Synthese-gasfabriek der methanol-synthese

"..---~ - - - - -f i .. 'f ~ j.

S

Y

N

T HES E

-

G

A

S F

A

B R

lEK der ~·mTHAHOL - SY!T~EESE NG TET SOEI

r - - - -- - - - .-I i • Geschiedenis -1-METHANOL - SYNTHESE

Dertig jaar geleden wer& synthetische methanol nog niet op com-merci~le schaäl gemaakt, doch werd verkregen door droge destillatie van houtafval (houtgeest). Methanol werd vroeger hoofdzakelijk als denaturant van aethylalcohol gebruikt, naast grondstof voor verdere

synthese-doeleinden.

Reeds in 1905 had Sabatier de theoretische mogelijkheid inge-zien om methanol synthetisch te maken door een katalytische omzet- . ting van koolmonoxyde en waterstof. Doch eerst 15 jaar later ~.~ het Patart in Frankrijk en een groep bij de Badische Anilin- und

Sodafabrik gelukt dit met succes uit te voeren. De Duitse groep ha. in 1913 een patent verkregen op het gebruik van zink en chroomoxy- 5 den als katalysator voor de synthese, hoewel het patent van Patart

('t

in 1921 eigenlijk pas een uitvoerbaar proces aangaf. Dit patent

noemde metalen, hun oxyden en zouten, als katalysatoren voor de reactie. Als reactie-omstandigheden werden genoemd 300-600°c. en 2235-2940 paig. mét een volume-verhouding van waterstof-koolmonoxyde van 2 tot 1.

De Badische Anilin- und Sodafabrik, met veel ervaring op het gebied van het Haber proces (7), bracht echter in 1923 voor het eers~ de me-thanol-synthese op commerci81e schaal met succes ten uitvoer. Deze fabriek werkte bij een druk van 100 atm. en een temp. van 400°C. en produoeerde 10-20 ton per dag. De prijs toentertijd was minder dan de helft van die van methanol uit hout.

Verbruik van methanol

Het verbruik van methanol in de wereld neemt geweldig toe.door . de opkomst van de formaldehyde-kunststoffen. Amerika produoeert

in 1953 600.000 tO~Lmethanol, waarvan de helft gebruikt wordt voor de oxydatie tot formarhyde. 2/3 van het overblijvende deel wordt in

Amerika verkocht als antivries in auto-radiatoren. Het gebruik van methanol om het bevriezen van auto.-radiatoren te voo1"komen is van recente datum. Slechts een klein percentage van de productte dient als denaturant in aethyl~loohol. Voor a~dere doeleinden zoals oplos-middel wo:rdt ongeveer 13% van de productie gebruikt. Een geregelde uitbreiding van de productie is te verwachten, daar er steeds nieuwe gebruiken van het product worden uitgevonden, zoals in de laatste tijd als brandstof in jets en rockets.

Methanol wordt in Nederland nog niet gemaakt, d~ar men dit product en het hieruit door oxydatie verkregen formalhyde, veel goedkoper uit het buitenland kan invoeren. Doch om strategische redenen moet Nederland volgens Krugers Dagneaux (1) te allen tijde en onder alle omstandigheden in eigen behoefte kunnen voorzien. De behoefte van Nederland aan methanol bedraRgt naar schatting 4000 ton/jaar, waaronder inbegrepen is de verdere verwerking tot formal~yde, hexamethyleentetramine en penta-erythritol. Dit bedrag is gebaseerd op de onderstaande naar schatting ingevoerde hoeveelheden in 1952:

Methanol Formaldehyde (37~) Penta-erythritol Hexamethyleentetramine 1000 5000 600 200 ton

"

It ft

Bovenstaande redenen rechtvaardigen dus alleszins de oprichting van een methanolfabriek. Daarom zal in het hierna~olgende de berekening

- - - ---~ ---~--- -I -i

I

\

I

--

-

-2-van een synthetische methanolfabriek worden gegeven met een dagproduc-tie van 50 ton. Hierbij zal men uiterasrd rekening moeten houden met het toenemende binnenlands verbruik en de grotere exportmo-gelijkheden.

Synthesegasfabriek voor de methanolsynthese Inleiding

Processen voor de productie van waterstof en synthese-gas op grote schaal komen vrijwel overeen.

De

verhouding van H2 tot CO in het synthese-gasmengsel varieert van 1 tot 2. Om de kostprijs zo laag mogelijk te houden, moet men uitgaan van goedkope genera-tor- of reformer-brandstoffen. De voornaamste processen zijn de vol-gende:

a) Winkler, vergassing van fijnkool in pseudo-vloeibare phase bt Koppers, vergassing van poederkool in suspensie

c) Lurgi, vergassing van fijnkool in vast bed onder druk d) Thyssen-Galocsy en Leuna, vergassing van grof kool en

ver-wijdering van de as als gesmolten slak

e) "Re-forming" van koolwaterstoffen met behulp van stoom (C02)

en/of zuurstof

De bereiding van synthese-gas uit aardgas, bestaande hoofd-zakelijk uit methaan, lijkt oms aantrekkelijk, daar er in Twente mo-menteel gasvelden gevonden worden. Gebruik van aardgas voor de

synthese-gas bereiding is wel het goedkoopste proces, vooral ter plaatse van de vindplaatsen (1,2). Bovendien is het beschikbare aardgas in Twente, waar wij ons voorstellen de fabriek voor de me-thanol-synthese te vestigen, in voldoende ~ate aanwezig om de op-richting aldaar economisch te verantwoorden. De

30Pbreng sten van het veld te Tubbergen wo~d~n geschat op 30.000 m , dat te Wanne-perveen op circa 100.000 m?, mogelijk zelfs 170.000 m3 per dag, gedurende ten minste 10 jaren.

Rest thans nog de vraRg, of wij de bereiding met behulp van stoo~ en/of zuurstof zullen laten plaats vinden. De reactie van stoom (of' 002) met methaan is zeer endothermisch. Kostbare

buizen en regene.rator-ovens zijn vereist en belangrijke bedragen aan kapitaal moeten worden gestoken in warmte-wisselaars.

Gedurende de laatste jaren toont men grote belangstelling voor een proces met een sluitendtwarmte-economie. Voert men namelijk tege-lijkertijd met de stoom ook zuurstof toe o~ het methaan, dan wordt de benodigde warmte voor de reactie CH4-stoom geleverd door de

reactie CRll-zuurstof, die exothermisch is. Door een juiste keuze van de hoeveelheden behoeft men dus geen extra warmte toe te voeren. De uitvoerheid van dit laatste proces is echter economisch beperkt. Men moet dan een kostbare zuurstof-fabriek oprichten, wat alleen verantwoord~ls bij fabrieken die zeer grote hoeveelheden synthese-gas gebruiken (3,L~). Beschouwden wij de methanolfabriek als een nevenbedrijf van een ammoniakfabriek, dan zou bovengenoemde probleem niet aanwezig zijn. Ook de voorziening van C02 dat wij later in het bedrijf nodig hebben, zou daarmee ook opgelóst zijn. C02 kan men echter ook winnen uit de rookgassen, bv. door absorp-tie met behulp van aethanol-amine-oplossingen, (zie 4,~,12) zodat wij een op zichzelf staande methanol-fabriek kunnen oprichten.

tJ

-3-Hier in dit schema wordt

di

C02 a13 beschikbaar verondersteld.

