Koelkristallisatie van oliezuur

proc,esschema van

J

,

,

,-, L . L.J. • I

,

I

..-., I

.

!

1. INDEX 1 • 2. 3.

4.

5 .• 6.

7.

8. 9. 4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

5. I 8. 1 8.2 8.3

8.4

8.5 8.6 9. I 9.2 9.3

9.4

4. 1 • 1 4. 1 .2 Index Inleiding

Bepaling T-x diagram van het systeem oleine - methanol 1 : 10

Apparatuur

de kristallisator

de 'Krystal'-kristallisator bouw van eenlkrystal'

terugHinning methanoldamp (HI8) destillatiekolommen (K7; K12) smeltgoot-kondensor (H2) explosiegrenzen methanol Verwerkingsdiagram Regelingen en procesbesturing Gegevens Massa- en wanntebalans Berekeningen samenstelling vetzuur-stromen kristallisator filter destillatiekolommen en reboilers warmtewisselaars en kondensors kostprijsberekening Nabeschouwing grondstof methanol-oleine verhouding kristallisator filter

-1-J

,

"

<.. .. 10. Gebruikte symbolen r··., '--~ 1 1 • Literatuur f - , L _ 12. Figuren r-~ , -, - 1

.

I

: 1

rol

i

l J r-,

-1..

-J

L .•

2. INLEIDING

De mogelijkheid om V1.a kristallisatie uit een oplosmiddel een mengsel van onverzadigde vetzuren verder in komponenten te scheiden was in een literatuurstudie aangetoond (lit. \1 ). Bij een temperatuur van - sooe zou de mogelijkheid bestaan om een onverzadigd vetzurenmengsel in een methanoloplossing te scheiden in een linolrijke en een oliezuurrijke

fase.

Een eksperimentele koelkristallisatie door ons uitgevoerd leverde een fasendiagram op, waaruit bleek dat een temperatuur van - 200e voldoen

-de was om een oliezuurfase van 80 - 83% zuiverheid te verkrijgen. Op ., deze eksperimentele gegevens is vervolgens een ontwerp gebaseerd van een fabriek die bij - 200e de vetzuren uit methanol kristalliseert, filtreert en het surplus aan oplosmiddel van vaste en vloeibare fase destilleert. Een verwerkingsdiagram, massa- en warmtebalans en een globale apparatuurbeschrijving resulteerden uit dit voorontwerp.

Om een inzicht te verkrijgen in de ekonomische haalbaarheid van een dergelijk diepkoelproced~ werd een kostenkalkulatie opgezet, waaruit enige significante punten naar voren komen:

a. Overheersende faktoren in de kostprijs Z1.Jn de grondslo~kosten en de marktprijs van de twee vetzuurfrakties.

b. De gekozen vetzuur-oplosmiddel verhouding I : 10 geeft hoge energie-kosten, de filtreerbaarheid en verpompbaarheid vereisen echter een hoge verhouding. De in de kalkulatie gebruiktestoomkosten van

f 10,-- per ton zijn wellicht te hoog voor een bedrijf met een

over-. l schot aan LD-stoom.

J

,

.,

l ,

\ ,

c. De kostprijs is weinig gevoelig voor variatie l.n de investerings-kosten. Het verdient dus aanbeveling een fabriek te bouwen van te grote kapaciteit en deze op bijvoorbeeld halve kracht te laten werken. Bij gunstige afzetmogelijkheden kan de fabriek dan ten

vol-le benut worden.

o_e.~~

De fabriek levert een produkt oliezuur met een ~iverhe1.d zoals op de markt niet voorkomt en een laag gehalte aan meervoudig onverzadigde vetzuren.

~--

-J

~l

~ ~~ ctJ~ ~" Voor toepassing ln de ozonisator 1.S deze oliezuurfraktie 'zeer geschikt,

,.

"w

-Yrv>6CvA., omdat weinig energie verloren gaat aan de ozonisatie van andere

vet-~

~J ~ ~tJ.J.<.-

zuren dan diezuur , een zuiver pelargonzuur is het resultaat.

KvvI-p .,y:, 1 r-, ~,~t,

~.

~;W~

1

~o::~d~:::o::a~:::~::j::~~e;r:::~:ni:l~::;:e:l:e::: :::::::t:~_de

"

;<

"

~l

/h.d)

.~

ling in de lakindust:de. L_ .)

t.

W'

.-~~~ /~

I'

Fr

~ Y'"

L4

d...;.~-("f"" r Î J • J

~

1

-

~-J

"1 3. 3. 1 .... ~ ~ ... " ~ ... l.:p Hf ? . ~ r ,tv".;""" Y'V L . " 3.2

.

)

,l

l

J

l

1 , ,

T, x-DOORSNEDE VAN HET SYSTEEM OLEUm-METHANOL

Voor een scheiding tussen oliezuur en alle overige in oleïne

voor-komende vetzuren door kristallisatie uit methanol, is het nuttig een

T,x-doorsnede van het systeem oleïne-methanol te kennen.

---~A ... ·k~J~ . "K.,r--lr;,'h/[ f~ ... ~. "'" ~..d

<-,-Een oleïne is een gekompliceerd mengsel van vetzuren. Dit multikom-ponent systeem is, vooral uit praktische overwegingen, te

vereenvou-digen tot een drie komponenten systeem, nl.: oliezuur; alle vetzuren o!-~-~~

O-le

in oleïne behalve oliezuur en "methanol" als de komponenten.

!t

.

(~.(

\,,-,

R..Yl

Onder methanol wordt verstaan methanol met een watergehalte van 10;;;./

Voor een konstante oleine-methanolverhouding is een T,x-doorsnede

/

weer te geven.

De samenstelling lS gerelateerd aan het percentage oliezuur (resp.

C

14' + C16' + Cl8').

Als oleïne-methanolverhouding is gekozen voor I : 10. Uit energetisch

oogpunt een weinig aantrekkelijke verhouding, maar deze verhouding

geeft de meest redelijke verwerkbaarheid van de kristalbrij.

-~

In het koelvat \verden samengevoegd:

100 mI. oleïne (kode nr. 100;;)

100 mI. water

900 mI. methanol

De roerder en cryostaat werden in werking gesteld. Na.!. I uur was de

evenwichtstoestand bereikt. Bij evemvicht was het verschil ln

tempe-,.-

-. 0

ratuur van de cryostaat en oleine-methanol steeds ~ 2~5 C. Met behulp

van een ~vaterstraalpomp en een Büchner-trechter (<I>

=

3 cm), \-Taarop

technisch filtergaas ( ) werd in 30 sec. een krist311aag van~ 1,5 cm

afgefiltreerd. Deze kristallaag Herd niet geHasscn, wel 10 sec. droo

g-gezogen.

J

I •

r

,l

,

1

1

J

]

J

'-

1

I

3.3 Resultaten. tabel' I. monster T(oC) C lO C12 Ci14 C I4 17 _. _{0,5 l,S}

~O

-17,6

,

16 0,5 2,5 15 0,5 2,0 0 * -19,6 4,0 14 0,5 2,0 13 0,5 2,5

~

-26,0 3,0 12 0,5 3,0 3 2,0 3,5 2 -28,6 0,5 2,5 -::5 _{0,5 2,0 0,}7 /2,5 4 -37,0 0,5 3,0 11 0,5 2,0 O~ -38,2 2,5 10 0,5 3,0

_.

