De dehydrogenering van 2-butanol naar methylethylketon

(1)

•

• .

-•

•

2

~

I F.V.O. Nr: 2746 Technische Universiteit Delft

Vakgroep Chemische Technologie

adres: Marco Polorede 10 2725 KR Zoetermeer

Rienzistraat 25 2555 JS Den Haag

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

H.A. Kooijman en e.M. Na

onderwerp:

De dehydrogenering van 2-butanol naar methylethylketon.

opdrachtdatum: 26-01-1988 verslagdatu m: 08-06-1989

(2)

•

(3)

•

Adres Verslag

behorende bij het fabrieksvoorontwerp van:

H.A. Koo;jman en e.M. Na

Onderwerp :

De dehydrogener;ng van 2-butanol naar methylethylketon.

: Marco Polorede 10 2725 KR Zoetermeer R;ênz;straat 25 2555 JS Den Haag Opdrachtdatum Verslagdatum : 26-01-1988 08-06-1989

(4)

•

Samenvatting.

In het kader van de studie Chemische TechnoLogie aan de T.U. DeLft is een fabrieksvoorontwerp gemaakt voor de produktie van methyLethyLketon.

Het ontwerp gaat uit van de dehydrogenering van 2-butanoL naar methylethyLketon en waterstof bij een temperatuur van ca. 300°C en 1,7 bar. Deze omzetting vindt pLaats in de gasfase en wordt gekataLyseerd door een In/MgO kataLy-sator.

Na de reactie worden de gassen die de reactor verLaten gecondenseerd waardoor een methyLethyLketonrijke vLoei-stoffase (het ruwe MEK) en een waterstofrijke gasfase ontstaan. Het methyLethyLketon dat zich nog in de gas-fase bevindt, wordt in een absorptiekolom door wassen met een deeL van de 2-butanoL voeding teruggewonnen. Oe met methyLethyLketon beLaden stroom wordt vervoLgens teruggevoerd naar een buffervat waarna het aLs voeding naar de reactor wordt gevoerd.

Een deeL van het 2-butanoL is bij het wassen verLoren gegaan in de gasstroom. Om deze verLiezen te minimaLi-seren wordt de gasstroom tensLotte gekoeLd tot -SoC.

Het 2-butanoL condenseert hierdoor en kan teruggevoerd worden naar de reactor.

Doordat het waterstof wordt gewassen met een deeL van de butanoL voeding is er nagenoeg geen water aanwezig

in het ruwe MEK en kan de zuivering zonder kostbare azeotropische destiLLatie uitgevoerd worden. Om aan de gewenste specificatie te voLdoen, wordt het water dat zich na destiLLatie van het ruwe MEK in de produkt-stroom bevindt, met behuLp van moLecuLaire zeven ver-wijderd.

De capaciteit van de ontworpen fabriek bedraagt 31.297 ton MethyLethyLketon per jaar. Uit de resuLtaten van de kostenberekening volgt dat dit proces bij de huidige marktprijzen van 2-butanoL en MEK niet rendabel is.

(5)

•

ConcLusies ~ aanbeveLingen.

Door het gebruik van 2-butanoL als wasvloeistof in de terugwinning van het produkt uit de waterstofstroom en het toepassen van de In/MgO katalysator is een azeo-tropische destiLLatie overbodig.

Het proces is echter niet rendabeL wanneer het Z-butanoL tegen de huidige marktprijs aangekocht moet worden.

Voor een verdere optimalisatie van de destillatie kolom en de opwerking van de bodemstroom uit de destiLlatie-kolom is onderzoek gewenst naar de specifieke bijpro-dukten die gevormd worden bij de procescondities zoaLs die in dit fabrieksvoorontwerp besproken zijn.

Tevens zijn meer gegevens gewenst over de

(6)

•

INHOUDSOPGAVE : 1. Inleiding.

2. Uitgangspunten voor het ontwerp.

pag. 1 3 3 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.

De capaciteit van de fabriek.

Specificaties van grond-, hulpstoffen Specificaties van de afvalstroom. Veiligheids- en gezondheidsaspecten. Fysische stofgegevens. en uti lities. 3 4 4 5 3. De beschrijving van het proces.

3.1. Algemene procesbeschrijving.

3.2. De voedingsverwarmers en verdamper.

3.3. De dehydrogenering van 2-Butanol naar MEK. 3.4. De condensatie van de produktgassen.

3.5. De terugwinning van MEK uit de gasstroom.

3.6. De terugwinning van 2-butanol uit de gasstroom. 3.7. De produktdestillatie.

3.8. De droogkolommen.

3.9. In bedrijfstelling en flexibiliteit van het proces.

4. De berekeningen van de apparatuur bij de geldende procescondities.

4.1. De simulatie van het proces. 4.2. De voedingsverdamper. 4.3. De dehydrogeneringsreactor. 4.4. De absorptie kolom. 4.5. De produktdestillatie kolom. 4.6. De droog kolommen. 4.7. De warmtewisselaars. 4.8. De gas-vloeistofscheiders en het buffervat. 5. De massa- en warmtebalansen. 7 7 9 10 10 11 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 16 17

(7)

•

6. De kostenberekening.

6.1. De opbouw van de totale kosten van een chemisch produkt.

6.2. De variabele kosten.

6.3. De investeringsgebonden kosten. 6.4. De loonafhankelijke kosten.

6.5. De rentabiliteit van het proces. 6.6. De berekening.

7. Overzicht gebruikte symbolen. 8. Literatuur overzicht. 9. BijLagen 1 t/m 21. BijLage BijLage BijLage Bijlage Bijlage BijLage BijLage Bijlage BijLage 1 : 2 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 9 : Bijlage 10 : Bijlage 11 : Bijlage 12 : Bijlage 13 : Bijlage 14 : BijLage 15 : Bijlage 16 :

ASTM - DIN normen, MEK en 2-butanoL. Chemiekaarten.

Fysische Stofgegevens van MEK, 2-bu-tanol, waterstof,i-buteen en water. Reactiesnelheidsconstante bepaling. Berekening van de voedingsverdamper. Reactor berekeningsprogramma.

Resultaten van de reactor berekening. Kolomontwerp programma.

Resultaten van de absorptiekolom berekening.

ResuLaten van de destillatiekolom berekening. Droogkolomontwerp Resultaten van de ResuLtaten van de kening. programma. droogkolomberekening. warmtewisseLaarsbere-Berekening van de refluxcondensor H20. Freon koelcircuit berekening.

Vatontwerp programma. pag. 18 18 18 19 21 21 21 26 28 30

Bi jlage 17 ResuLtaten van de flashdrums- en buffervat berekeningen. BijLage BijLage BijLage Bijlage 18 19 20 21

: Apparatenlijsten en specificatie bLaden. : Massa- en warmtebalansen.

Stroom/Componenten staten.

(8)

•

1.Inleiding.

MethylethyLketon is een beLangrijke oplosmiddeL voor di-verse Lijmen en verven. Ook vindt het buiten de lijmen verfindustrie veLe toepassingen. In tabel 1 zijn de

be-Langrijkste toepassingen van methylethylketon gegeven.

tabeL 1 IndustriëLe toepassingen van MethyLethyLketon

industrie tak toepassing

verf opLosmiddel voor

nitrocellulose-derivaten, acryl- en epoxyharsen.

lij m oplosmiddeL voor neopreen Lijmen.

reuk- en extractiemiddel en huLpmiddeL bij smaakstoffen het omkristalLiseren van

organi-sche verbindingen.

farmaceutica extractiemiddel en hulpmiddeL bij het omkristaLLiseren van organi-sche verbindingen.

cosmetica extractiemiddel en huLpmiddeL bij het omkristaLliseren van organi-sche verbindingen.

rubber- en huLpmiddeL bij de verwerking van

kunststof poLyester.

schoonmaakmiddeL voor matrijzen. oL i e extractiemiddel bij de

ontparaf-finering van oliën.

De totale wereldproduktie aan 'methyLethylketon bedroeg in 1985 ca. 500.000 ton per jaar. Ongeveer 4/5 deeL hiervan werd door dehydrogenering van 2-butanoL gevormd. De in-dustriëLe processen vinden veeLal pLaats bij een tempera-tuur van ca. 400-SSQoC en atmosferische druk.

De in de industrie gebruikte kataLysatoren voor de dehy-drogenering zijn vaak op koper of nikkeL gebaseerd. In een enkeL gevaL wordt gebruik gemaakt van duurdere meta-Len zoaLs platina of rhodium. Bij aL deze processen is

1

(9)

•

... -._-.:...-'\....' ... ~ --'.

