Conjugation of technical linoleic acid

(1)

U

L

[

~

L

n

o

a

n

rl

Conjugation of teelmical linolEd.c acid.

A.Scholten. Dr. Wibautlaan 22. Rijswijk. Delft, april 1971. R.F.Westerduin. Waalsdorperweg 189. 's-Gravenhage.

(2)

I

L r , ,

.

r 1

r

L J r 1 l J

l

n

1 -Inhoud: 1 ••••• Summary. 2 ••••• Inleiding. 3 ••••• Theorie.

4 •...• Beschrijving van de procesgang Vet zuurst room.

Katalysatorstroom. Regel tecluliek.

5 ••.••

Berekening en uitvoering.

Cascade van tankreactoren R-7.

Systeem van warmtewisselaars H-8, H-14 en H-15. Gasdesorptiekolom T-9.

6 ••••• Kostprijsberekening. 7 ••••• Litteratuur.

. Appendix 1. Fysische grootheden. Appendix 2. Figuren en tabellen. Appendix 3. Massa en warmtebalans.

Flowsheet. Pag. 2 3 4 6 8 9 10 17 22

23

27 28 31

(3)

rl

L

I" I l ,

r'

l . r 1

l

: 1

l

]

Cl

I

l J

rl

2 -1 • • •• Su.'TlIllli ry •

A method is proposed for the manufacture of con.jugated technical linoleic acid by a semi-continuous process on technical scale. The design can be devided roughly in three parts, i.e.:

1. The manufacture of the catalystsolution. 2. The reaction and the catalyst removal.

3. The distillation of the reactionproduct. .. "

Ih<.', vJ .{.:, Z.'C"L ""l..-t' 1,-< ,v;, rn,

L I

Calculations have been made for the parts 1 and 2/ Ï! appears that it is! f'.cnh-t.n<--<L

\ ~, ~~

possible to reach the same amount of conjugation as on laboratory scale, i.e. 30-45

%

by weight.

Part 3 has been based on existing apparatus of Unilever-Emery, Gouda. A calculation of expenses on the parts 1 and 2 demonstrates that this process is economically possible in all probability.

(4)

L

[

~

[

:

[

:

r ' l • r '

r

1 , I

~l

J

n

l J

r,

11 3 -2 •••• ~ Inlc:i:di~.

Uit een laboratoriumonderzoek, uitgevoerd in samem'lerking met

Unilever-Emery te Gouda in het kader van de werkgroep onverzadigde vetzuren, bleek dat

het mogelijk was linolzuur voor ongeveer 70

%

te conjugeren met katalytische

hoeveelheden jodium ( 0,01-0,05 gew.

%

jodium op het totaal aan vetzuren) bij temperaturen van 250_2800 en reactietijden uiteenlopend van 30 tot 90 minuten.

Aan het gestelde doel v&~ dit onderzoek, uit technisch linolzuur (tabel 1 ) een linolzuurmengsel te bereiden met een conjugatiegraad van minimaal 30

1 '0

,

kon dus ruimschoots worden voldaan.

Deze resultaten ,,,,erden door batchproeven op semi-technische sch3.al bevestigd (1).

Aangezi8n exacte gegevens van de kinetiek en het mechanisme van de conju

gatie-reactie ontbreken vanwege een groot aantal nevenreacties en een moeilijke

analyse, is een vereenvoudigd beeld van deze reactie aangenomen.

Er is uitgegaan van de oestaande gegevens van batchproeven op

laboratorium-schaal, waarop alle berekeningen in dit ontvrerp zijn gebaseerd.

Voor een meer exacte beSChrijving van het mechanisme van deze reacties w'ordt

verwezen naar de literat~u~r (1,2).

Het ontwerp is globaal in drie delen te splitsen, te weten:

-Katalysatorbereidingssectie. -Reactie en ka.talysator'lervd.jderingssectie. -Destillatiesectie. . (sectio 1) (sectie 2) (sectie 3)

De destillatiesectie is gebaseerd op bestaande apparatuur bij Unilever-EmelJT.

Een berekening is uitgevoerd .voor de secties 1 en 2. Dit naar aanleiding van

het feit dat na de conjugatiereactie de volgende mogelijhl1eden voor het

reactie-product (het ongedestilleerde, geconjugeerde technisch linolzuur)bestaan:

1 ••• Als zodanig te gebruiken.

2 ••• Destillatie.

3 ••• Gefractioneerde destillatie.

(5)

[

:

r '

l

l J r , I l ;

~l

n

l J

n

l

J 4 -3 ••••• Theorie.

Kinetiek van de con.iugatiereactie.

Ten gevolge van het grote aantal neven- en volgreacties "laS het noodzakelijk om een vereenvoudigd beeld voor deze reactie aan te nemen.

Gekozen werd voor het volgende beeld:

k 'e, P 3---...

;-

---A -.---_k ~ _. B 1 A=linolzuur.

B=geconjugeerd linolzuur. C=dimeer.

P=niet cjnjugeerbaar linolzuur.

De volgende veronderstellingen werden gemaakt: A ---~> B

k 1

- le orde in linolzuur. _

l e orde reactie in de ka t a ysa1 t -or. a B

---

r-)

C volgreactie •

. 2

- 2e orde in geconjugeerd

linolzuur~

A-- _-_~_-.,}P

le orde in linolzuur.

c parallelle reactie •

le orde in de katalysator • .

a. Dit is niet juist, aangezien de k

l en l~ als volgt beschreven kunnen worden.

Dit is de

c(I ) is een constante die afhangt van het oplosmiddel. 2

(6)

r ' l , r 1 , l

j

l

fl

n

I l J

- 5

-K(T) is de evenwichtsconstante van de reactie:

2

r·

t'f

Iv.-'

~ ê~'ê-~ f..

Lu

d~~pakt~jk is gebleken dat bij kleine verschillen in de

katalysatorconcen-tratie de reactiesnellleid lineair toeneemt met toenemende katalysatorconcentratie.

c. In feite is deze reactie een evenwichtsreactie, maar het evenwicht ligt vrij ver naar rechts.

b. k

2 is opgebouwd uit een dimerisatiereactie volgens een Diels-Alder mechanisme en uit een door jodium gekatalyseerde polymerisatiereactie.

Voor de gebruikte differentiaalvergelijkingen voor de berekening van de reactiesnelijeidsconstanten zie litteratuur

(3,4,5,6).

De berekende k-waarden staan vermeld in tabel 2.

k-waarden bij verschillende temperatuur kunnen worden afgelezen in fig. 2"

Hierin is een lineair verband met de jodiumconcentratie aangenomen.

Eysische groothed?n:

De reactiewarmten van de conjugatie-reactie, de dimerisatie en het ont-staan van niet conjugeerbaar linolzuur zijn niet bekend.

Omdat in de praktijk bleek dat bij batch reacties geen noemenswaardige tempera-tuurstijging optrad, en aangezien dit bij de dimerisatie van oliezuur eveneens het geval is, zijn de volgende veronderstellingen gedaan: bij 2700

conjugatie-reactie:

dimerisatie

niet conj. linolzuur.

-6 H

=

7

kcal/mol.

c

-6 Hd

=

20 kcal/mol.

-IJ. H

=

<.1 kcal/mol.

p

(7)

l~

l •

I

j

rl

l

J

,

1

, ) I l fI

ti

(8)

r '

L. [

:

r

'

l

r

L

r '

[

:

, J r , r 1

, j

"

l

J

"

I I I l : 6 -4 ... .. ~~ing van de DroceSp;f:lng.

(zie flowsheet appendix 3)

Vetzuurstroom.

Technisch linolzuur (1 ton/hr) wordt in een serie van warmtewisselaars opgewarmd

met een vetzuurstroom van 2650 (H14) en hoge druk stoom ( 70 ata. 285°, RB)

tot 270°. De reactie vindt plaats in een cascade van tankreactoren (R7) en wordt gestart door een katalysatoroplossing in de eerste reactor te doseren.

