Produktie van isobuteen uit isobutaan

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

,~i

'

TU Delft

_/'

_{F.V.O. Nr:}

₂₇₃₆

Technische Universiteit Delft

Vakgroep Chemische Technologie

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

F.W.R Soeterbroek

P.P.C Avontuur

onderwerp:

Produktie van ISOBUTEEN

uit ISOBUTAAN

adres:

Windsingel 3, 29931 TT Barendrecht

Burg. v. Walsumweg 968

3011 MZ Rotterdam

opdrachtdatum:

9 nov. 1987

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

- -- - - -- -

-DE PRODUKTIE VAN ISOBUTEEN

UIT ISOBUTAAN P.P.C Avontuur Burg.v. Walsumweg 968 3011 MZ Rotterdam Fabrieksvoorontwerp no 2736 Opdracht 9-11-1987 Verslag 1-2-1988 F.W.R. Soeterbroek windsingel 3 2991 TT Barendrecht tel 01806-12714

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

1 INHOUDSOPGAVE 1 2 3 4 5 6 7 8 Inhoudsopgave Samenvatting Konklusies en aanbevelingen Inleiding Ontwerpuitgangspunten 5.1 Fabriekskapaciteit en voedingssamenstelling 5.2 Grond-en hulpstoffen 5.3 Afvalstromen 5.4 Utilities 5.5 Korrosie-aspecten 5.6 Giftigheid en explosiegrenzen 5.7 Opslag

Beschrijving van het proces Proceskondities

Motivering van apparaatkeuze en berekening 8.1 De reaktor

8.1.1 Katalysatorvolume

8.1.2 Drukval over het katalysatorbed 8.2 Warmtewisselingsapparatuur 8.2.1 Berekeningswijze 8.2.2 Berekening apparatuur 8.2.3 Koelsystemen 8.3 Pompen en kompressoren 8.4 Scheidingssektie 8.4.1 Algemeen 8.4.2 Destillatietorens 8.4.3 Absorber/Stripper 8.5 Fasenscheiders 1 3 4 5 6 6 6 7 7 7 7 8 9 14 14 14 14 15 16 16 18 26 27 32 32 33 35 36

•

•

9 10

•

11 12 13 14

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-2-Massa-en warmtebalans

Overzicht specifikatie apparatuur Kosten

Symbolenlijst Literatuur Bijlagen

A _{Toepassingen van isobuteen} B Tekening van de reaktor C Cp-waarden van de stoffen D _{Process programma's}

E Processchema

F _{Gegevens katalysator}

G Ontwerpprocedure voor koellussen H _Kolomontwerp 38 49 61 65 67 69 70 71 72 74 76 77 79

•

-3-•

2 SAMENVATTING

• In dit fabrieksvoorontwerp wordt een proces beschreven voor

•

•

•

•

•

•

•

•

de bereiding van isobuteen door dehydrogenatie van isobutaan. De kapaciteit van de ontworpen fabriek bedraagt 96 kton/jaar. Het overall rendement van het proces bedraagt 88

Er ontstaan twee afvalstromen

g,

o •

r ' ) .,

V' ~.

-de eerste afvalstroom bestaat voornamelijk uit waterstof

-de tweede afvalstroom bestaat uit een mengsel butanen, butenen en lagere koolwaterstoffen.

De eerste afvalstroom komt voor opwerking in aanmerking, de tweede stroom heeft alleen waarde als brandstof.

Investeringen zijn berekend met de methode Taylor en met de methode van Zevnik-Buchanan en bedragen ± 50 miljoen gulden. De bedrijfskosten zijn geschat op 80 miljoen gulden op jaarbasis. Door het ontbreken van huidige marktprijzen was geen R.O.I. te berekenen, wel is de toegevoegde waarde berekend. Deze bedraagt 238 gulden per ton produkt.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-4-3 KONKLUSIES EN AANBEVELINGEN

Volgens mondelinge opgave Shell verkoop te Rotterdam is de inkoopprijs van isobutaan 235 dollar/ton, maar is in Europa niet in grote (100.000 ton) hoeveelheden te verkrijgen. Waarschijnliik is het proces economisch alleen haalbaar als isobutaan goedkoper kan worden verkregen, b.v. als onderdeel van een 'bestaande' isobutaan/butaan producerende plant (b.v een naftaplant) .

In het ontwerp is er van uitgegaan dat de gebruikte katalysator moet worden geregenereerd (per 24 uur 30 minuten). Uit recente publikaties blijkt dat veel onderzoek wordt verricht naar

katalysatoren die kontinu in bedrijf kunnen blijven. Een

dergelijke katalysator zal de ontwerp-en bedrijfskosten van de fabriek verminderen. In verband met de beschikbare t i j d en de te verwachten ontwikkelingen van de katalysator is in dit ontwerp nie~ veel aandacht besteed aan de regeneratieprocedure en de hierdoor veroorzaakte niet stationaire toestand van de fabriek. Een nog nader te onderzoeken onderdeel van de fabriek is de

absorber/stripper sektie. Conventionele processen [21] gebruiken verdund zwavelzuur als extractiemiddel, de recentere

ontwikkelingen wijzen erop dat minder agressieve extractiemiddelen als fenol en aceetamide ook uitstekend voldoen [19,20]. Door het ontbreken van gegevens kon dit gedeelte van de fabriek niet worden uitgerekend. Ook moet worden onderzocht of ophoping van 1-buteen plaatsvindt. Berekend is dat de scheidingssektie deze stof voor minder dan 50 % verwijderd.

Het is aan te bevelen de ontworpen fabriek uit te breiden met een membraanunit om het geproduceerde waterstof af te scheiden van de afvalstroom. Deze unit is echter niet onderzocht.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-5-tv

4 INLEIDING

-yvrl~~~r

01-1

.

,

Bij de produktie van benzine wordt gestreefd naar een zo hoog

r;

---mogelijk octaangetal. Een middel om het octaangetal te verhogen is

'-.

methyl t e r t i a r e butyl ether (MTBE). Een grondstof voor deze ether is isobuteen. Zeker door een toenemende aandacht voor het milieu is het van belang om een andere stof die het octaangetal verhoogd

(lood) uit de benzine te weren en te vervangen door milieu

vriendelijke stoffen als MTBE. De laatste jaren is dan ook een _. (.I-stijgende vraag

In Eu_~a wordt kraakprocessen.

naar deze stof te constateren.

~~

~

_'-..J

I

S'I

_.

"v-.l

J_{..., •}

en de Sovjet Unie is een isobuteen voornamelijk verkregen via

In de Verenigde Staten

belangrijke route voor het isobuteen het katalytisch

dehydrogeneren van isobutaan. Het katalytisch dehydrogeneren kan via verschillende processen verlopen waarvan het Houdry proces het meest bekende i s . Een groot nadeel van het Houdry proces is dat de gebruikte katalysator elk uur geregenereerd moet worden en dat de conversie per pass erg laag is (± 25 %). Om deze nadelen te

ondervangen zijn o.a Shell en Standard o i l Development Co ertoe overgegaan om de koolwaterstoffen met stoom te verdunnen, waarbij door de lagere partiaal spanning de conversie wordt verhoogd en door het gebruik van stoom regeneratie tijdens de reactie

plaatsvindt.