-een azeotropische destillatie noodzakelijk voor de zui-vering van het ruwe MEK daar de selectiviteit van de katalysatoren tamelijk laag is en de terugwinning van het MEK uit de waterstofgasstroom, die bij de dehydro-genering gevormd wordt, met water geschiedt.

Aangezien een azeotropische destillatie hoge energiekos-ten met zich meebrengt, is een proces waarbij gebruik gemaakt wordt van een eenvoudige destillatie gewenst. Dit is echter alleen mogelijk wanneer zich weinig wate~ in de processtroom bevindt.

In dit voorontwerp wordt daarom een methode beschreven waarbij gebruik gemaakt wordt van gesmolten indium als katalysator. Door de hoge selectiviteit van deze

kata-lysator is de hoeveelheid water die bij nevenreacties wordt gevormd gering. Naast het toepassen van een

kata-lysator met een hoge selectiviteit wordt het MEK met een deel van de butanol voeding uit de gasstroom terug-gewonnen. Zodoende is het mogelijk methylethylketon te produceren met een zuiverheid van 99,8 % zonder ge-bruik te hoeven maken van een azeotropische destiLlatie.

(10)

•

• I

.

•

2.Uitgangspunten voor het ontwerp. 2.1.De capaciteit van ~ fabriek.

Het ontwerp is gebaseerd op een produktiecapaciteit van 30.000 ton methyLethyLketon per jaar. Het aantaL uren dat de fabriek in bedrijf is, is gesteLd op 8.000 uur.

Het gevormde produkt moet voldoen aan de voLgend specifica-ties (zie tevens bijLage 1) :

soorteLijk gewicht, 20°C kooktraject drogestof gehaLte watergehaLte 0,804 - 0,807 g/mL 79,0 - 80,5 °c

<

0,02 mg/mL < 0,1 wt%

2.2.Specificaties van grond- L hulpstoffen ~ utilities. Uitgangsstof voor de produktie van methyLethyLketon in dit proces is 2-butanoL met de volgende specificaties:

soorteLijk gewicht, 20°C kooktraject 0,807 - 0,809 g/ml 98,0 - 101,0 °C drogestof gehaLte watergehaLte

<

0,05 mg/mL

<

0,5 wt%

Dit 2-butanol wordt tevens gebruikt als wasvloeistof in de absorptiekolom.

Voor het verwarmen, verdampen en koelen van de diverse processtromen is gebruik gemaakt van de voLgende utiLi-ties :

Stoom Lage druk hoge druk DOWTHERM A Koelwater Freon 12 3 bara, 190°C, Tcond. 140°C 40 bara, 410°C, Tcond. 250°C Tin 20°C -15°C

Voor de verwijdering van het water uit de produktstroom wordt gebruik gemaakt van moLecuLaire zeven van het type 3A. De specificaties van dit type moLecuLaire zeef zijn

in tabeL 2 gegeven.

(11)

•

,

•

tabeL 2 Specificatie moLecuLaire zeef 3A (Linde).

deeLtjes buLk breuk max. water H20 abs. diameter dichtheid sterkte capaciteit warmte

Cm] [kg/m3J [kg] [gew.%] [kJ/kgJ

type 3A

Linde 3,175e-3 704,79 6,58 20 4186,8

2.3.Specificatie van ~ afvaLstromen.

De bodemstroom die de destillatiekolom verlaat kan in verband met de ophoping van zwaardere kooLwaterstoffen niet teruggevoerd worden naar de reactor.

Deze stroom zaL apart gezuiverd moeten worden aLvorens het geschikt is aLs voeding te dienen voor de dehydro-generingsreactor.

Deze bodemstroom bestaat uit de volgende componenten 2-butanoL MEK zwaardere kooLwaterstoffen 190,8 kg/hr 10,4 kg/hr 20,3 kg/hr

Een tweede afvalstroom is de stroom waarmee de droogkolom geregenereerd wordt. Deze gasstroom bevat naast het water

(5,17 kg/hr) een kLeine hoeveeLheid methyLethyLketon. 2.4.VeiLigheids- ~ gezondheidsaspecten.

De eigenschappen van de diverse stoffen die in dit proces voorkomen zijn te vinden in de bijLage 2.

De meeste van de in dit proces voorkomende stoffen (MEK, 2-butanoL, buteen en waterstof) zijn zeer brandgevaarLijk en vormen expLosieve mengsels met lucht.

Doordat het produkt zwaarder is dan Lucht, is er tevens kans op ontsteking op afstand. Het is dus zaak er voor te zorgen dat er geen vonken of open vuur in de fabriek aanwezig zijn. De in de fabriek aanwezige apparaten die-nen hiertoe geaard te worden.

In de fabriek dienen tevens maatregeLen genomen te worden waardoor een Lekkage tijdig ontdekt wordt.

In verband met de gezondheid van het personeeL dienen extra voorzorgsmaatregeLen genomen te worden bij onder-houdswerkzaamheden, zoaLs het dragen van een geLaats-scherm en handschoenen.

(12)

•

Z.5.Fysische stofgegevens.

De stofgegevens van methyLethyLketon, 2-butanoL, buteen, waterstof en water zijn afkomstig uit [3] en [ZO].

Deze zijn tevens opgenomen in bijLage 3. Voor de bepaLing van de gegevens bij de actueLe procescondities zijn de voLgende vergeLijkingen gebruikt:

Voor gasstromen : warmtecapaciteit in [J/kg/KJ: Cp(g)

=

(y

*

M

*

Cp ) / (y

*

M ) i i i i waarin 2 Cp

=

A + B*T + C*T i

_I

A B C MEK 149 4,448 -1,530e-3 2-ButanoL 39 5,043 -1,713e-3 . waterstof 12737 1,680

but een 58,3 5,403 -1,846e-3

water 1656 0,716 -3,415e-2 viscositeit in [kg/m/s]: 1/Z 1/2 MU(g)

=

(y

*

M

*

MU ) I (y

*

M ) i waarin MU

=

A*T i i A MEK 2,47e-8 2-butanoL 2,43e-8 waterstof 3,OZe-8 i i i i 5

(13)

•

warmtegeleidingscoëfficiënt in [Wim/KJ 1/3 1/3 K(g)

₌

(y _{* M} _{* K}) _I (y _{* M} ) i i i i

•

_waarin 2 3 K

=

A _{* (B*T} + C*T + D*T ) ₊ _E i

•

i A B C D E

•

MEK 1,035e-4 0,043 , 1,204e-3 -4,091e-7

2-Butanol 1,016e-4 0,070 1,062e-3 -3,654e-7

waterstof 5,400e-4

-

5,070e-8

-

5,400e-4

•

_{Dampdruk :} Antoine vergeLijking

•

B lnP

=

A -

,

P in Pa. T in K.

cc

+ T)

•

i A B C MEK 21,126 2831,8 -57,383

•

2-butanol 21,157 2904,3 -51,151 waterstof 19,692 232,3 8,080 1-buteen 20,789 2189,4 -30,516

•

water 23,196 3816,4 -46,130

•

6

•

(14)

•

3.De beschrijving van het proces. 3.1.Algemene procesbeschrijving.

Het proces is schematisch weergegeven in figuur 1.

2-Butanol

MEK

2-artanol + Heavles

figuur 1 : Blokschema voor de produktie van methylethyl-keton uit 2-butanol.

Het 2-butanol komt het proces binnen en wordt opgedeeld

in twe~ stromen. Een stroom wordt naar een buffervat

ge-leid waar het tijdelijk opgeslagen wordt. De andere stroom wordt direkt in de absorptiekolom gevoerd als wasvloeistof voor de terugwinning van MEK uit de water-stofgasstroom. De met MEK beladen butanolsrroom komt eveneens weer in het buffervat.

Na verwarming, verdamping en oververhitting komt het 2-butanol de reactor binnen. In de reactor vindt de

omzetting plaats naar MEK en waterstof. Na koeling wordt het condensaat van de reactieprodukten (het ruwe MEK) in een destillatiekolom gescheiden van niet omgezette buta-nol en zwaardere koolwaterstoffen. Het MEK produkt wordt vervolgens verder gezuiverd met behulp van moleculaire zeven waardoor het water wordt verwijderd en het produkt een zuiverheid van 99,8 % heeft.

De gassen die niet condenseren worden eerst naar de absorptiekolom geleid en vervolgens gekoeld, zodat een waterstofgas produkt met een zuiverheid van 99 % wordt verkregen. Het butanol dat door het koelen van de gassen condenseert, wordt weer naar het buffervat geleid.

