Claus-afgas reiniging m.b.v. het citraat proces: Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

l6.

6G~

I

Nr:

l.

3

Ill.

laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

H •.. Schxij:v.er ... en. .. J. ... P .•. 1[an .. d.e.r .. Mas:t .. :v.e.n .. 's.llij k

onderwerp:

C l.a.us .. ai'.gas .. xeiJliging .. .m ... b .. v .•... he.t .. Citraat. pro c e B

adres: Hugo de Grootstraat 101 Delft opdrachtdatum: januari '73 verslagdatum : januari '74

U

l~

l

~

Il

[~

[

l.

r '

l .

II

[1

o

n

n

n

n

n

1 • 2. 3.

4.

5.

6.

7.

8. -1-1 N HOU D ::::==::::========= Inleiding

1.1. _{Samenvatting van de technologische} uit-voering van het proces

1.2.

Conclusies

Uitgangspunten voor het ontwerp

Eeschrijving van het proces

3.1.

Algemeen

3.2.

De verbranding

3.2.1.

Algemeen

3.2.2.

3.2.3.

3.2.4.

Directe verbranding Indirecte verbranding Katalytische verbranding

3.3.

De absorptie 3.3.1. Temperatuur

3.3.2.

Berekening _{van de HTB uit de} pilot-plant gegevens

3.3.3.

Berekening _{aantal transport} een-heden.

Berekening LIG

Hoogte van de kolom

3.4.

De reactor

3.4.1.

3.4.2.

3.4.3.

3.4.4.

3.4.5.

Reactie mechanisme Uitvoering reactor

Warmte produktie in de reactor Regeling reactor

Grootte van de reactor

3.5.

De scheidings-sectie

3.6.

De Flash-tank

3.7.

De spui

Economische evaluatie van het proces Massa en warmte balansen

Overzicht en specificatie van de apparatuur Lijst van gebruikte symbolen

Literatuur verwijzingen ---~---2 4

5

T

7

7

7 9 11 12 14 14 14 14 15 15 16 16 16 17 17 17 18 18 19

21

23 24

25

26

U

L

[

:

[

r .

l.

(1

[]

[l

n

n

1 • 1 • 1

-2-Samenvattin~ van de technolo~ische uitvnerin~

van het n, l'oces

Doel van het proces i s de zwavelhoudende

componenten uit de rookgassen van een Claus-fabriek te ve r"., i jderen.

Een raffinaderij die 3.000.000 ton olie

per jaar verwerkt geeft, als we het zwavelgehalte van

de olie op ~~ stellen, een zwavelproduktie van 60.000 ton

per jaar. Ret rendenent van een Claus-fabriek is ca,

95%

.

Indien we de voor de zuivering benodigde zwavelwaterstof

onttrekken aan de Claus-fabriek, is de produktie van de zuiveringstrap 8.225 ton zwavel per jaar. ( zie fig.1 )

i

'Raffinadérij

2

Claus-stroom

no.

1 2 3 4 5 6 7

plant

--massastroom

(ton

zv, ave

1

per j

a

ar)

60.000 60.000 51.775 2.742

o

8.225 5.483 figuur 1

!

7

!

4

_..

Citraten-plant

' - - . 3

rUVle olie

afg

a

ssen

zwav

e

l

afgas van Cl

a

us

5

6 ..

I

af~as

Citraten f

a

briek

zY.av

e

l

zw

a

velv

,

aterstof

u

L

r:

r'

l

n

I J

n

n

n

n

n

-3-Het Claus-afgas, met als hoofdcomponenten stikstof,

wate~, zwavel wat erstof en zwaveldioxide, wordt eerst

katalytisch verbrand, zodat alle zwavelhoudende componenten

tot zwaveldioxide worden omgezet. Vervolgens wordt gekoeld

tot 700 C en vindt de absorptie van de zwaveldioxide in

ee~ citraat-oplossing plaats. De beladen citraat-oplossing

reageert daarna in twee geroerde tankreactoren met

zwavelwaterstof-gas, afkomstig van de Claus-plant. Hierbij

vormt zich een zwavel neerslag dat vervolgens in een

wachttank tot volledige flocculatie wordt gebracht.

Hierna wordt het vaste stof gehalte van de ontstane slurry

in een indikker op ca. 10 ~ en daarna in een centrifuge op 15

%

febracht. De ingedikte slurry wordt via een warm

te-wisselaar naar een autoclaaf gepompt. Daar tr eedt bij een

druk van 2,4 atm. en een temperatuur van 1350 C fasenscheiding

op tussen de gesmolten zvravel en de citraat_oplossing. De

zwavel wordt afgetapt. De citraat-oplossing wordt naar

ee~ flash-tank gevoerd waar het wat er dat in de reactoren

is ontstaan wordt verwijderd. De citraat-oplossing wordt,

naèat een eedeel t e is vervangen door verse citraat,

L

1 • 2.

[

:

r:

[

:

n

[1

rJ

n

n

-4-Conclusies

Uit het voorontwerp volgen twee belangrijke conclusies:

- Het katalytisch verbranden van de Claus-afgassen

levert naar ons oordeel nog te veel moeilijkheden op,

zodat de citraat oplossing sterk verontreinigd wordt

met zwavelzuur. Dit heeft tot gevolg dat ~rote hoeveelheden

citraat oplossing ververst moeten worden. Deze oplossing

moet vervol gens worden opgewerkt tot e~n bruikbare

oplossing of worden gespuid. Beide alternatieven zijn

onaantrekkelijk.

- Het opwerken van de fijne ( haast colloYdale )

zwavel-slurry is een moeizame aangelegenheid.( indikken,

centrifugeren,smelten)

Het lijkt ons in de toekomst belangrijk te onderzoeken

of:

- de ~ezamelijk~ absnrritie van z~avelwaterstof en zwaveldioxide op enigerlei wijze te realiseren is. - het moeelijk is de zwavelvormende reactor bij een

temperatuur van ca. 1400 C en onder overdruk te

bedrijven, zodanig dat er direct tijdens de

zwavel-vormende reactie een fase scheiding optreedt tussen

de gesmolten zwavel en de citraat oplossing. Fen

dergelijke reactor zou in één keer alle

~

L

l~

2

l

'

L

['

[

:

[

[

,

l

:

[

, r " r :

~

[

;

II

[ 1

n

n

n

r

comp".

N

₂

H₂O(3) CH

₄

O

₂

8°2

HtS

c

2

-5-Uitgan~s~unten voor het onhreru

-

samenstellingen Claus afgas H 2S 0.54 Vo17~ S02 0.27 H 20 34.24 CO 2 1.21 N 2 63.60 S damp 0.04 COS 0.06 CS 2 0.04 Totaal 100 Vol% S mist 0.05 Geil% Afgas citraat _S02 100 ppm

Zvlavel I·ra ters tof H

2S 95

%

inert ₅

_%

-

rendement ₉₉

_%

_verwijdering

-

capaciteit 8300 ton S per jaar

- corrosie aspecten

Er worden vochtige S02 houdende gassen

ver1,-rerkt. Beneden het dauVlpunt ontstaan

corroderende zuren. Na de aosorber is

de citraat optossing corroderend. We raden

gebruik van Horthite aan(20%Cr,24%Ni, 1. 755~Cu

3,25%Si,3%Mo)

- thermodynamische gegevens

Deze z~n in de tabellen samengevat.

