adres:
Laboratorium voor Chemische Technologie
Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp
van
... A.t.LAD.u.nL. ... g.t.~R9.Q~Y.EJ:.,P.
... .
onderwerp:
... ... ... ~.XNJ'.Rl';.$.E ... YM ... .
... ...
.EUJ'.y.M..L.p.J:im~... .
opdrachtdatum : MAART 1972 verslagdatum : JUNI 1972
o
o
o
0
:
o
o
_
:'R;.
, . '..
;,o
". I' ~- ..o
o
o
O
·
o
o
f ...
-1-Inhoud.
, I
Samenvatting blz. 2
Inleiding 3
BeschrDving van het proces
4
Uitgangspunten voor het procesontwerp 6
r ' Optimalisatie-berekeningen 9 Warmte- en massabalans 18 Literatuur 20 a Bijlagen 21 Figuren
32
I -, -I. I , . ...J ."-'"' -2-Samenvatting.
In deze scriptie wordt de produktie beschouwd van butyraldehyde
met een grootte van 20000 ton per jaar, uitcaande van zuiver butanol.
De na~ruk van ~it verslag valt op de reuctorsectic.
Er worden nl. twee reactoren , met als katalysator Cu-Cr"O -C op
puimsteen , ~et tussenverwarming uitgerekend met als varfa~ele de
recycle-verhouding.
De invloed van d2ze v~riabele op de aankoop- en installat iekosten van
de apparatuur, op de kost en van de katalytische reactor en op de verwarDingskosten wordt berekend.
Op deze manier wordt een optim~lisatie verkregen naar
produktiekosten op basis van een vaste produktiegrootte b~ variërende recycleverhouding.
• I
-3-Inleiding.
Butyraldehyde is een kleurloze vloeistof met een typische aldehyde-geur.
Eet koot in de natuur erg weini~ voor, wel is het a~nsetoond i~ b.v. theebl,deren en ih tabaksrook.
Vanwege zijn Go~~lUkhpden tot condensatie- en additiereactjes wordt het veel gebruikt als uitcangsstof voor de bereiding van stoffen met 6 ~ 8 koolstofatomen.
Butyraldehyde dient dan ook als uitgangsstof voor het maken van bv. polyvinylbutanal
2-ethylhexanol cellulosebutyraat
toepa.ssing o.a. in veiligheidsglas basisstof voor weekmakers
grondstof in de v~rfindustrie
Verder dient het nog als grondstof voor verschillende fenolharsen, vulkanisatieversnellers en anti-oxidanten.
a)
b)
Butyraldehyde kan op verschillende manieren gemaakt worden:
d.~.v. het OXO-proces uitgaande van propeen (lit. 1)
uitgaande van aceetaldehyde crotonaldehyde Qaken en vervolgens selectief hydro~eneren (lit. 2,3)
c) door katalytische dehydrogenatie van b~tanol (lit.
4,5)
De produktiemethode, die in dit verslag beschouwd wordt, is de katalytische dehydro~enatie van butanol.De patentverwUzing onder literatuur
4,
waar een Cu-Zn-katalysatorgebruikt wordt, claimt een iets hogere totale opbrengst.
Dit patent werd echter niet gebruikt vanwege het ontbreken van gegevens omtrent de kinetiek.
Uit de literatuur bitkt, dat h~t OXO-proces het Qeest economisct~
proces is ter bereiding van butyraldehyde.
De produktie van butyraldehyde via crotonaldehyde uit aceetaldehyde gebeurdé vroeger veel in Duitsland vanwege de carbidindustrie.
De Jl1ethode ui t€,aande van butR.nol vond vroee;er veel toepassing door zijn lage prijs.
But'3.Dol ,,'erd nl. naast aceton geproduceerd bij de gisting van molasse. In Oost-Europa is de produktie op basis van tutanol nog lane; volgehouden, mede vanweee goedkope invoer van molasse uit Cuba.
Een in 1965 versc>,c!;c::-:c .::.r-:;Lcel (lit. 6) k,,'am echter tot de conclusie dat het O~{O-proces ;:ild2.B.r ook goedkoper is.
In 1944 werd 80;~ van de butaüol, vooral door het belangrijke medeprodukt aceton, geproduceerd doo~ fer~entatie.
In 1966 was dit percentage nog slechts 10.
Butanol wordt nu geproduceerd d.m.v. het Fischer-Tropsch proces, het OXO-proces en uit aceetaldehyde via crotonald~hyde, waarna volledige
-4-Beschrijving van het proces.
Zie ook de flowsheet in figuur 1.
De voeding, zijnde zuiver butanol met een massastroom van
10 mol per seconde, wordt met een overdruk van ±0,3 atm., vanwege
het drukverliei in de reactoren, naar warmtéwisselaar TI 1 gepompt.
Daar wordt de voeding verw~rmd met de produktstroom komende uit
de reactor R
5,
waarna de butanolrecyclestroom (17) aan devoedingsstroom wordt toegevoegd.
De totale massastroom (3) g~at naar de verdamper H 2, waar ~e benodigde warmte wordt geleverd door stoom van 10 bar en 185°C.
De dampstrooD (4) van 120
oe
komt dan in de met olie gestookteverwarmingsoven H 4, en wordt verhit tot 360°C.
Stroom (5) gaat naar reactor R 3, waar de dehydrogenering plaats vindt.
Als katalysator voor deze endotherme reactie wordt gebruikt: 90% Cu-8% Cr
203-2% C met als dragermateriaal puimsteen, dat 80%
van het totale gewicht uitmaakt.
De gedeeltelijk geconverteerde voeding (6) wordt teruggevoerd naar de verwarmingsoven om weer verhit te worden tot 360 °C.
Nadat stroom (7) reactor R 5 doorlopen heeft, wordt de warmte van stroom (a) gebruikt voor warmtewisselirig.
De eerste keer vindt warmtewisseling plaats in TI 1 om de voedings-stroom op te warmen.
Daarna wordt de warmteinhoud van de produktstroom (9) gebruikt om de voedingsstroom voor destillatiekolom T 8 op te warmen in
warmtewisselaar E
7
tot een temperatuur van75
°Celcius.De aldus afgekoelde produktstroom (10) komt in de partigle condensor
TI 6 •
Stroom (12) gaat van de partiële condensor via war~tewisselaar E7
naar destillatiekolom T 8.
Stroom (11) gaa~ naar de absorptiekolom T 14.
Uit de destillatiekolom T 8 komt de nroduktstroom (14) en de
butanolstroom (15).
-Stroom (15) kan t eruggevoerd worden naar de verdamper TI 2.
Indien er in deze stroom verontreinigingen zUn, die zwaarder koken
als butanol, zullen deze verontreinigingen ook teruggevoerd worden.
Hierdoor zal een inert spiegel opgebouwd worden.
liet is dan mogel ijk om stroom (15) te ~plitsen in ee~ stroom (16a) naar de ver~~mper en een stroom(16) ter zuivering van de
butanolstroom.
Hierdoor wordt het geh~lte van die verontreiniging constant
gehouden.
Indien de butanolstroom (1 5) gezuiverd wordt, gaat de butanol t erug
via de stromen (16a) en (18) en wordt de hoogkokende verontreiniging
als stroo~ (10 ) gespujd.
De gas stroom 01) uit de condensor H 6 wordt na~r de absorptiekolom
T 14 gel eid, waar butyraldehy~e uit de gasstroom wordt verwijderd. Uit de absorptiekolom T 14 ontw~kt wat erstof a]s stroom (20) •
Butyraldehyde ffiet absorptiemiddel verl aat T 14 als stroom (21) en gaat
via warmtewisselaar H 16 naar de destillatiekolom T
17
0Zuivere butyraldehyde verlaat deze kolom als stroom ( 23).
-5-naar de absorptiekolom.
N. B. In de flov,sheet staan de temperaturen en drukken
vermeld. die behoren bij een massastroom van 30 mol/set.
Enkele op~erkingen aangaande dit proces.
1) Het proces wordt uitgevoerd bij een druk van 1 atmosfeer (lit.5).
2)
Misschien is het werken b~ een hogere druk gunstiger.
De afmetingen der apparatuur kunnen dan kleiner zijn, de
compressiekosten zullen dan echter hoger worden.
Het is niet bekend, hoe drukverhoging de selectiviteit beïnvloedt.
De conversie zal lager worden, omdat de reactie
butanol
--7
butyraldehyde + \.,raterstof bU drukverhoging moeilijker verloopt.De produktstroom (8) gaat na warmtewisseling in H
7
en H9
naar de partiële condensor H
6
•
In deze condensor vindt afkoeling plaats tot 40 oe .
De ontwijkende gasstroom (12) gaat naar absorptiekolom T 17.
Een andere mogelijkheid is diepkoelen van deze gasstroom met bv. Freon.