De meest recente katalysatoren koppelen een hoge selektiviteit (95 %)

--

aan een redelijke omzetting per pass (50 %)

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

I

-6-5 Ontwerpuitgangspunten 5.1 Fabriekskapaciteit en voedingssamenstelling

Bij het ontwerp van de fabriek is uitgegaan van een

jaarlijkse produktie van isobuteen van 100.000 ton. Als het aantal bedrijfsuren 8000 is, betekent dit, dat de produktie 3.47 kg/s moet zijn. Met een regeneratie van 30 minuten per 24 uur is het netto aantal produktie uren 7833.

Uitgangspunt is een isobutaan voedingsstroom met de volgende samenstelling:

-95 % isobutaan -4.8 % n-butaan -0.2 % propaan

De zuiverheid en samenstelling van de voeding is niet erg kritisch. Eventuele verontreinigingen in de vorm van butenen, butadieen of propeen hebben geen of zeer geringe invloed op het proces.

5.2 Grond-en hulpstoffen

Als grondstof wordt isobutaan gebruikt van 25

oe

en 4 bar verder wordt gedemineraliseerd water gebruikt met een druk van 7 bar.

De enige andere benodigde hulpstof is de extractievloeistof (niet bekend) voor de extraktiesektie.

In de gesloten koelsystemen worden freonen gebruikt, maar deze behoeven geen aanvulling of zuivering.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-7-5.3 Afvalstromen .V-JJI

" De geproduceerde afvalstromen worden verbrand in fornuis F10.

~~

~

r

dient rekening gehouden te worden met thermische

{verontreiniging van lucht en water. 5.4 Utilities

Voor luchtkoeling gaat men uit van koellucht met een temperatuur van 25

oe.

Stoom wordt oververhit in fornuis F10 met afvalstroom S45 als brandstof.

Zuurstof met een 5 bar overdruk wordt gebruikt bij de regeneratie van de katalysator. Eventueel is ook perslucht te gebruiken.

5.5 Korrosie-aspekten

De gebruikte uitgangsstoffen en de gevormde produkten zijn niet korrosief zodat de materiaal keuze alleen afhangt van de temperatuur en druk. Bij eventueel gebruik van zwavelzuur in de extraktiesektie moet natuurlijk wel rekening worden gehouden met korrosie .

5.6 Giftigheid en explosiegrenzen

Zowel isobutaan als isobuteen is een licht narcotisch gas en kan irriterend werken op ogen en ademhaling. Bij hoge

concentraties aan isobutaan kunnen zich verlammingsverschijnselen voordoen en kan eventueel een coma ontstaan. Deze concentraties liggen echter veel hoger dan de explosiegrenzen. De threshold limit value, ofwel de concentratie waaraan iemand gedurende een 8 urige werkdag bij een 40 urige werkweek mag worden blootgesteld is voor isobutaan bepaald op 500 p.p.m.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

_. __ ..

__

._--

- -

-

- -

-

-

-8-Isobutaan en isobuteen zijn licht ontvlambaar, voor de

minimum _{zelfontbrandingstemperatuur in lucht worden}

respectievelijk 420

oe

en 465

oe

bij 1 atm gevonden.

De explosiegrenzen van isobutaan liggen tussen de 1.8 en 8.4 vol

% _{in lucht en tussen 1.8 en 40 vol %}

in zuurstof, voor isobuteen

worden waarden tussen de 1.8 en 9.6 vol % _{in lucht gevonden. De} maximale vlamsnelheid ligt voor isobutaan op 0.36 mis en voor

isobuteen op 0.40 mis. 5.7 Opslag

Isobuteen is een licht ontvlambaar gas dat zwaarder is dan lucht, het is reuk-en kleurloos. Bij opslag van isobuteen is het

van belang dat de gebruikte opslagcilinders volledig lekvrij zijn.

De opslagruimte dient goed geventileerd te zijn.

Isobuteen kan met de volgende detectieapparatuur geanalyseerd

worden:

-gaschromatografie -infrarood absorptie -massaspectometrie -ultraviolet absorptie

Dezelfde voorzorgsmaatregelen die voor isobuteen moeten worden

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-9-6 BESCHRIJVING VAN HET PROCES

Een mengsel van isobutaanvoeding en isobutaanrecycle wordt met warmtewisselaar Hl op 430°C gebracht en naar de reaktor R4 geleid, waar vlak voor het katalysatorbed stoom van 710°C wordt bijgemengd. (molverhouding stoom/isobutaan = 10). De druk bij de

reaktoringang is 4.4 bar, de mengtemperatuur vlak voor het

katalysatorbed is 610°C. De stoom is in fornuis F10 oververhit van 265°C naar 710 °c. Door de endotherme reaktie daalt de

temperatuur in de reaktor en is vlak na het katalysatorbed 520°C. Het effluent wordt gequencht met water en verlaat de reaktor op 450°C, met een druk van 4.0 bar (zie voor detailtekening van de reaktor bijlage B). De reaktorstroom wordt via warmtewisseling gekoeld tot 95.9 °c, het gecondenseerde water wordt in