Ook kan men synth,se-gas maken uit me.th&.an door parti8le oxyda-tie. Dit proces heeft hetzelfde bezwaar van een kostbare zuurstof-fabriek en bovendien is de technische uitvoering ervan nog niet vol-ledig opgelost.

De keuze valt dus op de reactie van aArdgas met stoom. De reac-tie tussen lichte koolwaterstoffen en stoom geeft een gasmengsel, dat een H2/Co-verhouding heeft groter dan

3

en om een synthese-gas-mengsel van een lagere H2/verhouding te maken moet men de CO-concentratie verhogen. Dit kan men bereiken door een gedeelte van de stoom te vervangen door 002' Overmaat 002 kan m~n uit het gaspro-duet vrij zuiver terugwinnen en IRt en recirculeren naar de reaetie-zone. Daar collega Tan '1'. L. voor de methanol- synthe se een

gassamen-stelling nodig heeft, waarbij de H2/(GO + C02)-verhouding 2,5 bedraagt en de verhouding C02/CO groter dan 1 is, is het wenselijk de reactie van aardgas enkel met stoom te laten plaats vinden en de benddigde hoeveelheid 002 later in het productie-proces toe te voegen.

Reactie van CHI, (en andere kWB) met stoom

De reactie van aardgas, waarin vnl. CH4 zit naast andere kool-waterstoffen, is zeer ingewikkeld. Hierbij kunnen gevormd worden: CO, C02, H2 , C, 02, C2H6, C2Hh, enz. Practisch worden echter slehhts CO, C02 en H2 in belangrijke Hoeveelheden gevormd.

De volgende reacties zijn mogelijk:

CH4 + H20

=

CO +

3

H2 (1) OH4 + 2 H20

=

C02 + 4 H2 (2)

CH4

=

C

+

2 H2

(3)

CO + H20

=

C02 + H2 0°2 + C

=

2 00 C02

=

C _{+ °2} 2 CO

=

2 C + 02 H20

=

H2 + 1/2 02 2 CH4

=

C2Hb + H2 02H6

=

02H4 + H2 (4) ( 5) ( 6) (7) (8) (9) (10) (11)

Dit lijkt erg ingewikkeld, maar de reacties zijn niet allemaal onaf-van elkaar. De voornaamste reacties zijn dan ook alleen:

CH4 + H20

=

00 +

3

H2 CO + _H20

=

C02 + H2

Verder dienen de onderstaande reacties in beschouwing genomen te worden:

2 CO

=

C02 + C CH4

=

C + 2 H2

-4-Daar afzetting van C op de katalysatormassa de doorgang van de gas-sen belemmert.

Beschouwen we de betrekkingen in een stoom-CH4 systeem dan zien we, dat er

3

vrijheidsgraden mogelijk zijn uit de volgende variabelen: temperatuur, druk, ~ CH4 in de gasproducten, CO/H2-verhouding, stoomtoevoer, enz. Bij een hoge temp. heeft men min-der stoom nodig om een bepaalde omzetting te krijgen~ maar dit brengt hoge brandstofverbruik en aantasting van de oven met zich mee. De temp.afhankelijkheid op de CHJ,- conversie (bij theoretische

stoomhoeveelheden) kan men a.v. weergeven:

~

"

.roo

...

600

... I ('?ir of-'-/I. 0 ~ co, r Slh'L

...

Bij theoreticche hoeveelheden stoom krijgt men weinig C02 ge-vormd bij ternper'aturen boven 1010° C, terwij 1 benden 5660

C de gevorm-de hoeveelhegevorm-den CO erg gering zijn. Druk heeft een grote invloed op het evenwicht.

Voor de methanolsynthese is 1-2 ~ CH4 in het synthesegas geen bezwaar. De methanolsynthese verlangt een H2ICO van 1:2. De stoom-CH4 reactie levert een gas, dat een te grote hoeveelheid H2 bevat voor deze synthese, door toevoeging van CO 2 in de stoom kan men de verhouding H2/CO regelen. Ook kan men natuurlijk de C02 late~ in het synthesegas suppleren, wat wij ook doen. Voor de berekening van de resulterende gassamenstelling kan men de methode van Dodge (13) volgen, of die zoals gegeven door Reitmeier c.s. (14). Is ook

zuur-stof in hetreactiemengsel aanwezig, dan is de gassamenstelltng theo-retisch niet uit te rekenen. Daarom laten we dan ook de zuurstof in het aardgas buiten besch~ing. Voor de berekening van de reactie van CH4 met 02 alleen geeft Montgomery c.s. een methode (15).

Wij zullen voor de verkregen gassamenstelling de thermodynamische methode van Dodge volgen, eventueel gecontroleerd door een bereke-ningswijze, ontwikkeld uit die zoals weergegeven in (15). Alle voor-naamste reacties in de CH4-conversie zijn in de grond omkeerba$lr. Katalysatoren

In het algemeen worden Ni-katalysatoren gebruikt op basis van aluminiumoxyde, klei of magnesiet. Deze katalysatoren kunnen worden gepromoveerd door de toevoeging van koper. Bij tpepassing van deze katalysatoren varieert de temp. tussen 13000

en 1700°F; onder atmos-ferische druk laAt men de temp. niet hoger dan 1500°F komen.

Gedurende de korte contacttijd die men gewoonlijk gebrdikt, wordt een belangrijk deel van het methaan omgezet volgens de vergelijking:

- - - -i

-I

I

I

L

-5-OR) + 2H20

=

002 + LI-H2

Le land R. Lyons (16T noemt in zi jn patent al s ka.t 8.lysA. toren.! super

filtrol, 9ilica. gel, klei, aluminiumoxyde of Ni op a.luminiumoxyde.

De Rewal (17) beveelt aan Pd, MgO en Ce-oxyden, Cr20~ en Th02'

Volgens Ooura en Huz1!!'l'.l.ra (18) wordt de activiteit van de k;:-.. talysator

verhoogd door de toevoeging van A120~ of MgO. De beste drager is

porce-leinaarde. Verder h~ngt de activiteit Rf van de temperatuur, hij wordt

ho~er bij lagere temperatuu». Ooura. en Buzimura gebru~kten een

kataly-slitor besta.!It'Ilde uit: Ni-A120~-kRolin in de verhouding van 1:0.043:10,

terwijl de hoeveelheid katalysator 1% bedraagt van het volume CH4 per

uur. De temp. was 300-500°0.

D~it de a.ctiviteit vm de Ni-kat. dp:llt bij hogere temp. is te wijten

Ran sinteren van het nikkel (19, 20, 21). Toevoeging van een kleine

hoeveelheid alkali beinvloedt de activiteit niet, doch vermindert wel

de duurzaamheid ervan. Een contacttijd van 25-30 sec. wordt aanbevolen.

Sigura Tutuml (22) bestudeerde de invloed VRn K2003 op de nikke

l-katalysator.

