Rookgas-ontzwaveling volgens het Delfts Citraat Proces

Versl

behonnde

bij het fabrieksuoorontwerp

van

, P. E.

n

E. O. TIE IE

adreJ: vld Lelyst~aat

:9

I, D lft KantJOfSracht 4A-5 , Delft

opdrachtdatuM: 7-S-1881 ue,slasdaturo: 8-12-1981

l~

_,~"-"

"

,;~;·-:::t"';::_"

_{_,,,,v_,·.,,,,._>.·} •. ~· . . , .. ...

_{.. :',}

. '. ', .

;:.~

. '

_••.

, . . .

:'

:"':',

c·

::,-~"":" ~"':"'~'~'<~-~::~~~~~::::j~

.,_ . .. .... . •. :.\i.-, ~'.'.""" h~';I..."" .• , •. ~."~ ... ~ ... , •• ,.,_,,,~~.,. ... ,.tt'~~~ ( ( R 0 0 K G A S

-

0 N T Z W A V E C [i _E L F T S C I T R A

= =

; ; ; ;

= = = =

= = =

=

=

=

( ( (

o

o

o

Cop~risht

®

1981, all rishts reser'ved.

L I A

= =

N G V 0 L G E N S H E T P R 0 C E S

_•

; ;

=

= = =

=

=

₌

=

= =

P. E. Rothfusz (besturinSs technolo~ie) E. D. Tierie (che~ical en~ineerinS) Novell1be r 1931 ---~_ ... _~--_.

_

...

-.

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

-_.-

..

_

..

_

...

_

-

--

..

-

- -

_.-_

.-T

=

( ( ( ( ( ( (

o

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Pase 2

1 San,envattins.

Ter bescherming van het milieu dient het zwavelsehalte in industriele

af-sassen in de komende Jaren tot een minimum te worden terussebracht.

Aansezien de hoeveelheid zwavelarme brandstoffen in de toekomst zal

afne-men, zal de ontzwaveling VBn rook~assen steeds belansriJker worden. Een

van de ",oseliJke processen hiervoor is het Delfts Citraat Pr'oces. In dit

proces wordt de zwaveldio>dde ui t het rookgas seabsorbeer'd in een

(sebuf-ferde) citroenzuur-oplossing. Vervolgens wordt deze oplossins

seresener-eerd door met stoom te strippen. In een volsende stap kan de

zwaveldiox-ide worden seconcentreerd, verwerkt tot zwavelzuur of worden omsezet in

vaste zwavel.

De technische sesevens voor dit proces zijn in onderstaande tabel

weerse-geven: Capaciteit Grondstoffen Zuivering Produld.ie Absorbtie temPt Stripper temp. Rooksas .in Rookgas uit Investeringen Operaliekoslen

500 Nm3 rookgas per seconde

(500

MWe

Kolencentrale).

Citroenzuur, Natriumhydroxide en water

96-97 ï.

4 ks Zwaveldioxide

+

0,05 ks as per seconde

+

ca. 0,07 ks Natriumsulfaat per seconde

56 ks lasedruk stoom per seconde

101"C

40 Mln. G'jlden

60 Mln. Gulden per Jaar

=

1,5 cent per kWh.

(bij een afschrijving in 20 Jaar, rente 12,5 Z, 8000 bedrijfsuren per Jaar).

Door de toepassins van plaat-warmtewisselaars wordt het stoomverbruik van

Delfts Citraat Proces. Page 3 [ ( (

r

r

o

o

o

c

_.,;~J;i:2~~~~i:;~'~~;,,}~~~~r.~,~j~~4y.i~;L~:z~;,,:;,i.';t:,~;;

.

:~.\~;·;~~,

f

t

;

~,:;j;,~

;~:~i.

~

:~~;iL:j:'~L~·~;;i~;.~;:;,~~·~~~;:'~i-:;:~:;~~:;~;;,::.>.

;i~~;;L,~:i,

,~

;::~'iGl;~~~$.i~

Delfts Citraat Proces. Pase 4

( ( 2 Inhoudsopsave. ( 1- Samenvattins. 2- Irlhoudsopsave. 3- Conclusies en aanbevelinsen. { 4- Inleidins.

5- Uilgansspunten voor het ontwerp.

6- ProcesbeschriJvins.

( 7- K~uze van de apparatuur.

8- Massaba 13ns en wa rRI teba 1 ans.

9- Economische aspecten.

c

Bijlasen.

A-

Fysische constanten.

B- Samenstellins van het rooksas.

C- Berekenins van de absorber.

0- Berekenins van de stoom-stripper.

o

E- Berekenins van de warmte-wisselaars.

F-

Berekenins van de 1uchtkoeler.

G- Hooste van de schoorsteen.

o

H- Apparaat specificaties. S~nlbo 1 en 1 iJs t. literatuurlijst.

o

Inde;-: •

{

Hoofdstuk 3 ( Conclusies en aanbevelin~en. { ( (

o

o

<-( ( ( ( ( (î

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Conclusies en aanbevelinSen

3 Conclusies en aanbevelin~en.

Conclusies:

f'a~e 6

- Met het Delfts Citraat Proces is een hoSe ~raad van ontzwavelins te

berei-ken (96-98ï.).

- Doordat het proces zo eenvoudiS model iJk is op~ezet, zullen de

invester-inss- en operatiekosten laas zijn, terwijl de bedrijfszekerheid groot zal

zijn.

Gezien de mogelijkheid dat de energieprijzen in de toekomst nog verder

zullen stiJsen, is aan de war~tehuishouding van het proces de grootst

mo-geliJke aandacht besteedt. Hel ligt dan ook in de verwachting dat de

en-er~ieconsumptie van de installatie binnen redelijke ~renzen zal blijven.

- Mede door de eenvoud van de installatie kan worden verwacht dat

fluctua-ties ir. he·rzwa-ve I gehal te en i n het rookgas-aanbod doo I' de insla 11 at i e

kunnen worden opsevanSen.

Aanbevelingen:

- Om het ontwerp te verfijnen zou nod naar het voldende gekeken kunnen wor-den:

- Lagere absorbertemperatuur, dus ho~ere belastings~raad en

minder stoomverbruik.

Strippin~ bij laSere druk dan 1 bar.

- De opwerkin~ in de kristallisatie-sectie moet nos nader worden

bekeken.

- De verdere verwerking van het verkregen 802 tot zwavel of zwavelzuur verdient ook nader onderzoek.

- Voorts kan Sekeken worden naar een absorptie met sproei torens

i.p.v. ~epakte torens (besparing pakkinsskoslen).

- Als een volledig ontwerp gemaakt is, dan kan men naar het

<-( ( HoofdstIJk 4 ( Inleidira~. ( ( (

o

o

o

( ( ( ( ( (

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Inleiding

4 Inleiding.

Page 8

Dat de luchtverontreiniging door 502 een internationaal probleem is, ~oge

blijken uit figuur 1. Duidelijk is te zien dat de uitworp van 502 wat het

westen van het land betreft, voornamelijk in het europoort-gebied

gecon-centreerd is.

Binne~landse bronnen Buitenlandse bronnen

Fi~uur 1: Jaargemiddelde 502 concentratie over 1977 voor Neder-landse en buitenlandse bronnen in u!:l/m3.

