De productie van aceton volgens de Wacker-route

(1)

•

• Laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende

bij het fabrieksvoorontwerp

van

R.A. J

.M •...

van ... derG.rin.ten .. en. ..

R •...

Hoo.

geveen ... .

onderwerp

:

.D.e .. p.r.o.du.ctie ... v.an .. ACETQN ... v.ol.gens ... de ....

... W.~C.l)ER:~:RQP.'rE .. , ... ..

27 -

é

-

/

71t

/0: :,.,,,

Nr:

2657

adres:van Hasseltlaan 308 , Delft

Spuikreek 173 , Rotterdam

opdrachtdatum: Dec. 1985

verslagdatum : Juni 1986

(2)

•

• .

'

•

11 INHOUDSOPGAVE. lIl: 1 III :2 IV V V: 1 V:2 V:3 V:4 V:5 VI VII VII: 1 VII :2 VII :3 VII :4 VIII: 1 VIII:2 VIII:2:1 VIII:2 :2 VIII:2:3 VIII:2:4 VIII:2:5 VIII:2 :6 VIII:2:7 VIII:2 :8 VIII:2:9 IX X XI XI:1 XI:2 XI:3 XII XIII Bijlage Bijlage 2 Bijlage 3 Bijlage 4 Bijlage 5 Bijlage 6 Bijlage 7 Samenvatting Konklusies en aanbevelingen Inleiding

Uitgangspunten voor het ontwerp Kapaciteit

Jaarlijkse ~roductie en verbruik Fysische konstanten

Korrosie aspecten Veiligheidsaspecten

Beschrijving van het proces Proceskondi ties

Proceskondities propeen-oxidatiereactor Proceskondities koper-oxidatiereactor Proceskondities stripper

Proceskondities destillatiesektie Motivering en keuze van de apparatuur Berekening van de apparatuur Berekening propeen-oxidatiereactor Berekening koper-oxidatiereactor Berekening stripper Berekening destillatiekolommen Berekening pompen Berekening kompressoren Berekening warmtewisselaars Berekening kleppen

Berekening buffer- en mengvaten Massa- en warmtebalans

Apparaatlijsten en apparaatstromen Kostenbeschouwing

Kostenbeschouwing van de Wacker-route Kostenvergelijking met de cumeen-route Vergelijking Wacker-route Cumeen-route Symbolenlijst Literatuuroverzicht Propeen-oxidatiereactor Koper-oxidatiereactor Stripper Destillatiesektie Warmtewisselaars Kostenbeschouwing Processchema Page 2 pag. 3 4 5 6 6 6 7 8 8 o _J 1 1 11 12 12 12 111 16 16 16 16 17 17 18 18 19 19 20 24 54 54 54 54 55

5 G

57 61 61~

68

72 78

89

(3)

• '

.

•

• '

.

I Page 3 111:1 SAMENVATTING.

In dit verslag staat een fabrieksvoorontwerp beschreven voor de productie van aceton uit propeen via de Wacker-synthese met PdCI₂ --katalysator. De vlacker-synthese is ui tgevoerd als tweetraps proces . In de eerste reactor wordt het propeen omgezet in aceton en in de tweede reactor wordt koper(I)chloride met lucht geoxideerd tot koper(II)chloride. Aceton en de bijproducten propionaldehyde, mono -en di-chlooraceton word-en door middel van stoom uit het reactiem-engsel gestript. In de eerste destillatietoren worden aceton en propion-aldehyde aan de bovenzijde afgedestilleerd. In de tweede destillatie -toren wordt aceton 99.7 massa% zuiver verkregen. De hele fabriek is stapsgewijze doorgerekend met behulp van ASPEN-plus, een computer-simulatieprogramma, met uitzondering van de reactoren. De reactoren

zijn doorgerekend aan de hand van literatuur-modellen.

Uit een kostenbeschouwing is gebleken dat de netto cash-flow negatief is, en de fabriek zal de investeringen dus nooit terug kunnen verdienen. De totale investeringen, minus werkkappitaal, worden op 55.1 miljoen dollar geschat.

(4)

•

Page 4 111:2 KONKLUSIES EN AANBEVELINGEN.

Het berekenen van de reactoren en de scheidingen met alle componenten bleek niet mogelijk te zijn met het "ASPEN-plus" computersimulatie-programma. De scheidingen zijn zonder de gechloreerde componenten berekend. Voor het nauwkeuriger beschrijven zal nader onderzoek nodig zijn.

kinetische parameters maar zijn afgeleid uit kinetiek bleek deze

onrealistisch groot Voor de propeen-oxidatiereactor zijn niet de

gebruikt zoals in de literatuur gevonden zijn, een opgegeven productiviteit. Met de gevonden productiviteit niet haalbaar, de reactor zou moeten worden.

Het reactormodel voor de propeen-oxidatiereactor veronderstelt zuivere propstroom in bijde fasen, dit omdat het in rekening brengen van dispersie te veel tijd ging kosten, vanwege de complexiteit van dit model (5 gekoppelde differentiaal vergelijkingen).

Voor de stroom propionaldehyde, met 23

%

aceton verontreinigt, is geen bestemming gevonden. Misschien is het nog te gebruiken als oplos-middel.

Doordat de acetonconcentratie aan de uitgang van de propeen-oxidatie-reactor laag is, is voor het strippen een grote hoeveelheid stoom nodig. Dit maakt de fabriek, samen met de hoge investering en de lage opbrengst van het product, economisch onaantrekkelijk: het produceren van aceton op basis van dit fabrieksvoorontwerp kan zelfs de investe-ring niet terugverdienen. Het blijkt dat het produceren van aceton samen met fenol via de cumeen-route veel aantrekkelijker is.

(5)

•

Page 5 IV INLEIDING.

De productie van aceton vindt tegenwoordig voor het grootste deel plaats via de cumeen-synthese, waarbij naast het hoofdproduct fenol, aceton als bijproduct ontstaat. Hierdoor is de acetonproductie gekop-peld aan de fenol-productie. Het is echter mogelijk om via de ~~acker

-synthese uit propeen alleen aceton te produceren. Dit proces zou in de toekomst bij een toenemende vraag naar aceton en gelijkblijvende vraag naar fenol interessant kunnen worden. In West-Europa werd in 1980 ca. 1 miljoen ton aceton geproduceerd tegen 1.3 miljoen ton fenol. Zelfs al werd alle fenol via het cumeenproces geproduceerd, hetgeen niet het geval is omdat ook via tolueen-oxidatie fenol wordt geproduceerd, dan nog is de productie van aceton hoger als met de fenolproductie correspondeert, hetgeen betekent dat er ook productie van alleen aceton plaatsvindt. Aceton wordt gebruikt als oplosmiddel (voor cellulose-acetaat en nitrocellulose), als drager van acetyleen en als uitgangsmateriaal voor vele producten als methylmethacrylaat, keteen, bisfenol-A, diacetonalcohol en methyl-isobutylketon. De belangrijkste toepassingen zijn methylmethacrylaat (33 %), oplosmiddel (17 %), bisfenol-A (6

%)

en methylisobutylketon (14

%

).

(6)

•

• I

.

•

Page 6

V UITGANGSPUNTEN VOOR HET ONTl-iERP.

V: 1 KAPACITEIT.

Er wordt uitgegaan van een productie van 30~00 ton aceton per jaar.

Dit resultaat wordt behaald in 7646 uren full-kontinu bedrijf, dit is

ongeveer 319 dagen. De overige dagen van het jaar is gedeeltelijk

overkapaciteit en gedeeltelijk tijd voor onderhoud, start-up

procedu-res en storingen.

V:2 JAARLIJKSE PRODUCTIE EN VERBRUIK.

In tabel

stromen.

is een overzicht eegeven van èe benodigde en geproduceerde

Tabel 1. Stroomgegevens.

klasse naam specificaties hoeveelheid

uitgangsstof propeen

---

---hul p~toffen HCI

PdCl2

stoom

---

---product aceton

vloei baar, 15 bar,

T~293 K, 93 massa% propeen en 7 massa % propaan 0.0612 n katalysator 10 bar, T~4 93 K 99.7 massa% zuiver m0x. 0.2 massa% water (toni jaar) 24860 0.OÖ4 223500 30.000

bij product propionaldehyde bevat 23 mol%

aceton

770

afvalstroom mono en

di-chlooraceton utilities koelwater stoom bevat 99.5 massa% 241800 water

---~---I---T~293 K 10880000 T~463 K druk~3 barl 145800

(7)

•

- - - --- -- - - -- - --- --- -- - --- - ----Page 7 V:3 FYSISCHE KONSTANTEN.