(15)

•

P , VOEDINGSPOUP T 2 ABSORBER V 3 BUFFERVAT H 4 F1.ASH KOELER 1 V 5 IE F1.ASH P 11 HOOfOPOMP H 7 F1!EON KOELER H 11 H 11 H 10 H 11 P 12 Vil R 14

•

VERWARMER 2 VERWAR"ER 1 VERDAMPER VOORVERWAR"ER PO"P

•

2E FlASH DEHYDROGENERINCSREACTOR

•

• ~

H7

d;

H 15 VIII T 17 HIli H 19 H 20 V 21 V5 KOELER (2-) GAS!VLODSTOF SEPARATOR DISnLLA nEl<OLOM BODEMSTROOM KOELER REBOILER CONOENSER RmUX DRUM

fi.

I ' ) I VU P 22 H 23 R 24

•

-5

~

RmUX/pROOUKT POMP PRODUKT KOELER DROGER V16

•

• 000<f

•

WATERSTOF 2-Bulanal en zwaardere componenten

ME1liYLE1liYLKETON PRODUCllE door dehydrogenering van 2-BUTANOl

rvo 2746, December 1988 H.A. Koaljnan en C .... Na

o

Slroomnummer

o

Temp. In oe OAb801ule druk In bar

(16)

•

3.2.De voedingsverwarmers ~ verdamper.

Voor referentie zie het bijgevoegde procesflow diagram. De voedingsstroom uit het buffervat V3 moet verdampt en verwarmd worden tot de reactorinlaattemperatuur van 290°C. Om de warmte van de produktgassenstroom zo nuttig

moge-lijk te benutten wordt de voedingsstroom als volgt tot de reactorinlaat temperatuur gebracht.

Allereerst wordt de voedingsstroom in warmtewisselaar H11 verwarmd tot 100°C. In deze warmtewisselaar vindt warmte-uitwisseling plaats tussen de voedingsstroom en de pro-duktgassen.

In verdamper H10 wordt de stroom vervolgens verdampt met behulp van lage druk stoom. De stroom wordt tenslotte in de warmtewisselaars H9 en H8 tot de reactorinlaattempera-tuur verwarmd met behulp van respectievelijk de gassen die de reactor verlaten en hoge druk stoom.

Om de warmte van de produktgassen nog beter te benutten zou in de warmtewisselaar H8 tevens warmte-uitwisseling met de produktgassen kunnen plaatsvinden.

Uit berekening is echter vast komen te staan dat warmte-uitwisseling met uitsluitend de produktgassen alleen mogelijk is wanneer drie warmtewisselaars in serie

geplaatst worden met elk 3 shell passes. In verband met de hoge constructiekosten van deze warmtewisselaars is gekozen voor verwarming met behulp van zowel de produkt-gassen alsmede lage- en hoge druk stoom.

Door het toepassen van lage- en hoge druk stoom wordt de flexibiliteit verhoogd en vergemakkelijkt de start up. Voor een overzicht van de doorlopen temperatuurstrajecten zijn in tabel 3 de in- en uitgaande temperaturen gegeven van de voedingsstroom in de verschillende warmtewisselaars.

tabel 3 : Temperatuur van de in- en uitgaande voe-dingsstroom bij het doorlopen van de verwarmingssectie.

(17)

•

• i

3.3.De dehydrogenering ~ 2-butanol naar MEK.

De dehydrogenering van 2-butanoL is een endotherme reac-tie die gekataLyseerd wordt door de In/MgD kataLysator. De kataLysator wordt vooraL gekenmerkt door het feit dat het indium zich in vLoeibare toestand bevindt in de po-riên van het dragermateriaal MgO. De selectivitei~ van deze katalysator is hierdoor hoog.

De dehydrogenering verLoopt voLgens de vergeLijking:

H H H H

I I I I

H-C-C-C-C-H

I I I I

H 0 H H

I H

H

H H

I I I

--+

H-C-C-C-C-H

+

H2

I II I I H 0 H H

Ondanks de hoge selectiviteit van de katalysator voor de dehydrogeneringsreactie (> 99 %, C8]) vinden, vooral bij hoge temperaturen, nevenreacties plaats zoals de dehydra-tatie van het 2-butanol naar buteen en water:

H H H H

H

H H

I I I I

H-C-C-C-C-H

I I I I

•

~ I I

r-9-?-f-

H

+

H20

H 0 H H

H H H H

I H

en de vorming van zwaardere kooLwaterstoffen.

In verband met het endotherme karakter van de reactie is gekozen voor een muLti tube reactor. In deze reactor R14 wordt het 2-butanoL voor 9S % omgezet in methyLethyLketon bij een temperatuur van ca. 310°c en 1.6 bar.

De warmtetoevoer geschiedt met behuLp van DOWTHERM A, een organisch verwarmingsmedium dat geschikt is voor verwarmingsdoeleinden in het bereik van 300-400o_C.

3.4.De condensatie van ~ produktgassen.

De gassen die de reactor verlaten worden in de condensor

H1S gecondenseerd bij 40°C. Bij deze temperatuur conden-seert ca. 83 % van de C-4 produktgassen, waardoor een MEK-rijke vloeistoffase (het zogenaamde ruwe MEK, 94,2 % zuiver) en een gasfase, die voornamelijk uit waterstof be-staat, ontstaan.

Beide fasen worden in de gas-vLoeistofscheider V16 van el-kaar gescheiden waarna zuivering pLaatsvindt van zowel de gas- als vloeistoffase.

(18)

•

3.S.De terugwinning van MEK uit ~ gasstroom.

De terugwinning van MEK uit de gasstroom geschiedt in eerste instantie in de absorptiekolom T2 bij een

tempe-ratuur van 40°C. In deze kolom wordt het gas uit de gas-vloeistofscheider V16 gewassen met een deel van de 2-butanol voedingsstroom. Door het wassen met het 2-bu-tanol zal het overgrote deel van de zich in de gasstroom bevindende MEK oplossen in de butanolstroom.

De met MEK beladen stroom die uit de bodem van de ko-lom komt, wordt teruggevoerd naar het buffervat V3 waar-na het als voeding waar-naar de reactor R14 wordt teruggevoerd. Door de recirculatie van deze wasstroom kan een hogere totale omzetting bereikt worden met een relatief kleiner reactorvolume en is de methylethylketon concentratie in het condensaat uit de gasvloeistofscheider V16 hoger waardoor de destillatie van het ruwe MEK eenvoudiger en meer flexibel is.

De regeling van de kolom vindt plaats door middel van een niveauregelaar in de voeding. Deze laatste wordt inge-steld door de temperatuur van het gas uit de kolom. Bij een toename van deze temperatuur, hetgeen zou wijzen op een te hoge MEK absorptie, wordt de voeding zodanig ver-groot dat de temperatuur in de hand wordt gehouden.

3.6.De terugwinning van 2-butanol uit ~ gasstroom.

Bij het wasproces zal een deel van de 2-butanol wasstroom verloren zijn gegaan in de gasstroom.

Om deze verliezen zo klein mogelijk te houden wordt het gas na wassen gekoeld tot -SoC.

Dit gebeurt in de warmtewisselaars H4 en H7. In de eerste warmtewisselaar wordt het gas met behulp van koelwater gekoeld tot 30°C waardoor de concentratie aan koolwater-stoffen in de gasstroom daalt tot 3,9 mol% •

De tweede warmtewisselaar wordt bedreven met freon waar-door gekoeld kan worden tot -SoC. De waterstofgasstroom die flashvat V13 verlaat bevat hierdoor nog maar 0,3 mol% koolwaterstoffen. Op deze manier wordt 3,6 mol% van de 2-butanoL voeding bespaart en een waardevoL bijproduct verkregen. De afweging van deze Laatste zuivering is erg afhankelijk van wat er met het waterstofgas gebeurd. 3.7.De produktdestillatie.

In kolom T17 wordt de vloeistoffase uit de gas/vloeistof-scheider V16 (het zogenaamde ruwe MEK) gesplitst in een bodemstroom die voornamelijk uit zwaardere componenten en niet-omgezette voeding bestaat en een topstroom die uit MEK, buteen en water bestaat.

De bodemstroom kan niet zonder verdere opwerking terugge-voerd worden naar het proces in verband met de ophoping van zwaardere componenten in het proces. Deze stroom zal

(19)

•

dus in een aparte zuiveringstrap verwerkt moeten worden. 3.8.De droogkolommen.