9 0,5 3,0 0 * -45,5 l,S 8 _{I, °} 3,0

~

.· 7 1,0 3,0 _{" 1 5} -53,0

,

6 0,5 3,0 19 0,5 3,0 2,0 18 -42,0 0,5 3,0 21 0,5 2,5 5,0 20 -20,0 0,5 2,5 1 0,5 1,0 3,0 I C14

Q:

CI6 ~ CIS Ci l6 2,5 _I,

°

I,

°

4,0 4,5 _1,

°

1,

°

4,0 4,0 0,5 1,0 3,5 4,0 1,0 1,0 4,0 4,0

I

0,5

I

1,0 3,5 4,0 0,5 I ,5 3,5 ". 4,5 Sp I,

°

3,5 5,5 0,5 I,

°

3,0 4,0 Sp I,

°

4,0 4,5 1,0 1 ,5 3,5 2,0 3,0 -5 ~-C 16

'

cr:-

_--::-~ CI8 C18

,

.. C18

'

,

C18

'

, ,

CI8 ' t , C I7 CI9 C20

,

13,0 Sp 54,0 16,0 4,5 2,0 L 5,0 0,5 80,0 4,5 l,S 0,5

$

-15,0 Sp 47,0 18,0 5,5 2,0 4,5 0,5 82,0 _{4,0 1 ,}

°

0,5 18,0 0,5 40,0 22,0 6,5 2,0 4,5 _{0,5 81,}

°

4,5 1,0 0,5 16,0 Sp 48,0 20,0 5,0 0,5 4,5 _{0,5 81,}

°

4,5 _{1 ,}

°

0,5 19,0 Sp 38,0 24,0 6,5 2,0 5,5 0,5 79,0 5,0 1 ,5 0,5 19,0 _{0,5 37,0 25,}

°

6,5 2,0 5,0 0,5 80,0 4,5 _I,

°

0,5

- - - -

---~ f---

"-

-

-

-

-22,0 0,5 28,0 30,0 7,5 2,0 5,5 0,5 79,0 _5,0 I 1 , ° 0,5 I 24,0 Sp _{23,0 30,°1} 8,5 2,5 5,5 0,5 77 ,0 6,5 1 l,S 0,5

-

-

-t--

-

_

._

---

-

---23,0 Sp 27 ,0 29,0 8,0 3,5 2x 4,5 0,5 80,0 4,5 1 1,5 0,5 her kris

1

_,

_--

tal1. 16,0 Sp 45,0 19,0

I

15,0 1 ,5 5,5 0,5 78,0 _{6, °}

I

1 ,5

_I

0,5 7,5 0,5 71,0 8

,

5!

.

2,5 0,5 ~itgangs plelne

;u

L

(

-I l~

I

.

1 l

j

: 1

~

I

, I

"

I

, J

'1

I

l I :~~ 3.4 18

T(oC) monster _CIS

,

C_l6

,

C

I4

,

L: C ' 14 r no. 16 80,0 5,0 1,0 86,0

-

17,6 70,5 17 54,0 13,0 3,5 14 82,0 4,5 1,0 87,5 - 19,6 47,0 15,0 4,5 66,5 15 12 81,0 4,5 1,0 86,5 - 26,0 40,0 18,0 4,0 62,0 13 2 81,0 4,5 1 ,0 86,5 - 28,6 48,0 16,0 4,0 68,0? 3 4 79,0 5,5 1,0 85,5 - 37,0 38,0 19,0 4,0 61,0 5 10 80,0 5,0 1,5 86,5 - 38,2 37,0 19,0 4,0 60,0 1 1 8 79,0 5,5 1,0 85,5 - 45,4 28,0 22,0 4,5 54,5 9 6 77 ,0 5,5 1,0 83,5 - 53,0 23,0 24,0 5,5 52,5 7

Door het droogzuigen van de filterhoek passeert lucht, waardoor een klein

gedeelte van de

~ek

smelt en in het filtraat terecht komt.

Daardoor zijn de gevonden % oliezuur voor het filtraat veelal hoger dan

de werkelijkheid.

De liquiduslijn is dan ook getrokken door de meest links liggende punten

1n de 'f,x-doorsnede.

-6-L

, 1

~

1

I l

I

'-,

I l J

n

r .~

I

I

het

%

oliezuur van de vaste fase is mede door bovengenoemd feit en het niet wassen der kristalmassa lager dan mogelijk.

herkristallisatie van de vaste fase uit verse methanol gaf geen oliezuur-verrijking van die vaste fase.

Een éénmalige kristallisatie uit methanol lS voldoende.

De weergegeven T,x-doorsneden zijn slechts toepasbaar op het gebruikte

type oleïne in een verhouding met "methanol" van I : 10.

De fasendiagrammen zijn ~'leergegeven ln de figuren I en 2 .

-J

[

r ' L~ ( " ' I l _

[

[

1 J

:1

.1

4. 4. 1 1\.-\.: • ..;.1\ ,"-0 ( '\'"

:J~~r

(I/v

APPARATUUR De kristallisator

---

-

---Vakuümkristallisatie is een be\verking, waarbij gelijktijdige verdamping

en koeling van een oplossing plaatsvindt onder een lagere druk dan de

~

atmosferische druk. Hierbij wordt warmte, nodig voor de verdamping van

het oplosmiddel, onttrokken aan de voelbare \varmte van de oplossing èn

aan de kristallisatiewarmte.

\

Een oververzadiging komt tot stand als gevolg van koeling en konsentratie

tesamen.

Voordelen van vakuiimkristallisatie zijn:

er zijn geen warmteoverdragende oppervlakken; geen groeiende

kristal-lagen aan die oppervlakken; dus de wannteoverdracht blij ft groot.

het "design" van een 'ivakulimkristallisator ~s eenvoudig; zodat deze

in elk materiaal kan worden uitgevoerd.

afgezien van de sirkulatiepomp (+ evt. agitoren) z~Jn er geen

bewe-gende delen; weinig onderhoud.

het kristallisatieproces is beter te beheersen.

Voor de kristallisatie van "oliezuur" uit methanol ~s als kristallisator

de 'Krystal'-vakuümkristallisator gekozen om:

de kosten van het aantal frigoriën te drukken,

bovenstaande goede eigenschappen,

als alternatief voor de bekende "votator" .

.

-

..

---: "1

4. 1 • 1

~~=:1SI;X~~g1:;)§~~gJ;g11i~gJ;~I

1

l

l

Eigenschappen van dit type vakuümkristallisator zijn:

de (onder)-koeling wordt geproduceerd ~n een ruimte gescheiden van

de kristallisatieruimte,

de kristallen worden in een gefluldiseerde suspensie gehouden, wat goede kristalgroeikondities geeft,

-J

1

[

[

[

,.

,

.

,

"

I \ ,

4.2

de mogelijkheid van de kweek van grote uniforme kristallen, hetgeen de filtreerbaarheid bevordert.

Het bovenste gedeelte van het apparaat, de flash-verdamper, is ontworpen om de hoeveelheid vrijkomende damp zo af te voeren, dat nauwelijks

entrainment van kleine vloeistofdruppels optreedt.

De flashverdamper bevat een centrale, naar boven wijd uitlopende tuit,

waar~r

delloververhitte" vloeistof de

dam

~

ruimte

binnenkomt.

. ~

0"

Normaal voorziet deze konstruktie in lage stroomsnelheden, waarbij de dampbellen in het midden opstijgen.

Bij onstuimige verdamping wordt een spatplaat aangebracht. Het suspens~e­

vat, of beneden liggende deel van het apparaat, is apart te ontwerpen en bepaalt met de verblijf tijd de kristalgroei.

In het midden staat een centrale valpijp, \velke de gekoelde vloeistof uit de flash-verdamper naar beneden geleidt.

Een sirkulatiepomp maakt verschillende bedrijfsvoeringen mogelijk. Men kan gedeeltelijke en gehele klassifikatie van de kristallen als ook een rondgaande geflu'idiseerde kristal suspensie bewerkstelligen.

Een vakuüm van 7 Dnn Hg in de kristallisator \vordt verkregen met behulp van een vakuümsektie (HlS)' welke de volgende apparaten omvat:

een kondensor, ,vaar~n de ijle methanoldamp,komende uit de kristalli-sator bij - 20oC, aan de kondensatiezijde, wordt gekondenseerd (d.i. een methanoldampspanning van 7 lll.m Hg),

o

een llakoeler voor de gekondenseerde methanol (- 4S C),

een tussenvat, waarop een industriële vakuümpomp is aangesloten en die de niet-kondens eerbare gassen (vnl. lucht van lek en lucht

op-gelost) kontinu uit het systeem pompt,

-~-I

l _

- een pomp, om de methanol op atmosferische druk te brengen,

- een warmtewisselaar, die de methanol op het temperatuurniveau van

de oplosalkohol brengt.

Deze sektie heeft namvelijk methanolverlies. De dampspanning van methanol

in het tussenvat is kleiner dan I mm Hg, zodat slechts zeer weinig

me-. \

~

/~

; Jhanoldamp met de niet-kondens eerbare gassen uit het systeem wordt

ge-z[/Y,/'Y

pompt.

"jtif

r'

~\}tJJ Andere (duurder lijkende) vakuüminstallaties kunnen zijn:

L

j r , ..

,

,1

n

11

, I

: I

•

- één of meer stoomejeceurs al of niet gevolgd door een methanolterug--\vinning uit de waterige oplossing,

- de minder elegante oplossing van het pompen van de methanoldamp naar

de ~eving, hetgeen methanolverbruik met zich brengt .