OmdaL in de komende Jaren veel elektriciteitscentrales van aardgas over zullen gdan OP zwavelhoudende fossiele brandstoffen, zal zwaveldioxide een Luenelllende rol LiiJ de luchtverontreinising gaan spelen. Juist dan zal ook de vraag naar adeauate ontzwavelin9sprocessen toenemen, aan~ezien het

ge-vaa f' Velll 502 voo,' de '10 1 kSge zondhe i d I1 it:! L ~ehee I Jenkbee I d i 9 is, zoa I 5 Ij i L

I

,

L

( ( ( ( ( ü

o

o

o

" . ,'. -. ~: .. , ... ; .... , .. '. ., -" ' . ~" . ,',

Delfts Citraat Proces.

Inleidin~ tijd van bloolsletling (s) jaar 'uduld week dag uur 10 concentratie van advie,waarde Gezondheidsraad bij coniferen oegenomen ziekenhuisopneming (Ol al~rnlwaarde Rijnmond 1000 concent~atie van ffectgre i jn \: voor gewassen alfalfa gebied van significante overs lerfte

(PosthuuIus) acute beschadiging van bomen

zi"Up' cdt-mhalingswegen

. [PEL-waarde.

adt-llIha 1 i ngsmoe i 1 ijkheden

2000 3000 3 J n J

zWdveldioxyde in de buitenlucht (~g/m )

Page 9

Invloed van de S02-concentratie OP de gezondheid van de

mens.

Een ideaal rook~asonLzwavelingsproces zou in het dl~eIDeen aan de volgende

eisen llIoel.ell voldoen:

~ 1- .Volledi~e ontzwaveling van het rookgas.

~- Gl::'erl ve_l'iW~:0"ls van de produktiekosten dOl)!' de invoering van het ",roces.

3- :)UUI' het evenLut:.>le Pl'odukl:. moet een stabiele wins\:'sevende afzetlTl'HkL

danw~zig zijn.

4- HeL PI'UC'="S woet energetisch gIJnstig zijn.

III de PI'aktijk '::lJllen bovenstaande eisen niet haalbaar zijn, en zal men

Lut l::'en verantwoorde kelJze moeten komen. Hierbij zal de overheid een rol

spelen, door ten eerste zo~endamde 'remmin~sheffin~en' toe te passen, ten

lw~ede on Lzwdve I inss? f'oJec ten f i nane i ee 1 te unde T'S telJnen en len de rde een

norm voor d@ toe~estane effiissie te stellen.

be-( ( { ( ( ( ( I

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Inleiding

vatten, in het alsemeen weinig waarde hebben.

Pase 10

Adn~~zi~n alle bekende methoden om zwavel uit afsas te halen duur zijn, Ldl de keuze voor een bepaald proces mede OP secundaire sronden berusten. Zo is bijvoorbeeld een voordeel van het citraatproces t.o.v. 'wassen' met ka I k 5 te en, dat er seell si psbe rsen wo rden sep roducee rd.

Samenvaltend zal een haalbaar rooksasontzwavelinssproces als volst worden

gekarakteriseerd:

1- OnLzwavelinS Lot acceptabele 302 emissie. 2- Minimale produktiekosten verhogln~.

3- Zo laaS moseliJk enel'sie vel'orIJlk .•

4- Voor het evenLuele produkt llioet een afzetmarkt aanwezig zijn.

Als uiLsalv;:lspunL VOOI' het ontwerp van het Delfts Citraat Proces is Sekeken naar Lwee soorL~eliJke processen, namelijk het Citraat Proces van het Un-iLed Stales Bureau of Mines (lit. 12) en het Zweeds-Noorse "Flakt-Boliden

DeslJIÎIJI'izatiorl Fr'oces" (lit. 13) •

tli

'

.

...

.

~

.

.

~~

.

~

j~~

~~

~~

;~~ f't . ..,~ 'l~ ~ ...

-r

' .

"

• iJ.

a

-41( .

( ( ( (

c

r

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Inleiding

Pdse 11

Het U5BM - Citrate Process

<*)

kan als volst worden samengevat:

- De eerste sta~ bestaat uit gaskoelin~ en asverwiJdering, waarna het zwa

-veldioxide wordt geabsorbeerd in een citraat-oplossing.

- In een volgende stap wordt waterstofsulfide aan de beladen oplossing toe-gevoegd. Dit heefL tot gevolg dat de zwavel neerslaat:

2 H25

+

502 ---) 3 S ~

+

2 H20

Een vol~ende stap is zwavelverwijdering

citraat-oplossin~.

en regeneratie van de - Het waterstofsulfide wordt dansemaakt uit stoom, methaan en een deel van

de geproduceerde zwavel:

CH4

+

4 S

+

2 H20 ---) 4 H25

+

C02

Een schematische weer~ave van llet proces wordt gegeven in figuur 3.

GAS CLC::'NING MlO COOé-lr.G c:loled Çjos H Z O - " - -.... , I I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

ACid

~ot"r

I

ond 501ld

I

portlClJ!utes

I

502 ABSORPTION I

1 SULFUR PRECAND :PITAT!ON

To QOS fdl1!'o;er on:J :;~~ck

I

S:)LUTION R~GEr-.ERAT:ON

SULFt\TE REMOVAL

Figuur 3: Geschematiseerd Citraat Process.

SULFUR RECOV::RY I

I

I I I

I

I I

I

I

I

•

_I

I I I f' ;///~

"/L

//~~',

l

:/:.;//'

i

eH" I 1

t---

-

-,----Moiren sulf~r

I

(*) Het USBM heeft nog een onuit~ewerkt plan lig~en (Modified Citrate Process)

( ( ( ( (î

o

Delfts Citraat Proces.

Inle.idin~

Pase 12

Hel Flakl-Boliden proces (I) heeft de volsende karakteristieken:

- Ook hier bestaal de ~erste stap uit een saskoelins en een asverwiJderin~.

- Hel zwaveldioxide wordt vervol~ens seabsorbeerd in een citraat-oplossins.

- Een van hel USBM-proces afwijkende stap is het resenereren van de

citraat-oplossing m.b.v. sloom.

Om het energieverlies te beperken volgt een compressie, warmte-wisseling

~n condensalie van de stoolll/S02 stroom uit de top van de str.ipP~r.

Figuur 4 seeft het Flakl-Boliden proces schematisch weer.

Stack

Prescrubber

Purge

Absorber

Makeup reagent _Citrate

recovery

Sodium

sutfate

St_am- S02

St_am

To regenerate the absorbent, steam is compressed to provide heat for the stripper reboiler

St_am

Compressor

S02 gas

F i glJU \' 4: SeÏlenld L i scÏle weesö'le van het F I ak t- Bo I i den P I'oces.

HeL D d ft s C i L .. d Cl l F' r' 0 t: e s iJ e vaL o. a •

Loddni~e wijze Sdlllen~evoe~d dat

econüfilisci-, is.

ideeen van FlakL en van USBM, OP een

het enersieverbruik van de installatie

(*) Het wezenlijke onderscheid Lussen hel Flakt-Boliden proces en ons proces

list in de warllltehuishoudin1 en alle daaruit vol~ende procescondiLies.