Een bereidingswijie van een Ni-kat. geschikt voor de reactie

methaan-stoom noemt verder Williqm

r.

Spicer (23).

De door ons te gebruiken katalysator bestaat uit nikkel geimpregneerd

in kubi van 0.75" van keramisch matertaal. De space velocity is 500 bij

een temp. van 850-1260°F.

Zuivering van het aardgas

Zwavel, voorkomende als H2S öf als org. S is nadelig voor de re

for-mer- en de methanolsynthe se-ka talysP.to:-en. Eerst be schouwen we de verwi

j-dering van H2S en daarna de org. S-verbindin~en.

Zwavelwaterstof:

De zuiveringsp:rocessen kRn ~en onderscheiden ~.n de dl"oge en de natte

methode.

De droge methode in zuiverkisten of torens b.v. ijzeroxyde gemengd met

houtkrullen. Door deze mRss1-l leidt men de te zuiveren gassen. Ook

wordt deze droge methode wel gebruikt om de restjes van H2S te ver'vd ..

1de-ren, die niet gebonden worden bij de zuivering langs de natte weg.

Lu~m&ssa, een bijproduct van de bauxie-indust!ie, wordt veel voo:r dit

doel gebruikt (met l~5ot ferrioxyde). Verder kunnen worden genoemd

lauta-massa en bog ore (ijzeraarde).

Voor lage con~entrqtie in S-verbindingen ls dus de dro~e methode te

verkiezen wegens de lage kosten.

Voor grote hoeveelheden gassen met hoge gehalte aqn S-verbindingen

verdient de natte wijze van zuivering de voorkeur , ondanks het feit dat

de ve~ijdering vqn S in zuiverklsten volledig, goedkoop en eenvoudig is.

Het Gi:rbotol proces gebruikt oplossingen van 8Ethanolaminen voor de

verwijdering van H2S (11), ook 00 wordt echter gebonden.

De gebruikte oploPFing kpn wor~en geregeneerd-door middel van stoom,

waarbij men tev8ns de zwavelwaterstof kan winnen.

In Duitsland heeft men een proces, d.st op het bevensta1Ulde lijkt, hAt

1,lkazid-proce s. Dit pt'oce s geb:rui,-<:t i. p. v. aminen oplos singen van

k'üium-N-diMe-glycine of kalium methylalanine. Bij het alka=id-proces speelt

corrosie een grote rol.

In het Sta8l.tsmijnen-Otto-proces worden de zwavelwaterstof vld gassen

verwijderd door waRsen met een suspensie van ijzercyanide-complexen in

verdunde ammonia. De vloeistof bevat verder een bepaalde hoeveelheid

ammoniumzouten om deze oplossing te bufferen.

De oplos ~ing wo~dt gere~enereerd door perslucht door de kolom te

blazen, waardoor de H_{2 S tot z}waveJ -,'\'ordt geoxyrieerd, die dan als schuim

op de vloeistof dr1~ft.

Ook oxydatie door actieve kool is mogelijk, 0.8. de I.G. Farben-inr1

I •

I •

-6-Organische zwavel:

Organisch. gebonden z"avel kan men verwijderen door wassen met olie of

adsorberen door actieve kool.

Verder is hiervoor geschikt de soda-ijzeroxyde methode, door de Duitsers tijdens de 2e wereld oorlog gebruikt bij de Fischer-Tropsch processen.

Hierbij katalyseert de soda-ijzeroxyde de oxydatie van de organische S-verbindingen to t zwaveloxyden, die dan gebonden Yforden door de soda. ongeveer

-

0.2%

zuurstof moet in de gassen aanwezig zijn.

Ook kan men de org. gebonden S in H2S omzetten en vervolgens de H2S binden als metaalsulfide. Deze conversie tot H2S vindt bij hoge temp.

en reeds bij atmosferische druk plaats met ijzeroxyde als katalysator,

dat 6-7~ chromi-oxyde bevat.

Voor ons doel is dus het meest geschikt de dro.g~toren-methode, van

wege4 de geringe hoeveelheden S-verbindingen en tevens, omdat deze een kleine grond-oppervlakte inneemt, en het minder tijd en arbeid kost, om de massa te verversen.

Als v~l-massa gebruikt de "Commercial Solve~ts~ zinkoxyde, waarbij

t'wijyelach tig is dat de org. S-verbindingen hierbij én H<")S worden omge-zet en dan vervolgens als Z.nS vlorden J;ebonden. ])3..arom volgen Vle de we

rk-wijzevan de s~nthese-ga8-:-fabri~k te ':"e~seling (Dui tSland),die ~~j een temp. van 420 C 4 kamers ln serle gebrulkt, resp. gevuld met lJzeroxyde. zinkoxyde, lagen van ijzeroxyde plus zinkoxyde, en gebruikte Ni-kataly-sator-ma.sa. Hierbij worden de org. S-verb. omgezet in H2S en verder ge-bonden als metaalsulfide.

Voorwarme:l!

52,41 kmoljhr moet worden vóórverwarmd van 6'OoF tot 750oF.

Hiervoor gebruiken we een DeFlorea-oven (25) , die tot de cylindrische ovens behoort en verticale buizen gebruikt. De gasbranders bevinden

zich in de bodem; naar de top van de buizen: Om een goede warmte-effect te

krijgen, i s de oven voorzien van een luchtvoorwarmer.

Het stralings-gedeelte van deze oven zal volledig worden berekend.

/ ' nu ... r de wtU'.,.,I,· OV'l'cll'o.o.{.t a/-" ~teriaalbalans Inpu t Samens te llin~ Cl 06 _{H4 12} C02 ' N2 mol, gew 16,84 44,

°

28,2 Output: hetzelfde Warmtebalams Kmo I 48,74 0,.05 3,62 ~ 821 2 1.02 925 Eg/hr

Voor de gemiddelde mo~ec. S.V,'.

( lD,5 Btuj. llmol.

J.

0 F)

van Cl,D6 H4,12 nemen we die

De toe te voeren warmte om het aardgas van 6 ()O F tot 75l)O F op te warmen

is dus: Bestanddeel Cl,06H4.l2 C02 N2 lbmol 107,2 1,1 79,6 (Mcp!av 11,2 10,5 7,1 Gross and net heating va1ues

basis: 100 gmol. gas. .ellen 89,2 2.7 0.7 m.g. 16 30 44 g. 1433,2 81 30,8 mol.H2 178,4 8,1 2,8 Btu

ï200

12 565 1777 x 690 - Á Hc = 1.226. ODO (kcal/g mol) 212,8 372,8 530,6

-7-C(liH8 0, 7 44 30,8 2,8 530,6 , 0:iRlg 0,2 58 11,6 1,0 688,0 C5H12 0,2 72 14,4 1,2 845,2 C_O2 0,1 44 4,4 N2 6,9 28 193,2 191,5

"Grass heating velue~ uit boven canoamde wRarde berekend: 2IJ7 kca1/gmol

100 mol.Jas bevatten 191,5 ~ol. H2

ctn de !tnet heatin...; v8.1uett _{ti; vinc13n,}

YilOdtan '..ra c~ftrekk8n 1.915 x 1~, 5 'Z: :0, 1 1<.c2,I/gmol. c;as

De !tnet heHting va1ue" wor,:t dus: 186,9 1(co,1h;nol (250C/la tm)

'Door "trial and errot"' v:ord t Gevonden, de. t door verbtimding van 2400

gmoljhr aan de behoefte v.d. voorwarmer wordt voldaan.

