Mannitolproduktie uit glucose

•

I

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Nr:

2609

Laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende

bij het fabrieksvoorontwerp

van

G. Witkamp &

v.

M. Geelen

onderwerp:

.

...

~~?:~~~~.~PE.?~~~~~~

..

y~~

.. ~.~.':l.~.?~.~

... .

adres: Burgwal 16, 2611 GJ Delft a

Molensteeg 8, 2311 RB Leiden

opdrachtdatum: Sept. 1984 verslagdatum : Januari 1985

•

•

•

•

•

~ .

•

•

Inhoudsopgave Samenvatting Conclusies en aanbevelingen Inleiding

Uitgangspunten voor het ontwerp Keuze van het reactorsysteem Bescrijving van het proces Reactiekinetiek

Dimensionering apparatuur Massa en warmtebalans

Stroom en componenten staat Apparatenlijsten Kostenevaluatie Literatuur 2 3 4 7 10 15 18 28 32 37 49 50

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

SAMENVATTING

In dit fabrieksvoorontwerp wordt de produktie beschreven van Mannitol uit Glucosestroop, volgens de principe's van het combi-proces (combinatie van enzym en metaalkatalysator). B~product is een even grote hoeveelheid Sorbitol, opgelost in water als een 70

%

stroop.

In principe is met het combi proces een hogere selektivi-teit, 70

% ,

haalbaar, er wordt dan wel een oneconomisch gebruik gemaakt van enzym en kataiysator. Gekozen is voor een kontinue procesvoering in een systeem met enzym en

kata-lysator in aparte-reaktoren..-Er is een computerprogramma

geschreven om de invloed van verschillende procesparameters

na te gaan. Enzym en katalysator kunnen nu optimaal worden benut.

Voorbewerking, reaktoren en verwerking in een fabriek met een produktie van 1000 ton Mannitol per jaar z~n doorgerekend. De benodigde apparatuur is, waar mogel~k, nader gespecificeerd. Uit een kostenanalyse bl~kt dat deze fabriek winstgevend zal z~n, zelfs als de Mannitol prijs aanmerkel~k daalt.

•

Conclusies

• Het is mogelijk gebleken een gewijzigde versie van het door Makkee beschreven (3) proces om mannitol uit glucose te bereiden winstgevend uit te voeren. Bij de'~

huidige prijsniveau's is deze winst (voor belastingen) 37% van de omzet.

• Een continue procesvoering voor de isomerisatie en hydrogenering ~s te verkiezen boven een batch proces.

Door de isomerisatie en hydrogenerings reacties ~n gescheiden reactoren uit te

4t

voeren wordt, bij een aanvaardbare recyclestroom tussen de beide reactoren, circa 50% van het glucose omgezet tot mannitol. Ter vergelijking: bij het door Makkee beschreven combiproces wordt circa 67% tot mannitol omgezet terwijl bij het bestaande mannitol proces 25% van de uitgangsstof (invertsuiker) tot mannitol • wordt omgezet.

De extra energie kosten nodig voor het optimaliseren van het enzym en

katalysator verbruik (= de reacties op verschillende temperaturen uit voeren) • z~Jn niet hoog.

•

•

•

•

•

Aanbevelingen:

Een duurproef om een goede schatting van de levensduur van de hydrogenerings katalysator te krijgen is wenselijk.

Nader onderzoek naar de te gebruiken Cu-katalysator (werkzaam actief oppervlak per volume) kan tot verdere besparingen leiden.

Voor de opwerking is prettig om de invloed van mannitol en sorbitol op de wederzijdse oplosbaarheden te weten.

Een experimentele bepaling van de remmende werking vanmannitol en sorbitol op de werking van -het enzym (onder de condities waarbij het proces wordt uitgevoerd).

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

INLEIDING

Mannitol is een suiker, C

6H1406 ' met verschillende toepassingen, onder andere in voedingsmiddelen en medicijnen. De totale wereldjaarproduktie

bedraagt momenteel ongeveer 7000 ton. In Nederland is C.C.A.-Biochem te

Gorichem de voornaamste producent. Meer informatie over de eigenschappen

en toepassi'gen van Mannitol ( en Sorbitol, een isomeer) is te vinden

ln bijlage 1 , de produktinformatie van C.C.A.-Biochem.

Mannitol (& Sorbitol) ontstaat bij hydrogenering van Fructose. Fruc-tose is een bestanddeel van invertsuiker (=Glucose en FrucFruc-tose). De

ontdekking van een enzym dat de omzetting Glucose:!:; Fructose

bewerk-stelligt, geeft de mogelijkheid om, via gecombineerde werking van enzym

en katalysator, ook zuivere Glucose als grondstof voor de Mannitol pro-duktie te gebruiken. Het effect van de keuze tussen invertsuiker en

Glucose als grondstof is onderzocht door Th.G.E. Geurts (2). Onderzoek

aan de T.H. Delft door M. Makkee, A.P.G. v.d. Kieboo~ en H. v. Bekkum

(5 ),

leverde veel informatie over de gelijktijdige werking van enzy~ en katalysator. De kinetiek werd goed bepaald en er werd een voor dit proces

zeer gunstige katalysator ontdekt, Cu op silicadrager. Toch leverde een

economische evaluatie over het in het laboratorium gebruikte ( batch)

proces door N.A. Kraaijeveld (4) als konklusie dat produktie door

opschalen alleen, niet haalbaar is.

Mede doordat nu meerdere fabrikanten een dergelijk isomerisatie enzy~

aanbieden, is er nu ook veel bekend over hoe een dergelijk enzym

opti-maal gebruikt kan worden (

6).

In dit fabrieksvoorontwerp lS nu

gepro-beerd om met de kennis over het combi-proces, door optinaal gebruik van enzym en katalysator, tot een verantwoord proces te komen voor de produktie van Mannitol uit Glucose.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Uitgangspunten voor het ontwArp I) Externe gegevens:

- De totale jaarproduktie is gesteld op 1000 ton Mannitol

(1 jaar=300 dagen). Dit is vergel~kbaar met de produktiecapaciteit

van CCA~Biochem te Gorcum. De totale wereldproduktie bedraagt

ongeveer 7000 ton/jaar.

- Als b~produkt wordt een Sorbitolstroop geproduceerd, zeventig gewichtsprocent droge stof ( 70 °Bx). De hoeveelheid niet gehydro-geneerde suikers (Glucose,Fructose) in deze stroop moet minder z~n dan 1 r~ van de totale hoeveelheid suikers. Een restconcen-tratie Mannitol in deze stroop is wel toegestaan.

- Als grondstof wordt een zuivere glucosestroop gebruikt, 30 °Bx. Deze stroop moet vr~ z~n van eiwitten en ionogene bestanddelen.

Een kleine hoeveelheid ( 5gew.

%

ten opzichte van Glucose ) polysacchariden is wel toegestaan.

- De b~ de hydrogenering gebruikte t.echnische waterstof wordt aangevoerd in drukhouders, 200 atm.

- Voor een optimaal gebruik van zo'.'el enzym als katalysator is

een continue procesvoering gewenst. In een stilstaande stroop is de levensduur van het enzym aanmerkBl~k korter. Beluchting van de hydrogeneringskatalysator heeft een snelle desactivering tot gevolg.

- Vanwege de verschillende eigenschappen van enzym en hydrogenering-katalysator '( ,enzym: korte levensduur b~ hoge temperatuur, kata-lysator lage activiteit b~ lage temperatuur ) z~n gescheiden reaktoren gebruikt. ( Om toch het door Makkee (~ ) gebruikte reaktorsysteem te benaderen wordt 3en recyclestroom geintrodu-ceerd.)

- De hydrogenering vind plaats onder druk ( 50 bar). Indien de

enzymkolom onder druk gebruikt wordt is dit niet van invloed

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

- De hydrogeneringskatalysator is Cu op silica drager. Op dit

moment is een dergelDke katalysator niet commercieel

verkrDg-baar. Er is zoveel mogelDk vastgehouden aan de eigenschappen

van de door Makkee

(5 )

gebruikte katalysator.

- Kristallisatoren voor suikers, voor zover beàrDfszeker, ztn

batchkristallisatoren. Dit betekend dat het geproduceerde

Mannitol-Sorbitol (-Water) mengsel in een wachttank wordt

ver-zameld en batchgewDze verwerkt wordt.

