De produktie van titaandioxide door chlorering van ilmeniet-erts

(1)

•

'\

Laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

.

....

..

.

~.~.~.~

...

~~.~.~.!~~

...

~.~

..

.

~.~~.":

.

..

~.~

.

~!j.~.~:-.~~~.~.~ ....

onderwerp:

... .I?~ud\.l.r;.,t.ie ... y.aIJ. .. Ii.t.a.a.r:tdi.o.Kid.EL.Q.O.Qll.· ... .

... c.litlor.e.r:ing ... v.an ... llme.ni.e.t,.,..e.r:t.s. ... .

E~A. de Rijke-Amesz

Nr: 2606

van Hasseltlaan 410, 2625 JB Delft

adres: J.W. Verwijs

De Vriesstraat 74~ 2613 CC Delft

opdrachtdatum: Sept .. 1984,

(2)

•

• ,

.

I

·

• i

.

I

•

• I

L

·

Technische Hogeschool Delft

Laboratorium voor Chemische Technologie.

Fabrieksvoorontwerp December 1984

"De produktie van titaandioxide door chlorering van ilmeniet-erts."

• T.unlum c o"Y9t""I

Cry~tal ~tructurt' of rutih, titanium dioxidt,.

E.A. de Rijke - Amesz J.W. Verwijs

(3)

•

• ,

.

L

-3-1. Inhoudsopgave. 1. Inhoudsopgave. 2. Samenvatting.

3.

Conclusies

&

Aanbevelingen.

4.

Inleiding.

5.

Uitgangspunten voor het ontwerp.

6. De beschrijving van het proces.

6.1

De voorbewerking van de erts en cokes. 6.2 De chloreringsreaktor.

6.3

De selectieve oxidatie van FeC1

3

•

6.4 De zuivering van TiC1 4•

6.5

De oxidatie van TiC1

4

•

6.6 Het opstarten van de reaktoren. 7. Procescondities.

7.1

De chloreringsreaktie. 7.2 De oxidatiereakties.

7.3

Smelt- en kookpunten, de basis van het proces. 7.4 Het systeem TiC1

4 - C12•

7.5 Fosfor- en vanadiumchloriden en -oxychloriden. 8. Motivering van de apparatuur.

8.1 De chloreringsreaktor. 8.2 De ijzeroxidatiereaktor.

8.3

Een fluid bed 'condensor' voor FeC1

3

•

8.4 De destillatie- jabsorptiesektie. 8.5 De titaanoxidatie reaktor. 8.6 De warmtehuishouding.

8.7

'De Florijnenvariant' 9. De massa- en warmtebalans. pag.

3.

9.

11. 13.

17.

19.

21.

23.

25.

27. 29.

33.

35.

39.

41. 41-43.

45.

49.

(4)

• I

•

I I.

I

-I I I

:

.

• -•

-5-10. Overzicht specificatie Apparatuur. 11. Kostprijsberekening.

11.1 De jaarlijkse produktiekosten.

11.2 De jaarlijkse investeringsafhankelijke kosten. 11.3 De jaarlijkse loon- en overhead kosten.

11.4 De totale kosten pag. 77.

93.

95. 97.

99.

11.5 Kostprijsvergelijking met het Rutielproces. 101.

12 • Veiligheid • 103.

12.1 Stofeigenschappen. 103. 12.2 Explosiegevaar

12.3 Het voorkomen van calamiteiten.

103. 105. 12.3.1 Maatregelen van organisatorische aard. 105. 12.3.2 Maatregelen van materiële aard.

12.3.3 Eisen voor de Lay-out van het terrein. 12.3.4 Maatregelen betreffende het personeel. 13. Literatuurlijst.

Bijlagen.

1 • Het processchema.

2. (1e-deel): Fluid bed chloreringsreaktor. (2e-deel): De quench-sektie.

3.

Ontwerp cycloon M8. 4. Absorptietoren T17. 5. Destillatietoren T22. 107. 107. 109. 1 1 1 • 115. 121. 133. 137. 141. 147 •

(5)

•

.

-•

•

I -7-2. Samenvatting.

In dit verslag wordt een beschrijving-gegeven van een fabriek voor de produktie van Ti0₂ d.m.v. chlorering van ilmeniet erts. De fabriek is ontworpen op een ca-paciteit van 37.000 ton Ti0₂ per jaar. Bij het opstellen van het ontwerp is uitgegaan van een rendement en selec-tiviteit van 100%. In werkelijkheid zullen deze groot-heden iets lager uitvallen •

Het proces bestaat uit een aantal stappen: - de voorbewerking van het erts en de cokes,

- de chlorering van het erts, in aanwezigheid van cokes

. bij 1300 K,

- het selectief oxideren van het ijzerchloride en dit produkt afscheiden uit de processtroom,

- zuivering van TiC1 4, - oxidatie van TiC1

4 tot Ti02 in een fluid bed bij 1300 K. Er zijn twee varianten van het proces beschreven. Het

eerste proces is economisch niet haalbaar, het tweede pro- ~ ces echter wel. De marktprijs van Ti0₂ is momenteel (dec. ,)~JuJ' 1984) ongeve er f 4, 50/kg. Via de zogenac:.mde 'Flori

jnen

~

variant' zou de kostprijs van Ti0₂ ongeveer f 2~kg

be-dragen. De totale investeringskosten zijn geschat op ~ \~_I.,{lilf

miljoen gulden. l

(6)

•

'

.

•

'

I

.

I

•

• ..

-9-3.

Conclusies

&

Aanbevelingen.

Conclusies:

Mogelijke knelpunten in het proces zijn:

De quench in de chloreringsreaktor. Als deze methode van FeC1₂-verwijdering niet goed werkt kan dit tot verstoppingen leiden. Bijvoorbeeld de gasverdeelplaat in de ijzeroxidatiereaktor, deze plaat zou verstopt kunnen raken door het aankoeken van FeC1₂-deeltjes. De gevolgen van meegesleurde deeltjes uit een fluid bed. De processtroom wordt door een aantal fluid bed-den geleid. Meegesleurde deeltjes zouden de gasver-deelplaten kunnen verstoppen.

De deeltjesafscheiding voor de parti~le condensatie. Deze deeltjesafscheiding is belangrijk, want deze deel-tjes bestaan hoofdzakelijk uit chloriden die kunnen op-lossen in het vloeibare TiC1

4 ,

waardoor de zuivering

van het TiC1

₄

bemoeilijkt wordt.

- De juiste wijze van de verwijdering van fosfor- en va-nadiumverontreinigingen is nog onduidelijk. Mogelijk

voldoet de gehanteerde methode goed, maar daar is nu geen uitspraak over te doen.

Aanbevelingen:

De 'Florijnenvariant' is economisch interessant. Het verdient aanoeveling om dit proces verder uit te wer-ken.

- Het verdient aanbeveling om de afzonderlijke deelstappen van het proces verder uit te werken, om de mogelijkheden en de onmogelijkheden (vooral technische gezien) te leren

(7)

•

-11-4. Inleiding.

Titaandioxide is een belangrijk produkt, het heeft ver-schillende toepassingsmogelijkheden en het wordt in grote hoeveelheden geproduceerd. Een overzicht van de produktie-capaciteit in de wereld wordt gegeven in tabel 4.1. De toepassingsmogelijkheden worden weergegeven in tabel 4.2.

Titaandioxide bevordert de heldere witte kleur en ondoor-zichtigheid van verven, verbetert de k~aliteit van papier voor drukkerij toepassingen en verhoogt de weerstand tegen degradatie door U.V.-licht van plastics. E~n groot voordeel VéJ.n titaandioxide is dat het chemisch vrijwel inert is. Voor de bereiding van titaandioxide uit titaanertsen zijn twee procesroutes beschikbaar, het sulfaatproces en het chlorideproces.