0

H25

kcal/mol

H~25kcal/mol

0

3,48

-57~79

-53,78

-17,889

-13,62

~O

_3;58

-7,094 0

-66

"

;21

-4

815

-0,755

-9

4

,051

-89

'

;62

tabel 2 vorm1ngs el1.thalp1t!n

L

L

I.

r '

r

[

r:

r'

l

I • r ' ! , r 1

n

n

- - - ---

-

-6-C _p A + Bt + Ct2 A cal/~ol B cal/mol. oe C Î 0 2

comp. cal. mol. C

C _{x lok~} x 10'(+5) N 2 6,919 0,13 6

5

-Ot 02271 H 20 7,880 0~3200 -483,3 CH

₄

8,200 1,307 -2f 087 O 2 7,129 o~1407 -179~1 8°2 7p7 0,530 H 28 7;2 0,360 CO 2 8,87

tabel

3

temperatuur co~ffici~nten van de

soorte1ijkc'varmte bij constante druk

~

l~

L

[

,

[

,

f'

r'

l.

r .

I l

[

, r ' r ' I

l .

r'

I l ,

n

n

-3. 3. 1. 3.2 3.2.1.

-7-Beschrijving van het proces

Algemeen

Er zijn vier belangrijke proces stappen te

onderscheiden:

1- Verbranden van de zwavelhoudende componenten

in de Claus-afgassen tot zwaveldioxide.

2- Absorptie va.n de z,,,aveldioxide in de ei

traat-oplossing.

3-

Regeneratie van de beladen citraat-oplossing en

produktie van zwavel met zwavelwaterstof.

4-

Scheiding van het absorptiemiddel en de zwavel.

We zullen deze stappen afzonderlijk behandelen.

Tevens zullen we daarbij ingaan op mogelijke andere

uitvoeringsvormen.

De verbranding

Algemeen

Voor het uitvoeren van de verbranding zijn

er verschillende mogelijkheden:

1- Direct verbranden, al of niet met behulp van een

brandstof (aardgas, olie)

2- Indirect verbranden, warmte toevoer gescheiden van

de te verbranden gassen.

3-

Katalytisch verbranden.

Het te verbranden gas heeft de samenstelling

zoaJs die ,g-er:E'ven is in nunt ~

-In de verbrander treden de volgende reacties op: 2 H 2S +

3

°2 ..>. 2 S02 + 2 H 20 ( 3)

,

CS 2 + 3 °2 ~

...

2 S02 + CO2 (4) 2 COS _{+ 3 0"} c. ~ 2 S02 + 2 CO2 (5) 8 + _°2 ..>. 8°2 (6) mist ~ S ₊ °2 -'> S02 (7) damp

...

[

. l r . r '

l

~

t ]

n

-8-Voor de reactie

L

niA i

L

uiB i

geldt dat de reactiewarmte R gegeven wordt door:

Rt

L

_{uiH tBi} +

L

_{niH tAi} (9)

De vormings ent~alpie H

tAi wordt berekend volgens:

H

tAi

=

H25Ai +

J

cpdt (10)

De soor telijke warmte bij constante druk (c )

als functie van de temperatuur wordt gegevenPdoor

functies van de volgende vorm:

c A+Bt+Ct2 (11)

p

Het warmte effect Q bij het opwarmen van een gas tot een

temperatuur t f wordt berekend volgens:

Q JCpdt (12)

l

j

r

:

3.2.2. I

[~

[

~

r1

fl

-9-Directe verbranding

Berekening van de warmteproduktie per mol aardgas

bij verbranding met lucht bij 5250 _C

CR

4 + 202 CO2 + 2H20 (13)

Bij de verbranding kunnen we drie fasen onderscheiden

o

- opwarmen van het aardgas tot

d25

C

opwarmen van de lucht tot 525 C

- reactie

R~ = 183.56 kcal/mol

Per mof 5aardgas moet 8 mol stikstof opgewarmd worden,

dit kost 8 x 3.6

=

28.8 kcal /molCn .

De netto reactiewarmte wordt derha1ve 154.8 kcal/mol.

Per mol aardgas is tien mol lucht nodig.

Berekening benodigde hoeveelheid aardgas

We verwaarlozen voor deze berekening de reacties

4,5,6 en 7 omdat de componenten die aan deze reacties

deelne~en 20

%

van het te vFrbrandrn pasmen~sel

vertege~woordigen en omdat de verbrandingsreactie

van de zwavelwaterstof veruit de meest exother~e is.

~e veronderstellen verder dat het Claus-afgas een

temperatuur heeft van 1250 C en voor 66

%

uit stikstof

en voor 34

%

uit wate~damp bestaat. De volumestroom van hetogas is 6.3 nm Is. Het opwarnen van dit gas

to~ 525 C vraagt 816 kcal/s. Voor de verbranding is

2.1 mol zuurstof/s nodig.Deze wordt toegevoerd als

lucht. Eet opwarmen van deze lucht vraagt 38 kcal/s. Ret verbranden van de zwavelwaterstof levert

350 kcal/s. Voor het water in de lucht ( 70

%

rel.

vochtigheid) is nog eens4.03 kcal/s nodig.

Stel N is het aantal molen aardgas dat nodig is vaar de verbranding.

De warmtebalans wordt nu:

N x 154.8 + 350

=

38.01 + 816 + 4.03 Dit levert voor N de waarde 3.3 mol/ s op.

Er is dan nog 33 mol lucht per seconde nodig.

We berekenen nu of het gas zelfstandi~ kan branden.

Dit gebeurt met de formule van Ie Chatelier (lit 2

L n1 p1 L

Rl

n1 + 100 ~ n2 +

.I?l

n3

brandbaarheidslimiet voor het mengsel brandhaarheidslimiet voor component 1 hoeveelheid van component 1 aanwezig in het mengsel in

%

)

L

L

r

i l, n

lJ

n

n

-10-Berekening leert nu dat het gepevcn mengsel

(CE

4

,

CCS,CS2, II2S en S ) als het voor

5

%

aan~ezig is ln een stikstof atmosfeer, kan

branden. Er is echter maar 1 ~ aanwezig, zodat het

mengsel dus niet vanzelf kan branden.

Het gasmengsel zou verbrand kunnen worden

met een grote overmaat aardgas. Di t heeft de volrende

nadelen:

Er is dan een zeer grote volumetoename.

( al deze afEassen moeten door de ahsorber)

Voor een goede verbranding van het aardgas

is een overmaat lucht noodzakelijk. Dit

stuit op bezwaren in verband met de pH van

de oplossing

We co~clud€ren dat rechtstreekse verbranding van

het Claus-afgas niet mogelijk is.

I

L

3.2.3.

f:

[

:

l ,

n

n

n

n

-11-Indirecte verbranding (Lit.

