De produktie van koolstofdisulfide

(1)

,

J;~t,t

TU Delft

Delft, februari 1994 P.A.P. te Pas Nassaulaan 98 2628 GK Delft tt 015-568072

Faculteit der Scheikundige Technologie en der Materiaalkunde

De produktie van

Koolstofdisulfide

Fabrieksvoorontwerp behorende bij het college

'De Chemische Fabriek' (st44)

FVO 3028, februari 1993

M.H. van der Pol

van Bronckhorststraat 17 2612 XT Delft

(2)

Aanvulling FVO 3028

Van der Pol/Te Pas.

De ontoelaatbaar hoge druk van 25 bar in toren T22 dient teruggebracht te worden naar 1 bar. Hierdoor wordt compressor C20 overbodig. Wat verandert er hierdoor nog meer aan de randvoorwaarden?

Er komt hierdoor te vervallen: • compressor C20

• expander C28

• warmtewisselaar H21 • warmtewisselaar H29 • warmtewisselaar H26

De expander C27 bracht oorspronkelijk de druk terug van 25 naar 4 bar. Deze wordt vervangen door een compressor die de druk van 1 bar~ naar 4 bar zal brengen.

De hoge druk destillatie kolom zal worden vervangen door een gepakte kolom, die de twee fasen bij 1 bar zal scheiden. In deze kolom zal het topprodukt bestaan uit voornamelijk H2S en enig COS en het bodemprodukt uit CS2 en een rest hoeveelheid kerosine.

Deze ingaande stroom is alsvolgt samengesteld: massafr.

*

0.1253 0.8665 0.0075 Kerosine 0.0007

De grootte van de stroom is 3.296 kg/s. De temperatuur van de stroom is 20·C. Bij deze temperatuur is de molaire gasfractie: 0.196.

De temperatuur van 20· C wordt bereikt door de warmtewisselaar H15 dieper te laten koelen. De kolom is uitgevoerd zonder reboiler en met een condensor of koeler (H23) op de top van de kolom. Deze condensor zal het met het gas meegevoerde overgebleven CS2 en kerosine

condenseren en koelen tot 10· C via een fasenscheider in de kolom terugvoeren. Het topprodukt wordt teruggevoerd naar de kolom T12.

De kolom T22 bevat een gepakt bed om de twee fasen optimaal te scheiden. Het aantal 'trappen' is niet berekend in deze aanvulling. In het gepakte bed zal de vloeistof omlaag druppelen en zal zich verzamelen op de bodem van de kolom.

Het ruwe CS₂uit de bodem van de

stabilizer

ofwel scheider zal met een druk van 1 bar en ongeveer 20 graden Celsius in een opwerkkolom worden gevoerd waarna het als zuiver topprodukt zal worden afgedestilleerd. De bijprodukten verlaten de kolom via de bodem. Het eidprodukt kan eventueel nog gewassen worden met een basische oplossing om de resten H₂S te neutraliseren.

(3)

Vervolg

Aanvulling FVO 3028

De rentabiliteit kan bepaald worden met drie methoden. POT (Pay Out Time)

ROl (Return On Investments) IRR (Internal Rate of Return)

Van der Pol!fe Pas

Hierbij kunnen de eerste twee omschreven worden als statistische methoden en de laatste als een dynamische methode.

Onder een statistische methode wordt verstaan dat er geen rekening gehouden wordt met het moment waarop geld vrijkomt of nodig is. Bij een dynamische methode wordt hier wel rekening mee gehouden.

POT

Deze wordt gedefinieerd als het aantal jaren waarin het fixed capital gedeelte van de investeringen wordt terugverdiend.

POT=lplEo ROl

Deze wordt gedefinieerd als de gemiddelde netto winst (na bel. en afschr.) gedeeld door de totale investeringen.

IRR

Deze wordt ook wel de interne rentevoet genoemd. Dit is de rentevoet waartegen de netto ontvangsten kontant gemaakt moeten worden om de investeringen als kontante waarde over te houden. Bij deze methode worden de netto cashflows (na belasting) over de looptijd van het project (10 jaar) omgerekend op de huidige waarde met een zodanig return percentage dat de som van deze verdisconteerde cashflows over de looptijd van het project gelijk is aan nul. De netto cashflow is gelijk aan de netto winst plus de afschrijvin-g. De totale investering wordt beschouwd als een negatieve cashflow aan het begin van de looptijd van het project. De rest waarde en het werkkapitaal worden meegenomen als positieve cashflows, welke in het laatste jaar van het project vrijkomen.

Op jaar 0 (nul) is door de investeringen een negatieve cashflow (-71.82).

De afschrijving plus netto winst is de opbrengst minus de totale kosten, waarbij over het gedeelte wat belastbaar de belasting wordt afgetrokken. De totale geldstroom of cashflow dus (14.20).

In het laatste jaar blijft naast de afschrijvingen en de winst ook de working capital over (19.21).

Bij een restwaarde van nul en een looptijd van 10 jaar is de IRR 15.2%.

Deze gevonden waarde is het return percentage dat nodig is om de som van de zo verdisconteerde cashflows en de begin investeringen over de looptijd nul te maken. De geldstroom die gedurende de looptijd van het project binnenkomt, moet onmiddelijk worden geherinvesteerd in projecten dat return percentage als opbrengst.