Bij de berekening is de voelbare ymrmte v.h. aarde;as verwaarloosd.

Verbrandings-warmte (net heat of combui>ti onl )

=

2400 x 186,9 ~ 448560 kcal C .~ 2364 gmo1

H2 ::::4596 gmol

Zuurstof benodigd: 4662, 0 gmol

Zuurstof door lucht geleverd (20f0 overmaat) 1,2 x 4662,0 '= 5594,4 gmol

N2 uit lucht 0,8 x 5594,4 ~ 4475,6 gmo1

Voor de opwarming v.d. lucht voor deze oven en de reformen futnade tot een temp. van 2000_{E is nodig geweest : (221,6 -t:2 03,3) x 7 x 248 :: 416000}

Btu (zie in het hiernavolgende

P

.

)

Samenstelling der rookgassen

2364 4596 4627,6 gmp1 932,4

"

It It Voelbare warmte in de Bestanddeel Lbmo1 C02 5 2 H20 10:1 N2 lD,2 Û2 2,1 Voelb.:ae v,'armte in de Bestanddeel lbmol

C

Oz

5,2

H2D 10,1

N2

l.

.o

,

:::

02 2,1

rookgassen bij

rooku~ssen bij (Uc;J)av 3,8 8,0 7, {) 7, .0 400°F (Mcp)av 9,7 x 340 8,2 7, -0 7,2 t!f 11 oF ~ 770 F ( ~ 250C) Btu

---rr7

8

1(74 1214 250 3G 16 Btu 17,140 28,150 24;280 5,140 74,710 3,616 71, 094

',":armte verlies in de rookgassen 71, 094 Btu

~i~~rmte balans Lucht Verbranding é:.ard,3as Rookgassen Ve r\~ël rmi ng ;~2, s s en • .'. __ , .~ ... '.J Warmt e in 1794,240 v:armte ui t 416, 0.00 71,000 1226, 000

..

---~--- - -_ ..

-I

.

I

l

-8-~~ta,rmte balions::. Viarrnte in

Ylarmte verlies

1. 794.240

LuchtvoorV!arrner v.d, "DeFlorez- oven

t

c-

.-

, <

'\ I

_{, I}

~--_.~

i

i

I

//OO" r-vvarmte ui t 81,240 1. 794. 240

De hoeveelheid warmte nodi~ om 424, 9 lb lucht van 600_{F tot 2000F voor}

te V,8>rmen i s, zoa Is ui t het V"oorgaande blijkt: 416. 000 Btu

Het logarithmisch gemiddelde temp. verschil is:

LllTD _.::. 900-340 In 900

3'4ö

560 - 2,3 x 0,423 560 log 2,648

Bij een Itoveral l - coëffll _{U -::: 4Btu/s~.ft oF htl1. wQrdt dG 1.7armte -}

over-dracht~o~pervlakte:

A -::: 416. 0GO 4x576

130,6

Ner.len \"Te een pijp VQn Lt/lll _dC',n

Y orè.t d3 tot2cl e l em.s;èe vc.n de pijp:

18 O. 6 _ j 58 , 5 f t

O,~2745

-Berekening V8.n de voor-;:a1'1l1er '1:; :'..;:';3l"W I,obo an À-vans

1.':"':-2C. u'JO Btu/hr

Gestookt v:ordt met 8,&l'd.-::;2.S , '.;.:,:~,:rv:-.n ,ie "lo'.-:er hec~til1g w. 1 ue:l is

186, 9 }~c[>l / [;mol

Hierbij '::ordt ::3bru.ikt 20/; ovsrmc,c.t lucht, YISarV2n het Y:s.terdampgehalte

bij de berekeninG verwaarloosd viordt.

De v:llgende Gegevens V2n Ce oven zij n be}~el1d of é~·an:;enomen:

buizan 31

\ O.D

hart2.fstand buizen 150mm

=

61t

avers.ge tube temp -:::: aOOoF ~ = ft,.." Ie..,!'. ",.0'. If",Ü 7,.,./,1'7

/:.. ot, o"'~n. T5 ~ (8~0 + 460)g~

Tg := (1 ... 00 + 460) ... =i. (aangenomen) n

radi2.nt-section aver8 . .:;e flux 3000 Btu / (hr) ft~

Aant8.1 buizen (L;ngte lCft) nchlig in de oven:

1.226. 000

3000x lOxO, 917

₌

44, 6

'7e nemen 50 buizen: de omtrek V8,n de oven wordt

50x150 rnm

=

7500 rnm =: 7,5 li

Itiameter V2n de oven: 7,5

Z,14 ~ ~,4 II _ 7, 92 f t

Lengte v::: n de Qlven 10:;:30 cm ~ 3, I) 111 -= 9. 9ft

-9-3amans t~lling :lar ra 'Jk::;ass en

CCY,z 2364

_ern

o1 H20 -1596

_"

N2 4627, 6

_"

Or 0'7,:-' L'L ft ,:;.. ..,t ...... , :I; 12520

_"

IJl::. r t -:::~ f 2 t:::~ nel .=: 6 .~ Ac) )er buis - 6

- lt x 10 :::: 5 ft2

Ta t:::.l e 0<.. voo reen en} .. elz l'lJ ,

Verhoudin~ hsrtafstnnd

OD

ïile-c -:JV 3n--:-;E'.nd el~ '"'.chter (V::-.. ~l fiC 19, 11 ) : _ 6 _ 2 ---'? 0<..::- 0.88

3

-Acv

iJer buis :::

0,33 x 5

V'Jor [) C buizen: Cl<.. Ac~) = 50 x 4. 40

<) .=. 220 ft·~ OppsrvlQkt e oven~~nd Ve:ctic: 1:; ·,:.nd: =:ru' :~ 1 = ... ~ • .:;,.1-..; x Aa _ Acp :;-a n be'.'.m 1~11~:t11: p~_v ;C'· _{~~ =:.} ":3G~ ==- ( . lC9(;

-1 ~3~O ,~ó "

o

_{~ I ' '7,'} ' .. ,) '1° J ~ U ... -::: l23~2C 0, .J;)G-~ - : .l~:: Z ,9::r~' -= 1"

.,.