- De voornaamste afvalstroom is de zoutoplossing welke gevormd

wordt bD de regeneratie van de ionenwisselaars. Deze bevat het

eerder toegevoegde Magnesiumsulfaat en een onbekende hoeveelheid

ionogene verkleuringsprodukten. Over het gehalte aan

koolstof-verbindingen valt weinig te zeggen. Verder kan het condensaat,

van het concentreren van de stroop, verontreinigd zDn met een

kleine hoeveelheid suikers.

2) Overi ge gegevens.

Tabel 1. Eigenschappen van (zuivere) grondstoffen en produkten.

(A)

glucose fructose mannitol sorbitol waterstof

molmassa 180,16 180,16 182,17 182,17 2,016 kg/kmol e

-

-

1,37

-

14,5 kJ/kgK p -259,14 oe smeltpunt 150 102-104

-

-öH f 1,27 "" 1,27 1,33 1,33 - kJ/kmol öH oplossen -10,9

-

-22,3 -20,2

-

J/kmol 7: dichtheid , 1560 1600 1487 1489 ." 0,090 kg/m.J o

-7

Henry constante van het systeem waterstof-water (60 e ) : 5,81.10

7:

Oplosbaarheid in water:(kj per m.J water)

waterstof 80 oe 0,076 kg/m 3 , invloed suikers onbekend glucose 20 oe 920 kg/m3 60 oe 2800 kg/m 3

fructose 20 oe 800 kg/m 3 60 oe 900 kg/m 3

mannitol zie bDlage

(8)

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

6

-De soortel~ke warmte van een suikeroplossing is afhankel~k

van concentratie aan-en het soort suikers. Ter vereenvoudiging

zDn de volgende waarden gebruikt: ( °Bx = kg suiker/ kg oplossing

30

°Bx Glucose C =

3,5

kJ/kgK °Bx p

20

Mengsel C =

3,8

kJ/kgK °Bx p

40

_"

c

=

3,4

kJ/kgK °Bx p

50

_"

c

₌

3,3

kJ/kgK °Bx P

70

_"

c =

3,0

kJ/kgK °Bx p

85

_"

c =

2,7

kJ/kgK p WATER C

₌

4,2

kJ/kgK P

- In verband met mogelDke korrosie wordt de apparatuur uitgevoerd

in roestvast staal.

- Het reaktorgedeelte van de installatie staat onder druk. Dit

vereist speciale veiligheidsmaatregelen, met name rond de

nahydroge-neringsreaktor, waar de temperatuur van de procesvloeistof hoger is

dan het atmosferisch kookpunt.

- Het gebruik van waterstof geeft explosiegevaar. Zie b~lage

- De, in kleine hoeveelheden . aan de processtroom toe te voegen

•

'

.

i I

I

·

•

•

•

•

•

•

•

I

·

Keuze van het r eactorsysteem

Bij CCA Biochem (Gorinchem) wordt mannitol geproduceerd door een glucose-fructose mengsel (1 :1) te hydrogeneren (batchgewijs) mbv een Raney-Nickel katalysator. Hierbij wordt het glucose gehydro-geneerd tot sorbitol en fructose tot sorbitol of tot mannitol

waarbij bij gebruik van de Raney-Nickel katalysator evenveel sorbitol als mannitol uit fructose wordt gevormd (selektiviteit S voor

m

mannitol is 0.5). Uitgaande van het fructose-glucose mengsel wordt bij dit proces 25%w/w mannitol uit de grondstof gevormd. Door Makkee is het combiproces ontwikkelt waarbij uitgaande van glucose of glucose-fructose tot 65%w/w mannitol gevormd wordt. Bij dit proces vindt gelijktijdig (in 1 reactor) een enzymatisch gekatalyseerde isomerisatie reactie van glucose-fructose en een hydrogenerings reactie van fructose en glucose plaats. De reactie omstandigheden worden zo gekozen dat de isomerisatie reactie veel sneller verloopt dan de hydrogeneringsreactie zodat de glucose-fructose verhouding bijna gelijk is aan de evenwichtsverhouding

(1

:1), glucose en fructose -zijn isomeren van elkaar. Voor de hydrogeneringsreactie wordt bij di t proces een Cu/Si0

2 katalysator gebruikt. Deze katalysator heeft als voordeel tov de Raney-Nickel katalysator dat hij èn fructose sneller omzet dan glucose (factor

9)

èn dat fructose selektief (S is 0.85) tot mannitol gehydrogeneerd.

m

Dit combiproce is als uitgangspunt voor het ontwerp gebruikt.

Eerst werd de mogelijkheid bekeken om het Makkee proces (1 geroerde tank met een kleine hoeveelheid geimmobiliseerd enzym en .Cu/Si0₂ katalysator deeltjes) op te schalen. Nadelen hiervan zijn:

1. Twee katalysatoren in 1 reactor waarbij Cu de enzym werking remt, eiwit de Cu/Si0

2 katalysator vergiftigt en waarbij de beide katalysatoren een verschillende

levensduur hebben. 2.

J.

4.

5.

De reactie temperatuur (58°C) is zeer laag voor de Cu/Si0

2 katalysator.

Tengevolge van de lage katalysator concentraties is er

een groot reactor volume nodig.

De H

2 overdracht van gas naar vloeistoffase is relatief slecht.

Doordat de tank geroerd wordt treedt beschadiging van de

•

•

•

•

•

1 in

•

•

•

•

•

•

Om deze nadelen op t e vangen worden bi j het ontwerp' de twee reacties (isomeri s atie en hydrogenering ) uitgevoerd in van elkaar gescheiden reactoren. De hydrogenering zal worden uitgevoerd in trickle-fase reactoren, de isomerisatie in gepakte kolommen. Door de hydrogenering van fructose en glucose in de eerste hydrogeneringsreactor slechts gedeelte-lijk te laten verlopen en een deel van de uit deze reactor gaande stroom terug te voeren naar de enzymkolommen (zie processchema) wordt het Makkee proces (twee reacties in één reactor) benaderd. Om gegevens als gewenste recycle stroom, fructoseconversie in de eerste hydrogeneringsreactor en

temperatuur in de hydrogeneringsrea<J::toren te verkrijgen en om de groottes van de verschillende reactoren te bepalen is een computerpragramma geschreven.

,-- -- - -,-E

₃

5 recyclestroom

6

~

1

t-7---7-1

__

Uit~

In het bovenstaande schema is aangegeven welke stromen (grootte en samenstelling) het programma berekend, de enzymreactoren worden als één reactor beschouwd. Als invoer voor het

programma wordt gegeven:

1. De invoer aan glucose (kg/h).

2. De grootte van de recyclestroom tov de uitgaande stroom.

J.

De gewenste conversie van fructose in de eerste hydrogeneringsreactor.

4.

De temperatuur van stroom

J.

5

.

De gewenste fructose-glucose verhouding na de enzymreactor (K

eff).

•

I I I I

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Het programma geeft als uitvoer:

1 •

2.

De grootte en samenstelling van stroom

6.

De hoeveelheid mannitol in stroom

7

(kg/h) en het

percentage mannitol tov de hoeveelheid monosacchariden in stroom

7.

De grootte van de enzymreactor, d~ eerste hydrogenerings reactor en de na-hydrogeneringsreactor.

Bij een zeer grote recyclestroom zal het Makkee proces goed benaderd worden, de reactoren en stromen zullen dan echter ook zeer groot zijn. Het zelfde geldtvoor Keff' bij een zeer grote enzym~eactor

zal de K ff de K (=1) benaderen hetgeen de mannitol produktie e ev

ten goede komt. Het voordeel van een hoge mannitol opbrengst is de hoge toegevoegde waarde, nadelen zijn grotere reactoren

(investering ) en hogere enzym en stoom kosten. Met behulp van het computerprogramma zijn een aantal grafieken (zie bijlagen) gemaakt aan de hand waarvan het proces geoptimaliseerd kan worden:

1. Het

%

mannitol in stroom

7

als funktie Van de grootte van de recyclestroom R en als funktie van de conversie van fructose in de eerste hydrogeneringsreactor (fF,Hl). K

eff is

0.7

genomen.

2. Het volume van de enzymkolom als funktie van R enlfF,H1. 3. De invloed van K

eff op het

%

mannitol in stroom

7

en op het reactorvolume van de enzymkolom.

lfF,H1=

0.6

en R=

4.

4.

De invloed van de temperatuur van stroom 3 op de grootte van de beide hydrogeneringsreactoren. R= 3, K_eff=

0.7.

