Rottier Kees-Jan

(1)

Ron van den Akker Karel Bezemer Jos van Denderen Rik Hofland Dick Hosman Hans Nugteren Onno van Oosten Anton Rottier Kees-Jan Schot Jakob van der Velde Rene van der Vooren

DEHYDROGENERING BIJLAGEN CATOF1N G-GROEP 1-1989 (St) (St) (St) (Wh) (Wh) (St) (Wh) (St) (St) (Wh) (Wh)

(2)

(3)

INHOUDSOPGAVE ~IJLAGEN

DEEL ALGEMENE INLEIDING

Al Opdracht DSM

DEEL A CATOFIN

1 Flowsheet

2 Reactorberekeningen

3 Pascal programma voor tank-in-serie berekening 4 Lijst met variabelen computer programma

5 Invoer file , TANKIN. DAT' 6 McCabe Thie1e berekening 7 Massabalans

8 Energiebalans

9 Schotelconcentraties p-p splitter 10 Kolom dimensionering

11 Berekening compressor C6

12 Toelichting op de berekening van de koelmachine H9 13 Toelichting op de berekening van de koelmachine H12 14 Toelichting op de warmtepomp berekening

15 Symbolenlijst 1 1 2 13 24 28 31 33 42 43 104 107 109 112 113 114

(4)

(5)

DSM, Polymers and Hydrocarbons Division

._{Business Unit KWS} .Commerciele Zaken r

Bj

LA

9 _E

41-~

DSM

l~

propaan. 1 23. december 1988

Propaandehydrogenatie projekt G-groep TU-Delft voorjaar 1989 Uitgangspunt

Technische evaluatie en kostprijsberekening van een grass roots plant (kust of havengebied) op een industriële site zodat beschikbaar geacht worden: - utilities

- afvalwaterverwerking - etc.

Proces keuze

Zowel UOP (Oleflex) als Air Products (Houdry) te bestuderen en uit te werken (opsplitsen G-groep in 2 groepenl).

Investering (inkl. engineering) Te splitsen in:

- inside battery limit

- outside battery limit met daarin o.a. drukopslag propaan: 10.000 ton

propeen: _{6.000 ton}

Ekonomie

Als base case gaan we uit van een crude pr~Js _{van US$ 15/bbl (US$ 111/ton).}

Bij een US$/fl. verhouding van 1,9 en een LPG/crude verhouding van 1,09 leidt dit tot een propaanprijs van f.230/ton propaan (cargoes c.i.f. kust). Hierbij gaan we uit van 2 scenario's:

A. f.900/ton af fabriek B. f.l.l00/ton af fabriek.

~~=::2!=e::!:i~=!!

Aardgas: f.25/Gca~) _{bij een crude prijs van US$ 15/bbl.} Energie: f.20/GCa!J

Looptijd: 10 jaar. Afschrijving: 10 jaar. IRR: 25\ voor belasting.

OSM ,,1:t~s,s'orrEN B V Tradf!Rt:9,·.h~r .• t(,Cflennl 318-1'

(6)

DSM, Polymers and Hydrocarbons Division

-2-..

Overige gegevens - Kapaciteit: 150.000 ton/jaar.

DSM

l~

propaan. 2 23 december 1988

- Gewenste zuiverheid 99,5\, d.w.z. polymer grade, een splitter moet dus in

het ontwerp meegenomen worden!

- Propeenspec: zie bijlage: DSM _{polymer grade spec.} - Propaanspec: zie bijlage.

- Battery l~it kondities:

_*

kamertemperatuur

*

autogene druk - Off-gas: ambient temperature.

Koelwater in : 25

oe

uit: 35

oe

- Luchttemperatuur: 27

oe.

Voorgestelde benaderingswijzen

1. Op basis van waarde voeding en lRR _{berekenen van kostprijs propeen.}

2. Op basis van waarde voeding en prijzenset propeen (f.900, f.l.100) bere-kenen van rendement.

3. Gevoeligheidsanalyse van de verschillende variabelen op de kostprijs van propeen. Te denken valt hierbij aan de volgende variabelen:

- waarde voeding

- grootte van de interne rentevoet - afschrijvingsduur

- schaalgrootte - zuiverheid

Gevraagd wordt de gevoeligheidsanalyse te presenteren in de vorm van een pc-programma waarmee de invloed van de verschillende variabelen

doorgerekend kan worden (Lotus 12311). (Benaderingswijze ₃

betreft in feite een veralgemenisering van de punten

1 en 2).

H.R. Tijsseling

Kopie aan de heren: Knol (+ brief) _Frenken Kostering Rougoor Becker Guldenmundt Tijsseling DS~.' .. :IJII~PirclrrF'; ~I v T r a~ Re~'Me(. Hee-r1e'I .... ' " "'

(7)

7 .

Components Propylene voL Propane voL Methane voL l_.'

...,.

Ethylene vol. Acetylene vol. Propadiene vol. Propyne vol. Total C4 vol. Oxygen vol. Sulphur wt. CO vol. H2 vol. Alcohols wt. Water vol. Ketones vol. C02 vol. Dienes wt. N2 vol. propspec.2 Propylene specification Polymer grade \ min. 99.5 ppm max. 5.000 ppm max. 10 ppm max. 10 ppm max. 5 ppm max. 2 ppm max. 10 ppm max. 10 ppm max. 10 ppm max. 2 ppm max. 10 ppn max. 10 ppm max. 5 ppn max. 10 ppm max. 5 ppm max. 5 ppm max. 5 ppm max. 10 Methods of analysis gaschromatografie Ol Ol Ol Ol Ol Ol " microcoulometer gaschromatografie " " Fisher-method ASTM 0 1089 (adapted) gaschromatografie " "

Naamloze Vennootscl1"" OS'" H _. _~"e< rot. 22069

(8)

min. propaan 957.

max. butaan Si.

max. olefinen 27.

(9)

PROPAAN

APPARATENLIJST ₁₁ stroom nr. 1 7

component

C6 4 TRAPSCOHPRESSOR KET TUSSENKOELING in (ton/jaar)

H7 TRIMKOELER waterstof 0 8147

H9 CASCADE SCHAXELING VAN 3 KOEUtACHINES .ethaan 0 13324

H12 KOEUtACHINE ethyleen 0 19'286

C19 1 TRAl'SCOHPRESSOR athaan 0 8112

T14 DE- ETHANlZEIl propyleen 0 141052

TU PP-SPLITTEll propaen 190995 166988 butaan + 8305 4732 VlO 16 20 7785 360 5862 7449 739 18547 144 7968 235 2419 211 668 0 0 22 0 0 0 0 806 166108 4732 Tll t - o l . . . t___---' ,) _ 1--14 23 0 0 0 0 137625 0 0

PROCESSCHEMA van de DEHYDROGENA nE van

PROPAAN tot PROPYlEEN volgens het CA TOFIN PROCES

G-groep 1-19119. Calolln R. yd Akker. H. Nugl ... A. RoWer

mei 18119 R. Holland, O. y Oo.t ... , R. yd Voor ...

o

,Iroomnummer

0

IMnp. In ·e

0

oboolut. dNk In bar

CD H '-1 t"' :t>

o

til

....

'%l t"'

o

t:

~

til til ~ ( j :x> ~

o

IJl H 2 OU ~

o

til Cf!

(10)

BIJLAGE 2 ~TORBEREKENINGEN

Met een handberekening zijn een aantal grootheden van de reactorsectie bepaald.

1 Reactorvolume

Het aantal m3 _{reactor dat on-stream moet staan, kan berekend worden uit de} 'liquid volume hourly space rate' LVHS. Deze LVHS is gedefinieerd als:

vloeistofvolume reactorvoeding per uur bij 15

oe

rmiLhl

bulkvolume katalysator [m3 ]

(1)

De LVHS is ongeveer 1.0 per uur [Lit.1; 113]. Per uur moet 87.6 m3 _voeding [vloeistof, 15

Oe]

omgezet worden, dus het volume van de on-stream reactor is ook 87.6 m3 _.

Dit volume is als volgt berekend. De propyleenproduktie is 17.1 ton/uur (bij 8000 bedrijfsuren per jaar is dit 138 kton/jaar) , de overall-conversie wordt voorlopig geschat op 80 mo1% met een selectiviteit van 85 mo1%, waarbij de conversie per pass 60 mo1% is. Dan moet per uur 981 kmo1 propaan en 30.4 kmo1 butaan door de reactor behandeld worden inclusief de recycle-stroom met niet omgezet propaan.

De dichtheid van dit mengsel is 513 kg/m3 _{bij 15}

_oe.

_{Dit is berekend met}

Pmangsal (2)

waarin massafractie propaan (0.96) X 2 massafractie butaan (0.04)

Pl dichtheid propaan (510 kg/m3) [Lit.2;6] P2 dichtheid butaan (590 kg/m3₎ _[Lit.2;6]

(11)

2 Hoeveelheid «atalysator

De katalysator bestaat uit ringen van 20 wt% Cr₂0₃ en 80 wtX A1₂0_{3 •} De diameter hiervan wordt 1/4" (6.35 mm) genomen.

Aanvankelijk is gerekend met cilindrische pellets die een diameter d van 3.2 mm hebben en een lengte 1 van 7.5 mm [Lit.3] . Deze geven echter een aanzienlijke drukval over de reactor (zie hieronder bij 3: drukval). Dit is ongewenst omdat de reactie bij lage druk (0.5 bar) plaats moet vinden. De ringen geven een drukval die hier slechts 20% van de drukval met cilindri-sche pellets is (figuur 2.1)

Voor de stortdichtheid Pstort is 800 kg/m3 _{genomen en voor Estort 0.4} [Lit.3] . De hoeveelheid katalysator ~at die nodig is voor de 2 on-stream reactor(en) is dan Pstort

*

Vreactor - 800

*

87.66 - 70040 kg. Omdat ook nog 3 reactoren staan te regenereren of te purgen (zie §2.l) is in totaal nodig: 5/2

*

70040 kg - 1.75E5 kg katalysator.

3 Drukval

De drukval over de reactor met cilindrische pellets wordt berekend met Ergun [Lit.5, 181] :

(3)

met

waarin H lengte gepakt bed (m) E bedporositeit (-)

P dichtheid gas (kg/m3)

Us superficiële gassnelheid (mis)

dd equivalente deeltjesdiameter (m)

"

dynamische viscositeit (Pa.)