4.3

De destillatiekolonunen

In de "destillatiekolonunen" wordt een scheiding texveeg gebracht tussen een

vetzuurstroom en een methanol-\vater stroom. Om een schatting van het

aan-tal schotels te kunnen maken, berekent men de kolom voor het binaire sys-teem decaancarbonzuur (C

IOH2ICOOH) en \vater. Decaancarbonzuur is de

kom-ponent met de hoogste dampspanning In het vetzuurmengsel, water de kom

-ponent met de laagste dampspanning In het methanol-\vater mengsel.

Onder atmosferische druk kookt water bij 100oC, decaancarbonzuur heeft

dan een dampspanning van O,S nun Hg. De relatieve vluchtigheid 1S dan dus:

a

=

1520. Van een destillatie kan namlelijksgesproken \vorden, de

kolom-men ZIJn meer strippers. Men kiest de keteltemperatuur boven het

kook-punt van water, naar analogie van de emersol vlerd 1200C gekozen.

dampspanning C IO dampspanning H 20 2 lnm Hg } _{-)- 0.=75} 4 It~90 mm Hg (li t. 5"')

Konstrueert men in een EcGabe - Thiele diagram de evemvichtslijn en de 450

lijn, dan liggen deze ver uit elkaar. Reflux is niet nodig, dit zou

al-leen extra stoomkosten in de ketel met zich meebrengen.

\0-I

r

U

[

f'

I ! 1 , f 1 I I < )

; 1

,

)

I J r 1

\l

rl

L

4.4

4.5

De eerste werklijn valt dus horizontaal. De voeding is in beide gevallen

niet op kooktemperatuur. De exakte ligging van de evenwichtslijn is niet

essentieel. Twee tot drie schotels onder de voeding zijn voldoende. De

schotels boven de voeding moeten als spatplaten gezien worden; door de

grote dampbelasting in beide kolonnnen zal de entrainment niet te

verwaar-lozen zijn.

Gekozen is voor destillatiekolonnnen met twee schotels boven de voeding en

drie eronder. In figuur

3

is een McGabe - Thiele

evenwichts lijn is een schatting.

7

L~

·

\;l.