De koude stroom wordt vervolgens verwarmd en naar destillatiekolom T 8 geleid, hetgeen warmteeconomisch
minder gunstig is.
De keuze tUGsen een absorptiekolom en een diepkoelinstallatie
hangt af van de aard van de bljprodukten, zoals crotonaldehyde en butaen, in samen~ang met de kwaliteitseisen van de
geproduceerde waterstof.
3) Indien men tot installatie van een absorptiekolom overgaat,
kan men water of butanol als absorptiemiddel kiezen.
Bij gebruik van butaDol, zal het waterstof daarna moeilijker
te zuiveren zijn dan bij het gebruik van water. waarbij drogen
vereist is.
Daar staat tegenover. dat de te verwijderen hoeveelheid water
groter is, vanwege de hogere da~pspanning van water.
BU destillatie var het water-butyraldehyde-mengsel in T 17.
waar het absorptiemiddel van het produkt gescheiden wordt, komt het butyraldehyde als 91% van de azeotroop
butyraldehyde-water over bij 68 oe.
Deze hoeveelheid "later zou in de uiteindelijke produktstroom (27) een verontreiniging van 1% veroorzaken.
In dit ontwerp is gekozen voor butanol als absorptiemiddel
om reden van prodnktzuiverheid.
EU
het eebruik van butanol als absorptiemiddel kan debutanolstroorn (24) uit destillatiekolom T 17 geheel of
gedeelteIjk dienen als voeding voor de verdamper H 2.
afhankelijk van de grootte van deze stroom.
Harmte-econorJisch is dat gunstig, het proces \vordt dan wel minder flexibel.
-6-Uitgangspunten voor het procesontweru.
De bereiding va~ bu~yraldehyde verloopt volgens de reactie:
kat.
Als nevenreacties kunnen worden beschom ... d:
kat.
kat.
Verder zijn er condensatiereacties mogelijk.
Daar geen nauwkeurige gegevens over nevenprodukten en opbrengsten ervan vermeld worden, is bij ,het onh!erp uitgegaan van
100% selectiviteit.
De opdracht was het ontwerpen van een fabriek met een produktie van 20000 ton butyraldehyde per jaar.
Indien voor een jaar 8000 uur wordt gerekend, alle scheidingen
op 100% worden gesteld en de conversie voor 100~ selectief
verloopt, komt dat neer op een verbruik van 10 mOl/sec. aan butanol.
Er werd gekozen voor een adiabatische,katalytische vast-bed-reactor.
Vanwege het grote benodigde volume werd overgestapt naar twee van deze Eeactoren in serie met tussenverwarming.
Als vergelijkingen voor het oplossen van d0 . f8cambineerde stof- en warmtebalans werden gebruikt: lito
7
~
dzdT
dz
k. exp( -Ea/HT ).
~(T).C
a
o.(1-~
).3,14.R2~v·
r·
CpDe ~LI-'daarden van reactant en produkten werden uit lit.8 en
9
verkregen b~ verschillende temperat~ren.
Het behulp van de Klepol-.rekenprocedure werd daarop curve-fitting toe[Sepast en aldus werd Ó!I als functie van <lP. temperatuur
~ --J ---' ---' . ,
-7-1 -2-5
2 óH f = -4,364.10 - 2,091.10 .T + 1,035.10 .T bU~Lyrald , kcal/mOl Ó-fI -5,888.10 -1 3,520.10 -2 .T + 2,851.10 .T --5
2 8,572.10-9 3
.T f butanol ~H .j.. ' reac l.le C .( T - 298,15) Pu -'1 2 kcal/mOl ll:T..+ l)
H f Lbutanol butyrald. kcal/mOl 3 -2 2 - 6 3 55,044.10 + 89,1.T - 7,6.10 .T + 35,87.10 .T J/mol H butyraldehyde 72 11 butanol 74 C P butyrald.=
163 J/mol,oC g C butanol179
Pg,
,
C Plbutyr.:lld=
140' ,
C P1butanol 150,
,
verdampingswarmte butyrald. = 418 J/grarrl
, ,
butanol = 577 ~T / gra.mU
gas-water 25
BTU/hr
,ft~
opUlicht org,cas-water 125
, ,
U stoom- org. U org-org. 150 , s
55
,
,
r0actie~nplbeidsconstantc in soc. -1k = snelhC'idscorlsbmte per N'l':h"-'Ïd katalysatoroppe-:::'vlak
, .
-8-S 683
m
2/m
3e
= 40,487mol/m~berekend
met ideale gaswet.a
o
straal reactor = r
=
0,5
mE = 10,277 kcal/mol
a
Voor het oplossen van de differentiaalvergelijkingen werden nog
de volgende formules gebruikt:
e
l?-3
22,4.10.e
a o T 273e
.(1-~) + Pbutanol 1• (1
+,
)
e
•
!
Pbutyraldehyde +e
•
)
P",aterstofMet behulp van bovenstaande gegevens werden de
differentiaalvergelUkingen uitgewerkt.
-9-Optimalisatie berekeningen.
Als variabele bU de optimalisering naar de bedrUfskosten
is de recycleverhouding genonomen bij een vaste produktie
aan butyraldehyde.
Onder bedrijfskoste~ wordt verstaan:
20% van de aankoop- en inst~llatiekosten van de voornaamste
apparatuur + de katalysatorkosten + de verwarmingskosten
per jaar.
De r.eoyclev8rhouding iG gedefinieerd als dR verhouding van de
molenstroom aan gerecirculeerde butanol en de I:lolenstroom
aan geproduceerd butyraldehydè .
De gedachte, die aan deze berekeningen ten grondslag ligt, is als volgt:
een bepaalde produktie kan bereikt worden door een grote
massastroom en een lage conversie, doch ook door een kleine
massastroom en een hoge conversie.
In het eerste geval zullen de reactorkosten, inclusief de
katalysatorkosten, laag zijn en de opwerkingskosten hoog, in het
tweede geval juist omgekeerd.
Om een hoge conversie te bereiken bij een sterk endotherme
reactie, is een groot reactor volume vereist.
Om deze reden werd ook een systeem van twee reactoren met
tussenverwarming beschouwd.
Voor de ~olenstromen ~ = 20,25,30,35,40,45 en 50 mOl/sec.
oftewel de recycleverhoudiWgen 1; 1,5 ; 2 ;
2,5 ; 3 ; 3,5 ;
en4
werden de bedrijfskosten uitgerekend.
Op de bladzijden
9
t/m 16 en Ae bijbehorende bijlagen 1 ' t/m 8 zijn deverschillende kosten berekend.
De kosten van de absorptiekolom T
14
+ destillatiekolom T 17- + warmtewisselaars H 15,16, 18 .en 19 zijn niet in de berekeningen
- opgenomen, omdat de kosten van deze apparaten niet afhangen
van de recycleverhouding.
- De kosten van deze apparaten hangen slechts af van de hoeveelheid - butyraldehyde, die geproduceerd wordt.
In bijlage
9
en in de grafieken 11 en 12 z~n de result~tenin tabelvorm respectivelijk grafisch weergegeven.
Het blijkt, dat bij een rnolenstroom van 30 mOl/sec , oftewel een
-10-Berekening van de reactören Computerprogramma
zie bijlage 10
Na een eerste berekening bleek, dat bij gebruik van één adiabatische reactor, een te groot reactorvolume vereist was om de vereiste conversie te bereiken voor de verschillende
massastromen.
In de figuren 2 en 3 zijn de temperatuur- en conversieprofielen weergegeven voor een dergelijke reactor.
Op grond van deze resultaten werd overgestapt op een systeem
van hlee reB.ctoren in serie met tussenverHarming.
De voedingsstroom met een temperatuur van 360
°c
wordt de eerste reactor ingeleid, vervolgens weer verhit tot 360°C en dan de tweede reactör ingeleid.Voor de straal van de reactoren werd R= 0,5 meter genomen. De figuren
4
t/m
10 tonen de berekende temperatuur- en conversieprofielen.Uit deze grafieken zijn voor verschillende massastromen bij de vereiste conversies de reactorlengtes af te lezen.
De berekeningen zijn zodanig uitgevoerd, dat de lengtes van de twee reactoren gelijk zijn.
De kosten van de reactoren zijn als volgt berekend: de reactor zelf kost j2000,- / m3 inclusief installatie de kosten per jaar zijn 20% hiervan.
de katalysator kost f10000,-/m
3
en wordt in één jaar afgeschreven. Voor de totale reactor- en katalysatorkosten zie bijlage 1..---
-11-BerekeninG va."'l de verdamper
In de verdamper wordt de totale voedingsstroom verdampt.
De kosten van het apparaat zijn een functie van het verwarmend oppervlak.