Aan de hand van deze grafl"eken l"S gekozen voor R- 3 _{- 'fF,Hl-}

~

- 0 8 _{• ,}

T

= loooe en K

eff

=

0.7.

De flexibiliteit van het proces

str3 is

groot, een grotere glucosestroom kan worden opgevangen door de Kefi t e verlagen of door de recyclestroom te verkleinen.

Uiteraard gaat het percenta~e mannitol in stroom

7

hierbij iets omlaag. Door de temperatuur in stroom 3 te verhogen kan eenzelfde ltF'Hl gerealiseerd worden. Een kleinere glucose aanvoer levert g.een probleem op, K

eff wordt groter terwijl de

~,H1

constant gehouden wordt door de temperatuur van stroom J

te 7erlagen. worden .

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Beschrijving van het proces

Produktie vaD mannitol en sorbitol uit glucose.

Als uitgangsmateriaal wordt een 30%w/w glucosestroop gebruikt welke afkomstig is uit de enzymatische hydrolyse van zetmeel. Deze stroop bevat naast glucose: polysacchariden (,1.5'1ow/w),

eiwit, (an)organische ionen en mogelijk ook nog vaste deeltjes. Vanuit het voorraadvat V1 wordt de glucosestroop continu (984

kg/h) gedoseerd. De eerste stap is het opwarmen van de stroop van 200C tot 900C waarbij de viskeusiteit sterk afneemt. Hierna

worden de ongewenste stoffen verwijdert met achtereenvolgens een filter (vaste deeltjes), een actieve koolkolom (eiwit) en ionenwisselaars (ionen). Vervolgens wordt de stroop aangepast zodanig dat de werking van de enzymkolommen

(R17

t/m

R21)

optimaal is. Hiertoe wordt de stroop ingedikt tot een 40%w/w glucosestroop, wordt de pH op 7.5 gebracht en wordt MgS0₄ tot een concentratie van 3mM toegevoegd (menger 13). Deze stroom wordt vervolgens gemengd met de recycle stroom (menger 16)

welke van de hoofdstroom wordt afgetakt na de eerste hydrogenerings reactor

(R26).

Het systeem met de 5 enzymkolommen is beschreven bij het hoofdstuk reactorkeuze. De processtroom (.18) met (de gewenste) constante fructose/glucose verhouding wordt vervolgens door de eerste hydrogeneringsreactor geleid. De conversie

van fructose in deze reactor ligt tussen een gekozen minimale en maximale waarde. Een stroom (20) ter grootte van stroom 18 minus de recycle stroom (15) wordt hierna door de nahydrogenering's reactor geleid. Deze reactor is zo gedimensioneerd dat de

glucose/sorbitol verhouding van stroom 23 maximaal 0.001 is, dit om aan de producteis wat betreft gehalte aan niet-gereduceerde suikers te voldoen.

•

•

')

•

•

•

•

•

•

I

:

.

•

Beschr~ving van de Mannitol-Sorbitol scheiding

Hierb~ word~ gebruik gemaakt van de verschillende oplosba

ar-heden van Mannitol en Sorbitol in water. Sorbitol is een

hygroscopische stof en in elke concentratie oplosbaar in water.

Mannitol is beperkt oplosbaar, deze oplosbaarheid neemt snel

toe b~ hogere temperatuur,( zie b~lage ). Deze stof leent zich uitstekend voor koelkristallisatie.

De geproduceerde Mannitol-Sorbitol oplossing wordt opgevangen

in een wachttank en batchgew~ze verwerkt. Na het verw~deren van

verontreinigingen, voornamel~k Magnesiumsulfaat, wordt ingedampt

en vervolgens langzaam gekoeld, eerste kristallisatie. Voor

het bereiken van de gewenste zuiverheid worden de verkregen

Mannitol kristallen b~ hogere temperatuur (

9

5

°c

)

opgelost

in warm condenswater en nogmaals gekristalliseetd. Voor het

maken van het gewenste b~produkt, een

70

°Bx Sorbitolstroop

moet de b~ de eerste kristallisatie overgebleven oplossing

nog verder geconcentreerd worden. O~k hier volgt dan weer een

tweede kristallisatie.

Schematische weersave van de scheiding:

retour (2x) Indampen ----~--__ ~ Kristallisatie Centrifugeren K: kristal S: stroop

s

Oplossen Kristallisatie

---

...

~ Centrifugeren Indampen '----..., Kristallisa tie Centrifu eren K S

"-.

ret.our I retour .t.

Om te voorkomen dat de in de Sorbit61~fi0o~ (~lt~dJ nog

aanwezise Mannitol b~ afkoeling beneden 25 oe uitkristalli~

seerd, wordt deze stroop eerst overmatig geconcentreerd en

•

•

•

•

•

•

•

•

- 12

-Om de samenstellingen van de verschillende stromen te kunnen

berekenen z~n de volgende aannamen gedaan.

- Ingedampt wordt tot een Mannitol Water verhouding Van 3:2

(oplosbaarheid b~

90

oe). B~ verpompen van deze vloeistof

95

oe zal geen kristallisatie optreden.

- B~ kristallisatie

(3

x

)

wordt gekoeld tot

25

oe. De verhouding

Mannitffil : Water is dan 0,216 : 1

- Na het centrifugeren btijft nog

5

%

vloeistof aan de kristallen kleven.

- Voor het oplossen van de Mannitol kristallen bij

95

oe wordt

Water toegevoegd tot een verho~ding 1:1

o

- Indampen van de ruwe Sorbitolstroop gebeürt tot

85

Bx

Aangezien in het schema twee retourstromen voorkomen is de

berekening iteratief. Na drie iteraties was de nauwkeurigheid

al beter dan 1%.

In de massabalansen is de opwerking weergegeven alsof dit een continu proces is, aansluj_tend op de produktie van het Mannitol Sorbitol mengsel.

Koelwater H12

LJ

Sou,

~

Sloom

i

J

I

I

) -I MAGNESIUMSULFAAT LOOG _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1

PRODUKTIE VAN MANNITOL EN SORBITOL UIT GLUCOSE

(cont. i nuproc ... ; )

~ Slroomnummer

D

Temperaluur in oe

o

Absolule druk in bar

G. ~ilkamp Fabrieksvooronlwerp No 2609 V.M. GQQIQn DQcQmbQr 1984 VOORRAADVAT (30 °BX glucosestroop) POMP H3 WARMTEWISSELAAR M4 KAARSENFILTER

TS AKTIEF KOOL KOLOM T6 ANION WISSELAAR T7 KATION WISSELAAR T8 ANION WISSELAAR T9 KATION WISSELAAR HIO INDAMPER (30 + 45 °BX PIl POMP Hl2 BAROMETRISCH!:: CONDENSOR

Ml3 MENGER (loog,. magne~

siumsulfaat, stroop) Pl4 POMP

HlS KOELER

Ml6 MENGER (hoofd- &

recycle stroom)

Rl7

t/m ENZYMKOLOM

R21

P2~ POMP (recyclestroom)

T23 ~KTIEF KOOL KOLOM

H24 VERWARMER C2S COMPRESSOR R26 HYDROGENERINGSREAKTOR R27 NA-HYDROGENERINGS~ REAKTOR w

,J i

I

,

I:

I

:1

•

•

•

Zuivering T31 T32

•

•

•

Indampen Is l e Kr is l a I I i sa l i e P41 Vocuum M43 H34 naor H53 Sloom Koel",

~

~ '1;31

•

•

2de Kr Is l a I I i sa l ie Indampen Slroop Luchl H48

•

•

•

V28 WACHTTANK ( Mannitol-Sorbitol stroop) P29 POMP

T30 AKTIEF KOOL KOLOM

T31 ANION WISSELAAR T32 KATION WISSELAAR H33 CONDENSOR H34 INDAMPER (39 .... 730BX) P35 POMP V36 GAS-VLOEISTOF SCHEIDER (condens-vacuum) P37 CONDENSPOMP V38 CONDENS VOORRAADVAT V39 KRISTALLISATOR (ruw mannitoll. M40 CENTRIFUGE P41 POMP P42 POMP Vacuum

IM4; TRANSPORTLADDER (ruw Spui

4~ mannitol kristal)

P44 POMP

Koel", I'H45 INDAMPER (sorbitol-I stroop) V46 KRISTALLISATOR . -' .. -". (schoon mannitol) M47 CENTRIFUGE H48 CONDENSOR P49 POMP naar IM50 TRANSPORTLADDER V28 (nat I mannitoll I V51 KRISTALLISATOR (rest mannitol) M52 CENTRIFUGE 70 X I

SORBITOL M53 MENGER (sorbitolstroop

& condens) M54 FLUID BED DROGER

PROCESSCHEMA VOOR

DE

MANNITOL-SORBITOL

SCHEIDING

Cbalchproces) H55 LUCHTVERWARMER. C56 COMPRESSOR

Fabrieksvooronl",erp No 26091M57 TRANSPORTLADDER (rest

~ Stroomnummer

D

Temperaluur in oe

o

Absolule druk in bar

G. \.I i lkamp

V.H. Gaaien D .. c .. mb .. r 1984 _mannitol)

•

+:-•

•

•

•

I

I

.