(4)

V'P-

~Cc

/~(o-7,o~

=-~

-

I

C-

12 *)

-Tv

%9(5

-

_-

tL"S,5

~~0

V

Q

=

~

,

~

-

_{\ L )."}

Z

I

518 ==

$

(0

tAA'S

-bUt)

lMQ/+

h~

s-d

(5)

60

.

"

" ( " I . " I . _. 1- ' . I " 1 I . I . 50 +--_~_---+_---+-_-l----~ AR o 20 40 60 80 convers ion < x>

~ (~ ~

.

ï -

f

n>

gtt

rtavftr<

~8~

5;g

C~

~-/

C~~)

L

>w,e

CL-i

_lt

+

~. 5~

~

100

dvu-~ ~tA-d- ~

\jGX-v\

(6)

EquiTherm PROFI 3.02 Seite: 1 CS2-reactor 4/25/94 3:17 PM

+---

Material/Phase 1

---

-

---+

Name .. .. . . . Type . . . . Aggregat. state Species .. .. .. . new mixture gaseous 6 :-----------------:

:Formula Moles <in> Moles <out V <in> V <out> % <in> % <out> Part.press:

mol mol m3 m3 % % bar

-------

---.

.

:CH4 150000.00 -\ 112500.01 3360.00 2520.00 31.2 31. 6 1. 421: :CS2 .... 0.00 37500.00 0.00 840.00 0.0 10.5 0.474: :H2S .... 0.00 75000.00 0.00 1680.00 0.0 21.1 0.948: :S2 330000.00 ~ 80004.06 7392.00 1792.09 68.7 22.5 1. 011: :S6 ... 0.00 29541.17 0.00 661. 72 0.0 8.3 0.373: :S8

....

.

0.00 21593.11 0.00 483.69 0.0 6.1 0.273:

+---

-

---+

T;;;: bSo \:

s~

1.6

Q; : :,

1-'31-

+1':;

(7)

EquiTherm PROFI 3.02 Seite: 1 CS2-reactor 4/25/94 3:27 PM

+---

-

---

-

---

Material/Phase 1

---+

Name . . . Type . . . . Aggregat. state Species . . . . new mixture gaseous 6 :--------------:

:Formula Moles <in> Moles <out V <in> V <out> % <in> % <out> Part.press:

._----_.

.

:CH4 150000.00 60000.17 3360.00 1344.00 31.2 14.8 0.667: :CS2

...

0.00 89999.83 0.00 2016.00 0.0 22.2 1. 000: :H28 .. .. .... 0.00 179999.67 0.00 4031.99 0.0 44.5 2.001: :82 330000.00 43653.03 7392.00 977.83 68.7 10.8 0.485: :86 ... .. .. 0.00 18274.39 0.00 409.35 0.0 4.5 0.203: :S8 ... .... 0.00 12881. 03 0.00 288.54 0.0 3.2 0.143:

+---

--

---+

[ S-vJ

~-

~,tP{

l~J--

(I

b~

L

e

Job

1-/1'(

(8)

+ - - - - Material/Phase 1 - - - +

Name new

Type mixture

Aggregat. state gaseous

Species . . . . 6

: - - - :

:Formula Moles <in> Moles <out V <in> V <out> % <in> % <out> Part .press:

- - - -- -- - - -

-.

.

:CH4 150000.00 20251.20 3360.00 453.63 31.2 4.6 0.206: :C82 0.00 129748.80 0.00 2906.37 0.0 29.3 1.317: :H2S 0.00 259497.61 0.00 5812.75 0.0 58.5 2.634: :S2

...

330000.00 18480.70 7392.00 413.97 68.7 4.2 0.188: :86 0.00 9071. 80 0.00 203.21 0.0 2.0 0.092: :S8 0.00 6201.57 0.00 138.92 0.0 1.4 0.063: + - - - +

9 ~

IJ/V}

o

J...

\ ~ l D

-

(9)

--_ ( l A ) - - - , Zwavel ( vast) Zwavel (vloeib.) ~ (rn)~---~---~ Aardgas Koeiwoter Koelwater r---~~O)

•

V 1 ZWAVEl SMELlER V 16 P 2 ZWAVEL POt.IP H 17 F 3 FORNUIS P 18

IA 4 STA llSCHE IAENGER H 19 F 5 REHEAlER C 20 R 6 REAKTOR H 21 H 7 OUEKOElER T 22 H 6 WASTE HEAT BOILER H 23 T 9 ZWAVEl SCHEIDER V 24 H 10 KOELER H 25 P 11 ZWAVEl POIoIP H 26 T 12 CS2 ABSORBER C 27 H 13 WARIA TEVIISSELAAR C 28 T 14 CS2 STRIPPER H 29 H 15 CONDENSOR Dowtherm A FASENSCHEIDER

(1)---VERDAMPER KEROS1NE POMP KOElER COt.IPRESSOR _M30 KOElER DESllLLA llETOREN CONDENSOR FASENSCHEIDER VERDAMPER VERWARIAER EXPANDER EXPANDER KOElER T22 ' .. ~ "7 17 .. (33) .. dlwotenltofeultlde (noor aOUI centrale)

Koelwoter

Zwavelkoolstof (naar opslag)

Processchema voor de produktie van zwavelkoolstof

P.A.P. te Pal Fabrteklvoorontwerp Nr: 3028 IA.H. yon der Pol ~nl 1993