-( . ;, '.~' . . " -.-;:.~' . ," .-. ~.', I'~--: ~~ .p~': \;.~: ·~~·i::·~;;>-'< ;::..:;;; ~',- ~':-:-.:.p.,<?-' .;. :~ .. -'.:';' . ~'-... :~. . '. ,

-.'

.. ,' ...

.

..

;::~

:.,.;

:

~~:

'1;,;

:

::;

;~-;;::.

:

;~:;: ;;;~;.

~:-,

..

:;

~~. ;':i'f?4t.éii::;;'~;;.:,~,

. r/?~:;~~} .. ·;·,~~~:;:·t ,t ;~,p~r:; ~ .... -'.'.',. . ... .~ .. ~;~::.:.}.:::>.:.~_: ~ -~: ( ( Hoofdstuk 5 (

Uit~an~spunlen voor het ontwerp,

( ( (

o

o

o

( ( ( ( (

c

o

o

o

o

Delfts Citraat Proces.

Uitgangspunten voor het ontwerp

Page 14

5 Uitgangspunten voor het ontwerp.

Voor de ontzwaveling van rookgassen bestaat een groot aantal processen die zowel werken volgens de 'droge' als de 'natte' methode. Een van de natte processen is het hier beschreven citraat proces. Als solvent wordt een waterige oplossin~ van citroenzuur (0,5 N) met natronloog (I·N) gebruikt. Deze oplossing is gebufferd waardoor de pH rond de 4,5 ligt. Er is voor dit solvent gekozen OP grond van de volgende eigenschappen:

- De oplossing is chemisch stabiel.

- De oplossing heeft een lage dampspanning.

De oplossing heeft goede pH buffer eigenschappen. \

- Citroenzuur is redelijk van prijs en weinig toxisch. - Citroenzuur is goed oplosbaar in water.

De S02-opnaRle in de buffer is goed, el! de regenerat.ie ook. De oplossing is goed verpoffipbaar.

De oplossing is door de bufferwerking weini~ corrosief.

Gezien het beleid van de regering, dat er OP Se richt is om een zo groot mogelijke diversificatie van energiedragers alsmede een selectief gebruik van (aard)gas te bevorderen, zullen in de nabije toekomst de elektrische

centrales gestookt worden met steenkool. Als uitgan~spunt voor het

ontwerp is dan ook gekozen voor een rookgas-ontzwavelinginstallat.ie, die nodis is voo,· eer, kolencentrale VëHI 500 liWe. ELi een zwavel~ehalte van 4

Z in de kool, zal de rookgassamenstelling als vol~t zijn (zie ook appendix

B) : conlPonent kooldioxide stikstof waterdamp ZIJIJf"stof I gehalte I I [vol 7.] I zwaveldioxide 0,3 edelga~sen 1

De eerste aanzet tot een ontwerp, zoals in dit verslag beschreven, zal uitgaan van een statische situatie, d.w.z. dat de dimensionerins van de installatie berust OP een gemiddelde. In de praktijk zullen echter aanzi-enliJke belastingsvariaties optreden ten gevolge van fluctuaties in het

elektriciteitsnet. Hoe de installatie hierop kan reageren is wegens

tijdgebrek nauwelijks onderzocht. Er kan namelijk pas een d~naffii5ch model worden gemaakt wanneer bekend is welke apparatuur er ~ebruikt wordt en hoe deze apparaten onderling zijn gekoppeld. Het creeren van een dynamisch

~odel is dus pas zinvol wanneer men een fabrieksvoorontwerp in de kast heeft lissen.

De energie, nodi~ om o.a. de stripper te bedrijven, zal aan de kolencen-trale worden onttrokken in de vorm van laatste-trap stoom (la~e druk, 120 ~). Voorts is een hoeveelheid water nodig om het rookgas te koelen (van

c ..'

.

:::~::

: .

~

':'<"

.~: :~~,:,:,'.,~~",

..