I I

!

I I

•

•

De reacties: De kinetiek: glucose HC=O I HC-OH I sorbitol HO-CH ~.Cl!tolyst I HZC-OH I HC-OH I HO-CH HC-OH I HC-OH I H₂C-OH I HC-OH I HC-OH I HzC-OH K ev enzymatische isomerisatie HzC-OH I c=o I HO-CH I He-OH I He-OH I HzC-oH fructose ~.catolyst HzC-OH I HC-OH I HO-CH I + HC-OH I HC-OH I HzC-OH sorbi tol HzC-OH I HO-CH I HO-CH I HC-OH I HC-OH I .Hzt:~OH mannitol Algemeen: Langmuir: Competitie: J. 2. Hieruit volgt: r = F · r = C _d[F] d t

-:tl1

d t r F ~s de fructose omzettingssnelheid

e

~s de bedekkingsgraad v/h oppervlak k is de reactie snelheidsconstante

geen competitie van mannitol en sorbitol

competitie van glucose t.O.V. fructose en omgekeerd: volgt uit

de selektiviteit

kF/kc= 27; bC/b

F= 3= b, bC is de bindingssterkte van glucose

aan het oppervlak van de katalysator

r

F = kF •

[F]

I (

[F] + a + b· [

c] )

rC= kC

[cl

I([C]

+ a' +

~'[FJ

)

a is het gedeelte van het orpervlak dat bezet ~s door H2'

mannitol, sorbitol etc. de waarde van a volgt uit de

reactiesnelheid bij lagere concentraties nadat de waarden van

k

F en kC zijn bepaald uit de reactiesnelheid bij hogere

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Invloed van de temperatuur op de reactiesnelheid:

Invloed van de waterstof druk op de reactiesnelheid:

r =

Hieruit volgen de omzettingssnelheden voor fructose en glucose:

+ a + b [G1) '(P

H 2 /50) EXP (-E A /R·(J.. -T J.. ) T

o . [G]/( [GJ + a'+

~LF])'

(PH /50) EXP

(-EA/R'(~

-

~

)

2 0

uit de gegevens van Makkee (5) volgen de volgende waarden.

k

F = 27'kG (bij gebruik van de Cu/Si02 katalysator)

b 3 3 a = 45 kg/m a' = a/b k = F = E A

,

G= 60 kj/mol -8 2 4'10 kg/Cs m kat. opp.) PH : in bar 2 2

De hydrogeneringsreactie ~s uitgevoerd met maximaal 2500 m katalysator opp. per liter vloeistof. Om vergelijkbare condities te krijgen (bij t= 0.4 en fkat=

1500 kg/m3) nemen we een bruikbaar katalysator oppervlak van 2.5 m2Cu per gram katalysator, dit is een zeer bescheiden waarde.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Kinetiek van de isomerisatiereactie

reactie: GLUCOSE ... , _ _ _ _ FRUCTOSE k

2

"

kinetiek: bij 58

°c

is Kev gelijk aan I, hieruit volgt: k

l = k2

de grootte van de reactiesnelheids constante volgt uit literatuur 3:

-4 -I k

l = k2 3.2' 10 s C met 'vers' enzym, t= 0)

d G

d t +

d F d t

1n de constante c zitten invloeden verwerkt als remming door sorbitol en mannitol en ouderdom van het enzym: onder de aangenomen condities 1S de halfwaarde tij d van het enzym 1500 uur. Voor de waarde van.

c is genomen: 0.5 activiteit t.O.V. de initiele activiteit Ct= 0), de factor 0.5 is afkomstig van de remming door mannitol en sorbitol.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Dimensionering Hydrogeneringsreaktor R26

Benodigd katalysator gevul d volume, berekend met het computerpro_ gramma,(zie bijlage): 1,7 m3 . (i=0,6,

9~=1

500

kg/m 3 , dj=1,5.10-3m)

Vloeistofstroom in: 2800 kg/uur,

~=1200

kg/m3 , T=lOO

°c

Voor kolom~en met vullichamen geldt een benedengrens voor de

superficiele vloeistofsnelheid, beneden deze grens wordt de

pakking onvolledig bevochtigd. Aanbevolen wordt (~)

-4

u_l ~ 5.10 mis

Dit samen met de volumestr oom geeft een maximaal oppervlak voor

de doorsnede van de ko_. lom:

°

_{m a x '} = 0,7'1 m2, maximale diameter:O,99 m • .

Met het benodigde katalijsator gevuld volume wordt de minimaal

benodigde kolomlengte dan 2,2 m. Overdimensioneren met 15%, no

od-zakelijk voor het vullen en legen van de kolom: L= 2,5 M. Voegen

wc nu nog een halve meter extra tOE voor de bodemplaat,

vloeistof-verdeler, etc.

Kolomleng_{te =} 3,0 m

diameter

₌

1,0 m

In deze TRICKLE BED REAKTOR wordt de stroming bepaald door het

contact tuseen vloeistof en vaste pakking. Volstaan kan worden

met een lage gasdoorstroomsnelheid. Deze wordt gesteld op honderd

maal het totale waterstofverbruik (hydrogenering en nahydrogenering)

~ = 300 kg/uur

m

3

9g

= 50. 0,0899 kg/m

u = 0,0;(,5 mis

g

De bijbehorende F-factor (

=

ug.l/y') (~) is 0,0$3, dit toont é:.l

aan dat de drukval laag zal zijn. Berekend met de Carman-Kozeny

vergelijking voor drie fasen reaktoren, gas en vloeistof in

tegen-stroom

( t ) :

2 2 0,1 6p _{8,5.1'/ .a .u d • u'}

(

12 •

a

)

1 6Z = g S g + s g

.

g.

s

9

g S'g u g ~3

•

•

•

•

•

•

•

,

e

e

•

•

Dimensionering Nahydrogeneringsreakt or

R27

Benodigd katalysatorgevuld volume, berekend met het

computerpro-gramma (zie

b~lag

e

),

1,9 m

3

. (

~=

0

,6j

0 =1500 kg/m

3 ,

d =1,5.10-

3

m )

Js s

Vloeistofstroom in: 700 kg/uur, 91=1200 kg/m

3

j T=108 oe •

Ook voor deze kolom geldt dezelfde minimale superficiele

vloei-stofsnelheid • Dit betekend dat hier de diameter van de kolom,

kleiner of gel~k moet z~n aan:

diameter =0,65 m

De hierb~ behorende minimale kolomlengte is 5,9 m •

overdimensione-ren met 15

%

betekend:

7

m • Ook hier een extra lengte voor de

bodemplaat, vloeistofverdeler, etc van 0,5 m : TWEE kolommen in serie

l engte

=

4

m

B~ deze kolommen is de waterstofstroom hetzelfde als

R26,

u _g = 0,059 mis

De b~behorende F-factor is 0,14. Ook hi~r is de drukval

•

I

I

.

I

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Enzymkolommen

Gekozen is voor

5

parallel opgestelde reactoren waarv~n er steeds

4

in bedrijf zijn. De vijfde reactor maakt het mogelijk om bij het verwisselen van een enzymbatch snel over te kunnen schakelen op een reactor met een verse enzymbatch. Het omscna, kelen neemt anders enkele dagen (acclimatiseren van de enzymbatch) in beslag. Uiteraard geldt hoe meer reactoern parallel geschakelt zijn

des te vloeiender ( : kleiner verschil tussen de K

eff voor en na het verwisselen) de overgang na het vervangen van een oude enzymbatch door een nieuwe is.