Om aan de DIN-specificatie (bijLage 1) te voLdoen moet het water voor 99,9 % uit de produktstroom verwijderd wor-den. In de droogkolommen R24 AIB wordt hiertoe het water uit de produktstroom verwijderd met behuLp van moLecuLai-re zeven van het type 3A. Dit type moL zeef is bijzonder geschikt voor de verwijdering van water uit organische processtromen [19].

De moLecuLaire zeven worden geregenereerd met behuLp van lucht volgens het thermo-swing principe. De regeneratie van de kolommen vindt om de 24 uur plaats. Voor een conti-nue procesvoering zijn dus een tweetal koLommen nodig. 3.9.In bedrijfstelling ~ fLexibiLiteit van het proces Bij het opstarten van het proces zullen nog geen produkt-gassen beschikbaar zijn om de voedingsstroom te verwarmen. Dit probLeem kan ondervangen worden door op te starten met een kLeinere voedingsstroom, waardoor de temperatuurstoe-name van deze stroom in de warmtewisseLaar H8 en verdamper H10 voldoende groot zaL zijn om de reactorinlaattemperatuur van 290°C te bereiken. Door de kleinere voedingsstroom zaL de temperatuurstoename van de voedingsstroom in de reactor tevens groter zijn. De reactorinlaattemperatuur kan hier-door bij het opstarten van het proces Lager zijn dan onder normaLe operatiecondities.

De fLexibiLiteit van de fabriek is vooraL afhankeLijk van de hoeveelheid water in de voedingsstroom. Deze mag niet groter zijn dan 1 % daar anders een azeotropische destiL-Latie nodig is voor de opwerking van het ruwe MEK.

Een toename van de produktiecapaciteit vormt wat betreft de zuivering en de verwarming van de processtromen geen probLeem, omdat de verschiLLende apparaten overgedimen-sioneerd zijn.

De reactor vormt echter weL een probLeem, omdat de hoe-veeLheid kataLysator in de reactor berekend is op een vaste capaciteit van ca. 30.000 ton MEK per jaar. Een grote toename van de produktiecapaciteit is aLLeen mo-geLijk wanneer een extra reactor paraLLeL in het proces wordt opgesteld. Een kleine capaciteitsverhoging kan misschien bereikt worden door condensatie te Laten plaats vinden bij 50°C in plaats van 40°C, waardoor de recircuLatie groter wordt.

(20)

•

4.De berekening YAn de apparatuur bij de geldende proces-condities.

4.1.De simulatie van het proces.

Het proces is gesimuleerd met behulp van het proces-simulatie programma PROCESS. Tevens zijn een drietal programmapakket ten te weten PROCESS, CHEMCAD en CHEMSEP geêvalueerd. De resultaten van de evaluatie zijn in [28J gegeven.

Bij de simulatie zijn de volgende aannames gemaakt: 1. Als thermodynamisch model is de API-Soave Redlich

Kwong toestandsvergelijking gebruikt. Berekeningen met de Peng Robinson toestandsvergelijking gaven vergelijkbare resultaten.

2. In de destillatie kolom is aangenomen dat er geen waterstof aanwezig is, omdat dit anders problemen geeft bij de simulatie van een totale condensor. 3. Er is geen activiteitsmodel meegenomen in verband

met de moeilijkheden daarmee door de aanwezigheid van waterstof. In de destillatiekolom is echter nog wel getest of de invloed van een activiteitsmodel significant is.

4. De eventueel gevormde zwaardere koolwaterstoffen die in de reactor gevormd worden, zijn niet

mee-genomen in de computer simulatie.

Er is uitgegaan van een selectiviteit naar MEK van 99,5 % • De zwaardere componenten zullen dan 0,5 mol% van de gevormde hoeveelheid MEK zijn. (De MEK selectiviteit is dus eigenlijk 99 %).

Daar aangenomen mag worden dat de zwaardere compo-nenten direct in de bodem van de destillatie kolom terecht zullen komen, is de kolom zOdanig gesimu-leerd dat de hoeveelheid MEK in de bodemstroom re-presentatief is voor de hoeveelheid zwaardere kool-waterstoffen.

Op deze manier is een schatting gemaakt van de grootte van de stroom zwaardere componenten. Omdat uitgebreid onderzoek nOdig is naar de bij de neven-reacties ontstane zwaardere koolwaterstoffen is het niet zinvol om deze mee te simuleren.

(21)

•

5. Bij de reactor is uitgegaan van een axiaaL tempera-tuur- en concentratieprofiel. Ook de drukval is in de berekeningen meegenomen. De verwarming is daaren-tegen eenvoudig voorgesteld en is niet uitgebreid doorgerekend.

6. Voor het drogen van de MEK-produktstroom is g~en

berekening gemaakt van de evenwichts concentratie van het water in het product. Bij de berekening is ervan uitgegaan dat aL het water door de moLecuLai-re zeven verwijderd wordt.

4.2.De voedingsverdamper.

In de voedingsverdamper wordt de voedingsstroom bestaande uit 4276,23 kg/hr 2-butanoL, 828,70 kg/hr MEK en 6,22 kg/hr water verdampt met behulp van Lage druk stoom van 140°C en 3 bar. Voor dit doeL is gekozen voor een horizontale ver-damper met condensatie van het stoom aan de tube zijde. De berekening is gegeven in bijLage 5 en is uitgevoerd voLgens de methode van Zuiderweg [15J.

Uit de berekening volgt

buislengte

=

2,63 m buisdiameter du

=

25 mm di

=

20 mm aantaL buizen

=

126 steek

=

32 mm, driehoekspatroon 4.3.De deh~drogeneringsreactor.

In verband met het endotherme karakter van de dehydroge-nering is gekozen voor een muLti-tube reactor met de kataLysator deeltjes in de buizen. De toevoer van warmte geschiedt met behulp van DOWTHERM A.

Voor de berekening van de reactor is een programma ge-schreven (zie bijLage 6). Dit programma gaat uit van de voLgende aannames :

- in de reactor is slechts een axiaal temperatuursprofiel aanwezig

- de temperatuur van het verwarmingsmedium bLijft constant ?

- de zwaardere componenten die bij nevenreacties gevormd worden zijn buiten beschouwing gelaten De kinetiek die voor de berekening benodigd is, is

afkomstig uit de patentliteratuur C8J. Voor de bepaLing van de pseudo eerste orde reactiesnelheidsconstante zijn met behulp van het programma RRGRAPH de gegevens uit C8J grafisch weergegeven (bijlage 4). Voor de

(22)

•

heidsconstante wordt uit deze figuur gevonden 1 1

k

=

5,88*10

4

* exp(-1,588*10 / T) , T in K.

Voor de berekening zijn de volgende gegevens ingevoerd

L

=

3 m di

₌

6,5 cm Tin

₌

290°C Pin

₌

1,7 bara Tverw.

₌

325°C Ksi but.

=

95 %

De resultaten (zie tevens bijlage 7) zijn als volgt Tuit Puit Q N

=

315°C

=

1,61 bara

=

867 kW

=

269

4.4.De absorptie kolom.

De absorptie kolom is berekend met behulp van het kolom-ontwerp programma uit bijlage 8. Dit programma berekent de kolom dimensies volgens [17J.

Het theoretisch benodigde aantal trappen is gelijk aan 15. De kolom is ontworpen met 28 schotels waarbij het scho-telrendement is gesteld op 54 % (O'Connell, [17J).

De resultaten van de berekening zijn in bijlage 9 gegeven. Voor de absorptie is een kolom benodigd met de volgende dimensies: schotelhoogte kolomdiameter kolomhoogte

=

0,3 m = 0,6 m

=

9,5 m

4.S.De produktdestillatie kolom.

De destillatie kolom is evenals de absorptie kolom be-rekend met behulp van het programma kolomontwerp (bij-lage 8). De destillatie wordt uitgevoerd bij een druk van circa 1,2 bar ter voorkoming van het binnenlekken van lucht. Het is tevens de druk waarbij het ruwe MEK aangevoerd wordt. Het verhogen van de druk is niet zin-vol, omdat een drukverhoging de destillatie verslechterd. Optimalisatie van de kolom is alleen zinvol als bekend is welke zwaardere koolwaterstoffen in het ruwe MEK aanwezig zijn. Zo ontbreekt nu een voorverwarming van de voeding van 40°C (op de achtste theoretische schotel).

Bij een refluxverhouding gelijk aan 3 wordt de

(23)

•

specificatie zonder moeite gehaald. De reflux is misschien wat aan de hoge kant maar dit maakt het weL zeker dat nu alle zwaardere producten de koLom verLaten via de bodem. Het uiteindeLijke ontwerp heeft 32 schoteLs met een

schotelrendement van 47 % (O'ConneLL, [17]).