De berekening verloopt als volgt:
r U
AT =
r
=
U.A.l:irmolenstroom per seconde
verdampingswarmte van butanol in J/mol
warmteoverdrachtscoëfficient in BTU/hr,ft2,OF
het temperatuurverschil tussen de condenserende
stoom en het kokende butanol
BU de totale aanschafkosten wordt 25% als installatiekosten
bijgerekend.
De jaarlijkse kosten bedragen 20% van het totale bedrag.
r •
I •
-12-Berekening van de verwarmingsoven
De kosten van de verwarmingsoven zijn gebaseerd op de te leveren
hoeveelheid warmte.
Aan de hand van die hoeveelheid kan de pr~s worden bepaald.
De te leveren warmte is gelijk aan de warmte, die nodig is om de voedingsstroom van de eerste reactor op te warmen van 120 oe naar 360 oe plus de warmte nodig om de
produkt stroom van deze reactor weer te verwarmen tot 360 oe
benodigde warmte ~ m
.
+ ~I • C • ( 360 - T1)
m PG
e
=
warmtecapaciteit butanoldamp'in J/molPC
ÓT 360 - 120 = 240 oe
~~ ~m·(
1 +~1)
f1
conversie na eerste reactorgemiddelde e van het reactiemengsel
p
na de eerste reactor
tempèratuur na de eerste reactor
De volledige berekening staat op b~lage
3.
De installatiekosten bedragen 30% van de aankoopkosten. De jaarlijkse kosten bedragen 30% van de totale kosten.
" .
-13-Berekening van warmtewisselaar H 1
De functie van deze warmtewisselaar is het verwarmen van de voeding van 10 mOl/sec. tot het kookpunt m.b.v. de warmteinhoud van de produkt stroom uit de h/eede reactor.
benodigde warmte = Q = ~ • C • AT
m PL
Het ve~~armend oppervlak is te berekenen uit:
Q U .A. ÓT
I og.gem.
-14-Berekening van warmtewisselaar H
7
De functie va~ deze warmtewisselaar is het ver\o/armen van de voedingsstroom voor destillatiekolom T 8 m.b.v. de
resterende warmteinhoud van de produktstroom
(9).
De berekening verloopt als volgt:
Q warmte die wordt overgedragen
~.ë .(AT) = U.A.~Tl m PL og.gem. hangt af van ~ m
Y'
+ 10 m ~,.c .
~T2 m PG=CC
•
(~ -10) Pbutanol m + C .10 + C .10 )/(~ +10) Pbutyrald. PH2 m,~T2 temp. daling van stroom(9) over de warmtewisselaar ~T temp.stDging van de stroom naar destillatiekolom T 8
Voor de volledige berekening van deze warmtewisselaar
zie bijlage
5.
De warmtewisseling wordt zodanig uitgevoerd, dat dec temperatuur van de stroom naar de condensor niet beneden 120 oe komt, omdat anders condensatie optreedt.
B~ ~ = 20 en 25 kaJl geen warmtewisselaar getnstalleerd worden,
m
omdat de t emperatuur van stroom (9) ná \orarmte\o/isseling
/ I • - "
.
...---
'
: '--' I '-' ~ I-15-Berekening van de parti~le condensor R 6
De functie van de condensor is het condenseren van de o ingaande stroom met water tot een temperatuur van
40
c.
Hierdoor zal weinig butyraldehyde met de waterstof stroommeegevoerd worden.
De gerekening verloopt als volgt:
af te voeren warmte aan butanol
=
Q1 (~
- 10).C .(T-117)
+ (~-10).r
+(~-10).C .(117-40)
m PG m m PL
af te voeren warmte aan butyraldehyde =
Q,2=
10.C .(T-75)
+10.r
+ 10~C.(75-40)
PG PL
af te voeren warmte aan waterstof
Q,3 T
=
T = r DT 1 LjT 210.C .(T-40)
PG T=
Tr - ~T2 temperatuur van, ,
,
,
- LlT 2 de stroo:n naar,
, ,
,
uit temperatuurdaling van stroom'
,
,
,
stroom Q totaal Q1 + Q,2 +Q3
de condensor tweede reactor(8)
over "rarmtewisselaar (9),
,
, ,
H H 17
De afvoer van Q,totaal eeschiedt via het warmtewisselendoppervlak A
A = Qtotaal /(U.~Tl
)
og. gem.Aan de hand van het oppervlak zijn de kosten van de partiMle condensor bepaald.
De De
installatiekosten bedragen dan 25% van de aankoopkosten. kosten per jaar bedragen 20% van de totale kosten.
Voor de volledige berekening zie bijlage
6.
I r • ...,' \L.J
\
-16-Berekening der destillatiekosten
Voor de berekening van de apparatuurkosten ,verden de voleende schattingen gemaakt.
R
w
de refluxverhouding = 1,
5
dampsnelheid ~5
mis
.
Uit deze dampsnelheid volgt een kolomdiameter van
1,4
meter. Het aantal schotels werd geschat aan de hand van de molfractie en de warmteinhoud van de voeding.De prijs van een destillatiekolom wordt in lit.10 vermeld als $450 per schotel, inclusief installatie.
/
-17-Berekening der verwarmingskosten.
In de optimalisatieberekeningen worden de volgende verwarmingskosten opgenomen:
a) verwarmingskosten van de oven b) stoo~ko~ten voor de verdamper c) stoomkosten bU destillatie
I berekening van de stookkosten in de oven.
De stookkosten van de oven werden bepaald aan de hand van de op bUlage 3 vermelde hoeveelheid warmte.
Er wordt gestookt met een olie, welke een warmteinhoud heeft van 11.103 kcal.per kg en met een prUs van $0,1 per 3,7 kg. De efficiency van de oven werd gesteld op
15
%
.
Voor de volledige berekening van de kosten zie bUlage 8.
11· berekening van de stoomkosten in de verdamper.
BU het verdampen van de totale voedingsstroom wordt gebruik
o
gemaakt van stoom met een temperatuur van 185 C en een druk van 140 psi.
De stoomkosten zUn $0,5/1000lb •
De nuttige warmteinhoud van de stoom is 870 BTU/lb •
Als warmteäfficiency is 90% gekozen.
Voor de volledige berekening van de kosten zie bijlage 8.
111 berekening van de stoomkosten in de reboiler.
De hoeveelheid warmte, die nodig is voor destillatie
o
wordt geleverd door stoom van 185 C.
De hoeveelheid warmte, die toegevoerd moet worden, wordt
berekend uit de warmtebalans over de destillatiekolom bij een vast gekozen reflux-waarde.
De warmteêfficiency wordt gesteld op 90%. Voor de volledige berekening zie bijlage 8.
-18-De warmte- en massabalans
Op het b~gevoegde blokschema staan de massastromen en de bijbehorende enthalpieënvermeld.
Het bl~kt, dat de enthalpieën van de stromen
7
en 8 niet gel~kz~n, terw~l het enthalpieverschil over de reactor nul dient
te z~n.
Deze fout in de warmtebalans is een gevolg van een foutieve
~Hr in het rekenprogramma voor de reactoren.
t>H r + ~Hf - lllif butyraldehyde butanol Voor ~Hf is genomen H 2 C .(T-298) i.p.v. Pg H 2 + C .(T-298) PgR 2
De geYE~n voor de kostenberekening.
9128 J/mol
De ~Hr zou groter moeten zijn, ",at een temperatuurdaling over de reactoren geeft, die groter is dan de berekende, met als gevolg langere reactoren.
De te benutten warmteinhoud van de produkt stroom zal bij
dezelfde conver.sie kleiner z~n, wat het gevolg kan hebben, dat warmtewisselaar H
7
komt te vervallen.Het totale effect zal kostenverhogend zUn, vooral bij lage massastromen, omdat daar de katalysatorkosten erg hoog zijn.
Het optimum in de kostèn zal dus een lichte verschuiving naar een hogere massastroom, dus grotere recycle-verhouding vertonen.
Nassahalans. Bij een ~m = 30 de condensor:
mOlls is de samenstelling van de stroom naar 20 molls butanol
10 m01/s butyraldehyde
10 mOlls waterstof
De gasstroom uit de condensor is: 10 molls waterstof 1 molls butyr~ldehyde De berekening staat vermeld op de volgende bladz~de.
,- .
.
~
-19-Bereker.ing van de Partiële condensor.
De eindtemperatuur is
T .
d
=40 C
oelr.
De dampspanning van z~iver butyraldehyde
deze temperatuur.
.0,33
atm.b~B~ een molfractie x =
0,33
(bU een massastroom van30
mOI/s)is de partiaalspanning P]A
=
0,11 atm. Ideale gaswet: P.V = n.R.T Tn
V
R.T3,85
concentratie in mOI/m3
p
Hoeveelheid die de condensor verlaat oalsgas aan butyraldehyde :: volumedebiet x concentratie •
Volumedebiet
10.22,4.313/?73
l i ters/s '\0,2658
m-'/sMassastroom aa~ butyraldehyde, die de condensor als
gas verlaat
0,25 68 •
3,85
1 mOl/sei
, iI.