Wanneer één reactor met een lengte H van 10,01 m en een diameter D van 3.34 m wordt genomen, moeten de volgende waarden ingevuld worden in formule

(3) :

H 10.01 m E - 0.4

(12)

p - G. 288 kg/m3

u.- 4.95 m/s dd- 4.85E-3 m

~ - 2.05E-5 Pa.s [Lit.6; 3-210/211 waarbij T-625

Oe]

De u. wordt berekend via

Us - fv/A - (fm/P)/(0.25~D2)

waarin f m - massastroom (12.48 kg/s)

(4)

De equivalente deeltjesdiameter dd is volume als de cilindrische pellets.

de diameter van een bol met hetzelfde Deze

gelijk te nemen aan Vbol zodat moet gelden:

0.25~d2

*

1 - (4/3)~(dd/2)2

waarin d - diameter pe11et (m)

is te berekenen door V pellet

(5)

Voor een pelletdiameter van 3.18E-3 geeft dit een dd van 4.85 mmo

Invullen van (3) geeft Re" - 561, zodat de drukval ~p voor de pellets 16.8 bar is. Voor ringen met een diameter van 3/16" (4.85 mm) is de drukval maar 29% hiervan en met 1/4" (6.35 mm) maar 20% (figuur 2.1) , dus resp. 4.87 en 3.36 bar.

Op dezelfde manier worden andere reactorafmetingen doorgerekend. De uitkomsten staan in tabel 2.1.

Tabel 2.1 De drukval over de on-stream reactor(en) met cilindrische pellets en ringen. (Vreactor - 87.6 m3)

Aantal L/D L D _~Pp.ll.t _~Pring_3/16" _~Pring_1/4_" reactoren m m m Pa Pa Pa 1 3 10.01 3.34 16.80 4.87 3.36 2 3 7.94 2.65 8.74 2.54 1. 75 1 2 7.64 3.82 7.84 2.27 1. 56 2 2 6.08 3.03 4.11 1.19 0.82

omdat als reactordruk gekozen is voor 0.5 bar en de conversie afneemt bij verhogen van de druk, wordt een drukval van maximaallbar aanvaardbaar geacht. Daarom wordt gekozen voor 2 parallelle reactoren on-stream met een lengte van 6.08 m en een diameter van 3.03 m. Bij toepassing van kata1ysa-torringen van 1/4" (6.35 mm) is de drukval over de reactor 0.82 bar. De

(13)

FIGUUR 2.1

1

cr'

o

Ratio ot Pressure Drop in Packed Beds (Rings to Cylinders)

vs

Reduction in Void Volume (Increasing Contamination)

.05 .10 .15 .20

Ac

.25

DE VERHOUDING VAN DE DRUKVAL VAN KATALYSATORRINGEN EN -CILINDERS [LIT. 4]

(14)

uitgangsdruk w.rdt 0.5 bar gekozen, zodat de ingangsdruk dan 1.32 bar is. De reactoren kunnen volgens het octrooi horizontaal opgesteld worden, maar verticaal lij kt beter. Bij horizontale reactoren kan na verloop van tij d een bypass ontstaan door het inklinken van de katalysatordeeltjes.

Omdat het proces cyclisch is, waarbij altijd 2 reactoren on-stream moeten staan en de reactoren ook geregenereerd moeten worden, zijn in totaal 5 reactoren nodig. Dit is in §2.1 duidelijk gemaakt.

5 Thermodynamica

De keuze van de reactietemperatuur en de druk in de reactor is gedaan aan de hand van berekening van de thermodynamische evenwichtsligging van de propaandehydrogenering:

Hier is de methode van minimalisatie van de Gibbs-energie voor gebruikt. Als bijproducten zijn hierbij betrokken propadieen en propyn.

Met een computerprogramma zijn een groot aantal combinaties van druk en temperatuur doorgerekend. In tabel 2.2 en 2.3 zijn de resultaten weergege-ven.

(15)

Tabel 2.2 De EWenwichtsconversie van propaan naar de producten propyleen, propadieen en propyn bij diverse temperaturen en drukken.

T [OC] P [atm] 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 Tabel 2.3 T [OC] P [atm] 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 500 550 600 625 650 700 evenwichtsconversie

ç

0.50 0.72 0.87 0.918 0.947 0.977 0.37 0.60 0.78 0.853 0.901 0.955 0.31 0.52 0.72 0.80 0.861 0.934 0.25 0.42 0.63 0.72 0.795 0.897 0.21 0.37 0.56 0.66 0.742 0.863 0.19 0.33 0.51 0.61 0.698 0.833 0.17 0.30 0.48 0.57 0.661 0.806

De evenwichtsopbrengst van propyleen uit propaan waarnaast de bijproducten propadieen en propyn ontstaan.

500 550 600 625 650 700 evenwichtsopbrengst propyleen 0.50 0.72 0.87 0.91 0.93 0.91 0.37 0.60 0.78 0.85 0.89 0.92 0.31 0.52 0.72 0.80 0.85 0.91 0.25 0.42 0.63 0.72 0.79 0.88 0.21 0.37 0.56 0.66 0.74 0.85 0.19 0.33 0.51 0.61 0.70 0.83 0.17 0.30 0.48 0.57 0.66 0.80

In figuur 2.2 zijn de resultaten van de totale propaanconversie grafisch weergegeven. In figuur 2.3 is dit gedaan voor de conversie van propaan naar

(16)

J_ :k .~_~----.~ :~/E~r//~C~~T \;" .-_~ __ . ---.--6--______ _ ... • .. "'tI .... _.. --.-, .. )~. .-.,---,~,--. -~---.'}._-- ._---_. :,...--._--... _---

-

-:'i \. .... ....•. ... 0 _ • • • ... "'--. .... ~ .-.,1. __ -' ... ... " ' . ----•. r. ----.,. -- -'::'----. " ' - . -._'. .. ---.::4.: '-'. ---'.'~'-. ---.---L ---.. --.~ I_--_-'- .--- -._-_...~ -... __ . ~

---

--(, _ 0 " " , - . _ -.1' ~._----~~-? ;~ --~- ----'> ---. ---!~--0 . _ _ . f:) 2 5 c: ---~9 ._---.... )..-- )..-- )..-- )..--__ "_ ~; 00 C - -~---_4 0.0 ~---. ~----~-r, .""! :..J.:':

FIGUUR 2.2 DE EVENWICHTSCONVERSIE VAN PROPAAN

, <

(17)

FIGl:JUR l' ." . '~'. ~ .. -"" '---. ----~~. ... ·· .. _.A . _"_, .... ~ . ... ... ..•. G. :] -'----'-- -- - - ' 0.0 "" ' -'.'. 0 _ _ - . !-'---.----4--_ .,"'---- ---0-__ _ ---_·_.r, _--_-_{__}_i~D_;_~ ---0 .. _---~ ...

_---

-

.. ----.~--

----

-

_{---~L-_} ---_ .. 550 '.~ ---1:---__ _ ---"i

(18)

propeen. Het -.erschil in de figuren is dat in figuur 2.3 de bijproducten niet zijn meegenomen.

In figuur 2.2 is te zien dat de conversie toeneemt bij verhogen van de temperatuur en verlagen van de druk. Bij lage druk (0.2 atm) en hoge temperatuur (700 Oe) gaan echter aanzienlijke hoeveelheden bijproducten ontstaan. In figuur 2.3 is dit te zien: de propyleenopbrengst is bij 0.1 atm en 700

oe

lager dan bij 0.1 atm en 650

oe.

Gezien de vorming van bijproducten bij deze lage druk en hoge temperatuur wordt gekozen voor een reactordruk van 0.5 bar (wat aan de veilige kant is voor de vorming van bijproducten) en een starttemperatuur van 675

oe.

De evenwichtsconversie is hier ongeveer 85%.

Tijdens de reactieperiode van de adiabatische reactor neemt de temperatuur af. Op grond van figuur 2.3 is gekozen om te stoppen bij 575

oe.

De evenwichtsconversie is hier ongeveer 55%. Het verschil tussen de begin-en eindconversie mag niet te groot zijn omdat de belasting van de schei-dingstrein dan teveel varieert.

De temperatuur die de omzetting bepaalt, is volgens de kinetiek van de hoofdreactie (zie § 2.1.1) de temperatuur van het katalysatorbed . Deze daalt tijdens de reactie van 675

oe

naar 575

oe.

De temperatuur van het binnenkomende gas moet constant gekozen worden omdat dit voor de reactor in een fornuis verwarmd wordt. Een voor de hand liggende keuze is om de temperatuur van het ingaande gas op 675

oe

te kiezen.

6 Reactietijd

De tijd die de 2 reactoren on-stream kunnen staan wanneer de bedtemperatuur van de reactor daalt van 675

oe

naar 575

oe,

kan als volgt berekend worden. Eerst wordt de hoeveelheid warmte bepaald die vrijkomt bij afkoelen. Daarna wordt bepaald hoeveel propaan hiermee in propyleen omgezet kan worden bij de gemiddelde temperatuur van 625

oe.

Wanneer dan ook nog de conversiegraad meegenomen wordt kan met de voedingsflow de reactietijd uitgerekend worden. Dit gaat als volgt.

De warmte die vrijkomt bij afkoelen van het bed kan worden berekend met

Q -

~at·cp.kat·ÀT (6)

waarin ~ at - 70040 kg

(19)

t:.T - 100 K De cp,kat wordt berekend met

cp,kat - ~as.a,CrZ03 cp ,CrZ03 + ~essa,AlZ03 cp ,AlZ03 (7) wat ingevuld geeft

0.20

*

0.8282 + 0.80

*

1.198 - 1.124 kJ/(kgK)

De cp-waarden hierin voor Cr₂_{03 en A1z03 zijn bij de gemiddelde temperatuur} 625°C berekend met :

Cp - {4.19

*

(a + bE-3

*

_Tbed + _dE5/Tbed2_)}/M _[kJ/(kg.K) _(7a)

waarin Tbed in K uitgedrukt is en M de molmassa [g] is.