De katalysator, het katalysatoroplosmiddel en eventueel ontstane

kraakproduc-ten "lorden in een gasdesorptiekolom verwijderd door evacueren bij 0.50 ata (T9)~

De uitgaande vetzuurstroom wordt tegen de inkomende stroom gekoeld (H14) en

vervolgens verder afgekoèld tot opslagtemperatuur met behulp van koelwater

(H15) en getransporteerd naar een wachttank

(V16).

Directe destillatie is

niet mogelijk, aangezien de bestaande destillatieapparatuur een intrek heeft

van 6 ton vetzuur/hr.

Uitgaande van het ongedestilleerde geconjugeerde linolzuur kunnen de volgende

routes beschreven wOl~en.

a. Het gebruik van het reactieproduct als zodanig:

Afhankelijk van de resultaten van het onderzoek naar de toepassing van het

ongedestilleerde reactieproduct door Unilever-Emery, zal beslist moeten

worden of het product zonder een verdere scheiding gebruikt kan worden. b. Vacuumdestillatie.

1. "straightrun"dedillatie.

2. gefractioneerde vacuumdestillatieo

3. Dubbele gefractioneerde vacuumdestillatie.

Afhankelijk van het percentage geconjugee

a

linolzuur dat men vlil

syntheti-seren kan een"straight"run destillatie of een gefractioneerde destillatie

( door lagere- en andere C

18-vetzuren / die een aanzienlijk la.ger kookpunt

hebben dan geconjugeerd linolzuur, als voo;loop af te tappen) uit te voeren

(T21). Fra.cties met een percentage van 80

%

geconjugeerd linolzuur of meer

I

(9)

---:;~~ .. ..i. ..

[

~

[

~

[

:

r'

_l , J r , , J '1 11 r' I I

, I

[, I ! J 7

-kunnen verkregen worden door eerst de lagere vetzuren en de andere C

18 vet-zuren grotendeels in T 17 af te destilleren en vervolgens nogmaals een

ge-fractioneerde destillatie in T 21 uit te voeren.

Het destillatieresidu, dat voor een groot gedeelte uit dimeer bestaat, kan opgemengu worden met de reactie producten uit de dimeerfabrièk.

Een nadeel van de gefractioneerde destillatie is,naast de vorming van extra dimeer (5-10 gew.

%

),

dat een fractie bestaande uit de lagere vetzuren, elaidine~lur en niet conjugeerbaar linolzuur, wordt verkregen met een dien-tengevolge hoog stolpunt ("elaidinell

) .

(10)

L~

[

, l~

L

r :

r .

l

( , l J 1 , ) , 1

i

l J

~

1 rl

L J n i

I

, J ,..-, I l J

n

l ; - 8 -Kat.alysitorstroom.

Uit _{laboratoriumonderzoek bleek dat aceton een geschikt}_oplo

smiddel is voor

jodium ( 1). Door via een doseerapparaat _{( D 5 )}_{een bepaalde hoeveelheid}

jo-dium in mengvat ( M 2 ) met een _{bepaalde hoeveelheid aceton te}_ov_erspoe_len

verv~ijgt _men_op_{simpele wijze de katalysatoroplossing.}

De katalysatoroplossing

kan via een wachttank _{( V}

_{3 )}

_{en een}_dos_eerpom_p_{gedoseerd worden via de pomp}

P 6, _{in een hoeveelheid die afhangt}_van_{de gewenste reactiesnelheid.}

De

kata-lysatorsectie _{moet explosieveilig en geaard zijn.}_De

veiligheid wordt verhoogd

door _{te 'verken onder stikstof en zonder}_roer_appara_tuur.

De katalysator _{wordt in de vorm}_v_an_waterstof_{jodide, tesamen}

met aceton en

eventueel ontstane kr2akproducten uit· het reactie product _{veTIiijderd in}_de

gas-desorptiekolom T

9.

_{Het ymterstofjodide en kra}_a_{kproducten worden}_op_ge_vangen

in een adsorptiekolom ( T 11 ), gevuld met r~triumhydroxide pellets~ _Aceton

wordt verwijderd _{in een valcondensor}_{( C 13 ).}

fA{;~lÛkG-

q

c,b}ukv.fx-I

,'VIv~

(

~

( c.ut 4:'[ (Ü/v'-"-t{u.

,Vt,t.. t-f;-..:ttÜvK _LJ _.

_fj:

_/

~

.

_N

q

{/

_14<....·

~'"

_"

I~AAÇJ;ix

Î l-U / , ; I 1

•

;~ I , } ;. I

\1

• I j ~ , 1 \ ,

(11)

9

-Regeltechnie~.

De regelklep in de toevoerleiding van de vetzuurstroom naar de reactor

( R 7 ) staat aangesloten op een F.R.C. ( flowrecorder ), die afgesteld is op een intrek van 1000 kg/hr.

Boven in de reactor bevindt zich een PoR.C. ( pressurerecorder ), die aangesloten is op de regelklep in de leiding naar de gasdesorptiekolom T

9.

De regelklep moet voor een constante druk ( 5-10 ata ) in de reactor zorgen. Teyens bevindt zich boven in de reactor een H.P.A. ( high pressure alarm),

[

:

die boven een gegeven druk ( 10 ata ) de toevoerkleppen voor de reactor in de vetzuurstroom en de katalysatorstroom sluit.

De druk in de gasdesorptiekolom kan via een P.R.C. -in de top van deze kolom met behulp van stikstof toevoer in de ejecteur geregeld worden. Door de stikstofleiding onder in de kolom wordt een geringe constante stroom ingevoerd. Deze stroom mag niet te groot zijn, omdat andersjdoor verlaging van de

partiaal-spanning van de vetzuren;destillatie zou kunnen optreden bij deze hoge tempera-turen.

Pomp P-12 in samenwerking met een regelaar, dient om een constante stroom van ongeveer 1 ton/hr. door warmtewisselaar H-14 te transporteren.

l J

Een doseerpomp, die een druk van meer dan 10 ata moet kunnen overwinnen

r ' I

is

l

I

noodzakelijk om de katalysator in de leiding van pomp P-6 te brengen.

:l

~J

~l

n

II

n

(12)

r '

l

"

r ' r ' r 1

l

]

n

- 10

-Bij de vele w"elbekende voor- en nadelen van de batchgewijze-productie en de continue-productie ( 6 ) komt als belangrijkste voordeel van de continue productie naar voren dat de voor de batchgelrijze-productie noodzakelijke lange

"handling" tijd en de moeilijke temperatuur.;beheersing en de daarmee gepaard

gaande arbeidsintensiviteit vermeden kunnen worden ( 1, appendix

3).

Gekozen is voor een cascade van tankreactoren in plaats van één continue

tank vanwege de volgende redenen (

4,

6 ):

1. geringere verblijftijdspreiding.

2. een hogere omzettingsgraad.

Productie met behulp van een buiGrea~tor lijkt niet geschikt, o.a. van-wege de lange reactietijden v-an de conjugatiereactie en de daarmee gepaard

gaan-de lengte YaIl de buis en de daarbij komende kosten.

Enige voorbeelden van productsamenstellingen bij verschillende condities

worden in dit capitum ( tabel 4, 5 ) gegeven. Berekening van de productsamenstelli~v~.