· --.J / - . l I 1 ·1 I I
/ I L J I - - -_ _ -,_
-!
I
LJ----
-~
t
il.
OOrontw.N~
_ _J
)
II
iI
, " iLiteratuur 1) U.S.P. 3119876 2) .-.U.S.P. 2825743 3) U.S.P. 2810760 4) Br.P. 739263
-20a-5) U.R.Rao,R.Kumar,N.R.Kuloor I&E.C Pr.D.&D.,vol.8,no1,(1969),p 9
6) V.L.Klimenko, Khim. Prom., 41(4),(1965), p 263
7) P.J.van den Berg en V.A.de Jong, Chemische Reactorkunde,p VIII 1 8) H.C.Proc. & Petr.Ref.,(1961),3-182 en 4-130
9) H.C.Proc. & Petr.Ref.,(1969),9-155
(1966),10-180
10)K.W.Guthrie& W.R.Grace
&
Co, Chem.Eng., 24-3-'69, P 11411)M.S.Peters & K.D.Timmerhaus, Plant Design and Economics
-20-Bijla~e 1 Kosten der reactoren Straal reactor o T. = 360 C ~n
0,5
meter Kosten reactor =f2000 / m3 Kosten katalysator=
f10000/m3
Om
~engtem
3
reaciDr $20%
20
-
+20
15
9375
1875
1------25
8,4
6,6 4125
825
-- -~ -"_.'---.--~--_.~ _ .. -.. -._---_._-30
4,6
3,6 2250
450
35
3,2
2,5 1560
312
kat. $46875
~. --- ---20625
. ----11250
7812
-, .. __ .._-_._
.. ----- - - _ . -' " * -- ---_. _ ... _._ --40
2,5 1,95 1215
243
9093
-- - - --~ _.----45
2,1 1,63
1045
2e9
5093
50
1,8
1,4
875
175
4375
t
totaal $48750
--24750
13500
9372
--_._-----7308
----6138
5250
-21-Bijlage 2 Kosten der verdamper
Als verwarmingsmiddel wordt stoom gebruikt van 185'è en 10
atm.
De volgende waarden worden gebruikt:
llT = 68
oe
r verdampingswarmte = 577 x 74 ~/mol
U warmteoverdrachtscoëfficient
=
150 BTU/hr ft2 OFNa
invullen in ~ Pm .r=
U.A.öT levert dit op:A
=
warmtewisselend oppervlak.0 •
m7,67
ft 20
m
sq~t $inst.
25% 20%
tot.
20 153 18000 4500 4500 25 192I
22000 5200 5200t
30 230I
24000 6000 6000 I - . --- .. ----_ . . . " --- -35 268 28000 7.J00 7000 -40 306 32000 8000 8000 - - ---_. ---- - -- f-45 342 36000 9000 9000 f - - - - --- --_._
_
._ ..._-
-'-' ---- --- -50 380 40000 10000 10000'--,
' - J
-22-Bijlage
3
Kosten der verwarmingsavenDe benodigde gegevens voor de berekening z~n:
C = 179 ~/mol,'C voor de stroom naar de eerste reactor
P gas D. T 1= 240
"c
'
î
1 en T' zie figuur4
t/m 10. C 163 J/mol,GlC Pgas voor.0
m 50 CPgas 151 J/mol,tC voor
~m
25 Benodigd is aan warmte in BTU/hr:3600
deze waarden gelden voor de stroom uit
de eerste reactor
,
-( ~.C .flT 1 + y5 .Cp .(360-T') ) -m Pgas m gas 10550
m
BTU/hr
$inst
20%
30%
totaal
20
6,1.10 6 22000
7000
5800
25
6,83.10
6
25000
7500
6500
1-30
7,50.10
6
26500
8000
6900
35
8,14.10
6
28000
6400
7280
-_ .. _- - --40
8,95.lC? 30000
9000
7800
. _ - - - - -- - - ---,----_.- - - --- ----45
9,75.10
6
32000
9600
8320
,_ - -·0.'50
10,6.106 34000
10200
8840
-..
,
-23-Bijlage 4 Kosten der warmtewisselaar TI 1
In deze warmtewisselaar wordt de butanol-voeding van 10 mOl/sec opgewarmd tot het kookpunt.
benodigde warmte =
o
m.c
p.
( 120 - 20 ) = U .A.~lL og.gem
C = '50 J/mol,oC T2 temp. produkt stroom na 2 e reactor
PL
:BTU/hr,rt2,GFö ,e
U 150 i1T
,
temp. daling produktstroom over ÓT is afhankelijk van ~ , bv. : log. gem m~m
= 50 T 2 ::: 260'c 6Tl og 175 bC LlT1prod. 20vc
35 220°C 130 bC 30 DC=
25 170°C 75°c
=
40 DCVoor de installatiekosten wordt 25;~ van de aankoopkosten
gerekend.
De kosten per jaar bedragen dan 20~~ van het totaal.
0m
sq.ft
$inst.
20%
25%totaal
.
20
80
1000
250
250
--_._- - -.- -_._----25
65
1000
250
250
r - - ---- - --_ ... _.- .... __ .. _--._ ... _---_ ... _-- --.----.~-_.30
50
1000
250
250
1---- - _ ... • _ " -0' '-. --. --_._-35
37
1000
250
250
--
._
--
-_._
_
._-40
34
1000
250
250
--_., ... - - . . . .. - _._----_. ---_ . - -_ .. _ ..._-45
32
1000
250
250
1--. . .. - f--.--- -....50
28
1000
250
250
-ww, .
-24-Bijlage 5 Kosten der warmtewisselaar H
7
De berekenine van de warmtewisselaar berust op de volgende betrekkingen:
Gegevens:
~
=
50 C=
148 J/mol,Cc
C = 151 J/mol, 'Cm P
L
Pg.óT = 80°C
!:Ir
log. gem 120°C
LYr
2~
=
40 C 147 J/mol,'C C = 146 .J /mol,oc
m P
L
Pg T=
T 2 60 CIC T = 210 ~T 80 CIC 6T log. gem 100°C ÓT2 = 59°C - 6T1= 240"C°c
~ m = 30 C 146 J/mol, CC C PL Pg 137 .Tlmol,oC T=
165 CC JlT = 63t:t
L\T -log.gem-Voor ~
=
25 , 20 wordt geen warmtewisselaar geïnstalleerd.m
-Voor bv. ~ = 25 geldt T = 129°C
m
waardoor te weinig warmte benut kan worden.
Om
sq ft
$inst
25%
totaal
20%
20-
-
-
-25-
-
-
---T.---- - - --- -30 160 2000 500 500_
.. _ ---- -- --_._- ----35 160 2000 50(, 500 --_._----._-_._ - _.-- - - - -40 160 2000 500 500 +_. --- - - - -45 160 2000 500 500 ----~-_. -- -- -- --" ---_._--- -50 160 2000I
500 500-25-Bijlage 6 Kosten der partiële condensor H 6
~m
=50
T
2
T
-001
-M'
2
(2
60-20-60)
180
oe
40
T
2
156
----'30
T
=2
120
--'20
T 2c= 120 r butanol -577
J/gram 7'" r=
418
J/gram butyraldehydeAf te voeren aan warmte Q-totaal
~ = m
50
Qtotaal,
3123510
J/s A =768
ft2
=40
2308760
687
30
1531470
547
20
993490
354
0
m
A $25
%
20
%
tot.
, --I...;20
354
23
00
575
575
1--- - ---". I . ... _ . ... _------ ---25
418
I2500
625
625
I I.
_
.. _-_. __________ -1_ --- --- ----30
547
i
!3000
750
750
- - --35
617
35JO
875
67
5
- - - -- --- -f--- - - ---- - - ~ .. __ ._.----~ ._- -- -.. ~-_ .. _._ .._
-40
6
'2
7
4000
1000
1000
---_.- --- -_.--._--_._--45
7
21
450
0
112
5
11
25
- --- .-... -.- - . .. -._~ --~ •.. _---1--- -- ----50
79650J
O
12
50
12:50
( , r ' r ' '-~ \...
.
r • I , . ~-''-"
-26-Bijlage
7
Destillatiekolom. T 8Voor de berekening van de diameter van de kolom wordt gebruik gemaakt van de ~olgende formule:
~
•
(B~).