fasenscheider V7 verwijderd, de druk is nu 3.0 bar.De

~~~

gecondenseerde hoeveelheid water is gelijk aan de hoeveelheid

---

V

~ )'~

stoom nodig voor verwarming en verdunning van de reaktorvoeding. Luchtkoeler H12 verlaagt de temperatuur tot 40°C, het

gecondenseerde water wordt afgescheiden in fasenscheider V15. Het isobuteen wordt in extraktor T20 geextraheerd en in stripper T26 gestript en kan vervolgens na koeling tot 20°C onder druk worden op ge slagen (n iet aangegeven). Recyc le stro om 27 wo rdt na abs 0 rbe r T20 met luchtkoeler H19 gekoeld tot 30°C , het gecondenseerde water wordt afgescheiden in fasenscheider V22. De uitgaande stroom wordt gecomprimeerd met compressor C28 tot 5 bar en gekoeld tot 5 °c. Hierbij condenseert vrijwel al de nog aanwezige waterdamp. Na scheiding van het gas/water/koolwaterstof mengsel met V30 worden propaan en lichtere frakties in kolom T33 gescheiden van de C4 fraktie. Het afgas uit kolom T33 kan eventueel na verwijdering van het waardevolle waterstof verbrand worden in fornuis F10. In kolom T40 wordt het isobutaan grotendeels gescheiden van de overige C4 fraktie (lastige scheiding) en tesamen met nog wat aanwezig

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-10-Het afgescheiden water in gas/vloeistofscheider V7 wordt na

warmtewisseling teruggevoerd in fornuis F10. Door regeneratie van de katalysator tijdens bedrijf wordt een kleine hoeveelheid water verbruikt (H20

+

C --> H2

+

C02). Dit water wordt als stroom 20 A toegevoegd aan stroom 20.

Bij het regenereren van de katalysator wordt voedings-en

~reCYClestroom 3 afgesloten en wordt de temperatuur van stroom 17 zo ingesteld dat geen sintering van de katalysator optreedt. In de stoomstroom wordt zuurstof ingespoten (±1 mol %) en door het

katalysatorbed geleid waarna deze stroom gedeeltelijk terug naar het fornuis wordt gevoerd. Het andere deel van de stroom volgt de normale route door de opwerkingssektie om ophoping van kooldioxide te voorkomen. Het is echter onbekend welke invloed deze

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

I

I

-11-7 PROCESKONDITIES

De dehydrogenering van isobutaan naar isobuteen is een endotherme reaktie.

+ ~H 117.7 kJ/mol (298°C)

Voor een gunstige evenwichtsligging moet de temperatuur dan ook zo hoog mogelijk liggen. Uit de thermodynamica is bekend:

~G -R*T*ln K waarin (1 ) [H2] * [ C4 H8 ] K evenwichtskonstante (2 ) [C4HIO] R gaskonstante G Gibb's energie T temperatuur in Kelvin

ook is de Gibb's energie G gerelateerd aan de entropie S en de enthalpie H.

~G ~H - T* ~S (3 )

uit deze relatie is te zien dat bij hogere temperatuur de ~G van

r---...--de reaktie kleiner wordt (bij ongeveer gelijkblijvenr---...--de ~H en ~S)

---L en dus de evenwichtskonstante K groter.

-

--

--De temperatuur is echter naar boven toe begrensd door die temperatuur waarbij thermische kraking van isobutaan een

significante rol gaat spelen. Boven de 620°C is dit het geval zodat de reaktortemperatuur niet hoger mag zijn.

Aan de hand van de reaktievergelijking is te zien dat een drukverlaging het evenwicht ook naar rechts verschuift. In de literatuur [22] vinden we

~ I k~N1."'~. ~7 ""YI./lt-~, ~

----•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

x2

*

p (1-x2 ₎ K'

r

waarin x molfraktie p _partiaaldruk K'= konstante -12-[ItJ.

te.:)

XP.

)( p

-'

(1- IC)? [<--..

1

koolwaterstof· ~'l.F

.

-

,-.)(

Door stoom te gebruiken als verdunnings-en energiemedium

(4 )

partiaal druk van isobutaan sterk verlaagd waardoor het evenwicht naar rechts verschuift.

De reaktorinlaat temperatuur is, na menging van het stoom van 710

oe

en de voeding + recyclestroom van 430

oe,

de maximum

toelaatbare temperatuur nl 620

oe.

De totale druk is dan 4.4 bar., de partiële koolwaterstofdruk is 0.4 bar. De temperatuur na de

a

reaktor is 520

oe .

_{. ~}

-

--Voor de dehydrogenering van isobutaan wordt gebruik gemaakt van een katalysator. Zoals reeds vermeld wordt nog steeds veel onderzoek verricht naar een aktieve en selektieve katalysator die geen regeneratie behoeft. Voor dit ontwerp is gekozen voor een katalysator uit de octrooiliteratuur [13] die naast zink,

aluminium en zuurstof ook wat tin en platina bevat (zie bijlage F). De optimale bedrijfsomstandigheden voor deze katalysator zijn:

-temperatuur tussen 520

oe

en 620

oe

-druk tussen 0 en 15 bar

~

-verhouding stoom koolwaterstof tussen 2.5:1 en 15:1 (molair) -L.H.S.V. (Liquid hourly space velocity) tussen 3.5 en 4.5

l/hr

-bedrijfsperiode tot 24 uur

-regeneratietijd minimaal 0.5 uur

Bij deze bedrijsomstandigheden is de conversie per pass ±47 % en

..

-r-de selektiviteit ±95 %. /

lp

l:

(r~

/~

~

!v1tA-

r

-/"

.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

- - -- - -- -- - -- _ ... _.-..

_

-

-13-De eerste destillatie kolom moet voor een goede scheiding tussen de C4 fraktie en lichtere componenten bedreven worden op een lage temperatuur en een middelmatige druk. Na een aantal simulaties met Process (bijlage Dl is gekozen voor een ingangstemperatuur van 5

°c,

een toptemperatuur van

-66°C

en een bodemtemperatuur van 20

°C.

De druk bedraagt 5 bar. Bij deze kondities wordt de top

gekoeld met een tweetraps koelsysteem en wordt de voeding gekoeld met een enkelvoudig koelsysteem.

De tweede destillatiekolom , die de C4 fraktie scheidt, wordt bedreven bij ingangstemperatuur van 37.6

°c,

een toptemperatuur van 37.2

°c

en een bodemtemperatuur van 44.4

°C.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-14-8 MOTIVERING VAN DE APPARAATKEUZE EN BEREKENINGEN

8.1 De reaktor

De reaktor R10 is een axiaal doorstroomde adiabatische vastbedreaktor. Door een speciale mengvoorziening vlak voor het katalysatorbed wordt de thermische kraking van het isobutaan tot een minimum beperkt. Er is na het katalysatorbed, in de reaktor