Voor de constanten geldt [Lit.7;D48-49]:

Stof a b d M

Alz03 26.12 4.388 -7.269 101.96

Cr₂₀₃ 28.53 2.200 -3.736 151. 99

Invullen van (6) geeft een warmtehoeveelheid Q van 7.87 E6 kJ voor één on-stream periode.

De reactiewarmte MI om propeen te maken uit propaan is 129.7 kJ/(mol propaan) bij 625°C. Deze is als volgt berekend [Lit.8,120] .

De standaarvormingsenthalpie t:.H_{fZ5 uit de elementen van de stoffen in de} reaktie is:

C3Ha

---->

_C3Hs + Hz C3Ha -104680 J/mo1 C3Hs 19710 J/mo1

Hz 0 J/mo1

Voor de gemiddelde cp van de stoffen geldt

(cp,sem)/R - A + _BTam + _(C/3)(4TamZ -T1T_{z )} + _{D/(T1Tz )} (8)

waarin Tam - (Tl + _{Tz )/2}

en voor de constanten geldt [Lit.8,109]

Stof A 103B 10sC 1O-5_D

C3Ha 1.213 28.785 -8.824

C3Hs 1.637 22.706 -6.915

(20)

In formule (8)-worden de volgende waarden ingevuld: Tl - 25 °C - 298 K

T₂ - 625 °c - 898 K

Dit geeft voor cp,sem/R de volgende resultaten: C3Ha 15.01

C3H6 12.53

H₂ 3.53

Als enthalpienulpunt wordt de enthalpie genomen van de elementen in

thermodynamisch stabiele vorm bij 25 °c en 1 atm. De enthalpie bij 625 °C

wordt dan berekend met:

H625 ·C - 6Hf ,25 ·C + cp,sem(T2-TI ) Dit geeft voor de deelnemende stoffen:

Stof H₆₂₅ • C [J/mol] C3Ha -29823 C3H6 82209 H₂ 17621 (9)

De enthalpie van de reactie is dan het verschil van de enthalpie van de produkten en de reactant, d.w.z.

6Hreactie - (82209+17621) - (-29823) - 129653 J/mol.

De benodigde reactiewarmte voor de omzetting van propaan in propyleen is

dus 6H - 129.7 kJ/(mol propaan).

Met de 7.87 E6 k j warmte die vrijkomt bij het afkoelen van het

katalysator-bed met 100 °c kan dan 7.87E6/l29.7 mol - 6.07 E4 mol propaan omgezet worden. Bij een reactorconversie van 0.60 kan er 6. 07E4/0. 6 mol - 1. 01E5 mol propaan verwerkt worden door de reactor. Per uur gaat er 981 kmol propaan door, dus per seconde 272.5 mol. De on-stream tijd is dan

1.01E5/272.5 - 371 sec (6 minuten en 11 seconden).

Met het een zelf geschreven reactorprogramma is deze waarde nauwkeuriger berekend (zie 2.1.4). Hiermee is 450 sec (7.5 minuten) gevonden.

(21)

7 Regeneratie

-Nadat het bed tijdens de reactie afgekoeld is tot 575°C moet dit in de regeneratieperiode weer opgewarmd worden naar de benodigde begintemperatuur 675°C.

De vraag is of verbranding van de gevormde coke op de katalysator voldoende warmte hiervoor kan leveren. Er kan 0.5 - 1.0 wt% coke op de katalysator neerslaan [Lit9;96-l0l]

Uitgegaan wordt van de met het computerprogramma berekende reactieperiode van 7.5 minuut (450 sec). In deze periode gaat 450 * 12.5 kg - 5616 kg voeding door de reactor. Bij een cokevorming van 1% ontstaat dus 56.2 kg coke.

De verbrandingswarmte van coke wordt geschat op 8000 kcal/kg (33456 kj/kg). De 56.2 kg coke kan dus een verbrandingswarmte van 56.2*33456 - 1.88E6 kj aan het bed worden toegevoerd. Nodig is echter 7.87E6 kJ (zie 6). De cokeverbranding levert dus te weinig warmte om het bed op te warmen. Dit is van de totaal benodigde warmte slechts 24%. De andere 76% zal dus op een andere manier toegevoerd moeten worden. Volgens het octrooi [Lit.10] kan dit door waterstofgas in de reactor te verbranden.

Uit de gas-vloeistof-scheider komt waterstofgas beschikbaar, zodat een gedeelte hiervan gebruikt kan worden voor opwarming van de reactor.

Uitgerekend kan worden welk deel dit is. Hierbij moet een volledige reactorcyclus beschouwd worden van de 5 reactoren. Een reactorcylus duurt (zie 2.1) 5 * (450/2) - 1125 sec (18.75 minuten). Wanneer 2 reactoren on-stream staan is 7.87E6 kJ warmte nodig (zie 6), wanneer alle 5 de reactoren een periode on-stream staan is (5/2)

*

7.87E6 - 1.97E7 kj.

Per uur gaat er volgens de laatste chemcad-gegevens 46372 kg voeding door de reactoren. In 18.75 minuut wordt dus 14491 kg verwerkt. Hiermee kan 145 kg coke afgezet worden die 4.85E6 kj warmte levert. Dit is 24.6% van de benodigde 1.97E7 kj die in totaal nodig is.

Via de waterstofverbranding moet dus nog 1.48E7 kJ warmte geleverd worden. De stookwaarde van de waterstofstroom is 154 GJ /uur. Deze is als volgt berekend.

Volgens Chemcad bestaat de waterstofstroom uit 90.5 mol% H₂ en 8.5 mol% CH₄ en in totaal is de stroom 538 kmol/uur (zie §3.3 in de chemcad-uitvoer bij stroomno. 16) . Per uur komt er dan 487 kmol H₂ en 45.7 kmol CH₄ beschik-baar. De stookwaarde is [Lit.ll] voor H₂ 802.32 en voor CH₄ 241.827 MJ/kmol.

(22)

Per uur komt àen 487

*

242 + 45.7

*

802 - 154337 MJ beschikbaar. In 18.75 minuut is dit 4.8 E7 kj.

Er was in 18.75 minuut 1.48 E7 k j nodig, wat 30.7% van deze stroom is. Voor

andere doeleinden blij ft van de stroom uit de gas-v1oeistofscheider de andere 69.3% beschikbaar, wat 1.07 kJ/uur is oftewel 29.7 MW.

8 Warmteoverdrachtscoëfficiënt

In het zelf geschreven computerprogramma voor de berekening van de conver-sie van propaan en de duur van de reactieperiode is een waarde nodig voor de warmteoverdrachtscoëfficiënt a van de katalysator naar de gasstroom. Deze waarde voor a is 2487.75 W/(m2_._{K) en is berekend met de formules:}

<

Nu > - (1.8

±

O.3)(Re)1/2 r 1/3

1/3

a Dh

< ---

>

- (1.8

±

0.3) ).

Hierin moeten de volgende waarden ingevuld worden:

Pst.ort.

bedporositeit 0.4 (l-f)pporeus 800 kg/m3 specifiek oppervlak

aantal deeltjes

*

opp.deeltjes

*

(ljbedvolume) 845.717 m2

warmteoverdrachtscoëfficiënt (W/(m2 _.K)

hydraulische diameter [m] - f/S_v - 4.7297E-4 m

warmtegeleidingscoëfficiënt [W/(m.K)] - l19E-3 W/(m.K) [Lit.6]

(10)

(11)

warmtecapaciteit [J/(kg.K)] - 4E3 J/(kg.K) [Lit. ;Perry] superficiële snelheid

[mis] -

1.43

mis

P

'7

dichtheid [kg/m3_] _{0.3 kg/m}3

viscositeit [Pa.s] 2.2E-5 Pa.s [Lit.6]

(23)

9 Literatuur _

[1] Craig, R.G.; White, E.A.; Refine LPG for process f1exibility; Hydro-carbon Processing, december 1980

[2] Gallant, R.W.; Physica1 Properties of Hydrocarbons vol.1

[3] Bleek, ir. C.M. van den; Gerritsen, dr.ir. A.W.; Dictaat reactorkun-de I ; Tu-Delft

[4] Topsoe Hydroprocessing Catalysts; Topsoe topics, augustus 1979

[5] Zuiderweg, prof.F.J. Dictaat Fysische scheidingsmethoden deel 1; TU-Delft (1987)

[6] Perry, R.H.; Chemical Engineers' Handbook, sth edition

[7] Weast R.C.; Handbook of Chemistry and Physics, 63rd _{edition (1982)} [8] Smith J.M., Ness H.C. van; Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics 4th (1988)

[9] Gussow, S.; Spence, D.C.; White, E.A.; Dehydrogenation links LPG to more octanes,; Houdry Division, Air Products

&

Chemicals Inc.; Dil

&

Gas Journal, 8 december 1980

[10] Bhatt, B.L.; Kirner, J.F.; Rao, P; Schwartz, W.A.; Air Products and Chemica1s Inc.; Catalytic Dehydrogenation Reactor Cycle; U.S. Patent 4,581,339 (1986)

(24)

BIJLAGE 3 PA~AL PROGRAMMA VOOR TANK IN SERIE BEREKENINGEN PROGRAM TANKRK; ($A-,B-,D-,E-,F-,I-,L-,N+,O-,R-,S-,V-) ($M 16384,0,655360) USES CRT,PRINTER,DOS; CONST TANKMAX - 10; COMPMAX - 8; R - 83.144; TYPE [m1.barjmo1.K]

TCTYPE - ARRAY [O .. T~,l .. COMPMAX] OF DOUBLE; CTYPE - ARRAY [1.. COMPMAX] OF DOUBLE;

VAR

TTYPE - ARRAY [0 .. T~] OF DOUBLE;

PC,TC,Y,ACP,BCP,CCP,DCP,ENT,MM,CPDT298 PT F NCOMP,NTANK FM,V,TT,MKAT,AKAT,EPS,ALFA,AKO NSTEP CTYPE; TTYPE; TEXT; INTEGER; DOUBLE; LONGINT; (%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% INVOER %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%)

PROCEDURE INVOER(VAR C : TCTYPE; VAR TG,TB : TTYPE);