·1 j?C i,n " L ::. "" P'-r_~-"" ') Ü' L = .AT ~ s~.it (,1u90 C, ?C 7'-: x ? , ç',~ ;.;: 7

,

Or' _'" .. 12000_{]f ( G3,., t 225 C) 800}0_F 5350 • 87'8ï ;p C09, pco') p:I<~ 0 I.J 92 100 :::. 1314c - 4:68 ::. 0.561 0.1390 0. 5364 ( q b ) T5 -= 0, 1 7 Z x (~) 4 ::: 100 (qb ) TG ]I bij EG!:; O. 56:;n 73.900 .Art 9. 9 .=. 2~.ft

"

3g:, f t r7'/(= 0;6/->, Yc:>-.> v / u h ' tvt OV ~77W0?7-ê = Crn/rr/t· Co "r'/, a'~.,.,. 1 /r l ::: 1.~ 71

--

" ...J , SlO 4,3\Jl 98

i60

-f~ ",,,,,, ... /t rr'''oo .... 131,. / ('1f',,) (/t: , /

'i . ....

a.,. .... ltl.rr"oo'"" "00,. " ... 'Z"'Q.'t- j,'Ut:J4", ,

- - -

-

-10-=

1.22₂₂₀ 6_x .000 _{0.62 = 8995}

TG vereist bij rrs= 8000

F = 1150" "P

(aangenomen i s 1200°F, zodat de waBTde vrij goed overeenkomt)

GEszuivering

De materiaal bal &ns i s gelijk aan die bij de voorwFirmer, daar er in het c5;. rdgas sl echts zeer weinig S voorkomt.

Gezuiverd moet worden:

52,41 kmol/hr = 1174 m3

=

326.100 cm3/sec.

Zoals op p. reeds vermeld is, gebruiken we voor de zuivering

van het aardgas 4 lagen van resp. ij zeroxyde, Zi:lkoxyde, lagen

van ijzeroxyde + zinkoxyde, en e;ebruikte Ni-katalysatorlllassa.

De snelheid van het gas in deze lagen i s 10 cm/sec.,

hoewel volgens Turner (30) ooor een bed van ijzeroxyde op

hout-krullen de veel hOGere snelheid van 8 ft/ sec mogelijk is.

We nemen voor de contacttijd 4,5 sec (zie 30,31,32)

Bij een snelheid van 10 cm/sec wordt de doorsnede van de toren:

32.610 cm2 De diameter v [-,n de toren wordt:

203,8 cm = 2 m

De dikte van de l agen is:

4,5 x 10 cm

=

45 cm

Nemen we als diameter van de toren; 12 = 1,42 m,

dan moeten we om een eelijke oppervlakte te krijgen de gassen

parallel door 2 lagen l aten stromen.

We gebruiken 2 t orens of ketels. In elke toren zitten boven

elkaar 4 l egen van 45 cm dikte. T)e hoogte van de ketels

wordt dan ongeveer 4m.

Reformer furnace

De samenstelling van het aardgas, waarvan we uitgaan is

~.v.

Bestanddeel Mol·few. Mol.:Io

CH4 16.6 89.2 C2H6 30.0 2.7 C 3H8 _C1.06H4.12 44.0 16.8 0.7 93.0 C₄H₁₀ 58.0 0.2 C₅H₁₂ 72.0 0.2 CO₂ 44.0 0.1 N2 28.2 6.9

-11-Zoals reeds eerder verl:leld, zu1h.len we bij de berekening

van de gassamenstelling na de omzetting gebruik maken van

de methode van Dodge (13).

We veronderstellen hierbij dat de koolwaterstoffen

(CH

4, C2H6, enz. ) volledig door stoom worden omgezet tot

CO en H

2 , :11. a. w. dat de volgende reactie volledig verloopt:

C1 .06E4.12 + 1.06 ~20 = , .06 CO + 3.12 _H2

We veronderstellen verder dat het volgende evenwicht

bestaat en dat geen C zich afzet:

co

=

Uitgaande van 1 mol aardgas en n mol H₂0, krijgen we bij

y

%

omzetting volgens boven genoemde evenwichtsvereelijking:

de volgende G&ssamenstelling:

C,.06[14.12 = 0 mol H₂₀

=

n 1.06

-

y

c

o

= 1.06

-

_Y H₂

₌

3. 12 + Y C_O2 = 0.001 + _Y N 2 = 0.069

Het inerte gas heeft geen invloed op het evenwicht:

Kw

₌

De temperatuursafhankelijkheid van de evenwichtsc

an-stante wordt gegeven door de volf;ende formule: (24)

Log Kw

=

1850 _T - 1.664

Voor T = 9550 K. krijgen we voor Kw

=

1 .880

1 .880 = ( 0.001 - Y ) ( 3. 1 2 - Y )

( 1.06 -

Y ) (

n - 1.06 -

Y

)

Voor verschillende w&arden Vem n (aantal mol . stoom)

vin-d.en we door "triél and error" methode de volgende waarde van y en de daarbij behorende evenwich~sconst~nten K

4

=

(CO) (H2) en

Kb= (C02) (CO)2

(H20)

•

f----3 f---t- r-2 -~ - l--/ 2 -I-I • f -, t i ! f-W--+--L-I-l- +++++--1-+-+-1-+-+-++++1-+1

-12-en l~ bij T

=

955°0. zijn vJ1c':ms Schmit :'4.) r3E:'l 1.013 en 1.6615

n y _K4 :Kb 1.10 0.015 29.81 O. ;)? 2 0. :6'": C.?? ,') ~ .... . .."J. ':',L. cl_ .=; O. ,167 C.OG 8.15 r; _{0.03'7 C. (;;,) :':1.C7} .J

k;.e V~en \". e 2-:; -..:evomi,:.m \,,,.a:cC2 -r: n L4 en Lb ui ~ in eG:1 .::;:..'c..fie: tG,".".:n n

(Let 2..1:. Eta1 mol. f: t,)or), d~ n ]:urc,~n ', t;; :la I.Ü niw·,l.Ll h0,JYèG~h0iC FtooIDri"Hitf"l,

c',.i. 0l'!:';3V.3er 1::ij I.? lil01 [C":,)'\ ,,3i.' ,,:.)l. -c:..','~~' 2

re::2,:;n '.':;; 11 : ::: ':'~n zi~n', a 8::" Z2~:)i' ï::::-:l C;,ct GeGn C ai':"3z;;è --·Jl'c'.t, ~J.thé'ns

tl~eore tiL eh. fC~'I'el1:: t.::11111f ui t 1 nol. a:--.rè,""::-.s r<f

co

H2 CO,:: N2 Om 165,0 luo1 ~·t-::,111' c,;11 ui t I:}: c,n V:::.i1 i~"';, '/':, ~.Lw1 11 \1 52,41 11 C. 658 ,Jol O. TtJ \1 3 .4C~ ,I 0. \.;0 S 11 ~ .• 19C 61, '~ ~~n,')l (Cv Cl • 06h~. -. . . . ....1 "'; .. ..J }; r COr jhr 112 /hr .. J 1:2,7 13.0 1 .1 -.~

+ CC,~ I/1;r te ~ :cij::.;eh, El:)::; ~en v:e

De mc,teri:::.a1be1ans V2.n de ·'r:dJ":'J',ar fUrn[C8~: Zi'3't er d:.:..n '-.,v. uit

Input & m~m,\ tel1il1L C, _..&.. r, _vu .. ~Hl ;.L. . . . 1~ HZO (11 ~ Üut')ut SC I:13 112 te lling Hn_'-' O

cc

1~2

CC12

1-T~ -.. ~

r

CO

-f

CV2

~

" -ma 1. ;;.3\i • 13,8,: 4~,O L., G

:::

,

c

37,

9

:

8

1'7 _{, •} "'0 _{I .'} 51.71 De toe t e voeGen l108veelheü'l C(;'" Ü; I,rna 1 '18, 7L~ O. u3 , ' v . J ', . .J.. 0'" _{.; ï , '}" _v l:::iüo1 3:',07 ? n 0"7 v I , ... lû;:),,:=-l 1::' , 79 S' , 7 1.1':1 J 11hr 021 2 IC;: 1755 :6<30 G77 1 (,C::: G (7 1 \'J~.