Het sulf8atproces wordt gebruikt voor ilmeniet, een laag-wa8.I'dige erts met ongeveer 50~ TiO'). Het chlorideproces _,. wordt gebrv.ikt voor rutiel, een erts die voor ongeveer 95~

uit Ti 0", bestaat. Eet voordeel van het chlorideproces is,

L

dat bet pigI!lent beter van kwali tei t is en er minder afval geproduceerd wordt.

Aangezien de werel~r€s€rvers van ilmeniet veel groter zlJn dan van rutiel, is het gewenst een chlorideproces voor ilmeniet te ontwikkelen. Voor zover ons bekend zijn er nog

gee~ commerci~le chlorideprocessen op basis van ilmeniet besctikbasl'. Wel is het mogelijk ~oor selectieve chlorering, bi j l:::.gere tempel'Ci.turen Gé.n het gevlOne chloriè.eproce s, ilme-niet cp te wErken tot een hoogv:8.aro.ige erts (:t 90~ Ti 0,.... ) en

c..

(Jez·e drtDI'rifl irt te zetteIl irl riet gev,'one chlor-ideproces.

Aangezien onze iLteresse uitging naar een proces met vaste

~;toffen, is ir! het kader Vé!rJ het f8.brietsvoorontwerp een chlcrj.deproces veor ilmeniet uitgewerkt.

Er zijn een aantal chlorideprocessen uitgewerkt in patenten, rN'::ict.r goede gegevens zi jn nauweli jks beschikbaar in de li te-ratuur. Het grote probleem bij dit proces is de zuiverir:.g van het tussenproc1uY.t ti taantetrachloride , omdat verontreinigir:gen de ldeur Vé!n het rrodu}:t nadelig (kunr:o.en) beïnvloeden.

(8)

I

• I

.

•

I I

• -13-5.

Uitgangspunten voor het ontwerp. - De capaciteit van de fabriek.

Als uitgangspunt is een produktiecapaciteit van 37.000 ton titaandioxide per jaar gekozen. Deze hoeveelheid komt overeen met de Nederlandse produktiecapaciteit (zie tabel

4.1). Aangenomen is dat er 8000 uur per jaar geproduceerd

kan worden. - Grondstoffen.

Als grondstof is 'West Australian Beach Sand' gekozen, omdat deze erts een gemiddeld percentage Ti0

2 en FeO/Fe203 bevat, in vergelijking met andere ertsen (tabel 5.1).

In de chloreringsreaktor wordt cokes gebruikt met de volgende samenstelling: ( ~;amenstelling ref.3) C : 96,6% SiOI'): 1,4% '-Fe_{20.,: 0,9%} .J A1 20₃: 1,1%

overgenomen uit f~~brieksvoorontwerp no. 2407,

'Chloor en ~uurstof dienen watervrij te zijn in verband met eventuele waterstofvorming

· ~ijzeroXidatieI'eaktor.

In

'---'

een veiligheidsanalyse zal hier nader op ingegaan worden.

Om Let titaandioxide in de rv.tiel-kristalstructuur te brengen vJOrdt 2c:n de ti tac:.noxidatiere8.ktor aluminiumtrichloride toe-gevoegd.

- Produl<:::t en Afva.lstromen.

Eenodigde grondstoffen: zuurstof erts 34.906 66.292 Produkten: rutiel F€203 - CL. t'. Afvalstromen: Rest COr, '-Or, '-cokes AICl 3 37.031 ton/jaar 29.751 ton/jaar 1.230 ton/jaar 11. 762 1.820 2.336 ton/jaar 41.619 ton/jaar 2.569 ton/jaar 227 ton/jaa.r 17 ton/jaar ton/jaar ton/jaar ton/jaar ton/jaar (= allerlei oxiden)

(9)

•

-15-- Ontwerpvoorwaarden.

Als ontwerpvoorwaarden voor het proces gelden:

*

De grondstoffen moeten zeer weinig water bevatten in verband met de mogelijke reaktie

, over Fe20~

.:>

Waterstof kan met chloor en zuurstof een knalgas vormen.

(4;

pag.35)

*

De verliezen aan chloor in de afvalstromen moeten klein zijn in verband met de economische haalbaarheid van het proces.

*

Het tussenprodukt TiCl

4 moet zeer zuiver zijn in verband met de kleureigenschappen van het pigment.

*

Stofdeeltjes moeten in voldoende mate uit de processtromen verwijdert kunnen worden om verstoppingen van leidingen en ontregeling van procesinstrumentatie te voorkomen.

*

In eerste instantie worden de oxidaties uitgevoerè met zuurstof i.p.v. met

Afvalstoffen worden reaktor (=Rest).

lucht. _~_

periodiek verwijde~it de

chlorerings-*

De warmte huishoucling van het proces moet zodanig opgezet worden, dat de vrijkomende warmte in een energetisch

gunstige vorm winbaar is.

- Explosiegrenzen/Giftigheid.

Deze aspecten ~orden behandeld in de bijgevoegde veiligheids-analyse.

(10)

•

·

~

•

f

-17-6. De beschrijving van het proces.

De beschrijving van het proces vindt plaats aan de hand van het blokschema (fig. 6.1) en het processchema

(bijlage 1).

V'll

Jr<-.

1 De voorbewerkin van de erts en cokes.

(.,~

~----~~---\ de cokes worden eerst gedroogd

' 1

st

in roterende ovens in kogelmolens. De

~

7

cokesdeeltjes dienen ongeveer twee maal zo groot te zijn

~

~~

l

als de ertsdeeltjes om

ontmengi~van

de cokes en het erts

~~1.

. in het fluid bed te voorkomen (5; p.224). Bij gelijke

deeltjesgrootte zouden de licht cokesdeeltjes

~=

1400 kg/m3 ) bovenin en de zware ertsdeeltjes (,=4200 kg/m 3 ) onderin het fluid bed verblijven, waardoor de cr.:loreringsreactie slecht zou verlopen.

Na het malen komen de cokes- en ertsdeeltjes via hoppers in de chloreringsreaktor. Het transport van de vaste stof-fen vindt plaats via transportbanden en/of schroeven.

6.2 De chloreringsreaktor.

De chlorering vindt plaats in een fluid bed reaktor bij een temperc:.tu1;.r van ongeveer 1000 °C. De chloor r'ecycle-"stroom uit de titaanoxidatie reaktor bevat nog zuurstof,