22,4 • 1 0-3• T. 4 .m doorsnede = w=
dampsnelheid T =90
IC ~ =9
m 3,14 • 273 • w ~5'n
/
s •R
=
refluxverhouding =~5De doorsnede wordt dan 1,4 meter. Het aantal schotels wordt geschat op :
~ = 50 x= 0,2 q= 1 aantal m
=
40 0,25=
1 30 0,33 1=
25 0,4 1,2 20 0,5 = 1,2Om
schoteü totg
81 20%
20 10 4500 900 --- -25 12 5400 1080 30 18 8100 1620 .. _.__
.-. ------ ---_ .. 35 20 9000 1800 40 22 9900 1980 -" -45 24 10800 2160 --- ---50 26 11700 2340 schotels 26 22 18 12 10 I ! 1· jI,
iI
-27-Verwarmingskosten. Bijlage
8
a) Stookkosten van de oven
De benodigde warmtehoeveelheden in BTU/hr staan
vermeld
op bijlage
3.
de kosten per jaar worden:
o
m .8000.1,055.103.1006
76.4,18.11.10 .3,7.10
8000 = aantal uren per jaar
1,055.10
3
= omrekeningsfactor BTU naar Joulesolieprijs = $0,1/3,7 kg olie
75% efficiency
b) Verwarmingskosten verdamper.
De stoomkosten volgen uit de formule:
o
m .r.3600.8000.1003
.
0,5.1000.870.1,055.10 .90r = verdampineswarmtä butanol = 577 J/gram
efficieney = 90%
warmteinhoud stoom'= 870.1055 J/lb
kosten stoom = $0,5/1000lb
. c) Stoomkosten in de reboiler
Voor de berekening werd gebruik Gemaakt van de warmtebalans over de destillatiekolom:
~.G .(T. - 75) + ~ .r
BA"- ~ BA.C .(75-T.)
mBA Pg,BA l mBA m Pl,BA
l
o
• (
R + 1 ) • rBAmBA + Q 'stoom = 0
T, invoer temperatuur van de voeding 1
BA butyraldehyde
.
) , -r verdampin~swarmte R refluxverhoudine -28-Bijlage 8In de destillatiekolom T8 wordt
9
mOl/s butyaldehydeen (~ - 10) mOl/s butanol gescheiden m
Uit de condensor komt 9 mOlls butyraldehyde met een temperatuur
van 75°C en butanol verlaat de kolom met een temperatuur van 120
oe.
De term ~ .(R+1).r
BA is de condensatie-warmte in de condensor,
mBA .
die gelijk is voor de verschillende molenstromen ~ •
m
Qstoom is de hoeveelheid warmte nodig voor de reboiler.
De kosten per jaar bedragen:
Q
+ ~ .8000.3600.100 stoom m870.1055.0,5.1000.90
De eebruikte stoom kost $0,5/10001b en heeft een te leveren
warmteinhoud van 870 BTU/lb.
De warmte-efficiency is 90%.
De verwarmingskosten zijn dan:
~m
rvSRDAHPE:R OVEN DSST. [OLmI 20 14886 40000 17600 ---~ . .. _ . ._---.-- ---25 18000I
... 45000 -- . . . .. - . _ . ._.14689 _-_." . . .__
. -- ..r
-
I 30 22329 49000I
11166 .'-- . ---"I
.. ---I
._---35 26000 53000 8230 _. _ __ M_ • • _ · '. _ , -,'-.-- .. - .--- M'_' ... .--- ---40 29772 59000 5545 _ .. - -_._. ... - ---.'-- -_ .. _---_.' _.---_.-... 45 33000 64000 3478 . . _._ ... _-_ .. _-'----' --,-, ----.. -.--. ,_.- ... - -- .. --- ' .•... ----_ ... _-_. -50 37215 70700 1?65[ -, r--" I
c -.
r-1I
V:::RDAHPER r---OVEH r,
r ,-'L ~=
20 r:J. H1 4500H4
5800 ( - , ( ( 25 30 35 40 45 50 5200 6000 7000 8000 9000 10000 6500 6900 7280 7800 8320 8840 ~~~.';'CTORE~I R3+5 1875 825 450 312 243 209 175 I E?ALYSATOR 46875 20625 11250 7812 6093 5093 4375r----.
'"
.---t
- - - + - - - + - - - I - - - + - - - + - - - . . l . - - -....
_~!
1:T • 'i! R1+7 250 250 750 750 750 cmmENSOR- -
H6-t
575I
t
-750 875 1000 625 DLST.KOLOH s'r00i1 VOOR V:G}WAi-IPER ~- -01IE VOOR O'EN STOOM VOOR DESTILLATIE ~~~~,AL IN $ T8 900 1080 1620 1800 1980 14886 18000 22329 26000 29772 40000 45000 49000 53000 59000 17600 14689 11166 8230 5545 133261 112794 110215 113059 120183Afzonderlijke kosten en totale bedrijfskosten per jaar
in dollars als functie van de totale massastroom.
750 750 1125 1250 2160 2340 '33000 37215 64000 70400 3478 1265 127135 136610 [ B\jlage
9
I I\) \,() I[ ( ( (
LEVEL lJUL67 OS ALGOL F DATE APK 20 1972
SiJURC E P l~ ûG K l\ fJ, PAGE JO 1
SC SOURCE STATEMENT
uuuLlu ûu,)ü0 UUlJi)l u ;ju02 \.JU'J03 uvUU4 UU'JU6 lJuiju7 lJUUU9 (J'JO lL' lnJU1Z UJJlI1' vJJl5 (',)d 1d JIJ J 19 ~Ju021 i.; J'J22 u-J:; 23 l,u:)25 00026 uud28 /.JUU 3,j' 0)B1 .... 0') 33 ll\)J 36 uJ')37 l,u039 uûU41 ûuJ42 liJu43 ÜU045 lJJU47 ü:JJ4d uOllSl liuu53 U0054 uUU 56 uU05d ()\JU61 VUvö3 UU:;64 UOOóS ÛOü6b v0067 uu067 UuG68 'BEGIN'
11 PRO C E CUR Eli 1\ L GPUlT ( A ,8, C ,0, E , F ,G ,H , I , J ,K , L , M ,N , P) ;
'Vi\L'JE' D,E,F,G,H,I,J,I<,L, P
' IiHl:~ER' K,L,tJ, P
'STRING' N
f R é 1\ L f l~ , B ,C , D , E , F , G , H , I , J ' C () 0 E • ;
, P 11 0 C E OU KEf i-> LOT S ( PS, P L ) ;
'VALUE' PS,PL; 'INTeGER' PS,PL;
ALG P L UT ( 1 ol', loC, 1 00, 1, 1, 1, 1 , 1 , 1 , 1 , PS, P L , 1 , '( f ,) , ) t , 1 ) ; • PRO C b)'J ;{ L.: ' ? UH ( X, 'f, ! r al I; 'V /\ L U E' X, Y ,lP l: N ;
, R [;.4 L I Á , Y ; ' I I-Jf [; li [f~' r P 1: I'i ;
AL G P L IJT ( 1 oJ, 1 0
u
,
i 0 0 ,x
,
Y, 1, I , 1 , 1 , 1 , I P E ~J ,1 , 1 , ' ( 'iJ ' ) , ,2 ) ;'PiHJCEJUIU"':' FACTlH(i-CT/U ; 'Vt\LU[ ' FCTI{; 'f{EAL' FCTR;
"L G f) UH ( 1 • .), 1 0 ij , 1 • I) , FC T:~ , 1 , 1 , 1 , 1 ,1 , 1 tl ,1 ,1 , • ( • Ij , I ' , J) ; ' PRl1CEIJURL:' 1-i.IEIC(X,Y,FCTRl; ' REAL' X,Y,FCTi-~;