zelf, een waterquench aanwezig zodat hierna slechts geringe

thermische kraking plaatsheeft. Vanwege de hoge temperaturen wordt de reaktor gemaakt van roestvast staal. In bijlage B is een

tekening van de reaktor opgenomen.

Er i s voor een adiabatische reaktor gekozen omwille van de

eenvoud. Stoom dient daarbij behalve als verwarmingsmedium ook als verdunningsgas.

8.1 .1 Katalysatorvolume

Uitgaande van de in de octrooiliteratuur [13] gegeven L.H .S.V. van 4 kan het katalysatorvolume berekend worden.

Volume katalysator massastroom isobutaan dichtheid isobutaan volume isobutaan in m3 L. H. S. V. 7.86 kg/s 549 kg/m3

Invullen geeft een katalysatorvolume van ± 13 m3 _.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-15-8.1.2 Drukval over het katalysatorbed

Met de relatie van Ergun is de drukval te berekenen

waarin: ~

*

l-e _{* L*} (150 *

--I1-

(l-e) + l.75) pvdp dp e3 drukval p dichtheid gas

=

~/~ v dp superficiele gassnelheid deeltjesdiameter (5 )

e porositeit (0.38 zie bijlage B met kat.gegevens) L lengte katalysatorbed = Vkat/nR 2

11 viscositeit (1.5 E-5 Ns/m2)

volumestroom (26.5 m3 _{/s bij 4.4 bar)}

~ massastroom (33.15 kg/s)

Bij een toegestane drukval van 0.4 bar volgt voor de afmeting van

- ~

het katalysatorbed L

=

1.24 m en ~1.82 m. De verblijf t i j d t wordt berekend met ;

~

t e*Vkat/~

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-16-8.2 Warmtewisselingsapparatuur 8.2.1 Berekeningswijze

Voor warmtewisselaars, heaters, koelers, reboilers en kondensors geldt de volgende algemene betrekking:

A 4>w/ (U*~Tln) ( 7 )

waarin A oppervlak in m2

overall warmte-overdrachtscoëffiënt

U

~Tln logaritmisch gemiddelde temperatuurverschil warmtestroom

~Tln ~Tgroot - ~Tklein

ln(~Tgroot/~Tklein) (8 )

Deze betrekking voor ~Tln geldt alleen voor zuivere tegenstroom en gelijkstroom apparaten zonder faseovergang van een der media. Als dit niet het geval is, wordt een korrektiefaktor Fingevoerd.

~T F * ~Tln ( 9 )

Bij berekening van het warmtewisselendoppervlak is F

=

1 genomen. Verder is aangenomen dat bij de luchtkoelers de ingaande koellucht een temperatuur van 25

oe

heeft en dat het gebruikte koelwater een ingaande temperatuur van 20

oe

en een maximaal uitgaande

temperatuur van 40

oe

heeft. Voor de gebruikte luchtkoelers is alleen de af te voeren warmtestroom berekend.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-17-De warmte-overdrachtscoefficienten zijn geschat uit tabel 2 ref 2 en staan weergegeven in tabel 8.1

Tabel 8.1 :geschatte waarden voor de overall

warmte-overdrachts-koefficiënt U

soort warmtewisseling

gas-vloeistof zonder faseovergang gas - 9 a s_ . __

C/(,"""~,...

(...

IJ

~

~

gas-vloeistof met een faseovergang gas-vloeistof met dubbele faseovergang

vloeistof-vloeistof met faseover ang

1

'1

'

v ""-~

r

"'.

'y1'YYt Iv U [w/M2 _IK] 200 50 300 400 400

De drukval over de warmtewisselaars is niet berekend, daar deze door middel van vorm en dimensie door de gebruiker zelf naar

behoefte is te bepalen. In dit ontwerp is een drukval van 0.3 bar over elke warmtewisselaar aangenomen.

•

-18-•

8.2.2 Berekening apparatuur

• In warmtewisselaar Hl worden twee gasstromen gewarmtewisseld.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Het overgedragen vermogen ~w is:

~w Q2 - Q1 7914.8 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ~Tln is:

(450 - 42,6) (430 - 351.2)

ln(5.17) 200

~Tln

Uit tabel 8.1 volgt U ---> A 791.4 m2

Warmtewisselaar H2 is een verdamper. De voeding van de

reaktor wordt verdampt door verwarming met het circulerend water: Het overgedragen vermogen ~w is:

~w Q4 - Q5 1654.9 kW

Het grootste deel van de warmte zal worden overgedragen aan de verdampende vloeistof. De verdampingstemperatuur wordt bepaald aan de hand van de kodUijn van isobutaan

lnP(isobutaan) 7.313 - 1274.28 / (T - 87.3)

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-19-Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ~Tln is:

(89.1 - 36,6) (72.9 - 36.6)

~Tln 43.9

ln(1.45)

Uit tabel 8.1 volgt U 300 W/M2 _{/K ---> A 125.6 m}2

Warmtewisselaar H5 is de reboiler van de iC4/nC4

scheidingskolom (T40). De door Process berekende warmteoverdracht is

<pw 5805.6 kW

(351.2 - 44.4) (275.8 - 44.4) ln(1.33 )

~Tln 267.1

Uit tabel 8.1 volgt U 200 W/M2 _{/K ---> A 108.7 m}2

Warmtewisselaar H6 is een gecombineerde verdamper en

kondensor. In deze warmtewisselaar wordt de hoeveelheid stoom die aan de reaktoringang nodig is uit het reaktiemengsel afgescheiden. De hiervoor gewenste temperatuur wordt als volgt berekend :

In de gasfase mag alleen het voor de quench gebruikte water achterblijven.

<I> (quench) 91.9 mol/s

De molfraktie in de gasfase wordt dan

0.91 bar

-•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-20-Met behulp van een computerprogramma wordt een kooklijn voor water gefit op de gegevens uit ref 1. Dit gaf als lijn

13.71 - 5024.77 / (T - 4.906) met T in Kelvin

Uit deze vergelijking volgt met P

=

0.91 bar dat T 95.9

oe

De overgedragen warmte wordt hierdoor

cpw Q9 - Q10 68494.5 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ~Tln is:

~Tln (275. 8 - 50(2) (265 - 95.9)

ln(1.33) 196

uit tabel 8.1 volgt U 400 W/M2 _{/K ---> A 873.6 m}2

H9 is een luchtkoeler

De overgedragen hoeveelheid warmte is

cpw 54.7 kW

F10 is een fornuis en wordt gebruikt om de gerecirculeerde stoom op de voor de reaktor vereiste 710

oe

te brengen.

De overgedragen hoeveelheid warmte is

cpw 23452.5 kW

Het fornuis wordt gestookt met het afgas van destillatietoren T33 en de bodemstroom van toren T40. In tabel 8.2 is een overzicht gegeven van de afgasstromen met bijbehorende verbrandingswarmten.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-21-Tabel 8.2 Samenstelling afgasstromen en verbrandingswarmten