v.I>'

~~~ waardoor een deel van het gevor~de koolmonoxide verbrandt

~~

tot ka ol di"Q;dd;. De reaktiewarmte wcrdt afgevoerd door middel van quenchen met TiCI

4•

De produktstroom uit het fluid beè wordt in de top van de reaktor tel~ggekoeld tot 500 °c om FeCl₂ te sublimeren, wél.ardoor het als vaste stof terugval t in het fluid beè er: gecr~oreerd V'lordt tot FeCI3' wat vluchtig is. FeCl₂moet in FeCl

3

omgezet worden omdat FeCl2 een plakkerig poeder is waardoor 8.pparatuur verstopt. De warmte uit de top-sectie van de reaktor wordt ook door quenchen met TiCl

4 afgevoerd (6).

Asresten en niet-gechloreerde oxiden worden periodiek af-gevoerd. Uitgeblazen deeltjes worden via een cycloon te-ruggevoerd n8.c.r de reaktor.

(11)

•

)

•

• -19-6.3

De selectieve oxidatie van FeCI

3

•

Het produktgas wordt daarna in een reaktor gevoerd, waarin FeCl

3

bij 600 °c wordt geoxideerd tot Fe 20

3

•

De oxidatiereaktor is uitgevoerd als een fluid bed met Fe₂0

3-deeltjes, die dienen als kiem om het ge-vormde Fe₂0

3 op af.

te

zetten. Dit om te voorkomen

dat de gevormde vaste st6f ciit hele kleine deeltjes

«10)-lID) zal bestaan,waardoor de gas/vast scheiding problemati,sch zal worden.

Het nogaartwezige koolmonoxide wordt omgezet in kool~ dioxide. De oxidatie van TiCl

4 verloopt niet omdat deze reaktie start bij temperaturen boven de 600 °C. Het niet-omgezette FeCl

3 wordt gesublimeerd in een fluid bed van FeCl

3

-deeltjes (= kiem voor sublimatie) bij 150 °C. Via een cycloon en een filter worden de resterende stofdeeltjes uit het produktgas verwijdert. FeCl

3 uit het fluid bed wordt teruggevoerd naar de oxidatiereaktor.

6.4 De zuivering van TiCI 4•

Uit het nu stof'frije produktgas wordt TiCl

4 door con-densatie afgescheiden. In het vloeibare TiCl

4 lost Cl2 op. Het TiCI_{4/CI 2-mengsel wordt d.m.v. destillatie} ge-splitst in TiCl

4 en C12• Het Cl2 gaat terug naar de c~loreringsr€aktor.

Een deel van het schone TiCl

4 uit de destillatietoren wordt gekoeld tot -15 °c en dient als absorbens om Cl₂ uit het afgas van de parti~le condensor te verwijderen in een absorrtietoren. Het andere deel van het TiCl

4 wordt verdampt en over een bed van kopergaas geleid om VOCl

_y

VCl

4 en PCl3 te verwijderen. Het TiCl4 is nu ont-daan van alle verontreinigineen en kan naar de oxidatie-reaktor gestuurd worden.

6.5 De oxidatie van TiCI 4• TiCl

4 wordt geoxideerd bij een temperatuur van 1077 °c, in een fluid bed van Ti0₂•

(12)

•

.'

-21-De kleine Ti0₂-deeltjes worden uit het fluid bed ge-blazen en afgescheiden in een cycloon. Aan de reaktor wordt AICl

3 toegev:oegd om het Ti02 in de rutielstructuur te brengen (de gewenste kristalvorm).

Het Ti02 wordt daarna behandeld met stoom om geadsor-beerde C1 2 te verwijderen~ Het produkt kan daarna ge-koeld en afgevoerd worden.

Het -afgas van de reaktor (C1₂ + 02) wordt teruggevoerd naar de chloreringsreaktor na warmtewisseling met de bodemstroom van de destillatietoren. Het H₂0/CI₂-mengsel afkomstig van de Ti0₂ behandeling wordt partiëel gecon-denseerd. De natte chloordamp kan na drogen afgevoerd worden. Het Cl₂-houdend water wordt gespuid.

6.6 Het opstarten van de reaktoren.

De chloreringsreaktor wordt door middel van een verbran-dingsreaktie opgestart. Er kan geen gebruik gemaakt wor-den v&n een olie- of gasverbranding, omdat één van de verbrandingsprodukten water is.

Daarom wordt de reaktor opgewarmd d.m.v cokesverbranding:

De reaktorvulling bij het opstarten moet dus een grote overmaat cokes bevatten. Als de chloreringsreaktor op

temperatuur is, zou d.m.v. een aangepaste zuurstof dosering overgestapt kunnen 'Ivorden op de reaktie

2C + 02 - - - + 2CO

Het koolmonoxide zou dan via een leiding direkt naar de ti ta2.noxidatiereaktor gestuurd kunnen worden, om die re-aktor op te warme:1 m. b. v. de reaktiewarmte van de reaktie

Als deze reaktoren op temperatuur zijn kan de chlorerings-reaktie gestart worden.

(13)

•

,

.-•

•

_"

.

'

• <t

-23-7.

Proceskondities. 7.1 De chloreringsreaktie

Ilmeniet bestaat ru~weg uit een mengsel van titaan- en ijzeroxiden. Omdat er geen gegevens over de chlorering vanilmeniet (in aanwezigheid van cokes) in de litera-tuur gevonden zijn, is ilmeniet beschouwd als een meng-sel van oxiden.

De chloreringsreaktie is weergegeven met: 2 Ti02 + _{4 Cl 2} + 3 C

_•

2 TiCl 4 + 2 CO AHT

=

-2 9, aG_T

₌

-646,8 kJ 2 Fe

°

+ 3 _{Cl 2} + C

•

2 FeCl₃ + _CO2 AHT

₌

-384,7 kJ AG T

=

-471,5 kJ 2 FeCl 3 + CO + CO2

~-t.H T

=

-229,9 kJ loGT

=

-586,2 kJ

Omdat de chloor-recycle stroom ook zuurstof bevat vindt ~

in de chloreringsreaktor ook de volgende reaktie plaats: ~ ~~~

~~

.HT

=

-562.~

~

'

óG T

=

-678,6 kJ

j

~

tcJz.

I~

--2 CO +

_•

(N.B.: T = 1027 °C)

In de berekeningen is geen rekening gehouden met veront-reinigingen die ook chloreren onder deze procescondities, in het ontwerp van het processchema uiteraard wel (op basis VEln tabel 5.1).

De kinetiek van de chlorering van ilmeniet is niet bekend, die van rutiel is wel gepubliceerd

(5).

De chlorering van Ti0₂, volgens bovenstaande vergelijking, is eerste orde, dus:

(14)

•

I

-25-(k

=

reaktiesnelheidskonstante, zie fig. 7.1)

Van alle hier boven staande reakties is AG zo negatief,

dat deze reakties als aflopend beschouwd kunnen worden.

IA Uit de literatuur is bekend dat Si0

2 onder deze kondities

~ niet chloreert (8).

(N.B.: AHT en AG

T zijn berekend m.b.v. de Janef-Tables;10)

7.2 De oxidatireakties. De oxidatiereaktie van FeC1

3 verloopt volgens:

(~HT

=

-592,9 kJ, AG_T

=

-227,5 kJ: T

=

600 °C)

Deze reaktie start bij een temperatuur van ongeveer 370 °C.

v Het gevormde Fe₂0

3 is ~-Fe203 in het temperatuurtrajekt van

J"'"

(.1),- 0

V~ ~,c)3 370 - 650 C, en een mengsel van

'9-

Fe 2 0 3 en o<-Fe_{2 0 3} bij

~!t 700 °c (9). De kinetiek van deze reaktie is niet nagezocht

~

t\~tLv< in de l i teratuur. De oxidatie van TiC1

4 verloopt volgens:

TiC1

4 + O2 • Ti02 +2 C12

(6H

T

=

-173,1 kJ, AGT

=

-118,9 kJ: T

=

1027 °C)

De reaktiesnelheid is verwaarloosba8r bij temperaturen

o .

beneden EOO . C, maar neemt zeer snel toe boven deze

tempe-ratuur (2; p.147). De gewenste kristalstructuur van het

gevorm~e Ti0

2 is rutiel, omdat deze structuur de beste

op-tische eigenschappen heeft (1; p.8C1). De rutielvorming

wordt bevorderd door het toevoegen van additieven, zoals AIC1

3 of ZrC14, maar vindt pas plaats bij temperaturen

hoger dan 300 °c (14).

Omdat de oxidatiereaktie van TiC1

4 start boven de 600 °c,

is het dus mogèlijk om FeC1

3 selectief te oxideren in een

mengsel van FeC1

3 en TiC14 bij temperaturen beneden 600 °C.

7.3 Smelt- en kookpunten, de basis van het proces.

Het belangrijkste produkt uit de chlöreringsreaktor is,

naast FeCl~ en TiC1

4, FeC12, een plakkerig poeder beneden

het smeltpunt. Hierdoor is het van het grootste celang om FeC1

2 uit de processtroom te verwijderen, om verstoppingeL

(15)

•

-27-Door het produktgas uit het fluid bed te koelen tot 500 °c (d.m.v. quenchen), sublimeert het FeC1 2 en valt als vaste stof terug in het fluid bed, waar het omgezet kan worden in FeC1

3•

2 _{FeC1 2} + _{C1 2}

_•

2 FeCl ~HT

=

-213,8 kJ 3 _.1_G

T

=

-61,5 kJ (T

₌

1027 °C) •

Op basis van de samenstelling van het erts (tabel 5.1) is tabel 7. 1 samengesteld, met chloriden die het produkt-gas uit de chloreringsreaktor"mogelijk zou kunnen bevatten. Bij terugkoelen tot 500 °c zullen een aantal chloriden

sublimeren en terugvallen (als vaste stof) in het fluid bed (tabel 7.2). Op deze manier kunnen een aantal ver-ontreinigingen uit de produktstroom verwijdert worden. Daarna wordt de processtroom naar een oxidatiereaktor ge-voerd, waar FeC1

3 selectief geoxideerd wordt. Hopenlijk zullen hier ook de"ander~ verontreinigende chloriden

ge-cxideerd worden en als vaste stof met het Fe

203 afgevangen

worden in de cycloon na de oxidatiereaktor.

Na de oxidatiesektie wordt de processtroom gekoeld tot 150 °c, een temperatuur iets boven het kookpunt van TiC1

4•

Nu zullen weer een aantal chloriden sublimeren of con-denseren (tabel 7.3).

Als de verwijdering van vaste stofdeeltjes goed verloopt,

bevat het prödl~ktgas alleen nog fosfor- en

vanadium-chloriden en/of oxychloriden als verontreiniging (tabel 7.4)

7.4 Het systeem TiC14-=-912.

Na" het koelen van hetproduktgas tot 150 °c bevat het produktgas, afgezien van de fosfor en vanadium veront-reiniging, TiC1

(16)

•

, !

:

.

I

•

-29-Het CO_{2 '} C1₂ en ~2 moet verwijderd worden, omdat

deze componenten de kopert oren aan het eind van de scheidingstrein deactiveren.

Het TiC1

4

wordt partiëel gecondenseerd bij

-15

°C. Een

deel van het chloor lost op in TiC1

4 ,

het andere deel

verlaat via het afgas de condensor. Uit het afgas wordt d.m.v. absorptie in TiC1

4 het C12 verwijderd.

De gegevens van het systeem TiC1

4 -

C12 zijn gevonden

in de 'Chemical Abstracts'. Er zijn twee publikaties gevonden die qua gegevens redelijk goed met elkaar over-eenstemmen.

De oplosbaarheid van C1

2 in TiC14 wordt weergegeven met

een Henry~coëfficiënt, die afhankelijk is van .de

tempe-ratuur volgens (12):

log H

₌

-941 ~ +

4,0

(7-2)

(H in atm, T in oK: deze funktie is uitgezet in fig. 7.2)

In een ander artikel (13) zijn de vergelijkingen voor de

partiaaldrukken en de totaaldruk van het systeem als

funk-tie van de temperatuur weergegeven, bij verschillende concentraties chloor in de vloeistoffase:

log p

=

a - biT

(7-3)

Cp in mm Hg, T in OK: voor a en b zie tabel

7.5)

Het Y-X-diagram, nodig voor het berekene~ van de destil-l atiel:olom, is berekend aan de hand van deze gegevens.

(zie fig

7.3)

strikt genomen ~ijn deze laatste gegevens alleen geldig

tussen -20 en 100 °C. Van de eerste vergelijking (7-2) is

geen tempeTé.tuurtraj ekt opgegeven. Er zi jn e etter geen

ge-gevens voor het temperatuurtrajekt van de destillatiekolom

gevonden, daarom zijn d~ze gegevens geëxtrapoleerd.

7.5

Fosfor- en vanadiumchloriden en -oxychloriden.

Fosfor en vanadiumchloriden en -oxychloriden lossen zeer

waarschijnlijk goed op in vloeibaar TiC1 4 •

(17)

•

-31-Daarom zullen deze componenten in de partiäle condensor meegevoer~ vlorden met de vloei bare fase en ook na de destillatie in het TiCl

4

aanwezig zijn. De kookpunten

van deze componenten liggen niet zo ver van het kook-punt van TiC1

4 .

Uit een aantal patenten (8) kan worden opgemaakt dat vanadium als VOCl

3

en VCl4 aanwezig is in het produktgas van de chloreringsreaktor. Het is nog onduidelijk wat er met de vanadium- en fosforverbindingen gebeurd in de partiële oxidatiereaktor. Hoogst waarschijnlijk worden

ze daa_{r omgezet in P205 en V205 en afgevoerd met het}

Fe₂

o

à

.

Bekend is dat VOCI oxideerd bij temperaturen boven

180 C (18). "'- ... ~

In een ander fabrieksvoorontwerp (3) wordt beweerd dat vanadium uit de gasstroom afgescheiden kan worden door de gasstroom door een bed van kopergaas te leiden, waarbij de volgende reakties zouden optreden:

Cu + VCl

4 ---. VCl3 + CuCl

Cu + VOe1

3. ---. VOCl 2 + CuCI

De gevormde verbindingen zouden neersla8.n (als complex?)

op het kopergaas. D9z~ scheidings~ethode is overgenomen

(18)

•

-33-8. Motivering van de apparatuur.

In dit hoofdstuk zullen enkele apparaten beschreven worden. Daarna zullen een aantal problemen die moge-lijk kunnen optreden toegelicht worden. Oek zal een variant op het ontwikkelde proces beschreven worden, de zogenaamde 'Florijnenvariant'.

8.1 De Chloreringsreaktor.

Deze reaktor is in het processchema opgenomen onder numrr.e r R7.

De over-all chloreringsreakties zijn beschreven in

~7.1. De chlorerine van het ijzeroxide kan in twee

stappen plaats vinden:

*

De vorming van FeCl

2 uit het oxide.

*

De vorming van FeCl

3

uit FeCl2 (zie

§7.3).

Het ferrochloride (FeCl

2) moet zo snel mogelijk uit

de processtroom verwijderd worden, omdat FeCl₂ in vaste