De flow door de 4 reactoren wordt zo geregeld dat de K

eff per

reactor ongeveer gelijk is. Dit betekent dat bij een

enzym-activiteit van

25%

tov de initiele activiteit de flow

50%

van de initieleflow is. Met 4 reactoren in gebruik en een

enzym gebruiksduur van

.

3000

uur betekent dit dat ie~ere

750

uur

een enzymbatch vernieuwd moet worden. Het benodigde enzym-reactor

volume wordt berekent uitgaande vad de activiteit van de reactoren vlak voor het verwisselen, dit is dus de minimale

overall-activiteit. Het mannitol gehalte zal dus iets

hoger zijn dan het berekende gehalte.

Bij R=

3,

K_eff=

0~7

en 1H= 0.8 gelden de volgende waarden voor de toelaatbare flow door een reactor als funktie van de

leeftijd van de enzymbat.h:

leeftijd enzym activiteit tov flow tov de

(uur) de initiele

(%)

initiele

(%)

0

100

100

750

71

80

1500

50

67

2250

34

58

3000

25

50

Uit de tabel blijkt dat de toelaatbare flow vlak na het verwisselen van een enzymbatch

(4

eerste waarden)

120%

van dè flow is waarop de berekeningen gebaseerd zijn (4 laatste waarden). Bij een gelijkblijvende werkelijke flow zal de K

eff dus bijna altijd groter zijn dan

0.7.

Bij een grotere flow kan de K

eff op

0

.7

gehouden worden door het enzym eerder te vervangen.

•

I

.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Dimensionering Ionenwisselaars T6,T8 / T7,T9 Ingaand: Glucosestroor 987 kg/h; -1150 kg/m3 ; 30 °Bx; T=90 °C; - 1,5.10-3 pa.s

Eigenl~k is de ingaande Glucosestroop ionenvr~ en z~n deze ionenwisselaars overbodig. Omdat het gebruikte enzym zeer gevoelig is voor eventueel aanwezige ionen worden deze wisselaars als bescherming toch ontworpen op 1 eq/m3 Glueosestroop

: per week 150 e~4ivalenten

Kationwisselaar .: ( b.v. Amberlite, Lewatit SP )

-3

)

(d=1,5.10

m;

=0,4; 0,48 eq/l : benodigd ongeveer 0,3 m

3

-3

voor: diameter=0,5 m;Lengte 1,5 m ; u=1,2.10 mis

Anionwisselaar : ( b.v. Dowex, Bio-rad AG

_{I -X2}

, Lewatit HP500) (d=1,5.10-3

m;

=0,4; 1 meq/g; =720 kg/m3 )

: benodigd ongeveer 0,2 m3

voor: dimeter=0,5 m jLengte 1 m ; u=1,2.10

-3

mis Aangezien met name de koude glucosestroop nogal visceus is, is hier gekozen voor de grootst verkr~gbare deeltjesdiameter.

B~ de hier gebruikte hogere temperatuur valt deze viscositeit wel mee: de drukval over de beide kolommen samen, berekend met de Ergun relatie is 0,02

bar-Regeneratie, wekel~ks

.

.

150 eq. Natronloog, H= 40.10- 3 kg 6 kg NaOR. 150 eq:. zoutzuur H= 36.10-3 kg 5,5 kg HCl

T31 / T32

Batch ionenwis' elaars. Deze moeten in 8 uur de produktie van 12 uur verwerken. Dit wordt dan per uur: ( 925x12/8

=

1400 kg)

Hg++ 1,75 eq SO;- 1,75 eq

Na 8,75 eq

En een hoeveelheid ionogene (-) verkleuringsprodukten. Dit zal

•

•

•

•

•

•

•

•

•

'

.

•

Per batch te verw~deren: 88 eq. kationen en 80 eq. anionen.

Kationwisselaar:

benodigd per batch: 0,18 m3

Anionwisselaar:

benodigd per batch: 0,11 m3

Vcor vier batches, twee dagen,wordt dit respectievel~k:

0,75 en 0,5 m3 • Met een super ficiele vloeistofsnelheid welke

tussen de 1 en 5 meter per uur moet liggen volgen nu de diameter

en bedhoogte van de kolommen. (Neem Lk 1 = 1,2 x L

bed) o om

v=3,04

m/h; d=0,7 m; Lb d _{e ,anlon} . =1,3 m; Lb d k t· _{e , a lon} = 1,95 m

De totale drukval, berekend met de Ergun relatie is hierb~

0,018 bar viscQsiteit

porositeit (=0,4; deel t jesdiameter d=1~5 mrn;.

-3

=1,5.10 Pa.s).

Per regeneratie, om de twee dagen is nodig:

4x88 eq. zoutzuur 12,7 kg Hel

4x80 eq. Natronloog: 12,8 kg Na OH

Pompen

Voor het berekenen van het benodigde vermogen is gebruik gemaakt

van de volgende relatie :

P e ff

=

~m

*

(

.o

p/

9

+

g

.Ah )

~m massastroom

S'

dichtheid

lip op t e brengen drukverschil

lIh opvoerhoogte

g valversnelling

l1t rendement

Op wordt gegeve~ door de verschillen in procesdruk en de drukval

over de verschillende apparaten. Ah is berekend als de som van

de afmetings0 van de gebruikte apparatuur. Het hier berekende vermogen is :_ ~ minimaal benodigde vermogen, er is b~voorbeeld

geen rekening gehouden met weerstand in de toe en afvoerleidingen.

proces-•

•

•

•

I

•

•

•

•

'

I

.

vloeistof, steeds de voorkeur gegeven aan een roterende

verdringer-pomp. Dit in verband met de viscositeit van deze vloeistof b~

kamertemperatuur. Ook daar waar warme, veel minder viskeuze

proces-vloeistof verpo~pt moet worden is gekozen voor een roterende

ver-dringerpomp. Dit verbeterd de flexibiliteit en met name opstart en

shut down pro~lemen worden hiermee voorkomen.

P2

schroefpomp, 20 oe

,

0,275 kg/s

Pll

drukval H3 0,5 bar hoogteverschil

M4 1 bar T5 1 bar T6,T9 - bar einddruk 1 bar 3,5 bar P eff= 0,275 (3,5-1).105 /1150 + 9,8.4,5) =?2 W P ~ 72/0,8 = 90 W as

schroefpomp, 95 oe, 697 kg/uur

verpompen van 0,7 naar 1 bar.

P14

P

eff= 697/3600.(1-0,7).10

5_{/1200 = 5}

_W

_'

P

_as = 5/0,5 = 10

W

tandwielpomp, 95 oe, 697 kg/uur

H4

T5 T62T9

verpompen van 1 naar 52,5 bar. Opvoerhoogte onbekend. P eff= 697/3600.51,5.10 5 /1200 = 833

W

P =833/0,8 = 1041

W

as 1 m' 1 m 2₂5 m 4,5 m

Rekening moet worden gehouden met de pulserende werking van deze

pomp. P2é:' o schroefpomp, 108 e, 0,58 kg/s ver pompen van 50 naqr 52,5 bar.

5

P_eff

=

0,583.2,5.10 /1200 = 268 W P = 268/0,8 = 335 W as

•

•

I

.

I

•

•

•

•

'

.

•

•

Voor de pompen in de opwerkingssectie ~ordt tevens vermeld { -ook in

de apparatenl~kst)gedurende welke t~d deze een batch verwerkt

dienen te hebben. ( batch = produktie van 12 uur )

P29

Werkt gedurende 8 uur. 92 °C, 0,4 kg/s, schroefpomp.

levert procesdruk n° 25: 1,7 bar

P35

hoogte koolfilter,lm en ionenwi~selaars: 4 m

P_eff=0,4.( 0,7/1200 + 9,8.5 ) = 268

w

P = 268/0,8 = 335

w

as

Moynopomp, 5850 kg in 15 minuten,

P37

stel dat deze een opvoerhoogte heeft van 4 meter ( hoogte

van de kristallisator plus een meter voor de centrifuge.

P_eff= 6,5.9,8.4 = 255

w

P _as = 255/0,6 = 425

w

Centrifugaalpomp standaard, verwerkt 5244 kg condens, het indampen

gebeurt in ongeveer 6 uur.