Stof hoeveelheid [mol/sJ Hcomb [kJ/mol]

Top T33 waterstof 6 8 . 3 241. 9 ethaan 0.14 1428.5 kooldioxide 1.6 0 propaan

o

.

5 2045.0 propeen 0.62 1927.4 isobutaan

o .

6 9 2652.9 methaan

o

.58 802.7 Bodem T40 isobutaan 3.97 2652.9 butaan 3.24 2659.7 isobuteen

o

.09 2528.6 1-buteen

o

.25 2543.8 t2-buteen 1. 12 2532.5 c2-buteen 0.85 2536.9 1-3-butadieen 0.05 2386.0

De totale verbrandingswarmte van beide stromen is 46~11 kJ, zodat

.

--dit ruimschoots voldoende is om het fornuis te stoken. Restwarmte kan gebruikt worden om de stoom voor H27 te genereren of om

eventueel elektriciteit op te wekken.

Indien waterstof apart wordt gewonnen b l i j f t nog 29776 kJ

verbrandinrwarmte over, ook dit is ruimschoots voldoende om het fornuis te stoken.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

I

-22-Warmtewisselaar H11 is een luchtkoeler. De overgedragen warmtehoeveelheid bedraagt

~w Q13 - Q18 =2059.3 kW

Warmtewisselaar H12 is een luchtkoeler. De overgedragen hoeveelheid warmte is ;

Q19 - Q12 4833.5 kW

Warmtewisselaar H13 is een reboiler voor destillatietoren T33. De overgedragen hoeveelheid warmte is

~w 698.6 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ~Tln ~Tln ( 9 5 . 9 - 3 7 . 6 ) ( 8 9 . 1 - 3 7 . 6·)

----.

ln(1.13) 54.8

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-23-Warmtewisselaar H14 dient om stroom 31 naar compressor e28 zodanig te verwarmen dat in de compressor geen vloeistof

kondenseert. Het water kondenseert niet als

y (H20) <= 2.36E-2 ---> y

*

Ptot 0.12 bar

Uit de kooklijn volgt T

=

49.3 oe De overgedragen warmte wordt hierdoor

cpw 197.7 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ~Tln is:

~Tln (50.7 - 30.0) (52.6 - 49.3)

ln(2.27) 9.5

uit tabel 8.1 volgt U ---> A 104.3 m2

Warmtewisselaar H17 is een luchtkoeler en is geplaatst in een koelloop. De overgedragen hoeveelheid warmte bedraagt

cp 1713.3 kW

Warmtewisselaar H19 is een lucht koeler en dient om de top van absorber T20 te koelen. De overgedragen hoeveelheid warmte

bedraagt

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-24-Van warmtewisselaar H24 is door het ontbreken van gegevens over de extraktiesektie niets bekend

Warmtewisselaar H29 is een kondensor en dient om de nog aanwezige waterdamp te kondenseren. De overgedragen hoeveelheid warmte is

<pw 1421. 9 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ÓTln is:

ÓTln (49.3 + 3.0) (5.0 + 3.0)

ln(6.54) 23.6

Uit tabel 8.1 volgt U 300 W/M 2 /K ---> A 200.8 m2

Warmtewisselaar H32 is een koeler. Het koelmiddel is water. De overgedragen hoeveelheid warmte is

<pw 2325.2 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ÓTln is:

ÓTln (65.3 - 20.0) (27.0 - 24.0) 15.6 ln(15.1)

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-25-Warmtewisselaar H34 is een koeler. De overgedragen hoeveelheid warmte is

<pw 1330.4 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ~Tln is:

~Tln (73.0 - 0.1) (73.0 - 66.0)

ln(10.4) 2 8 . 1

Uit tabel 8.1 volgt U _{400 W/M}2 _{/K ---> A}

118.4 m2

Warmtewisselaar H41 is een warmtewisselaar in een koelloop. De overgedragen hoeveelheid warmte is

<pw 1872.9 kW

Het logaritmisch temperatuurgemiddelde ~Tln is:

~Tln (75.9 + 33.0) (33.0 - 23.0)

ln (10.9) 41.4

Uit tabel 8.1 volgt U _{---> A 113.1 m}2

Warmtewisselaar H42 is een luchtkoeler. De overgedragen hoeveelheid warmte bedraagt

•

-26-•

8.2 3 Koelsystemen

• Binnen de ontworpen fabriek zijn twee koelsystemen te

•

•

•

•

•

•

•

•

•

onderscheiden. Deze koelsystemen worden gebruikt om de stromen van de scheidingssektie T40 en T33 op de benodigde lage temperatuur te brengen. Zo dient voor een effektieve scheiding de toptemperatuur van destillatietoren T33 -66°C te bedragen.

Koelsysteem 1 bestaat uit warmtewisselaar H29, kompressor C18, lucht koeler H17 en een reduktieventiel. Het koelmiddel is freon 142 B. Deze koelloop brengt recyclestroom 32 op de

ingangstemperatuur van destillatietoren T33 nl. 5 °C. De totale koelmassa in dit systeem is 8.27 kg/s.

Koelsysteem 2 bestaat uit een 2-trapssysteem. De zogenaamde warme loop bestaat uit warmtewisselaar H32, kompressor C38, intercooler H4l en een reduktieventiel. Het koelmiddel is freon 22, de totale massa van het koelmiddel is 12.37 kg/s. De koude loop bestaat uit warmtewisselaar H41, kompressor C39, warmtewisselaar H34 en een reduktieventiel. Het koelmiddel is freon 13. De totale massa hiervan is 13.86 kg/s.

Koelsysteem 2 dient om topstroom 36 uit toren T33 van -0.1 °c te koelen tot -66°C

De berekening van de benodigde hoeveelheid koelmassa is weergegeven in bijlage G.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-27-8.3 Pompen en kompressoren

In het processchema zijn 11 pompen en 4 kompressoren

opgenomen. Het effektieve pompvermogen Peff wordt berekend met de algemene vergelijking

Peff

.

=

cl>v

*

(P2 - P1) _{( 10)}

~

waarin volumestroom

P druk

Het rendement is tenzij anders vermeldt 0.8.

Het vermogen van een kompressor wordt berekend met de formule voor isotropische kompressie ~ f1

,

IC - 1

*

pin

*

cl>v

*

(IC-1 ) [Puit IC pin - 1]

waarin IC

=

Cp/Cv (

=

1.4 voor ideale gassen)

(11 )

Ten gevolge van kompressie wordt de temperatuur van het medium verhoogd met Tuit IC-1 Puit ( r c - ) Tin

*

pin (12 )

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-- ---- - -- - - -

-28-Pomp P3 dient voor toevoer van de vloeibare isobutaanvoeding. Het effektief pompvermogen is

Peff ~ * dP /p = 4.22 * 1E5 /549 = 768 W , met

p

= 549 kg/m3 _{= dichtheid isobutaanvoeding}

Het aan de pomp toegevoerd vermogen Pas is dan

Pas Peff/Tl 960 W

Pomp P8 dient om het in fasescheider V7 afgescheiden water te verpompen naar fornuis F10.

Peff 1355.8 * 0.018/1000 * 3.2E5 7.81 kW Pas 9.76 kW