3)

De verbranding van Z\.J'avehlaterstof tot Z\'laveldioxide

en \Vater vertoont twee typen reacties : een explosief

verlopende en een langzaam verlopende. De explosief

verlopende reactie vindt plaats bU een overmaat zuurstof en hoge zwavelwaterstof concentraties. BU de omstandigheden in het Claus-afgas ( 0.5%

zwavelwaterstof geen overmaat zuurstof) vindt de langzame reactie plaats. Op deze reactie werkt

de in het afgas aam18zige stikstof sterk inhibbi terend. Waterdamp .rerkt versnellend op de reactie. Voldoende

kwantitatieve gegevens over deze effecten hebben

He niet in de literatuur kunnen vinden.

De reactie snelheid van de langzame reactie is

ons \Vel bekend • Op deze vergelUking baseren

we het ont\Verp Van een idealebuisreactor(indirect verhit, propstroom}

De kinetiek vergelUking luidt:

druk in torr

aanvangsconcentratie H₂S aanvangsconcentratie zuurstof

6 -1 -1 0 snelheidsconstante = sed torr bU 300 C vle d'rukken de zuurstofconcentratie in de

z'tTavel-waterstof concentratie uit volgens

[oJ::

3

h

[H

2

sj

Deze betrekking geldt indien we van stoechiometrische

hoeveelheden uitgaan. .

Integratie van de snelheidsvergelUking leidt tot; -f_1

.ln

M _

I}bl.

10-:

(_I _

~

\} :::

t.

(0,

7

2

~-hS)"

2.t18 LHl S)4

[I-hÇ.]Y

Stellen He de aanvangsconcentratie in de reactor op 1% Z\'lavelwaterstof en de uitgangsconcentratie op

10 ppm zwavelwaterstof dan leidt ~it tot een verblUf tUd in de reactor van

6

10 sec. Deze verblUf tUd is onaanvaardbaar lang. Alleen door eeh sterk opvoeren van de temperatuur is deze verblUf tUd tot redelUke proporties terug te brengen.

We concluderen dat indirect verbranden van de Claus-afgassen niet mogelUk is.

L

L

! . I I

r,

[1

n

n

r

3.2.4. -12-Katalytische verbranding

Bij het katalytisch verbranden van de in het

gasmengsel aanwezige zwavel verbindingen hebben we de

keuze uit de volgende processen:

1 - Katasulf proces (li t.

4

)

Dit proces werkt met een (Fe,Ni,Cu)/(W,VöCr)

katalysator bij een temperatuur van 400 C.

Het leidt tot volledige omzetting van zwavelwater~

stof en tot gedeeltelijke onzetting van de

organische zwavelverbindingen

(5

0

%

)

Voor de

gebruikte katalysator is zwavel een ernstig

katalysatorgif. Dit proces lijkt ons derhalv~

ongeschikt vonr het verwerken van Claus-afgas .

2 - Oxyc~t system proces (li t

5

.

)

Di t proces werkt met een platina katalysator op

porceleine drager.

Eet leidt tot volledige omzetting van zwave

l-waterstof en de organische conponenten. De

levensduur van de katalysator is ca. 20.000

~je(~rij:suY'er .. ,ret I'Y'oces heeft een r"eriè':.r;'e

overmaat zuurstof nodig (1

%

).

Voor het opstarten

van het proces zijn hulpbranders nodig, ver

-yolgens onderhoudt het proces zichzelf.

Onze keuze valt op het oxycat-proces. Het Claus afgas

be-vat voldoende zwavelhoudende componenten om het proces

zichzèlfte laten onderhouden.

Berekening Oxycat-reactor

1 - Inleiding

Voor de verbranding van zwavelwaterstof,

Koolstofdisulfide, koolmonoxsulfide en zwavel

kunnen we volgens de specificatie (l i t 5 ) toe

met 1 %overmaat zuurstof. De stoechiom~trische

hoeveelheid zuurstof voor de verbranding is

3.05

mol.

Met 1

%

overmaat levprt dit 3.08 mol op. Voor de

verbranding is dan 15.4 mol lucht nodig.

2 - Temperatuurkeuze

In de reactor moet de temperatuur minimaal

450

°c

zijn om te zorgen dat de meegevoerde zwavel

dampvormig is. De reactor wordt zo opgezet dat de

in te voeren gassen door het reactie produkt worden

opgewarmd.

3 - Bepaling van het benodigd aantal elementen

De ca pacitei

₅

van één element bij

16

°c

is

0.0118 tot 0.0200

3m Is. De te verwerken hoeveelheid

gas is ca.

6.3

n~ Is. De hoeveelheid toegev3erde

lucht is 0.347 m Is. Dit geeft totaal

6.6

m Is.

r:

f • I i . r .

I

I

l .

[1

n

n

n

r

-13-4 -

Berekening van de temperatuurstijging in het bed.

We stellen de ingangstemperatuur op

450°C.

Ook ~ier wordt alleen rekening gehouden met de

reactiewarmte van de zwavelwaterstof. De

reactie-warmte van de verbranding van zwavelwaterstof

is bij

450

°

c

gelijk aan

-11

8

kcal/mol. De

reactie-warmte wordt binnen het temperatuurtraject

450

°C_

550

oe constant verondersteld. De verbranding

van

1.52

~ol z~avelwaterstof levert

179.4

kcal/s.

~e gemiddelde s00rtelijke warmte van het gasrnengsel

. - 0

.-lS

7.2

cal/mol C. De totale molenstroom,fl,

is

29

6

.3

Dol/s. Hieruit berekenen we de temperatunr stijgi ng als volgt:

T R

179.4

.

10

3

'=

84

oe

fi

.

c _p

296.3

.

7.2

De eindte~peratuur is dus

450

+

84

534

oe

5

-

3erekening van de warmtewisselsectie van de reactor. Stellen we dat de soortelijke warmte van het

~asren;501 ~a de r~act~e ~a~~elijks is vera~derd. dan

moet de temperatuurstijging van het in te voeren

gas gelijk zijn aan de temperatuurdaling van het

gereageerde gas. Deotemperatuurstijging is gelijk

aan

450

-

143

'=

307

C. De temperatuur van het

uitga~nde gas zakt dus van

534°C

tot

227

oe.

;1et een nakoeler moet het mengsel nog afgekoeld

,

°

L

l:

i -r'

I _

r~

[1

n

n

n

r

3. 3. 1 • -14-De absorptie (Lit. 1 ) Temperatuur

Het dam·rpunt van het gas dat de verbrand er verlaat is 700C : Indien de absorptie plaats vindt bij

een lagere temperatuur zou een hoeveelheid water gecondenseerd moeten worden in koeler H5. Dit levert corrosie problemen op. Tevens zou dit gecondenseerde water een gedeelte van het zwavel-dioxide als zwaveligzuur meenemen. Daar de even-wichtsligging bij 70 C niet al te ongunstig is, kunnen we bU deze temperatuur absorberen. Een extra voordeel is dat er geen verdamping van het absorptiemiddel optreedt.

Een nadeel is dat we een iets grotere vloeistof-stroom in de absorber nodig hebben.