De resuLtaten van de berekening zijn in bijLage 10

gegeven. Uit deze resultaten volgen de dimensies van de benodigde destillatiekolom schotelhoogte kolomdiameter kolomhoogte

=

0,35 m = 1,00 m = 12,5 m 4.6.De droogkolom.

De verwijdering van het water uit de produktstroom ge-schiedt met behuLp van moLecuLaire zeven van het type 3A. De regeneratie van het bed vindt pLaats om de 24 uur. Voor de berekening van de kolom is een programma geschre-ven dat tegeschre-vens de kracht op een enkel deeltje berekent (bijlage 11). Met dit gegeven is een schatting te geven van de slijtage van een enkeL deeLtje ten gevoLge van de krachten die op het deeLtje werken.

De resuLtaten van de droogkolomberekening zijn gegeven in bijlage 12.

4.7.De warmtewisselaars.

De warmtewisselaar H9 is berekend voLgens [13]. De resuL-aten van de berekening zijn gegeven in bijLage 13. Bij de berekeningen is gebruik gemaakt van een 'spreadsheet pro-gramma.

Tevens is de refluxcondensor H20 berekend. Deze berekening ;s in bijLage 14 gegeven.

Van de overige warmtewisseLaars zijn aLleen die gegevens berekend, die nodig zijn om de specificatie bladen

(bijLage 18) in te kunnen vullen.

Om een schatting te verkrijgen van de grootte van de freonstroom en de hoeveelheid compressie-arbeid is het freon koelcircuit berekend voLgens [23]. De resuLtaten van deze berekening zijn gegeven in bijLage 15.

4.8.De gas-vloeistofscheiders ~ het buffervat.

De flashdrums en het buffervat zijn gedimensioneerd met behuLp van het programma diverse (bijLage 16).

Dit programma berekent de vaten voLgens [24].

Bij de berekeningen van de diverse vaten is uitgegaan van een vloeistof hold-up van circa 10 minuten.

De resultaten van de berekeningen zijn in bijlage 17 gegeven.

(24)

•

5.De massa- ~ warmtebalansen.

De massa- en warmtebalansen zijn gegeven in bijLage 19. Bij de berekening is gebruik gemaakt van een spreadsheet programma.

(25)

•

I

•

6.De kostenberekening.

6.1.De opbouw van ~ totale kosten van een chemisch produkt. De berekening van de kosten voor de produktie van

methylethylketon zijn uitgevoerd volgens [25].

Uit [25] volgt voor de totale kosten van een chemisch produkt waarin Kt

=

Ka + Kf + Ko + Kp + Ki + Kl Ka Kf Ko Kp Ki Kl

=

= = algemene kosten fabricagekosten

indirecte fabricagekosten of plant overhead kosten afhankelijk van produktievolume

kosten die van de investeringen afhangen semi-variabele kosten, zoals loon

Omdat slechts gegevens omtrent het proces bekend zijn worden alle kosten exclusief de volumegebonden kosten betrokken op de investeringen en het produktieloon. De termen Ka en Ko uit de bovenstaande vergelijking worden dus met behulp van een verdeelsleutel onder-gebracht in de termen Ki en Kl.

Het vereenvoudigde model ziet er dan als volgt uit Kt

=

a

*

Kp + K' i + K' l

6.2.De variabele kosten.

De variabele kosten Kp kan men zien als het produkt van twee termen P en kp

Kp

=

P

*

kp waarin

P

=

hoeveelheid produkt

kp

=

de kosten per hoeveelheid produkt kp is tevens de som van de gewogen grondstof- en hulpstoffenkosten per ton prodUkt :

waarin

n

kp

=

~ v

*

q

; i i

v

=

de kosten per ton grond- of hulpstof i i

q

=

de hoeveelheid i, die per ton produkt nodig is i

(26)

•

6.3.De investeringsgebonden kosten.

De investeringsgebonden kosten K'i kunnen voorgesteld worden als een fractie f van de totale investeringen I

K'i = f

*

I

waarin f afhangt van o.a. de afschrijving en het onderhoud.

De totale investeringen kan men verdelen in 4 groepen:

Ib

,

de investering i n de proceseenheden

Ih

,

de investering i n de hulpapparatuur

I l

,

de investering i n niet-tastbare zaken

Iw

,

het werkkapitaaL, voorraden, cash en terreinen

In figuur 3-1 van [2sJ is de investeringsopbouw te zien van een Nederlandse chemische fabriek.

Voor de bepaling van de investeringskosten I zijn in C25] een aantaL berekeningsmethodes gegeven. In verband met de benodigde gegevens en de nauwkeurigheid van de methode zijn de investeringskosten berekend volgens de zogenaamde stapmethode en wel die volgens Zevnik-Buchanan. Om een vergelijking te verkrijgen tussen de berekeningsmethodes

is de berekening tevens uitgevoerd volgens de methode van Wi Lson.

Zevnik Buchanan

De methode van Zevnik-Buchanan bepaalt de investerings-kosten volgens de vergelijking

waarin

Ib + Ih

=

N

*

Ie

*

1,33

*

ci/219

Ib

=

investering in de proceseenheden

Ih

=

investering in hulpapparatuur

N

=

het aantaL functioneLe eenheden uit het

proces flow-diagram

Ie

=

investeringen per functionele eenheid

ei

=

constructiekosten index

De bepaling van het aantal functionele eenheden vormt vaak een probleem.

Ie kan uit figuur 3-21 uit [25J bepaald worden wanneer de complexity factor Cf bekend is. De waarde voor Cf wordt bepaaLd u i t :

(27)

•

waarin (Ft + Fp + Fm) Cf

=

2

*

10 Ft

=

temperatuursfactor Fp

=

drukfactor Fm

=

materiaalfactor

De factoren Fm, Fp en Fm worden uit de figuren 3-16 en 3-17 en tabel 3-18 uit [25] bepaald.

De konstruktiekosten index Ci (ChemicaL Engineering PLantcost Index) wordt iedere maand gepubLiceerd in [26].

Een nadeel van deze methode is dat de nauwkeurigheid afneemt wanneer de temperatuur, druk en capaciteit in de verschiLLende proceseenheden sterk van eLkaar ver-schilLen.

Wilson methode

Bij de WiLson methode wordt het probLeem van het aantal functioneLe units vermeden door uit te gaan van het aantaL apparaten.

De investeringskosten worden berekend volgens: Ib

=

f

*

N

*

AUC

*

Fp

*

Ft

*

Fm

waarin

f

₌

investeringsfactor

N

=

aantal apparaten exclusief pompen AUC

₌

gemiddelde apparaatkosten

Fp

₌

drukfactor

Ft

₌

temperatuurfactor Fm

=

materiaalfactor

De investeringsfactor f volgt uit figuur 3-28 uit [25]. Deze is afhankelijk van de procesvoering en de grootte van de AUC.

Voor de bepaLing van de AUC, die uit figuur 3-25 te bepa-len is, moet de gemiddeLde doorzet van de fabriek bekend zijn. De massabalans van de fabriek moet dus bepaaLd zij n.

De druk-, temperatuur- en materiaalfactor kunnen uit de figuren 3-26 en 3-27 bepaald worden.

(28)

•

6.4.De loonafhankelijke kosten.

De loonafhankelijke kosten KIL kunnen voorgesteld worden als een veelvoud d van de direkte produktie loonsom L :

KIL

=

d

*

L

De direkte produktie loonsom is berekend met behulp van de WesseL reLatie. Deze methode Legt een reLatie tussen het aantaL manuren en de capáciteit. Tevens wordt het aantal manuren gereLateerd aan het al dan niet continu zijn van het proces en het aantal stappen die in het .proces voorkomen.

De vergelijking ter bepaling van het aantal manuren is als volgt:

manuren 0,76

=

k

*

aantal stappen / (capaciteit/dag) ton produkt

De factor k is afhankelijk van de procesvoering en is voor 1952 gelijk aan 10 voor een continue procesvoering.

In verband met de produktiviteitsstijgingneemt deze factor ieder jaar met ca. 6 % af.

6.5.De rentabiliteit van het proces.

Om een indicatie van de rentabiliteit van het proces te verkrijgen is de Return On Investment (ROl) bepaald.