Voor deze pomp is de temperatuurstijging berekend

dTwater Pas - Peff

Cp

*

~ 0.019

0 _C

Deze temperatuursverhoging is te verwaarlozen Pomp P16 heeft eenzelfde funktie als pomp P8

Peff 85.9 *0.018 / 1000 * (5.3 - 2 .7)E5 =402.2 W Pas 503 W

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-29-Kompressor C18 is geplaatst in koelsysteem 1. Het te

verpompen medium is freon 142 B. De compressieverhouding is 3.91. Het overgedragen vermogen is:

Peff = 1.4/0.4 *1.3 * 8.27 1

Hieruit volgt voor Pas 323.7 kW

6.17

*

(3.91°.4/1.4_ 1)= 291.4kW (1'\ = 0.9)

Pomp P21 is onderdeel van de extraktiesektie en is niet beschreven.

Pomp P23 is een pomp voor het quenchwater

Peff 0.02 kW Pas 0.03 kW

Pomp P25 is onderdeel van de extraktiesektie en is niet beschreven.

Kompressor C28 is een kompressor voor de recyclestroom en is geplaatst voor de scheidingssektie

Peff Pas

588.9 kW

654.3 kW (1'\ 0. 9 )

Doordat de kompressor isotherm werkt en de gas fase als ideaal

wordt beschouwd wordt er geen energie aan het medium overgedragen, maar wordt deze gedissipeerd.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-30-P31 is een pomp voor het quenchwater

Peff 2 W

Pas 3 W

P36 is een pomp voor de reflux van kolom T33

Peff

o .

4 kW

Pas 0.5 kW

P37 is een pomp voor de bodemstroom van T33

Peff

o

W

Het vermogen van deze pomp wordt bepaald door de

wrijvingsverliezen in de pijp van kolom T33 naar kolom T44.

Kompressor C38 is geplaatst in koelsysteem 2

Peff Pas

452.3 kW

502 .6 kW (Tt

o .

9)

Kompressor C39 is ook geplaatst in koelsysteem 2

Peff Pas

542.5 kW

•

-31-•

Pomp P43 verpompt het bodemprodukt van kolom T40

•

Peff

o

Peff 0

Voor deze pomp geldt hetzelfde als voor pomp P37

•

Pomp P45 is een pomp voor de reflux van T40

•

Peff 2.6 kW Pas 2.8 kW

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

8.4 Scheidingssektie 8.4.1 Algemeen

De scheidingssektie is ontworpen met behulp van Process. Als

ontwerpeis werd genomen dat de verontreiningen

---

/voor mee~ %

'",---,"'-uit de recyclestroom moeten worden verwijderd, dit om ophoping te voorkomen. Uit simulaties met Process bleek dat dit slechts

mogelijk was ten koste van grote verliezen aan isobutaan (30%) Een nieuw ontwerp kriterium was dat de zuiverheid van de

recyclestroom minimaal gelijk moest zijn aan de zuiverheid van de voeding. Ophoping van de moeilijk te verwijderen komponenten als butadieen en 1-buteen wordt voorkomen door de katalysator die volgens ref 13 in staat is om 1,3-butadieen te hydrogeneren. Of 1-buteen snel genoeg omgezet wordt om ophoping te voorkomen is niet bekend, hier zal dan ook nader onderzoek naar gedaan moeten

worden.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

'

.

I

•

-33-8.4.2 Destillatietorens

In de destillatiekolom T33 worden de componenten die

vluchtiger zijn dan isobutaan verwijderd. De kolom is berekend met Process. Het gebruikte programma is weergegeven in bijlage D.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

STREAH

Hl

NAME

PHASE

1 HYDROGEN

2 ETHANE

3 C02

-4

PROF'ANE

5 PROPENE

6 ISOBUTAN

7 BUTANE

8 ISOBUTEN

-

~

9 1BUTENE

_

i-10 T2BUTENE

,

11 C2BUTENE

c

12 METHANE

13 13BUTD

TOTALS, KG MOLS/HR

TEMPERATURE, DEG C

f'RESSUF:E

~

BAR

H, MM KJ /HR

MOLECULAR WEIGHT

MaLE FRACT LIQUID

RECYCLE CONVERGENCE

STREAM 1[1

NAME

PHASE

1 HYDROGEN

2 ETHANE

3

C02

4

F'ROPMIE'

5 PROPENE

6 1SOBUTAN

7 BUTANE

8

1

SOBlITE

N

9 lBUTENE

10 T2BUTENE

11 C2BUTENE

12 HETHANE

13 13BUHI

TOTALS, KG MOLS/HR

TEMf'ERATURE,

DEG C

PRESSURE ,

BAr~ H,

MM

I\J /Hr~

HOLECULAR WE1GHT

MOLE FRACT LIQU1D

RECYCLE CONUERGENCE

-3)A-STREAM COMPONENT

BOT

BO[lEMPRODUKT

LIaUID

0.0000

0.0039

0.0010

1.2774

0.8499

253.5993

12.3894

1.4948

3.5887

4.0978

3.0987

0.0000

0.4988

280.8997

37.6423

5.0000

1.4737

57.9159

1.0000

0.0000

STM FEHI LW

UQUHI

0.4521

0.0361'.

0.1696

0.7394

0.6398

116.839

c_,?

6.8727

0.745!'"i

1.B050

2.3425

1.BOOO

0.0255

O.25ó3

132.7248

5.0000 5.0000

0.0888

57.6340

1.0000

O.OOOt)

FLOW RATES

TOF'

TOPPRO[lUt\T

VAPOR

232.9004

0.4961

5.6990

1.8226

2.2501

2.5003

0.0106

0.0052

0.0112

0.0022

0.0013

2.1000

0.0012

247.8000

-66.2272

5.0000

-1.5455

4.4032

0.0000

0.0000

-

~;G

MOLS/HR

FEED

VOEriING

STM FEED VAF'

MIXED

VAF'OR

232. ')1004

232.4483

0.5000

').4634

5.·7000

~3

.5304

3.1000

2.3606

3.1000

',~.

4602

256.1003

139.2604

1:'..4000

'l.!'iD4

1.5000

0.7545

3.6000

1

.7950

4.1000

1.7575

.

3.1000

1.3000

2.1000

2.0745

0.5000

0.24T7

528.7000

395.9751

5.0000

5.0000

5.0000

5.0000

2.2028

2.1141

32.8348

24.5224

0.2510

0.0000

0.0000

0.0000

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-34-De bodemstroom van toren T33 wordt gebruikt als voeding voor toren T40. In deze kolom wordt het isobutaan gescheiden van de minder vluchtige componenten. De kolom is berekend met Process. Het gebruikte programma is weergegeven in bijlage D. Process gaf de volgende stromen:

STREAH COMPONENT FLOW RATES -

KG MOLS/HR

STREAH ID

_I10T

_TOf'

_FEED

NAHE

_BODEHPRODUKT

_TOPPRODUKT

_VOEDING

PHASE

_UQUIII

_t)Af'OR

_{LI QUID}

1 ETHANE

_0.0000

_0.0040

_0.0040

2 C02

_0.0000

_0.0010

0.0010

3 PROPANE

_0.0000

_1.2779

_1.2769

4 PROPENE

_0.0000

_0.8506

0.8500

5 ISOBUTAN

_14.3116

_239.3692

_253.5863

6 BUTANE

_11.6742

_0.6677

12.3993

7 ISOBUTEN

_0.3174

_1.1757

_1.4939

8 1BUTENE

_0.9187

_2.6683

_3.5898

9 T2BUTENE

_4.0299

_0.0499

_4.0998

10 C2BUTENE

_3.0748

_0.0098

_3.0998

11 13BUTD

_0.1734

_0.3259

0.5000

TOTALS, KG MOLS/HR

_34.4999

_246.4000

_280.8999

TEHPERATURE, DEG C

44.3761

37.0978

37.6400

f'RESSURE, BAR

_5.0000

_5.0000

_5.0000

H, HI1 KJ

/HR

_0.2ó92

_5.7788

_1.4736

HOLECULAR WEIGHT

_57.6163