;:1,-,~.',:,~,',',:.:,~"._::,:,;.:,::~,:,:.:" .. ~~:,~~,::~.,~ .. ,::,:,/è~r~~:,,~:;'<,.,~,y~,:j~~i.~::':"'" ~ ,~; !:~;:/,Z;::9~'~f:~i:lf:tt~:~, ;,: , ,\·~,,>:;;.~~:~~~~.(;;~,::~:;,;'.,;t'i")~';;~".:;J:~;;:!..r:~~ .. ~~~~;r.t;lf:~~ -'~;-~~·:~),:~,~····:~".:~·r:>:.~·~";·~-':-~~~~:·., .. ~ .. . - ' ~ .... -,'

~~~~~~~~~~0i~~~~~~~~~~~0;~~~~

~

( ( ( ( ( (

o

o

o

o

Delfts Citraal Proces.

Ui 19(:HI~sPtjfd,erl voo I' he t Ofltwe PI"

De voor hel berekenen van het proces benodi~de f~sische konstanten zijn

~e~even in appendix A, terwijl in appendix C,D,E en F een aan lal apparaat-bel' e ken i fI ~ e n ziJ 11 U i tg e v 0 e ,'d •

Bij het oplossen van 502 in een waterig milieu, zal men al snel

korrosie-problemen verwachten. Deze worden echter op~evan~en doordat het sulvent uil een buffer-oplossin~ bestaat. De pH van hel solvenl wordl

kunstanl OP 4,5 3ehouden. De evenllJele IClel:.aaldeel tjes die o:-:idatie zouden ~-~~ .. (.l,C.,.y

;'.,IJnnerl kdlal~serell worderl ill eerl ci traat complex sebonderl. 11' ,.

(

.

,:;;:~::~'t~:;::?7:~~~;:r·:'~~~~·ie~!~'~:'!f.t<:~-·~~;""'7'

'.

·l':r':'Y';-'~:":;'": ::';:;'.,,; ,;.:,'.:;,.~, .': t;YOO::::;~:~~~:~0;;{::~~~;~,~;;~~:7\:~'~"~~f;':<~i?;7:~;S,"~'1~:~~{t1~?'~?~:~"-f!j

··~("~r.~~~~ ... ~~~t~*~"~".(":~\(;'!;~"'~~"'~,&~~~t."I~J~?,"''''''''''' .;: ~" , " _. . ~".'" '- .... ~. '.. . ",

:':,~~~~~;~~$k{i~~á:fi::!,~:~;~~~i~,>;;i ;'~:':~~.2~:,

;

~."

..

~i,:~:':~

:;:.

~',.:';h':

'

;;~\-7'~'; t~,,:,:~~;:·:=::..~<i

:.:":

~'::"'"' '''';':~,!$o;~~~',,1:··!:;:.~ ;,~':'i<

..

~~:-Ä.~

,::".

'

,

"

~

_'.

,'L,>~:~~':~,,:,_

..

,~

,

'

...

( ( Hoofdsluk 6

c

FrocesbeschriJving. ( (

o

o

o

(

(

Delfts Citrddt Proces.

ProcesbeschriJvin~

6 ProcesbeschriJvins.

Pase 17

Bij het opstellen van het processchema werd ~ebruik gemaakt van twee

bes-taande ontwerpen:

- Het US BH Citrale-Process van de Bunker HilI COffiPany. - Hel Noors-Zweedse FlakL-Boliden proces.

( Hel PI'ocesscÏ1ema is weel'ge!ieven OP de volsende pagina. Het zwavelholJdende

.\ rook~as (T~120 °C) wordL toesevoerd aan arle parallel slaande

:v\ ... "Y~rubbers 1-15, waal'Ïn slof wordt uitgewassen en het rooksas wordt

\.,(.'....,. iekoe 1 cl to l 65°C. He t rooksas wo rd t 'Ie rvo I sens se 1 e i d naa r d r i e eveneens

parallelle ~bsorbers T7 waarin de zwaveldioxide wordt geabsorbeerd in een

gebufferde citraat-oplossing (uil solventtank V19). Het beladen

oplosruid-( del loopt af naar opvansvat VB.

.r-)'L.\

( ~

_{f /}

./

. -. .r y.. V /l .r-) J . (

o

o

o

Het ruet stof verontreinigde koelwater uit de venturi-scrubbers wordt ~e­

filll'eel'd in rlé en dfselopen in voorr'aadvat V4. Aan V4 wordt water

sesup-pleerd om hel verlies in filter H6 le compenseren. Het scrubwater uit

vûorr'aadvésl V4" (é::;oC) wordt sekoeld' 'fól 30dC in' warmtewisselaar Hl en naaI'

M!':i sepolllPt.

Het beladen oplosmiddel uil vat V8 (6::;oC) wordl verwarmd in

warmtewisse-laar Hl1 tot 73°C en vervol~ens in H9 lol 98°C. Beide war'fltewisselaa.'s

zijn uitgevoerd als plaat-warmtewisselaar om een zo srool ~o~eliJk

rende-,- ...

---ment le verkrijsen. De opsewarmde solvenl slroom wordt vervol~ens ~elel~

naar' de top vall de stl'il-'pel' T13.

De

bodeffistroom uit T13 (101°C) wordt deels verda~pt in reboiler H14 en

deels gekut-!ld in Hll en Hló en c!fselopen 'laaI' solventtdrl~ .. :';19. Het

sol-vent wordt wee,' OP pijl ~ebracht" dOOI' een klein deel hiervan niet behlJlp

van krisLalllsator

KIB

OP specificatie te brengen. Het lopprodukt uit

slripper T13, besLaandC' uil stuom en 302~ wordt ~econdenseerd in

warm-tewisselddr H9 en ~e5cheiden in fase-scheldel' V13. De dalllPstr'oOIfI uiL V15

bestaat ull ~econcentl'eerd 302 met een kleine hoeveelheid stoum. De

vloe-istor';,ll'ûulil ull V13 (101"C), praktisch 302-vriJ, wOI'dt. tel'ug~evoe,'d nócH

de bode~ van stripper T13.

H~l gereinigde rook~as uit de absorbers wordt verwarmd in warmtewisselaar

i') _~

o

AS P3 Hl ~OELER M2 ELECTROST. A'SCHEI::lER P J POMP V4 VOORRAADVAT

M5 VENTURI-SCRU88ER <3X)

M6 ASFILTER

o

s

'"'

_"

.-.

.-.,

.-.,

-~ procC!'~d;"lJk.-fD.l" - i l ---~

'1

ZWAVELDIOXIDE - - - - ---AS II1 11 11 T1

~

~~c~

e1

Tl A8~OR8ER (JX) VB WACHTTAN~ H9 PLATEt~WARMTEW. (JX) M'O MUIGER Hll PLATENWARMTEWIS5U.AAR P'2 POMP T13 STOOMSTRIPPER H'. VERDAMP~R V,S VLOrIST.-GAS SCHEIDER H,6 8UIZENWARMTEWISSELAAR Hl1 LUCHTKOELER (66 X) K'S KRISTALLISATOR ill 11 11 11 I" 11 11 11 I 11 , 11 V'91 WACHTTANK P 20 POMP F21 8RANDER 522 SCHOORSTEEN ,I ... ~

.

.. e

11

B

(.

5TOOM)

•

FLUE GAS TT

~

K18 eb

r

I I 1I1 11 11 S22 ROOKGASONTZWAVELING MET HET CITRAAT PROCES

o

stroomn:

J

P E Roth1u!.l

[!] temp in C E.D Tler,e

1

FVOnr 25'9 16/ XII /1981

(

(

Hoofdsl:.uk 7

c

Keuze van de apparaluur.

(

c

("

o

( ( ( ( ( (

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Keuze VéHl de apf'al'atuul'

7 Keuze van de apparatuur.

Page 20

Elk stofoverdrachtsproces waarbij een sas- en een vloeistoffase betrokken

ziJr" kan beul'even worden nIet diver'se VOOI' handen zijnde technieken, zoals , 1 venturi-, spra~- of torenscrubbers. Voor het hier beschreven proces iS)~J~'~ sel<.ozen VOOI' gepakte kolûftlll1ell mf:.'L <BerUzadels Vëlilwege de eelwoudise con-\,r("" '

structie, Je lage drukval en de hose contact-efficiency. Aangezien de

ko-lommen een diameter hebben van ongeveer 10 meter, zal de diameter van de'

zadels zo ~root mogelijk kunnen zijn (maximaal 1/15 van de kolomdiameter). Gekozen wor'dl- voor een diameter van 2 inch. De hiel'biJ behorende pakkil'1s-factor (porositeit) is 45. Zowel de absorbers als de stripper zullen met deze zadels worden uitgerust.

Berlzadel.

1- Berekening van de absorbers T7.

De !:Ievol=ide berekeninsswijze is aangegeven in dPpendi;·: C.

~riJk5Le ontwerp-parameters zijn: D - Diameter van de kolum. H - Hoo:;;te 'Jan de pakills,

I - Aantal '1€I'delinssplaten.

De

belan-I

L

.,

:

.

~~~.'~,,;

;;.:).~;1~~;;

·:

.'

;.'"

~ , ....... I .. \ ... :..,~~,. •• • • • '. ",

" 7 .. ··

...

. "

.

.

~;

;'

.~. :~:_'

:

'

.:

.:

~

.

~

.

.. .

.

.

.

,

...

. :

.

.

:

.

.

..

:

..

;~:;:

..

:

.

<~-'.~~~::~

:

;~

'

·

·.~-::.{~::~~{~2~tS~rlJ.2f.:i.~~~~t;;f~(

:

~fi}·~1f~i:~~~

.

'-;

:

~;.i:,i:

'-~

~

·

Û:"

~:.

"~

').

~:,!~,~:';~t.:,~::::>~~;;::·

'.

:.

:i

,;i:;~~~~:~;'~:~ê;i~~

;

>

:~~,~~;

;~{~i~/;;\

~

?;·';:i:;:~;\~:;~j~ii.~t~~~~

"

'''~:~:-,::~/;)li~~;·:f;-!:;;:;,~,·,~ ;:,~;·i>;' ~

..

;;:.f.,": : .. , : ( ( ( ( (

o

o

o

Delfts Citl'aat PI'üces.