Bij deze berekeningen dient men in aanmerking te nemen dat de gebruikte

reactiesnelheidsconstanten verkregen zijn uit de gegevens van de batchge"l-lijze

experimenten. De verkregen uitkomsten dienen dan ook met de nodige

voorzich-tigheid gehanteerd te wordene

Als algemene ontwerpvergelijking voor een cascade van tankreactoren

",erd gebruikt ( 6, 7 ): ! ~ ,

I

f '" ;;

(13)

, , , ' I , J

n

l

I

n

- 11

-C ; molaire concentratie van de reactant in de ne reactor.

n

C 1

=

molaire concentratie van de reactant in de (n_1)e reactor.

n--[dC) \'dt n

; reactiesnelheid van deze reactant in de ne reactor in molen per liter per seconde.

e

=

nominale verblijf tijd in de ne reactor.

n

De volgende aannamen werden gedaan:

1. Isotherme reactoren.

2. Geen volumeverandering tijdens de reactie.

3. Volume van katalysator en katalysatoroplosmiddel is ven:aarloosbaar.

4. Ideale menging in iedere reactor.

5 ctoren ). ,t}Ü!,~ ~.:~-d j~"'~~;i :t i

~<.v -v'-<'-"1../h-If

77/h

1{t.~~

zijn in het continue systeem identiek ~

~

~De

reactiesnelheidsconstanten aan die in het batchsysteem.

Aangezien uit het laboratoriumonderzoek "IoTaS gebleken ( 1 ), dat 2700 een geschikte temperatuurkeuze is, zijn alle berekeningen voor deze temperatuur ui tgevoerd. De voor-ûaé4'Uste conclusie die uit deze berekeningen getrokken kan worden is:(zie tabel 3 en 4, pag.33 ):

Het maxirnaal bereikbare gehalte aan geconjugeerd linolzuur bij een goede

keuze van de cascade ligt in dezelfde orde van grootte als bij een batchreactieo

Een geschikte keuze lijkt:

reactiesnelheidsconstanten zie F. V.0.3, (tabel 3 ).

percentage jodium in gew.

%

0.025",

nominale verblijf tijd per reactor 270 sec.

Tabel 5 geeft, vergeleken met een batchreactie, het concentratieprofiel dat in een cascade van tankreactoren bij deze condities verkregen kan worden.

Onder de genoemde condities is een totale nominale verblijf tijd noodzakelijk

(14)

, , I l . , . I l , 1 i I U

l]

U

o

[1

l

I l J , 1 1 , J il ~

I

n

(15)

12

-Verbli,jfti,jdspreiding.

Kramers ( 13 ) vermeldt de afleiding van de ( cumulatieve ) verblijf

tijd-spreidingsfunctie van een cascade van n ideale mengers.

De algemene vergelijking hiervoor is:

n F ( t )

=

1 - exp ( -nt/ ~ ).(

2:

1 (n-1 ) ~

waarin F ( t )

= (

cumulatieve ) verblijftijdspreidingsfunctie.

-

_'t

₌

_nominale_{verblijf tijd.}

t

=

tijd waarna het deeltje de reactor verlaten heeft. n

=

aantal ideale mengers.

De somterm is 1 voor n

=

1 ( ideale tankreactor ) en 0 voor n

=

~~

(

ideale buis ). Voor andere waarden van n vindt men een verblijftijdspreiding die ergens tussen

die voor een continue truiKreactor en de buisreactor inligt.

Een globale berekening van deze functie is uitgevoerd voor YvO-3 ( tabel 3 en 5 )

r '

bij een cascade van 10 ideale mengers.

Om

een uitgaande productstroom te verlcrijgen die een gehalte van minstens ,

30

%

geconjugeerd linol~uur bevat ( B meer dan 0.9 ) moet ongeveer 70

%

van de deeltjes

I

zich minimaal 20 minuten en maximaal 85 minuten in de reactor bevinden~

l ,

r ' Na berekening blijlct ongeveer 88

%

van de deeltjes aan deze eis te voldoen,

zodat ruimschoots eEón conjugatie van 30

%

kan -vTorden oereikt.

(16)

13

-Reactievranute 0

L

bij aanname van een cascade van 10 ideale mengers • Een berekening van de reactiewarmte is uitgevoerd voor FVO-3: tabel

5,

Berekening conjuga tie'liarmte:

Totaal geconjugeerd

=

B + 2C

=

1.10 + 2xO.17 = 1.44

De volumestroom is ongeveer 1300 liter per uur.

Geproduceerde wam.te'

=

1.44 x 1300 x 7 kcal/hr ~ 13000 kcal/hr.

Berekening dimerisatiewarmte:

Geproduceerde vlarmte

=

0.17 x 1300 x 20 kcal/hr r~ 4000 kcal/hro

N.B. De reactiewarmte bij isome~lsatie naar niet conjugeerbaar linolzuur is

minder dan 1 kcal/mol, dus verl'raarloosbaar.

f

_Tot_aal_{geproduceerde warmte is ongeveer}₁₇₀₀₀_kcal/hr.

r '

!

r .

I ,

.

r '

,

.

rl

l

j

]

l

[i

[ J

n

r, l I 11

(17)

- 14

-Ui t"loering en dimension.erin"g:

Gekozen is voor een isothclme reactor (2700).

L

Intrek : 1000 kg/hr technisch linolzuur 270°. 2 kg/hr aceton 20°. 0,25 kg/hr jodium 20°. Nominale verblijf tijd inide reactor: 45 minuten. Dimensies: Volume 1,04 m • 3 Inwendige diameter 0,50 m. Hoogte 5,30 m. Oppervlakte 8,30 m 2 • Inwendige ui tvoering : r ' j l Aantal secties 20.

l , Aantal ideaal gemengde secties 5.

Aantal practische ideale mengers 10.

( Door ideale menging in de secties 1, 5, 9, 13 en 17 verkrijgt men

ongeveer 10 ideale mengers. )

De inwendige uitvoering wordt bepaald door economische factoren.

Indien het aantal reactoren in een cascade toeneemt, neemt het totale

r '

I ;

volume van het systeem af. Daarentegen nemen de vaste kosten toe.

l ,

Aangezien de toeluune van de omzettingsgraad bij een cascade van meer dan 10

ideale mengers nog maar gering is, en eveneens de verblijftijdspreiding niet meer noemenswaardig afneemt, lijken de totale kosten bij de voorgestelde ui tvoering economisch optimaal

te

zijn ( fig. 3, pag. 34)

fl

L J

n

(18)

l

15

-Essentieel in de reactor is de af1'lezigheid van een gasfase e.g. gasbell,en, ~ -:

L

waardoor de katalys8tor aa.n het proces onttrokken kan "lorden. Dit is enerzijds te verwezelijken door van onder naar boven te pompen, anderzijds door eventu-eel de secties te scheiden door schuin omhoog geplaatste schotten.

Druk: in de reactor: ( 10 ata.

r :

Bij batchproeven ( 1 ) is gebleken dat door de toevoeging van de kata-lysatoroplossing de druk niet noemenswaardig stijgt. Een aanname van

<

10 ata lijkt gerechtvaardigd.

Uitvoering ideale mengers:

Door pompen moet een voldoende circulatie verkregen worden om het beeld w::.n

( ,

de ideale mengel' te benaderen.

r'

l • r,

~

j

]

n

l J

;

I

fl

~

n

(19)

L

[

r:

1 ~ 1 ( , [ ' 1 , r ' I l , l ,

[j

n

- 16 Warmtebalans:

Af te voeren ... armtestroom x 17000 kcal/hr.

Dikte van de isolatie ~200 mm

Verlies via de isolatiemru1tel 800 kcal/hr.