, - - - -- - -- - -

--

13

-"Warm.te -1/:' lE.ns v.". a:cefarmar fu: ... n ee It

70

°

:,.'

l:; 1'3::'. c t i e :

Cl

,06

H~

,I

'":'

-t ],,-,0 1:2U ::: 1, ve CO t 3,1::: 1-:::; + Ll H

i s 4 }= :: 5::', 711 c;; l/mol (1)31'.:;2 cl~1d 1lÏ t de v31'bre.ndingsw2.rmteVt) Benoclicda ',.-,e rmt e VOOI' ,~èG l'8~,cti~ Ü ~;.us :

4G,7L1 x. 6'::;, 711 -= 3. 055,000 }~cc l:11r

1?22C.OCO btu/hr

'.::'rmte noèi.::; voor l~et orre,rmen v.d. 6~s:'roducten v':n. 8500_{jf tot 1260}0_F

E;::;O CO li2 COZ li2 $.mem: telling 1b mol 72,6 0'") '7 ft u ' , '.c ::'G~,8 30, 3 8,0 lb mol 7 J, 6 52', 4 264,8 30, 3 8,C (l 'C _{." ~) s;}) _~ ~., (,~~r,o"" _{_' J v ...:! -} '~_Û Oo _...:! .,) lC,7 7,1 (llCp)av (1:600~- 60o~) 3,8 7, 4 7,2 11,= 7,3 Btu /: 'I:::: ~ Ç2

oe

,~7·' .

'-

co

2~~68.0QO 256.000 44.880 3.J 16.680 Btu 745. DCO 74C,5::)D 7.152.0'20 406.300 70.1DJ 5.11~.4CO '[ .,]16.680

"G.rmt~ nodit voor het o:,;,.,-c:-...rr;1.en der gassen

',",'[',rmt e nodir; voo:c (~e res"ctie

1.297.72;) Btujhr 12.22C. OJO

TOt2,,1 1::.317.720

TIaor Utrial é' nd '31'I'O e" y,'orel t -.::evonden, d2 t door verori:mding Vé'.n 22000

{2,1nol a.c' rdcas /'hr hi 8i'é',8.n '::;) re; t v~) l c:c..an, v's arbij t ':3VCll'1S rel~shing v;ordt

gehouden YIl0t een verlies vr.n 1, 6 7~

Verbr2.ndindgv:[~rmte V8.n ?2(iOO gmol. 8,c,rG.:6c:s (net be2"t of comburtion) ~

22000 x 186,9

=

4.111.800 l\.ctl

C =. 21670 cmo1 H2 -=- 4213C n

l G. 41L7 . .... CO Btu

~uurstof nodiS= ~2. 7c5 gmo1

~.uurs tof door lucht Geleverd (::;V;~ ovarm2.at): 1,::' x 4.27::5 ::: 51282 Stikstof ui t luch~: 0,3 :~ 31~.J2 :::.. 41025,6 gmo1 ~ 90,4 lbmol

I,ucht: 92307,6 '::;:11101 -::. ':,":;3,::' lbmol

(lI.iC,P)av van lucht: 7,.0 Btuj 1bIilol. 1'eml) 2CO°l!'

v;3lrmt e nOdig om deze h.l~~ ,c x 7,0 ::: l4.J :::. 199.: 00 3tu

tucht v[~n G00:':" tot ZOO°:!, te v'.'.n" .. :...rmen

c.:--1'11 "nc t '" lIl' nC' de r~ rJ 'J~ 'r·r, '" C' (':11 • .,J.: .... .... .1_ t_ \ol: g . . .L~i,,/ ... w '...i

C02 Z1670 + 2200 ~ :::307C Cno1 -= 3~,6 1"01,101 1:2° 42130

"

::. _92,8 ft H2 41(;::: C \l =-

_"

0 , 33L₁₇ 11

-....

-

16,2. a gmol

, - - - --- - ._ -Se me:l[ te lling 10_Dl -,-.. ~ 0.:.., 0 9~,8 9 0, 4 18,8

Re:2u1 te,&. t Y,2-rmt eh_".ls ns Lucht

'-Te rbrB.ndinga~rdgas

Verbruik ret::,ctie

°

l)"·<?,rming Rookgassen Verlies

-14-(MCp)av 11,4 8, 9 7,4 7,8 ~.(' rmte in 199.200 Btu 16.447.200 16.646.400

Afmetingen v.d. reformer oven

----~-- ---Btu GCO 22:3, 9 669 13.517.72D Btu 2.869.120 259.56.0 (1,6/;) 16.646.4,)0

" 8 baseren de berekening op een q):::J.ce velocity van 5,;).0 ten opzichtel\

van H2 en CO.

H" ~

.

• ~64,8 1 b1,18 1

CO: G7 ,4 n

'-1~8, S lbmol

Volwne van deze sa.ssen: 448.2 x :'59, 00 ;=. 16";. 980 cu,ft .

16.0. 9c3D x 1728 -;;; 278.2~0. 000 cu.in.

Volmne van de h!.Üüys2cor : 278.2~O. ~:»O -;;; 556.4.00 cu.in.

5.00

Bij gebruik van G'" ,o.D. ::,Jijljen, van het t~.?e, \Yé'~2.rV2n

doorsnede 28,8 st.in. is, krijgen we een t otale lengte

556.400

-=

19.33D in

28.8 .

de imvebèiige

der pijpen van:

l'J"emen we pij:pen van een lenste ven ~,09H cl.c..n 1~1'ijg'3n VIa 62,5 pijpen. \"e

nemen echter 66 pijpen en bij secties van 11 pijpen krijgen we 6 secties

in totc:w.l. De é.',fuetin:en V2~n de oven zijn dan: 15'311 _{x 26 '4}11 _{x 25 '9",}

indien We de ze lfde oveneons tructie to ep8.·s sen c.1E de n Commercial 5,01 vents"

Stoomoververhitter

Hiervan zullen '.:e de ~.1E'.teri[.albél.l:.:"n~ niet opm2cken, wel zullen vle de

v;armtebalans bekijken om hieruit ólob8oa1 de afmetingen van deze ":ehel l

and tubeR _{~armte-wisse18fr}

te vinden

l~et behulp van d~ b:cé~fieL voor gemi ddelde molucu1eire 2.'.7. (zie b.v. 27)

Berekenen we de door de gassen af{;er-tr.ne v-arrnte

>

+,00 .~

I

•

Input S:l.mens te lling H2 0 Out IJut Slm~ns telling H20 CO lbmol 7 0 ,6 364,8 8,0 lbmol 70,6 83, 4 264,8 30, :3 8,0 Viarmte-invoer ~rmte -ui tvoer