Keuze varl de apPëI l'ëd.1J1J I'

Pase 21

Irl de nu vol~ende Label wordt de invloed van de zuiverinsssraad OP de

di-/ ---~---Xsi L [bi/sJ I D [mJ I

---0,90 1011 9,23 13,37 3 0,95 1060 ,.. 7'''::'0 ". 18,41 4 0,96 1070 9,2ó 20,13 4 0,97 1079 9,27 22,40 4 0,98 1089 9,27 25,71 ::;

Tabel 7.1: De invloed van de zuiverinsssraad OP de dimensionerin~ van de absorbers. (bij drie absorbers parallel)

Gesevt:'ns: insaande ~asstroom: hoeveelheid 302 pakk iriS f de Lo r 500 N1lI3/s 4,2986 k~/s 45 (2' Berl zadels) o

Temperatuur in absorber: 63 C

Bt'!f'ekenins van de stoolllstrippel' T13.

De I'e~ener'éltie Vdl"! het solvelll (~eblJffer·de éitl'aat-oplossirdl vindt plaals

l i l een stoom-stripper. De lernperatlJlJr waarop de stripper wordt bedreven

is 101°C. Voor de dimensionerins van de slripper wordl ~ebruik ~ernaakt

van de 'Ludwis ~rafiek' (zie appendi~ Cl. De berekenin~smethode is ~e~e­

veil in appenói;; D.

De voo I' de d i 111 e n s i u net' inS v d n des t [, i p per va ft bel Cl n s ziJ n dep cl r d RI e t e f' s .dJn:

D

Diameler van de kolom.

H - Hoo~te van d(~ pakkill~t

1 - Hdrltdl vet'delirdsplaLt:.'fI.

( ( ( ( ( ( C, 0

o

o

Delfts CitraaL Proces. Ke'JLe van d~ ëwparatUlJl'

Pase 22

In de nu volgende tabel wordt de invloed van de zuiverinsssraad OP de

di-vers~ paraweters sawen3evat:

Xsi 0,90 0,95 0,96 0,97 0,98 L [k3/S] 1 1010 1060 1070 1079 1089 D [w] 7,00 7r18 7,21 7,25 7,29 H [Ol] 29,89 29,97 29,98 30,00 30,01 I 5 5 5 5 6 G n,S/sJ 1 50,14 52,92 53,48 54,04 54,59

Tabel 7-2: De invloed van de zIJiverin3s3raad OP de diwensionerins van

5 L I' i p p ~ I" +

pakldngf acLo r 45 (2· Berl zadels)

o

Temperaluur in de stripper : 101 C

3- Warmtewisselaars H9, Hl1 en H16.

_ IJ"\,

lV~

In de warmtewisselaar H9 dient de Lopstroom uit de stripper volledig te cundensel'en. De nler01J vriJkowende ener'siesLroonl is 111 HW. Hiel"nlet:.'

De uiteindelijke temperatuur

wordl de Stl'OOIl1 uit Hll verder op:::!~warlfld.

V or: de oP':Ïewdl"IfIÓe Sb"OOR' hanst, df vaD de hoevl:!elileid warmle die in Hl1

wo r'dt ove ,"!':ledra!':ler, +

In de nu volgende label is aan':Ïe':Ïeven wat de invloed van de temperaluur

van heL beladen oplosmiddel OP de warIflL~-wis5eladrs

geefL de tolale bruLu warmte-overdracht weer.

is. Dt:.' paran,etel" Q tell!!"e ra l'J'J r beloden oplusmiddel CC] 95 '" 70 97 98 99 100 98,3 Q UnD [HW] (CJ

j---I---I

1 H-9 111 111 111 111 111 111 111 1 H-lll 19,7 23,9 28,1 -, .... .:l0,..; 40,7 H-lói 20,4 21 r1 21,3 23r1 23,8 21 ti H-9 12,8 11,3 9,7::; 7,81 1 H-111 22,4 19,::; 16,5 13,6 10,7 7,82 Hol' _-.101 I 14,5 13,5 12,4 11 ,2 13,5 5\:.00111-ve rb ,'IJÜ, [k3hiJ 62,6 60,7 58,7 56,8 54,8 52,9 .,.,

.

";0'.1 roor,gas Lemp. (CJ 95 '" 70 97 98 99 100 9ó

Tdbel 7-3: Invloed Ydn de telllPeratuur van het op~ewarrude solvenL

OP de warmte-wisselaars en dnd@re pardmeters.

, ,,'" "

. ~~~~':~~~:r :'·-;"';~~_:~~~\~;·~:··,~~.~·S~i ?~:'~~'~~:'~' ~ ;~ ~.~;:, :,:', .~\ ~.~. :~t.~~~f.,:.~.~::~;. ~; ~ ".; -" .. ·:.:X~:i.~.(~~~:'k~~:~~:;~~·),~:~)r..~r. :::':-~. ~~.~~.:;~~{?~~i~\~~!f:-~~~~~::q~~~':~~~--m~~~~~~~~~

(

~,~;:;;;(;t~ii~~

;';'}~;;ia:~~i;~~~;~;i.;;:;~-;::;;;~[;2~1lt*r;;;:;iiL&;k:!,i~i;.t,.~;

;~;;~"~,:'-:~'~éi:~ii4"';;J:,\

( ( ( ( ( (

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Keuze van de apparatuur

gegeVlo'ns:

Xsi .;: 0,96

Temperatuur in de stripper is 101·C.

Page 23

Voor H9 wordt voor het ~rootste type plaat-warmtewisselaar gekozen, dat daal' de rilomd A.P.V. !:ielflaakt wordt (lil. 22; type R235). Van dit tY1"1:!

zijl! de volgendlo' gegeven!:> bekend: Overdrachtscoefficienl oppervlak per plóat

o = 2,33 kJ/s C m2 = 2,2 1"2

o

Hel blijkt dat de solvenlstroom verwarmd kan worden tot 98,3 C. De

tem-o

peraLuur van de stroom tussen H9 en Hll is dan 72,7 C. Dil levert eel!

UHI! '1001° H9 OP vall 10,88. Hel aantal platen koftll dan op!

11059ó

n = 1983 - - - (a)

Hel maximaal aantal platen per wisselaar bedraagt 700; er zijn dus drie wisseldars nodig met elk 6ól platen. De maximale rlow per I"laal is 1,15

K~/s.

De

solvent flow is 1074 Kg/s, dus deze kan in een single pass door

de wisselaar heen. De topslroooOl uit de str'ipper is klein l.o.v. de sol-vent now en Ifloet daëlrolJl Hl I passe." es ~-worden.

Q

Om de solventsLroom Le verwarmen Vëln O~ rlaar 72,7 C, wordt een derde deel v él fI deL e s L r û 0 UI i n H 11 i ra lol a r 111 lew i ss eli n g !Ol e b 1° ach t lil e tee ra der d ede e I v cl n

d~ budeftl~tl"oolll lJit de stripper' (101°C;' . Van de oOI'spronkelijke

solventsl-nj Û 111 ( 107'; i\ 3 / 5) wor rJ t 3::; 8 i\

s /

'5 ver w a 1° NI d Lot 38, 2" C en ver vol sen s 3 e lil e ra ~ d

~

met de overgebleven stroom van 71ó Kg!s (65 Ci. Het deel van de

bodemsL-room wordt hierdoor afsekueld tot 77,7°C. De LMTD wordt 12,74°C. Het

a ard,a 1 l" 1 aten karl (lIJ cl 1 s vo I s L wij rderl toe l>ekend: 33:ï96

n

=

= 516 platen - - - (b)

De flow per plaat is dan 1,0 K~/s, ~odal beide stromen in single pass dour de wdl'tntewisselaëlfo klJnne!1 gaan.