P_eff= 5244/6/3600. (1-0,7).105/100 = 72,8

w

P41

afvoeren van 2418 kg in 5 minuten

neem als opvoerhoogte 5 meter:

P42

P_eff= 2418/300.9,8.5 = 395

w

P _as = 395/0,6 = 658

w

Deze pomp heeft verschillende functie's: De afvoer van overtollig

condens naar het spui, het debiet moet dus groter z~n dan dat van

P37. Het leveren van condens voor het oplossen van de mannitol

kristallen en het verdunnen van de sorbitolstroop. Bventueel kan

het condens gebruikt worden voor het doorspuelen van leidingen.

Bepalend voor de capaciteit zal z~n het snel geneeg b~vullen van

h~t oplosvat V46, 2000 liter in b~voorbeeld 30 minuten ~

I

•

•

I

·

I

I

I

•

•

•

•

•

•

P44 schroefpomp, verwerkt 3720kg in 5 mi~uten

b~ een opvoerhoogte van 3 meter wordt het benodigde vermogen:

P49

Peff= 12.9,8.3

=

353

w

P _as = 353/0,6

=

588

w

schroefpomp, verwerkt 2592 kg in 15 minuten

b~ een opvoerhoogte van 2,5 m ( hoogte kristallisator: 1,2 m ) P_eff= 2592/15/60.9,8.2,5 = 71 W

Pas = 71/0,6 = 118

w

Dimensionering Fluid Bed droger M5~

Ingaand, per batch 1662 kg natte mannitol kristallen. Aanname is dat aan deze kristallen ongeveer 5% vloeistof kleeft:

60 kg water per batch te verdampen

Als droogtijd wordt vier uur genomen. In en uitgaande lucht: in: 11,9.10 -3 kg water per m3 lucht (

_7CY/o

_{b~ 20 °C)}

't -3

u~ :4124.10 hg water per m3 lucht (

_5CY/o

_{b~ 50 °C)}

29,5.10 -3

Hieruit volgt de minimaal benodigde hoeveelheid lucht: 60/29,5.10-3 m3 = 2.10

3

m3 lucht (totaal)

Met ° lucht

=

1,2 kg/m3 , vier uur:

minimale luchtstroom: 500 m3 /uur , 610 kg/uur ( inde massabalans: 203kg per 12 uur)

Warmtebalans: 60 kg water, C _p 4,2 kJ/kgK 1602 kg mannitol C _p 1,37kJ/kgK 2440 kg lucht C 1,0 kJ/kgK P van

"

"

ver dampingswarmte v['n 60 kg water bij 50°C: 2,47.10

3

3

60.4,2.25+1602.1,37.25+60.2,47.10 -2,4.10 .(X-50)=0 Temperatuur ingaande lucht moet minimaal 137 °c z~n.

25 25 X 3 °c naar

"

"

kJ/kg 50 °c 50 50

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

H33 Condensor

Per uur wordt (gemiddeld!) 656 kg stoom gecondenseerd en afgekoeld met behulp van koelwater.

stoom: T. = 90°C, condensaat: T .t= 40°C, H= 2520 kJ/kg

1n U1

°

4

°

koelwater: T. =20 C, T .t= 0 C

J.n UJ.

Gemiddelde buistemperatuur: 30°C, condensaatfilm temperatuur: (90+30)/2= 60°C, neem AT= 30°C. Over te dragen warmte Q= 458 kW, u= 9x106 J/hm2K. A= 6.1 m2, overdimensioneren omdat er in het

2

begin van het indampproces meer stoom gevormd wordt, kies A= 10 Hoeveelheid koelwater: 19600 kg/he

m •

H34 Verdamper (fed-batch)

In 8 uur wordt 11000 kg 39 Brix stroop ingedampt (bij 95°C) tot 5850 kg 73 Brix stroop, hierbij wordt 5250 kg water verdampt

«t.g.v. kookpuntsverhoging zal de stoom een temperatuur hebben van circa 90°C). Als gemiddelde warmteoverdrachtscoefficient wordt U= 2x106 J/hm2K genomen, in werkelijkheid zal deze van

1 tot

4

MJ/hm2K varieren. Stoom van 190°C wordt gecondenseerd bij 120°C (äT= 25°C), .1H= 2340 kJ/kg. Over te dragen warmte per batch: Q= 12x109 J/8h, A= 30 m2•

H45 Verdamper (fed-batch)

In 8 uur wordt 3725 kg 59 Brix stroop ingedampt (bij 95°C) tot 2595 kg 85 Brix str op, hierbij wordt 1130 kg water verdampt. Als gemiddelde warmteoverdrachtscoefficient wordt U= 106 J/hm2K genomen. Stoom van 190°C wordt bij 120°C gecondenseerd. Over

6

2

te dragen warmte per batch: Q= 3370x10 J/8h, A= 17 m • H48 Condensor

Per uur wordt 141 kg (gemiddeld~) stoom gecondenseerd en afgekoeld met behulp van koelwater. Gegevens als bij H33, over te dragen warmte Q=117 kW: A= 1.3, overdimensioneren: A= 2.5 m2•

H55 Verwarmer

In 4 uur moet 1660 k~ mannitol kristallen gedroogd en opgewarmd worden (van 25 tot 50°C) met behulp van droge, hete lucht. Hierbij wordt 60 kg water verdampt, over te dragen warmte Q= 13.6 kW.

Per uur wordt 610 kg lucht van 20 tot1050C verwarmd in de verwarmer met behulp van bij 190°C condenserende stoom.

/ 2

°

2

i

I

,

I

.

•

•

•

•

•

•

•

HJ Warmtewisselaar (tegenstrooms)

Processtroom 2 (JO Brix glucosestroop) wordt opgewarmd met behulp van processtroom 14.

stroom 2: 984 kg/h, T. = 20°C, T .t= 90°C, c = 3.5 kJ/kgK

1n U1 p

stroom14: 2800 kg/h, T. = 104°c, T it= 79°C, c = 3.4 kJ/kgK

1n U_o

g

2

Over te dragen warmte: 67 kW, AT

I _n = J1 C, U= 2xl0 J/hm K ₂ Warmte ui twisselend oppervlak A= Q/U'c,T= 3.9 m

Hl0 Verdamper (continu)

De JO Brix glucosestroop (90°C) wordt ingedampt bij 95°C

met behulp van bij 120°C condenserende stoom (6H= 2340 kJ/kg).

°

6 /

2 2

Over te dragen warmte: 189 kW, /lT= 25 C, U= 5xl0 J hm K, A= 5.4 m

H12 Barometrische condensor

290 kg stoom per uur (T= 90°C) wordt gecondenseerd en afgekoeld tot 40°C met behulp van koelwater. Over te dragen warmte: 200 kW. Hierbij wordt 8600 kg koelwater per uur van 20°C tot 40°C opge-warmd.

H15 KOGl er (tegenstrooms)

Processtroom 13 (2800 kg/hl wordt afgekoeld met behulp van koelwater. stroom 13: T. = 79°C, T .t= 58°C, c

=

3.4 kJ/kgK 1n U1 p

°

4

°

4

/

koelwater: T. = 20 C, T .t= 0 c, c = .2 kJ kgK 1n U1 p

6

Over te dragen 2 A= 2.6 m • H24 Verwarmer warmte: Q= 56 kW, ~Tln=38.50C, U= 2xl0

Processtroom 17 (2800 kg/hl wordt met behulp van condenserende stoom verwarmd (AH= 2015 kJ/kg).

stroom 17: stoom : T= AT - 50°C, wand; A= 2 m T. = 58°C, T .t= 1000

e,

c =3.4 kJ/kg 1n U1 p 190°C

i

-

Voor-

_{Massa -en}

Retour

UIT

IN

waarts

Warmtebalans

M

M

M

Q

M

Q

•

Q

Q

-•

VI

•

30% GLUCOSE 984 -17220

~~

•

₂₈₀₀ 13 H3 514190 2800

~

756090

•

984 223860 3 stoom conders

•

291 797050

-HIO 291 I 16 I 00

..-•

290

0-

- -

-740600 kw

_{- -}

-HI2

•

8600 -180500 697

10-164200 spul. , 8888 560100

•

---0

.

I . 2 0

•

2.3 5 0

I~

MI3 I

•

-.

_•

J

•

•

PI4

-®

2800 756090 r ~ 700

!-0-

,

•

164200 2800

0-514990 MI6

•

®

591890 2100

•

2392 -50210

..

HI5 _

..

2392 150600 koelwater kw

•

~r-2800

,

314160 12

•

RI7 tlm R21

•

r

-l'

_•

r--'--stoom eonden _

..