Berekening HTE uit de pilot-plant gegevens

Het aantal transport eenheden i-,erd grafisch m. b. v. de methode van HcCabe-Thiele bepaald. Er werd aangenomen dat de transportweerstand zich in de gasfase bevindt. Deze berekening geeft voor de ko10mmen van Rosenbaum de volgende resultaten; Gas 8C

2 SOLU-nO~~ aff ~a ~ 2

flow cone. pH floi-' 80

2 gas abs. N feet 3/ r:f. _{gal/ 80} 2

%

/:J g/l ppm min min 90 1.46 3.1 5- 5.3 725 95.2 3-4 100 1.48 3.3 5 4.5 890 92.6 3 150 1.66 3.6 5 10.0 85 99.5 5-6 210 1.09 3.8 5 16.2 135 98.7 7-6 300 1.07 3.6 5 14. 1 700 93.5 4

De hoogte van een transporteenheid is derhalve ca._ 4 voet

=

1.20 m.

Berekening van het aantal transporteenheden Het aantal transporteenheden is grafisch bepaald met behulp van de evenwichts gegevens van

Rosenbaum.(Voor een karakteristiek voorbeeld van deze berekening zie het bUgevoegde McCabe-Thiele Diagram) HTE feet 3-4 4 5 4.3 7

Het aantaltransporteenheden is berekend om een concentratie aan zwaveldioxide in het uitgangsgas te verkrijgen van ca. 100 ppm. BU de lage concen-traties is verondersteld dat de evenwichtslUn recht verloopt volgens Henry. De ligging van de werklUn is steeds aangepast aan de l igging van de evenwichtslijn z.d.d. een redelUk aantal transport-eenheden ontstond.

l :

l :

'

L

...:t 0

_...

[

. )(

'-@~

:J

.

r

~

:J N

c:

_::c

lf)

-

,...

C!J ₀ N

o

0 0 0 <...)

.

E E

r

'

...

I -

z

0 ~ u

_E

lf) 11 CO te _(!)

E

L{') _JI

-

11

L

...

..-

.

....

-I Z

[

,

r '

1 l .

[

. ( E 0 r .

I-[

₀ ~ r : ~ C!J

.c

, '

'ï

C!J ..c 0

,-'

U 0 L , ~

~l

l]

M 0

...-n

0 ..-)( <lO

n

0 N V) 0 \.0 1 ~ c.J) ü)

-

0 0

:\

E

E l J 0

..-n

J

( , I , l _ r . 3.3.5. I ( r'

i

r

'

, ' I I l _

r '

I 1 J rl

II

11

l1

n

n

r~

['

-15-De resultaten van deze berekeningen zUn

samengevat in de volgende tabel :

T _{LIG 8°2·} 80 2uit Nt l.n oe

_%

_ppm 35 3 2.3 100 6 135 ₃ 1.7 100 5 65 6.25 1.54 100 8 55 4.25 1 100 8 55 4.25 0.8 100 7 Bepaling LIG

De grafiek uit Perry geeft voor onze gasstroom

(880 lbs/sgft hr.) een LIG = 13

Extrapolatie van de LIG waa~~~n uit 3.3.3. naar

70 oe levert een LIG waarde van ca.

9

op •

. Door een hoge LIG waarde wordt ~en grotere reactor

noodzakelUk .Tevens neemt de energie nodig voor

het verpompen van de vloeistoffen toe. Omdat

de absorptie temperatuur tevens de regeneratie

tem.-pera tuur is zijn er geen extra

warmtewisseling8-kosten verbonden aan het opvoeren van de

L/G-\lac~T·c2.e •

Bepaling van de HooGte van de kolom

Uit de tabel in 3.3.3. blijkt dat het noodzakelUk

aantal transporteenheden ca.

9

is. Tevens blUkt

~at het toevoegen van 1 à 2 transporteenheden

de flexabiliteit van de kolom sterk verhoogd

( bU 35 oe 100%) We maken de kolom dan ook

L

l 0 r " , ! L r' I l , I , l ;

11

n

n

l )

"

I l ,

r

3.4. 3.4.1. 3.4.2. -16-De reactor

Reactiemechanis~e

Overall reactie:

3 S + _2H

°

2 (12)

De tussenstappen van de reactie worden verondersteld

de volgende te zDn S02 + H 20 HSO; + H+ (13) HSO; H 3Cit

-

(Irs03• H 3Ci t )-- (14) + H+ _{+ (HS0} 3·H3Cit)-- 2H2S = 3S + H3Cit

-

+ 3H2O

Reactie 13 ligt volgens Rosenbaum c.s. voor 95%

aan de kant van het bisulfiet bU pH 3.2 tot

3.8

Reactie 14 ligt volgens Rosenbaum c.s. voor 50

tot 70

%

aan de kant van het citroenzuur.

(15)

De zio.raveldioxideabsorptie capaci tei t van de

oplos-sing daalt sterk met dalende pH. Het is derhalve

belangr~k voor het proces dat zuurvormende reacties

worden vermeden. Er zijn twee belangrijke

zuur-vormende reacties

7"'SC

-) L . 3 2S0

4-

+

s

+ H+ + H₂0 (16 )

2I!SO; +

°2 2S0

4-

+ 2H+ (17 )

Reactie 16 treedt vooral op in de autoclaaf.

Om te voorkomen dat reactie 17 optreedt moet

het te absorberen gas zoveel Dogelijk zuurst of-vrij zijn.

Er treden een groot aantal nevenreacties op.

De belangrijkste hiervan zijn de vorming van

poly-thionaten. Na enige reactie cycli stabiliseren de concentraties van deze producten zich op een

constant niveau.

De vorming van oplosbare zwavel verbindingen dient echter zoveel mogelijk tegen gegaan te worden.

~itvoering van de reactor

De productie van zwavel volgens reactie 12 is vol-gens Rosenbaumc.s. een zeer snelle reactie.Snelheids bepalend is de toevoersnelheid van het

zwavelwater-stof. Het belangrDkste probleem is de vorming van colloïdale zwavelneerslagen. Indien de verblDftijden

in de reactor en settler lang genoeg zijn vlokt het neerslag echter altijd uit.

Rosenbaum geeft voor de verblijf tijd in de reactor

5

tot 15 min. Wij baseren de grootte van de reactor op een verblijf tijd van 10 min.

I

l~

! .

l _

L

r

~

f . I ( r'

!

I l . r 1 I l J

11

l J

1

_{: J}

n

n

r

r

-17-Om een snelle dispersie van het gas

zwavel-waterstof in de vlcoistof mogelUk te maken

is gekozen voor een geroerde tank-reactor.

Om er zeker van te zUn dat alle zwaveldioxide

met het zwavelwaterstof reageert z~n er

twee reactoren in serie gezet. In de eerste

wordt de stoechiometrische hoeveelheid

zwavelwaterstof ingeleid. In de tweede wordt nog eens een 10% overmaat toegevoerd.

De overmaat zwavelwaterstof wordt terug gevoerd naar de Claus. Dat hierb~ waterdamp

wordt meegevoerd is allen maar gunstig daar in een latere fase van het proces vlater

(dat bij de reactie ontstaat) venlijderd moet worden.

Voordelen van de uitvoering in twee reactoren zljn: - de verbl~ft~dsspreiding .,ord t

minder zodat een uniformer neerslag ontstaat.

- één der re11Ctoren kan buiten

werking gesteld worden voor

onderhoud e.d.