CONST PI - 3.141592654; VAR N,I RHO,VT,VHAG,MHAG,OHAG,NHAG,TGINI,TBINI TEKEN INF INTEGER; DOUBLE;

CHAR;

TEXT;

(25)

BEGIN NCOMP :- 8; NTANK :- 10; ASSIGN(INF,'B:TANKIN.DAT'); RESET(INF); READLN(INF, TEKEN) ; FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,PC[I]); READLN(INF,TEKEN); END; READLN(INF,TEKEN); FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,TC[I]); READLN(INF,TEKEN); END; READLN(INF,TEKEN); FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,TN[I]); READLN(INF, TEKEN); END; READLN(INF, TEKEN) ; FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,ACP[I]); READLN(INF,TEKEN); END; READLN(INF, TEKEN) ; FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,BCP[I]); READLN(INF, TEKEN); END; READLN(INF,TEKEN); FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,CCP[I]);

(26)

READLN (INF';-TEKEN) ; END; READLN(INF, TEKEN) ; FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,DCP[I]); READLN(INF,TEKEN); END;

READLN (INF , TEKEN) ; FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,ENT[I]); READLN(INF,TEKEN); END; READLN(INF, TEKEN) ; FOR I :- 1 TO NCOMP DO BEGIN READ(INF,MM[I]); READLN(INF,TEKEN); END; READLN(INF, TEKEN) ; FOR I :- 0 TO NTANK DO BEGIN READ(INF,PT[I]); READLN(INF,TEKEN); END; READLN(INF, TEKEN) ; CLOSE(INF) ; FOR I :- 1 TO NCOMP DO

CPDT298[I] :- ( ACP[I]*298 + 0.5*BCP[I]*(SQR(298» +

(1/3)*CCP[I]*(298*SQR(298» - (DCP[I]/298) ) * 8.314413E-3; { [kJ/mol] }; FOR N :- 0 TO TANKMAX DO FOR I :- 1 TO COMPMAX DO C[N,I] :- 0; C[0,4] :- 0.021835; C[0,5] :- 6.7665E-4; FOR N:- 1 TO NTANK DO BEGIN [kmo1jkg] [kmo1/kg]

(27)

C[N,4] :- G.021835; C[N,5] :- 6.7665E-4; [kmo1/kg] [kmo1/kg] C[N,l] :- 0.021835 - C[N,4]; C[N,7] :-C[N,l]; END; TGINI :- 950.0; TBINI :- 950.0; FOR I :-

o

TO TANKMAX DO BEGIN TG[I] :- TGINI; TB[I] :- TBINI; END; TG[O] :- 950.0; TB[O] :- 950.0; FM :- 12.4798; RHO :- O'

,

[K] [K] ( [kg/sJ

FOR I :- 1 TO NCOMP DO RHO :- RHO + C[O,I];

RHO :- 1/(RHO*R*TG[0]/PT[0]/1000); VT :- 87.55; { [m3] V :- VT / NTANK; TT :- 900; MKAT : - 800*V; AKAT :- MKAT*57E3; EPS :- 0.4; [s] [kg] [m2] ALFA :- 2.4875; ( [kJ/(m2*K*s) } VHAG :- 7.5E-3*(3.18E-3*3.18E-3*PI/4); MHAG :- VHAG*800/(1-EPS); { volume hagel { massa hagel

OHAG :- 3.18E-3*PI*7.5E-3+2*PI*3.l8E-3*3.l8E-3/4; {opp. hagel

NHAG :- 800*V/MHAG; aantal hagel

AKO : - NHAG*OHAG;

NSTEP :- 1800000;

END;

outside opp. tot hagels

(28)

(%%%%X%XXXXXXXXX~XXXXXXXXXXXXX%XXX DCDT4 XXXXXXXXXXX%%XXXXXXXXXXXXXXXX%%X%%XX)

FUNCTION DCDT4(C TCTYPE; TGAS,TBED,RHO DOUBLE; TK INTEGER) DOUBLE;

VAR

KIlHEEN, KIlTERUG, KI, KIII, KIV PC3H8, PC3H6, PH2, VM

HULP1, HULP2, TERM

BEGIN DOUBLE; DOUBLE; DOUBLE; KIlHEEN :- 8.4026E-2*EXP(-1.70S1E4jTBED); KIlTERUG :- 3.9S21E-4*EXP(-1.3379E4jTBED); KI :- 1.0333E-2*EXP(S.0298E3jTBED); KIII :- 1.Sl9SE-l*EXP(S.0298E3jTBED); KIV :- 8.4484E-7*EXP(l.28S6E4jTBED); TERM :- RHO*R*TGASjlOOO; PH2 :- C[TK,l]*TERM; PC3H8 :- C[TK,4]*TERM; PC3H6 :- C[TK,7]*TERM; HULPl :- KIIHEEN*KI*PC3H8-KIITERUG*KIII*KIV*PH2*PC3H6; HULP2 :- (l+KIV*PH2)*(1+KI*PC3H8+KIII*PC3H6); DCDT4 :- (FM*(C[(TK-l),4]-C[TK,4])-(HULPl*AKATjHULP2»j(EPS*V*RHO); END; (%%XXXXXXXX%%X%%XXXXXXXXXXXXXX%XX%XX%XXXXXXXXXXX%%%XXXXXXXXXXXX%XXXXXXX%%%XXX)

(29)

{XXXXXXXXXXXXXXX«XXXXXXXXXXXXXXXXX DTGDT XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}

FUNCTION DTGDT(C : TCTYPE; TG,TB : TTYPE; RHO : DOUBLE; TK : INTEGER) : DOUBLE; CONST RCP - 8.314413E-3; [kJ/mo1*K] VAR DHI,DHM,HI,HIHIN,CPDTI,CPDTM,CPDTGI,CPDTGH DOUBLE; X,HOL I HOLTOT,CP,CPGEM,TG2 KAR BEGIN TG2 :- TG[TK]*TG[TK]; HOLTOT :- 0; CPGEM :- 0; Hl :- 0; HIHIN :- 0; FOR I :- 1 TO NCOHP DO BEGIN HOL[I] :- C[TK,I]*RHO*V; HOLTOT :- HOLTOT + HOL[I]; END;

FOR I :- 1 TO NCOHP DO

Xli] :- HOL[I] / HOLTOT; FOR I :- 1 TO NCOHP DO BEGIN CTYPE; INTEGER; DOUBLE; CHAR;

CPDTGI :- (ACP[I]*TG[TK] + 0.5*BCP[I]*(TG2) +

(1/3)*CCP[I]*(TG[TK]*TG2 - (DCP[I]/TG[TK]»)*RCP; CPDTGH :- (ACP[I]*TG[TK-1] + 0.5*BCP[I]*(SQR(TG[TK-1]» +

(1/3)*CCP[I]*(TG[TK-1]*SQR(TG[TK-1]»-(DCP[I]/TG[TK-1]))*RCP; CPDTI :- CPDTGI - CPDT298[I];

CPDTH :- CPDTGH - CPDT298[I];

CP :- (ACP[I]+BCP[I]*TG[TK]+CCP[I]*TG2+DCP[I]/TG2)*RCP; CPGEM :- CPGEM + Xli] * CP * 1000 / MM[I]; { [kJ/kg.Kl

(30)

DHM :- EWT[I] + CPDTM; Hl :- HI+FM*C[TK,I]*DHI*lOOO; HIMIN :- HIMIN+FM*C[TK-l,I]*DHM*lOOO; C[kmol/kg],FM[kg/s],DH[kJ/mol] *1000 (I/mol --> l/kmol) END; DTGDT :- (HIMIN-HI+ALFA*AKO*(TB[TK]-TG[TK]»/(EPS*RHO*V*CPGEM); END; {XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX%%XX} {%%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX DTBDT XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX}

FUNCTION DTBDT(TB,TG : TTYPE; TK : INTEGER) : DOUBLE;

VAA

CPKAT,CPCR203,CPAL203 DOUBLE;

BEGIN

CPCR203 :- (28.53+2.20E-3*TB[TK]-3.736E5/(SQR(TB[TK]»)/15l.992;

{[cal/g*K] mol mas. Cr203 - l5l.992}

CPAL203 :- (26.l2+4.388E-3*TB[TK]-7.269E5/(SQR(TB[TK]»)/lOl.96; CPKAT DTBDT END; ( [cal/g*K] :- 4.l9*(0.2*CPCR203+0.8*CPAL203); {20X GEW, l4.36X MOL} {[kJ/kg*K]

mol mas. A1203 - 101.96 }

:- -(ALFA*AKO*(TB[TK]-TG[TK]»/«1-EPS)*800*CPKAT*V);

(31)

{XXXXXXXXXXXXXXX*xxxxxxxxxxxxxxxxxx CALC XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX)

PROCEDURE CALC(VAR C : TCTYPE; VAR TG,TB : TTYPE);

VAR T,HDT,DT DOUBLE; FAO,FA1,FA2,FA3 TTYPE; FTGO,FTG1,FTG2,FTG3 TTYPE; FTBO , FTBl ,FTB2 ,FTB3 TTYPE; DC,RHO TTYPE; TGO,TBO,C40 TTYPE; J,TK INTEGER; L LONGINT; BEGIN T :- 0; DT :- TT/NSTEP; HDT :- DT/2; FOR L :- 1 TO NSTEP DO BEGIN FOR TK :- 1 TO NTANK DO BEGIN RHO[TK] RHO[TK] C40[TK] TGO[TK] TBO[TK] :- C[TK,1]+C[TK,4]+C[TK,S]+C[TK,7]; :- l/(RHO[TK]*R*TG[TK]/PT[TK]/lOOO); :- C[TK,4]; :- TG[TK] ; :- TB[TK] ; FAO [TK] :- DCDT4(C,TG[TK],TB[TK],RHO[TK] ,TK); FTGO[TK] :- DTGDT(C,TG,TB,RHO[TK],TK); FTBO[TK] :- DTBDT(TB,TG,TK); END; FOR TK :- 1 TO NTANK DO BEGIN C[TK,4] :- C[TK,4] + HDT * FAO[TK]; TG[TK] :- TG[TK] + HDT * FTGO[TK]; TB[TK] :- TB[TK] + HDT * FTBO[TK]; FA1[TK] :- DCDT4(C,TG[TK] ,TB[TK] ,RHO[TK] ,TK); FTG1[TK] :- DTGDT(C,TG,TB,RHO[TK] ,TK); FTB1[TK] :- DTBDT(TB,TG,TK);