vorm een plakkerig poeder is en aanleiding kan geven

tot verstoppingen. Door het ferrochloride om te zetten

in ferrichloride (FeCI

3) word~ dit probleem vermeden.

De chloreringsreaktor bestaat uit twee sekties; een

fluid bed waarin de chlorerine plaats vindt en een

Quenchsektie ~aarin de ontwijkende gasstroom uit het

fluid bed gekoeld ~ordt tot 50C °C, d.m.v. quenchen met

TiCI

4/CI 2 •

Het FeCl

2 en enkele andere chloriden (zie tab. 7.2)

sublimeren bij dez~ temferatuur e~ vallen terug in ~et

fluid bed, waar het FeCl

2 chloreert tot FeCI3• FeCl3

heeft een kookpunt van 315 °c (bij 1 atm) en ontwijkt

dus als daffip uit de reaktor.

Omda t op de ze ITIc,niel' ofhoping van afvalstoffen in het

fluid bed flaats vindt, meet de rest regelmatig uit het

bed verwijderd worden. Gedacht wordt aan methoden die

gebruikt worden voor de asverwijderine uit reaktoren

(19)

•

I

-35-De FeCl 2-deeltjes die ontstaan in de quench-sektie moeten een bepaalde grootte hebben om terug te kunnen vallen in het fluid bed. Berekend is dat deeltjes

groter dan N40

pro

terugvallen in het bed. Kleinere deeltjes kunnen met de gasstroom meegevoerd worden. (v(gas)

=

0,2

mis,

zie bijlage 2).

Door een conische verbreding van de top van de reaktor, kan ervoor gezorgd worden dat in deze sektie een hoe-veelheid stof blijft zweven. Dit stof kan als kiem die-nen voor het sublimerende FeCI₂• Op deze wijze kunnen de deeltjes groeien en de kritische afmetingen overschrij-den.

Het idee om op deze manier FeCl₂ uit de processtroom te verwijderen is afkomstig uit een Amerikaans patent (20). Omdat het erts en de cokes verschillen in dichtheid,

('ERTS = 4200 kg/m3 , fCOKES= 1400 kg/m3 ) dienen de aange-voerè.e cokesdeeltjes groter te zijn dan de ertsdeeltjes. Op deze manier wordt ,het dichtheidsverschil tussen de

ertsen cokesdeeltjes gecompenseerd. Als dit niet ge-beurd treedt ér ontmenging op in het fluid ~ed, waardoor de reaktie slecht verloopt(5,8).

Er zijn ook aanwijzingen in de literE.tuur (5,8) dat de chloreringsreaktie beter verloopt als er gewerkt wordt met een overmaat cokes in het bed (±25%).

Bij de berekeningen is er geen rekening gehouden met een

overmaat co~es, maar er is gerekend op stoichiometrische

basis.

Omdat het aangevoe~ee chloorgas ook zuurstof bevat wordt

een deel van het gevormde CO omgezet in CO₂•

De berekening van de reaktor is opgenomen in bijlage 2.

8.2 De ijzeroxidatiereaktor.

Deze reaktor is in het proces8chema opgenomen onder het r:umrr.er R9.

Het idee van de selektieve oxidatie van FeCl

3 is afkomstig

(20)

•

-37-In dit patent staat een reaktor beschreven die uit drie sekties bestaat; een fluid bed, een quench-sektie en een oxidatiesektie. In dit voorontwerp is de oxidatiesektie opgenomen als een aparte reaktor.

Als TiC1

4

in de gasfase met 02 geoxideerd wordt,

ontstaan er deeltjes met een gemiddelde diameter van 0,05

-0,2pm (14). Over de gasfase oxidatie van FeC1

3 is geen

literatuur nagezocht wat betreft de deeltjesgrootte, maar de verwachting is dat de gemiddelde deeltjesgrotte ook in deze orde grootte ligt. Het efficient afscheiden van zulke

. 0

kleine deeltjes uit een hete gasstroom (600 C) zal onge-twijfeld problemen geven.

Om dit probleem te vermijden is de oxidatiereaktor uitge-voerd als een fluid bed van Fe₂0

3-deeltjes, die als kiem

kunnen ~ienen voor het afzetten van het gevormde Fe₂0

3

•

Hoewel in een fluid bed, d.m.v. attritie van deeltjes, kleine deeltjes worden geproduceerd, zal de hoeveelheid kleine deeltjes die de reaktor verlaten (veel) kleiner zijn dan bij een gasfase oxidatie. Hierdoor zal de gas-vast scheiding na de reaktor beter uitvoerbaar zijn. Bovendien vindt in deze reaktor ook de omzetting van CO in CO₂ plaats. Deze reaktie is sterk exother~, zodat een

goede tempETatuurbeheersing noodzakelijk is om oxidatie van TiC1

4 te vermijden. Een voordeel van een fluid bed is, dat warmte afvoer goed mogelijk is •

Een nadeel van een aparte oxidatiereaktor is, dat het FeC1₂

wat niet ingevangen wordt in de quench, de aanvoerleiding van de oxidatiereaktor kan verf:toppen. In het oorspronke-li,jke ontwerp zou dit FeC1₂ kunnen oxideren in de

oxidatie-sektie van de reaktor. De oxidatiereaktie van TiC1

4 verloopt bij temperaturen boven 600 °C. Thermodynamisch gezien is deze reaktie .bij 600

°c

"vel mogelijk (t.GT<O) ,zodat het niet verlopen van de reaktie bij deze tempe::t8.tuur kinetisch bepaald is. Hopelijk wordt deze reaktie niet gekatalyseerd door compo-nenten uit het reaktiemilieu.

Van de gevormde chloriden, naast FeC1

3 en TiC14, zullen er

(21)

•

-39-De gevormde oxiden zullen dan met het ijzeroxide af-gescheiden kunnen worden. Helaas daalt hierdoor de handelswaarde van het ijzeroxide. Om een ijzeroxide met minder verontreinigingen te kunnen produceren, is een variant op het ontwikkelde proces opgenomen aan het eind van dit hoofdstuk.

De af te voeren reaktiewarmte uit de reaktor kan worden gebruikt voor stoomproduktie.

De conversie van FeCl

3 is geschat aan de hand van een artikel van Saeki

(9),

om een massabalans op te kunnen stellen. Wegens tijdgebrek zijn er geen berekeningen

uitgevoerd.

8.3 Een fluid bed 'condensor' voor FeCI 3.

Dit apparaat is in het processchema opgenomen onder nummer H12.

Om de nog aanwezige verontreinigingen te verwijderen

wordt de processtroom gekoeld tot 150

°c,

iets boven

het kookpunt van TiCI

4• Alle chloriden met een smelt-punt boven 150

°c

zullen nu sublimeren, en kleine deeltjes vormen (zie ook tab.7.3).

Ook hier treedt weer het probleem van een efficiente

gas/vast-scheiding op. In eerste instantie was gedacht

deze sublimatie in een geschraapte warmtewisselaar uit

te voeren, maar omdat er dan problemerl met de gas/vast

scheiding verwacht werden is hier vanaf gestapt.

Er is teruggegrepen op hetzelfde principe van de lJzer~

oxidatiereaktor, een fluid bed met FeCI