In tabel 2 wordt een opsomming gegeven van de gebruikte fysische kon-stanten. Deze konstanten zijn gedeeltelijk afkomstig uit de data--banks van ASPEN-plus en gedeeltelijk afkomstig uit de literatuur [30J.

Tabel 2. Stofkonstanten.

aceton propion- monochloor zoutzuur propeen aldehyde aceton

---

--- ---

---

-

---mol wt. 58.1 58.1 92.5 36.5 L12.1 nor kookp. (K) 329 322 392 383 225 vlampunt (K) 254 253 296 --- 201 p (Kg/m3 ) 786 803 1160 1200 500 Tk (K) 508 496

---

--- 365 pk (bar) 47.0 47.6

---

--- 45.4 Vk (m3_/mol) _{0.000025 0.0000271}

_---

_--- _0.000191 acentr.faktor 0.309 0.313

---

---

---zeI font brand.

temp. (K) 738 480

---

--- 772 dampspanning bij 293K (bar) 0.233 0.328 0.012 0.145 10.6 expl.grens in lucht (vol% ) 2.5-13 2.3-21

---

2.0-11.1 M.A.C. (mg/m3 ) 2400

---

7

---

---propaan

---

---mol wt. 44.2 nor kookp.(K) 231 vlampunt (K) ---p (Kg/m3) 500 Tk (K) 370 pk (bar) 42.0 Vk (m 3 /mo l) 0.000196 acentr.faktor

---zelfonbrand . temp. (K) 738 dampspanning bij 293K (bar) 8.5 expl.grens in lucht (vol %) 2.0-9.5 M.A.C. (mg/m3 )

---De enthalpie is gebaseerd op de conventie zoals gebruikt in het computer-simulatie-programma "ASPEN-plus". De referentietoestand is de elementen in hun standaardtoestand bij 25°C en 1 bar.

(8)

•

V:4 KORROSIE ASPECTEN.

De oxidatie van propeen vindt plaats in een waterige oplossing. Door de aanwezigheid van HCl bedraagt de pH ongeveer 2. Deze korrosieve oplossing stroomt t_evens door de stripper en de tweede koper--oxidatiereactor. Aangezien in de reactoren, de stripper en de

bijbe-horende pijpen, afsluiters en pompen het warmtetransport naar de wand

niet van belang is kunnen deze worden gemaakt van enamel. Een uitzon-dering hierop vormen de oven en warmtewisselaars. Hierbij speelt warmteoverdracht juist een rol. Deze zullen dan ook voorzien moeten

worden van een iets duurdere titaancoating. Bij de bouw van de fabriek zal er rekening gehouden moeten worden met deze korrosieve eigenschappen. Dit houdt in dat de korrosie gevoelige onderdelen van de fabriek goed toegankelijk moeten zijn (geen pijpleidingen onder-gronds), zodat onderhoud snel uitgevoerd kan worden en controles vaker plaats kunnen vinden.

Aangezien deze korrosieve componenten niet uit de oplossing gestript worden kunnen de eisen tenaanzien van korrosieviteit van de oplossing in de scheidingstrein na de stripper dus lager gesteld worden. Er dient echter wel rekening gehouden te worden met het meestrippen van iets HCl, zodat de eisen ook weer niet te laag gesteld dienen te worden. Er kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van roestvrij-staal.

V:5 VEILIGHEID.

In tabel 2 staan enkele fysische konstanten met betrekking tot veilig-heid vermeld. Aangezien de M.A.C.-waarden van de gechloreerde compo-nenten onbekend zijn kan niets definitief omtrend de giftigheid van deze componenten gezegd worden. Door de giftigheid van gechloreerde koolwaterstoffen in het algemeen en de vluchtigheid van deze compo-nenten dient er echter wel rekening gehouden te worden met giftigheid. Giftigheid speelt hoofdzakelijk een rol bij lekkage.

In de waterige oplossing spelen brandbaarheid en explosiviteit geen rol. Ook in de rest van de fabriek spelen zij geen rol door de afwe-zigheid van zuurstof.

Bij de aanvoer van het propeen/propaan mengsel en bij de' afvoer van aceton, propionaldehyde en rest propaan, dient bij lekkage rekening gehouden te worden met brandbaarheid en explosiviteit.

(9)

•

---~-- --Page 9 VI PROCESBESCHRIJVING.

Het Flow-sheet van dit proces bevindt zich in bijlage 7.

Voor het produceren van aceton uit propeen volgens het Wacker-proces, zijn twee reactoren en een zuiveringssectie bestaande uit een stripper en twee destillatiekolommen nodig. Voor de oxidatie van propeen wordt het Wacker-proces altijd als tweetrapsproces uitgevoerd. Dit vanwege de lagere zuiverheidseisen aan de voeding [3,4,5,6,7,15JJ.

In de eerste reactor wordt bij 110 Graden celsius en 10 bar propeen omgezet in aceton met behulp van palladiumchloride als katalysator. De benodigèe zuurstof wordt onttrokken aan het water, dat als oplos-middel gebruikt wordt, waardoor dientengevolge de zuurgraad stijgt. De katalysator wordt in situ. geregenereerd door een oxidatie van het palladium met het koper(II)chloride. De reactor is een meestroom bel-lenreactor, waardoor het mogelijk is het propeen voor 99

%

om te zetten. De reactie van propeen tot aceton verloopt veel trager als de overeenkomstige reactie van etheen en bovendien lost propeen nog slechter op dan etheen, zodat de productiviteit laag is. Een voordeel hiervan is echter dat de reactiewarmte ook gering is, zodat de reactor als adiabatisch beschouwd kan worden. Aan de bovenzijde van de reactor wordt de waterstroom, met daarin het aceton, de bijproducten, de katalysator en de niet gereageerde gassen afgevoerd naar de strip-per.

In de stripper wordt de druk verlaagd tot 1 bar en wordt onderin stoom van 220 graden celsius en 10 bar ingeblazen om de vluchtige producten uit de oplossing te strippen. Er wordt stoom van buitenaf toegevoerd omdat de katalysatoroplossing veel zouten bevat, die bij verwarming in een reboiler neer zouden kunnen slaan. Omdat de aceton-concentratie laag is, is het nodig veel stoom te gebruiken.

Voor de beschrijving van de stripper en de twee destillatiekolommen is gebruik ge-maakt van het simulatieprogramma ASPEN-plus. De vloeistof--damp-evenwichten zijn beschreven met het Renon(NRTL)-model voor de vloeistoffase en Redlich-Kwong voor de gasfase. Omdat ASPEN-plus mono- en dichlooraceton niet kent en er ook geen vloeistof-damp-even-wichtsgegevens gevonden ZlJn, zou alleen het UNIFAC-model gebruikt kunnen worden. Echter ook na het geven van alle volgens de handlei-ding noodzakelij ke informatie bleek het programma nog niet te lopen. Voor de gechloreerde aceton-componenten is daarom alleen gebruik gemaakt van de literatuur beschrijving van het proces. De uit de op-lossing gestripte gassen worden boven uit de stipper afgevoerd.

De vloeistofstroom wordt weer aangevuld met verdund zoutzuur omdat er bij de reactie ook geChloreerde bijproducten worden gevormd en in de stripper water verdwijnt. De katalysator-oplossing wordt vervolgens in de oxidatiereactor in tegenstroom met lucht in contact gebracht om zo het koper(I)chloride weer tot koper(II)chloride te oxideren. Door de reactiewarmte stijgt de temperatuur met ca. 7 graden celsius. Ook doordat een deel (5%) van de katalysatorstroom tot 160 graden wordt verhit om eventueel nog aanwezige bijproducten te oxideren neemt de temperatuur toe, zodat na de oxidatiereactor de katalysatoroplossing weer gekoeld moet worden. Deze warmte wordt gebruikt om water van ·l00 graden celsius om te zetten in stoom van 100 graden celsius, waarmee dan weer energie opgewekt kan worden. Uit de luchtstroom die aan de bovenzijde van de reactor ontwijkt, kan eventueel via een turbine de compressie-energie teruggewonnen worden.

(10)

•

• I

I

.