~

~~~:

diagram getekend; de

ji ~'-<-~L-...J C (..'0 ~ ~ X \ ... ~. 1'I11:L',., /'11 ,?, c :S l.

De smeltgoot-kondensor moet worden uitgevoerd als een gesloten

dubbele-pijp warmtewisselaar met hellende pijpen. De inwendige doorsnede van de

pijpen moet groot zijn, opdat de kristalmassa geen verstopping geeft.

HeIlicht kan een voortstuwende schraper ingebouwd worden.

In figuur 4 zijn de bovenste en onderste explosiegrenzen van het systeem

methanol - lucht - '-later gegeven. Het het explosiegevaar dient bij het

ontwerp van alle apparatuur rekening te worde11 gehouden.

-L - î - - - " - - --..J ] . - - ï .... -._ .-.J

=-=--.J

V 1 """ngvat H2 armtewisselaar M3 vacuümkristall isator MI. trommeltilter MS transportschroef

H6 smel tgoot! c ordensor

K7 destillatietoren Ha reboiler H9 nakoeler Hl0 condcr6or H 1i Vel" damper K 12 dest i llatietoren H13 reboi Ier H14 nalweter HlS condensor • Hl6 nakoeler Vl7 methanolvat HlS vapeur recover y HlS warmtewisselaar

Koelkristallisatie van rjwwalvis rg.a. van wel I r -OLEiNE : . . . . 1

-

@-OLlEZWR april 1970 nl2271

EN-

@--...JV'

'"

- _ . - " recycle .!!'ethanol /:' '\ .J

rr=====--:: r - -

-=----=-=-=:.=ll

\I TRC 11 11 11 11 ./ - - , ')

~

~. ~\y.o"'- ' 1 .. I) 4~' \~ l'v..>-'w-- "'.,...} / ~ ~ r-.J r;..J.NV""" (vJ..atJ-Jv0'~

: - l

r--"\ J .~ J

W",J~,:;t.:L

'

1, 1.'-;-,

~

~.

f1"""V"

t<-""""" .

--@

~wP~1

@--~

-

~/

/

l

/

11 11 11 11 11 11 Ii 1k:J

~

"( 11 11 HlS 11 11

'-r-@

--\

I ... stoom

L

.'"

r -~

l

, ,

§

koelwater koelwater tempe1'oituur in ·C._ IJ druk in cm. Hg. ~J

~

1

u

[

r:

[

r ' , 1 I ' \ J

r '

!

\ r -, r \ , 5. 5. 1 VER'ttJERKINGSDIAGRAM

In het verwerkingsdiagram staan een aantal belangrijke regelingen voor

de procesbesturing aangegeven.

Belangrijk Ln de procesvoering zijn:

de juiste oleïne-methanol verhouding

Cl :

10) van de kristallisator

binnengaande stroom. Dit wordt geregeld op de methanolstroom naar het mengvat door meting van het inkomende oleïnedebiet.

het suppleren van eventuele methanolverliezen. Dit wordt geregeld

met een niveaumeting, welke die suppletie regelt.

het toevoeren van voldoende ,·mrmte aan de s!11el tgootkondensor voor

het smelten van de kristallen. Dit wordt geregeld op de splitstrE>am

door meting van de temperatuur van de gesmol ten kristallen.

het voldoende opwarmen van het filtraatstroom voor de verdamper. Dit wordt geregeld op de temperatuur van de filtraat stroom op de

split-stream.

de temperatuur op de onderste schotel van de destillatietorens K7

en K

12• Deze temperatuur Ivordt geregeld op de stroomtoevoer •

N.B. Het .methanolvat moet een zodanige grootte hebben, dat alle in het

systeem aanwezige methanol in het vat kan ~vorden opgev2.ngen. Dit

Ul verband met de meting van het oleinedebiet en de regeling van

de methanolstroom.

.-,..J \ 1 I L.4 L.J

,

. r . I I l ; r 1 , ) r i

I

r 1

I

'.. ! , J

"

I

l

,

6. GEGEVENS Tabel 3 Torr. Torr. Tabel

1t

g/cm

3 Tabel

5'

Kooktemperaturen methanol (lit. ..,.)

5 10 20

- 44,0 - 25,3 - 16,2 - 6,0

60 100 200 400

12, 1 21,2 34,8 49,9

Dichtheid methanoldamp (lit.

1)

' 0

-4

0,562.10 30

-4

2,722. 10 10

-4

0,996.10 40

-4

4,394.10 20

-4

1,695.10 50

-4

6,739.10 lill v 540 Kcal/kg.

o

64,7 100 160 200 220 240 6H v Kcal/kg 284,29 262,79 241,29 193,51 148,12 109,89 0 - \ '3--40 5,0 760 64,7

r

~ I . .., L.J

[~

[

I '

l l , r ' I I , ... ' , J r 1 I I , ) , J l ) Tabel

6

oe - 25 - 20

°

5 8 20 25 50 67 74 100 120 200 . . methanol methanol g L

-

0,55 0,30 0,56 0,32 0,57

-

0,59

-

0,60

-

0,61 0,34 0,62

-

0,64 0,36 0,67

-

0,69 0,38

--

-0,44

-...

water water vetzuur

g L L

-

-

-0,42 _{1 ,}

°

0,35 0,44

-

--

_1,

°

0,39

-

1,0 0,40

-

-

-0,44 _{1 ,}

°

0,42

-

_1,

°

0,46

-

1,0 0,51

-

_1,

°

-0,45

-

0,55

-

-

0,56 0,46

-

-I l-l

r:

r

( , l , r . I . I , ) . 1 J \ ) 8. 8. 1 BEREKENINGEN

De samenstelling van de vetzuur stromen volgt uit een gaschromatische

analyse van de op het laboratorium verkregen monsters bij diepkoeling

(zie hoofdstuk 3). Uit de tabellen' en 1 volgen voor de

voedings-en produktstromvoedings-en de volgvoedings-ende percentages:

vetzuur % in % in % in

voeding "oliezuur" "oleine"

. . . . . C IO 0,5 0 0,5 C 12 1 ,0 0,5 2,0 CiJ 4; C14 3,0 2,0 4,5 • C 14

'

.

,

CJ 5; Ci16 2,0 1,0 4,5 CJ 6 3,0 4,0 1,0 C 16

'

.

,

CJ7 T 7,5 4,5 15,0 C, 18 0,5 0,5 0 C J8

'

.

,

. CI9 71,0 82,0 47 C_J8 t , 8,5 4,0 18 CIS

'

,

,

.

,

C₂₀

,

2,5 J,O 5,5 C_J8

'

,

,

0,5 0,5 2,0 .. .

. "Oliezuur" _{De uitgekristalliseerde fase van het vetzuur bij - 20°c.}

-LJ

r \

L

[

~

( , r '

I

f 1 i l I , 1 I , I f , l J l, , r'

"Oleïne" De bij - 20°C nog vloeibare fraktie, die met het oplosmiddel methanol - water (90%) als filtraat wordt verkregen.

(De waarden in deze tabellen zijn nauwkeurig plus of m~nus 2%).

In de kristallisator moet door methanolverdamping de vetzuuroplossing

ge-koeld worden. Men berekene de te verdampen hoeveelheid methanol via een

warmtebalans over de kristallisator.

Ingaande stroom 1,289 kg/sec

0,143 kg/sec

0,143 kg/sec

+

1,575 kg/sec

= 50

e

Soortelijke warmten uit tabel

6

komponent eH 30H H 20 vetzuur Uitgaande stroom I Methanoldamp van - 20°C (= _T2) X _{ton/ hr (}

=

t/J ) 3 soortelijke warmte

e

_p

--16

-methanol water vetzuur oplossing vetzuur e ~n p 0 kcal/kg e 0,590 1,

°

0,39

r 1 r 1 l-A ( ~

l~

( I

I

{ ,

,

,

,

' • J r-"--,

. l

~]

r 1 I

,

) (l ,289 - X) kg/sec methanol 0,143 kg/sec water . . 0,143 kg/sec vetzuur +

rIJ (1,575 - X) kg/sec vetzuuroplossing

2 temperatuur T 2 - 20°C soortelijke warmten: komponent C ~n p ° kcal/kg C CH 30H 0,56 H 20 1 ,

°

vetzuur 0,35

Berekening "overall" soortelijke \"armtes voor de vloeistofstromen:

ingaàndéstroom:

=

(J ,289 . 0,59 + 0,143 • 1,0 + 0,143 . 0,39) / J ,575

0,61 kcal/kgo C

uitgàande stroom:

omdat X onbekend is, kan C_p2 niet als C

p1 berekend \vorden, maar dient

geschat te \vorden. De C van methanol neemt met ongeveer 5% af.

p

Geschatte Cp2 :

0,58 kcal/kg

°c

U it de verhouding van de niet aanliggende lijnstukken in het fasendiagram

(fig. I ) volgt dat er 0,103 kg/sec vetzuur kristalliseert.

Kristallisatiewarmte H

, I , J I

I

l J i , I I t • I 1

l

j

IJ

lJ

f

1

l.J

o

o

u

u

iJ

]

]

[

I

n

I

l

~

['

l . ( ) I L l } , 1 I I • J

, 1

, J l J VerdampingsvJarmte methanol 6H v 290 _{keal kg}

Een warmtebalans geeft

1,575 + r/J

3

0,61 5 + 0,103 . 50 ~3 . 290

• 0,30 . (-20) + (1,575 - ~3) • 0,58 . (-20)

~3 - 0,092kg/see verdampend methanol

Er moet

du~n

methanol

pe~worden

verdampt om de vetzuur-oplossing af te koelen tot - 2ÓC'5

e•

~-~~,092~~ethanOldamp

heeft bij - 20°C een dichtheid: (lit. 1).

p

=

0,25 . 10-

4

glee

=

0,025 kg /m3

Af te voeren methanoldamp

Klinge (lit.~) geeft voor de verdampingssnelheid:

'r

G

=

v waarin: G

=

v F = a v M R T

₌

Ps

=

p

=

.p = ' dG F dt = a v 1 M 2 ( - - ) 2nRT verdampingssnelheid

Lg/em2.se~

ï~~

verdampend oppervlak ~ verdampingseoëffieiënt molekulegewieht methanol

universele gaskonstante_l KJ

I

kmol. °K1 absolute temperatuur

t

o

Kj

verzadigingsdruk bij intrede methanol

aangelegde druk in kristallisator

0,03 voor methanol bij - 270

e

40 Torr (bij 50C)

7 Torr (bij - 20oe)

-18-[

~

8.3 I J r l I l J I 32,04 2 G

=

0,03

.

( ) 2.TI.8,3J.253 v (40 - 7) G ::: 0,48'7 kgf 2 _{sec •} !if'~

.

v J :J

Er moet worden verdampt 0,092 kg methanol per seconde.

2

Stel er is een verdampend oppervlak van TIm (straal verdamper is dan

1 m), dan verdampt per seconde:

dG dt De theoretische verdampingssnelheid als de gewenste. is

dus..!..~

0,092 =

(Of wel: 0,092 kg methanol H in 0,06 sec. verdampt).

16,6 x zo groot

De minimale verblijf tijd in de kritallisator ~s dus ongeveer 0,06

se-conde.

Als verblijf tijd ~n de kristallisator wordt in verband met de

kristal-vorming gekozen 3000 seconden (= 50 min.). Dichtheid oplossing

=

3

800 kg/m .

DU$~loéistofvolume kristallisator:

volume = 3000 . 1,575

800 =

Voorstel ~ampvolume kristallisator :

volume

(maximale verblij ftijd damp ~n kristallisator u 'dan 1 seconde).

höogte kristallisàtor 4,3 m

étraalkristàllisator

=

1,0 m

Filte.r

De vveerstanden van filterkoe.k en filtermedium zijn onbekende grootheden,

zodat een berekening van het filter een onmogelijke zaak ~s. Uit de

expe'rimenten bleek echter dat met een drukval van 7l_fO mIJ Hg een koek

. 1

,

,

L ... l ~ R •. 4

[

:

r ' , ' • J · ,

l

~ 1 · J

~

1

n

n

Bij een koekdikte van 1 cm en een dichtheid van de koek van 800 kg/m3 verkrijgt men een benodigd "filteroppervlak:

2

2,84 m

Kolommen en reboilers

----

-

---In de kolommen zitten elk 5 schotels. Naar analogie van de

emcrsol-destillaties neemt men kolomnlen van 3 meter hoog. (In de

emersoldes-tillatie zitten 10 schotels met schotelafstand

=

30 cm; neemt men

dezelfde schotelafstand dan vindt men een kolom van 1,5 m hoog). De kolomdoorsnede is 60 cm.

Dé reboiler

Ka

van kolom ~':r kettlereboiler

u

it een \<larmtebalans over de destillatiekolom met reboiler volgt:

waarin:

R +

D +

voelbare vmrmtevocding

/

1-

<

.

.1

.

)

.

toe te voeren energ1.c 1.n rebo1.ler [<..~

voelbare warmte destillaat als damp voelbare ,·mrmte ketelprodukt

verd.amp-i:Ilgswarmte

J / /

/I

~0.?-/~

/

k

-"\...

I

~~

/l....

~

J!'WcI'~~

"

Soortelijke warmten in cal/gOe:

komponent en sooe 660e 1200e CH 30H (L) 0,64 CH 30H (G) 0,36 H 20 (L) 1 ,0 H 20 (G) 0,44 vetzuur (L) _{0,/.6 0,56}

I

. . . . " . . ...

-

2

0

-• .J f 1 I I , r ' r ' r ' r . r •

, l

. J r l l , r ' I , Verdampingswarmten: methanol f',H v f',H v 252 kca_{l 1kg} 540 kcal/kg

. Ingaande' stroom (voeding):

kg/sec

kH

vetzuur 0,103 9,9 CH 30H 0,258 34,0 H 20 0.,029 5,1 + totaal 0,390 49,0

Uitgaande stromen (destillaat (damp»:

kg/sec kW CH 30H 0,258 25,6 H 20 0,029 3,5 totaal 0,287 29,1 kg

vetzuur (ketelprodukt) 0,103 /sec

(N. B. k\\T energ~e ~n kilowatt)

De totale verdampingswarmte 1S dan:

l

+ 27,9 kH (0,258 • 252 + 0,029 . 540) . 4,2

=

352 kW. Balans: 49,0 + X X 29,1 + 27,9 + 352 360,0 kloJ

-

21

-, j ( 1 r , l ,

[

:

[

:

r' r ' r ' I I

.

,

~'n In de kettie reboiler moet dus Vla stoom 360 k\~ toegevoerd worden.

Oppervlake plJpen ln reboiler:

F

=

vlaarin:

oppervlakte pijpen

r

m2]

energie toe te voeren in reboiler \.k,;,;rJ

cl h .. ff . . ..

~

w/

2

°c

1

warmte over rac tscoe . lClent ~ m . .

temperatuurverschil stoom - ketelprodukt

Perry: 2 0 U 850 Wim • C ~ _{6t = 25 C (stoom} F 360.10 3 850.25 4 ata

kondensatieHa.rmtc stoom: 2126 kJ/kg

Benodigde stoomhoeveelheid: 360 2126 kg /sec. 0,169 kg "/sec De reboiler

H

\?, van kolom \< \ 'l. Kettlereboiler o

Soortelijke warmten ln cal/g C:

komponenten 67°C CH 30H (L) 0,67 CH 30H (G) H 20 (L)

i,

°

H 20 (G) vetL:uur (L) _0~5J 74°C 0,37 Q,41t 1200C

f

0,56

I 1 I ~

[

:

r ' l r . c J , -; I , j , . r '

Ingaande stroom (voeding):

... kg/sec _kW -vetzuur 0,040 5,7 CH 30H 0,450 75, 1 H 20 0,077 21 ,6 + totaal 0,567 102,4

Uitgaande stromen (destillaat' (damp)):

!

kg/sec kV! CH 30H 0,450 50, J H 20 0,077 ii,

°

+ totaal 0,527 6i , J

vetzuur (ketelprodukt):

0,040 kg/sec ii,3 kW

De totale verdampingswarmte lS dus:

(0,450 • 252 + 0,077 • 540) .;:: 4,2

=

640 kW Balans: 102,4 + X X 6 J ,1 + 1 i ,3 + 640 610,0 k1l'

:. In de kettlereboiler moet dus Vla stoom 610 Jd.J Horden toegevoegd.

--( 1 l • r ' I

r

l , l 1 r-, I I l J I '

n

8.5

Oppervlakte pijpen 1n reboiler:

F

Benodigde hoeveelheid stoom:

610

2126

0,29 kg/sec:

1.Jarmtewissel

_---

_---

aars en kondensors

De gang van de berekening is als volgt:

1. stel over het apparaat een \\farmtebalans op -+ de over te dragen warmte:

Q

[kW].

2. bereken het warmte~ásselend oppervlak met de formule:

F Q

U.M m

F warmtevlisselend oppervlak

rm

2]

d - "ff' '.. ,W/ 2

°c]

U \Varmteover rachtscoe . -1C1ent

L

m LJt

m: gemiddelde temperatuurverschil

LOc]

Het gemiddelde temperatuurverschil volgt voor gelijk- en tegenstroom uit: LJt m

=

~r - 6t_kl 6t ln( 6t gr) kl b • M gr

grootste temperatuurverschil aan uiteinde vlarmte\visselaar

kleinste temperatuurverschil

werkgrootheid, eenvoudig te bepalen V1a de f,~ärmeatlas

(lit. 11)

Als voorbeeld is in dit voorontwerp de berekening van de verdamper in Z1Jn

geheel gegeven, van de andere warmte\Visselaars en kondensors volgen kortere

, ... r , , < J l , I J r , I , J

I

, } ' 1 I ) r .,

r

'

l I

De kondensatietemperaturen van methanol - water - dampmengsels volgen

uit {\..~u.v...~

5".

Verdamper

H

1I

verdamper met vertikale pijpen.

Ingaande stroom:

I

kg/sec kH I

-vetzuur 0,040 3,9 methanol 1, 145 154,1 Hater 0,137 28,7 + totaal 1,322 186,7 J

Uitgaande stromen (damp):

,

i kg/sec i _kW

.

methanol 0,695 70,3 water 0,060 7,4 + totaal 0,755 77 , 7 Vlodistof: 1 kg/sec _kH vetzuur O,OLfO 5,7 methó..nol 0,450 75, 1 water 0,077 21,6 + totaal 0,567 102, lt

De totale voor verdamping toe te voeren "7armte 18 samengesteld uit de

afzonderlijke verdampings,.,armten van methanol en Hater:

LlH

v 360,6 kH

-25-I

I

1

I

i

11'

I

I

1

I

I

1

,I~

n

llalans: 186,7 + X -+ X 102, 4 + 77,7 + 860,6 854 kVl

Dus door stoom toe te voeren warmte:

Q 854 kW T. 500e :ln T _uit 67°e T st = 145 0 e (druk stoom

4

at a) rst 2126 \c1/kg Q 854 kH U 2850 w / m 2 oe (lit.

8)

Benodigde hoeveelheid stoom:

r/J 854 0,4 kg 2126 /sec 6t 95 - 78 86°e m 95 ln

78

F 854 10 3 3,48 2 2850 86 m Dimensionering: pijpdiameter pijplengte pijpdikte 3,48 1T • 0,05 • 0,5 d = 0,05 m

1

1 0,5 mm -+ d'= 0,003 45 pijr:..en steek 1,4 . 0,056 0,08 m diameter pijpenplaat:

afstancl pijp - \vand

diameter verdamper 0,56 m 0,32 m - - --- + 0,88 m

-

'16-(0,08.7) (4 x steek)

· 1 l J ( , ( I ( 1 ( 1

1

Î

Dampruimte boven warmtewisselaar:

5 x pijplenEite 2,5 m

totale lengte :=; 3,0 m

VJarmte\visselaar

H

2 T. 25°C T uit₁ 1.n₁ 20°C T.

-

T . :=; 1.n 2 U1.t2 fit 25,Q ---2.E _1,47 -+ (lit. fit kl 17,0 fit 0,33 25,0 20,8 oe m

Doppelrohr uitvoering (lit.li ):

U 750 kcal/m2 hr. oe U 0,87

~1

/m

2 sec.oe Q 86,7 kH

=

86,7 F 0,87 . 20,8 2 4,8 m Smeltgoot-kondensor

H6

50C 80e ) T.

=

50°c b U1.t 1 kondensatie temperatuur fit m U F 86 16 5,38 .+ b = 0,48 . 86 41,30C 0,77 v.1/m2.sec.oe 86 0,77 . 41,3

- 1

-

7-0,48 Q 86 kH :=; 0,83 (tabel )

, .J I I I I ,

.

I ,

I,

r

'

1

.

L

f

:

1 I ( 1 ( J

!

1

r

:

Kondensor \1\0 T. BOC T sooe uit} ln l T. T uit 2 67°C ln 2 fit 59 ~ _2,19 M kl 27 llt

=

0,7

.

59

=

m

u

0,

n

~1/m2

155,7 F 0,77 4} ,3 WarmteHisselaar

_119>

T.

₌

120°C ln} Koehvélter: llt m

u

80 5 0,338 0,58 16 80 kWf 2 _ra F 23,4 0,58

.

27,1 Benodigd koelwater Warmtewisselaar Hili -+ b

-

0,7 41,3 oe

.

sec.oe. _Q 86 k1-1 4,90 m 2 T uit} 25°C -+ b 0,338 27, 1 oe oe _{Q 23,4 kW}

af te voeren door koeh.,ater.

I ,5 2 := _lil 20. 1,0.4, 19 0,28 kg/sec T . Ult }

-

'1.8

--• J ,

,

, l J f '

l ,

! ' \

l '

I'

l J r

1

l I r 1

~

I

Koehvater: T. 200e _{T 40}0 e ~n2 _uit 2 flt ~ ₁₆ -)- _{flt = 27,1 oe} flt kl m U 0,58 kH/m2 oe _Q 9,5 kW F 9,5 _0,6 2 0,58

.

17, I m

Benodigd koehmter _{0, I 13} ka _a/sec

Kondensor

_\.-t'S'

De drie dampstromen samengevoegd geeft _{voor de temperatuur van de ~n­} komende dampstroom: T. 0,607 0,65

.

1,342 0,65 ~nI 0,527 0,65

.

I ~ 342

.

0,65

Koelen met koelwater T.

M 50 -1Q". _1,67 flt kl 30 flt _m 0,785 50 Q 1451 klV U = 0,75 kw/ m 2 F = 1451 0,75

.

39,3 Benodigd koelwater: 1451 4,ï9.20 17 ,

6~

sec ~n2 T . u:Lt -+ oe 67 ₊ 0,208 0,65

.

66 0,65 + I,3L[2 74 700e

=

200e 400e 2 b 0,785 39,30e 48~9 m 2

. j 1 ,

,

lJ

[

~

r

r ) I J I J

rl

l

J

[

1

r

1

r

~

° T. 70 C ln T. I _{20°C koeh"ater} ln 2 l'lt 30 ~ ₆ -+ _{b 0,467} l'lt k1 5 M _m 0,467 30

=

14)01 oe U 0,88 hIJ m 2 sec. Q 231, I Hl F _0,88.14,01 231,1 17,5 m 2

Benodigd koelwater 2,43 ka °jsec

25°C T uit l T . 40°C Ultf)

~-De koeling van de vJasalkohol ln

H

kan geschieden met:

19

I . . .freon

2. Vla een soortgelijke koeling door methanolverdamping als

in de kristallisator.

Q 27,3 kW

-r

LJ

!

'

l

..

[

~

[

,

,

:

I '

I r ' r , l j ( , I J r 1 I I I J r 1

l

J

[ J

r ' 8.6 Kostnril'sberckening ---~~--

---Berekening van de totale kosten van de procesapparatuur.

Kristallisator

reboilers

verdamper

6 m3 netto vloeistofinhoud.

roterende vakuüm tro\TImelfilter

2 2,8 m filtrerend oppervlak 17 m 2 ,visselend oppervlak 29 m 2 wisselend oppervlak 3,5 m 2 ,,,isselend oppervlak warmte,,,isselaars

L.,8 \TI 2 'visselend oppervlak

2,7 m 2 11 ti 4,9 2 11 ti m 1,5 \TI 2 ti ti 0,6 \TI 2 11 I! 48,9 _\TI 2 11 I! 17,5 2 11 ti m freon 1,0 2 ti

"

\TI vapour recovery

freon installatie tot ongeveer - 450C

kolommen

3 meter hoog, 5 klokjesschotels (2x)

methanolverzamelvat 30 m3 inhoud 3 mm Handdikte 3 4 m inhoud geroerd 60 - 120 Olm". /min. TOTAAL

-.3

\-f 30.000,--" 20.000,-- I~o

"

"

5.000,--

f

7.000,---

-60. ""

"

3.000,--11 3.500,--11

2.500,-'-"

3.500,'- -11 2.500,--

2

r--,

"

1

.500,--"

9.000,

--"

5.0 00,--11 1 .500,--"~5.000,-

_~

_.

_Q~

~

"

10.000,--tt _10.000,- -" 20.000,--f 138.500

--:0:========

=:1,

====

I 1 I l j , 1 l J L •

[

:

, ' , 1

r

1

l

j

r

~

I' \ ,

l.