HeL feiL daL maar een derde ~edeelte van beide stromen Legen elkaar ~ewi~­

seld wordt, geeft een besparing van twee warmtewi~~~laars aangezien dit

aantal ~epadld wordt door hel maximale debiel per plaat.

Nu

wordt met 1 warmtewisselaar hetzelrde effect bereikt, terwijl warmtewisselaar H16 ouk

... ' .... -.-~'. ' ; ' :"':'.':~. -~,', \r ~'"., . -. .-~ ./: . ' . F • . ,-' , : .~.~.~,.:.i .. >~~ . .or;.:;:}~-; ·.· .. ~ .. ~.;: ... ~.i:.:t..:;;::.:~~=:~?r~~~tt~~1;1~~~:.~~.,~;~

('

·"

A~~~\~~i~~;~~6;,,:,~,1;[),i";ii;2i;,jj;:,,;0~ji:~~~.f~~~ti~w~~_f~~.

( ( ( ( ( ( C,

o

o

o

D~lfL~ Citraat Proces.

Keuze van de al"Pc3l'atuul"

VLOEISTOF-GAS WARMTEWISSELAAR H16

2m _{schaal 1:160}

Fi~uur 5: VlueisLof-gas warrntewisselaar H16.

.

-;.::' ---.::..~. , , Page 24 / I I , I.

In Wdl"Ullew'isseladl' H16 wordt het rookgas vel'hit Lot 96 C. De LHTD is dan

/~::;

oe.

UiL Q.:;rn.Cp.n2-TlI en een over'drachtscoefficient water-llJcht van

67~ Jis.m2:e, volgt een benodigd oppel'vlak voor de waf'llltewlsselaal' van

\. 2~j4 1112. D~ vloeisloffluw bedl'dd9t 0,626 1113/5. De vlueistofsnelheid i~

~o

,

75 lilis. Bi j een i nwend ige I" i Jpdi

anl~te

r van 1,::; inch zuIl en 732

~piJpen nodig zijn. OP de buizen zijn spiraalvormige koelvinnen aange-'

L'l"dCilt ('::ie ri~uIJI' 3), 0111 Je ':Ïasstl'üom beter luet iH:!t oppervLd-, in conLacL

te breng~n. De vinnell Lijn onder een hoek van 45 graden seplaalsL. Dit

kumt üv~r~en met 11,6 ellipsen per meLer ~iJp. Voor een pijpbundel varl 12

m~ler len~te rno@t de spiraal dan 1,33 centimeter breed zijn (d.w.z.

u i ls tekl::'n) • BiJ een ~as f dsesne Hleld-:/an 20 mis, wo rol l de 5 t I'da I van de

0111 rin ~ e n cl e ( ~ as) 111 a 11 Lel ( 0 m dep i J I" e n i 3 111 e te,' • Het de bie t i s ó 5 0 m 3 ! ~

( b i j

ao"C)

t

Hel dan~e5troomde uppervlak der pijpenbundel bedrda~t:

732 pijpen x pi/4 x (1,7 inch)2 = 1,07 m2 - - - - (c)

De pijpen zijn 'std~~ered' geplaatst; de afstanden tussen de middelpunten

van de PIJPen is dan 20 cm. Te~en doorbuisen van de pijpen zijn t~ee

sleunruosters dan~ebl"acht, lIIet een tussenruimte van 4 meter.

De

~asziJde

heeft drie in~ansen, 1 per absorber. Bij de ~asuit~ang is een keerschot

~epladl5t in verband mel hel ~ewenste slrominsspalruon (om kortsluilin~ Le

voorkumen).

111 fiSuur 6 is schematisch aan~e~even hoe de verschillende

warmtewisse-laars underlin~ ~eschakeld wOf'derl. Juist door heL gebruik van pladl~drm­

·~~+;~,~.<:~"~;:)7~:Î

~

·';i;iP;: ~r,~".

~.: :;,~' i;~<'::

'; ..

~:~:,~; ;;·::.,:~;~;i~'é;;;i.:,~:;~;~:~~~:;:::~:~:G:~zt;:::;~~~:;~'{;~~i

:;

i~~:;=

~

~:::~::~;~;}:;Z:r~;~:~:;:~;···;:~:!

..

L~:.·.,>,

:.·

-~7;:~·::~:::1~:~

.:~

'

:,::.;:

.

,~:

"j

( ( (

C

(

c

o

ei

Delfts Citraat Proces. Keuze val! de apparatulJr

va V19 T7 F21 FisutJl- ó: Pa!'!e 23 T13 V15 Hl1

( ( ( ( ( (

o

o

o

Delfls Citraat Proces. I\euze van de df'pal'al'JUI'

Pase 26

4- Berekenird van I'eboilel' H14.

In re~oiler H14 wordt een deel van de bodemstroom uit stripper T13

ver-dampt bij 101°C. Deze stroom (22) wordt toesevoesd aan de vloeistofstruoffi

uit V15 en in de bodem van T13 ~evoerd. De hoeveelheid warmte die H14 lItoet levereli kan worden berekend uiL een warll1lebalans ovel' T13.

In de volsende tabel is te zien hoe de diverse stromen afhansen van de temperatuur van stroom 15 (voeding van T13).

1 temperatuur I stroom 22 I stoom toevoer I enersie toevoer I

I stroom 15 I [ks/sJ [ks/sJ I [MWJ I 95 69,3 62,6 137,8 96 67d ÓO,Ó 133,5 97 64,9 58,7 129,2 98 62,8 56,8 124,9 ,.

....

, _60,6 ~. " _120,6 77 - I ' t ' 0 100 58,5 52,8 11ó,3

Tabel 7-4: Invloed van de temperaluur van stroom 15 OP de dirnensiûnel'in::! vall l'eL'uiler' H14.

Bij de uiteindelijke onLwerpcondiLies (temperatuur stroom 15

d 10' S I' U 0 L t e va 11 d \:! S l r 0"1 elia 1 s v u 13 i. :

s

tuolnkan L: p I'()ceskan

l:

Q : 56,2 ks/s (lase-druk sloom) 62,2 ks/s (stroom 22)

Bepalins van de warmteoverdrachLscoefficient:

r\1"'\ ..., 0"""

- 7 0 ' " l..J

warmleseleidin~scoefficient ~ ~ 0,393 BTU/ft.hr:F soortelijk gewicht s

=

1

viscl.lsileiL wa 1'111 Lee cl P cl c i lei I:.

u i I:. w e fI d i ::i epi J p ,.:li cl 111 et e I'

ve f'vIJi 1 i n::is f ae to r

I-' .= 0,63 li.l/fL.ill'

CP .;;; 971 BTU/lb

do ~ O,:'j iflCil

C = 600

Uil fisuIJI' 2-46 (Evclrls; liL. 25) vol::il: he' ;: 2000 BTll/rt.2.i1r~F

Ui L f iSIJ'jl' 2-47 {EVclosi volst ""en cO"f'ecliefacluf' VOUI' Îlc van 1,ó

.:::=>

ilc ~ 2000 ;.: 1,6 .:: 3200 BTU/ fL2. h I'. F

~ 3200 x 34,2 x 3,1546 ~ 345239 J/m2.~

123ó2340v

HeL L'!o'lludisde piJl"'enoppel'vlak is HIJ: - - - 358 HI2

345239 De Lul:.ale len~te Udn de pijpen wordt: 8973 rn

- - -

<-( ( ( ( (

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Keuze val! d~ dPpdrClLulJl'

Door de pijpen ~aat vloeistof, 62,2 k~/s, dichtheid: 1096,45 k9/m3

gekuzen wordt voor het plaatsen van 950 pijpen parallel. De lenste per Pl~P wordt dan 9,45 meter.