I

•

Page 10

De katalysatorstroom loopt dan via een warmtewisselaar, waar het

vloeibare propeen van 25 graden celsius en 15 bar omgezet wordt in

gasvormig propeen van 110 graden celsius en 11 bar. Deze ·beide

stromen worden dan naar de eerste reactor gevoerd. De uit de stripper

komende gasstroom wordt naar de destillatiekolom gevoerd, waar aceton

en propionaldehyde over de top worden afgescheiden van de zwaardere

componenten (water en het mono- en dichlooraceton). De waterstroom

kan nog verder worden ontdaan van de gechloreerde componenten, maar

dit is verder niet. uitgerekend. De waterstroom wordt met koelwater

verdund om tot 40 graden celsius te worden afgekoeld en vervolgens

naar een waterzuiveringsinstallatie gevoerd.

De stroom aceton met het propionaldehyde wordt naar de volgende

des-tillatiekolom gevoerd, waar het propionaldehyde afgescheiden wordt van het aceton. De aceton- en propionaldehydestromen zijn bij het ver-laten van de kolom beide nog op hun kookpunt en moeten dus voor ze

op-geslagen kunnen worden eerst nog worden afgekoeld. Voor de kleine

propionaldehydestroom wordt een luchtgekoelde warmtewisselaar

gebruikt, omdat met waterkoeling een te klein oppervlak wordt

ver-kregen voor een standaard-warmtewisselaar.

Voor de koeling van de acetonstroom kan wel een watergekoelde

warmte-wisselaar gebrui kt worden. Hat er met het geproduceerde

propionalde-hyde kan gebeuren is niet duidelijk, omdat het nog 22.5

%

aceton

bevat. Omdat echter aan het propionaldehyde geen waarde is toegekend,

leek het ons niet zinvol hiervoor de scheiding scherper te stellen, en dus ook duurder te maken.

(11)

• '

.

•

• :

.

•

Page 11 VII PROCESKONDITIES.

VII.l DE PROPEEN OXIDATIE-REACTOR.

De oxidatie van propeen tot aceton vindt plaats bij 90 tot 120 graden

celsius en 9 tot 12 bar [3,8J. Gekozen is voor omstandigheden die

hier ongeveer middenin liggen: 110 graden celsius en 10 bar. De

katalysator-oplossing bevat palladiumchloride (de eigenlijke

katalysa-tor), koper(II)chloride en zoutzuur. De oxidatie van propeen verloopt

in stappen: eerst vormt zich een complex van het palladiumchloride en

het propeen, dat vervolgens gehydrolyseerd wordt, waarna het

palla-diumchloride terug geoxideerd wordt [25J.

2 -PdCl + C H - - ) _{PdCl .C} _H + Cl 4 3 6 3 3 6 PdCl .C H + H 0 - - ) _HPdCl ₊ _C_H ₀ ₊ _Hel 3 3 6 2 2 3 6 2- + HPdCl + 2 CuCl - - ) _PdCl ₊ _{Cu Cl} ₊ _H 2 2 4 2 2

---C H +

3 6

H 0 + 2 2 CuCl 2 - - ) _C_{H 0} ₊ ₂ _HCl

3 6

+ + Cu Cl 2 2 (1) (2 ) (3) (4 )

De totale reactiewarmte van deze drie reacties is -22 kJ/mol. De

hierdoor veroorzaakte temperatuursstijging is echter zo gering, dat deze verder verwaarloosd is.

Door de reactie verandert de katalysator-oplossing van samenstelling:

er verdwijnt koper(II)chloride en er komt koper(I)chloride en zoutzuur

voor in de plaats. Bij binnenkomst in de reactor heeft de oplossing

de volgende samenstelling:

palladiumchloride: 0.71 gil

koper(II)chloride: 49.8 gil

koper(I)chloride: 2.97 gil

zoutzuur: 1.45 gil

Deze concentraties zijn gekozen aan de hand van aanbevelingen uit de

literatuur [2 J.

De oxidatie van propeen naar aceton verloopt vrij selectief: 94% van

het propeen wordt in aceton omgezet. Als bijproducten ontstaan

voor-namelijk propionaldehyde(1,5%), mono- en dichlooraceton (beide 2%) en

iets kooldioxide (ca. 1%) [3J. In een andere beschrijving van het

proces wordt er echter 2 - 4% propionaldehyde gevormd [4J. Voor de

(12)

I

•

i

I

.

•

,

!

.

•

Page 12

VII:2 DE KOPER-OXIDATIE REACTOR.

In de oxidatie-reactor wordt het gereduceerde koper(I)chloride omgezet

in koper(II)chloride. Hiervoor wordt onderin de reactor gecompri-meerde lucht in tegenstroom ingevoerd. Door de drukverhoging van 1 tot 11 bar is de temperatuur toegenomen tot 178 graden celsius. De oxidatiereactie is als volGt:

Cu Cl + 2 HCI +

2 2

1/2 0 --) 2 CuCI + H 0

2 2 2

Er wordt gebruik gemaakt van een enkelvoudige overmaat lucht.

(5)

De oxidatiereactie is sterk exotherm: per mol Cu2C12 komt -233 kJ warmte vrij [lJ. De temperatuur van de reactor neemt hierdoor toe met ca. 7 graden celsius. De reactiewarmte wordt pas na de reactor afge-voerd in een warmtewisselaar, waarbij ook de warmte van de oven afge-voerd wordt. De verbruikte lucht wordt boven uit de reactor afge-voerd. Omdat de druk dan nog altijd zo'n 10 bar is, is het eventueel mogelijk om uit deze stroom nog een deel van de compressie-energie terug te winnen. De katalysator-oplossing is erg corrosief, zodat het nOdig is om voor alle delen die ermee in contact komen dure materialen te gebruiken, zoals hastalloy, titanium-coatings of enamel.

VII:3 DE STRIPPER.

De druk aan de bovenzijde van de stripper is 1 bar gekozen. Dit heeft een eenvoudigere scheiding als bij 10 bar en dus een geringer

stoom-verbruik tot gevolg. Bovendien zijn de kosten voor destillatietorens en bijbehorende apparatuur bij atmosferische druk lager dan bij ver-hoogde of verlaagde druk. Het vloeibare reactiemengsel wat van de reactor R2 naar de stripper stroomt heeft een druk van 10 bar. Dit mengsel wordt dus geflashed in de stripper. Na het flashen bevindt een gedeelte van dit mengsel zich in gasvormige toestand. Ook dit

heeft een gunstig effect op de scheiding.

Bij het doorrekenen van de stripper werd uitgegaan van de door de li-teratuur [3J bevestigde veronderstelling dat de ionen geheel in oplos-sing blijven.

VII:4 DE DESTILLATIESEKTIE.

Het zou energetisch gunstiger zlJn het gasvormige mengsel van de stripper direct naar de destillatietoren T17 te leiden. Door het thermodynamisch niet ideale systeem water aceton propionaldehyde bleek het echter niet mogelijk de gewenste scheiding tussen water en aceton, propionaldehyde te verkrijgen. Het uit de stripper komende gas wordt daarom eerst gecondenseerd. Hierdoor kunnen bovendien ook de gassen zoals propaan en kooldioxide worden afgescheiden. De druk aan de bo-venzijde van deze destillatietoren bedroeg 1 bar vanwege de hoge rela-tieve vluchtigheden en lagere kostprijs voor apparatuur. Er is ook rekening gehouden met de drukval over de schotels. De criteria waarop gescheiden \wrdt zijn een hoeveelheid water in de topstroom die voldoet aan de aceton specificaties en minder dan 0.5% aceton in de

(13)

•

I

.

•

1

•

I ;

I

~

• I

!

I

.

I

.

•

Page 13

bodemstroom. Er is uitgegaan van de door de literatuur [3J bevestigde veronderstelling dat het monochlooraceton en het dichlooraceton in de waterfase blijven en dus met de bodemstroom afgevoerd worden. De top-stroom wordt verder naar destillatietoren T24 geleid.

In deze toren wordt het propionaldehyde en vluchtigere componenten over de top afgedestilleerd. Als eis voor deze scheiding wordt ge -steld dat de bodemstroom aceton een zuiverheid van 99.4 molS bezit. Verhitting in de reboilers geschied met stoom (3 bar 190 graad celsius) terwijl kondensatie in de kondensors geschied met koelwater.

(14)

•

• I

.

I I

•

Page 14

VIII MOTIVERING VAN KEUZE VAN DE APPARATUUR EN BEREKENING HIERVAN.

VIII:1 MOTIVATIE KEUZE APPARATUUR.

VIII:1:1 Reactoren.