•

200 540000 H24 200 136960

~r--"

... ,

•

2800 ₁₈ 717200 ~'-~Hreac

..

_R26

•

72000 ~. , - - _f -

~r-•

•

•

-1

~.-•

...~ I ~

"

197300 <

..

I

!

_•

" .. *" . ! _.

-

.

~ I Hreac

--

R27 21000

-

₃ 7 0

-WATERSTOF

l

~r--

,

703 23

•

218530 ~'--201 .5 27 0 V28

I-€)

·

20 0

f-V---

-•

924.5 217530 28 , . .

-,

-

stoom con ~ens

I

..

f - - -

-428- 1 171 28C 428 170770 , _H34 ~

•

~r- _• 437

-@- .-1115660

I

I

-i ko~lwate] _~

-

f - . -12950 -272030 H33 12950 816090

•

_€V-

II I

~'--23

5

14800

•

V38 _{: - -}

_{- -}

spui

-r - - - - I

L...---

-

•

• 487.5

-@-102380 t L . . . .

-I

.

1220 kw

..

_.

kw V 39 f -

-- 25600 1220 76780

I

1 - -'

'--r--I

480 7. 5

-•

~

! . .' .' L

-

_-1 l _, . -Ij ~ ~ J ... M40 ~. -

-~

177

_.

_,

~

0

~~r--

,~

~

-_. ~ 5

[-&1

r

·

310.5 t---0 s,-oom

1---

f - - condE n~ 120 328730 H45 120 47880

i

9 r - - - ~. -~ I

"

l ₉₄

l~·

lil

!

239980 t - - -

-

₃₅

•

i

kw -

-

I ... t - - kw

-2786 -58510 H48 2786 175530

t

,.

r. -i;·

-@-H r - I

-~

94 5920 I1 216 . 5

K0

1 -40920 I

i

j

•

L . . . . -

-kw kw

--~ 1 - t -487 -10230 V 51 487 30690

I

_•

:-

2 I 6 . 5

id'

0

--@-

,

20 ~'-- 1 -0

•

M52 _r--

.

_

-, r

-1-e-J

1

:

1-

_{r---1-96 . 5} t - ₃₉

•

0 .

-~

r---'

-

-39

t

-246

0

---

_~

-•

M53'

--

235.5

2460

r-- .--._ -

_{- - - -}

1 - - - - _ .. -, - - _. . 1--- - - -- - - -- -

---•

_

..

_-

_{. --- - - '--- _._-_.}

-•

•

34 935

•

•

•

₂₀₃ 8.1

•

•

•

•

•

31645

•

•

163 10270 177 0 91830 - 19640 -..

I

138 . 5 0 0 21840 203 16240 2409790

Mássa in

Warmte in

!ka

~

,

,

10

s.t.oom _V46 condens _.,.

-34 koelwater koelwatE r

-

935 -;j I

.

27 201.6 M47 0 38

,

lucht , '

-...

1 -stoom condens

..

- H55 8.1 .IP

®r -natte lucht M54

@----

208 MANNITOL

~---

133.5 ~

Totaal

~ 31645

Fabrieks voorontwerp

No:

23580 58920 5600 11670 4570 2409020

r

Appo

r

dots~oom

, j

"Componenten

! _WATER

,

i

I

GLUCOSE FRUCTOSE

I

I

MANNITOL SORBITOL I I POLYSACCHARID~ ! WATERSTOF Mg SO /, NaOH

Totaal:

- - -

....

Apparaotstroom

~

Componenten

WATER GLUCOSE FRUCTOSE I I MANNITOL ! SORBITOL POLYSACCHARIDE WATERSTOF I MgSO I NaOH i i

!

i

_T

_o

_toal:

I

f'.1

In

k

g/h

Q in

kJ/h

1

M

Q 689 280 15 984 -17220 6

M

Q 689 280 15 -984 223860 2 3

M

Q

_M

_Cl

_M

689 689 1 280 280 15 1 5 .21 _ .. 984 -17220 984 223860 1 .21 7 8

M

Q

_M

_Q

_M

290 402 280 15 3 3 290 740600 697

Stroo:n /Componenten staat

4

Q

M

2 .35 0 2.35 9 Q

M

8890 164200 8890 5

Q

0 1 0 Q f - -_. 560100

-I

W N

•

•

A ppor

':10

t

s~

oom

,

Componenten

HATER t - . _ _ . GLUCOSE FRUCTOSE MANNITOL I _SORBITOL PQLYSACCHARIDE J..JA'T'FR<::'T'nF MgSO ~ NaOH

Totaal:

~

A22araatstroom

r

V

Componenten

I

WATER GLUCOSE FRUCTOSE MANNITOl SORBITOL POLYSACCHARIDE HATERSTOF Mg S0 4 NaOH

-

-,

--Totaal:

M

in

kg/h

Q

in

k]/h

•

•

I I

M

Q

405 280 15 .21 .35 700 164200 16

M

Q

•

•

•

•

•

I 2 I 3 1 4

M

Cl.

M

Cl

M

1620 1620 1620 438.9 438.9 438.9 29. I 29. I 29. I 395. I 395. 1 395.1 256.3 256.3 256.3 60 60 60 .9 .9 .9 .84 .84 .84 1.4 I .4 1.4 2799.4 314 I 60 2799.4 514190 2799.4 I 7 1 8 19

M

Q

_M

_Q

_M

1620 1620 1620 274 274 211 .8 194 194 38.8 395. 1 395. 1 527.6 256.3 256.3 34 I .8 60 60 60 .9 .9 I .2 .84 .84 .84 I .4 I .4 I .4 2799.4 314160 2799.4 71 7200 2799.4

Stroom /Componenten staat

•

•

I 5

0.

M

121 5 158.9 29 . I 395.1 256.3 45 .9 .63 I .05 756090 2100 20

Cl.

M

405 53 9 . 7 131 .9 85.5 1 5 .3 .21 .35 789200 700

Q

! 591890 I Q I

I

197300

I

•

w w

App

araatsTroom

*

_•

Componenten

I HATER GLUCOSE FRUCTOSE l'1ANNITOL 1 SORBITOL POLYSACCHARIDE I 1 -! _{Hg SO j,} I NaOH

I

_I

I

t

Totaal:

..

Apparaatstroom

~ ComQonenten

WATER I MANNITOL SORBITOL POLYSACCHARIDE

Totaal:

M in

kg/h

Q

in

k]

I

h

21

M

Q - - - --- --- -26

M

Q 20 20 0 22 23 24

M

Q

_M

_D-

_M

405 405 .11 141 .6 141 .6 ' 1 41 .2 141 .2 15 15 .21 ' . 2 1 .35 .35 703.6 1218530 703.6 27 28 29

M

Q

_M

_Q

_M

162 567 437 35 196 . 5 4 145.5 .5 I 5 . 5

-20 1.5 0 924.5 217530 437

Stroom /Componenten staat

25 Q

_M

567 196.5 145 . 5 1 5 . 5 .21 .3) 218530 925 . 1 -- -30

Q

M

437 I I 15660 437

Q

217530 ~--Q 27530

-I I I I w

.Ç-•

•

•

•

•

•

_•

•

_•

3 1 33

M

Q

_M

Q

_M

I

I

Q.

M

4 WATER I 1130 30 j':J _- 4 126 1 9 E 168.5 145.5 4 -POLYSACCHARIDE 1 5 . 5 .5

-=1

---1---4---~---1---1---

I

Totaal:

I

~pparaatstoom

,

~

Componenten

WATER MANNITOL SORBITOL POLYSACCHARIDE LUCHT

Totaal:

M

in

kg/h

Qinkl/h

487.5 102380 36

-M

Q 163 -, 163 10270 2460 ₁₇₇

_o

_310.5 37 38

M

Q

_M

Q

M

5 32 3-2 133.5 28 8 141 .5 141 .5 15 15 138 5 0 216 5 bnQ?n lQh "

Stroom /Componenten staat

•

Q

M

94

o

94 39 Q

M

203 n 203

Q

239980 40

Q

16240 ! ! I W \Jl

i'

i

Apparaatstroom

.

-I

V

Componenten

r

,

_WATER MANNITOL SORBITOL POLYSACCHARIDE LUCHT

I

I I ~

-Tot aa l :

ÄRparaotstroom

I

I

V

Componenten

.

Totaal:

!