AL GP LO T ( X, Y IFC TR, 1 t I, 1 ,1,1, 1 ,1,1,1 ,1 , • (
'
Ij
'
)
,
,Lt} ; 'PRUCEour·:E' [JFFS::TI XIJ,XF, vu, YF);"JAllJE' XLJ,XF,YJ ,YF j 'KEI~L' XC,XF,YC,YF;
:\LGPLLJT ( 1.J , 1.,'), I.U, xu, XF, Yt':, YF, 1,1,1,1,1,1, t ( • ~l' I t,S) ;
'PRGCEOUi{E' M,\RK(X,Y,H,MRK,ûIR,N); 'VALUE' X,Y,H,MRK,DIR,N;
'f':'c/\L' X,Y,H,DIR; 'Ii--JTêG[IP (~RK,i~;
1\ L SP L LJ T ( 1 • ,), 1 •. }, 1 • :j I X, Y , :i ,t) lP, 1 , 1 , 1 , ~ R K , N ,1 , , ( 'ti ' ) • ,7 ) ;
'PRLlCi:OU1\c' SYI't:J,Jl(X,Y,H,TEXT,OIR,N); 'VALUE' X,Y,It,;J{ i(,N; , i{ I~ AL' ,\, Y, H, iJ IR; 'I NT f GE P. ' i'I; 'S T;~ I "i C' T F X T ;
ALGPLUf( l .J, l.l..i, 1.u,X,Y,H,UiR,1,1,1 ,1,N,1,TL2XT,ul;
• PRJCEUURE' r-lUI-13;-:R[X,Y,H,FPV,OIf~,N); 'VALUE' X,Y,H,FPV,DIR,N;
, i{ cAL' X, Y , li , F r v , U 1 R; ' I N T [G L f~' i'J;
Al GPL tJ T ( 1 .'J , 1 • J, 1 • ,), X, Y, H ,
r
Pv
,
[)
I P. ,1 , 1 , N ,1 ,1 , , ( '0 • ) , ,9 I ; , PRO eED U K E' A X I :; ( X, Y , TE X T , ij , A XL, J IR, F I R S TV, I) c L TA 'J) ;'Vi~lUE' X,Y,I\I,AXL,OIt{ ,rrr~SfV,UELTI\V; 'INTEGER' N;
'R:::AL' X,Y,!,XL,JII<,FIRSfV,û~LTi\V; 'STRINC' TEXT;
1\ L G PLU T ( 1 • Ij , l.u, 1.0, x, Y , 1\ XL, 0 IR, F I R ST V, () ë L T l\ V , 1 ,N , 1 , 1 , T E XT , 1 () ;
'PROCECURë' SCi\LL:(I\RR,AXL,N,KI; 1\I/ILUc ' /\XL,i'J,K; 'ARRAY' AI-<H;
• Rt:Al' AXL; 'INTEGeR' N ,K;
AL G PL OT ( ti RR ( / 1/ ) , 1. (I , 1 • J ,A XL, 1 , 1 ,1 , 1 ,1 ,1 , rl , I< , I " ( • (; • ) , , 11 ) ;
'PROC:~URE' lINES(XARR,YARR,N,K,J,LI; 'VI\LUE'N,K,J,L;
PROCu LUi) PRGC,j 11'1 Pt~CCiJ 12,) PROCL; 13D tJRCCl! 14') flLCTu Iut ) PLGTü20(J PLeT\" 3u:) P!l eco 1 e,) PRCU,19,) PROCl 2,)) PRCCu21'j PRCCû ?7'; PRCCU 23') PRCU' 2 /t') pp.eCu2~') PRCC'~ 26:) PHCCC 27U PRCCc.280 PRec\.! 29') I'RCCJ32\ PRCC::331J PHOC,--, J4;) PRCCU35(} PRCCC3ó) PRCCU370 PI{CCO 313(} PI:CCC 390 PRce'...'t"'') PRCCU41') PftGClJ42'J PRC~ 4 P90~04/t
'Ar\RAY' XARR,YAF.R; 'INTEGER' N,K,J,L; PkCC046'J ' i3E,;IN' 'rNT~,;ER' 'Af~RAyf INT(Il:41l; HlT(/l/):==N; INTU2/):=K; PRCCû47/)
UH{/3/):=J; HH(/4/):=L; Pf{CC04û')
ALG PLU T { X 1\ I~ R ( / 1 / ) , Y A R R ( / 1 / ) , 1 • 0 , 1 , 1 , 1 ,1 , 1 ,1 ,1 ,1 , 1 ,I t'i T ( / 1 / ) , I ( I ij , ) , , 1 2 ) ; P HOC Ij 4 91)
I END' ; PROCu5G')
11 PROCEDURE" L.\5PLD;
ALGPLOT·[1.J,1.J,l.O,1,1,1,1,1,1,1,l,l,1,'('u')',13)
'PROCEDURE' CALCOMP( IBR,LENGTE,AANT,N,X,y,LINTYP,DOOL,FACTI; 'CUMMENT'
-:""i"
c'
t
[l
sc
i).j Jo8 'JU068 uuJ 68 UüJ68 UU068' OUJ68 üC:J68 U0068 UU(;öB uUU68 UJûö3 0006d U'jJ63 UUJ6t3 VO()btl 0,hJ68 l.vG68 00068 00)68 Uû()ó8 Vl.;()6t3 00iJ68 v(J>j68 00u6i3 CUü68 J(}')6i3 uQU68 00068 uvu68 00 J68 OUJ68 OU:JbU OOtJ68 Ul! ')68 00U68 00(.'68 VU068 OU068 ()iJfj68 JUIJ68 ÛO!J68 lJVL:68 uurJó8 00068 UUU68 00068 U0008 OOu68 ( Lr
r
r
[ ( l [ ( SOURCE PRCGRAM SOURCE STATEM~NT DOELHET PLOTTEN VAN MEERD~RE SERIES PUNTEN tX,YI IN 1 GRAFIEK
D.M.V. JE CALCOHPPLOTTER
B ESCdH rJV ING VAN DE PARM1ETf:R S
I~R - 1 VO,1R SMAL Pf.PIER
2 VDJR GREEO PAPIER
L~NGH i\1{iZAV ;~ET GREtJl[N (/1:2/1 DIE tJ[ LENGTEN 8eVAT
(Cl EêNHEOthl VAN 2 C~.I Vf\N I)E )(- i{ESP • DE Y-AS
Af\iHAL PIYHb'J {X,YI PER SERI E
AANT
N t. ~; JT 1\ L T (; P L LJ TT E N SER lES P U NT E iJ
X V
AR~AV MET GRENZFN {/l:~,l:f\ANT/} ulE DE A8SCISSCN
VAN iJt: PU:'lTEN MOET GEVf\TTEt~
- '\RRAY MU ,~!{ENzr:f\I (l:~.l:/\.'\NTf) uIE DE ORDINATEN
VM·J OE PU:HEN r-lOET BEVATTë:'J
UNT VP - A~RAY ~~T GRENZEN (/l:N/) tJI[ U[ CUDE'S MOET ~EVATT[N
VOilR DE VURM WAAR lij OE VERSCHI LLl:NOE SER I ES PUNTEr-.
:'ltldE'1 WURLJEN GE PldT inOL
FACT
OFMERK!NGEr~
(ZIE OPM. 2)
- B 0 J L !; I\f ~ :\ R ,; .'I v MET G R Er U EN ( f 1 : 2/l
dd·)L (/1/1 MOE T "TRuE" ZIJN \jANNLE R VUuR DE X-AS
SCI1I\t.LFAC TilREN vJORni:N ,JPG [GE: VEi'i
UOJL{/1/1 MOET 'FALSE' ZIJ~ ~ANNEEH DE SCHAALFACTOREN
>\!::T SCJ\LE ~1JE TEN \111RuEN GEREKEND
ZIJ ,1EHL1EVt:r~ !JAN NIET TE W()I~üEN INGEVlJERD
EVt:.'Ull VJUK OE Y-AS SOUL( /ZIJ
- f\RRAY NET GRENZEN (/1:4/)
FACT(/l/) iS DL X-~AARDE ~AAR~EE OE X-AS GEGI~T
FACTI/2/l I S DE SCHAALEENHEID OV[REEI\KOME/\D MET
2 CrI OP DE X-AS
EVENZO FACT(/3/) EN FACT(/4/) VOO~ OE V-AS
11 HET AANTAL TE PLOTTEN PUNTEN PER SERIE MOET CC~ST~NT ZIJN
IS DIT NIET ZO, DAN KAN DAT wORDEN ONOERVAN~EN DOOR EEN PUNT
M[ERC~RE MALEN IN TE VOEREN
2) ZIE V.JOi{ UITGEBREIDC i:lESCHfUJVING Vf\N DE PM~AMETER LIt\TYP
OE :1ESCHRIJVIN;; VAN DE PROCtDURE U;JES UIT uE PLOTTERHANDLEIDING
VAN H2T R~KENC~NTkUM VAN DE T.H.
31 [lIJ DE Vi::RKLAP,rNCEI~ w HET HlJOFJPROG;{AI~r~A MJETtN tJOK
COCE-VERt<.Li\R HGEN V[~m~KO~lEN VAtv. OE PLtJTP~ûCEOURES
PLOTS, F:\CTUR, PLdT, SCALE, AXIS, UNE3, SVMflCL, NUf'lBER EN
LASPLJ VAN HET REKENCENTRUM VAN DE T.H.