Voor de propeen-oxidatie-reactor is gebruik gemaakt van een

meestroom--bellenreactor, omdat hiermee een groot grensvlak gas-vloeistof is te bereiken, nodig omdat de overdracht van gas naar de vloeistof traag is, en een grote verblijf tijd voor de vloeistof. Er wordt gebruik ge-maakt van meestroom, omdat hierdoor minder onomgezet propeen met de vloeistof uit de reactor verdwijnt. Ook in flow-sheets in de litera-tuur [3J wordt van meestroom gebruik gemaakt. Voor de berekening van

de propeen-oxidatie-reactor is gebruik gemaakt van een model uit de

1 iterat uur.

Voor de koper-oxidatie-reactor is gebruik gemaakt van een tegenstroom--bellenreactor, omdat de overdracht van het gas naar de vloeistof

snelheids-limiterend is. Voor de berekening is gebruik gemaakt van

een methode ui t Levenspiel. De beide reactoren moeten van een ti ta-nium-coating of van enamel gebouwd zijn, omdat de

katalysator-oplos-sing korrosief is. - -

-VIn: 1 : 2 Kolommen.

De eerste kolom in het proces is een stripper. Dit is een zeefplaat--kolom, omdat dit het minste problemen geeft met de korrosieve oplos-sing en omdat volgens de handleiding voor het fabrieksvoorontwerp [17J zeefplaat-kolommen de voorkeur hebben. De berekening van alle kolom-men is gebeurd met het Aspen-plus-simulatie-programma. De stripper is de enige kolom die met de katalysator-oplossing in contact komt, zodat

deze geheel ui t een t i tani um-coating of van enamel g~mjléà.kL moet wor- ---den. De beide andere destillatie-kolommen kunnen van roestvrij staal

gebouwd worden.

VIII:1:3 Warmtewisselaars.

De warmtewisselaars zijn berekend uit de bekende warmte-overdrachts--kapaciteit [18J. Met de bekende fasen aan de beide zijden wordt een

warmte-overdrachts-co~ffici~nt geschat. Hieruit volgt het oppervlak.

Met een tabel van standaard-afmetingen van warmtewisselaars, de beide

debieten, een maximale drukval over de warmtewisselaar en de

warmteka-paciteiten en/of de verdampingswarmte van de beide fasen is de

warmte-wisselaar geheel uit te rekenen. De berekening is uitgebreider beschreven in bijlage 6. Als constructie-materiaal moet voor de

warm-tewi sselaars in contact met de katalysator-oplosSing een titani um-coa- / "

ting worden gebruikt, voor de overige kan roestvrij staal gebruikt

(15)

•

• -

.

•

Page 15 VIII:,:4 Oven.

De oven is niet gedetailleerd berekend, alleen de benodigde kapaciteit

is berekend. Waarschijnlijk is een buisoven voldoende. Als construc-~

tie-materiaal moet weer een titanium-coating worden gebruikt.

VIII:':5 Fasenscheider.

De fasenscheider is berekend aan de hand van formules uit het dictaat

Olie- en gasbehandeling [19J. Als constructie-materiaal komt

roest-vrij staal in aanmerking.

VIII:,:6 Pompen.

De pompen zIJn berekend met Aspen-plus. Er is steeds gebruik gemaakt

van centrifugaal-pompen, al wordt de pomp voor de laatste kolom wel

erg klein. De pompen voor het rondpompen van de katalysator-oplossing

moeten van een titanium-coating of van enamel gemaakt zijn; de overige

pompen kunnen van roestvrij staal worden gemaakt.

-VIII:' :7 Kompressor.

Voor de berekening van de compressor voor de lucht-compressie is ook

gebruik gemaakt van Aspen-plus. De compressor is een

drie-traps-cen-trifugaalcompressor, met koeling van de lucht na de eerste en de twee-de trap. De compressie vindt in drie trappen plaats, omdat dit in Perry wordt aangeraden [20J. De compressor kan uit roestvrij staal worden gemaakt.

(16)

I

o

·

•

!

•

Page 16 VIII:2 BEREKENINGEN.

VIII:2:1 Berekening propeen-oxidatie reactor.

Voor de beschrijving van een bellenkolom bestaan twee modellen:

-een model met continue contact tussen de gas- en vloeistoffase, beide in propstroom, eventueel met dispersie [10J.

-een cellenmodel, waarbij het contact tussen de gas- en vloeistoffase in evenwichtstrappen plaatsvindt, eventueel met retourstromen [**J.

Voor de beschrijving van de propeen-oxidatiereactor is gebruik gemaakt van van het model met continue contact tussen de beide fasen. Hier -door ontstaan twee gekoppelde differentiaalvergelijkingen. Met het meerekenen van dispersie zijn beide vergelijkingen van de tweede orde, zodat oplossen numeriek moet gebeuren. Omdat di t echter veel pro-blemen gaf, is de dispersie niet meegerekend zodat er twee eerste orde differentiaalvergelijkingen ontstonden, die analytisch op te lossen waren. Het gebruikte model is in bijlage 1 beschreven.

VIII:2:2 Berekening koper-oxidatie reactor.

Voor de beschrijving van de koper-oxidatie reactor is gebruik gemaakt van een methode, zoals beschreven is in Levenspiel [16J en in het dic-taat van Reactorkunde 2 [21J. Het bleek dat de overdracht van zuur-stof uit de lucht naar de vloeistoffase snelheidsbepalend was. Voor de berekening van de kolomhoogte is gebruik gemaakt van een en~el- __

v~udige_overmaat lucht. De berekeningsmethode is beschreven in

bijla-ge 2.

VIII:2:3 Berekening stripper.

De stripper is uitgerekend met behulp van het ASPEN-plus programmaon-derdeel 'RADFRAC destillation'. Bij deze destillatie zijn reboiler en condensor afwezig. Ter verkrijging van een dampstroom wordt onderin stoom ingeblazen. Dit computerprogramma is een rigoreus model voor de simulatie van alle types meertraps damp-vloeistof scheidingsprocessen. De component massa-balansen worden opgelost door een gemodificeerde vorm van het Thomas algoritme, zoals beschreven door Boston en Sullivan [12J. De complete set vergelijkingen en fysische aannamen zijn samen met het oplos-algoritme gegeven door Boston en Sullivan

[1 3 J •

Om dit programma toe te passen moet een schatting het aantal schotels, de drukval per schotel en deze schatting is gebruik gemaakt van analytische schreven in het dictaat van Zuiderweg [22J.

gemaakt worden de damps troom. methoden, zoals van Voor be-Deze analytische methode gaat uit van de benadering dat de relatieve vluchtigheden over de hele kolom konstant zijn en dat de dampstroom over de hele kolom konstant is.

Voor de berekening van de schotelafmetingen,de hoogte per schotel, de drukval per schotel, het overall-rendement en de hoogte van de toren

(17)

,-,

,

•

!

:

.

I Page 17

werd eveneens gebrui k gemaakt van methoden zoals beschreven in het dictaat van Zuiderweg [22J.

Verdere berekeningswijze en resultaten staan in bijlage

3

beschreven.

VIII:2:4 Berekening destillatiekolommen.

De twee destillatiekolommen zijn beide met behulp van ASPEN-plus 'RADFRAC destillation' doorgerekend.

Om dit programma toe te passen moet een schatting worden gemaakt van het aantal schotels, de voedingsschotel en de refluxverhouding. Om schattingen te krijgen van de eerder genoemde kolomparameters werd ge-bruik gemaakt van het eveneens in ASPEN-plus aanwezige 'Shortcut destillation' programma. Dit programma maakt gebruik van:

-de Fenske-Underwood relatie voor de bepaling van het minimum aantal schotels bij totale reflux,

-de Underwood of Colburn methode om de minimale reflux te bepalen, -de Grilland korrelatie voor het aantal trappen versus de

refluxver-houding,

-de Kirkbriàe methode voor de bepaling van de voedingsschotel. Het Shortcut programmma gebruikt als benadering dat de relatieve vluchtigheden over de hele kolom konstant zijn. Voor het aantal scho-tels werd 1.25 maal het minimale aantal schoscho-tels genomen, omdat dat geadviseerd wordt voor een goede economische rendabiliteit.

Om het 'P.ADFRAC destillation 'programma te laten lopen dient in eerste instantie een benadering gegeven te worden van de heat-duty van de re-boiler. Vervolgens wordt de dampstroom teruggebracht totdat de gewen-ste scheiding bereikt is. Bij het terugbrengen van deze dampstroom kan het noodzakelijk zijn de refluxverhouding aan te passen.