3-deeltjes. Deze deeltjes dienen weer als kierlom de sublimerende chlo-riden (hoofdzakelijk FeCI

3) op af te zetten.

Na deze scheidingstrap mogen er geen stofdeeltjes meer

in het gas aanwezig zijn, omdat deze deeltjes (=chloriden)

zullen oplossen in het vloeibare TiCI

4 .

Dit houdt tevens

in dat er in het fluid bed niet te veel stof geproduceerd

mag worden d.m.v. attritie van deeltjes. Daarom zou dit

bed bij minimum fluidizatie-kondities bedreven moeten

(22)

•

I

t

-41-Op deze manier wordt geprofiteerd van de voordelen van het fluid bed (goede warmteoverdracht, veel kiemen voor sublimatie), en vindt er toch weinig stofvorming plaats. Deze 'condensor' kan niet als een gepakt bed worden

uit-gevoer~, omdat door de optredende sublimaties verstop-pingen zouden ontstaan.

Na dit fluid bed is een cycloon en een filter geplaatst, om ook de kleinste deeltjes nog te kunnen afvangen. Een nadeel van een gas/vast-filter is het hoge energieverbruik, maar een hoge efficiency moet haalbaar zijn. Dit filter zou als een geklopt zakkenfilter uitgevoerd kunnen Vlorden.

8.4

De destillatie- /absorptiesektie. Na condensatie van het TiCl

4 bevat deze stroom als ver-ontreinigingen, naast chloor, mogelijk nog vanadium- en fosfor- chloriden of oxychloriden. Om deze

verontreini-ginger: te kunnen verwijderen door reaktie met koper (in

een koperbed), moet het chloor eerst verwijderd worden d.m.v. destillatie. Het chloor zou anders het koper

de-activeren. Voor de absorptie van het chloor uit het afgas

van de partiële condensor is schone TiCl

4

nodig, deze

wordt ook verkregen uit de destillatietore~.

De berekeningen van deze torens staan in bijlage 3 en 4.

De fysische gegevens staan in!t 7.4.

8.5 De titaanoxidatie reaktor.

Deze reaktor is in het processchema opgenomen onder nummer R26.

Ook deze reaktor is uitgevoerd als een fluid bed, om

de-zelfde reden als de ijzeroxidatiereaktor. De temperatuur in deze reaktor moet hoger zijn dan 900 °C, om het Ti0₂ in de rutielstructuur te brengen. De reaktor wordt daar-om adiabatisch bedreven, de temper~tuur wordt dan onge -veer · 1077 °C.

(23)

• I

,

.

i

.

I

•

-43-Het Ti0₂ wordt na de reaktor nog behandeld met stoom, om geadsorbeerde chloor te verwijderen.

Deze reaktor wordt onder druk gehouden, om het chloor wat vrij komt bij de reaktie zonder extra compressie terug te kunnen sturen naar de chlorèringsreaktor.

Deze chloorstroom bevat wellicht nog fijne stofdeeltjes, die niet afgescheiden zijn in de cycloon, waardoor een eventuele compressor door erosie vernield zou worden. Aan de andere kant geeft het bedrijven van een fluid bed onder druk extra complicaties. Hoe kunnen vaste stof stromen op druk gebracht worden èn van druk

afge-laten worden? Toch kan deze reaktor niet het grootste probleerr. 7.ijn voor het ontwerpen en/of bedrijven van een dergelijke fabriek, er zijn er namelijk al verschillende op commerciële schaal in gebruik. Hiercij moet echter wel opgemerkt worden dat ons niet bekend is of deze

~

reaktoren onder druk werken of niet.

8.6

De warmtehuishouding.

Eén van de ontwerpvoorwaarden is, dat de warmtehuishouding van het proces zodanig georganiseerd moet worden, dat de vrijkomendE warmte in een energetisch gunstige vorm win-baar is. Door de processtromen onderling te w armtewisse-l en en de reaktiewarmte t e benutten voor stoomproduktie, behoeft er extern geen stoom te worden opgewekt voor de

warmtebehoefte van dit proces.

In het proces wordt ammoniak als koelmiddel gebruikt.

Vol-gens het processchema wordt op die plaatsen alle af te voe:-:-en warrr.te door :tet ammoniak opgenomen. Di t is echter niet de bedoeling. Op die pl aatsen moet eerst maximale luchtkoeling worden toegepast, waarna de resterende hoe-veelheid warmte m. b. v. ammoniak wordt afgevoerè .• Deze lucht-koel er s zijn niet in het processchema aangegeven.

In het proces zijn ook vaste-st of-koelers nodig. In Perry (17) staan een aantal methoden voor vaste stof koeling

vermeld. Er is echter nog geen keus gemaakt voor een be-paald t ype koel er voor dit proces.

(24)

•

• -45-8.7

'De Florijnenvariant'.

Bij navraag van grondstofprijzen bleek dat het percentage Si0

2, en in mindere mate het percentage A120₃, bepalend is voor de handelswaarde van het ijzeroxide. Een ton ijzeroxide met ",1% Si0

2 kost ongeveer f 150,-- , maar hoe

la~er dit percentage wordt, hoe hoger de kostprijtwordt. De prijs kan makkelijk oplopen tot f 2000,--/ton.

In het oorspronkelijke proces worden een aantal veront-reinigingen afgevoerd via het ijzeroxide. Maar door een wijziging van het processchema kan een hoogwaardiger ijzeroxide worden g.eproduceerd.

(

' In § _{7.1 is vermeld dat Si02} ~ chloreert bij deze reaktorkondities. Maar als eens aangenomen wordt dat al het aanwezige A1

20₃

en

~

02

wel chloreert, dan verkeert het proces in de meest ongunstige kondities voor de pro-duktie van een hoogwaardig ijzeroxide. Via de 'Florijnen-variant' moet het dan toch mogelijk zijn om een

hoogwaar-dig ijzeroxide te produceren. Het processchema van deze

variant is weergegeven in fig.

8.3.

Het procesgas komt met een temperatuur van 500

°c

uit de chloreringsreaktor. De enige chloriden met een smeltpunt

tussen 200 - 500

°c

zijn: FeC1

3, ZrC14, .NbOC13 en NbC15,

volgens tabel 7.1. Als de processtroom wordt gekoeld tot

200

°c

in een fluid bed van FeC1

3-deelt j es, sublimeren de

bovenstaande chloriden in dit bed. De chloriden van

alu-minium en silitium hebben een lager ~~f kookpunt en

zullen dus niet neerslaan. Deze componenten kunnen alleen

door ausorptie aan de FeC1

3-deelt j es meegevoerd worden

naar de ijzeroxidatiereaktor. Deze oxidatiereaktor staat nu dus niet meer in de hoofdstroom van het proces! Over

dez~ adsorptie is ons niets bekend, maar met de

mogelijk-heid moet reke~ing gehouden worden.

Toch zou het jammer zijn als de voordelen van de

selek-tieve oxidatie in de hoofdstroom van het proces verloren