(32)

END; FOR TK :- 1 TO NTANK DO BEGIN C[TK,4) TG[TK) TB[TK) FA2[TK) :- C[TK,4) + HDT * FA1[TK); :- TG[TK) + HDT * FTG1[TK); :- TB[TK) + HDT * FTB1[TK); :- DCDT4(C,TG[TK),TB[TK),RHO[TK) ,TK); FTG2[TK) :- DTGDT(C,TG,TB,RHO[TK),TK); FTB2[TK) :- DTBDT(TB,TG,TK); END; FOR TK :- 1 TO NTANK DO BEGIN C[TK,4) :- C[TK,4) + DT * FA2[TK); TG[TK) :- TG[TK) + DT * FTG2[TK); TB[TK) :- TB[TK) + DT * FTB2[TK); FA3[TK) :- DCDT4(C,TG[TK) ,TB[TK),RHO[TK) ,TK); FTG3[TK) :- DTGDT(C,TG,TB,RHO[TK),TK); FTB3[TK) :- DTBDT(TB,TG,TK); END; FOR TK :- 1 TO NTANK DO BEGIN DC[TK) :- DT*(FAO[TK)+2*FA1[TK)+2*FA2[TK)+FA3[TK)/6; TG[TK) :- TGO[TK)+DT*(FTGO[TK)+2*FTG1[TK)+2*FTG2[TK)+FTG3[TK)/6; TB[TK) :- TBO[TK)+DT*(FTBO[TK)+2*FTB1[TK)+2*FTB2[TK)+FTB3[TK)/6; C[TK,4) :- C40[TK) + DC[TK); C[TK,l) :- C[TK,l) - DC[TK); C[TK,7) :- C[TK,7) - DC[TK); END; IF L - 2000*INT(L/2000) THEN BEGIN WRITELN(F,' STAP - ' ,L); FOR J :- 1 TO NTANK DO BEGIN WRITE(F,C[J,4) :20:14,' '); END; WRITELN(F); FOR J :- 1 TO NTANK DO BEGIN WRITE(F,TG[J) :20:14,' ');

(33)

END; WRITELN(F) ; FOR J :- 1 TO NTANK DO BEGIN WRITE(F,TB[J]:20:14,' '); END; WRITELN(F) ; GOTOXY(20,7) ; WRITE(TB[lO]:10:6); END; END; END; {%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%X%%X%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%}

(34)

{%%%%%%%%%%%%%%~%%%%%%%%%%%%% HOOFDPROGRAMMA %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%} VAR C TCTYPE; TG,TB TTYPE; BEGIN ASSIGN(F,'B:OUTPUT.DAT'); RE'WRITE(F); INVOER(C,TG,TB); CALC(C,TG,TB); CLOSE(F); END. {%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% EINDE %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%}

(35)

BIJLAGE 4 LIJST KET VARIABELEN COMPUTERPROGRAMMA Gewone variabelen PROCEDURE INVOER TGINI TBINI FM RHO VT V NCOMP NTANK TT MKAT AKAT EPS ALFA VHAG MHAG OHAG NHAG AKO NSTEP FUNCTION DCDT4 KIlHEEN KIl TERUG KI KIIl KIV PH2 PC3H8 PC3H6 TERM

initialisatie temperatuur gas [K] initialisatie temperatuur bed [K] massaflow door reactor [kg/sJ dichtheid [kg/m3 _]

volume van totale reactor [m3 ] volume van elke tank [m3 ]

aantal componenten aantal tanks

totaal tij d [s]

totaal massa katalysator van 1 tank [kg]

totaal reactieoppervlak katalysator van 1 tank [m2 ]

porositeit

warmteoverdrachtscoëfficient [kJ/m2_.K.s]

volume van 1 katalysatorcylinder (verder hagel) [m3 ]

massa van 1 hagel [kg] oppervlak van 1 hagel [kg] aantal hagels in 1 tank

totaal buitenoppervlak hagels in 1 tank [m2 ]

aantal tijdstapjes

reactieconstantes van de hoofdreactie reactieconstantes van de hoofdreactie reactieconstantes van de hoofdreactie reactieconstantes van de hoofdreactie reactieconstantes van de hoofdreactie partiaalspanning waterstof [bar] partiaalspanning propaan [bar] partiaalspanning propyleen [bar]

(36)

HULPl HULP 2 DCDT4 TBED TGAS TK FUNCTION DCDT4 TG2 MOLTOT CPGEM Hl HlMlN CPDTGl CPDTGM CPDTl CPDTM CP DHl DHM DTGDT FUNCTION DTDB CPKAT CPAL203 CPAL203 PROCEDURE CALC T DT HDT

-hulpvariabele voor berekening DCDT4 hulpvariabele voor berekening DCDT4

afgeleide van propaanconcentratie naar de tijd [kmol/kg/s] bedtemperatuur [K] in function DCDT4

gastemperatuur [K] in function DCDT4 tanknummer

gastemperatuur in het kwadraat totaal antal molen

gemiddelde warmtecapaciteit [kJ/mol.K]

enthalpie van tank waaraan gerekend wordt [kJ/sj enthalpie van vorige tank [kJ/sj

bovengrens van integraal (c_pdT)li98' met T is T_gas van tank waaraan gerekend wordt [kj/mol]

als CPDTGl maar nu van vorige tank

integraal (c_pdT)li98' met T is T_gas van tank waaraan gerekend wordt [kj/mol]

integraal (c_pdT)li98' met T is T_gas van vorige tank warmtecapaciteit [kJ/mol.K]

hulpvariabele voor het berekenen van Hl hulpvariabele voor het berekenen van HlMlN

afgeleide van de gastemperatuur naar de tijd [K/s]

warmtecapaciteit katalysator [kJjkg.K] warmtecapaciteit aluminadeel [kJ/kg.K] warmtecapaciteit chroomdeel [kJjkg.K] tijd [sj tij dstapj e [s] half tijdstapje [sj

(37)

Variabelen met-dimensie rO .. tankmax.l .. compmaxJ (voor elke tank, voor elke component)

C concentratie [kmolfkg]

Variabelen met dimensie ro .. tankmaxJ (voor elke tank)

TG gas temperatuur [K]

TB bedtemperatuur [K]

TGO gas temperatuur beginwaarde voor Runge-Kutta berekening [K] TBO bedtemperatuur beginwaarde voor Runge-Kutta berekening [K] C40 concentratie propaan beginwaarde RK berekening [kmol/kg] FAO hulpvariabele Runge Kutta concentratie

FAl hulpvariabele Runge Kutta concentratie FA2 hulpvariabele Runge Kutta concentratie FA3 hulpvariabele Runge Kutta concentratie FTGO hulpvariabele Runge Kutta gas temperatuur FTGl hulpvariabele Runge Kutta gas temperatuur FTG2 hulpvariabele Runge Kutta gas temperatuur FTG3 hulpvariabele Runge Kutta gas temperatuur FTBO hulpvariabele Runge Kutta bedtemperatuur FTBl hulpvariabele Runge Kutta bedtemperatuur FTB2 hulpvariabele Runge Kutta bedtemperatuur FTB3 hulpvariabele Runge Kutta bedtemperatuur

(38)

Variabele met ~imensie [1 .. compmaxJ (voor elke component) PC TC \ol ACP BCP CCP DCP ENT MM CPDT298 X MOL Constantes R RCP TANKMAX COMPMAX PI

kritische druk [bar] kritische temperatuur [K] ascentrische factor parameter A in cp (T) vergelijking parameter B in cp (T) vergelijking parameter C in cp (T) vergelijking parameter D in cp (T) vergelijking vormingsenthalpie bij 298 K [kJ/mol] molmassa [kg/kmol]

benedengrens integraal cpdTI~98 molfractie

aantal molen

gasconstante [ml.bar/mol.K] gasconstante [kJ/mol.K] maximaal aantal tanks

(39)

BIJLAGE 5 INVeER FILE 'TANKIN.DAT' KRITISCHE DRUK 12.97 PC[l] in [bar] 46.00 PC[2] in [bar] 48.84 PC[3] in [bar] 42.46 PC[4] in [bar] 38.00 PC[5] in [bar] 50.36 PC[6] in [bar] 46.20 PC[7] in [bar] 40.23 PC[8] in [bar] KRITISCHE TEMP 33.2 TC[l] in [K] 190.6 TC[2] in [K] 305.4 TC[3] in [K] 369.8 TC[4] in [K] 425.2 TC[5] in [K] 282.4 TC[6] in [K] 365.0 TC[7] in [K] 419.6 TC[8] in [K] ASCENTRISCHE FACTOR 0.0 W[ 1] 0.007 W[ 2] 0.091 W[ 3] 0.145 W[4] 0.193 W[ 5] 0.086 W[6] 0.148 W[ 7] 0.187 W[ 8] Cp A 3.249 ACP[l] 1.702 ACP[2] 1.131 ACP[3] 1.213 ACP[4] 1.935 ACP[5] 1.424 ACP[6] 1. 637 ACP[7] 1. 967 ACP[8]

(40)

Cp B 0.4220E-3 BCP[l] 9.0810E-3 BCP[2] 19.225E-3 BCP[3] 28.785E-3 BCP[4] 36.915E-3 BCP[5] 14.394E-3 BCP[6] 22.706E-3 BCP[7] 31.630E-3 BCP[8] Cp C 0.00000E-6 CCP[l] -2.1640E-6 CCP[2] -5.5610E-6 CCP[3] -8.8240E-6 CCP[4] -11.402E-6 CCP[5] -4.3920E-6 CCP[6] -6.9150E-6 CCP[7] -9.8730E-6 CCP[8] Cp D 0.083E5 DCP[l] 0.0 DCP[2] 0.0 DCP[3] 0.0 DCP[4] 0.0 DCP[5] 0.0 DCP[6] 0.0 DCP[7] 0.0 DCP[8] VORMINGS ENTHALPIEN 0.0 ENT[l] in [kj/mol] -74.520 ENT[2] in [kJ/mol] -83.820 ENT[3] in [kJ/mol] -104.680 ENT[4] in [kJ/mol] -125.790 ENT[5] in [kJ/mol] 52.510 ENT[6] in [kJ/mol] 19.71 ENT[7] in [kJ/mol] -0.504 ENT[8] in [kJ/mol]