- fluctuaties in het zwaveldioxide aanbod kunnen gemakkelljk worden

opgevangen.

Warmte productie in de reactor

De reactie produceerd een geringe hoeveelheid

w~rmte (1.580 BTU/lbs 80

2). Voor onze massa-stroom is dit ca. 0.16 kcal/sec.

Indien in het leidingnet en de reactoren ,,'armte

verliezen optreden kan deze warmte gebruikt

worden om de vloeistofstroom op temperatuur te houden. De maximale temperatuurstljging van de vloeistofstroom is

3

°c

,Besturing van de reactor

De zwavelwaterstofstroom(10A) door de reactor Hordt

constant gehouden op de gemiddelde stoechiometrische

waarde. De stroom(10B) wordt ingesteld op 10% van

stroom (10A)

Grootte van de reactor

t= 10 min L= 52 l/min'

I

_l.1

[

. -

[

['

r ' I \ l f '

!

!

'

r'

l ) r'l l ; rl

t

J jl

LJ

n

n I I l)

n

l.

3.6. ~-- ~-- ----~ -18-De scheidingssectie

De scheiding bestaat uit

4

stappen - een delay tank

- een bezink tank - een centrifuge - een smelt autoclaaf

De delay-tank brengt een volledige flocculatie van het ~nravelneerslag tot stand. De

bezink-tank brengt het vaste stof gehalte van de slurry op ca. 10j~ De centrifuge kan de slurry indikken tot ca. 50% omdat de slurry dan niet meer verpomp-baar is wordt er in ons ontwerp ingedikt tot

ca. 15% vaste stof. De centrifuge bevat dus

een overcap~citeit. Deze verhoogt de

flexabi-liteit van de reeks delay-tank;bezink-tank;centrifuge.

Eventueel kan de centrifuge uit het ontwerp worden weggelaten.

De autoclaaf werkt bij 2.5 atm. en 1350C. De

slurry wordt uit de centrifuge gepompt en door een

mono-po~p op druk gebracht. Vervolg€~s ~o~dt de

slurry door een warmte-wissela~r gevoerd. In de autoclaaf treed dan de fase scheiding op.De verontreinigingen hopen zich op op het grensvlak

zwavel/citraat. Door een regelmatige spui op dit niveau kan het gehalte aan verontreinigingen van de geproduceerde zwavel laag gehouden worden. Dè grootte van de verschillende tanks wordt

verder berekend volgens de gegevens van Rosenbaum.

De Flash-tank

In de flash-tank wordt het bij reactie 12 vrij gekomen water verdampt. Eventueel worden hier ook gasvormige verontreinigingen uit het ab-sorptiemiddrl verwijderd. In ons ontwerp is de warmte benodigd voor het verdampen van het reactie water ongeveer gelijk aan de warmte die bij het flashen vrij komt. Indien dit niet meer het geval is kan extra warmte door ~iddel van een kleine stoom spiraal worden toegevoerd.

I I I l~ r • l , 3.7.

I

l , rl

L

rl

f1

n

[;

-19-De spui

Bjj de berekening van de spui wordt met de

volgende reacties rekening gehouden:

H f" ~ H 2Ci

-

H+ K= 8,4 10- 4 3',,1 ~ + H 2Ci

-

-.... ~ HCi

-

+ H+ K= 1,8 10- 5 HCi - . l o Ci---+ H+ K= 4 10- 6 ..---H 2S04 - - > 0 S04- + 2H+

..---De bU het proces te gebruiken opl0ssing bevat 1 mol

citroenzuur en 1,5 mol natriumhydroxide per liter.

De natriumhyd:::-oxide Hordt toegevoegd om de pE van

de oplossing in te stellen.

We nemen aan dat de overmaat zuurstof van de

ver-branding , geheel als zwavelzuur in de oplossing

terecr,t }-:omt. 3i; 1<· OVer!;jiOUJ.t zuurstof komt dit n8er

op een z,:avelzuur produktie van 0,06 mol/sec.

We bereke~nen nu de concentratie sulfaat in

een oplossing van [ereven pH , 1 mol citroenzuur

en 1.5 mol natriumhydroxide.

'. Te hebl~ e:;, dc.2.::-' de 'lol r-e:-:è.c verze2. i.j]:ir..;·e~ voor

nodig : 1 ) H C' 1T f ' I ' HC' 1 ~ 1 + -'201 + 1 2) H 2S0 2HCi lT + 4+ H2Ci + - ,a 3) H₂Ci x H+/ H 3Ci 8.4 10-4 , 10- 5 4) H6i x H+/ H 2Ci 1.8 5) Na 1.5 6) H+ gegeven

Di t zijn 6 vergelijkingen met 6 onbekenden. 'vJe kunnen

nu de sulfaat concentraties bjj de verschillende pH

berekenen

De grootte van de spui wordt berekend volgens

F ,x C

S04

=

0.06 mol/sec.

SpUl.

De resultaten van deze berekenningen zjjn in de tabel

samengevat.

pH C

S04 spui spui spui

I/sec ton Ci / jaar ton NaOR/jaar

3.2 0.906 0.0662 400.7 125.2

3.6 0.666 0.0901 545.7 170.5

3.8 0.558 0.1075 650.9 203.4

4.2 0.345 0.1736 1051.0 328.4

4.6 0.107 0.5634 1776.7 1066.0

L.

l .

L

I

'

. , r 1 I l . r'l

l,

[1

['1

n

n

r

l

-20-We stellen de pr~s van een ton citroenzuur op

f 2500,- en van een ton natrcnfunog op f

200,-Het proces gebruikt b~ pH 3.8 , indien we het

citroenzuur voor 90

%

terug kunnen winnen, een

bedrag van f 203.180 per jaar aan chemicliën.

Dit komt neer op f 25,- per ton geproduceerde zwavel.

,

\ L • ! , .

[

,

[

, [~

[

'

t'

[

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

n

n

4.

-21-Eenvoudige economische evaluatie van het proces

Het kostenmodel is I f L f,d k P + fI + dL P

kostprijs per ton product

variabele kosten per ton prodrk\ • Onder

te verdelen in gronstoffen , utilities en

katalysator kosten

totale investeringen per ton produkt capital charge

directe loonkosten per ton product

beschrijven kosten zoals afschrijvingen ,

onder-houd , indirecte productiekosten , belastingen,

verzekeringen , payroll-overheads etc. als

functie van de totale investeringen en

loon-kosten

:De term fI

-:Deze wordt berekend volgens de methode van Zevnik-Buchanan.

Basis gegevens voor de bereke~ing z~n

A- proces capaciteit = 8300 ton/jaar

B- constructiekosten index = C_I= 0

C- aantal functionele eenheden in het

proces-flow diagram

=

5

:D- complexity factor

Uit T

=

54&C en P

=

3 atm en C

_r

=

0 volgt

, dat dWaaomplexity fa~%ar voor ons proces2.8 is

Voor de gegeven proguctie leidt dit tot een

inves-tering van f 3.8 10 Indien we de investering

in 5 jaar afschrijven is de investering per ton

geproduceerde zwavel

=

f 92

,-:De term dL

We stellen de factor d = 2

Voor het bedrijven van het proces hebben we 4 ploegen

van 2 man nodig. Indien we een man uur op

f12.50

stellen komt dit neer op f 70,- per ton zwavel.