~-1

in kg

/

h

QinklJh

41

M

Q 203 203 0

M

Q - - - -42 43

M

Q

_M

Q

_M

94 5 133 . 5 ' 203 94 5920 - - - -208 - - - -11670 - - -- -- 133.5

M

Q

_M

Q

M

Stroom /Componenten staat

44 Q 4570 Q 45

M

71 8 141 .5 1 5 235.5

M

Q

--4410 Q , , I

1

I

,, -I

I

W 0--. "

•

•

Apparaat No: H3 Hl0 H12 H15 H24

Benaming, warmte- verdamper barometri- koeler verwarmer

type wisselaar sche

-condensor

•

I

I>1edi urn

pijpen-/ recycle/ procesvl./ water + procesvl./ procesvl./

•

mantelzijde procesvl. stoom stoom water stoom

Capacit~it, --

-.

_{671 189 200 56 112} uitgewis~elde -warmte in kW.

•

I Warmtewisselend oppevl. in m 2 3.9 5.4 2.6 2.0 Aantal

paf~r±ê{

1 1 1 1 1

•

Abs. druk in bar 50/1 0.7/1.7 0.7 50/1 50/3 pijpen-

_/

•

mantelzijde temp. in / uit in oe 104/79 95/90 90 40 79/58 58/100 pijpzijde 20/90 120/120.' 20 20/40 120/120

•

mantelzijde Speciaal te ge-bruiken mat. RVS 316 .. RVS RVS - RVS 316 RVS 316

•

Prijs per stul f' :20000 fl' 75000 f' 20000 f 20000 f' 15000

:

•

:

.

•

Apparaat No: H33 H34 H45 H48 H55

Benaming, condensor verdamper verdamper condensor verwarmer

type ,

•

Medium

pijpen-/ stoom/ procesvl./ procesvl./ stoom/ lucht!

•

mantelzijde water stoom stoom water stoom

Capaci~~it, "' uitgewi'S~elde 458 417 117 98 13.6

-warmte "" in kW.

•

Warmtewisselend 2 10 30 17 2.5 10.2 oppevl. in m Aantal pa~är±ê{ 1 1 1 1 1 Abs. druk in bar 0.7/1 0.7/1.7 0.7/1.7 0.7/1 1/3 pijpen-

_/

•

mantelzijde temp. in / uit

in oe 90/40 92/95 25/90 90/40 20/105 pijpzijde _{20/40 120/120 120/120 20/40 190/190}

•

mantelzijde i Speciaal te ge-RVS RVS RVS RVS RVS I bruiken mat.

•

Prijs per stu!,- f 15000 f 200000 f 100000 f 10000 f 20000

,

•

•

•

•

Apparaat No: _{Vl T5 T6 & T8 T7}

_&

_T9 R17

t/m

R21

•

Benaming, voorraadvat aktief kool kationwisse- anionwisse- enzymkolom

type glucose kolom, fil tE..:t:' laar laar

oB) • stroop 30

•

Abs. druk in bar 1 2 1 1 '51,5

•

temp. in oe 20 90 90 90 58 Inhoud in m

3

60 - 0,3 0,2 1,6 Diam. in m 8 0,5 0,5 1

•

1 of h in m 3 1,5 1,0 2 Vulling:

*

''; " ' ." .

vaste pakking Amber.lite Dowex, of enzym

•

katalysator- _{Aktief kool} of Lewatit- Bio-rad of

SP Lewatit

_MP.

Maxazym type G.I.-immob. d= 2.10-3 m d -3 bol

-

,

,

_-

vorm =2.10 m: -3

...

d=1,5.10 m

•

... .. ... z=0,4 .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. ..

•

Speciaal te g e-bruiken mat. RWS 304 RWS 304 RWS 304 RWS 304 RWS 304 aantal 1 1 2 2 5

serie/parallel _parallel

•

prijs 47.000 25.000 10.000 10.000 55.000

•

•

•

'1(

aangeven wat bedoeld wordt

Apparaat No: _T23

_R26

_R27

_{V28 T30}

•

aktief kool hydrogene- na hydroge- wachttank aktief kool

Benaming, kolom, rings nerings kolom

reaktor reaktor

type

trickle bed trickle bed i

•

Abs. ' druk in bar 51,5 50 50 1

'

1,7

•

temp. in

°c

58 100 108 92 92 Inhoud in m

3

, , benodigd:l,? ) benodigd: 1,9 20 ' . Diam. in m

₁

_·

0,65 2,,3

•

1 of h in m ₃ 4 4,5 Vulling:

*

' , ' -, ' ,.

vaste pakking aktief kool aktief kool

•

katalysator- Cu

_/

Si0

2 Cu / Si02

2

type 2,5 m /gram idem'

-

, ,

_-

vorm

₉

=1500 kg/n 39=1500 kg/m3 ~ = 0,6 ~= 0,6

...

•

d -3

'

-3

...

=1,5.10 n d=1,5.10 m .. ..

.

.. .. .. .. .. .. ..

..

.. ..

•

Speciaal te ge-RWS 304 RWS 304 RWS 304 RWS 304 RWS 304 bruiken mat. aantal 1 1 2 1 1

•

serie/parallel serie

pr jjs 25.000 55.000 30.000 35.000 25 .. 000

•

•

*

aangeven wat bedoeld wordt

•

•

Apparaat No: T31 T32 V36 V38 Y39

anionwisse- kationwisse gas-vloeistolr _{condens kristallisa}

Benaming, laar laar scheider voorraadvat tor

type lwelkris-tallisator. I

•

Abs. _{1 1 0,7 1 1} druk in bar -temp. in oe 92 92 90 90 95-25

..

Inhoud in m

3

_{0,6 0,9 5,0 5,3} Diam. in m _{0,7 0,7 1,7 1,5}

•

1 of h in m 1,6 2,3 1,8 3,0 Vulling:

*

•

schotels-aant.

vaste pakking -Amberlite Dowex of

katalysator- of Lewatit

SI

Bio-rad of

type Lewatit

MP

d=2.10-3 m -3

-

_••

-

vorm d=2.10 m

•

...

_roerder,

...

_koelspiraal .. .. .. .. .. . .. .. ..

.

.. ..

.

•

Speciaal te ge-bruiken mat.

RWS

304

RWS

304

RWS

304

RWS

304

RWS

304 aantal 1 1 1

r

1

•

•

serie/parallel

prjjs

10.COO

10.000 20.000 15.000 60.000

•

•

,

•

'I[

aangeven wat bedoeld wordt

•

, ,

i

I

.

!

:

I

e

j: i

i

_I

.

!

:

.

type Abs. '. druk in bar temp. in oe Inhoud in m

3

Diam. in m 1 of h in m V46 (oplosvat) koel,:" kristalli-sator 1

95-25

4,2

1,7

1,7

V5l koel-kristallisa tor 1

95-25

2,4

1,2 1,2

I

Vulling:*

!

'. schotels-aant.

•

!

I

e

I

! I

i

i I

I

.

I

•

•

vaste pakking katalysator-type - " - vorm verwarming/ koelspiraal koelspiraal roerder roerder Speciaal te ge-bruiken mat. RWS 304 RWS 304 aantal 1 1 serie/parallel prDs 60.000 43.000

•

- 43

-•

Apparaat No: P2 Pll P14 P22 C25

I

", Hoge druk gas,

-Benaming, Voedingsp!pmp voedingspomp recyclepomp .. circulatie

I

I

•

_type schroefpomp schroefpomp tandwielpomp schroefpomp ventilator _I I

,

,

te verpompen 30 °Bx 45 °Bx 45 °Bx 45 °Bx

•

medium stroop stroop stroop stroop waterstof

Capaciteit in kg/s 0,273 0,193 0,193 0,583 0,083 , I I

•

I , Dichtheid kg/m

3

1150 1200 1200 1200 4,5 in I Zuig-/persdruk

•

in bar(abs.) 1,0/3,5 0,7/1,0 1,0/52,5 50/52,5 50/50 , I I temp. in oe 20 95 95 108 100

•

Vermogen in

""

theor./ prakt. 72/90 5/10 833/1041 268/335

-

,

•

Speciaal te ge vonkvrjj,

RW

S

₃₀₄

RW

S

₃₀₄

RW

S

₃₀₄

R

W

S

₃₀₄ exp~~îlig I bruiken mat. aantal _{1 1 1 1 1} I serie/ parallel

o

.

I I

•

•

.

'