(41)

MOLMASSA' S 2.0 MM[2] in [kg/kmo1] 16.0 MM[2] in [kg/kmo1] 30.0 MM[3] in [kgjkmo1] 44.0 MM[4] in [kgjkmo1] 58.0 MM[5] in [kgjkmo1] 28.0 MM[6] in [kgjkmo1] 42.0 MM[7] in [kg/kmo1] 56.0 MM[8] in [kgjkmo1]

DRUKVAL VERLOOP 10 TANKEN DELTA P - 0.82 Ph - 1. 32 P1 - 0.5 [1]

-halverwege tank 1 1.320 PTOT[O] in [bar] 1. 279 PTOT[l] in [bar] 1.197 PTOT[2] in [bar] 1.115 PTOT[3] in [bar] 1.033 PTOT[4] in [bar] 0.951 PTOT[5] in [bar] 0.869 PTOT[6] in [bar] 0.787 PTOT[7] in [bar] 0.705 PTOT[8] in [bar] 0.623 PTOT[9] in [bar] 0.541 PTOT[10] in [bar]

(42)

BIJLAGE 6

McCabe-Thiele diagram voor het systeem ethaan-propyleen

Bepalen van de minimale re flux volgens [lito 1]:

R(min) - l/(a-l)

*

[Xd/Xf - a

*

(l-Xd)/(l-X_{f ) ]} a - relatieve vluchtigheid Samenstelling voeding: Xf - 0.20 (molfractie ethaan) Scheidingseis top: Xd - 0.99 bodem: ~ - 0.01

Een gemiddelde waarde voor de relatieve vluchtigheid a is bepaald volgens: a(gem.) - [a(top)

*

a(bodem)]o.5

a - K(ethaan)/K(propyleen) De K-waarden zijn bepaald volgens [lito 2].

Top [(p,T) - (30 bar, -30 C)]: K(ethaan) - 0.47 K(propyleen) - 0.11 a(top) - 4.27

Bodem [(p,T) - (30 bar, 75 C)]: K(ethaan) - 2.45 a(bodem) - 2.13

Met a(gem.) - 3.0 volgt dat R(min) - 2.5 Optimale reflux is 1.3

*

R(min) - 3.20

K(propyleen) - 1.15

Aangenomen wordt dat de voeding binnenkomt op kookpunt (q-lijn verticaal). Vergelijking werklijn top:

Y(n+l) - R/(R+l)

*

~ + l/(R+l)

*

X

Er worden 13 theoretische schotels gevonden. De voeding komt binnen op schotel 7 (zie diagram).

(43)

X''(- 0 lAG Rp,!v1

PRe) P'(I_FEf

'''

,j

P

=

30 BAR

1

0.9

0.8

0.7 z

~

0.6 ::r:

r-w

I

0.5

>-A

·

0.4 I

I

0.3

0.2

0.1

0

2.

/71

"3

-~ / " , /

.

4

~

,./

V /

~

/ '

L~

v

V

:/

/

/ "

V

V/

6/

V

_V

/

V

v

/

1 / '/ L

gL/

v

/

L

, ~

L

v

L

2 IO~

-

Y

L

"IV

.~

o

0,2

0 .

4

0.6

0.8

1 -->

X-ETHAAN

...

(44)

Literatuur

[1] Zuiderweg, prof.F.J. Dictaat Fysische scheidingsmethoden deel 1; TU-Delft (1987)

[2] Smith J.H., Ness H.C. van; Introduction to Chemica1 Engineering Thermodynamies 4th _{(1988), blz. 484}

(45)

BIJLAGE 7 HAS8ABALANS

***

Stream no. Ol

***

All Liquid Total flow kgjhr . 24971.5 Temperature deg C. 25.0000 Pressure bars. 10.0000 Enthalpy MJjhr 5726.17 Liquid Liquid mole flowrate fraction kgmoljhr Hydrogen .000000 .000000 Methane .000000 .000000 Ethylene .000000 .000000 Ethane .000000 .000000 Propylene .000000 .000000 Propane .967933 542.628 n-Butane .320670E-Ol 17.9769

***

Stream no. 02

***

Overall Vapor Liquid

Total flow kgjhr . 2497l. 5 Temperature deg C. -28.4454 Pressure bars. 1.72000 Vapor fraction .329521

Enthalpy MJ jhr 5726.17 4l6l. 76 1574.21

Vapor Liquid Vapor Liquid

mole mole flowrate f10wrate

fraction fraction kgmo1jhr kgmoljhr

Hydrogen .00000 .00000 .000000 .000000 Methane .00000 .00000 .000000 .000000 Ethylene .00000 .00000 .000000 .000000 Ethane .00000 .00000 .000000 .000000 Propylene .00000 .00000 .000000 .000000 Propane .99160 .95625 183.179 359.430

n-Butane .83996E-02 .43749E-01 l. 55167 16.4443

***

Stream no. 03

_***

Total flow kgjhr . 46372 .4 Temperature deg C. -28.6057 Pressure bars. l. 72000 Vapor fraction .327713

Enthalpy MJjhr 10615.0 7670.78 2939.59

mole mole flowrate f10wrate

fraction fraction kgmo1jhr kgmoljhr

Hydrogen .00000 .00000 .000000 .000000 Methane .00000 .00000 .000000 .000000 Ethylene .00000 .00000 .000000 .000000 Ethane .00000 .00000 .000000 .000000 Propylene .00000 .00000 .000000 .000000 Propane .99299 .96323 339.315 675.225

(46)

***

Stream no. 04

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJjhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .972984 .270164E-01

***

Stream no. 05

***

All Vapor 46372.4 494.196 1.52000 84778.5 Vapor flowrate kgmo1jhr .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 1014.54 28.1703 Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Vapor fraction Entha1py MJjhr Overall 21400.9 -28.7876 1. 72000 .326094 4888.75 Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .99456 . 54421E-02

***

Stream no. 06

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJjhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 .972984 . 270164E-01 Liquid mo1e fraction .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .97120 .28796E-01 All Vapor 46372.4 675.000 1. 32000 115436. Vapor f10wrate kgmo1jhr .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 1014.54 28.1703 Vapor 3543.55 Vapor f10wrate kgmo1jhr .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 156.356 .855555 Liquid 1359.02 Liquid f10wrate kgmo1jhr .000000 .000000 .000000 .000000 .000000 315.538 9.35557

(47)

***

Stream no. 07

_***

All Vapor Tota1 flow kgjhr 45304.9 Temperature deg C. 600.000 Pressure bars. .500000 Entha1py MJ jhr 113558. Vapor Vapor mo1e f10wrate fraction kgmo1jhr Hydrogen .310876 509.066 Methane .635668E-Ol 104.092 Ethylene .526033E-Ol 86.1390 Ethane .206620E-01 33.8345 Propy1ene .256375 419.820 Propane .289687 474.368 n-Butane .623015E-02 10.2020

***

Stream no. 08

***

All Vapor Tota1 flow kgjhr 45304.9 Temperature deg C. 40.0000 Pressure bars. 22.2500 Entha1py MJjhr 37683.9 Vapor Vapor mo1e f10wrate fraction kgmo1jhr Hydrogen .310876 509.066 Methane .635668E-Ol 104.092 Ethylene .526033E-Ol 86.1390 Ethane .206620E-01 33.8345 Propy1ene .256375 419.820 Propane .289687 474.368 n-Butane .623015E-02 10.2020

***

Stream no. 09

***

All Vapor Tota1 flow kgjhr 45304.9 Temperature deg C. 114.209 Pressure bars. 22.4500 Entha1py MJjhr 45323.2 Vapor Vapor mo1e f10wrate fraction kgmo1jhr Hydrogen .310876 509.066 Methane .635668E-01 104.092 Ethylene .526033E-Ol 86.1390 Ethane .206620E-01 33.8345 Propy1ene .256375 419.820 Propane .289687 474.368 n-Butane .623015E-02 10.2020

(48)

***

Stream no. 10

***

Tota1 flow kgfhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJ jhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction .310876 .635668E-01 .526033E-01 .206620E-01 .256375 .289687 .623015E-02

***

Stream no. 11

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJ/hr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction .310876 .635668E-01 .526033E-01 .206620E-01 .256375 .289687 .623015E-02 All Vapor 45304.9 40.0000 .400000 39419.9 Vapor f10wrate kgmo1jhr 509.066 104.092 86.1390 33.8345 419.820 474.368 10.2020 All Vapor 45304.9 40.0000 .400000 39419.9 Vapor flowrate kgmo1jhr 509.066 104.092 86.1390 33.8345 419.820 474.368 10.2020

(49)

***

Stream no. 12

_***

Tota1 flow kgjhr 45304.9 Temperature deg C. 14.7547 Pressure bars. 22.1000 Vapor fraction .716839

Entha1py MJ/hr 29094.9 24814.3 4289.85

mo1e mo1e f10wrate f10wrate

fraction fraction kgmo1/hr kgmo1jhr Hydrogen .42803 . 14820E-01 502.433 6.87191 Methane .83550E-01 .13066E-01 98.0743 6.05840 Ethylene .60780E-01 .31939E-01 71. 3463 14.8093 Ethane .22206E-01 .16759E-01 26.0668 7.77087

Propy1ene .19687 .40675 231. 096 188.603

Propane .20643 .50010 242.312 231.886

n-Butane .21396E-02 .16568E-01 2.51152 7.68215

***

Stream no. 13

_***

Tota1 flow kgjhr 45304.9 Temperature deg C. 14.4327 Pressure bars. 22.0000 Vapor fraction .717291

Entha1py MJ/hr 29094.9 24827.6 4275.69

moie mo1e f10wrate f10wrate

fraction fraction kgmo1/hr kgmo1jhr Hydrogen .42781 .14725E-OI 502.492 6.81682 Methane .83527E-01 . 13013E-01 98.1093 6.02411 Ethylene .60788E-01 .31873E-01 71.4008 14.7552 Ethane .22213E-OI .16735E-01 26.0905 7.74718