De ROl is gelijk aan het quotiënt van de jaarLijkse winst en de totale investering vermenigvuldigt met 100 :

ROl

=

W / (If + Iw)

*

100 %

De winst W volgt uit het verschil tussen de opbrengst en de totale produkt kosten na aftrek van rente en belastingen. Het zogenaamde fixed capital en het werkkapitaal volgen uit de resultaten van de investeringskosten berekening:

If

=

1b + Ih

=

0,8

*

1 Iw

=

0,075

*

1f

6.6.De berekening.

De gebruikte gegevens voor de kostenberekening moeten gecorrigeerd worden voor de tijd en de Lokatie.

Hiertoe worden de prijzen vermenigvuLdigd met een kos-tenindex cijfer en een lokatiefactor.

(29)

•

Berekening ~ ~ variabele kosten ~

Voor de bepaling van Kp zijn voor de utilities prlJzen gehanteerd uit [21J. De berekening is als volgt

GROND-/HULPSTOF HOEVEELHEID/JAAR PRIJS Fl./ Ki HOEVEELHEID FL. *) 2-Butanol 34.243 ton 1750 5,993*10 Stoom 40.211 ton 31 1,247*10 6 Koelwater 1,055*10 m3 0,06 6,330*10 5 Electriciteit 1,240*10 kWh 0,13 1,612*10 7 6 4 4 ---7 totaal 6,126*10 gld.

*) Marktprijs volgens SHELL Rotterdam, december 1988. Berekening van ~ investeringsgebonden kosten _

Zevnik-Buchanan :

- Aantal functionele eenheden 6

uit figuren 3-16 en 3-17 en tabel 3-18

-

Tmax = 316°C

,

-

Pmax = 2,0 bar,

-

materiaal carbon (0,06

-

Cf = 2*10 Uit figuur 3-21 6 - Ie

=

0,43*10 + Ft

· _·

0,06 Fp

· _·

0,028 steel Fm 0 0,028 + 0) = 2,45 6 - Ib + Ih

=

6 * 0,43*10 * 1,33 * 336 / 219 6 - I

=

10/8 * ( Ib + Ih )

=

6,581*10 22 6

=

5,2646*10

(30)

•

De investeringskosten in guldens en gecorrigeerd met een lokatiefactor zijn gelijk aan

6 7 -I

=

6,106*10 * 1,96

*

0,96

=

1,238*10 gld. waaruit volgt: 6 - K'i

=

0,13 * I

=

1,677*10 gld. Wilson:

- Aantal apparaten excl. pompen 22

- gemiddelde doorzet

.

103 ton/dag

34.243 ton/jaar Uit figuren 3-26 en 3-27 - Tmax

=

316°C, - Pmax

=

2,0 bar, - carbon steel Ft Fp Fm - AUC 0,675

=

21

*

(jaardoorzet) Uit figuur 3-28 - f

=

1,7 1,08 1,0 1,0 4

=

l. 2,42*10 4 5 - 1b = 1,7 * 6

*

2,42*10

*

1,08

*

1,0

*

1,0

=

l 9,775*10

Gecorrigeerd voor 1988 en vermenigvuldigd met de wisselkoers en een lokatiefactor levert dit:

6

- 1b

5

=

9,775*10 * 336 / 132 * 3,5 * 1

=

8,709*10 gld. De totale investeringskosten zijn dus gelijk aan:

7

- I

=

100 / 64 * 1b

=

1,361*10 gLd. en

6

- K' i

=

0,13 * I

=

1,769*10 gLd.

Uit de berekening volgens Zevnik-Buchanan volgde voor I

7

I

=

1,238*10 gLd.

(31)

•

Beide resuLtaten Z1Jn van dezeLfde orde~grootte. Voor verdere berekeningen wordt daarom het gemiddeLde van de twee genomen:

7

I

=

1,2995*10 gLd. en

6 Kli

=

1,689*10 gLd.

Berekening ~ ~ Loonafhankelijke kosten:

Voor een continue procesvoering voLgt uit [25] een waar-de voor k. Deze is gecorrigeerd voor 1988 geLijk aan:

k

=

Verder geLdt : aantaL stappen

=

capaciteit/dag

=

1,5 6 103 ton/dag

Het aantaL manuren per ton produkt is dus geLijk aan 0,76

manuren/ton

₌

1,5 * 6 / (103)

=

0,27 Uit de produktiecapaciteit per dag (= 90 ton/dag) voLgt het aantaL manuren per dag:

manuren/dag

=

90 * 0,27

=

23,94

Het aantaL functieplaatsen per dag is dus geLijk aan 24 / 24

=

1

Dit zou echter betekenen dat per shift (3-pLoegen dienst) 1 persoon aanwezig zou zijn op de pLant. Omdat echter

mi-nimaaL 2 personen aanwezig moeten zijn, is dit aantaL met 2 vermenigvuLdigd. Voor continu dienst hoort dit aantaL nog met 1,5 vermenigvuLdigd te worden.

Het aantaL functieplaatsen is dus geLijk aan 3 uitgaande van een 3-pLoegen dienst.

De gemiddeLde Loonsom per arbeidspLaats per jaar be-draagt voLgens [27] voor het 4e kwartaaL van 1987 :

L

=

395.000 gld.

De totaLe Loonkosten zijn dus geLijk aan: 6 L

=

3 * 395.000

=

1,185 * 10 gLd.

(32)

•

of wel : 6 Kil

=

2,6 * 1,185*10 ~ totale kosten ~ 6

=

3,081*10 gld.

Uit de voorgaande berekeningen volgen de totale kosten: 7 Kt

7 6 6

=

1,13 * 6,126*10 + 1,689*10 + 3,081*10

=

7,399*10 gld. De totale kosten per ton produkt bedragen dus:

7

Kit

=

7,399*10 1 31.297

=

2364.2 gld/ton

Door de verkoop van het waterstofgas kan deze nog dalen met 6

2,001*10 1 31.297

=

63,9 gld/ton

*)

De huidige marktprijs voor MEK bedraagt 1850 gld/ton.

Volgens deze eerste schattingen is de produktie op de beschreven methode dus duurder. Men moet echter rekening houden met het feit dat de energiehuishouding van dit proces nog niet geheel is ge-optimaliseerd en dat de bu-tanolprijs gebaseerd is op de marktprijs.

Wanneer de butanol prijs is gedaald tot 1334 gld/ton zullen de totale produktiekosten gelijk zijn aan de opbrengst.

*) Marktprijzen volgens SHELL Rotterdam, december 1988.

Bepaling van ~ Return Qn lnvestment ~

Aangezien uit het voorgaande is gebleken dat de produk-tiekosten per ton produkt Cbutanol prijs 1750 gld/ton)

hoger is dan de marktprijs, is de ROl voor deze fabriek bepaald uitgaande van een butanolprijs van 1200 gld/ton.

Bij de berekening zijn de volgende aannames gemaakt: bouw van de fabriek 2 jaar

rente 8 %

vennootschapsbelasting 42 %

afschrijving 9,5 % per jaar, 10 jaar lineair

restwaarde 5 %

De resultaten van de berekening zijn in tabel 4 gegeven. Uit de berekening volgt een ROl gelijk aan 24,3 % .

(33)

•

_{7.0verzicht gebruikte symboLen.}

•

symbooL omschrijving eenheid

Cp; warmtecapaciteit J/kg/K component i

•

_di _{inwendige buisdiameter} _{mm, cm} du uitwendige buisdiameter mm

•

_k _{reactiesnelheidsconstante} _1/s Ki warmtegeLeidingscoëffi- W/m/K

•

ciënt component i

Ksi omzettingsgraad 2-butanoL %

L buislengte m

•

_Mi _{molecuulmassa component} _g/moL

MUi dynamische viscositeit kg/mis

•

component i

N aantaL buizen

P druk Pa, bara

•

Pin druk ingaande stroom Pa, bara

Puit, Pout druk uitgaande stroom Pa, bara

•

Q warmtestroom kW T temperatuur

oe,

K

•

26

•

(34)

•

symbooL omschrijving eenheid

•

Tin temperatuur ingaande

oe,

K

stroom

Tuit, Tout temperatuur uitgaande

oe,

K

•

stroom

Tverw temperatuur verwarmings- K

medium

yi molfractie, gewichtsfractie moL/moL,

•

component i kg/kg

•

27

•

(35)

•

8.Literatuur overzicht.

1. ULLmann, EncycLopädie der technischen Chemie,

5e Druk (1985/86).

2. Kirk-Othmer, EncycLoped;a of ChemicaL TechnoLogy,

3rd Ed. (1978).

3. R.C. Weast, CRC Handbook of Chemistry and Phys;cs, 66th Ed. (1986).

4. R.H. Perry & D. Green, perry's ChemicaL Eng;neers'

Handbook, 6th Ed. (1984).