Do or de gassen 8.fgest. \'mrmte

-1 t:;-(EC1J):;v (12600_F-60oF 8.8 7,4 7.0 11,2 7,3 (1:Cp)a v (9400_{F-6 OOF)} 8,5 7,2 7,0 10,8 7,2 5.657.400 4.074.500 1.582.9CO Etujhr 11 Btu,lnr Btu 745.000 74,0.5.00 3. 064.000 406.900 7 01.000 5.657. 400 Btujhr Btu 527.500 528.0.00 2.224.500 287,700 503.800 4.074.5QO Btujhr

De t:::>ta.le Ylétrmte -inhoud V2,n 1 lb E't001TI van 9000F,40 psi =

'" 4 OOoF ,40 ps i ::

1481,1 Btu

1236,5

(Zie 2erry, Chem • .::.ng. Eandb.,2 nel eelition, p. 2441)

On 1 1 b st 0 om V8 n 400° F, 40

nodig: 244,6 Btu

De hoeveelheid oververhitte

~Ei te verhitten tot 900oF,40 psi is duw

Etoom van 90cPF, 4.0 1Jsi die 'vve kunnen maken

is dus 1.582.900

6.1.75 lbs,lhr

Het

244,6

logCl ri thmi s ch cerü dde lde tem;J. verschil

L1IT.J ::: 590-320 -::. 4430F

1n 590

320

1, '" u • •

Voor de fl overall coëfficient' f U g8s/gas nemen we:

4 Btu/s~. f t oF hr

.De totale warmte-overdrach ts- 02.)1). bedr~~agt dan:

A _ 1.582.900

4 x 443 894 ~ll.ft

Stoom van 900°]" 40 psi heeft een S'::l8C. volume V2.n 20,2: cu.ft

Z.odat het toté';le volume ftoOY.l lJ_~('r::~_:t : G'~75 x 20,: -== l3C8.J0 cu.ft,lhr

of Z6, 35 cu. f t /s ec

Bij een etoomsns1heid V2.n v :::. 70 ft/SdC, moet de cotr 1e d'\iarsdoorsnede

v.d. pijpen zijn: _Z6;Z5

- 0,5197 _fi·ft

70

Gebruiken we ;Jijpen VEn de ~frnetinJen:

0:) -::.liin. en I:J

=

1 in.

dan bedreagt het vi2:rmte-overdr2.chts opp

en de dwarsdoorsnede

we krijgen dan:

0, 2745 e ~ • ft

If

t

, - - - -- -

---16

-Aant8,1 pijpen 0,5197

0, 006

Totale lengt e der pijpen 894

-0,2745

3260 f t

',':e nemen 94 pijlJen, waardoor de lengte van een enkele pijp wordt

3260

--

- 34, 7 ft

94

Bij 2 tube -passes krijgen we 188 lJijpen van een lengte V2.n 17,4 ft'~5, 2m)

De shell ID wordt 29" (.:: 0, 7 m) Economizer , 9yo"F . ( .r7,,/1f." '10.rj f J.u ;>r'l

1-;1

...

~-, - + - - - i<

I

/1o·~ f I - --._ ... - . '--T~ y J'U·~ I J. zr />r'j . <.

Het nog hete E~nthese-gas, de.t door de oververhi tter i E gegaan, wordt

nu door warmte-viisse1aar (tf,;:he1l end tube1f

) geleid cim YJ8,tervoor de

stoom1:etel op te V!2-rmen·

re

warmte .- inhoud v. d. heteinvoergt.l.sEen i s reeds berekend bij de ov

er-verhitt er; na .door de economizer gestroomd te hebben is de warmte -

in-houd av.

OuIJut

Stmenstelling lbmol (MCp)av (335 0- 600F) Btu

H20 70,6 8,2 159,000 CO 83,4 7, 0 160,000 H2 364,8 7. 0 7102. 000 COz 3-0,3 9,6 79. 900 N2 8,2 7, 0 15.390 1. 116.690

Door de gassen 2cf gestane v;armte is: 4. 074.500 - 1.116.69.0 ::: 2.957.810

Bt ujhr

Hiermee kunnen we 2.957.81D _ 98. 5941b/hr

30

van 900_{F tot 120}0_{F opr:a.rmen}

Het logarithmi sch gemiddelde temp. var r-chi l i s :

IMTD -::. 820-245 -:: 4760F

In 820

245

Bij een ttoveral1-coefficientl1 gas/vloeist of U = 6 Btu/si.f t OF hr.

kri jgen we een '!:e.rmt e-overdrachts-ollpervlakt e van:

A _ 2.957.810

,- - - -- - -

-

-17-Nemen vre lijlll pijpen, dan moet de totale lengte van de pijpen zijn:

1~36 _ ;;.777 ft

0, 2745

De cap. van deze lJijl)en bij een Enelheid van 1 ft/sec bedraagt 1345 1b

water per uur, zodat het aanté:.1 pijpen moet zijn: 98594 _ 73,4

1345

_e nemen 94 pijpen. De lengte van de pijpen i s dus 3777

-

41 ft C'-' 12 m

- -

₉₄

Bij 2 t ube-pass ea krij gen we 188 pJ.J pen en een she 11 L:D van 291t

• TIe lengte der pij pen. wordt 2D,5 ft (0..J 6 m)

Restwarmte-ketel

"'Oo7Q..f"~P7 ~ /J?,o Or Warmtebalans I -I

r

_r

-i

i

-L_ ---- - . - - . ' .. - - - - . - _ ... _ ... -

--'

1

t

2.6"7'·r /....,0..1'",,/ 2. cS'67' / : 4 0 Input warmte (zie P. /f' ) .' 1-.116.690 Btu/ ;f,..

Ouput warmte voelbare vvannte in de rookgassen

Samenstelling lbmo1 (:MCp)8o v (600°F-60°F)

CÛ2 52,6 10,2 (450 )

H20 92,8 8, 3

N2 90,4 7,1

Oz 18,8 7,3

Totaal: 54D x 2085, 9 ~ 1.126. 386

Door de hete rookgassen a:(gestane v.armte is dus

2.869.120 - 1.1,86.:.",86 -::. 1.742.734 Btujhr (600°F) Btu 536.7 770,2 641,8 137,2 2085,9

,;OF

~ warmte-inhoud van 1 lb wa ter va.n 264°F -::. 232,89 Btu

De warmte-inhoud van 1 lb stoom van 260 psi, 404oF :::: 1201,0 Btu

Wé.'"rmte nodig om uit 1 lb water (2640F) stoom

van 260 psi, 404°F te maken.' 968,1 Btu

De totale stoomproductie bedraagt: 1.742.734

968

Het log. gemiddelde t emp. verschil is:

LMTJ) _ 936-336

In

Bij een "overall-coeff"

oppervlakte:

