/2

1/41-I

.25

- -

-grafische benader in

9

van het gemi ddel de

l

inol perc entage

van

de linol

fase

uit

een ideale

menger met

"'t

=

16

min.

0:48

I

I

.50

.75

- -

--I

I

I

I

1..0

0=32

I

1.25

th:

I

I

1.50

1.75

OJ

en

~

-

o

c

.-

-::4o

_o

d

....

.5

-J

~

I

2.0

~ o

~

-475

1

fig.11

OJ Cl

50

-i2~