gaan. Er moet immers ook verkoopbaar Ti0

2 geproduceerd

worden. Daarom moeten de verontreinigingen die nu niet met

het ijzeroxide afgevoerd worden op een andere manier

ver-wi j de rd rwrd en •

(25)

•

)

•

-47-Uit een patent (22) is een andere methode voor het selektief oxideren in een TiC1

4

-proces bekend. Na de

chlorering wordt de zuurstof in de leiding tussen de chloreringsreaktor en de cycloon van de reaktor inge-bracht. Op die manier wordt in het patent het ijzer geoxideerd.

Deze methode kan toegepast worden in deze variant. Want de gasstroom na het FeCl

3

-fluid bed bevat chloriden

van silitium, aluminium, vanadium, fosfor en titaan. De titaanchloride oxidatie verloopt pas boven een tem-peratuur van 600 °C. Wellicht kunnen de bovengenoemde verontreinigingen selectief geoxideerd worden beneden deze temperatuur, de deeltjes kunnen daarna afgescheiden worden in een cycloon of filter. Mogelijk moet eerst de temperatuur van deze gasstroom verhoogt worden.

Omdat het ijzeroxide op deze manier veel meer geld op kan brengen heeft deze variant de naam 'Florijnenvariant' gekregen.

(26)

•

• -49-9.

De massa- en warmte balans.

Een aantal stromen in het processchema Z1Jn onbekend qua grootte. Over de grootte van deze stromen zijn aannamen gedaan, deze aannamen zijn voorzien van een ster (*).

Voor toren T17 is de absorptiewarmte in de warmtebalans als extra grootheid opgevoerd, om het niet isotherme gedrag van deze toren te compenseren.

De verwijdering van de restoxiden wordt in het schema

'aangegeven met purge of rest (reaktor R9). In werkelijk-heid komen deze oxiden op verschillen~e plaatsen uit de fabriek. De massabalans is op deze wijze vereenvoudigd, omdat niet met zekerheid gezegd kan worden waar .deze oxiden uit het proces komen, en hoeveel er vrij komt. In de warmtebalans is als enthalpie nulpunt van een stof gekozen: de stabiele vorm van een stof bij 25 °C, 1atm. De reaktiewarmten zijn in de balans opgevoerd als de reaktiewarmten bij 25 °C, 1 atm. Deze reaktiewarmten zijn berekend m.b.v. de Janaf-Tables (10).

(27)

I

• -51-IN

Yoor-

Massa -en

Retour

UIT

waarts

Warmtebalans

• M

M

Q

M

Q

_Q

•

IIO~DI"'(" (E~TS) _. 1. 35' J (J 0

~

_M1

wRTER.. 0. oboo ISI.S{1

0 --•

WIl(n, LlJurr ~ 'wRAMT LUUfT ~ ''37' r8

_T

-

₀

-•

I c.DKE.5

o

~/8~ ₀

-

_M2

'·

·

0

JIJ",..,,, Luu{r "'" IVll Ul cl( T

~ - - ₀

-

38,.3,g I

I

.

1 ·0

1.)018 --tl.J.,b

• M3

. o.I.t08lt 13./2- --@

•

1

•

I

-M4

... -I

I

·

o.L/OBt, 13. /2. -- -- - - ---(ij

• M

.

S

'2 30/B

·kB

.,

'f-/L,6 I .

-o·.o~.

._ - , 13.'3...._

~

8 _- ----

-•

(28)

I

•

... - :""- -...

_

--. . .. -~

.

-

.. .

-0.5 :JSL(

-.

-, j I . ; S'9

b

.

,b

0 -0 '25 p .Ot 0 8

-53-~ '

--

-M6

'2. JOl8 _ ... -_ ..

-®

11....,b

0)

2. 't'02 ---_ .. <9Lr.;& ,Jls,

R7

• tb.Bbp _----

_----

_--@ g:t04.~ J

~'---MB

...

-, b

.

+-b 1.2..

_{-- -}

_-

_{- - ----@}

g,bb.ss I<OEU',.,;C.

~--

-

-@

2U.UI1.~T'-'''' bl-l ...

R9

-'1· 8:q.b - - - - - -

- -e

9.~/5.bo

M10

I.0J30 Sl~.'1S - --- - - --@

-

AlI/1 , b. BOL,>

H11

8B91. ,,;

-@

' -______ l,\'51 .- _._' .. . ~:

-®~-

- ---

b.4~n -.Jl/.OO @--- - - J. -:131'1 -lB5·9+ Rf ST o.o8/J

]û.87-0>

----- 3.9bS''l. l1b.

b1--@---- -

- -

-

... O. (000 3 iJ. 319

I

I<. 0 J:LI wc.- _7.

3bs;

₀₄ -~ -@

_--

_-1-

_---

~ 5.3 S'I 1.,'2.

01-I

I

1-/1{;) -

-

•

_-

52'-1. '1~ fC~Ol

_

.

@-- -

-

.

'.0330 0 o

t7

W

(29)

•

-\--r.:"~'.:'" ~"-:-"-.. u

&

r.o _ . ₁

-55-",-.'f -'. -.. ,

-.. ~ .<1 c.' ~.e .. !

.

'

H12

I-; kD€LIJRrE'~ ~10orr - .fo

-

0 r -,b.'J..~49

_{---- ----@}

"'-03·U

•

~L.-..

@4

.. --- - - - - _- 0.005l 0.4/

• M13

;

-,hb

9b

---@

lt~08.81 ,...~

I

.

~

- -- --

-

-M14

0 . 0 0 0 ~ 0.02. ,. -,b ...

b

9'f

r---@

~<O~·H ~

r-•

-

Nib. "'I!:l

-0

H

1

5

/

•

... ,

---@

_i@ Ib,26..94

-

- -

--- 7'/3, IS . . - r-'--2,8.3;> _.~ ~ - 7! Jf}

•

_~16

~

3. '.95'3 .... . _- 1:'-8.80

•

I--'~ . I.S350

-oe

-

---5' h'f ~17 b~V

•

28 yOOl.

~

:I _12.₁6.2.'1 -

-

-•

•

I --- - ~--- --

t7

/I

(30)

• -57-•

/ '-:t. 'lt

_P1B

•

J3

-

-NHJ WHJ

I$'~S.J/

I 0

J

• H19

"I

•

/2 . .> ~

•

3e _ _ _ _ _ _ _ ___ ~:z.~t_· _0.3_&_0_-1 "1 IL. cG"

•

I--'::''::''::::'=--~ -- - - l!s ;0 ____ ___ _ ~'2_,~._O_.J_S~0--l 4:z.bb.6b

• T22

•

• H23

'1'r.81 _{t - - - - -}_- _._- _-

-•

' - - - ' ' - -. _ - -- - --_._ -

_

... - - - ' - - -- - '

(31)

-' ..

ji~

6 6~

-59-

-•

-

-~._-- 1. .'3~<jB 3'18.80

-

'Sbo

.

l,6

- .STOON

H2L,.

(L)JJOF->J:'

-

0

•

~-'l.~~bo

_-

_{--- ---. ---_.@}

.---11 b5.?'l.

•

' -.

T25

VOG .. 0.0006 0.1"2.

•

~...-2,. 9':1 5<1 - - - -

--oe

ti bso 10

•

' ' -'2182'),8 ~y«

o.bjü

0 2 I.UJ.Rs.rot:

R 26

. - ---@ o.Ob3'2. 0 _- _---@AL. C. L ...

•

.:l. pSS

. --- - - -- - --®

~_ ... ?. J~3B J4-~7 .3~ 224<3. " --:~

• -M27

•

/ 3351 _--_{- -} _{- - -} _-

_{- - --0)}

1/58.21 . •. 3

lbo

,

'3J

-~rOON

_M2B

1.0000 _. _{.- ---(0}

•

IOLI9S -

-

~

-

-- -

--

-

-J (j Ol.il T

•

1.2.8$8

§

...

---- --55'1. ]3

1-129

0 I<O€ Live ... ",OEl..l"'~ - .

-

3803, s8

•

- - - r-1.0'1 j;J

-

_-_{- - - -}

-

_-

- --

~

- '2, JI I ....

t7

_.

_-

_---

_-

_";I

~_. _ _ _ .L - - . -.

-•

(32)

I

• :

.

!

.

•

,

-1.5000

-

_.

-6.

Si( 5Lf

ê~

KOE /Jr. 0

-\JA TEl/. 0

_---(§)

- -150U21

<

Massa in kg/s

Warmte

In

kW

~

-61-ClIl("'J(Hi oOL('l.i

®---V30

U'ILi.

@---

I.00l'l

H31

K{)E ,. (;

-I~~~;;L-iö.-

--

_1.'2.&58 Ç)1'6RC,@- - ---I. S3 '-t:;3

T 32

-I _"Ol<_i._{@--- --.} ,.. 1.5

001 -Totaal

~ b.s.,s~

Fabrieks voorontwerp

No:

0 - 2. IJ SSt·

t

3 0 0 • 3 . .9) 19 022,IJl

(33)

•

r I, PUU:'

,

<

1

t

stroom

-:

V

Componenten

M

!

_LO~ I,

'l.

b

,b

Fe. 0

0 ,54,Yl

Le..

1.. 0-, 0 , '-12..58

V1.. 0:;-

0, cJoO.J ~Q ..

st

(J,Dlo:J

C

f./7. U ~0500

Totaal:

2,.5518

APparaatstoom

..

f

Componenten

M -(; Ol. " Ä

b / b

~O 0,5432.

FetO]