VERDER IS BIJ HET GtB~UIK VAN OE CALCCMP-PLOTT[~
SPECIALE JU~CQNTRUL VEREIST
ZIE CAARVUJR OOK DE PLOTTERHANDLEIDIH~ VA~ HET REKENCENTRUM
( (
( ( SC 0006B 00068 vu0613 IJUOó8 uüv69 \10071 00072 lJU073 uuu74 vv07S uJu76 uuû76 vu076 UiJ J 77 uV\J78 00d79 JU Ul3u v(JOU0 uUulH uuUB2 U',IJtl3 uU08lt U(I\)85 -., t d(;tl5 U0Ji36 l,.'Jüd7 uJ'JcHl iJ.J 'J89 JU09U dOu9J u l'\) 9 1 uVJ92 VLll,)93 l"UJ94 0uO<)5 vU\J96 J0096
o
û:)96 UuJ97 U.JJCJ8 IJUU99 uU1VU Uu1Û1 uuiuZ lJU1u3 00103 00105 UU11J7 . { SGURC[ PKO~RA~~ SOURCE STATEMENT---'PRCCECURE' C~LCOMr( I~R,LENGTE,AA~T,N,X,Y,LI~lYP,3CCL,FACT';
, Ir-.. T t G E:=~ , 1 2 R , MIl H , rJ ;
'INTeGER' 'ARRAY' LlNTYP; 'AR~',AY' x,Y,LEI~GTE,Ft\CT;
, HOOL E/1N' 'MRAY' 800L;
, i:l EG IN ' , A K R A Y'
x
X , Y Y ( / 1 : A A N T + 2/ , ,XR , Y R ( /1 : A A N T'~ N + 2/ ) ;'INTEGER' l,J;
PLUTS(IeR,(LE~GTf(/2/)+5)*a.7e7);
FACTiJR(G.7371;
'FOR' J:=l 'STEP' 1 'U~TIL' N '00'
"FOH" 1:=1 "STipl. 1 "UNTIl" AANT "DO'
" BEGHJ" Xi{( f (J-ll "'!\AiH+IIl :=x( I J , I n ;
'fR(/(J-IH'AANT+I!)::::Y(/J,If) ;
"ENC";
PLGT(u.0,LENGTE(/l/J,-3)j
'IF' JuOLIIlll 'THE;J'
" l3 E IJ IN II :< i ~ ( I .'\D,,~ P rJ + 1 I ) : ::: F 1\ C TI I 1 I) ;
XR(/ftlNT*N+1/)::::FACTI/2/);
'GJTU' TiJEë;
'END' ;
SCAL[(XR,LENGTE(/l/l,AANT*N,l) ;
Hlet:: 'IF' ,3IJJU/2/l 'TIJEN'
11 8 ~ GIN 11 Y K 11 .tl.-\!H f~ N + 1 Il :
=
F ACT ( j = I I ;Y~I/AANT*N+2/):=fACT(/4/);
"GDTe" VEt{;)ER; , EtW' ;
SCALEIYR,LENGTE(/2/1,AANT*N,11;
VERLlER:
XX(/-\lNT+l/):=XRI/AANT*N+1/);
XXI/4ANT+2/1:=X~I/AANT*N+2/);
YYI/AANT+l/I:=YRI/AANT*N+l/);
YY(/lANT+2/):=YR(/AANT*N+2/);
A X IS ( IJ • ij, '.J. 0, 11 ( 11 Xli) ", - 1 , L E l~G TEl / l I) ,.27 û. () ,
x x
(
lA AN T + 11) ,XX ( f A AdT +2 I ) 1 ;A X I 5 I u. U, IJ.;}, , I • Y , I ' , 1, U: ,'JJ TE ( 12/1 ,u. J , YY I I Ät\ iH + 1/ I ,YY ( I A A f\ T + 2 / I ) j
, FtJR' J: = 1 'S T EP I 1 'UN TI L' N '00 '
"t3EGli~" "FUR" i:=l "STEP" 1 "LJNTI L" AANT 'DO'
"JEGli~" XXI/1I1:=2*XRI/AANT*N+1!l-X(/J,I/l;
YY(/I/):=Y(/J,I/); 11 ërJ D" ; L IN E S I Y Y , x x , 1\ A~ T , 1, L INT Y P ( / J / ) , J) ; , END' ; L/\SPLUj 'E~O' Ci\LCmIP;
'PRGCEûJRE' LINE(O,N); 'VALUE" D,N;
' INTEGER' C,N; 'CJDE';
'P~OCEOURE'RUNNER(X,N,H,F);
,.
I"'-1 {
c
( l sc vOlua U0111 U01l2 UUl13 00115 OU 118 u01l9vu
120 UJ 120 uUl21 U0122 00123 U0124 U012-=t tJv124 liu125 vV 126 00127 \.J0128 Ou 129o
u
130 uv131 v'J132 00133 U0134 00134 (.IJ 134 ,JU 134 vU 134 (Jü 134 UU135 v0135 UVl3:5 vU 135 0J13'J uU136 () u 137 u013d \)0139 VU14U U0141 \..IU 142 u0143 0u145 UU147 uJ149 00150 UU151 ( [ l (-Ir
StJURCE PRlJGI{AM SOURCE STATEMENT'VJ\l ûE'N,H: 1 IrnEGERl/j: 'REAL'H:
'ARI~AY'X:
1 PllOCECURE' F:
(
' SEGIN" INTEGER' I,J:'ARRAY'S,P(JC:NIl ,KU G:3,.,):NI);
'FOR' 1:=01 STEP' l' UN r IL' r~ 'OU 'P( II 1 I :=X( /l /l :1: =u iS( I,j/' :=1;
L1: FIS,PI;'FOR'J:=0'STEP'1'UNTIl'N'OO'
' BEG1NfK(/I,J/I.:=H*3(/J/I;'IF'I'LESS'2'THEN'PI/J/I :=X(/J/I+K(/I,J/)/2
, ELS E' P (f J 1 I :
=
X I IJl' +K ( I I, J 1 I11 END" ; " I F ti I" L ;: SS" J 11 T H t N ••
' BEGIN' 1:=1+1; 'GLJTO' l l
, tNU' ; , FOR ' J : = U' STEP' l ' UN TIL' N' OU'
, t3 EG IN 1 P (/ J / , : = X ( 1 J /l + ( K ( I IJ, J 1 1+ 2
*
K ( 11 ,J /l +2*
K ( 12 , J 11 + K C 13, JI I , 16;X(fJIl:=P(/J/I
" Erw"
' END' RU~JNER;
' INTt::GE.'\' I,J;
' It\TEGER' '/\RRIIY' LINTYP(fl:7/)j
'ARRflY' VOJRI-J(/,): 21l;
'Af~R~Y' X,Ytll:7,1:U11l ,LENGTEUl:21l,FflCT(fl:4/!: ' AI<H/\Y' l C/ l:7,1:121/):
· t3(GLEA·~' ' ,\RRAY' 311ULI/1:21):
' RUIL' R,KJ,FLOi·M,S,CU0JC,H;
tPRCCEDJRè' VJI\,HG,TI;
' M RIIY' G,T; t.JEGIN' GI/ l/):= S*KO~EXPC-;'175.6/T(/2/1)* (1-TI/1/» *3.14*R**2 IIFLGW~*0.G22~*TI/2/)* ( l -+ T 1/ 11) )/273 I; G(/2/):=-(55.u~4t 3+a9.1*T(/2/)-7.6'-2*TC/2/)
*
T 1/ 21 ) + 35 • 87" -6*
T ( /21 1* T ( /21 ,*
Tl /21 ) ) *EXP{-5l75.6fTI/2/11*{ l - T ( / l / l ) *3.14*R~*2*Kü*s*caNC 1 I F La
(J M'i< ( 17 <):;< ( 1-TIl 1 I ) ) + 1 ') 2. 3*
l ( /11) I ) ; • UW' ; Kl):=5.2B6; $:=633; R:=u. 5; CCNC:=4u.475; I: =u ; FLC.-JM:-=J5; 'üEGIN' 1:=1+1; J:=I;INARRAYlû,VUORWI; INREAL(0,HI; CUTARRAY (1, VJURW I; LINE( 1,2); XI/I, 1n:~VOU~W(/d/l j Y C 11, l n : =VlJORW (/lil : Z (I I, 11 I: =VJORW (/21) ;
r
P4GE U04[
c
~r
[sc
Ou152 Uu153 l.,U154 u0156 llU 157 V0158 00159 ü0159 iYJ 15'1 01]159 ÛJ159 OJ16J {jv 161 uCJ162 uU164 UU165 uU166 vu167 UÜ167 \),)l6t3 UU169 (jUl 70 vU171 ut; 172 Ou173 00174 00175 I.JU 176 uUl77 uU 178c
(r
('r
-SdURCE PRUGRAM SOURCE STATEMENT PC"P: KUNNER(V8~RW,2,H,VORMI; J:=J+l; (Ll r A R RA Y ( 1 , V tl Cl Rw); L 1 N E ( 1, 1 ) ; X(fl,J/I:=VûORW(/uf); Y(/I,J/I:=VUORW(/1/1; Z{/I,J/I:=VOORW(/2/1; IJ F' VOIJRIH I I I l ) 0.1564 'TI-EN' "JEGIN" VOr)K.J (/2/): =6] ~ . l j ;[ELFT: RU,\jNEj~(VIJURw,2,d,VORt~);
J:=J+1;
CUTI'RRAY(l,VLJi)R~II; LINE(I,li;
X(/I,J/I:=VUJRWI/J/ I ;
Y(/I,J/):=VJJI\\I(/l/l;
l (/ I, J / I := VilUihl! / V I;
'[F' VUdRvH/0/1(:l.9')')9
'T hEN' 'GU TIJ' CEL FT;
CU T S TRI 1\1 G ( I , , ( , KL A AR' )' ) ;
Lr N [ ( I , I, I ;
'é.'JD' ' ELSE' IG,JTU' POMP;
, END I;
LEN~TE(/l/I:=14;
l ENG TE (J 2/ ) : = ,] ;
r
'FOR' J:=1'5TEP' 1'UNTIL'I'DO' llNT'I'P(/J/l :=0;
EGel (f 1/): =l.J.JdU/2/1 : : 1 FALSE';
CAL CC i'1P ( 1 , L ENG T
=
,
121, 1 ,x,
Y , l 1 N TYP, 1:)1] 0 L ,F ACT) ; CAL CC MP ( 1 , L EN G TE, 121, I, X, Z , L r NT YP ,[lLJ 0 L ,F I\C TI ;1 tNC' ;
(
r
r.
r
r
~
[
I II;
I'
[' (r
[ (c
( ( 16 H 16.