Pijpen beton staalkans trukties instrumenten elektrische installaties isolatie verf TOTAAL

Kosten voor bom. (arbeid)

32,0% 9,0% 2,0% 7,5% 8,5% 5,0% 1,0% 64 % 60% Totale bomvkosten ( 2,24 . f 140.000,--) lndirekte kosten (34%) TOTALE KOSTEN f 315.000,--f 92.000,--f 1+07.000 --:=:==:=:==:=:=====:!:===

Berekent men nog ongeveer(

10;

onvoorZ1cne kosten dan kan men de totale kosten

voor de bouw van deze fabriek stellen op:

De bovenvermelde prijzen zijn berekend op een roestvrijstalen apparatuur

(lit. ? en \3).

+

De percentages voor andere dan apparatuurkosten zijn volgens Guthrie (lit.

1

).

-3:t-. 1 .

,

i ...

[

~

r 1 I

~

1

r'

l J l J

I:

Berekening van de winst per Jaar

a. Jaarkosten Afschrijving loonkosten grondstoffen stoorokosten koelvJaterkosten onderhoud indirekte kosten

fabriek afschrijven in 5 jaar

(pro: geen renteverlies berekend)

een operator ~n kontinu bedrijf

vetzuur f 1.100,-- per ton

(pro: geen roethanolverliezen ln

deze calculatie verdisconteerd)

fabriek 300 dagen ln

23.000 ton per jaar à

per ton

(pro: LD-stooro wellicht

600.000 ton/jaar à 1

!

x onderhoudskosten ~ x loonkosten JAARKOSTEN gebruik f 10,--goedkoper?) 0,05 per ton

verkoop lIoliezuurll (80%) 1 1.350,-- per ton

verkoop "olèïncll (4070) 1 1.100,-- per ton Jaaropbrengst jaarkosten JAAROPBRENGST 14.605.000,- -1

4.557.000,--

-33-f 82.000,

-"

120.000, --" 3.960.0

00,--"

"

11 f 11 11 230.000,--30.000,-- -30.000, ---4.452.000,- - 15.000,-- 90.000,--f 4.557.000,--1 :3. SOO . 000, ---f 1 .105.000,--1 4.605.000, --+ + +

, 1 I

,

, ( ,

L.

r:

i ' I L j

l;

,

, 9. 9. 1 NATIE SCHOUlHNG

Bij de in het verwerkingsdiagram aangegeven technologische uitvoering van

de afscheiding van oliezuur uit technische oleïne via een oplosmiddel zijn

de volgende aantekeningen te maken.

In dit vooront~.;erp 1S uitgegaan van gedestilleerde oleine als grondstof

voor het diepkoelprocedé. Deze oleine is in de emersol reeds door

destil-latie van methanol-vlater ontdaan en later gedestilleerd om de 10% veront-reinigingen te verwijderen. Hen kan in het diepkoelproces rechtstreeks

gebruik maken van de oleïneoplossing, die afloopt van de

stearinefiltra-tie. Dit is een goedkopere grondstof, omdat er geen destillatiekosten

voor gemaakt zijn. Wel dient het produkt oliezuur (80%) dan nog door

destillatie gezuiverd te worden van verontreinigingen.

De gebruikte methanol-oleïne verhouding van tien op één 1.S gekozen, omdat

bij de koeleksperimenten bij lagere verhoudingen een dikke

onhandel-bare brij ontstond, die naar ons idee noch filtreerbaar, noch

verpomp-baar was. Wellicht is in een industri~le installatie wel een lagere ver-houding mogelijk, hetgeen een besparing op de stoomkosten zou geven.

9.3 De kristallisator

De in het verwerkingsdiagram geplaatste kristallisator ~.;erd tot nu toe

gebruikt voor kristallisatie van zouten. Op pilot-plant schaal zal met

de vetzuuroplossing een proefun_~é~satie moeten worden uitgevoerd om te

bekijken of de gekozen temperatuur en verblijf tijd inderdaad een

handel-bare kristalgrootte geven. De vele onbekende faktoren, die bij een

vet-zuurkristallisatie aam.;ezig zijn, maken een proefkristallisatie

nood-zakelijk.

Ook het vrijkomen van de in de voeding aanweZl.ge opgeloste lucht tijdens

de vakuümkristallisatie zal moeten worden beschouwd. Tvlee effekten

wer-ken hier met tegengesteld resultaat:

-,

,

l , ! ' ( , .J r l I

f

1

[ J r '

I. Door de temperatuurverlaging wordt de oplosbaarheid van lucht ~n

het mengsel vergroot,

/1:

(\ )~

Ivv

2. Door de drukverla8in~~pa de oplossing oververzadigd Horden aan

lucht.

Het netto effekt van deze twee verschijnselen kan niet worden berekend bij

gebrek aan gegevens en moet dus worden gemeten.

Zij zijn van invloed op de grootte van de vakuüm- en dampter~2Hinnings­

apparatuur.

Tevens zal moeten Horden beschouHd of een geschraapte kritstallisator

duurder of goedkoper is dan een vakuümkristallisator.

9.4 Het filter

Noot 1

Een proeffiltratie zal moeten worden uitgevoerd ter bepaling van

filtratie-snelheid en koek\veerstand.

De.voorkoeler H2 ~s ~n het verwerkingsdiagram getekend als een

gelijkstroom-Harmtewisselaar, doch dient als een tegenstroom,JÏsselaar te \lorden uitgevoerd.

Noot 2

De invoer van de vetzuuroplossing dient niet, zoals in het venlerkingsdiagram is

a.angegeven, via de circulatiestroom in de kristallator te \vorden ingevoerd, maar

direkt in de flasl1Verdamper. Dit om dampvorming en vroegtijdige kristall:!.satie

in de circulatieleidingen tegen te gaan.

Noot 3

Tussen het verzamelvat in vakuümsektie Hl8 en methanolv8.t VI7 dient een pomp

te Horden geplaatst, die de methanol van vakutim op atmosferische.d:Luk brengt.

-35-· , { , I I I ~ l j

[1

l J

JO. GEBRUIKTE SYHBOLEN

symbool b c p c d D F G v H c 1 M P t .6t c,t m T U V Ct V T. Omschrijving bewerkingsfaktor

soortelijke warmte bij konstante druk per kg. konsentratie

diameter; dikte diameter

warmte,visselend/ verdampend oppervlak

verdampingssnelheid

kri s tall isa tievlarmte

warmtestroom destillaat (damp)

,.;rarmtestroom voeding warmtestroom ketelprodukt verdampingswarmte lengte molekulair geHicht partieel spanning verzadigingsdruk warmtestroom reboiler 1n warmtestroom voor verdmnping

soortelijke Harmte stoom

universele gaskonstante tijd temperatuurverschil logarithmische temperatuurgemiddelde absolute temperatuur totale warmteoverdrachtsco~ffici~nt volume verdampingskoëfficiënt dichtheid massastroom volumestroom warmtestroom verblijf tijd

36-eenheid J/kgOe kg/m 3 TIl TIl 2 m 2 g/cm sec kcal/kg kH I l<.~ kW kcal/kg m kg/mol ll'U'11 Hg rum Hg k\lJ kW kj/kg kJ/kmol sec oe oe oK W/m2 oe 3 TIl kg/m3 kg/sec m3/sec k\\l' sec oK

I ' i . Indices r '

I

.

c kristallisatie D destillaat g gasfase F voeding ~ ~n

r

~

K ketelprodukt 1 vloeistoffase

r

'

p bij konstante druk

s verzadigd

st stoom

u uit

v verdamping

x,y mol fraktie

, , l , r ' l : r-l l 1

n

l J

f;

r

I l . ['~

-

-37--, , l J

r:

l ,. , 1 f '

l

,

r

l , 11. LITER1\.TUUR 1. Bamforth, A.W. 2. Guthrie, K.M. 3. Iu Chin CI1U

4.

Klinge, H. 5. Hulder, R.G. 6. Hu 11 in , J . W. 7. Perry, J.H. 8. Peters en Tin'Jnerhaus 9. Pot, A., Zaat, H.A. 10. Timmermans, J. 11. Walvis, R.J.W. 12. 13. Hebci

-38-Industrial Crystallization,

Leonard HilI, London 1965

Chemica] Engineering,

24 March 1969

Distillation Equilibrium Data, Book division Reinhold publ. Corp.

Untersuchungen über die Verdamp~ungs­

gescln.Jlndigkeit von Alcoholen und Wasser, Dissertatie G6ttingen 1968.

Intern Rapport,

T.H. Delft, 1969

Crystallization,

Butterworths, London, 1961

Chemical Engineers' Handbook, Me Graw HilI, 1950

Plant Design and Eeonomics for Chemical Engineers,

Mc Graw HilI, 2 ed. 1968

Intern Rapport,

T.H. Delft 1970, no. 2263.

Physico-Chemical Constants of Pure Compounds,

Elsevier, 1950.

Intern Rapport,

T.H., Delft 1969.

VDI - 'ifàrmeatlas)

Bereclmungsblätter für den H~~rmdibergang,

Düsseldorf.

Prij zcnboekj e,

, 1 , ; ( 1 r " I L ) r~

I

,

[ .

!

I . r . I . r 1 l ) rl I 1 )

n

l

;

r'

l,

r .... 12. Fisuren.

.

.

'

r ' , ~

,

, I L ,

,

,

l ,

L

r'

l ,

r

~

f

'

( , 1 r ! r . r • r ' l , l J r '

!

J r, I ~ 0

-t:.

---

..r

,

-

~ 0

f2

]

LU :l "-.J ~

.

~ '-_Cl)

'0

r ei > :: j

2

j

x

~

..

::.

1 - '

.0

en

,t . - 0 ~

...

5

"

...s; ", ...

~

11

--r.J 0 _S

~1

_o t,)

s;

~

~~

_{C!l :.1} .s:: ::I ~ ti

~ -~

I

i

..

0 Ir; _.9 Ul

-( _{\. I}

1

-

r

c: ~-___

~.!..

:iI ~ lil f~ - . 0 . .~

r:

0'-.J:'

-

_~

,

.

0

-I~

l~ ~'I

Q

~I

%

J:

.

Sl

J:

'--

i-I

~J:

~

-

!a

l

:

i __

_...1

_•.

_1-

_t..

_I t,""\. _~ 0 L..., a 1..1~

g

"""

I

,

<t~ r-·'1 _I .::r I -t'

....

I

r , I I I ,

l

~

L

tg

-, )J\

l:

0 r;:n

t-...

₀

--

0'")

:r

r'

f :

0 ca

--

~

..

\4

u-r

'

.

tt- +

"'"'

_./I> I \ó) () Ü I _Tt"

+

0 0 -i!:

!

.

t ' .In\) '. ..9,-,

~

~

SO

.

uJ

\n ~

.P ..

IJ\

f .

...-.

""U 0 ₀ "'l'

;

J

6

.

.

lil " ..t ~ ~ J

_:s

lJt

~

r ' 0 _'> l\

.::r

(~

-tl

Q

0

~

ä

.:r

.f

g..t

I ,

~

>1

~ ~ _~

..

r , ' -

_A

-0

~

~

l ) _I

><

~ r l

r:"

-g~

, l J ~ r 1

_!e

l

J

..,

:s 'Ji c

r'l

0

3

t

J lD

fl

_I

-4

_I

_I

_dO

l J V,

g

_{IJ) 0} in 0 \n 0 lil 0

_~

0 lP

_~

Ln

4-

+

+

-

I I N I ~ I r"1

,

I .:t _I

::r

_I ~ I S> f· r, I I I r, I I , I I

, , ' l J ( , ( ,

I

I , j (

,

I J .1 , 1 I. J r1 1 I

ij

n

fl

r-, ~

-1

1

1

0 :t' M J.

~

Go

l~

-tS

"1

0 O;!)

Yl

~ -,;dl

1

3-,

!

C)

..:r

~

.4f!.

--..

J.)

~n

_.I.. ~

_....

-0

,1

--

.f

_"--'-\-i

0

~

I

g

N

_o

.:r

-0

c:»

..r)...D

I