(thermos~phorl wer'king.) LIJchlkoeler H17.

Pase 27

In de literatuur zijn weinig ~eSevens beschikbaar voor het berekenen van luchlkoelers. Gelukki9 helpen de fabrikanten van deze koelers ons uit de noud. Onze luchlkoeler is berekend volsens een standaardberekening van hel GEA - Luftkuehlersesellschafl.

Uit de diverse uilvoerinssvormen is Sekozen voor een t~pe waarbij de luchL Sefol'ceel'lj wordt aangeblazen. Dit heeft als vool'deel dat het enel'~ievel'­

b ru i k 1 age I' i s en da t he l onde rhoud makke I i Jl-,e r gedaan kan wo rden. De sroolsl moseliJke versie is de CA 1000 2/3 (zie appendix F). Hiervan zijn

66 IJI"oi Ls nod is. (Een tweede ulo::!e 1 i Jkhe i cl is aangeSeven OP het spec i f i

ca-tieblad in appelldi>; Hi

6- Berekenins van het stoffilter M6.

De hoeveelheid sLof die na de electrostatische stof-afvanser noS in hel rooksas zit, wordt in de pre-scrubbers verwijderd. Vervolgens wordt dit sLof UP een filter afseYan~en. Na de electrosLaLische scheider bevindt

zIen nos 100 mS stof per Nm3 in het rookSas. Bij een rooksasstrooffi van

500 Nm3 is dat dus 50 S/5. De verhouding tussen de hoeveelheid water (dat

f1fe L if~ t s to f H",:oekoillU en de ilOev':?e 1 he i,j 5 tof bed I'aas I:. 3 : î. Er i s dus een slJf'plelie van water ftodi~ varl 150 gIs (540 liter/uur).

7- Bel't:r.,t:.'nird vdn warmtewisselaar Hl.

De hueveelheiJ ener~ie die door

Hl

moel:. worden overgedragen, kan worden

bef-~k~nd IJi t de hoeveelheid ener!'lie die VI'ÎJkOllft wanneel' het I'ook~as wOI'dL

afgekoeld '1an 120°C naaf- 65°C.

Q ~ 3,90075 x lOE7 Walt.

Uit Perr~, Table 10-10 (lil. 28), wordt voor de warmteoverdrachtscoeff

i-cienl ~evonden:

he ; 250 BTUJfl2.hr:F

3,90075 ;.; 10E7

Hel:. benodi~de opper'vlak wOl'dl I"JIJ: --- .= 1677 IIf2

232ó5

<-

,:,",>,' -: .,;." :"

"

::~

~

·L::;~t~\:~~.~·.-:<

:

è\,~':~~::?/;:):~:;;?'~

.

>

':

':~~:':~:~t.:::5,::~~~t~~~

;r;.;:

::·~~;,\yf,l!:~;!:;'~~'::~

?

:

~i;::'fYÄ')

.;. .

_"

.

::':

"

.:'~~"\'~:

,g~l'

.

.

. ,:'

.",~~

.

~;.:~~'~.:

.

'

.

:~'i

:

:

~~;~

.

;·:

..

.

.. :,;

.

:

,

;

:.(! .. :.'.:

:~:,~

,

:

~

. --.:; :;;',."

:'.~.

;:."

:~"~'.:_;:::,

~

,

,

;.

'

.':;:;:.I; ~;~i

'~,

~0ó

~;",

:

;:ii:~~~~~i~~;~it!;

I~j]~

;

:i;~

~j}i.:~:i.0~10~;;;;ti~

:;~ii~.

( ( (

c

( (

o

o

o

Delfts Cill'dat Fr'oces. Keuze varl de af'paratuul"

8- Kristallisalor sectie.

Pase 28

De krisLallisatie-sectie is vanwese de benodi~de lijd niet tot in detail

uit~ewerkt. Een globale benaderins is dat ca. 1 percent van de

hoofdst-room (no. 32) wordt ~eresenereerd (dit is niet in de massabalans ~eesenü­

men). Mel behulp van een kristallisator is het cilraat selectief te sche-iden van hel gevor~de natriumsulfaat. Dit ontslaat nameliJk doordat 0,5 'a 1~ van de 502 geoxideerd wordt lot 503, wat NA2SD3 oplevert. Om de pH van de buffer OP peil te houden, moel dan ook NaOH gesuppleerd worden. Tevens worden dE:' citraatvE:'diezen (door lekkagE:' e.d.) aangevuld.

Er zullen in de kristallisatie-sectie de volsende aan- en afvoerstromen opt I'eden:

va 1'llIing van 503 (M=80) biJprodukl NA2S04 (M=142) adnvoer NAOH (M=40) ddnvoer Citraat (M=192) 151 2ó8 75 24 ks/h Id/r. y, s/iJ ks/h R235

plate heat exchanger

-(

(

Hoofdstuk 8 (

Massaba 1 afl!> el, Wèll'n,teba 1 èlflS.

(

(

o

o

( ( ( (

c

(

o

o

o

Delfls Citraal Proces.

MassabalëHls eli Wdl'llllebalans

8 Massabalans en Warmtebalans.

Pase 30

De massa- en warrntestromen zijn voor de absorptie- en strippinsssectie

volledis ui tserekend OP basis van een zuiverinsssl'aad van 96 Z. De

afole-lin~en van de installatie blijven bij deze zuivering binnen redelijke

Srenzell.

De ~rootte van de solventstromen zijn gebaseerd OP de oplosbaarheid van

502 in hel solvent bij de werktemperatuur van 65°C. Wanneer bij lagere

temperaturen gewerkt wordt, zullen deze stromen kleiner zijn. De

beno-~i9de hoeveelheid koelwaler zal dan echler loenemen evenals de benodigde

hoeveelheid stoom. Hier ligt dus een duidelijk optimalisatie-problee~.

Bij hel doorrekenen van de installatie is gebruik gemaakt van de

facilite-iten welke bij de sectie automalisering aanwezig zijn. Zo is rekenpr

o-srarnmatuur ontwikkeld OP een Plesse~ Micro 11 computers~steem (64 Kb~Les,

RT11 single-Ijsel' opeT'ating s~stelTll. De ontwir.,kelde prOgralTlfflatuur is nieL

di I'eet toepasbaar OP andel'e s~stemen, aangezien geen standaard

ANSI-FORTRAN, maal' PDP-FORTRAN is gebruikt.