5. O.G. Aust;n

&

G.V. Jeffreys, The Manufacture of

MethyLEthyLKeton from 2-ButanoL, The Institute of Chem. Engineers (1979).

6. M. Sittig, Organic Chem;caL Process EncycLopedia, 2nd Ed. (1969).

7. R.M. Stephenson, Introduction to the Chem. Process Industries, (1966).

8. Duits Patent No.DE2831465, C.E. MoeLLer, H. L;vbjerg. 9. NederLands Patent No.7112719, SheLL Int. Research.

Maatsch. B.V.

10. Frans Patent No.2438021, Institut Francais du PetroLe. 11. J.M. Smith, E. Stammers, P.B.M. Janssen, Fysische

Transportverschijnselen 1, D.U.M. (1981). 12. A.P. Fraas, Heat Exchanger Design, (1965).

13. Prof.ir. E.J. de Jong, Apparaten voor de

Proces-industrie coLLegedictaat deeL 4. Apparaten voor warm-teoverdracht, T.U. Delft (1984).

14. Fysische Aspecten van Apparaten coLLegedictaat, T.U. DeLft (1987).

15. F.J. Zuiderweg, Fysische Scheidingsmethoden deeL 1

&

2,

T.U. DeLft (1980).

16. J.A. WesseLingh, Seperation Processes on your pocket computer, eLeven chem. eng. programs in BASIC, D.U.M.

(1982).

17. J.M. CouLson

&

J.F. Richarson, ChemicaL Engineering,

Design, VoLume 6, (1984).

(36)

•

18. P.A. Schweitzer, Handbook of Separation Techn. for Chem. Eng., (1979).

19. D.W. Breek, Zeolite and Molecular Sieves, Structure and Use, (1974).

20. J.A. Riddick & W.B. Bunger, Organic Solvents, Physical Properties and Methods of Purification, 3rd Ed. (1971). 21. Shell Industrie Chemicaliën Gids, Shell Chemie (1984). 22. Gmehling, Vapor-liquid Equilibrium Data Collection,

Dechema (1979).

23. J.H. Smith & H.C. van Ness, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 4th Ed. (1987).

24. KTI Process handleiding, Interne handleiding van KTI BV Zoetermeer.

25. Prof. Ir. A.G. Montfoort, De Chemische Fabriek deel 2 Economische Aspecten en Cost Engineering Collegedic-taat, T.U. Delft (1987).

26. Chemical Engineering, May 23 1988, Volume 95, number 8. 27. DACE (Ned. Stichting voor Kostentechniek), WEBCI

prij-zenboekje t.b.v. ramingen, (1988).

28. H.A. Kooijman & C.M. Na, Simulatie-programmatuur Evaluatie PROCESS, CHEHCAD en CHEMSEP, T.U. Delft (1989).

(37)

•

_9.BijLagen

₁

_t/m ~

•

30

•

(38)

•

Bijlage 1, blz 1.

ASTM D 1007-80, Specificaties voor 2-Butanol. Soortelijke dichtheid

Kookpunt range

Kleur (platina - cobalt schaal)

Droge stof gehalte

Watergehalte (Karl Fischerl Zuurgetal

DIN 53247 , Specificaties voor MEK Soortelijke dichtheid

Kookpunt range, 1013 mbar Droge stof gehalte

Watergehalte (Karl Fischer) Zuurgetal 0.807 - 0.809 glml 98.0 - 101.0 °C < 10 < 0.005 glml < 0.5 gew.%

<

0.019 mg.KOH/g. 0.804 - 0.807 g/ml 79.0 - 80.5 oe, > 95% binnen lOC < 0.02 mg/ml < 0.1 gew.%

<

0.02 mg.KOH/g.

(39)

• >

•

:-i

•

" ; g

•

CAS-nr: [78-92-21 2-butanol'; sec-butylalcohol FYSISCHE GROOTHEOEN Kookpunt -e S:y'eltpunl C Vlampunt C Zel!ontbrandlngslemoer'l~ul ·e

fl:e~.I"eve DichtheId , ... altP' 11

Rel,t.eve Oamod:cr.tneld

rt..'cnl ... 1)

;!:flat,eve Dichtheid b'l lV 'e van vtl'l.d'gd C1':TIp.oluCh'tr.ft'lgsel

lluchl~ll O,mps:l,nrung In rr.b" bil 20 'C OOltl\bUIMI1In ... ,Iel, ç/l00 mi bIl 20 'e Exclostegrenlen, voiume '1ó. in lucht

Sooneitrke Geleldlf'9 oSim "el,tlfve Molecuulmasu

DIRECTE GEVAREN! VERSCHIJNSELEN

BI,nd: brandgevuIlirit.

99 -83 2' J90 0.8 2.6 1.0J 17.3 11.~ 1.1 9.8 =" 101 l.s.l

[r,pW)";I: boven 24"C: damg mt1luchl uOloslef,

sec-BUTANOL

BELANGRIJKE GEGEVENS

KLEURLOZE VlOEISTOF. AAN OE GEUR TE HERKENNEN

Oe ddrr.p mengt 'Ich goed met h;<:nl. Re.geert /TIet Sle~te o"Id'lottr.,dde;en en .Iuhmetllen onder vorming

v.n bi tnjbur gas "~II~(Slal. lle .1c1.u,1 hst vete kunSlsto:fen u:'\

MAC wurde In o~rn

M!0~~"rde In /TI!}'rnl

110 '10

Wijlt Yin opn.m.: Oe sial k.n Vvo/C1en opgel'\ome" In htt l!Chum 0001 1;,,:,dem:r.9,lnslllken en '11' de huid.

Dtttcte grvolg,n. Oe slof .... elk! gllk~e;end og de OCjlen, d. hUid en de ,jtmh,llngso'g,nen. Oe 'Iloelstol onrvet

li, h·":ld. Oe stol .,.,elkt 00 het lenuw,"I~1.

PREVENTIE BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP

ge~n lp!n ... uur. geen YOnien en nlel loken, DOedIf, AF.F.F., schUim. hllonen, kooll\.lur.

bo'l~n ; , 'e: geslolen loo,r'tuur, ventlr,II', elplo- bil brlnd. Ulnlsl'vlltn i~ houdtn door soullen met Slevfl' g. eleansche ,pp'rlluur, w,ler.

--

---In.d.men: ionademl'~neld, sufheld,lee/ptjn. ho!S- ve'!t:JI:" plUlSthll' ahulglr.g of ,dem~scl':er· !lISse lucht. rust hatl,tnend. houding, en zo nodig

len, m;n~ ,ru ... ufscnuwen,

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

---_._---Huid: worOl ocgeflomen. roodheid, h'ncsct.oenen. veronuelfllgde kledtng ulnrelken, hUid sooelen met

v«1 ... "e' of .Idouchen,

etrSI lpotten mei vtet w".r, d,n nur .rtl vervoe· len,

---_ ..

_---+---OPRUIMING OPSLAG

tekvloelslol oov,ngen In afslUitbare val en, mots· t,a-ttvniltg. vloeislol oonemen In rand ol.nert abso'Pllemlddel

en naar veilig. plUIS afvoeren, fextra persoonlijke beSCherming: pe,stvcnlmlsier).

OPMERKINGEN

GebrUik \lan ,!cor.Ollscne dranken versterkt de schidelilke .... o!rkm9 .

Transpon EmttqerlC'Y C,rd TEeIR)·lOGOS

monClI'len sooelen. veel w,ler lalen dnnken. en arts

wurs.cr:lJ'W'en ol nUf ZiekenhUIS vervoelen.

GEBRUIKSETIKETTERING

(bags, ags, agpl

R: 10-20 S.16 Nolt C VN·nummlf: 1121 147 Bijlage 2, tllz 1_

(40)

•

; ., " Bijlage 2, blz 2.

M ETHYLETHYLKETO N

CAS-nr: \78-93-31 H,CCOC,H,

2-butanon*; MEK; ethylmethylketon

FYSISCHE GROOTHEDEN

Kookpunl 'C Smeltpunt 'C Vlampunt 'e

Zelfontbrandrngstempefltuur 'e Aelllre ... e O'Chll'l&ld (wiJltr ... 1I

Ael.tieve DampdIchtheId

Ilu(I'II-1I

Rel.lleve Olcl'uherd bij 20 "C yan

vluad.gd dampo'luchlme:1gsel lIuCI'II-1)

Dampsp.nnlng In mbar bi! 20 'C Oplosburhl!ld In WIler,

gllOO mI b'j 10'C

Explos.lg,e""n. volum. ~ in lucht

Minimum Ontsteki"gunergrl. mJ

Soonelijke Geleiding, "Sim R.I,uve Molecuulmnu

DIRECTE GEVARENI VERSCHIJNSELEN

Brand: zeer bllndgevurlijk.