Voor de berekeningen van de schotelafmetingen, de hoogte en drukval per schotel, het overall-rendement en de hoogte van de toren werd ge-bruik gemaakt van methoden zoals beschreven in het dictaat van Zuiderweg [22J.

De wijze van berekenen en resultaten hiervan staan verder in bijlage

4.

VIII:2:5 Berekening pompen.

Het pompvermogen werd met ASPEN-plus uitgerekend. Dit computerpro-gramma maakt gebruik van de methodes en formules zoals beschreven in Perry [20J. Voor het pompvermogen wordt gebruik gemaakt van formule

(6) •

Pp '"' Qm • 6p / (p • np) . 100 Vlaarbij: Pp het pompvermogen (kW)

6p '"' het drukverschil over de pomp (bar) Qm de massastroom (kg/s)

p

=

de dichtheid (kg/m3 ) np = het pomprendement

(18)

•

• '

.

,

!

I

i

•

Page 18

Het pomprendement werd verkregen uit een voor centrifugaalpompen typi-sche efficientie curve voor water zoals vermeld in [14J. Deze curve wordt benaderd door het polynoom:

np ~ -0.31609 + (0.24012 - 0.011989 • x) • x

x

ln (VF) + 9.67095 (8)

VF de volumestroom (m 3/h) (9)

Deze uitdrukking geldt voor 1.2618 • 10- 3

<

VF

<

0.31545 m 3/h.

De temperatuurstijgingen van de vloeistofstromen wordèn berekend uit de enthalpietoename van de vloeistofstroom, deze enthalpietoename is gelijk aan het pompvermogen.

VIII:2:6 8erekening kompressoren.

Ook de kompressoren werden met ASPEN-plus uitgerekend. Omdat een te hoge temperatuur in een kompressor schadelijk is voor de kompressor werd gebruik gemaakt van een drie traps kompressor met tussenkoeling. Deze kompressoren met tussenkoeling werden uitgerekend met behulp van het in ASPEN-plus aanwezige 'Multistage compression' programma. Het programma maakt voor de berekening van het kompressievermogen gebruik van het model voor polytropische kompressie zoals beschreven in perry [20J.

VIII:2:7 Berekening warmtewisselaars.

De warmtewisselaar voor de propeenvoeding is met behulp van ASPEN-plus doorgerekend. Het ASPEN-plus programma 'heatx' berekent aan de hand van de ingangsstromen en hun temperatuur en druk en aan de hand van de gewenste uitgangstemperatuur van een (of meer) der stromen de uit-gangstemperatuur van de andere stroom (bij gegeven uitgangsdruk). De overige warmtewisselaars zijn verder berekend aan de hand van de me-thoden en formules zoals vermeld in [18J. Voor de berekening van de warmtewisselaars waarbij aan twee zijden faseovergang (reboiler) plaats vindt is gebruik gemaakt van het absoJu~e temperatuursverschil. Er is gebruik gemaakt van de temperatuur van de condenserende stoom. Ook is alleen de condensatiewarmte in rekening gebracht.

(19)

•

• I

.

I

•

Page 19

Voor de warmteoverdrachtsco~ffici~nten zijn de volgende waarden

geno-men

C33J:

850 W/(m2_'K) _{voor verdampende of condenserende organische fase}

3120 W/(m2 _·K) _voor _de _{condensatie en verdamping van water}

200 W/(m2 _'K) _voor _{de koeling}_van _{lucht met} _water

200 W/(m2_·_{K) voor de} _koeling_van_organische _fase_met _lucht

570 W/(m2 _'_K) _{voor de koeling}_van _organische _fase_{mat water.}

Verdere berekeningswijze en resultaten staan in bijlage 5

VIII:2:8 Berekening kleppen.

De drie drukreducerende kleppen werden geintegreerd berekend in

respectievelijk de warmtewisselaar voor de propeenvoeding, de

vloei-stofingang in de stripper en de stoom ingang van de stripper.

VIII:2:9 Berekening buffervaten en mengvat.

De buffervaten zlJn bedoeld om kortstondige variaties in de

reflux--stroom op te vangen. Voor de berekening van het volume van de

buffervaten is er vanuit gegaan dat een volume wat overeenkomt met het

debiet van 5 minuten, voldoende is. 1'1et het bekende volume zijn de

afmetingen voor een rond vat, met een evengrote hoogte als diameter te berekenen.

Het mengvat is berekend met en verblijf tijd van minuut. Met het

bekende debiet zijn dan de afmetingen te berekenen van een standaard

(20)

• I

.

!

•

M

_Q

0,91 -9,832.10 2,50 -3,87.10 7 1,244.10 ,

-8,107 f-1,061.1O( 0,852 -1,2.10 . 7

M/Q

IX

Massa en Warmtebalans.

20

_M/Q

tv! I I

I

R3

~ 135,41

-@

1 -

~

136,32 2 058.10-' -? nt:;Q Jog 0,91

.