~~~

I

d!à ~,p..

j

1

.~

">

_i

1

0 0 N 0 .:t 11. ~~

a

L~ . (',1:0 di~ til 1) .s: s:.

~l

,

..

ctJ

.!f

:i

0

1

_~

]

"".i

₁

0

g

0 lb

_..::r

1.1) ..:11 ~

!

~

1

0 0 -ti) ~ _~

'"

'jllI.. - '" ~

1

_.~

₁

_i

-

0

.

-

_.E

₁

₁

I

0 ₀ 0 ttl

-

~

-o~ V)~ ~:~ ~ .~ ..\l

!

i

0 l'Ii

-1)

{

"]

+-+..:

_J! ~

8

_I~

0 tI) N. U>

L • ( , i ' ,

r'

~ewet-k.~

~~

[

l J , , l J

"

I' l , r ,

f'

I ' EXPLOSn:::-O!AGRAM vt\N METHANOL-LUCHT-WATEI~-MËNGSELS. I. , , I •

[

:

r '

I _

[

~

[

.

l _ l , l , r , I l j n l ,

Y

i

n

°1

0

1

00

9

0

8

0

70

6

0

50

40

3 0

20

1 0 bovengrenzen

E

0,1

0.3

0,5

0

.

7

1,0 0 , - - - . . .--- ondergrens

2

0

0

methanol 400 600

r

100

ga

00

70 T

SOO

w

ate

r

60

50 tf;t;

i

1000 L,O

-(,1-I30H 30 20

l

u::ht

10

o

'

..

I I •

[

~

r:

, , l J r ,

CHART

6

Ii

MGthono

l-V

Va~cr

:

tloiling PClint-Conucf'isoHOIl ys CorY.positilm ot 760 mm. Hg

100 90 U 0 ~ W IX: ::> I-80 ct Cl:: W 0.. ::E w 1-70

~

I

~

~

_""--.