0/4zç8

V,,-°S

0 0 0 0 ) ReJ~ a 0"1 0'l (" ' --..

i

_Totaal:

2., JOl8

,

M in kg/5 ni~_

10 ;:;

'lS °C

•

1

Q ft . -0 - - - --- ----,

6

0.

1',4

b

•

2

3

M'

0.

M Q M I, ~ bib o ~v32 0,00

36

0,4258 0 0 00,3 0,0101.. q0109 0, 3~

46 ...

o,oboo Cl%o ~ y 1.9~ ₀ ~obcv /51_,S[1 2,30/8

7 B

M

0.

M Q _M I

"b,b

c:>, S'(.J'2. o,oOJb qOOJb o y~ ç9 0 0 0 0 ) ~ 0/01 o,OIOt 0Q:jOtj o 3~ yb o,3.9~6 S 'tobit., _I_3.,11. Ó,40t,8 f J, 12. '). 30lS ,

Stroom /Componenten staat

•

4

"

,

0.

M 0,00-,6 o,%z-OJCJ.lfb

"T".,b

0, vo l}v

9

Q

_M

1, 7.b /6 (;) S"~ J z.. o 4"2.>8 c::? DOOJ '" ,oS // 0,.33" b 1',

..,6

l..,t 'Ol.

•

5

Q I::J, 1 Z

10

Q 84,s8 1

•

I 0'1 Lv I

(34)

•

A

pparaa tsTr oom

, Componenten

02. CL).

tOL

i,.

ClLf fe(:.!3

CO

Cal.

voel,]

Totaal:

AQP_craatstoom

f

Componenten

i; Ol. -1;

Cl",

f~

et.J

CO

CO,

(.!-l

VOO)

DJ.

f~10~

Totaal:

- - - -M in kg/s

n

in kW -

----•

• 1'1

M Q 0.'

b

oo 3 f)05l , '>'<jb5'~

,,63,

b.,.

--

-1 6

M

Q ~ 1000 01000 _, .>8,J8

•

• 1 2

1 3

M

Cl.

M Cl M o,840b 0(b~04 0 , '2.3

sb

O. /000 /'2...5118 q.5)..~'2.. 3,49 :lB 2. o<;J8b 0, l31'1 " °l~l o;ooob

/ b

,

fJb

_{r ')..}

9 A04. ']3 l Olf?

'l.b

-50~~t

3, ~ 3 I Lr

17 1B

M

Q

M

Q

_M

/",51 1'9 l.o5!.9b O,l.3 :t't 1,077.7.... o,840b 0 , 0 00

6

O,5':JS4 ',0330 I b,t

b

7" g/bb,55 <:; S3.>'1 0 _',03JO

Stroom /Componenten staat

•

14 . I

a.

M

0, " f l ~ -18~91

bULt ,'-.

19

Q

M

o,.n. 471 q 010'1 0 O,S3f;( - - -

-•

1 5

Q -32.1.00

20 a.

Lr 2, 02-I I

I

1

•

I 0'\ \J1 I

(35)

•

ApparaatsTroom

21

, Componenten _M Q

,

1,-0t.,

f~ ~I tSJ fe (/.] Ö 5:J.

Ir,

C02.

1 Lt Lt54 O'l. '2,:lo1 b.,

0'1

~ o8S~ r-e1D~ 1,043> VOCJ.J o,ooob

-Totaal: Ir,8:rlb <jLt 15,

bo

Apparaatstroom

26 f

Componenten M Q 1'el'1 1'2,51 Ti; f~

e/

₃ 00001

•

COl " '1't S ",

CJ

A- 2 1/ b",

0;.

0,0&92 k:..O 00001

...

vooJ

ocx:cb Totaal: I

b,

'lb,9b

'-tJ..oB _Ial M in kg/s ("\ ;.... 1/ \,,'

•

22

23

24 .

I M Q _M

_Cl

_M

_0.

f'l,511f) I 2., 5' ~é}

...

o 5''- Lr] 00050 /,Lr"~4 I Lr '-f>'t '1,21 b~ ~2.lb'-1 008Sl. 0,08'32 ',03.JD _o _%S" _oCXX» If. o ocol, o

evo6

',03.30 5:J. Lr, '15 j

b,

fYoL,b 19851/, /~ 1 b,1.~ Lr~ 't20~, "2. 'l. - - ----

-27

2B

29

M Q M

Cl

M Q 12.5178 '~,Sl:r& 0,0001 /,44!7Lr '- "tltSL,

'-,')./ b<r

'2 2/ bi, oèA:9gz Qo8~ 2. 0,000/ o,ooob o.Oon~ 0. 000'1.. I , q0'l.. tb,'2..

b

g"t 1;208, 7~

I~

'J.

6

git

-1"3,

IS

Stroom /Componenten staat

•

M O,OOLr~ 0000" qöos3 M I; '-1LrS 4 '.Jb?3 qoS']], o,ooob J., 8:Jj>

•

25

Q ~ "Af '9 Lr 1

30 a.

- T

r,

3/Y

•

I 0\ -..J I

(36)

•

A pparaa tstroom , Componenten

l,'U:;

Cl"

( OÁ

Ol

VOO

3 Totaal: _._-_._~

--ARparaatstoom

f

Componenten ~I

eJ..,

02. VOCI

J Totaal: M in kg/s (1. in kW

•

• . 31

M Q I ~ 5118 0,8541

13':'1

'~

- b65,

1"f

36

M Q Jo.O.37..b I.5"bb:.J 0. 000

b

..31S"1q,Ç -IL,~O .~O --- --

-•

•

32

33 3 L,. .

'

I M

Cl.

M Q. _M

a.

'1, g').5 ~ '11,03

7°

0, <.o.Jl 0.00 ( 0 v. ocol J. Lj't5/ 0.08.31. 3.1~~.l -15~Bo

21 .

0 .380 - (J2.S,5Cf 1.5350 -51.6'1 - --

-37

38

39 M

Q

M

Q

M

Q 2.7.03_7° _'lt_·03_1° .lo.onb OCOIO 0. 001₀ _I_.

sbb"3

QOoo& '2.1.0380 ~9~.SJ, ).. 1-0.3 80 1 ,7... OS ₃1_.5<flfI> _1.133,,' - - - _ .. -

--Stroom /Componenten staat

-•

M '11,OJ1Û

1.3blb

?..8. ~OO2 M :2 7.0310 O.OOIc) 2. ?OJ.90

•

35

Q -,qb.z..'-1 .

L,.O

a.

ltlbb. 4~ ~ .2.2. 4 A

bb

.

bb

! I I

•

I 0\ \D I

(37)

•

• A pparaatsT'room

. 41

, Componenten

_M _Q

C

/1

0.000]

COl.

I .lt4Ç J

0'1.

O.oSSt

1 '

f

t

4 VCXJ:J

Totaal:

1.5350 _{- .3}_.₉J

A

ppa~~-~tstoom

46 , Componenten

M

Cl.

Ol o. b:r

bh

0 {J1c!3 i,' Oz.

0<.111 DJ

Cl,.

Totaal:

o,b=J

bb

0 M in kg/s ~O.:...LI"\_lL..\A1_

•

~2 ~3 M

Cl.

M

Cl.

M l.sb5'1 00.001 O.()QOI '2. ~~.ÇJ 2.~'j53 o.cx:;o6

o

.

ooob

I. Sb5'-t 11'-/.8 r 2. g~60 11 00.7..4 2. !S9bo

47 4B

M

Cl.

M

Q M o.lboo 0. 063"2.

I

.

?b,b

!.?b,b

0. 02.~ 2. 0.02.'1'2.. 2. ").~9 7 0.04:1;1

o

.

ob32.

0 3.-:;355 ']L, It 1-38 J, J.351 - - -

-Stroom /C

o

mponenten staat

j

•

44

. ' I

a.

M 0. C'(X)/ 29~53 /I 65.l."l. ₂_'_~95L,

47 Cl.

M o.lboo 2. 'l.3 ~9 IlfiS, '2.7 '2.3~~ 8

---

-•

45

Q /1

bs

.

Jo

50

Q 1.:l.i,~.11

•

-I -.J ...

(38)

•

~

• A

pparaa

tstroom

t

Componenten

U

1-D

1 ..

02

ot·Q!>.O..1.

.

az.

Totaal:

Apparaatstroom

, Componenten

Hl..O

Ol.

CO~ Ol.

Totaal:

M

in

kg/s

a

in

kW

• ₅₁

• M

Q /.0000 it /.0000 3,

bo

.

g ]

56 M

Q '.0000 O.O'-t9~ I.OL,g~ -"2.11

• ₅₂

•

• ₅₃

• -M

0. M

a.

M

1.0000 /.oOCXJ 1

J.b

,

b

I. J.

b

,b

00242- 0.024 :1. 004<:19_ O.Olt<3~ '2,335₇ ~ 3~5J. 2.0 I. OY~~ 3801. 'tt l,l86&

57 ₅₈

M

Q

M

a.

M

1.0000 1·5000 O.001:..L _aOlt 2.1 o.ooof-.

.

/.0°72.. - 2.1/ 0.tH2.1 ₀ I.SOO:;

Stroom IComponenten staat

·

---'"---~--'-. '... .

-

-_

..

----•

54

0. M

I. ?

b

I

h

0.0 2.wZ 5S7·

t

3 I. '-.&5.9

59

Q

M

•

I,SOOO - J. 9f l5aQo

•

55

Q 0

60

Q I I I . I 0 I --- - - -j j i I

•

I -.J VJ I

(39)

•

• ApparaatsTroom

,Compo n enten

CG?,

0

2 Rest

Totaal:

Ap~araatstoom

, Componenten

Totaal:

M in kg/s (l in kW

•

" 6~

M

Q

.

- - - -- -M

a.

•

62

63 64 .

'

I

M

0.

M

Cl

M I. L/ ~51 o.o9g~ O.OBII O. 0(;11 1.53,.,3 0 ₀ _._{08 "} _tO.&~ 0 .019/1 0 - - - ---

----M

a.

M

Q M

-Stroom /Componenten staat

•

0.

M Q

M

Q , I I Q

•

I --l \J1 I

(40)

•

I

•

-77-10. Overzicht specificatie Apparatuur.

In dit overzicht zijn een aantal warmtewisselaars ge-specificeerd, evenals de absorptie- en destillatietoren. De warmtewisselaars zijn berekend volgens een methode zoals is beschreven door E •. J. de Jong (29).

De torens zijn berekend m.b.v. computerprogramma's van J.A. Wesseling (15). Deze berekeningen zijn uitgewerkt in bijlage 4 en

5.

Voor enkele andere apparaten zijn geen specificatie bladen opgenomen in dit hoofdstuk, maar daarvoor wordt verwezen naar de bijlagen.