~

3.656 .1O~ I

-Wy

~~~

-? 135,41 _O!1R 101)

g)0PfEij/P"~ ~t®

1

1.j!),lJ.I 2,058.10:1 . KETELWRTER

~1

<.,j.oo"" ₇ 2,50 3,31.10 128.645 ,

~

-1,947.10 135,41

~r--2

nllA ln

~r

·

6 765 n

-1,01.10-0-F13

6,765 ·0

.,--1,024.1C

3 -

j

U

TS

HQr

9,966

t

-1,202.10

@Sb""

fF@

134,46 Q

.J,

' ..

-L ,ULtLt. IU . H(l

_13/-

:

_

~

.

-~

Lli

· '

, I .

@

@)

-

_2,835 6 -3,12.10 135,31

_-

I

-2.056.10

R12

135,31 -? .O!1fi ln <I ,

-®--

. U~ ,41

-2.90 L -7,096.10

l

~

-2,049.10

(21)

-i

i

.

I

I I 1

I

-I I

I

-I

i

I

.

-:

.

:

-I

I

-1 L M

4,31

2,90

2,75

2,90

251,2

0 MlO

.

5 3,57.10

2,90

_Ll '/,U~b.lU

-6,03.10

7 2,90

.6.83 104

3,57.10

5

. 5 .. ..2. Qf1

-4,26.10

4->..26' 10,)

-3,85.10

7

2.90

L1 _Uf: ~5 . ,

.

5 3,23.10

-5 " .'. 5,19.10 _,; . . c

-3,51.10

9,966

-1,412.10

21 MlO

M 0

...-

...

LIC

11 r...,r-~

~~

~Ol;.lWRTER

HIO

I K()ELW~fER

4,31

5,99.10

7 ~-

-@r-Ir

~

~9

·1"-1

..--"-koElWATER _--" KOELw~"K.R

-3 82.10

7 ~8

2.75

-

~r-15

..----~q

I®

-L

. KOElwAlER K{)~J_W~Hf.l

251,2

9 H1y

-3,49.10

-..

-®--"lip. "

(22)

• _M

_Q

_M/Q

22 M/Q

M _Q

('

PROPPlFiN ';(~I ..

0,072

'

4

..

2,85.10

.

• _Y15

9~894

-1.412.10

~

_@J

7,747

·n ,'iQ7 10'

•

:

9

J{OELW~TER ~ KOf..l WRTE'R Q

107,1

-1,50.10

-11

~J8

107,1

1,47.1W

•

~

~~

33

6.185.10 ln.nlR I

17,747

-®-

. .

-7.49.10/

L1.

~

• Tli

Y,eY4

..

r-®

1,110

1.412.10°

1'@5

,.

4 683 10°

1

4 I.

•

~

H21

4,36

-5,72.10

7

s. T()OM \.

-,

CONOI<'-I<;'OAT •

4,36

7 f

-6,70.10

-,

~r-

_..

8

'KotL\NATE~

-@

8,772

0_ 28,525

-3,80.10

_@

. ~ 1,35"7.1O~

.

..

r

.

•

• -V12

.

-~~,,~LwF:l\:ER

®

37,276

8

-1)_14

.lfi8

-5,34.10

. . .

-'

.

t

-..

•

. , ~,. -

(23)

-•

• I

.

•

t~ Q

M/Q

PROP

I

O

N

cl

U

e

À

yJe

®

0,0279

1

•

23

_M

_/

_Q

_M

4

'l<o

r:

l

LUc.

h

~

• ~n

KOE

LUKHJ -'"

0,505 -9,18.10 r ~ 0,505 u ,UL/Ij

,~

t-1 ,079.10;.1

l'

~~

K§>

4-,-2133

-.:L t-1 ,836.10

~]S

24,76 -3,83.10 8 KOE.lWf\TE'R

..

r t(oF-l WATEI<

•

24,76

t

,

~

4,185 ·1.824 10' 4,2133

-®---_1 h?Q 10 1 _,

--t

'

.

l!

7~

~

1,110

,

-4,683.10

r~

,--1.

~Hl8

7

_'"

0,93 -1,22.10

.

0,93 .. 4111' r ,l,Ul:U

~t®

,

.

4...1555.l0u 4,50 -5,99.10 l<

n

~ L\.\LaTf R

~H29

KOE1W..Al'R .Jo 4,50

®.A

aceTON . 1.083 1,083 r -4,649 .lOu ., 444,2089:. -6,156.10

..:

Totaal

~ 444,2089

tv1 assa in kg/s

Warmte in

"

W

-Fabrieksvoorontwerp

No:

Q 1,094.10 5 -9,03.10

4

-3,81.10 8 -1,43.1 -5,98.10 7 ~4,649.1 -6,156.1

(24)

•

• ApparaatsT'room

, Compo

· nenten

_M

water 127,62 HCI 0,21 CuCI 7.06 L. Iprlr1 In 1 n

z

aceton 0.002 propionaldehyde monochlooraceton dichlooraceton Inroneen Inron.q.qn 1(',,(', 0,42

Totaal:

135,41

...

A Dparaatstroom

t

Componenten

M

water 1?7 h? HCI 0,21 CuCI" 7,06 CuCl 0,42 PdC12

_o

₁₀ aceton 0,002 propeen propaan propionaldehvde monochlooraceton dichlooraceton

Totaal:

135,41

Q

in

kW

•

r - -

•

I 2 3 Q

_M

Q

_M

a

_M

127 62 127.29 0,21 _{1 57} 7 Oh 11 qg 0,10

_o

₁₀

o

002 I!' .087 10 023 0023 0.023 IOOQ8

o

846 10 0f,4 0.064 0.42 4,15 9 ( 136,32 9 -2,048.10 135,41 ~2.058.JO -2,058.10 0.91 - --- - - ---- -6 7 q

a.

M

Q

_M

_Q

_M

o

85 8.74 0,002 1,085

o

R4f, 0,008 0' 064

o

064

o

023 (\ (\')':1 0.023

-

_{2,058.10 0,91}\~ _-9,832.10_{4 0,852} _-1,2.107 _9,966

Stroom /Componenten staat

•

4

Cl

M

127,62

o

21 7.06

o

42

o

002 0,42 f-.3,li56.105 135,41 10

Q

_M

126.66 1,57 1 , 98 4,15 0, 10 0,002 -1,202. lOf 134,46

•

5

Q

, , -2,058.10 I I

Cl

-2,044.109 N .Ç-x )::> -0 -0 Cl ~ Cl Cl M" --'

...

c... Vl M" Cl) :::s Cl) :::s Cl -0 ·0 Cl ~ Cl Cl M" Vl M" ~ o

?5

:::s

•

(25)

•

• ApparaatsT'room

, Compo'nenten

water Hel CuCI? CuCI PdCI? aceton s tiks tof zuurstof

Totaal:

--Apparaatstroom

, Componenten

water s tiks tof zuurstof

Totaal:

M

in

kg/s

Q

in

kW

•

8

M

Q

10 04 I? ?Q

o

57 2,90 -5,19.10 5 1

M

Q

o

04 2,29

o

57 12 Qn -4,26.10 5

•

12 13

M

Cl.

M

Q. M

8 107 127 5~ 127.51 1 57 1 ,57 1,98 1,98 4.15 4 15 . 0 10

_o

10 0,0Q2 n nn? 8.107 1,061.10 8 135.31 -2 056.109 13') 31 17 18

M

Q

M

Q

M

o

04 10.04 0,04 2,29 12 2q 2,29

o

')7 In '\7 0,57 2,90 -6,83.10 4 2,90 -4.28.105 2,90

Stroom/Componenten staat

•

14 Q.

_M

0,04 2.29 0,57 -2.056 109 2,90 19

Q

M

0.26 2,29 0,285 -7,096.10 4 2,835

•

15 Q • -196.10 51 20

Q

-3.J2,LO~_ • N Ln

•

(26)

•

• ApparaatsTroom

f

Compo

"

nenten

T.T!lt-",.,.. Hr.1 CuCl? r.11r.1 Pdr.1" aceton propionaldehvde monochlooraceton dichlooraceton propeen propaan

Totaal:

~

Apparaatstroom

, Componenten

nrnnppn propaan water aceton nrnn;nn.<l1nphvnp monochlooraceton dichlooraceton

Totaal:

M

in

kg/s

Q

in

kW

.

•

21

M

Q 1')7 (:.') 0.2] 7 On n /,'l o 10 0,002 ] :3_5,41 -2,049.]0 9 26

M

Q

0.008 0,064 0072 """ -2,--85.] 04

•

.

'

•

22 23

M

Cl

M

Cl.

M

1 21 ?û. n 1R n 1R 0,20 o 01 0.01 6 71 o 35

o

1<;

o

LiO o 02 o 02 OOg') -0,005 0,005 0,002 128,64.5_ -I , 947 . J 0 ,5 h]65 u _ 1-] .024. 10 8 6 765, 27 28

M

Q

_M

Q

_M

8.74 Rn 0,024 1 08') 1.085 17 354 n n?':l

o

021

o

1F,Q 0,023 0.071 0,023 _0,023 9,894 .,-1,412.10 9,894 ' E 1-1,412.10 8 17,747

Stroom/Componenten staat

•

24

Cl

M

8.74 1 085 o 023 0.023 0.023 ·0 008 10064 -J,O].]O 8 9,966 29

Q

_M

8.725 0,001 0.023 0,023 7 8,772 1-7,49.10 '

-•

25

Q

-1,412.10~

30

a.

-1,357. lOE - - -_._ -N

cr-•

(27)

•

~

A pparaa tstr oom

.. Compo"nenten

"W::Irpr aceton propionaldehvde monochlooraceton dichlooraceton

Totaal:

~

Apparaatstroom

, Componenten

·water aceton propionaldehyde I I

I

Totaal:

I

~

in kg/s

0. in

kW

•

31

M

Q 28,6 28,6 -3,80.10 8 h

M

Q

o

OOOi 0,948 3,265 /.,. ?111 -1,629.10 7

•

32 33

M

Cl

M

a

M

o

024 0,0225 37.23 17.354 16.269 "0 1hQ 0,346 0.023 0,023 17,747 -6,597. 10 7 16,638 -6,185. 10 7 37.276 37 38 .

M

Q

M

Q

_M

o

001') 00001 O.OOOi 1,080 0.948 0.Q417 0.0015 .1 ?h,) 1 241 1,083 -4.5')<;.106 4,21ii -1,836.10 7 4,185

Stroom IComponenten staat

'''·_----·-T" .. -•• ,._ . ... , c-:- oe. ---.~ .. --.- _ • • .••.•. •.

•

~4

Cl

M

0,002 I~085 0.023 -5 34.108 I • 110 39

Q

M

000fi3

o

O?lF. -1,824.10 7 0,0279

•

35 Q -4 683.106 40 Q -1,079.10 5 I , N --..J

•

(28)

• _..

• A pparaa tstroom

t

Compo

'

n enten

T.T,,.t-~.,.. aceton nrr>n;r>n.<llrlphvrlp

Totaal:

...

A ppar aatstroom

, Componenten

.

Totaal:

M

in

kg/s

0. in

kW

•

41

M

Q 0.0063

o

O?16 0,0279 -1,094. 10 5

M

Q - --- - --- - --

-•

•

42

M

0. M

Cl.

o

001<:; 1,080

o

001') 1,083 4,649. J 0 6

M

Q

_M

Q

Stroom /Componenten staat

•

• M

Cl

M

Q

M

• Q

a.

I

I I

,

i t.) Ct:J

•

(29)

I

.

• I

_I

i

_I

.

T.:c':,:: l ~;clll' H,',:>,C: :,('i~l'() i lh' \ !-r

Afd.CÎle::üsci\~ Technologie

29

F.\!Jl·jeksvoornl1(',:r:r;' No: 2657

O;ttUIn : 05-06-86

Ontworpen door :R. van der Grinten

R. Hoogeveen

Apparaatnummer : T.5. Fabrieksnummer

ALGD'IENE EIGENSCHAPPEN :

Type to r en ... . : ge-~al<:t / schotel / sp'l."O'e~e'r

.

/

. . . .

*

Type schotel ... . : klo.4e _/ zeefplaat / va~ve / .. , . . . ~

• Aantal schotels ... , : theoretisch :

1"

--Aantal schotels ... . : praktisch : J. ::

Schotelafstand / RETS : fJ, ~ .. m Materiaal schotel : ~VS M~t titaanco2tin

-Diameter toren ... . "Z ~ :

_'0

_'

_{" ..}

m Hoogte toren .... : 9,5 • Hateriaal toren ... . : cn2mrü

•

'

.

•

Verwarming ... : ~~ / open stoom / ~~1~ / • • • • • • • • e •• • • • • • •

BEDRIJFSKONDITIES :

i

Voeding ! i I I _Top

I

Bodem I J ! I Temperatuur ... oe 110 99 100 Druk ... bar 10 1 1, L~l Dichtheid ... kg/m 3 905 0,544 907 Hassastroom ... kg/s 139,34 9,965 137,46 I

Samenstelling mol % gew.% mol % gew.% mol % gew.% H Cl 97,507 91, ~îLI 95,81 G7,72 97,773 92,192 '2~ Hel 1,333 2,55 0 0 1,352 2,583 CuCl 2 0,211 1,48

°

0,212 1,{199 CuC1 - 0,574 2,96

°

0,578 2,997 ec"ton 0,258 0,78 3,69 10,87 0,001 0,001 pI"opionaldehyda 0,005 0,02 0,08 0,23

°

0 chJ_oroac3ton 0,003 il,02 0,05 0, ;~3 0 0 dichoI"oó'lc?ton O,OC;2 O,Cl2 0,04 0,23 0 0 propeRn o,003 0,061 0, O{~ 0,08

°

p!:'opsen 0,021 0,05 0,29 Ll,6t~ 0 0 ONTHERP :

,

**

Aantal -k-l~ / zeefgatcn / ... : 38129 Type pakking ... :

Akt icf schotcloppcrvlak... : 9,02 m 2 Materiaal pakking :

Len[;tc~ overloopran<.l. .. ... . . . .. :45l0 I1UO Afme tingen pakking :

*

Extraktie

_V

middel/ .. ~.., 220 10 4,613 8,107 , gew.% 100

°

0

°

ll,i:\l1\(:t(~r. valpij p / "(,7!'t / . . . :988 Hun _ __ _ _ _ _ _ __ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ l\

';crl\\-':,~ ;',i'~;\C'VC;I1S op schets v\!uncldcn _ _ _ , _________ , ___ _ ._~

(30)

-•

•

Technische Ho?,cschool Ol'l fr

Afd. Chemi Sr.iH.: Techno i.ül~iL

Apparaatnummer : T '17.

30

Fabrieksvoorontwerp No: 2657 DatUIn : 05-06-86

Ontworpen door :R. van der Grinten R. Hoogeveen TORENSPECIFIKATIEBLAD Fabrieksnummer : ALGE~lliNE EIGENSCHAPPEN : Funktie ... . Type toren ... : Type schotel ... :

destillatie / e*t-l?-a~te / ttbso't"pt±e / ....•... :"

*

.g.e~M / schotel / s'P't"o-e-r-e't" / ...•...