Dus: Q ~ 16000 kcal/hr. Uitvoering koelapparatuur: Circulerende oliehoeveelheid af te voeren warmte olieinlaattemperatuur s.w. olie ( gem. ) olieuitlaattemperatuur

Benodigd _woo.: _A

₌

_U.6t16000

₌

_200x16000 ₁₅₂ m U

=

200 kcal/hr.m2.grd. 6t

=

152. m 1000 kg/hr. 16000 kcal/hr. 1000• 0,5 kcal/kg.grd. 1320• 2

=

0,53 m

w.o. inclusief 15

%

toeslag in verband met vervuiling

=

0,6 m2•

Aangezien de conjugatiereactie het grootste deel van de onhlikkelde i-rarmte veroorzaakt, zal het grootste gedeelte van de koelapparatulIT zich onderaan

de reactor moeten bevinden, aangezien daar de omzettingssltelheid het grootst is. Koeler in olie circulatiesysteem:

Circulerende oliehoeveelheid: Inlaattemperatuur Uitlaattemperatuur Af te voeren WalThtestroom 1000 kg/hr. 1320• 100' ; Warmteoverdrachtscoëfficiënt 16000 kcal/hr. 2 300 kcal/hrom .grd. Inlaattemperatuur koelwater 200 Uitlaattemperatuur koelwater: , 250 Benodigd w.o. 16000 300x90 2

=

0,6 m + 15

%

toeslag 3

Benodigde hoeveelheid koelwater: 3,2 m jhr.

2

(20)

\ '

l .

r . r " l I r ') I l ) 17

-Voor alle warmte,risselende apparatuur wordt het benodigde oppervlak ui

t-gerekend met behulp van de formule:

Waarin:

A _-

_-L.

_U.Llt m

( 9,10,11 )

A

=

warmtewisselend oppervlak in m2•

Q

=

over te dragen '\'laI'mtestroom in kcal/hr.

U = warmteoverdrachtscoëfficiënt in kcal/hr.m2.grd. Llt

m

=

logarithmisch temperatuurgemiddelde.

Het logarithmisch temperatuurgemiddèlde Llt wordt bepaald uit: Llt

= b.Llt

,

m m gr

waarin Llt het grootste temperatuurverschil is, en b een factor, die met gr

behulp van de litteratuur ( 9 ) eenvoudig te bepalen is.

De waarden voor de warmteoverdrachtscoefficiënten zijn afkomstig uit de

litteratuur ( 9, 10 ) en uit gegevens van Unilever-Emery. Voor andere fysische grootheden wordt verwezen naar appendix 1.

Door een globale economische optimalisatie van het systeem van warmte-~~sselaars H-8, H-14 en H-15 ( appendix 2 ) werden de teml~raturen van de

°

in- en uitgaande stromen vastgelegd. Het gehele systeem is bepaald door TB == 235

en TA

= 99°. De temperaturen zijn bepaald met

behulp van:

c

=

p

-4 -6 2

0.458 + 3.3 x 10 x t + 5.8 x 10 x t •

(21)

r '

L

r ' l . 1 r ' l , r .,

II

I'

_l J

n

- 18 -Berekening ep uitvoering van H-14. Intrek voedingsstroom Inlaattemperatuur

Ui tlaattemperatuur

Intrek product stroom

Inlaattemperatuur

Uitlaattemperat.uur 2 U

=

200 kcal/hr.m .grd. öt

=

51. m Q

=

191760 kcal/hr. Hieruit volgt: A

=

18,8 m • 2 1000 kg/hr. 20°. 1000 kg/hr. 265°. 99° • 2

Benodigu oppervlak inclusief 15

%

toeslag in verband met vervuiling: 22 m Uitvoering:

Platemdsselaar ( P.lI.E. ) Alfa-Laval P-3.

max. temp.

pak1d.ngen. :asbest.

plaatuitvoering :roestvrij staal.

aantal platen :70

•

Het grote voordeel van een platenwisselaar is dat vele ty:r;en reeds een tur-bulente stroom geven bij Reynoldsgetallen van 180 ( 14 ). Platenw'isselaars

zullen altijd hogere warmteoverdrachtscoëfficiënten geven dan buizenwisselaarà

bij hetzelfde Reynoldsgetal.

De veronderstelde warmteoverdrachtscoëfficiënt is waarschijnlijk te laag,

(22)

f 1 L.J { .

!,

r . I ( , r ' r • r \ r \ \ J '1

, J

19

-Berekening en uitvoering van H-8.

Intrek voedingstroom Inlaattemperatuur Uitlaattemperatuur

Soortelijke warmte (gem):

Viscositeit ( gem. )

Viscositeit aan wand : Warmtegeleidingscoëf. ( gem ) Stoomdruk 1000 kg/hr. 235°. 270° • 0,880 kcaljkg.grd. -4 2 0,7. 10 kg.s/m. -4

I

2 0,5. 10 kg.s m • 0,119 kcal/m.hr.grd. 70 ata.

St oom t empera t uur 285°.

Berekening ex ( vetzuur ):

Pijpafmetingen: d.

=

17 mm

~ L ::; 3000 mm

d

=

20 mm

u n

=

4

pijpen per pass.

Re::;:c; 3800 Pr.

=

19.

Voor 2.10+3

<

Re.

<.

105 Pr.

?

0,7 geldt: Nu

=

0,027.ReO,8. Pr°,33 • Sieder-Tatecorrectie

(

?-1

/

'I}

w )0,15 ?-"'" Nu

=

52. 2 ex::--,,:: 365 kcal/m .hr.grd. Berekening ex (stoom ):

°

llt~ 8 ( 9 ) o Stoomtemperatuur 285

Uit grafiek J a 5 ( 9 ) volgt: ex

=

12000 kcal/m2.hr.grd. Voor 6 onder elkaar liggende pijpen:

12000

(23)

r' I L. I ' r ' r 1 l )

"l

l . n I I I I ( )

n

- 20 -Berekening U:

u

=

1 /

(1/a

_vet _z.+ ó.d./À.d

+(1/a

t ) . di/d )

1. m s oom u

=

1 / (1/365 + 15.10-4.17/15.18,5 + 17/20.7600 )

~

350 kcal/hr.grd. In verband met aannamen en onbekende invloeden: U = 300 kcal/hr.grd.

Berekening J)enodigd warmte\dsseleI~rvlak ( 1'1,0. ):

~

=

54900 kcal/hr. \'1 U

=

300 kcal/hr.m2.grd. Llt

=

29 m 2 A -::::.6 m •

Benodigd w.o. inclusief 15 ?b toeslag in verband met vervuiling: A an t a 1 pdsses = .. ou/ nervlak = 11

plJpen pass x lengte x 3,14 x di St 0 omverbruik:

stoomdruk 70 ata. stoomtemperatuur: 2850 Co

vrannteinhoud: 350 kcal/kg stoom. Dus stoomverbruik

=

157 kg/hro

(24)

[

:

I \

L

r:

r'

['

, " I I I l I 'I 1 I I J rl I I ( J

n

21 -Berekening en uitvoering van 11-15:

Intrek product stroom Inlaattemperatuur Uitlaattemperatuur Viscositeit ( gem. ) Benodigd w.o.: ~

=

44104 kcal/hr. w 2 U

=

100 kcal/hr.m .grd. llt

=

29 m Hieruit volgt: A = 15,2 m • 2 1000 kg/hr. 990•

-4

I

2 11 • 1 0 kg. sm.

15

%

toeslag wegens vervuiling geeft: benodigd w.o. = 17 m 2 ~

Pijpafmetingen: d.

=

17 rnm ~ d == 20 Iilll1 U Re=1900 L

=

4000 mm

1 pijp per pass.

Dan zijn hier~oor nodig: 5 v.~sselaars met 16 passes. Koelwaterverbruik:

Inlaat tempe ratuur

Uitla8ttemperatuur

Soortelijke warmte : 1 kcal/kg. grd.

Benodigd koelwater:

9

m

3 jhr.

Aan de hand van deze berekening lijkt het verstandig om ook in dit geval een

platenwisselaar te gebruiken. Gesclrilct is eveneens Alfa-Laval P-3 ( zie H-14 )

(25)

r ' l ~ f • I _L_{_} f

-l

['

r '

·

) ( 1 , 1 I • j

"

!

I

l J n i : · I l J

n

22 -G~sd~~iekolo~:

Noodzakelijke verblijf tijd 10 minuten. Berekening volume :

Aanname : volume van waterstof jodide en kraakproducten is verwaarloosbaar. druk

volume aceton

volume productstroom volume kolomvulling volume onvoorzien (o.a.