:De term k P

- - - -

-p-Katalysator kosten

Voor het Oxycat-proces hebben we geen

kataly-sator kosten kunnen vinden. :De katalykataly-sator k

heeft een levensduur van 20 000 uur= 2.5 jaar.

Nemen we aan dat de kosten ca. f 40 OOO.-is

voor een set elementen dan is dit

f2.-

per

ton zwavel. :De katalysator kosten zijn dus zeer laag ten opzichte van de andere kosten.

[

~

r ;

I ,

rl

l

j

n

l1

r

l

-22-Toe te voeren energie 6

Aan het proces moet ca.

3

10 kj per tgn

zwavel \·!orden toegevoerd • Indien 1 10 kj

14,-

kost, is dit f 12,- per ton zwavel.

Koehrater 6

Per ton zwavel moet 7,5 10 kj \V'Orden

af",-gevoerd. Indien He het koelwater van 20C

tot 40

oe

mogen venv'armen is dit een

koel-water verbruik van 89.2 ton per ton zwavel.

Spui citraat

Deze kost

125,-

per ton zwavel

Boete voor het lozen van zwaveldioxide

fI dL k P

P

,

Deze stellen we op SO.01 per lbs zwave!~ioxide

per jaar. Per tnn zwavel Hordt er 2 10 ton zwaveldioxide door ons proces eeloosd. Dit

kost f 1,20 per ton zwavel.

investeringen _f 92,--loonkosten etc. _f 70,--katalysator ₁ 2,--energie _f 12,--koelYlater _f 2.70 spui _f

25,--boetes

_t.

1.20+ TOTAL

_-!==~21!:2°

Verkoop zwavel

_t.

1°°2--KOSTEN PER TON f 104 90

======!:==

=========

l~

l

,

-23-l

~

_5. Massa en warmte balansen

l '

r-L

[

"

[

"

[

:

[ . l .

r'

l

[

~

'.

[~

[

~

[

~

I~

l

J

n

n

n

r

l

~ ::=::::J ::=:::J _ . __ _ __ _ _ ' _ __ "W' Co> APPARAATSTROQt...,

,

~, CO~H~OHEi'1TE N :'7 _{}~"',"tI_.~}

J!

_

_{".~"'~",r_J.r}

J-

_, 1/ /jr.'7' .~~J

.

M"~:A' ~~ /11 ~j...'/"l • 11 ;{.,.., - ft' I A. 'r~'-:r .. ," rl,!L / \ t, ~I~..,.f

,...

.,

0.-./ .:lJ.1 7, 't~) 0/ ~V""'t 0 I

C

('1.-~ ~.I".Aj

l

"'w ,

t

.

"

.

k

7!

r/

r{,{') -<.( {)-1 c1.~ /7 r /h'l

-t

, .... .., 4 T.A·'~ . .(,. ~ 1

-/7." IA. 'l ",

r

r-

,

t-l.,.. ...

<-M

c.>t 'l"'vtu,{J7 1-,r,.{ \ '.",',., ,,' .1.., /l.. ,"U "(J ~>e..Y

T

O

T

AAL

['1 ~ ~ /--s

..

1',

P

. t ~~ r ==:J ===:J '--.~ ....

__

.

I

M

_Cl.

M

C>.o50'3_Ci - '2..~I5'2

0,0"'11'/3 - '2.( 6,l{ S-I ,{,~, S3 - ~ 6'17J.OC( O,OO{,O! O,fybl'l. -I

:z

q'l. 03 L,.t:<8

is3

6

'17.

6 ~ (') ~ 'IClc> FJ O.OD3SL 2. ~ ~":l o. oo~8'g ,2.1 "=; S-c,o ()83'i /3 2..

R

Cl ,ÓO 3 't'l C>. 3 I O o Q)..{+ ~

,

A,

3't

g"

- 2,3'( ~~6 O/i''/J

2.:--,

2-

.3

.

Cl.

M

_0.

. 0105"03 ~ -'2. 1, 4~ C ó'l 7'13 ~2.I(~. I Ss-- q

r:

"1} / brr 7-~y -2. ,1,5'9('> 2.7 0./'/:>/7... -/2.V2.. Rf? 0 ? 2. '2, '7/,; ,~'t~~2.. () Ol) 35"/ i.. t.r .'7

I>

n ('>(')q pf'? _2.J

p

-r"J

G 1;)(")83 .... '3 2.5" ,') ()f'\ 3 ~.'

<

0, 1 , 0 t> f")Co' ':JJ~ ICI s-_~ ~

,

-

i

s

'1

9

1_, 1.q('rl

l

j

"t

1

(}

;a

M

o

0503Cf o o~ '7'13 1

,

6

,.

'J'r''i o 1'/612. f, 2 2.

1

.

,1

"303';/ (i 0"''1''11 o cr>33'; f o O~ll,< () f) ~ -:, "·lLJ •.

f

<... (Ul" ,

Y

. ' ,

.

0.

- 8,

'1b

- - , j

M

- ?..ö-; ~() 0./9°7-'-'" - 2 §"f2.0

2.<

' '22.<.;2' I

5-'

Cl.

-8"5 _..

q

:;

,2 b ;Z' ~), '1 -/25 S' t:'>2, t'j I f

v

2. r' ,t;' ({.g ;-& 2. '1'é)1 '2..1 ~,2 <. 1-':' (f'")' tf '7'-1 2. §'

5",

- {(f 7-!'l /'- ?R jo"; ~ '? ~ I " ");) .... '~n

6

I

Y

-

"-'2.'1

~ 3'=>.11

7

,

l. '"f I J { ';"2.::;dn. "t'f

-

~, ,.---, ~

r----,

b

M

_Cl.

Ij {9~;.:.> ~ <;33 ~,' /,,;;>.2.'12.2 -2-::r2~') 'J7l 1'., ,5:(l,. () _ f' I ()",

i.z

':iJ..'2. ~tl 2 't{' ç j

.

-, 3 ~ o<:>":f A ,."t ' \ t.., ],1..

'1'

6J

~Z')),tji.f

1

l~

I '

l f .

[

:

\ , l J

n

n

n

I

I "

\t

"-'"

GO

~

Q:-<) "-..

.

Ö'

Cè

I

_t

r i."i:

Ig

;

A

cr:

il~

14-

_{, 4 .} jO:::

'

<

la.

CL. <1 Cf ~ c{ \. -cl _i I (', ç-l .) ~ ~ C ~!--d I,r, _~ I

~

!--~ r. :I ~ ~

-C d :l: cf ~ d ~

z

LIJ

~

....

z

llJ Z

~

0 I Q. ..- ç'-. f;" .J:. 0 (J ~

-

.,..

~

ril-~

Cl

--0

---

c

c

~

<:I

-

c _.... 0 t-() 11 ... ~

~

~

~

n..

~

CO :;-~

_ç:

e~ 00 ... i-~ tv V, 0

!!

:r ... e..j

-• t C'J l"Ij _P

;

8

_~ cl

Q-~

_f!