*

~~~ / zeefplaat / ~~~~ / ... .

• Aantal schotels ... : theoretisch: ~:)

•

• ,

•

Aantal schotels ... : praktisch : 29

Schotelafstand / HETS : .Q,.~ . m Materiaal schotel : roestvrij s~aQl

Diameter toren...: .2.,.6 . m Hoogte toren .... : 11

Materiaal toren ... : roestvrij sta;,·1

Verwarming ... : ~ /~, 9Eoom / reboiler / BEDRIJFSKONDITIES :

,

I

i

Voeding ! i Top

I

Bodem

I Temperatuur ... 79,5 56,0 105, tI Druk... bar 1,1776 1,0 1,2057 Dichtheid ... kg/m3 911,7 747,0 907,4 Massastroom ... kg/s 9,894 1,1l0 j 8,783

Samens teil ing H 0

mol % gew.% mol % gew.% mol % gew.%

2 96,13 88,30 0,44

0,14 99,89 99,53

-2

aC8ton 3,70 1l,01 97,49 97,78 10-2 10

propiona1dehyde 0,08 [J,23 2,07

mon och 1 oorae (" t on 0,05 0,23

°

dichloorace'con 0, O{~ fJ , 2:3

°

ONT\.ffiRP :

**.

21

Aantal klokjes / zeefgaten / ... , 258

Aktief schoteloppervlak ... . , .. . Lengte overlooprand .... ... . 2 : 5,07 tn : 2535 tmn Di;lIll(~te): valpijp / "f,--R+ / . . . . • . . • • . • . • : 402 tnm 2,08 9 10-9 3 10-8

°

₀ [J₀,05 _,_C4 0, ₀_,23:2:3 Type pakking... : Materiaal pakking : Afmetingen pakking :

*

Extraktie middel/ ... gew.%

--

---

--

---

._--"," I , ", :

(31)

•

Technische Hor;eschool Delft Aid.Chemisch\.! Technologie

31

F"hrieksvoor01:',:~rp :10: 2657

D.:ltuln : 05-06-86

Ontworpen door :R. van der Grinten R. Hoogeveen

TORENSPECIFIKATIEBLAD

Apparaatnummer ~ T.24 Fabrieksnummer :

ALGEl"UmE EIGENSCHAPPEN :

Funktie ... : destillatie / ~-atH:-i:-e / ~ti-e / ... :" Type toren... ... : gepak t / schotel / S-p.r'~ / . . . ~

Type schotel ... : kJ okjc / zeefplaat / ~ /

*

Aantal schotels ... : theoretisch: 57

Aantal schotels ... : praktisch : 72

Schotelafstand / HETS : O~J

..

m Materiaal schotel : roestvrij staal Diameter toren ... : ~,~ .. m Hoogte toren .. .. :24

• Hateriaal toren . . . : roestvrij stanl

Verwarming ... : g.a.a'Q. / o~ea ~ / reboiler / BEDRIJFSKONDITIES :

• I

Voeding :.'

I

Top I Temperatuur ... 56,0 47,6 Dr~k ... bar 1,1575 1,0

'

.

Dichtheid ... kg/m3 747,0 763,1 Massastroom ... kg/s 1,110 , 0,0279

Samenstelling mol % gew.% mol % gew.%

I

Bodem 65,4 1,3528 735,1 1,083 cf3 mol % gew. % _ H 20 0,14 0,44 0,.02 0-, DJ. 0,45 0,14 22,50' 22,51 99,41 99,72

•

I'

I

-aceton· propionaldehyde 97,78 2,08. ONT\-1ERP : 97,49 2,07 77,4B 77 ,46 0,14 0,14 .. :

Aantal

~j..Q.Go

/ zeefgaten / ...

~*:

9626 Type pakking ... :

2

Aktief schoteloppervlak ... : 1,89 m Materiaal pakking :

d 945 1111n Afmetin<~en pakking :

Lengte overloopran ... , : L

Dial1lc ter va 1 pij p / ~ / . . . : 245 lllill

*

Extraktie middel/ ... .gew.% \ V l: rel \~ re 2,(; geven s op sc hel s vc l:mc 1 d_e._n _ _ . _ _ ---.-~ :::

(32)

•

• ..

•

Tl-'chnischC! hogeschool Delft i\fà. Chemisch€: T~clmologie

32

Fabrieksvoorontwerp No: 2657

Da turn: 05-06-86

Ontworpen door: R. van der Grinten

S~ECIFIKr\TIEFO!'~'PJLl[R CD';TRlFUGMLPOMP R. Hoogeveen

Dienst : _{P 6}

Type : _{centrifugaalpomp}

Aantal : ₁

FYSISCHE GEGEVENS POHPVLOEISTOF :

Fluidum ... : ~at8r Temperatuur, t .. : HO oe

Dichtheid, p .... : 906 k /m3 Viscositeit, n .. : 2,8

1O-~

.N.s/m2 Dampspanning, Pd : 1 bar bij lDrPe

VERMOGEN :

Kapaciteit ... _/Iv : 0,1517 m /s 3

Zuigdruk _{... Pz} : 1,4 bar

Persdruk _{... Pp} :11 bar

Theore tisch vermogen ... : ~ (p - p ). 10 2 kW: 146 kW

v p z

Nuttig effect ... : 0,827

..