Totaal benodigde volume :

Dimensies en uitvoering: Inwendige diameter: hoogte kolomvulling isolatiedikte '0[ armt ebalans: :0,5 ata. :0,50 m 3 :0,25 m3 :0,5 N 2 ) :0,5 3 1,75 m • 0,80 m 3,50 m m m Rashigringen. 20 cm. 3 3 Temperatuur productstroom Verdampingswarmte aceton

o

s.w.

productstroom ( gem. ) 0,850 kcal/kg.

Walwteverlies via isolatie van T-9 en wachttank V-10 1500 kcal/hr.

Onvoorzien ( o.a. verdampingswarmte kraakproducten) :3000 kcal/hr.

(26)

r L.. f ' I

[

[~

[

:

I f ( 1 I J rl I I l .I

~J

~

l

J

fl

l J

n

i !

l

6 •••• ,KostprLjsberekenLlJ.&.. Apparatuurkosten • V-1 M-2 V-3 V-4 D-5 P-6 R-7 R-8 T-9 V-1O T-11 P-12 C-13 H-14 H-15 . .

__

.

_

.

__

...

_

...

_

....

~----Voorraadv-at Aceton. Mengvat.

Voorraadvat Yè8.t. Opl. Voorraadvat jodium. \veegschaal. Doseersluis. Doseerpomp. Reactor. \1armterlisselaar. Gasdesorptiekolom. vlachttank. Adsorptiekolom. Pomp. Mengcondensor. Valwaterbak. Ejecteur. Warmtewisselaar. Warmtevlisselaar. \Vachttank product. MengeenJleid • Voedingtank. Voedingpomp. R = roestvrij staal. Al ::;: aluminium. D en H in mmo - 23 -2 2 5 R R Al R Al R R

I

i500x5250 !

!

i ;800x3500 1 !800X1000 3.000 1.000 3.500 10.000 27.500 9.800 24.000 6.000 8.000 7.000 3.500 1.800 1.500 14.000 11.500 20.000 45.000 26.000 9.000 8.000 14.900

(27)

rr

Erratum.

Op pag. 24 zijn geen research en development kosten in rekening gebracht.

Indien dit wel wordt gedaan,worden de vaste kosten:

-<.

---,

, ---...

1 operator in vol continudienst: ----" f 130.000

'~~+k

Beheerskosten ( ca. 15

%

):

~~~~~. 20.000

Fabrieksoppervlak ( 40 m2 à f 45 ): 1~00

Afschrijvi~ 10

%

directe kosten: 90.000

Afschrijving 20

%

directe kosten:

R en D.: 49.500

Totaal: f 291.000

Uurtarief vaste kosten

Afschrijving 10

%

f 40,50

Uurtarief variabele kosten: 16,30

Totaal uurtarief: f 56,80

Toegevoegde waarde per kg intrek is:

bij 10 ~~ afschrijving: f 0,057 bij 20

%

afschrijving: f 0,070 f 130.000 20.000 1.800 180.000 49~500 f 381.00Q 20

%

f 53,00 16,30 f 69,80

(28)

l ,

r

'

I l ,

II

n

- 24

De prijzen van de apparatuur zijn afkomstig uit mondelinge gegevens

van Unilever-Emery.

Om uit de apparatuurkosten een schatting te kunnen maken van de totale bouwsom, is van het volgende rekenmodel gebruik gemaakt. (17)

,

I

jtó(

j

)

~%fYvr.

.:

pip

Á.

,<:v. . ïvv JÎ {,.-v0 / J

L

1/1/ V'--

(t/V.---Ii /\

J J, ;1~ /

/

r

vvv

(~ Apparatuur: 100 Installatie: 70 Bouwkunde: 40 Electra: 20 Meet- en regeling: 20 Directe kosten: 250

De directe kosten dienen vermeerderd te worden me 20

%

onvoorzien, zodat

de totale directe kosten bedragen: 300.

Dol'I.Z. Directe kosten =: 3,00 x f 300.000 := f 900.000.

Hierbij is dus het bedrag van de apparaten naar boven afgerond.

Vaste kosten per jaar:

1 operator in vol continudienst: f 130.000 Beheerskosten: (ca. 15

%

)

26.000 Fabrieksoppervlak: 40 m2 à f 45 1.800

Afschrijving 10

%

directe kosten: 90.000

20 ~ directe kosten: 180.000

(29)

r .

l . r '

[

~

n

r

n

- 25

-Variabele kosten per jaar:

reparatie en onderhoud ( 5

IS

v.d. investering)

storingsdienst: schoonmaken: ti eledra: 7600 x 40 x 0,034: koelwater: R-7: 7600 x 3,2 x 0,05

=

H-15: 7600 x 9 x 0,07

=

H.D.stoom: 7600 x 0,157 x 8,40

=

stikstof: aceton: 7200 x 2 x 0,50

=

jodium: 7200 x 0,25 x 20,00

=

NaOR: Totaal: f 45.000 3.000 3.000 10.000 1.200 4.800 10.000 3.000 7.200 36.000 1.000 124.000

Het uurtarief voor de variabele kosten ,\"ordt bepaald over het maximum aantal

machine uren( 7600 uur/jaar ). Het uurtarief voor de vaste kosten wordt bepaald over het nominaal aantal macbine uren ( 7200 uur/jaar.).

Uurtarief vaste kosten

afschrijving: 20

%

242.000/7200

=

33,60 332.000/7200

=

46,10 Uurtarief varIabele kosten: 124.000/7600

=

16,30

=

16,30

Totaal uurtarief: f 49,90 f 62,40

(30)

l:

[

:

r ' r '

r '

I I I

Il

,_ 1

n

26

-Intrek: 1000 ktVuur aan technisch linolzuur,

Dus de toegevoegde waarde per kg intrek is:

bij 10

%

afschrijving: f 0,050

bij 20

%

afschrijving: f 0,062

Indien een extra destillatie nodig is, zijn de kosten hiervan:

(31)

r .

I

r~

r

~ I l ; I

r1

J

n

r

n

- 27 -7 •••• Litteratuur.

1. H.J. v. Haren, A.Scholten, R.F.\'lesterduin, Intern Rapport, maart 1971.

2. R.F.Westerduin, Isomerisatie- en (dé)hydrogeneringsreacties onder de

invloed van jodium, december 1970.

3. H.A.G.Chermin, D.W. van Krevelen, Chem. Eng. Sci.

1.4. ,

58, ( 1961 ).

4. O.Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, Wiley an Sons, New-York, 1962.

5. Yen-Yuan Chien, J. Am. Chem. Soc.

1Q,

2256, ( 1948 ).

6. Collegedictaat W.A. de Jong, Chemische Reactoren, T.H. Delft, 1970.

7. J.W.Eldridge, E.L.Piret, Chem. Eng. Progr.~, 291, ( 1950 ).

8. A.p.vleber, Chem. Eng. Progr •

.12,

26, ( 1953 ).

9. V.D.I. Wärmeatlas, Berechnungsblätter für den vlärmeübergang, Düsseldorf.

10. J.H.Perry (ed.), Chemical Engineers Handbook, Mc.Grm'l-Hill, 1950.

11. Chemische werktuigen, Collegedictaat F.C.A.A. van Berkel.

12. O.Bilous, N.R.Amundson, A.I.Ch.E. Journall, ( 4 ), 513, ( 1953 ).

13. H.A.Kramers, G.Alberda, Chem. Eng. Sci.

l,

173, ( 1953 ).

14. F.L.Lawry, Chem. Eng., june 29, 1959, 89.

15. Bailey's Industrial Oil and Fat Products, vlileyand Sons, NeyT-York, 1964.

16. P.J.M. de Ley, Isolatieberekeningen en isolatieuitvoeringen. (1961).

(32)

I

-! 1

l ,

I ' I l . r ' I ' I

!

I :

ri ,

l

.~ r 1

l

j

[1

n

"

l

j

~l

l

~I

, I

I , I , 1 I I J

(33)

L

r -, -r • I L • l J r-'1 I , J

n

l ,

n

- 28 -Aprxmdix 1. Soortelijke warmte in kcal/kg .. i, 0,950 0,900 ;_~ ... , __ f ... ~ _._.-..'.-i !

I

i I ! 0,800 0,700 0.600 0.500 0,450

o

20 40 !

l

f

I

.~--~ 60 80 100 120 140 160 180 200 220 ---' ~-7-. 0 temperatuur in C

Het verband tussen de soortelijke warmte en de temperatuur

van olelne. Deze kromme kan benaderd "'TOrden met de formule:

-4 - 6 2 ( )

C

=

0,458 + 3,3.10 .t + 5,8.10.t 1 5 .

(34)

I'

29 -L _

L

1:

_~

I I '., 0 r- .

[

'

~~o~ , " ~ ~ ~ ~~

.

(,.

~ f~ ~

~

,

~.

f'

I)'~ ~ ~ .~

f"-

~.

_~

~

f\

r

~

_,~ \)

~

r

~

~"

~ _t

!

.

~

t....

IJ "- ~

0

~ r '

~

"

~

"

~ . ,,~ -. . ~l·.·

I

-

-\~

'\\

-

~\\

~-~~

\\\

_. -f - -C - -, - -' -

r-~\

-

"-~ \ _~

~\

()

r

~

~ ~

'\

, f '

~

~ ~

~

)

I~

r:

_~

f \

"J

\~

,~

-L

-

r-f-\\~

\~

~\~

-I

~\ \ .~

;~

"

_~,\

0

_\,

_~

.. -\ 1-\ I ' - 1 \ t3\ \

,

) () \

rj

~

\ \ \ \ \

n

~ () \ -

-"

, -

-\ \

~

"

~ ~ c.. () \ \.

,

~

r:

_ê

l ,

~

n

~

0.>-

I\.

(35)

r '

L.

r . r .

!

r:

r '

l , , 1 \ J n

i

J

n

30 -0,870

r

0,800

!

_I· 0,750 . '~ ... ~ -... ..,.--..,. ~-.. -. __ .... ; 50 100 150 200 ----~~. t emp. ~n . ..

oe

Het verband tussen het soortelijk gewicht ( s.w. ) in kg/dm3 en de temperatuur

van een oleïne mengsel. ( 15 )

À..

in kcal

°

per m,hr, C t)

t

I

0,140 0,130 0,120 "~

-

.

'. 20 50 -... . .~.

_._.

100 150 200 220 ----~_o _,/~~ temp in C Het verband tussen de warmtegeleidingscoëfficiënt van olijfolie

(À )

en

(36)

r

.

l .

( .

l

.

r • r' l . L .1

I'

_I

l.J Appendix 2.

1

concentratie Fig. 1 31 ---~ tijd

Scbematische weergave van het r~actieverloop van de conjugatie-reactie.

A

=

linolzuur.

B

=

geconjut;eerd linolzuur.

C

=

dilI:eer.

P = niet conjugeerbaar linolzuur.

~('" ·rYIl4.~ .;

/V~~

mil

[ik

ct"

-Ct,-

!~~

fJJ&

~

IrtV

<

C16 C 16 0 C 161 C 18° C 181 C 18 2

-

-"":N& ... (.1 3 0.3 0.5 31 65 . - -Tabel 1.

(37)

L

r '

r' I ( , l . r ' , , r'1 l ) r î i I, J

rl

i

13 -4 k in mOl/sec x10 12 11 8 32

-/

~

255 l

1

(, .~ ge'il.

%

jodium.

Reactiesnelheidsconstanten van de conjugatie-reactie bij verschillende temperaturen en jodiumconcentraties.

-

.-

....

-;:~

-:--._

;:;%1-:--

-

,

lit. 1 mol/sec(x 10-4 x 10-2 proef k 2 '.~ somkwad. in C jodium k 1 ..

~

.

,.

.

f Al 3 255 _.2.~03

"

~~

_

~i

l~~:

~:S9 0.81 5.0/{ I .. ~ .. i--~~-'--

-

,,-_·_-~·-t Al 2 ₂₅₅_.... 0.05 1.07 2.03 1.67 ~.- ,. . . ~-o.·7~

---...

_-252A 270 0.01

3.36

1.36

15.4 27-5'-~-' --6:02- - _TL5 ~'-~'.-- _"'_T;b6 '-~-~T.fu _~_, 252B

--Tabel 2. Berekende reactiesnelheidsconstanten van de conjugatie-reactie. ( Somkwad is een maat voor de nauwkeurigheid)

(38)

1:

r

,

f

'

t r

!

" , , l . l I

n

Tabel 3. 33

-Schatting van reactiesnelheidsconstanten bij 2700 bij verschillende jodiumconcen-traties ( vergelijk fig. 2 ).

lber.

r-

--··

A

~

.~.~T~-~-

~

..

_

=:-=~

'

.

c

..

~

=-'

:I·=-'-.

i

-

·-~·=~~~~

~

~·

~

-

.-

~'

.

n

.=~

~

=~.~ .~.

;