Propy1ene .19698 .40680 231. 371 188.326

Propane .20654 .50026 242.603 231.592

(50)

***

Stream no. 14

***

Overall 45304.9 Vapor Tota1 flow kgfhr . Temperature deg C. Pressure bars. Vapor fraction Entha1py MJ fhr -100.000 20.0000 .328342 8236.06 8835.50 Vapor mo1e fraction Hydrogen .90634 Methane .84105E-01 Ethylene .61992E-02 Ethane .10766E-02 Propy1ene .12563E-02 Propane .10196E-02 n-Butane . 14729E-05

***

Stream no. 15

***

Tota1 flow kgfhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJ fhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Liquid mo1e fraction .204404E-01 .529887E-01 .752943E-01 .301831E-01 .381089 .430729 .927499E-02 Liquid mo1e fraction .10154E-01 .53195E-01 .76038E-01 .30553E-01 .38522 .43547 .93757E-02 All Liquid 43420.1 -100.000 20.0000 -406.828 Liquid f10wrate kgmo1fhr 22.4814 58.2796 82.8125 33.1969 419.141 473.738 10.2011 Vapor f10wrate kgmo1fhr 487.310 45.2205 3.33312 .578845 .675493 .548179 .791936E-03 Liquid -590.850 Liquid f10wrate kgmo1fhr 11.1682 58.5063 83.6310 33.6039 423.681 478.953 10.3120

(51)

***

Stream no. 16

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJ jhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction .904985 .852057E-01 .618686E-02 .118579E-02 .126243E-02 .117277E-02 . 176774E-05

***

Stream no. 17

***

Overall 43420.1 All Vapor 1884.8 -100.000 20.0000 8642.89 Vapor f10wrate kgmo1jhr 486.585 45.8127 3.32650 .637566 .678771 .630565 .950464E-03 Vapor Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Vapor fraction Entha1py MJ /hr -10.0000 19.7000 .220S61E-01 8177.78 679.966 Vapor f10wrate kgmoljhr 8.88220 6.85665 2.60815 .691047 2.68343 2.52319 Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propylene Propane n-Butane Vapor mole fraction .36615 .28265 .10752 .28487E-01 .11062 .10401 .56650E-03 Liquid mole fraction .93706E-02 .45635E-01 .74263E-01 .30237E-01 .38975 .44119 .95538E-02 . 137424E-01

***

Stream no. 18

***

Tota1 flow kgjhr . . . . Teperature deg C. Pressure bars . Entha1py MJ /hr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propylene Propane n-Butane Vapor F10wrate Kgmoljhr .6660520E-05 .0000000 . 8101713E-04 .7152993E-01 6553.095 .3672516 . 1740900E-10 All Vapor 275248.4 -7.70000 19.60000 152398.7 Vapor Mole fraction .1016325E-08 .0000000 .1236236E-07 .1091471E-04 .9999330 . 5603871E-04 .2656429E-14 Liquid 7554.20 Liquid f10wrate kgmoljhr 10.0790 49.0844 79.8763 32.5231 419.212 474.542 10.2760

(52)

***

Stream no. 19

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJ jhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Liquid mo1e fraction .620171E-14 .000000 .566317E-08 .500000E-05 .460772 .527823 .ll4004E-01

***

Stream no. 20

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJjhr Hydrogen Methane Ethy1ene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction .109220 .283139 .402329 .161259 .350157E-01 .903768E-02 .445453E-08

***

Stream no. 21

***

All Liquid 38737.8 54.5086 20.0000 12357.4 Liquid f10wrate kgmo1jhr . 554510E-ll .000000 .506358E-05 .447062E-02 411. 987 471.939 10.1934 All Vapor 4687.39 -30.2751 19.5000 3808.90 Vapor f10wrate kgmo1jhr 22.4839 58.2868 82.8231 33.1967 7.20830 1. 86049 .917006E-06 Overall 38737.8 17.9189 8.60000 .310660 12357.4 Vapor Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Vapor fraction Entha1py MJ jhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Vapor mo1e fraction . 19154E-13 .00000 . 12072E-07 .92918E-05 .49178 .50399 .42186E-02 Liquid mo1e fraction .27682E-15 .00000 .27316E-08 .30367E-05 .44659 .53872 .14686E-01 6803.69 Vapor f10wrate kgmo1jhr .532029E-ll .000000 .335314E-05 .258097E-02 136.601 139.993 1.17180 Liquid 5597.19 Liquid f10wrate kgmo1jhr .170621E-12 .000000 .168363E-05 .187169E-02 275.256 332.046 9.05165

(53)

***

Stream no. 22

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJ jhr Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Liquid mo1e fraction .000000 .000000 .000000 .106705E-14 .500000E-02 .973962 .210378E-01

***

Stream no. 23

***

Tota1 flow kgjhr . Temperature deg C. Pressure bars. Entha1py MJjhr Hydrogen Methane . Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane Liquid mo1e fraction .275762E-13 .000000 .123624E-07 .109147E-04 .999933 .560387E-04 .265643E-14 AU Liquid 21502.9 24.2772 9.20002 49U.91 Liquid f10wrate kgmo1jhr .000000 .000000 .000000 . 517017E-12 2.42264 471.912 10.1934 AU Liquid 17234.9 U.7130 8.20000 3334.93 Liquid f10wrate kgmo1jhr .U2951E-10 .000000 .506357E-05 .447062E-02 409.568 .229532E-01 .108806E-U

(54)

BIJLAGE 8 ENERGIEBALANS

KW

INWENDIGE ENERGIE: VOEDING: 1591

PRODUCT: -926

WATERSTOF: -2400

FUELGAS: -1057

MECHANISCHE ENERGIE COMPRESSOREN:

PROCESSTROOM: 6760 COLDBOX 1: 3114 2 : 6660 3: 10061 DEETHANIZER: 2090 WARMTEPOMP: 9633

THERMISCHE ENERGIE REBOILER DEETH. : 4830

KOELWATER COLDBOX: -25580

KOELWATER DEETH. : -4690

KOELWATER WARMTEPOMP: -10600

AIRFINS : -7017

REACTOR (KATALYSTOR + COKES EFFLUENT) : -521

VERBRANDINGSENERGIE FORNUIS: 8515

+

(55)

BIJLAGE 9 SCHQTELCONCENTRATIES

P-P

SPLITTER

File: pp4.res

No. of iterations 2

Fina1 to1erance .28085E-02

Required to1erence - . 24463E+01

P1ate 1 Pressure 8.200 bars Temp. 11.713 C Efficiency 1.0000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py KJ jhr Distillate

Kgmo1jhr Mo1e fraction

.1129510E-10 .2757621E-13 .0000000 .0000000 .5063570E-05 .1236236E-07 .4470621E-02 .1091471E-04 409.5684 .9999330 .2295322E-01 .5603871E-04 .1088061E-11 .2656427E-14 .0000000 .0000000 409.5959 3334.932 Ref1ux Kgmo1jhr .6660514E-05 .0000000 .7595355E-04 .6705932E-01 6143.526 .3442983 .1632094E-10 .0000000 6143.938 50023.98 Mo1e fraction .1084079E-08 .0000000 .1236236E-07 .1091471E-04 .9999330 . 5603871E-04 .2656429E-14 .0000000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py KJjhr Vapor Liquid

Kgmo1jhr Mo1e fraction Kgmo1jhr Mo1e fraction

.6660520E-05 .1016325E-08 .7801643E-07 .1269895E-10

.0000000 .0000000 .0000000 .0000000

.8101713E-04 .1236236E-07 .1757952E-04 . 2861467E-08 .7152993E-01 .1091471E-04 .2284763E-01 .3718972E-05

6553.095 .9999330 6143.104 .9999300

.3672516 .5603871E-04 .4070869 .6626266E-04 .1740900E-10 .2656429E-14 .1631987E-10 .2656431E-14

.0000000 .0000000 .0000000 .0000000

6553.534 152981. 0

6143.535 50021.16

(56)

P1ate 3 Pressure 8.206 bars Temp. 11.739 C Efficiency 1.0000 Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1fhr Entha1py MJ fhr P1ate 4 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1fhr Entha1py MJ fhr P1ate 5 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1fhr Entha1py MJfhr Vapor Liquid

Kgmo1fhr Mo1e fraction Kgmo1fhr Mo1e fraction .7802197E-07 . 1190606E-10 .9149667E-09 .1489150E-12

.0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .2264309E-04 . 3455309E-08 . .4915590E-05 .8000348E-09 .2731825E-01 .4168732E-05 .8729314E-02 .1420736E-05 6552.673 .9999302 6143.734 .9999210

.4300402 .6562362E-04 .4767501 .7759327E-04 .1740793E-10 .2656430E-14 .1632170E-10 .2656431E-14 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000

6553.131 152978.1

6144.220 50043.46

8.211 bars Temp. 11.764 C Efficiency 1.0000 Kgmo1fhr .9205122E-09 .0000000 .9979164E-05 .1319993E-01 6553.303 .4997034 .1740976E-10 .0000000 6553.816 153000.5 Vapor Mo1e fraction . 1404544E-12 .0000000 .1522649E-08 .2014083E-05 .9999218 . 7624617E-04 .2656431E-14 .0000000 Liquid Kgmo1fhr .1080579E-10 .0000000 .2167066E-05 .4218920E-02 6144.344 .5539634 .1632349E-10 .0000000 6144.902 50065.72 Mo1e fraction .1758496E-14 .0000000 .3526608E-09 . 6865724E-06 .9999091 .9015008E-04 .2656428E-14 .0000000

8.217 bars Temp. 11.789 C Efficiency 1.0000 Kgmo1fhr .1635100E-10 .0000000 . 7230641E-05 .8689536E-02 6553.913 .5769167 .1741155E-10 .0000000 6554.499 153022.6 Vapor Mo1e fraction .2494623E-14 .0000000 .1103157E-08 .1325736E-05 .9999106 . 8801843E-04 .2656428E-14 .0000000 Liquid Kgmo1fhr .1533090E-10 .0000000 . 1570700E-05 .2777978E-02 6144.941 .6395438 .1632529E-10 .0000000 6145.583 50087.92 Mo1e fraction . 2494620E-14 .0000000 .2555819E-09 .4520284E-06 .9998955 .1040656E-03 .2656426E-14 .0000000