_57.9580

_57.9160

HOLE FRACT LIQUID

_1.0000

_0.0000

_1.0000

RECYCLE CONVERGENCE

_0.0000

_0.0000

_0.0000

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-35-8.5 Fasenscheiders

De ontwerpregels zijn afkomstig uit ref18. Als ontwerpeis is genomen

<I>v,g 1 <= 0.07

*

( .1p 1 pg waarin <I>v,g

D

volumestroom van het gas diameter van het vat

.1p pl-pg = dichtheidsverschil gas-en vloeibare fase Voor .1p wordt in dit ontwerp pl genomen.

Toepassen van de ideale gaswet en enig omwerken geeft:

D2 _{>= 18.2}

_*

T

*

R

*

pmol

*

pmw 1 / 2

( P

*

.1p )

waarin P = druk in Pa

~w= massastroom in kg/s ~mol = molenstroom

uit ref 20 wordt voor de gashoogte boven de inlaat Hg1= 3/4*D

gevonden en voor gashoogte onder de inlaat Hg2= 1/2*D gevonden met voor Hg1 een minimale waarde van 1m en voor Hg2 een minimale

waarde van 0.5 meter.

De vloeistofhoogte Nmax wordt gekozen aan de hand van het vloeistofdebiet.

Nmax

waarin t

<I>v,l

*

t

1t D2/4

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Fasenscheider V7 molstroom = 303 mol/s massastroom.= 9.9 kg/s D >= 1.8 m Hg1 1.3 m Hg2 0.9 m Nmax 3.9 m Fasenscheider V1S molstroom

=

217 mol/s massastroom = 8.3 kg/s D >= 1. S m Hg1 1.1 m Hg2 0.8 m Nmax 0.2 m Fasenscheider V22 molstroom = 154.0 massastroom = 4.9 kg/s D >= 1.3 m Hg1 1.0 m Hg2 0.7 m Nmax 0.1 m

-36-Fasenscheider V30 is een driefasenscheider, vloeibaar water is de eerste fase, vloeibare koolwaterstoffen zijn de tweede fase, gasvormige koolwaterstoffen en gassen vormen de derde fase. Voor deze fasenscheider zijn geen ontwerpkriteria gevonden.

•

-37-•

Fasenscheider V35 molstroom = 68.3

•

massastroom =

o .

3 kg/s D _>=

o .

5 m Hgl 1.0 m Hg2

o .

5 m

•

Nmax

o .

1 m Fasenscheider V44 molstroom = 68.4

•

massastroom = 3 . 9 kg/s D _>= 0.9 m Hgl 1 . 0 m Hg2 0.5 m

•

Nmax

o

.

1 m

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-38-9 MASSA-EN WARMTEBALANS

Bij de berekening van de warmtebalans is uitgegaan van een standaardtemperatuur van 25°C en gasvormige komponenten. Door uit te gaan van de ideale gaswet zijn de Cp-waarden onafhankelijk

•

-39-IN

Voor-

Massa -en

_Retour

UIT

waarts

Warmtebal ans

M

Q

tv1

M

tv1

Q

•

Q

_Q

•

4,215 _{--1609, 3e 5} 5

1

_..,

H

24 403

!L

₁₃

2.

~

14 24 403 -54729, ~~ _{-53074" 26}

•

è

1 1 3,965

J}

_{101 447}

•

-H

I

1

I

-•

!-t

,

11 24 461 ! .1 34820, 3~

R

6 1 654

•

4

-4006 7L 8

L0

-

reaktie' armte

...

_7749,03

•

J,

•

H

;

•

9

•

H

~4 ?qf) _{I.- 1 0 _} l..I 20 24 403 -50988,2

_F'2

6

I' _{-57126,6 ~8} 0,057 -140 ,38'::

~

{v

24,461 ~ h1'")c::.'7 Q'")

•

*

Deze

c:;t.rnnm ie: PPrI ~eel - .10-

stroom absorptie

vl

oe

i

stof

I

v

an een grotere

•

134 2q6 31226,61 8

~

1 1

V

•

1-

I I 24 403 I ....

-@)-

I 1-52375,7

rs

_I I

•

12

-H

lucht

_\'l.

•

,

_4833,551 19

•

V

\'5

1,551

•

-3btll,41

₁₅

-0-....

21

•

T

13 ,413 1.1

@-

'lO

82 9157

v

an

H24

I

-

j

.

27

H

•

ucht

\~

.

_211,106

•

22

V

U

,,~ ., IJ' U,U44 _I1 2 -108,52

S'

.

0

_149,820 4,882 ~

..-

30

l

_I -- -- -- -- --

-4,882 1

-41-•

247, 562

:k

c..

~8

•

32

•

_'M'lj

I-

··

...l

[

i

•

1 2

@

•

I (\3 !

I

291,359

®

p.rbeidl

I

I I

•

I 25 6 _:

'rJl-

I i

•

tLu

c

h

t

L

1

I

1

I

•

I

1713,27~

-V,O

14

8::>4

I,-

-€I-t

_933,9841'

-34

..

1,551 1::1681 41P 23

~

'

\-\j

b,044 24 .1 nA C;?A

•

l

u

c

h

t

41,017

---..-1 fiS4 6 , -4006,7L : lil -L -_ _ _ . _ _ _{- -}

-- - _.-Ll,824

-42-

--933,98 35

) T

-

\

I

•

11

•

.

46

,

•

1

_T

I I

40

,

~

i ~ 0,551 -12,58

I~,

•

4 I I

.

i

i

i I

I

,

M

I

I

,

l\~

I Ilucn 4534,47,

•

•

I

_,

5

®

_V

Yt1

1 3,965 ol 101,447

•

""---•

36

~

13,86 _~

~

H

-105,33EI' 113 86

_'

_~

'jL)

-1435,75 27

•

1

î

-•

V

•

3C;

l@)

45 0,308 -192,80p

-•

--43-

'I

•

r -1~,86 43 :1 ! ·lU~,~~o

C

! .\

.

542 477

arbeid

_'

3~

•

47

•

_H

44 1':1 Ok

t...\

I

-1435 7t ₂₇

•

~

-

l

5

_.

_.

,

I

c

•

i

;33

i

452 336L

_arbeid

•

53 40

H

~~

I

-•

koelwater

2325,23C 0 . . .

-•

r

-\i

24,403

_\3

_.

_124,403

•

-52375, 15 15 / _{14 ~53074,:3 6} L . 0 -.

..

.

-F

::>4 ::>f)1

_.b4

_::>f)1 11367 8 ~ 5 17 (

_\0

11 _Jl34820.32

,

I

_{23452, 4~ ,~}

warmte

,

I

-I ,

..

-44-*

deze s:room maakt deel uit van een grotere s~room absorptievloeistof

•

24 403 13 -54729,c. 3

₁

H

11

1 "hf-

...

/

•

•

!

H

4,882 20 A~,~<::u ₃₀

_{, 14}

J

4 882 !.; 31 247,562C

...

•

3,413 _5231: -g2,~1~7

~

•

•

•

•

•

•

4 272 23088,c 66 ~

•

_{Massa in kg/s}

Warmte in kW

"i

').4

naar T20 ~

...

7

-T

.

~~

52

_•

,--;

...

-....j J

H

I

'Àt

_..

-Totaal

~ 24,403 57126 88 3,413

.

.

--

.-- : 4,272

Fabri eks voorontwerp

•

_No:

₂₇₃₆

-2059,33

82,9157

I

_'

_•

_•

_•

_•

_•

A Qparaa

tsTr

oom

, Componenten

methaan/ethaan p f'opa en I propeen isobutaan i sobuteen butaan 1-buteen 2-butenen 1,3 butadiëen kooldioxide water/s toom waters tof

Totaal:

A pparaatsrroom

, Componenten

methaan/ethaan

12roP a an.l p rope en

isobutaan isobuteen butaan l-byteen ?-butenen 1 3 butadiëen kooldioxide water waterstof

Totaal:

M in kg/s

a.

in

kW

1

M

Q

°

_0,0'26 3,857 0,018 0,011

°

042 0,001 0,005

°

0,005

°

_{3,965 101,447} 6

M

U

1,654 1,654 -4006,74

•

•

•

•

•

•

•

•

2 3 4 5

M

n

M

Cl

M

a.

M

Q

°

zie 2

°

zie 4 0,032 0,006 7,864 4,007 0,018

°

0,213 0,202

°

042

°

0,001

°

0,005

°

°

°

0,005

°

-°

_{8,180 8161,857 247,046}

°

_{4,215 145,599 -1509,30}

1.

Vl

I

7 8 9 10

M

a.

M

Q

_M

a.

_M

a.

0,013 zie 7 zie 7 zie 7

0,074 4.126 3,436 0,200 0,056 0,112 0,008

°

070 26,064 0,137 34,296 B1226,E18 23311 ,80r 17506,25 50988, 2 ~

•

•

ApparaatsTroom

, Componenten