Asvermogen ... " ... : 179,2 kW

KONSTRUKTIEVE GEGEVENS :

Aant:al omw. per m~n.

...

: Nom.diam.zuigaansluiting _:

Aandrijving ... : Nom.diam.persaansluiting :

Type elektromotor ... : Lagerkoeling ••••••...••• : ja/nee

Spanning ... : V Pakkingbuskoeling .. ~ .••.. : ja/nee Draairichting ... ... : Smothering gland.: ..•••. : ja/nee Fundatieplaat ... .. :gekombineerd/ indien ja :

tweedelig Sluitvloeistof ..••.•..•. : ja/nee Elastische koppeling ... : ja/nee Spatringen ....••...•• : ja/nee Hanometer zuigzijde ... : ja/nee '. Pakking, type ... _:

Hanometer perszijde ... : ja/nee Sleepringafdichting: .... : ja/nee Nin.overàruk _{boven Pd' Pro} :

. .

bar N:P. S.H. , _Pm~p·g... :

.

ro

MATERIAAL :

Pornp'- hui s ...•...•... : Slijtringen~ .•...•.•.•. ·: Waaier ...•... : _{Asbus •..•}

_>.

_-

_{•••••.•...}

.

As ...•..•...•.. :

Bijzondere voorz~en~ngen .. :

Werkdruk ... :

. .

_-

bar . Persdruk ••.••.•••••. ' •.•. :

..

bar

*

doorstrepen wat niet van toepassing ~s •

(33)

-•

•

• ',

.

•

Technische H,,':,;yschool Delft Afd.Chemisci.", Technologie

33

Fabrieksvoorontwerp No: 2657 Da turn: 05-06-86

Ontworpen door: R. van der Grinten

SPEClfIKATIEFOR.."fULIER. CENTRlFUGAALPOHP R. Hoogeveen

---------

---Dienst ; P 12

Type : _{centrifugaalpomp}

Aantal : 1

FYSISCHE GEGEVENS PO!-1PVLOEI STOF ;

Fluidum ... : water:,

Temperatuur, t

...

III

°c

3 Dichtheid, p

...

900 kg/m

Viscositeit, Tl

...

2,8 10-4 N •

81m

2

Dampspanning, Pd : 1 bar bij

HJÇJÛc

VERMOGEN :

Kapaciteit ... 0,1538 3

~v : m /s

Zuigdruk ... Pz : 10 _bar

Persdruk .. " ... Pp : 12 bar

Theoretisch vermogen ... : <lI (p - p ). 10 kW2 ,: 30,8 kW

v p z

..

Asvermogen ... : 37,7 _kW

Aantal omw. per m~n.

...

: Nom.diam.zuigaansluiting : Aandrijving . . . : Nom.diam.persaansluiting :

Type elektromotor ... : Lagerkoeling ...•. : ja/nee Spanning ...•.. : V Pakkingbuskoeling ...•.. : ja/nee Draairichting ... : ,Smothering gland. ~ ... : ja/nee Fundatieplaat ... ... :gekombineerd/ indien ,Ja :

tweedelig Sluitvloeistof ...•• : ja/nee Elastische koppeling ... : ja/nee Spatringen . . . : ja/nee

Manometer zuigzij de ... : ja/nee Pakking, type

...

:

Manometer perszijde ... : ja/nee Sleepringafdichting: ...• : ja/nee Min._{overdruk boven P}

d, Pm :

. .

bar N:P. S. H. , Pm~p·g

...

:

.

m MATERIAAL :

Pomp'-huis ... : Slijtringen ... : Haaier ...•...•... : Asbus .••.. '.-....•..•....•

,.

As ...•.•.. :

Bijzondere voorzieningen .. :

Werkdruk . . . :

. .

bar PersdruK. ..•.•....••...•. :

..

bar

"

*

doorstrepen wat niet van toepassing ~s .

,

I

, I

(34)

•

I

•

Technische Hugeschool Delft Af c.l. Che!11isc:l~ Technologie Dienst : _{P 16} Type : _{centrifugaalpomp} Aantal :1 34 Fabrieksvoorontwerp No:2657 Datum: 05-06-86

Ontworpen door:R. van der Grinten R. Hoogeveen

FYSISCHE GEGEVENS POt-lPVLOEISTOF : Fluidum ... : hJst.er-aceton Temperatuur, t

...

79,5

_°c

3 Dichtheid, p

...

907 _kg/m 2 Viscositeit, Tl

...

N' slm

Dampspanning, Pd : bar bij . .. oC

VERMOGEN :

Kapaciteit ... _~v : _0,01091 m /s 3 Zuigdruk _{... Pz} : 1,0 bar Persdruk _{... Pp} : 1,178 bar

Theore tisch vermogen ... : 4> (p - p ). 10 kW: 2 1,29 kW v p z

. .

Asvermoge_{n ... : 2,14} kW

KONSTRUKTlEVE GEGEVENS :

Aantal omw. per m~n .

....

.

: Nom.diam.zuigaansluiting : Aandrijving ... : Nom.diam.persaansluiting :

Type elektromotor ...•... : Lagerkoeling ••...• : ja/nee Spanning ... : V Pakkingbuskoeling .. ~ ... : ja/nee Draairichting ... : Smothering gland.: ... : ja/nee Fundatieplaat ... :gekombineerd/ indien ja :

tweedelig Sluitvloeistof .•... : ja/nee Elastische koppeling ... : ja/nee Spatringen ... : ja/nee Nanometer zuigzij de ... : ja/nee Pakking, type

...

:

Manometer perszij de ... : ja/nee .Sleepringafdichting: .... : ja/nee Min.overdruk _{boven Pd' Pm} :

. .

bar _{N:"P.S.H., Pm}_~_p'_g

...

:

. .

m

MATERIAAL :

Pomp·-huis ...•... : Slijtringen .•.•.•... : \.Jaaier ... : _{Asbus ..••}" 0 ' • • • • • • • • • • • •

.

As . . . : Bijzondere voorzieningen .. :

Werkdruk ... " .... '" . :

.

bar Persdruk ••.•••.••••.•.•. :

..

bar

(35)

e

• .

e

,

e

•

'

.

•

Technische Hogeschool Delft Afd.Chemische Technologie 35 Fabrieksvoorontwerp No: 2657 Datum: 05-06-86

Ontworpen door:R. van der Grinten

SPECIFIKAT IEF01\!·pjLI[l{ CENTRIFUGAt\LPmW R. Hoogeveen

Dienst : P 20

Type : centrifugaalpomp

Aantal : 1

FYSISCHE GEGEVENS POMPVLOEISTOF :

Fluidum ... : aceton-propiona1dehyde

Temperatuur, t "

..

.

56

°

c

3 Dichtheid, p

...

kg/m 2 Viscositeit, n .,

.

_N_'_s_lm Dampspanning_{, Pd} : bar bij . .. oe VERl"10GEN : Kapaciteit ... _~v : _0,02117 m /s 3 Zuigdruk _{... Pz} : 1,0 bar Persdruk _{... Pp} : 1,158 bar

Theoretisch vermogen ... : <I> (p - p )'10 kW: 2 '2,45 kW

v p z

Nuttig effect .. " ..•... : 0,675

.

Asvermogen . . . : _'_3,63 kW

Aantal omw. per m~n.

...

: Nom.diam.zuigaans1uiting :

Aandrijving .... .. . . : Nom.diam.persaans1uiting :

Type elektromotor ... : Lagerkoeling ...•.•.. : ja/nee

Spanning ... " ... : V Pakkingbuskoeling .. : ...•. : ja/nee

Draairichting . . . : Smothering gland. ~ ....•. : ja/nee

Fundatieplaat .. .. . . :gekombineerd/ indien ,Ja :

tweedelig Sluitvloeistof ..•... : ja/nee

Elastische koppeling ... : ja/nee Spatringen . . . : ja/nee

Manometer zuigzij de ... : ja/nee Pakking, type

...

:

Manometer perszijde ... : ja/nee Sleepringafdichting: ...• : ja/nee

Mi~.overdruk _{boven Pd' Pm} _:

. .

_b_a_r _N_:_{l'. S. H. ,} _Pm~p·g

.

...

_:

.

_m MATERIAAL : Pomp-huis .... . . : Slijtringen ..•... : Haaier . . . : Asbus ... -.•..••.•....•

.

As ... ... •...• : Bijzondere voorzieningen •. :

Werkdruk ... . . . :

.

bar Persdruk •..•....••....•. :

..

bar

~