(57)

P1ate 6 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJ jhr P1ate 7 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJjhr

8.222 bars Temp. 11.814 C Efficiency 1.0000 Kgmo1jhr .2087611E-10 .0000000 .6634274E-05 . 7248594E-02 6554.510 .6624970 . 1741335E-10 .0000000 6555.180 153044.9 Vapor Mo1e fraction .3184674E-14 .0000000 .1012066E-08 .1105781E-05 .9998978 .1010647E-03 .2656425E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .1957387E-10 .0000000 . 1441611E-05 .2317869E-02 6145.529 .7343945 . 1632711E-10 .0000000 6146.266 50110.12 Mo1e fraction . 3184677E-14 .0000000 .2345508E-09 .3771183E-06 .9998801 . 1194863E-03 .2656428E-14 .0000000

8.228 bars Temp. 11.839 C Efficiency 1.0000 Kgmo1jhr .2511908E-10 .0000000 .6505186E-05 .6788486E-02 6555.098 .7573478 .1741517E-10 .0000000 6555.862 153067.1 Vapor Mo1e fraction .3831545E-14 .0000000 .9922700E-09 .1035483E-05 .9998834 .1155222E-03 .2656427E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .2355233E-10 .0000000 . 1414011E-05 .2171256E-02 6146.105 .8395166 .1632893E-10 .0000000 6146.947 50132.39 Mo1e fraction .3831548E-14 .0000000 .2300347E-09 .3532251E-06 .9998631 . 1365746E-03 .2656430E-14 .0000000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJ jhr Kgmo1jhr .2909754E-10 .0000000 .6477585E-05 .6641872E-02 6555.675 .8624699 .1741699E-10 .0000000 6556.544 153089.3 Vapor Mo1e fraction .4437938E-14 .0000000 .9879573E-09 .1013014E-05 .9998674 . 1315434E-03 .2656429E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .2728278E-10 .0000000 . 1408461E-05 .2124866E-02 6146.670 .9560176 .1633073E-10 .0000000 6147.628 50154.58 Mo1e fraction .4437937E-14 .0000000 .2291063E-09 .3456399E-06 .9998442 .1555100E-03 .2656428E-14 .0000000

(58)

P1ate 9 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJ jhr

8.239 bars Temp. 11.890 C Efficiency 1.0000 Kgmo1jhr .3282799E-10 .0000000 .6472035E-05 .6595481E-02 6556.240 .9789708 .1741879E-10 .0000000 6557.226 153111. 5 Vapor Mo1e fraction .5006385E-14 .0000000 . 9870081E-09 .1005834E-05 .9998497 .1492965E-03 .2656427E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .3078081E-10 .0000000 . 1407702E-05 . 2110522E-02 6147.225 1. 085125 .1633254E-10 .0000000 6148.312 50176.87 Mo1e fraction .5006384E-14 .0000000 .2289575E-09 .3432686E-06 .9998232 . 1764915E-03 .2656427E-14 .0000000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJjhr Kgmo1jhr .3632602E-10 .0000000 .6471277E-05 .6581138E-02 6556.794 l.108078 .1742060E-10 .0000000 6557.908 153133.8 Vapor Mo1e fraction .5539269E-14 .0000000 .9867898E-09 .1003542E-05 .9998301 .1689682E-03 .2656427E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr . 3406095E-10 .0000000 . 1407984E-05 .2106430E-02 6147.766 1. 228197 .1633436E-10 .0000000 6148.996 50199.13 Mo1e fraction .5539270E-14 .0000000 .2289779E-09 . 3425648E-06 .9998000 .1997394E-03 .2656427E-14 .0000000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJ jhr Kgmo1jhr .3960616E-10 .0000000 .6471559E-05 .6577045E-02 6557.334 1.251150 .1742242E-10 .0000000 6558.592 153156.2 Vapor Mo1e fraction .6038820E-14 .0000000 .9867299E-09 .1002814E-05 .9998083 .1907650E-03 .2656427E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .4682370E-12 .0000000 . 1408492E-05 .2105613E-02 6148.287 1. 386737 .1633617E-10 .0000000 6149.675 50221.39 Mo1e fraction . 7614012E-16 .0000000 .2290351E-09 .3423942E-06 .9997742 . 2254977E-03 .2656428E-14 .0000000

(59)

Plate 12 Pressure 8.256 bars Temp. 11.965 C Efficiency 1.0000 Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Total Kgmo1fhr Enthalpy MJ fhr Vapor Liquid

Kgmolfhr Mole fraction Kgmo1jhr Mo1e fraction .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .6472067E-05 .9867053E-09 . 1409049E-05 .2291003E-09 .6576229E-02 .1002585E-05 .2105847E-02 .3423942E-06 6557.855 .9997841 6148.794 .9997456

1.409690 .2149157E-03 1.562413 .2540360E-03 .1742423E-10 .2656428E-14 .1633799E-10 .2656430E-14

.0000000 .0000000 .0000000 .0000000 6559.271

153178.4

6150.358 50243.70

Plate 13 Pressure 8.262 bars Temp. 11.990 C Efficiency 1.0000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Total Kgmo1jhr Enthalpy MJ jhr Kgmolfhr .0000000 .0000000 .6472625E-05 .6576463E-02 6558.362 1.585366 .1742605E-10 .0000000 6559.954 153200.7 Vapor Mole fraction .0000000 .0000000 .9866875E-09 .10025l7E-05 .9997573 .2416733E-03 .2656429E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .0000000 .0000000 .1409616E-05 .2106416E-02 6149.280 1.757069 .1633979E-10 .0000000 6151. 039 50265.98 Mole fraction .0000000 .0000000 .2291671E-09 . 3424489E-06 .9997141 .2856540E-03 .2656428E-l4 .0000000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Total Kgmo1jhr Enthalpy MJ jhr Kgmolfhr .0000000 .0000000 .6473192E-05 .6577033E-02 6558.848 l. 780022 .1742785E-10 .0000000 6560.634 153223.0 Vapor Mole fraction .0000000 .0000000 . 9866716E-09 .1002500E-05 .9997277 . 2713l86E-03 .2656428E-14 .0000000 Liquid Kgmoljhr .0000000 .0000000 .14l0184E-05 . 2107091E-02 6149.742 1. 972747 .1634l62E-10 .0000000 6151.716 50288.29 Mole fraction .0000000 .0000000 .2292343E-09 . 3425208E-06 .9996790 .3206824E-03 .2656432E-14 .0000000

(60)

-P1ate 15 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py KJ jhr P1ate 16 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py KJ jhr

8.273 bars Temp. 12.040 C Efficiency 1.0000

Kgmo1jhr .0000000 .0000000 .6473761E-05 .6577707E-02 6559.311 1. 995700 .1742968E-10 .0000000 6561.313 153245.3 Vapor Mo1e fraction .0000000 .0000000 .9866563E-09 .1002499E-05 .9996949 .3041617E-03 .2656432E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .0000000 .0000000 . 1410755E-05 .2107800E-02 6150.185 2.211709 .1634340E-10 .0000000 6152.398 50310.69 Mo1e fraction .0000000 .0000000 .2293016E-09 .3425982E-06 .9996402 . 3594873E-03 .2656427E-14 .0000000

8.279 bars Temp. 12.065 C Efficiency 1.0000

Kgmo1jhr .0000000 .0000000 .6474330E-05 .6578417E-02 6559.753 2.234662 .1743146E-10 .0000000 6561. 994 153267.7 Vapor Mo1e fraction .0000000 .0000000 .9866407E-09 .1002503E-05 .9996585 . 3405461E-03 .2656428E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .0000000 .0000000 . 1411325E-05 .2108521E-02 6150.601 2.476461 .1634523E-10 .0000000 6153.080 50333.12 Mo1e fraction .0000000 .0000000 .2293689E-09 . 3426773E-06 .9995972 .4024751E-03 .2656430E-14 .0000000

(61)

-Plate 17 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propylene Propane n-Butane i-Pentane Total Kgmoljhr Entha1py MJjhr P1ate 18 Pressure Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJjhr

8.284 bars Temp. 12.090 C Efficiency 1.0000 Kgmoljhr .0000000 .0000000 . 6474901E-05 . 6579137E-02 6560.170 2.499414 .1743329E-10 .0000000 6562.676 153290.1 Vapor Mo1e fraction .0000000 .0000000 .9866251E-09 .1002508E-05 .9996182 .3808529E-03 .2656430E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .0000000 .0000000 . 1411892E-05 .2109238E-02 6150.985 2.769767 . 1634704E-I0 .0000000 6153.757 50355.49 Mo1e fraction .0000000 .0000000 .2294357E-09 .3427562E-06 .9995496 .4500936E-03 .2656433E-14 .0000000

8.290 bars Temp. 12.116 C Efficiency 1.0000 Kgmoljhr .0000000 .0000000 .6475467E-05 .6579855E-02 6560.555 2.792719 .1743511E-10 .0000000 6563.354 153312.5 Vapor Mo1e fraction .0000000 .0000000 .9866096E-09 .1002514E-05 .9995736 .4255019E-03 .2656433E-14 .0000000 Liquid Kgmo1jhr .0000000 .0000000 . 1412460E-05 .2109961E-02 6151.339 3.094702 . 1634884E-10 .0000000 6154.436 50377.95 Mo1e fraction .0000000 .0000000 .2295028E-09 .3428358E-06 .9994968 .5028410E-03 .2656432E-14 .0000000

Hydrogen Methane Ethylene Ethane Propy1ene Propane n-Butane i-Pentane Tota1 Kgmo1jhr Entha1py MJjhr Vapor Liquid

Kgmo1jhr Mo1e fraction Kgmo1jhr Mo1e fraction .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 .6476036E-05 . 9865941E-09 . 1413027E-05 .2295695E-09 .6580579E-02 .1002521E-05 .2110681E-02 . 3429150E-06 6560.908 .9995241 6151.660 .9994384 3.117655 .4749603E-03 3.454653 .5612652E-03

.1743690E-10 .2656431E-14 .1635065E-10 .2656433E-14 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000

6564.032 153334.9

6155.116 50400.45