methaan/ethaan propaan/propeen isobutaan isobuteen butaan l-buteen 2-butenen 1,3 butadiëen kooldioxide water waterstof

Totaal:

A Rparaatstroom

, Componenten

methaan/ethaan propaan/propeen isobutaan isobuteen lbutaan l-buteen 2-butenen 1 3 butadiëen _k 00 1 d i 0 x i de water wa te rs tof

Totaal:

M in kg/s

Q

in

kW

•

•

11

M

a

24,461 24,461 34820,32 16

M

Q

1,654 1,654 4061,475

•

•

•

•

•

•

•

•

12 13 14 15

M

Cl.

M

Cl

M

Cl

M

Q

0,013 Zle 13 Zle 13 0,074 4,126 3,436 0,200 0,056 0,112 0,008 0,070 1,659 24,403 0,137 9,893 1387,443 24,403 1-54729,2:: -53074,3, 6 52375,71 5

.!

17 18 19 20 m

_I

M

Q

M

Q

M

Q

M

a.

~ie 11 zie 13 zie 12 zie 13

11367,831:> -56788,5f 3446,10E t-57126,6 8

I • •

•

1 I -1 1 :

ApparaatsTroom

, Componenten

methaéln/ethaan r,ropaan/propeen isobutaan isobuteen butaan 1-buteen ;::>-butenen 1. 3 butadiëen Jwoldi oxide water waterstof

Totaal:

A ppar aatsTroom

, Componenten

methaan/ethaan DroDaan/propeen isobutaan ; ",,...,hut:P0n butaan 1-buteen 2-butenen 1 3 butadiëen knnlrl',...,y;rlp .r'" t-0 Y" wa te rs tof

Totaal:

M

in kg/s

Q

in

kW

•

•

?OA

M

a

0,057 0,057 -140,386 27

M

Q

0.013 0,074 4. 126

o

O::>:i 0,200 0,056 0,112

°

008

°

070 0,107 0,137 4,926 52,3877

•

•

•

•

21 22

M

a.

M

Q

_M

IU,U1:3 0,013 0,074 P,074 4,126 14,126 3,436 0,023 0,200 0,200 0,056 0,056 0,112 0,112 0,008 0,008 0,070 10,070 0,107 0,107 l,~~l 0,137 0,137 8,339 235,3034 4,926 -58,718 1,551 30 31

M

0.

M

Q

M

0,013 zie 30 zie 30 b,074 4 126 J 023 J ,200 J,056 J,112 J ,008

b

070 p,063 p,137 4,882 49 ,820 247,5620

Stroom/Componenten staat

•

•

23

a.

M

U,U44 -3681,4L 0,044 32

0.

M

zie 30 247,562C

•

24

Q

-108,528 33

0.

· l l q l RO

•

1-

_-.:)

_,

•

•

A pparaa tsT'r oom

, Compo n enten

e thaan/methaan propaan/propeen

isobutaan isobuteen butaan l-buteen 2-butenen 1,3 butadiëen kooldioxide wate r w8.terstof

Totaal:

A RJ.>ar aatstr'oom

, Componenten

e thaan/me thaan propaan/propeen isobutaan isobuteen butaan l-buteen ?-butenen k-nnldioxirlp water waterstof 1 3 butadiëen

Totaal:

M

in

kg/s

Q

in

kW

•

•

34

M

a

0,058 0,058 -257,817 57

M

Q

0,229 0,005 0,189 0,014 0,111 0,003 0,551 _-12,587

•

•

•

•

35 45

M

a.

M

Cl

M

,013 0,013 0,074 0,048

°

026 4,126 0,040 4,086 0,023 U,Uê~ 0,200 0,200 0,056 0,056 0,112 0,112 0,008 0,008 0,070 0,070 0,005 0,005 0,137 U,13'1 4,824 -933,984 0,308 -192,806 4,5]6

M

Q

_M

Q

_M

Stroom /Componenten staat

•

•

46

Cl

M

3,413 -1232,86 3,413

a.

M

•

52

Q

82,9157

Cl

I

•

l

<f

I , I I .

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

--49-10 OVERZICHT APPARATUURSPECIFIKATIE

In dit hoofstuk zijn de apparatenlijsten en de

•

•

•

-50-Apparatenlijst

_{voor reaktoren. kolommen. vaten}

---Apparaat No:

Benaming,

type

Abs. of eff.

3(

druk in bar

Vlo

eis

t

of

.

c::

'as

scheider

3.0

V15

-,:loeist of

scj

eider

2.7

•

temp. in

°c

40

•

•

•

•

•

•

•

•

Inhoud. in m

3

Diam.

in

m

1 of h

in

m

.

;{ Vull~!:g':

schotels-aant •

vaste ?akking

katalysator-type

-

•• - vorm

.

... .

.

.

.

.

.

.

. . .

.

.

.

.

Speciaal

te

ge-b:-uiken

::lat.

aantal

620-450

26

3.64

2.50

cilindsrs

(7

X

5

I"..J:l RVS

1

3(

95.9

3.7

1.

5

6

. 1

2.

1

1

1

aangeven wat bedoeld wordt

V22

"TloeistoÏ

'

;

z

as

scheider

1 .9

? L

-

.

.

1.3

1.8

1

V30

Fasen

sc~:eider

5.0

5

1

•

-51-•

Apparaat

No:

_V35

_V4

₄

Benaming,

_'T

_loeistoÎ

_Vloeist

₈

_f

type

_,

_0"

_as

_,

_-,,"

_as

•

sC

11

eider

scheider

Abs.of eff.

_'"

_4.7

_4.7

druk in bar

•

temp. in oe

-66

37.1

Inhoud in m

3

0.3

1.

0

Diam.

in

m

0.5

0.9

•

1 of h

in

m

1.6

1.6

Vulli~g:

*

•

schotels-aant .

vaste ?akking

katalysator-type

•

-

,

,

_-

vorm

·

...

·

...

·

...

•

c:: . ,

...,peclaa_ te

ge--

-b::·uiken

:':la

~.

aantal

•

ser::

/

:;arallel

t

1

•

•

*

aangeven wat bedoeld wordt

•

-52-Apnaratenli~st

_{voor warmtewisselaars}

_fornuizen

---~---•

Apparaat No:

Hl H2 H5 H6 li9

Benaming,

voorverwar-

verdamper

reboiler

condersor

luchtkoeler

min

g

van

T40

+

van

type

voedin

g

en

verdam~er

_{C1uenchvla ter}

•

recycle

Medium

gas/p.:as

vloeistof/

_'G

_{as /}

gas+vl.

vloeistof

pijpen-/

o-as+vl.

c-

gas+vl.

/gas+vl.

Inas

c

•

mantelzijde

Capaciteit,

uitgewisselde

7914,8 1654,9 5505,6 63494,5 54,7

warmte in kW •

•

Warmtewisselend

2 791,4 125,6 108,7 873 ,6

--oppevl. in m

Aantal

pafärt~{

_{1 1 1 1 1}

•

Abs. of

eff\.

«

druk in bar

_{3.9/4.7 5.9/5.0 3.6/5.0 3.3/5.0} 5.3/

-pijpen-

_/

•

mantelzijde

_{temp. in}

_/

_uit

in oe

42.6/430 89. 1/72. 9 44.4/44.4 275.8/95.9 38.9/30

pijpzijde

•

mantelzijde

450/351 25/45 351/275.8 50.2/265

I

--Speciaal te

ge-bruiken mat.

_-

_-

_-

_-

-•

•

•

«

aangeven wat bedoeld wordt

•

-53-Ap~aratenli~st

_{voor warmtewisselaars, fornuizen}

---•

Apparaat No:

F10 H11 H12 H13 H14

Benaming,

stoomfornuis luchtkoeler

luchtkoeler

reboiler

warmtewis-type

(oververhit-

voor

voor

voor

selaar

ter)

circulerend

nroduktstroo

_In

kolom

T33

\-later

•

Medium

gas/gas

vloeistof/

g

as+vl./

vloeistof/

vloeistof/

pijpen-!

gas

gas

gas+vl.

gas

•

mantelzijde

Capaciteit,

uitge .... isselde

23452,5 2059,3 4833,5 698,6 197,7

warmte in

kW •

•

Warmte wisselend

oppevl. in m

2 650,3

--

--

31 ,8 104,3

Aan tal pafärtê{

1 1 _{1 1 1}

Abs. of

...~

druk in bar

4.7/1.0 5.6/- 3.0/- 6.2/5.0 5.3/1.9

•

pijpen- !

•

mantelzijde

temp. in ! uit

in oe

265/275 72.9/52.6 95.9/40 95.9/89.1 52.6/50.2

pijpzijde

•

mantelzijde

_1200/1200

_--

--37.64/37.64 30/49.3

Speciaal te

ge-bruiken ma

t.

Ni - aHoy

-

-

_-

-•

•

aaneeven wat bedoeld .... ordt

•

I