-\

~

~

~

D~tv

- - -

$4)'-.~

~ ~

~

~

OOI{,

~

~

tNG

----~

~

À

t:----..,

. --

--r----

_r---

_~

- - - - -f-' . -60

o

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

METHANOL, MOL PER CEIH

ëHÄRT

7

•

I-lea~ COfllldty of Methanol hom 0 to 50°C.

0.64 ;' 0_62 "-E 0- '-o u ..: ~ 0.60 v )0-t <.) ct 0.. et v 0.58 l-et w J:

/

7 ' 0.56

o

L

V

V

10

/

/

V

/ '

L

V·

- - -. / '

/

C sot.: 0_05688 + O.OO:I~lt

t i

20 30 40 TEMPERATURE,

oe.

. /

V

50

_"'~ 1. ... _ _ '1'7" ... ~_ .. - . -.... _ _ _ . . ~ .. _ _ . _ . _ __ __ _ _ _ _ _ • _ _ _ • _ _ . _ _ _ . _ __ _ _ _ _ _ _ _. _ _ PLATE

2

l • , • 900 f-- - - - . + - - - - + - - - + - - - - t - - - t-- i - - - - t _

-_--=-:::

1

-

-

=--_

..

:

1

---:

1

---=l--1

!

!

;---+--

~~ l 800

1=-

- -- ----

~~

-

-

J

-__ -

-

I __ _ 1000 .---.----,---,---,--,--.---,-

=r---'-T-r-Tl----rF-Hl-• 700 - - -.. - - - . - - -- - , - - - - .- .

+-,--:

-.

' j ! -600 1 - - - 1 - - - t - - - t - - - - t

i

- i - + - - - - t - - -- . - -

I

i j j

J

-t-±

I:

500 ____

1---_-+-

_

-+--_

-'-

_ - -

~~

I

i

.

rl

.

400 ' - - - - -I- - - j - - - t - - - tl- -- - - + - - - t - - t - - - t - - - I-

l

/

[ : - 300 _{~---+--+---+----t-} I

I

/

/1 [- .200

I

I ..

yr

1/

.

I_

L-

VV

r' 100 I - - - I - - - t -- l - - - - t- - j - - - - --l- - - j - ---j~t----+----,_.!

/t

./..1 I

l

90 f - - ---t - - - + - - t - - : - - - I - - - t - - i i • / ! / i / 80

I

V

i

i

/

-

7

i ;' /

~ :~

1---- -1- - - - 1 - - I - - - + - - - t - - - - + - - + - - + - - - - I - - -

I /

I I

!

/

i

/L-

~

V__J­

~

50 f - -- - + - -- - I - - -- +- I - - --.---+_I---1---c-i---+---t--r

Y

j

j

I

L L

JA/

I /

, .

l~

40

V

I

Y

Y

i )'

1I

VI

l

~

-

1/

rrlf){

Vi

(/l 30 f - - - - + - - - j - - - + - j - - - - -- t - - - t - - -i t t j . L

-"

~.

/ L I L !

lIi

lil

1/

~

~/

Vy

I~

/

~

/I

Y

.

~

20

~~/ ~~ij

lA

~Î

111

f---t----+--t---t---+-:---+-/i

V

---j----t---7

~/I"j

-

lij

r

[J [

~

~

f---l---t----t----+--f----+--r//--t----t---+-

_v

7'/-

~i+> ~!-h~l-:

--:f--

.

~

-+---i----j

--

v

--

L~

'

l~é';

_

I

L-'

§V-

I

I - - - l - - - j - - - + - - - t - j - - - , , L - - t - -

/

---1

---++

/

--+

-

/ "

I "ç:

1/_

~,"L:

i

!

f---l----+---f--+--r-/ ---l----I-

I / i

;

1

AI-

I

i

I

/1

/ / [

/1

7

j~~:

!

!

I

I

1

-t>-'--+--+j v-/--- !

LL

lV

--.-

~;)t -~"-

L1!

I

,

--+--+--.

-

-3

t----

-

+---+---f-

/-+-+---

--+----f-

lL

-T---i--I'I

L

i

1

Z

I

'

i

I

f

/

/ /

l7

flj

I

I

i

I

2

f---+,---v-/---t---t

/

V

V

vZ /

V

J

I

I

1-

j

I

L---'--'/~V

/

VwLlL

--,---,-V

~I_--'---'---. ~=I

10 9 8 7 6 l , 5 4 l J l I r 1 -50 . -40 -30 -20 -10 0 10 30 40 50 TEMPERATURE, oe. r~ l .

A

N~2271

I N VOORWAARTS UIT RETOUR IN UIT

M 0,1 43 m st a M

a

M Cl 6,3·--- -r-L-f---, VI A 0,1431 6,3

o

1,289 84,5 E 0.1 4 3 1 5.0 . IH 2 A 0,,431 1,2

o

',2 B 9 4)9 E 0.1 4 3 3.0 tot 1 57 5 1 9 1 f---

-o

00 92 - 23~

o

1,2 8 9 E 0.1 4 3 .. ltot 1.4 3 2 8 4,5 1 5.0 9 9.5 C 0,0401 1,2

o

1,1 4 5 - 4 3,5 E 0.13 7 -11.0 ---m--~tot 1,3 2 21 --S 5,71 M Cl 2 0,9 n 1 0 8,0 A 0,143 - 4,2 0 1 , 1 9 7 -49,6 E 01 43 _119 tot 1.4 8 3 - 65.71-B 3,0

o

_

1 5,7 IM4 E

_o

0,2 0 61 - 9.6 EO.O 2 3 1.9 ---nit-o! 0,2 291 - 1 1,51

A

t - - -... ~--- ---~---<kw 27,3 00,0701 2,1 E 0,0 09 2,5 r---tot 0 0 7 9 1 4 6 ---9 8,0 B 0,1 0 3 9,9

tt

IIH 6

o

0,2 5 8 3 4)0 E 0.0 29 5,1 tot 0.3 0 4 9 0

---'"

E 0020 24 K7

o

0,1 8 Ö 1 8,7

rm

l tot 0 . 2 0 2 1, 1·

~ ~

~

I H 8

---

--

~ B 0, 1 0 3 2 7,9 ~ ---

-I

I

o

0,0 7 0 E 0.0 09 tot 0, 0 7 9 6>9 1.1 8,0 n 3 6 O,O[----n ---[ , ,

!_! __

I .. -- - -- -- --- ---- - - -- -~ - ---- ----ikw " H9 L -

r--lJ

++

---'8 0,1 0 3 1----1 .... ---- ---

---

-1-

---

----ikw

Alo

1,1 9 6 2 3 5,5

T

'

E

0 1 4 6 428 ---- - tot 1 3 4 2 2 7 B 3

1

1

0 2 6,4 --- -tot . 1 4 2 9,5 2 0,9 3 5 2,0 2 3,4 4,5 2 1 3,1 ,m 1 0 7,3

t t

T

T

E 3,1

t

H18

+: ::

...

.

....

··

.. ···

..

; ...

·jkw 9 9,0

10

0,0 9

21

6,ÖJ----· ·

~r---m 1 7 0,0.

t t

lHlO

W

1110 0,1.37 • • ~ E 0.0 1 1 C 0,0401 3,9

o

1,1 4 5 5 4,1 E 0.137 28,7 tot 1 32 2

Ist

8 5 4,0 --- ---.- -...

,

C 0,0 4

°

o

0,4 5 0 E Q...O 7 7 tot 0.5 6 7 ---Hot 0.1 4 B

r-r--

--...-

--

---mIS 8 4,61 L - - - i L

-LÇtrJ

L . . -st. 6 I O/O~---t---n-n-- ~ H13

IC

0,0 4 0

I

1 1 ,3~---1 3,8

TH·

n 8 60,6 ---·---~klfll 4 5 1,0 5 0,1 1 1 0 6 1.1 n 64 0,0 J---i"~---- - ---1-- - ---- ---i-- --- -- -- -i kw 9,5 H14 L-J ..

---!---,C

0,04 0 1,8 ot. 0, 1 4 3 ~ot. 38 1 1,1

~/

v l /

ot. 0,1 4 3 ~ot. 38 1 1 ,I M. in kg/sec

o

in kw kw- koelwater st stoom I • kristalli satiewarm te m • condens at iewarmte n : verdampingswarmte componenten A: vetzuur oorspronkelijk

B: oliezuurrijk vetzuur C = llnol zuurr IJke vetzuur

O-methanol. E.W1ter

koelkr Ist all I satle van

OLIEZUUR

r_j.w. walvis

r.g.a. van wel! april 1970 N: 2271