~~~.

~~

:FVO-l 0.340 ' 1.056 0.148 : 0.323 3120

r

1 "-'. --.. -- ._ .. _ ... - . .. • . . . -. _ ... _"' -' . _.' ... -.. --' .. ,~-I L .0.670 , 0.793 0.158 ' 0.241 1 3600 J j - ." • . .~ . . . ". • . .-. . -... ...- ... ~ ... _,....v __ .,...~· ••. -'-... - -._' ... _ -...• ",

t

!--

9.37L_._~

.

0.

999_ .. :-... 9~ 17J .. __ :._._()!2~4 ... ~ __ . _ _ _ _ ~ __

2. _

.

____

1~0_~_ r

L ...

0 • 387 ' .. .1 .• 03Q.__ r---0 • .159_._1 _{•• __}O~ ₂9.2~ _{. .}_._{__}.. _~_._:~_~ _._{... __}...l~Q

..

~~

..

.

..

.

L

0.359 1.049 ,,1._.0.158. ' 0.297 ._. ___ ""_ Je. .... _1,80 FVO-2 0.309 1.091 0.142 .. 0.332 2600 .0.562 0.815 ... ". 0.179 0.283 1. 0.380 1.009 0.156 ' 0.319 1 4 7 3600 720 360

r

I

0.320 1.049 0.161 0.331 ~·_··_·I O.325 1.070 0.148 0.330 ,.,. .. ". 15 180 jFV03: .0.277 J .• D7 _.· .. 0.138 .. 1 0.323 .: ... ?30()_ ... ; ... _ ... . t. .

I

,

'

0.493 ..

~.

0.851

0.196

· 1~

·

0.284 -. ,._ .... ,""". __ . _+. __ 1 3600 . 1 . 0.294 1.050 0.178 .

I

0.321 c~ .. - ... j 4 720 , 0.306_..: 1.090 .. 1 0.152 I.O.319 •. __ .. ~ _ __ :,~_ ... 360

:: ...

-

....

r

..

,0. 269 .... , ._t.114 . .,

I

.

.0.155 \.

i

.

()

.

33Q .. :., . ..... _ ... ___ .. ) __

!.4..

...

_._ ..

1.8

q

~

__ .

"Yv04: 0.257 _1.14§_.~ ____ 0.13J_ .. ll 0.344 2010 I1 00 •• 423276 0.860 ! ,0.213 .. I 0.298 • 1.052 , 0.202

I

0.337 «

.

!

0.314 ' 1.101 . 0.142 0.321 i

~.L

..

Q

.