936

-

₃₃₆

U-=:.6 J3tu/s~.ft.OF hr

18.000 lbsjhr

1°

•

-18-A 1.742.734 _{495 sZ.ft}

6 x 587

Nemen we

l

i/l

a pijpen, dan is de totale lengte dar pijpen 495 _{l8ap ft}

10 0,2745

Bij , ft lange pijpen wordt het aantal pijpen 1805

-v;;- =

~ Wt "~...,.,e?7 /701 .Pi/ól.n . De shell

ID

wordt ~ ~ .ty 1/ Gaskoeler lIIia tariaalbalans : Input H20 577 CO lC62 H2 332 C02 607 N2 102 C02 (toegevoegd) 427 3107 Output I~G _H20 CO H2 C~ Nt" ~ COz kg _~O (gecondenseerd) 1190, s-177 LG a) 1.002 332 607 102 427 400 3107 kg

a) Als x de absolute vochtigheid is in kg water :per kg droge gassen, dan kan men deze waarde berekenen uit:

x_ pwaterdamp

pt- pwa terdamp

waarin pt ~ totale druk

:Mw -= m. g. van water ( = Mg -=- m.g. van gassen (-=. pw _{bij 90°F} ( -=. 320B) -::. pt _=- 785,9 mmo 18 ) 12 ) 35,7 nnn.Hg x 35,7 18

~ 'X _{0,Q7 kg waterjkg droge eassen}

785,9-35,7 12

De hoeveelheid waterdamp in de gassen bedraagt danD, 07 x 2530 ::; 177 kg

De gaskoeler is een Itbubble-ca,p" toren~, waarvan de vloeistofslot .::: 2" plaat-afstand =: 24tt . /10'>'1/0./ rc,fob./J"" /0 .

Voor de berekening van de gassnelheid en de diameter van de kolom

ge-bruiken we de volgende formule:

wHarin :K.v::. 0.16 .'P2 -:.. 12 u ~ Kv vpr-:p2 zie 29. p 1449 )

p

2

U ~ gassnelheid in ft per SeC.

~l~ dichtheid v.d. vloeistáf onder kolom condities

P2= dichtheid v.h. gas onder kolom condities

Kv:. constante bepaa14. goor de karakteristieken v.d. kolom

x 492 _ 0,03

, - - - -\" I

•

-19-0, 16V2C60 ~ 7,3 f't/50_C

u::

0,16

~03

0,03

Het totale gasvolume is 253,2 x 2,2 x 359:: 200.DOO f't3/ hr

::. 200.000

=

55,6 f't 3 jsec

3600

OpP. van de plaat :: 55,6 ~ 7,615 f't2 7,3

r2

~

7,615 -:::. 2,427 ft 2

3,14 r -::: 1,56 f't

De diameter wordt dus:

Warmjeba1ams

Input Samenstelling H20 CO H2 C02 N2 C02 (toegevoegr) -output samenstelling H2 0 CO H2 COz N2 lbmo1 7Q,6 83,4 364,8 30,3 8,0 21,34 1bmo1 21,6 83,4 364,8 51,6 8,0 3, 12 ft =-! 1 m (MCp)av (3350_-·-600_F) 8,2 7,0 7, D 9,6 7,0 8,9 (MCp)av (900_F-600F) 8,1 7,0 6.9 8,9 7,0

Door het water opgenomen ~~rmte:

Btu 159.000 160.400 702.()OO 79.900 15.400 52.100 1.168.800 Btu 5.250 17.500 75.500 13,780 1,680 113.710 ( 1.168.800 - 113.710 ) :::: 1.055.090 Btu

Condensatie warmte van 880 1bsÁ~ 88Oxl033 ~ 909.000

WQ.t el

1.964.090 Btu

Hoeveelheid koelwater nodig om deze v.'armte af' te voeren (het koelwater

wordt hierbij ve~~rmd van 590 tot 120°F )

1.964.090

=

322.00 1bsjhr

--- - ~ - ~ -~ ~- - --_._~.---..., , 1 • 2.

3.

4. 5 . 6. 7 . 8. 9. 10. -20-LiteratLlurlijst

E.1 . Krugers Da~~neaux, CjheJl. WeekbI. 48, 589 (1952)

Lid. 1·;ng.:hem. 40 , 588 (1948): :~~ymposiU:ll on production of synthesis gas

L.C. Ski nner, H.R. Ba~chelder en Sidney KetelI, Ind. Eng.

Chem. 44, 2381 (1 952)

Lebbens C. Kemp Jr., U.S. 2461064, Febr. 8, 1949

G. Pa~art, French Patemt 540343 (1921) Joseph S. Belt, U.S. 2080300, May 11

Badi s che Anilin- Llnd ~3 odat abrik, Ger. Patent 293787 (1913)

A.T<~. ::Jands, S.V .• ;;:;inwright and JJ.D. SChnidt, Ind. Eng. Che;71. 40, 607 (1948)

),ios Overall Report No. 1

tI • .Ä .• J. Pieters end D. '1'1 . van Krevelen, 'rhe wet purification

of cOFil gas and similar gases by the ~:3taatsmijnen-Otto­

Process

11. L. ~ . Bottoms , U.S. 1783901 (1930)

12. Mason and Dodge, 'rrans. Am. Inst. Chem. Engrs . 32, 27 (1936 13. ~3.F. Docige, "Chein. Eng. Thermod." 1944, p.526

14. H.E. Reitmeier, K. Atwood, H.A. 3ennett End H.M. Baugh, Ind. Eng. Chem., 40, 620-626 (1948)

15.

c

.

v~ . Montgomery, E. B. 'IV einberger, snd D. S. Hoffman,

Ind. Eng. Chem. 40, 601 (194'~))

16. Leland H. Lyons (to Standard Oil Co. of Indiana) U.S. 2472219, June 7, 1949

17. Frank J. De Reval (to Atmosph. Nitrogen Corp.) U.S. 2030283 Febr. 11

18. T. Coura en T. Huzimura, Rept.~atl. Research lnst. Formosa 1939, No. 4, 1-4. Chirnie

&

industie 43, 814

19. 'l'oyozira Ogura en 'l'osio Huzimur8, J. Chem. Soc. Japan 60,

. 139-48, (1939)

20. 3nigera Tsutlli~i, J. Chem. Soc. Japan, 58, 379-90 (1937) 21. Shigeru Tsutu.::ni, ibid. 593-7 (1937), ibid. 610-20.

22. Shigeru Tsutumi, J. Chem. Soc. Japan 60, 191-8 (1939) 23. William E. Spicer, U.S. 2209492, July 30

24. G. Schmit, diss. Delft 1945, tabel 22, Q. 92

25. DonaId

C

.

Kern, Process Heat Transfer, p. 680 26. Gas Eng. Handbook, 1934, p. 1017

27. J. Griswold, Fuels, cumbustion 8.nd furnaces, p. 122 28.

_.

ChemistlY of coal utilization, New York, London 1945 ,

-21-29. J.H. Ferry, Chem. Ene. Hanö.book, 2nd edition, 1941

30. C.F. ~urner, Oi1 Gas J. 43, ~o. 20, 191-2, 195 , 199 (1944)

31. Brit. 598557, Feb. 20, 1948

32. C.A. 1949, p. 3172