'
( WATERSTOFI
1I
BUTANOL BUTYRALOEHYDE•
®
I®-_I
SYNTHESE ~.---~-.---.~---.--.---.--r---.--r---,r-,---~I VAN BU!YRALDEHYOEHll WARMTEWISSELAARI H41 VERWARMINGSOVEN IH61 CONDENSOR
H2, VERDAMPER R5 REACTOR WARMTE
-I
H7 R 3 R E A C T O R . WISSELAAR DESTlLlATrEKOlOM CONDENSOR REBOILER T 111 DESTlLlATlEKOLOM H 12 CONDENSOR H13 REBOILER Tl~ ABSORPTIEKOLOM t171 DESTILLATIEKOLOM 1 WARMTEWISSELAAR HlS CONDENSOR 16 WARMTEWISSELAAR 19 REBOILER Figuu:::, 1GGRO~rVELO 'I·
CV
in ATAA.L.DUUM . DJ in 'e
r 1 ! '....J • 1 , I I '
'--( ) ( ) ,', " 'r Ulo" .00 .sc CONVE~SE - - - , 2. oe (. SL' 3 00 4.CC' ". sc -~-r--S. L ilC R :~ACTORLE!!GTE IN m;1'EHS~
T
\/
P
l-j--nl
figuur 3Voor ~m 20 mOl/oec. iR nodig cor.'/e!"sle
·
0,525
..
f t..
"-
0,4 30 "..
..
f t-
0,33 35 "..
..
..
·
0,28 40 " " " "-
0,25 45 " " " " " (J,22 50 " "..
"·
0,2'j
i ) (-',I
\ i\
iI
i . --" ~m ~ 50 ~ru ~ 45 ~:n < 40 ~m - 35 ~m < 30 ~m - 25 ~m • 20 n )'-. ID o ox> o o o o . .,. " .. u' '" <> <> '" o .00 o o o o o o <r' CD o o o '" CD o o o o CD o o o CD '" g o o o ., '" o G o '" '" 2.00 ~.oo 6. ('a TSKP~rtATUUR in K. ._~----... 8.00 10.00 12.00 1~.00 X
STVP
16.00 13.00 r'IGUl'H 4.C.&T. pror1el~n voor
~1D.20. 20.00 22,00 2~.OO REAXTORLElIGTE 1n m.
RLD
FIGUUR 4. L ) ) ! . 2S.00Ol
I , • I "--,
....
o o o ;: o o o '" ~ o o o o ". o o o (, e. ".
u> " , " ,. Il' '. DG 0' e.J
o,ao CO~lVERS I ï:;. 1.6 ... ; Z.40 J.2C ",ua 5.6~ XSTVP
.--"
---- -6 40 7.20 'a. DO a. '30 9.60 10.'.0 1I REAKTORLSI1GTE in m.RLD
02
.1 ~. I, _0 n
""
lfr CJ .:.. ... ~ ,~ <0 <j Co ... :Y <) c C :r '" <J e có " ,', ( , 0' " r;: --'--~---~---r---r---r--~---~---~r---~---r---~---r---~---~ u.oc o.~c 1,00 è 00 2 Sll "] oe 3.1'",(1 X -- 4 00 i.SC 5.CO REAKTORLS,GTE in m.STV
P
RLD
02
CONVERS It:. II'~ , \ n 0 CJ ~ <-' Q 0 '" ., 0 ~ <-> ct< '" co 0 Ó :J' '" <-> 0 ó ." , " " n ,. '" ( , " <, 'r
.
, ,00"
o " o g ó 0' " oTr;,'li'I':UATtlUli in K.
0.50 1,00 1. 50 COllVERSIE. 00 .. 2. sa 3 00 3 sa X
STVP
1··rGrn!~ 7. C.~':I. rl'\lr~el~n voor 1\,·35 • 4,00 ,,50 5,02 5.50 R2MTORL~!iGï'E in m.RLD
~ !. ". 6,00 6.':10 II0
2
r, t.,:, n'>-.J
...
" ü " ., u Cl 'r~:::f'E;tAtt'~i[1 ln X. ~ :-r. u ~ 0' " ., <J 0 0' CJ 0 ~ Cl CJ c:i '" '" CJ 0 Ü '"' '" 0 CJ 0 '" '" 0 0 ó .00 '" Cl C c,...
Ó " rJ é ". {J Ó 'J 0 a.SQ Cm:VERSE.('
1/
• j ti. :'i,; 1. 00 ;.lr;,.\ C: •• \"~. l'nlr1r'1'~n V,1lH' ~ru .. 40. J -00 4.00 'l.SO 5.50 6, (10 tl.se 11 REAKTOP.LSlIGTE in Cl.STVP
RLD
02
:.' ... ,' t.t- J '.('" t .• T:·;Mt·l·:;L\TUt"~ in K. i j \"~J , ) " U' (. ... ~ " 'j 0.'
~
\
a u "-~ Q 0 ei 0, '" <> Q ei ... '" 0 c ei ;: <> 0 eiW. --L---r---r--00 O.!jO 1,--00 ----r---r---r---r---r---1. !jQ 2.{lO (.~:) 3.00 'l.S\) ---r~~.OÛ ---r_---\i.SC -,---~---,_---~r_~----~ 5,(10 5.50 6.00 6 'j(t 11
X REAHO;tLEIIGTE in m,
s
TVP
RLD
02
CONVi:RSIE, ~ ci 0' 0..
c. " .,. '>'-.
/
( , I. J 1., ::J. _._':'l"'t~~~_______
.--,-..,..,..---
...
~--._-.. _----... --.--.-
--.~..
_. ,"--
..
~_.-.-..
.. .-
....
,
--r . " w 0 .r " <0 cJ " C. '" '" <.> ... .,; ~ " <.> c:: '" "' 0 0 0 0' '" 0 I • I 0 ei ~ '" 0 0 ei . 00 o. ~0 1.00 1.5l1 2. QO 2.~(l , 3. (IC 3. ':10 ~.oc ~.S0 , 5. 00 , s. St' , 6. ~C .~ a X ftEAKTORLENGTE in m.
S
T
V
P
tt
R
L
0
C2
~ 0 CO~IVBHsrs. ,~ N c:: or '" ei c. 0, 0 ':': ~ '"..
I ..,/
( J e,...
,I
"r
" . ,. - ... orr~_.-~..,.,...,,~ .... ...,..._.-~.--~ ... - - - ------ - .. - ..... ~.-... - ,..,.-',,... ,- ... - '~""""~' .. .,...., ... ,._. --"-,.,~ -- ... ,~'--..,.'--._~._-" . .,.... ... ~---~: ... _-.. -._r.·· __ ' __ ·'. _ _ .·_·_·· -.-•.r
Ti
35 I!
i [C:::;'L~;; nr 120 - 1 CS r:'" ,,""v75
- 68 - 45 - 30 1t: - .I - 7 ,,
!-: . ~ 100')r
..
\\
• \ ~ " \\.
, '\. \\ \, .-:.----..~---' -1.
-
_
.-/ •
r
( (","-/T
A
LE
KOSTSN ...._
,----
...~
".. / , . / /,,,,
.
,
. '""
- , //..
_./.,,/. ~,..,,-.-...-
. //VETI'.1ARNING""O / _ "" STEIl ... __ .....----
...
.
_
----_
..._
... .._
... -_ ... ..---..·---A'ÄNKo
oP
+ InSTALLATIE KOSTEN--_!l.
KATALYSATORKOST~H • - - - - " - - - ---•• 8 . • _ _ -_ _ _ _ _r
?IGLTUR 1-1 ,l"'ZOlID ";:11 Y1~Z lWST}m2..
3
4
.
reC-~c.\e. ver'nOUdiNcJ_L.... , ~ l ~1 H
-o o o N ...-, !2: [:; r -j U) 0 , '