~n.?

__

L

.1

.J.

.

?~

._L

~

.145

_~_

0 .:;.:

.329

i

-i I ₁ 3600 I I 4 720 i i _:_,.

1

6 360 -.... \.. 12 _.;: 180

_j

Tabel 4. Vergelijking van de maximaal haalbare concentratie aan

gecon-jugeerd linolzuur ( B ) in een cascade van ideale tankreactoren en in een batchreactor. ( n.b. beginconcentratie A

=

2.02,

B

=

C = P

=

0 ).

t

=

verblijf tijd in de batchreactor. n

=

aantal ideale reactoren.

~ = nominale verblijf tijd in één reactor.

(39)

f

.

[

r

,

fl

n

f:

/'IINI)\UM ÇOST POINT Co,t

No. vessel, in ,cric,

34 -I I I I

~OP

TI;'\Vt'l

tK YE.SSELS

Fig. 3 Economische optimalisatie van een cascade van tarL1{:reactoren.

(40)

f I L . \

.

l

l , \ 1

1 ,

r 1

. I

L )

!

1

. - 35 -~ •.. ~ .... ~

--_._-"

....

---

-

... _ ... ~.-

_

..

_._

..

_

... ~, ... ' ' ... "

_

... _~

-

...

_--_

...•.

-

...

-

_.' .. ~"". '... -... . ...

-

.. FVO-2

- · - -..

-·-~-

..

--

bätch

--·---

--,

.. -·---·---

..

· ..

é13~sèacl'ë ·ván-tarikreaéi;ören

'

(

1.ciea

a

f

)

..

2~0

~

1 ,~6

O

· .-~~

-r

o,g~

!

~~~~

:---'

~

r-

1 ~f9

-"'--

~

~~

-r"

~-

,

-

~~

'"

.--

~:;~

._

...

.

_

.

-

...

5401 1,371 0,52: 0,00' 0,131 2j 1,42 0,47 ! 0,01 0,12 81011 1,131 O,69( 0,01 : 0,171 31 1,19 0,64 ! 0,01 0,16 1080 0,931 0,83; 0,02: 0,21 ! 4 0,99 0,77

I

0,03 0,20 13501 0,76j 0,93: 0,04: 0,24) 5 0,83 0,87 ! 0,04 0,23 162°1 0,63, 1,00: 0,06; 0,27i 6 0,70 0,95 1 0,06 0,26 18901 0'5211 1,05: 0,08; 0,291 7 0,58 1,00

I

0,08 0,28 21601 0,43 1,08; 0,10· O,31 ! 8

1

0,49 1,03 0,10 0,30 24301 0,35, 1,09 0,13: 0,32: 9, 0,41 1,05 0,12 0,31 270°1 0,29; 1,09: 0,15: 0,34; 10, 0,34 1,06 0,15 0,33 29701 0,241 1,08:

0,17

~

0,35; 11 ï 0,29 1,06 0,17 0,34 32401 0,201 1,07, 0,20; 0,35; 12! 0,24 1,05 0,19 0,35 35101 0,161 1,05( 0,22: 0,361 13 0,20 1,04 0,21 0,35 37801 0,131 1,03: 0,24i _0,36_t ₁₄ _0,17 _1,02 _0,23 _0,36 ,4050 0,111 1,01 i 0,26: 0,37! 15 0,14 1,00 0,26 0,37 4320 0,091 0,98\ 0,28; 0,37~ 16 0,12 0,98 0,27 0,37 4590 0,07! 0,ge: 0,30: 0,37! 17 0,10 0,96 0,29 0,37 4860 0, 061 0,93\ 0,32 0,38; 18 0,08 0,94

J

0,~1 . 0,38 5130 0,05\ 0,91

i

0,34 O,38[ 19 0,07 I 0,92 0,~3 0,38 5400 0,041 0,88, 0,35 0,38, 20 0,06 0,89 0,34 0,38 F ... '-~ ·~~t~~~-~l··'~~~l"··_· .~~ t·~··''''FvO~3'·'··'' ~

...

,,~,~-~~ ~

..

"~

..

,,.> ... ~., •. _ ... ~ .. , ... , ... ~~ .... . 4---é,Y'Y:

(O

-l-"

r-;60

71'-

0';3

4 l

~

'

oo

~-

'(r,

DS·t--- ----1

-"--

1~64

- ····

o,

· 3r

-l-

o

· ~oo

.. ·1-0·, 07·---··'--·-··-···,··· .. .. : ! ! I 540 1,27t 0,60! 0,01 1 0,14~ 2 1,33 0,55 0,01 i 0,13 8101 1,00! 0,79 0,02: 0,19: 3 1,08 0,73 0,02 1 0,17 10~0! 0,79 0,93: 0,03 0,23 4 0,88 i 0,86 0,03 I: 0,21 1350 0,63 1,02: 0,05: 0,26 5 0,71

i

0,96 0,05 0,24 1620 0,50 1,081 0,07: 0,28 6 0,58 ! 1,03 0,07 I, 0,27 1890 0,39 1,12! 0,10:. 0,30 7 0,47 1,07

I

0,10 0,29 I i 2160 0,31 1,13! 0,12: 0,31 8 0,38 1,09 I' 0,12

I

0,31 24300,25 1,13i 0,15: 0,33 9 0,31 1,10 I 0,15

!

0,32 2700 0,20, 1,1 2\ 0,1 8; 0,34: 10 0,25

i

1, 10 O,17 ! 0,33 2970 0,16! 1,11 i 0,20: 0,34 11 0,20

i

1,09 0,19

I

0,34 32401 0,12! 1,081 0,22: 0,35 12 0,16 1,07 0,22 I 0,35 35101 0,10) 1,06i 0,25:. 0,35 13 0,13 1,05 0,24 I' 0,35 3780 O,08! 1,031 0,27: 0,36 14 0,11 1,03 0,26 0,~6 . I ! 4050 0,06; 1,00) 0,29 0,36 15 0,09 1,01 0,28

I 0,36

4320 0,05: 0,971 0,31 " 0,36 16 0,07 0,98 0,30

I

0,36 4590 0,04; 0,94 0,33' 0,37~ 17 0,06 0,96 0,32 i 0,37 4860 0,03: 0,91 0,35 O,37! 18 0,05

I

0,93 0,34 ! 0,37 5130 0,02: 0,89 0,36 0,:7[ 19 0,04 0,90 O,35r:11 0,37 5400 O,02! 0,86 0,38~ 0,371 20, 0,03

I

0,88 0,37 1 0,37 _---,.

Tabel

5.

Vergelijking van het concentratieverloop in een cascade v n tankreactoren en in een batchreactor bij een nominale verblijf tijd van 270 seconden per tank ( n

=

aantal ideale mengers )

(41)

r ' I L_ r . l . ( -I I l

l'

J'

r '

I

.

r ' , ' ,

I

,

r~

l ) r--' I J l l

J

o

n

'n

fl

~

36

-ECONOMISCHE OPTIMALI SATIE VAN EEt~ SYSTEEM VAN

fI?§J

0

L.Z

12 a

5]

STOOM H

a

WARiv1TEOVERDRACHTS

-WAR MTEWI S SELAARS

L.Z

_I~OELWATER

TA

H 15 L.Z LINOLZUUR: L.Z KOELWATER H ( {1 ) H (14 ) H( 15 ) OPMERI-ÇING

COEFFICIEhlT IN K CAL/ 500 200 100 ONDERSTELLING

M2 HR °C

INVESTERING IN

A.

14OJ/M2 _300Q_·_;·500/tv₁

21

₅3000_00/+ _M2

ENEr~GIEI{OSTEN PER TON

_6.40

_-

_0.07

IN Ft.

INVESTERING

*

f

2500,-c.onstanten gebruikt v()ür di'; tt-~r,-;lc~~li~:.g

V:_',ll h",~t syste8ITl van \':é_'trLltè\iL3Eel~1..n';3 .

1

10 g.

o

8.

7·

6·

5

4

· 3·

2·

1·

0

200

150 " 250 8 - - - ) 0 > T 207 199 191 181 171 159 li;5 129 110 68 60 TA ~

De invest 8r inc ~l.an h,.::t 8y~;t,od::. V2.n warmtewisselaars bij ver-schillende temperaturen.

(42)

I

L

I ' I

lJ

l'

[

,

!

'

I '

l

,

l

~

r~

lJ

r~

l ,I

r

l L

!

,

.

rj

f'

I ;

r-:

I I j r l J , .1 , 1 \ _l _J

r

n

[l

(43)

l _ r '

i

_{l _} (

I

l r -I

l

.

r .

i

l

[:

r '

t I r I

L

r:

[J

[

r

- - - , - 37

-1

10 ENERGIE-I<OSTEN ₉ PER JAAR

*

f 3000

,

-7

6 o

150

2ÓO

250

Jaarlijks verbruik aan hoge druk stoom

en koelwater in FI. ---+ TB

1

10 TOTALE

_9·

KOSTEN , PER JAAR _8·

*

f 5000,-7·

6·

5

4 3 2 1

0

150 Economische TOTALE/ ENERGIE TOTALE / KOSTEN INVESTERING 200 , 250

optimalisatie bij een afschrijVingstermljnTB van tien jaar.

(44)

Wij danken de heer H.J. van Haren voor zijn bijdrage aan het

labor-[

toriumonderzoek, en wij danken de heer N.Olie voor de waardevolle discussies

t.a.v. dit procesvoorontwerp.

I

I ,

[1

D

[1

[

r

n

(45)

V3 ,INOLZWR TACETON KAT, OPL, JODIUM pomp R7 OS DOSEERAPPARAAT P6 POMP R7REACTOR HB WARMTEWISSE LAAR WATER VACUUM cu Tg

GASpESORPTlE-~OLOM

I VlO WAÇHTTANK T11 ADSORPTIEKOLL>M P12 POMP C 13 VALCONDENSOR H14 WARMTEWISSELAA,R HlS WARMTEWISSELAAR V16 WACHTTANK

-

--

....

---T17 DESTILLATIEKOLOM Hl B WARMTEWISSELAAR H19 CONDENSORS H 20 WARMTtWISSELAAR VACWM KOELMEOIUM

GECOtiJU GE ERD II NOLZ UU R

SYNTHESE VAN GECONJUGEERD LINOLZUUR R. F WESTERDUIN A. SCHOL TEN MAART 1971 ; STOOM

NAAR' ÇllMIl'ER DESTILLATIE

"ELAÏDINE"

.,.

ONGEDESTILLEERD GECONJUGEERD lINOL ZUUR

-

--

-

~

-

"

.

'.'

-

.

-

'

...

~

-T21 DESTILLATIEKOLOM

H22 WARMTEWISSELAAR'

)

H23 CON DEN SORS _,

, '

(46)

L..

,--~-

~_.

J:~J!I!>

..

~~

.

TS~~J

.•

· !-

'

~~

.

:=~~~,-L---~:

.

2 ~=y..=,

1

M

~

Q

~

1-1

:

Q

r:

~

.

'

1'1 f;

O. ~

f

~

1 ~

O.

1

t ,

J

.'

~

f

r.

~

1

r'!t~~·· .I\\:"~"""~~ ~"~'JP~.~~ ... ~~~.Y""~ ~"rto-~,.-~::!~r':t,~·~·~;[6"'.I.'IIe'\t~"","f':"r.;.:r-~M""'Y.'Iv.~;~""""....;>t.~.~"W;;-... 't ... !

:m.-:.y..."".,,<;If"""--

~

1 ;-

-

j l

.----

.

-.]:----

'

1 - -

,-

E

:---~,---

:-,

----1

:

-i ' ~ J ! ,~

I

- -

,

fi---

-

:

',--·,--

---'

1 - - -

-- -- --

-

;

---

-

~i

7

~---:...--*"

- - - -

~

-

~

-

- -

tK 17.000 Ii

id

"

t

"

:

---

';.-

----=1

'

r-'--

-1-; - - ~ ~ j - - - -'- - - 1'~ I~-

----;

!

~! •• : ;

· A----,

I

:

J 0-,-25 _ 0 , -

t-

--

-ï--7'

, i

-'t-.

-

---~,---

..

i

-A

2_

_0=+

----

~~-

-

~---7t"

,.::v"'.

:

- ]

-

-=--r--woo-=l

1250;1l2a-t==j--'

I

:

"

-,

~----l

~- -,-~\-

•.

--I, 1 ' .-

§

'

1

H 1

'1-

i- - - .

-=1-;

j _ _ _ _ ! . 1 .

i

~

j' - . I 1 8 - -'- - - i - -

-f - . B

54.900

;..---~-f-

--

~

---

'

---

l

=-~-

'

~~-;

'

J-===-_

I

_

'

==1

_ _ _ _1_ _

'

[

, _ _ _ _

,

!

3 : '

;

'

~--

-

;.3. 1000

;_

2O.i.j2lL~

~,-

-

--I , ~, --...;.. . 1 , ,

I

r-

j--"

<

l