Ct> _..,., N N -.. 0

-

, ₀ \s- "-~ t'l C"") <0

_,

Cè ~f-~ ( ) .~ CO ft- "'-..:J 0 ...., "

-~

G

d

. ':-i ~

....

c- L'

·-

1

'

"

t.\ S .~. -..' :~ --..

S

~'!. ? c' 0.;

7

~t .' " :.",,\," ... ~ !' ~ :;:- ... ~ ~ ,,~ ~' - - -

-n--

-(") 0

-c

-0

-c

-

t: tJ 0

-

I

-.4 ('\ ~ e 0 0 0 ~. D

-

,

~ .J 0 N o' ::ï

_'"

'-" ,-.;: ~' 0.; Ir> on D _.~ ::r-d

_~

.:r-

_rt

lr, r#--ct:

'"

_?

~

0

~ ,~

~

lJ~ ~ ::r Iv- ~ co ~ D .~ ~ -.c -~ ':'l J" ::r 0

co

0 N I .~ ('( . . 0) () ()

-c

"

-() _i~ '-

_~

t:

_N 8.,' ("> (I :r- ~

,..,

ij

I C') \.r,

-~

'"

,..

C'l ,~ Q:l c-l lr. ....!)

_""

a:> ~ L,.., ~

c

",

-

,

. ~ ~ c~ <-'

1

~

:::; :.-=! Jo

.s

C'

.

'

,,-,< .o{~ ::; -J -.., _(...~

~

-< .J \.' ~

~

cs. <t-'"""I' ~ '\ _.<::

~

c

~

~~ r 'j" CJoo .~ "'1 -=- <) _" ~ :-. 'j

t-...

_<::y

~ --I ... " "

S

S _ti ~ _.3 ~

'l~

.

~

~ (J 0 ' '

~

~ -t:

t-~~

'\.,:j _-:~ ":.~ '-...:

,

.

'

_'-..~

"

"

[

~

[

:

l ,

[

1

[1

n

n

n

l J

r

I

T

... d 11'

L-L-l--t-WL+-+-+-~-t+++-~-t-t++-t-H-t-tt-HH-ttl

~

-cf

~

J cf ~

-lQDL-J-Ld~~~~L+~+-~~+-_-~-t~ti-ti-tl;tÎitiltlï1_

..

~

J (I

,à

·

'0

:l!:

,V)

I ....

I

::f

i~ <l:

la..

1"-I <l

z

w

....

o (.J

c

o

-

o o

o

:-

t

~

1

~ '--+~

~

'( ..J <t. <l t

-o

I

-:--J

=-' j ==:::J :::=J ~J

-

- - , - - - - '

- -

--

-

_.-

,

'V_ ' . -APPARAATsTROQM

I

~

1<9

t

COM PONt: NTE N M Q. M

_Cl.

: 1,,,, r:''))-.l/Z 1. 10 ~-6~ '( ~ 03 6~ (t.,C?:.;f ~ ~'tM.vLz., 6,'1'( /2."7 e'f~/1-'":l /11 ",:~"j,""'''~'' -lil . I") 13l'10

o

13'7'10 ,/'/\ '.r~ ~)..p j 6,27/02 q

08

6 l?1 () 2., q,_o8

:;'./j):J :,..,;. 2-["'.L , -3 Blo$': ~ &> - '3 & ~(»-'lg

TOT AAL J, /539 (, _{• 39"} b ,'rO 3, IS-'JIJ b -381'J6,JD

,

'

----/9

.

2.0

M Q. ~ 2,?'o$

6

:;

~ J('\>6:;, () 't't /2. ::, o '1'tI2. "::J C,f3'790 Ö fJ190 ~L710 2- 22,2../ ,3-=1't2Jn 3 15396

- s

~31'JJ6 2 ,88 ~,f?'1 ~ ~ j ;(

/

a.

M 6 L il,"""l - 31'-ll/ N -37~'21t7f J,2 I. "'"

q

22. 2./ .!2(21 ~ I

-2

~

M

q

2 l..ott')3 '"' <-('-11 2 ':! I ) (5 [îf) - 3b't86, ( Iq 2

cl

P /'/. b -36 'r8t., (,

r

[ ' f I L ~

[

:

l:

r ' r ' I t • l ,

r'

L , . r 1 I I l J

n

n

n

r

l ,

I

I c f ::E

cr

~

c-..J

_~ d

'

0

N

:l: 0'

.

d lJ) ~ ~ cf ,

-.:J'-

'

N ~

1

1

(V) c:1

N

~ ~

_z

jg

LIJ

r

! ...

...

Z : V) _w I ...

_z

l:i

0 CL jOe:

=

.!:

let

_{. a..}

0 ( J

I~

--4.-" ( N '.J - j <-

-'"

~ , _.:r ~ ₀ (~ _N t N N

;:

c ,)-N N

«»

&

.::J '0 Ct) _D ~ <'of IC' C <0 0 .::r

$

"-..')

"

~ N 0 '0 <i

.~

_r'1 .. ..() (; .;:.

c

~ ~ -~

.

.(' f' ~, , ~ -\;\ j ;-r, C ' :

.

~ '\...

..

.. ~~ \... "~

~

\~ ,\. ... , -{ , <: ""'\ !",W", I I (.

.

-, _:~

""

,', .... '-"

-,

, _rt-: ('I f'-,.J \ _.., \ V\ 0 <; ... , "

""

'''\ ' " , l.~ '<> '~ !"') t>' I I C (', ,~

,;:..

~..J ~ ~ C r-.;

e

t

~

_~

~

-

,

r::

,

~

g

~

:;-'' 0

8

..,..

-0 ('I -\,., l" -.l:l _~ ~ _....0 00 ~

~

I r Ir-:r ~' Cl '~

"

.3 ("')

-c (, D

~

-J;> \..., 0

-\ l"1 -....') ,. :;:-c,

~

k"

:-- <'-;' _....J

.

""

'( _<t ~' ~'\ <,' _<t ,

-

...

_{:. I} -,

.

~, c' , ₀

.

,

'

~; _,~

...

i

, I....~;

"'

-L

.

,

. !

l.

.

l

'

I

1[:

.[

;

l'

[

,

[

[

:

! ' I ( .

r'

r 1 I l J

rl

[1

o

n

n

n

n

M (, P',SJ,r; 6 'f'-dZ b

IN

VOOrnVAAflTS

q

M

q

'2"'+ J'/f ~'I: -95

'

,9

f--- - --.. - -1 F.,I'11 -2 '9(rY't, ~

9

t

2q.6':, -'1.1977 '-19 J ..J il\>ff1'.:'1 _'tI . --

'

-____ . __ Jl.l:z:.ll_;:!L': l..~~ l'1b t.1 ~ (])

I

..

C

®

. . .... _ ... _._- .,;j

I

r

/'I ~

,

•

.

I - - - --.~._~

fI

I I {

~

I

®

'

R

.

..

.

.

..

.

~~

J

1

( .-I I

I

_I I

,

·1

1 --t,

_1-1

J - -- - -

-

~J

f?E10

U R

IN

UIT

M

Q.