80 -86 -7 &04 0.8 U US lOS 1.8· 11.S 0.27 3.6.10> 72.1 BELANGRIJ~E Gi:GEVENS

KlfURlOZE VlOEISTOF. AAN OE GEUR 1< HERKEN~EN

Oe damo IS NlJlrCl!r d,n Iu:hl ." vers:>re1Cn lid, oyer dl! grond m~1 uni 00 ontstekIng 00 afstand !:! 'vutlel"l, If1aecln of V.t"Nerten gt'!'t ~n:uchllOfoassen. Re3geer! r ~t:'9 "net sterke oXldal1emrddeien rr.!! tI'":s 00 brlnd In U"iOS· •.

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

-MAC·wurdt In ,,:'TI 2'''j MAC·""'Ufde in "''# tnl ~I)()

Wijn,..n opn.m.: Oe sI011t,,,, WOt'd~"oDgeno."tn in het I c""m door In,deming, In~hklten envi. de ru'd.

DirKte 9f'Yolgtn: Ot Slof werlt Of'lkelend 0" de ogen. de hu'd en d~ ,demh'!ir::)sOfg,nen. Oe ... !oe,~::f c!':tvet

d. hUid.

PREVENTIE BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP

neder. IICOhOlbestendlg schUim. SO!Oe:S1:ul w .. t!r. tI.lor-en. Itoolruul.

---.---t---.---. ---.-... -.---.--.. ---.-.--.... -.. -.... -.

----lIplosi.: d.mp met lucnt explOSief.

Inldeme": tloesten. "onademtgheld. hoofd".,n.

misseliikheid. sulhe,d.

._---

-Huid: wordt opg~nomtft. roodhe!d.

SltSIOlr" .,:,t,tUUf ... e.,t,I.",. r'Dlos'~""gl ,lee· tl :J',"d: ""kSIV.ten koel houden door S::J\J,,,,,tr't!

lrlSd'l. 'COII.tuur In ... et1.Cft""g. WIlrf.

"'e"I·lat,e. p'u!se!!,'" .tl\: g'''; ol ,1e~bt'Khfr· I:,~;~ luc!'!!. rust. e" .ns wu'scruwen. fr..r-g.

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

_.

__ ..

_-

_

...

-_

... _-

-_._---t-,rdsci'!oer-en. ",e'"",:!;" g:1, kledmg ulnrrkien. nuid s:"e,e:"l met

,!!'I wolt,r ot ,'douche".

- - - _._---+--_._---_._-_. -_ .... _ - - ---

-Ogln: roodheId. pijn. ge'l.tssct'lerm.

---_._----In.ikken: buikkr.mpen. m,ssehJihe;d. br,km,

OPRUIMING OPSLAG

lekvlOfltSl01 o" .... "qe" .n .hlu'lbJt' ... Itn, mOf1' e,."dV •• ,,;. qnct'e'd'" .... " o.·C!n'"f'I'{!t1.'e".

vtoelstol opnemen In und of In en ,DSO'PI'.'11,ddet .n nUf ""lhIJ' pla.Us .lvo.rtn. lert" persoont I,e bescherming: perslucttlm,skerl.

I!'"

no":1 ~,I!!'I sooelen .... ee' waler 'iJlrn d~·"ke:"l. br. '.1''' ~'w,Uen. en ,ns wUfschuw,".

n· 11

GEBRUIKSETIKETIERING (bags. a9s. agp) S: ,~ n 29 33

[b]

,,.·!:. ... ,/ .. !T't:ur

~---~---~

OPMERKINGEN

T"nsport Emeot'gency Clrd TECfRI·3OG01

616 CAS-nr: (?5-~ 2-butanonox' F':'SISC Kookount C Smeapur-I C Vi.:lmeu'"t' Z~'IO,.;~t,l"'-: :"-::~. Aelatl'!'v!L '.~:-:" P.~!I1.,",,~!.h~-: (lUCht"" 11 R~I"1e-vt~ verudlqd d~ (tucn,wH DJmcs:-a-"-,;;,r OpJCS~!I~r • .!~, Relatte .... ..,.,~:.. Explosie: C~= I".d~me"·""""~ '-Huid: rood~tL= Og,n: S'~-.-'V'" Insli .... en: ~.: -=. -OPMERKI'~ Oe cl"'t:!~'''!1 :J!~ -=-T,"n'COr1 Em ... .':

(41)

I

•

• A!

~

•

CH,=CHC.H,CH, .IJS

.. ~Iec.":r,,,,;lteilng. De stof is een sterk

•

. ::::~:r,o, I!"'s::.ke~ e"vladehuld.

_ -ra·,A;io~;.I"en. Ot ",'Ioe,stol ontvet

•

; TOFFEN/EERSTE HULP

~ ;. , sc •. y·:n. t.a.enen, kOO:lt.:ur.

e

(~~'~~~~'l~~;-;'~~d;~d~;~~~I;~'~-;

. ~Sl. en .ns ,,:urschuwen,

:; l'tj':".o u:t:reü.en. hu:d sooejen meI : J~joU(';en. en .ns WIlI'SChuwen.

e

=: ~ t~. G~E" ~~ake~ Do ... euen,en on·

'.1: :·e,~,·."UI; VeNoeren,

JRUIKSETIKETIERING

• (bags, ags, agp)

1 \Ir.~ltcluetnl

• e

.

lSl.lir.hibitedJ Bijlage 2, blz 3. CAS-nr: 11333-74-01 FYSISCHE GROOTHEDEN Kookouni ·e Vlampunt 'e t:r,r:dbJ.Jr qn lel'onlhrcl"é,r:çstemoer,lIuut C RelJI'cve O.:r.~dlchlt"terd !Iucht· I,

Oplosb •• It':e·d In wille, txg10SII!IJrenzen, vOlume' In tuetIl M,nimum O"':s:ekln9sererg'l!. mJ Rt!lilleve ~.··:.!Cuulmasu DIRECTE GE"I\RENI VERSCHIJNSELEN -i53 01 n'el 4 76 0019 10 WATERSTOF* (drukhouder) H, BELANGRIJKE GEGEVENS

KLEURLOOS REUKLOOS SAMENGEPERST GAS

Helg,s IS Ilchier ~n lucht. Hel gas .... ormt explos:eve mer'lgsels melluchl. Reageen heh:g melluurstof, nuor en

Ch!OOI IT.et klns 00 Dl,nd en U))IOSI'.

MAC wUfde

PREVENTIE

14een ooen vuur. gee~ \lonken en "Iet roken.

nb

BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP

lo.voer aisluIten. indlan niet mogelijk en geen ge·

VUf voor omgeving. lalen UllbUlOde". Inders

blus-sen met poeder. halonen, koolruur,

uplosi.: gas ~ellucht eIcl: ti, s!s:o:en "p,af,JIuul ... enllialie. uoios'e .... etl.ge elee· bij brand. drukhouder koel houden door spuiten met

1r.S(t'le aO);lr"Uuf en .... erllct·,hr.g. "" den, voni·arm water. çereedSCh"Jp.

Inldemtft: aC:emr.ood. t"locf'~'·'I·'" dUizelIgheid, bt- \·e",lllat:e. p:aalSell"e al'tulglOg ol aderr.:>tSCfler· frisse luchl. ruSI. 10 nodig beademing. en nUf rie·

wuslelooshe.d. ming, kenhUIS \Iervoeren,

OPRUIMING

venll141le.

OPMERKINGEN

OPSLAG

koel. .... ent.iule. br"JI'\d'v,lh~. Indl.n bInnen een g.'

bouw.

GEBRUIKSETIKETIERING (bags, ags, agp)

elj hoge CO!1cenlr"Jtles In dit luc"!. b.V. in een slecht ge\le~h!etrde f\II:T1le. om.staat NUl110!gebrek met kans op bewuStelOosheid. Waterstof aanlonen met t}~SCl'lIkte

exolO$ltmerHlde gewone exploSIemeter IS daarvoor nl el te gebru;unl. 8.j OOS:,g ven",.". op hel hoogste punt. 811 ontspannen lUItstromen) In de lucnt k~n reUont·

branding OQurden.

Trlnsport Emtfgency C.ud TéClR)·2CGOoC VN·nummef: 19661vloeiburl

867

1

I

• I

l