-

~~~

i-

- -

- - - -

1; - -i!

~~

:

- f

~~

~

.-~_..

'

~

,

=--'-!

---1

r; • -7-1 ,~ - - - -.r ; -I ,

r:

~

:

T ---;; _ - - - -

~.

- - - -

~

A 2 , 0

,

~~

~

--iJ.

-+---

~

t

-

- -

J~

-

- - -

1

J 0

~

0 ~ " ---~ i _ _ _ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ 4 4.500 ---f---f--,---~~--- 9 ;",

1--

---~---~----{~--~I!

t~

j

-, ;

~~

---:;---~

-_

,

;.;::;,:

t;;;;;';

,:

2~1

.800

,.

i:f<

'

, ' ..

"

:1I!ÎlMI

rr

a ?'~ ;<>""''''--:--tlI- i-' .--_. 1 M~' rIJ a.t

Ei:,', ,'.~~, H ~ ~ R" 2:

'14 ~ .

•

oA~~._~

"~S"-'~--QO'~.~l':~~D.:..~:dBl1!

'

~~va '~

~

' 'a~1II ,111~

- .- !:.,,::-__ ;Io .. _ "lIllIIE!! liil~ EI ' - ' . ,.r,-_~" ~ ~ ,!p~~. :!I."~,: ',\ :~

' , ' . ' _111~ • , .' . "'" -." "'I'lI" ~ ~ .JIIo ... lIRR .. ~ ..n...'ll .. ,

I

,I -\. , -V 1000 I ,

9~360

~..,

- - -

~

- - - -

~---)

Ei:: _ _ _ _ ' V 1000 59.760 1- - - f ' i I---~---tl·----{!----_ll ',""',""" ' ' -, ' -- - -- y , - - - ~ K 44. 1 O~ H

~I

~

:,

-

_

I

'15 :' 1 ; - -; I j! -1--~--~---~----_4~---~

_{____}

~

__ >

_

_ _

_

_ - -

V 1 000 1 5.6,;; 6 u....-...Il .,. ~---

--1

-

~

i

//'1

/';;

'

~

,---

l-

,

)~~~

'~---'--

~>'~O~

,-.

-

t: 81

2h~

;

~~~~~_

,:~:~=.~

~

~,I~';:;~""""

C

K,J

;

~C:~::,=~="

...

C.~::

~

::~"

"",,,~

,1~~~,~!},?=~

~,,:,-~~:,.

,~

".~,~,~'"

i M in kg/hr • CO [,oi PON ~I~ T L 1-,:.,: : __ CQJ-~ r:)C~U [I'~ -rE !·t~ 2.!SchoHE.'E_,_, __