M

_C\

I .. _{7, 't"f I b <:t} ...J .~

I-+u

_{f'l -:;. .)} -.

__

.

_--- _--- _---

-

-

'-

l===

rl

l

J

L---+-f

'---jll~~

__ ,

rtl

I

J

r-

-'----:J-

_-+

___

1

[]

I__i..l_-l ___

'-

-~----+-,----n

=-=1==1

'

':---+---1

~---r----­

I-" ~-l

n

-{

f

, .

-i--t=-

____

_

n

---

'

,--,-

-_.

- -

_

__

__

1

----

.

-.J_

r_,

~

---'-

'

---

,

I

J l J __ _ I_··_~ . t. L

_{---~--~--_r---­}

I

L I ! l t

-~--,._~

___

I __

,

-I

__

- - t _, __ _

.

===1 ____

-

_

L---;--t---

---r---=1~-r-1'110

,~

I--

-1---=1==-r"'l"

®

_ . _

_

L~-+--

'

-~I

~

1

J-

,

--t~==

·~=

1'..---:--

I

r--·-'----

j

_.1 __

._

.

_

_

...

.

~J-l

I

l

l=--{.

:1-

-l=-~

iMli

,

!

I

~-r

-i

1-

-

.

-

-

._

-

.

l J

-==.,'=---1---.1-1----

1

~,

_ _ . _ 1 _ _ _ _ __

-=,

r----:--l---!---.J~t

[

L

===. -.

~_I---

_

M"

- -

~-f~-==

_____

.

__

C___

-

(ij)

--r---d

-t

_13,iJ'?

~t

f

19/Ji/

; --- -,,-

,,-

I

-r

'

..--

+=

,...::a..; .

@

.

-I-~

'

--'-I

-.-:

-rl

_'~~~'--=l--=

----

.

-

--

-.

J---r

.~

_

.

.

.

.

_

_

..

.

-.-

'. - - .

.

.

...

, - _

.

, -

-

---

fl "/

- - - -

_._--

---

-.

1-

- - -

--

'-

__

'

_

--

IL

7-:J~}.7~

I=

~

·

-

~-=

~~

'

~

~

··

_

·

·

·

-

·

·

·

'-

- --I. I 1 - - -_ _ , _ _

T=

_-=-

~T----I---

-

I

['

-

-

-=r=----r---j=--~

:

--~----~~---F--~_I!=_·=

·

~

-

-

~

___

_{... e:.}

"

-+

l

-c=-·

[

"

.=-=

.1.!!~

.~~.r~1

.J-U.

_

l'

~

_

...

___

-

-

1

..

1 -

'

.

[ , _ _ _ -, - - - < - -

1---[

"

Mi?"

--1---~

@

1----1---~--=L--~

-

[

,

r'

[

:

r~

rl

rl

@ I _

.

---=[-

---.

_--t----~

-J---_ .~-,

11/6

~-

_.

r----.;...::..J - - -

-g)

~~

fit(

I----~--

r - - t - -·

--!-_-.-J

---

-I

I

L

L

[

.

[

:

[

~

r

'

l

,

r;

[~

[]

[1

n

n

~

I

6.

Code C1 C2 H3 R4 H5

T6

R7,8

V9

N10 l<i11 H12 P13 H14 E15 M16

-24-Overzicht en specificatie van de anparatuur

beschrijving stroom temp. druk materiaal dimensies

luchtcompr. G 25 1-3

gascompr. G 150 1-3

vlarmtewiss. G 475 2 worthite

reactor G 550 2

gaskoeler G 550 2 18-8 staal

abs. kolom LIG 70 1 316 staal D=6m 2 H=12m

tank reactor

Lis

70 1 worthite 31,2 m3

\vachttank

Lis

70 1

,

,

65 m3

indikker

Lis

70 1

, ,

20 m3

centrifuge

Lis

70 1

,

,

koeler

1

,

Is

70 1

, ,

monopomp

Lis

70 1-2, ~

voor"Jarmer

Lis

1 30 2 ,4

,

,

autoclaaf

L

130 2,4

,

,

0,7 m 3 flash tank

L

100 2,4-1

,

,

temp. in oe druk in 'ata • \,

L~

L

L

[

:

[

:

[]

[1

n

n

-25-Ltist van gebruikte symbolen

HTE k vi L (\ t,T x Y '.

soortel 'jkevrarmte bij constante druk concentratie van het sulfaat

gasstroom in molen inert per seconde vormingsenthalpie van component A.

l.

bij te~peratuur t

standaard enthalpie van component

Ai bij 25

°c

Hoogte van een Transport Eenheid reactiesnelheids cons tante

vloeistofs~room in molen inert per

seconde

brandbaarheids limiet in procenten

co~fficiänten ~it de reactie vergelijking

voor de i de component aantal mol methaan druk in torr

aantal transporteenheden

hoeveelheid ':!é',rmte

reactiewarmte bij temperatuur t in kcal/mol

temperatuur

samenstelling vloeistof in mol per mol inert

samenstalling gasfase in mol per mol inert

r

'

I [" L

LJ

[1

n

n

8. -26-L1 tera tuurljjst 1 2

3

4

5

6 '.

7

8

The Citrate Process for removing S02 and recoveri:::>.g sulfur from waste gases J.B. Rosenbaum e.a.

For presentation at AIME Environmental Quality Conference,1:Jashington,D.C.

June 7-9,1971.

Chemical Engineers Handbook , Third Edition,John H.Perry McGraw Hill-Book company.

Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie Schvlefel,'l'eil B, System nummer 9

1960, Verlag Chemie GNBH,\-!einheim/Bergstrasse

Gas Purification

Arthur L.K hl,FredC.Riesenfeld 1960, McGraw HilI

Gas Pl.l.rification Processes

for Air Pollution Controll G.Nonhebel,second edition,

London,Newness-Butterworths De Chemische fabriek deel 2 economische aspecten,m 37,1973

Intern Rapport afdeling Scheikundige

Technologie der TH-Delft

A.G.Montfoord

Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering

David.M.Himmelblau. Prentice-Hall Inc. 1962

Corrosion Data Survey. 1960 Edition G.A.Nelson

':"~ r --.J LUCHT ::--J i =:J =::J CLAUS AFGAS Cl COMPRESSOR C2 COMPRESSOR H3 VOORWARMER R4 KATALYTISCHE VERBRANOER =:::J ===:J IHS KOELER T6 ABSORPTIEKOLOM R7 REACTOR RB REACTOR ===:J ~ : - l : - l Zwavelwaterstof

naar Claus-plant

R7 Ra V9 V9 WACHT TANK MlO lNDIKKER MIL CENTRIFUGE H12 KOELER PIJ H 14 M15 MIG .---, J ~ MONOPOMP VOORWARMER AUTOCLAAF FLASHTANK VERDAMPER ~ Stoom ---to ~ ~ Toevoer Citraat lil IJS H 14 ,...---, ~ L ,----. ~ .---., L _ _ --J M 16 ZWAVEL

ZUIVERING VAN CLAUS AFGAS

m.b.v. CITRAAT PROCES

Schrijver

.n

v.d. Mo.t Y. Spijk APRIL 1973

o

Stroomnumrner DJ in oe

_®

In ~t a