DU(JI'daL de PI'osrammaLuul' ~eliJktiJdig wet de ontwiH:,eling van het

ciLraaL-proces is meegesroeid, is de logische volgorde der berekeningen

nosal verstoord. Voorts zijn van de tekening afwijkende stroomnummers

ge-b I' IJ ir., l. G e zie n het bov te' n sta a n cl eis dep ros r a lil Ol a t u uno Ol mis ver sta n d e fI te

voorkomen, niet bijgevoegd. (Voor geinteresseerden is het programma

-

-IN

_waarts

Voor-

Massa -en

Retour

UIT

Warmtebalans

M

M

M

Q

M

Q

(

0

Q

( 667 83939

1

M

2

2

0,8 40) ( 666 1

6

---83536

f-.I: ---

~-274

M

₃

_.

3351 1

5

. ~' 940

8

---1170.17 I I I

I

1 074

_{- -}

_-

_T

-

1070 - - - I 278247

11 --

₁₂

277967

I

'

7

662

_{- -}

_-

_-f""'IIf L14;?O'ï

I

~ (

I

40

Ijl

I

274 I

-

-

--

-

-

-

₁₀

₃

72561

M

I

9

c

₆

0,2 55 -, 274

7

1

- -

--

- -

-

--72506 " ( ~ J

5

·

V

-0,1 5 _{1 3}

4

( ) 274 72519

-

-

-

-~-

-

,

-

-

-,

. • l

11

40

4

3

1

2

-l

11

_I"

40 4

3

12

~

H

~--

--

-

274 ( 33511

·

k.w.

₁

_kw.

466 39022 466 78030

,

_Ir "'----I' ( r -662 !- -

L;.---

--44205

40

H

12

11

₁₆

~

'

I 713

30

28

713

I

-r

268106 _Ir 289189 '--r--I

.41

I 662 I

-

- -

-

-

-

-

.

( 65289 r--'--i

i

~

S

I

~2

I

11

662 65288

(

I

-! j i I i

12

I I 358

18

j

f

..

-

--

... 92749

,

H

I i _{356 356} i

-~3111

~2~-I

11 0999 144SgLl

I

,

(J 358

I

-

-

--

-- ... -17

! 126344

,

I

_I

b

716 - - - -

14

M

12

! 18549~

10

I

"'--- r-I

)6

u-

₁₀₇₄ I , -, _{31 1 842} , f r--'--: _t:;7\ c:;~ i

-

-

.-) i 22451

24

H

20

1 33047

b

~

₉

j~

I

f----1074

---,

422438 ,-1

15

1

l

15

1f-1 1f-1 32

_---r-4

T

458996

₁₉

13

2

1 111 ..:;.;;.j - -

-

-

--( 169604 '

-20

( 53

- - - -

_-

-

--1 33047 (

-~

, . .

-H

~ 1074

9

15

.

-

1074 311842 422438 53 _{- - - -}

_ _ _ 4

'-2"

~

₁₂

22451

₂₁

19

r '

-,

.

_V

r--

_{- -}

-~~

49 20763

15

(

27

1 4,6 1683 '

-23

12

62 ."... (

-H

25213

14

,~--

22

62 148837

stoom

56 147164

261

56 23541 Ci 1070 4·33723

---t

~

~

t

-0 3'56

J

_?~

-

r---

H

144594 358

_-

18

Y

1117

_-

358 ~ 92749

28

1

126344 ' r

-31

12

u

₃₅₆

_t

-

-

-!

1 0999

Y

t

714--t--'--l!jJ

2891 ::39 Gf)2 662

0

<142(1)

_-

₄₀

16

₄₁

-

₆₅₂₈₈ '---71 '1..

- - -

j-

- - -

-1

, _26310(j

31

30

12

( ( ( ( ( ( (

o

o

I

i

I

.

_, ,

0

:

1 '190

31

30

12

3'56

_----

_...

_~ 110999 1070

--

- - -

-

---37910'5

₃₄

V

19

Q

1070

_---

37

370515

c

I

~ 12781 38 ~

Mássa in kg/s

Warmte

in

kvV

,

12

H

17

~

I

~

12

1070

-

- --

₂₇₇₉₆₇ I , I

I

I

Totaal

~ ₁₁₉₀ ,

Fabri eks

voor

ont

vverp

No:

2519

8590 92548+C

I

I

127 0138

I I

I

::J

o

A pparaa tstroom

,

Componenten

S02

C02

H2

H20

02

Edelgassen Asdeeltjes

Totaal:

)Ia-A ppar aatstroom

,

Componenten

S02

C02

N2

H20

02

Edelgassen Asdeeltjes

Totaal:

l

M

in

kg/s

Cl

in

kW

o

')

1 (1

20

C)

M

Q

) ~

₃₀₀

137

15

6

90

468

58

1

60

28

6600

2

1

2363

7

400

0

,

85

426

667

83939

6

(1

20

c)

M

Q

4

300

1

3

7

1

5690

468

58160

28

6600

2

1

2363

7

4

00

0,05

23

666

83536

') ,..., ,..., '""I '""I

,.-.,

f'"', f'"',

2

(1

20

c)

3 (30

c)

4 (65 C

)

5

(20

c)

M

0.

M

Cl

M

Cl

M

Q

8

304

8

3

25

266

3320

7

266

₇

₂

₁₉₄

₀

_{, 15}

₁

₃

0

,

8

4

0

3

0

,

8

403

27

4

33511

274

72519

0

,15

13 - --- -- - --- - - - -

-7

(65

c)

8

(6

5

c)

9

(65

C)

10

(65

c)

M

Cl

M

Q

M

0.

M

0.

8

325

1

2

475

₈

₃₂₅

137

8095

468

30420

266

72

1

8

1

294

7

6622

0,15

41

266

7

2222

2

1

11

94

7

227

0

,

05

1

4

0,05

14

0,05

14

i I I I

274

72506

940

117

0

47

0,2

55

27

4

7

256

1

I

':)

o

Apparaa tstr oom

f

Componenten

Citraat

H20

802

NaOH

Totaal:

...

A

Dpar

aatstroom

,

Componenten

Citraat

H20

802

NaOH

Totaal:

M

in

kg/s

Q

in

kW

o

()

11

(6

'5 C)

M

Q

92

1

20

1

5

9

40

2560

41

1

1

1

63

38

1

0028

-1074

2

7

82

47

1

6 (73

c)

M

Q

92

1

3505

940

286884

4

1

80

38

1

1273

1074

3

11

8

4

2

.' Ï ...

"""

,...

_"

I"".

,...

('"

12

(

65

c

)

13 (101

C)

1

4

(65

C)

15 (98

c)

M

Q

_M

_Cl

_M

_Cl

M

Q

9

2

1

2

0iO

6

1

80

1

0

92

1

813

1

9110

25

5935

62

7

170

69

4

9

40

389700

2

,7

1

09

4

245

38

1

0022

25

6685

38

14

362

1070

2

77967

716

1

85498

1074

422438

17

(

88

c)

18 (

65

c)

19 (101

C)

20

(101

C)

M

Q

_M

Q

_M

Q

_M

Q

3

1

5486

31

4005

92

1868

6

4 808

313

116138

3

1

3

8534

7

1

002

424713

45 131987

1 ,

3

71

1

,

3

54

4

252

13

1+649

13

3343

38

15597

I I I I

,

358

12

63

44

358

92

749

1132

458

996

53

133047

.

I

")

o

A pparaa

t

st-

oom

f

Componenten

Citraat H20 802 HaOH

Totaal:

--Apparaatstroom

,

Componenten

Citraat H20 802 HaOH

Totaal:

M

in

kg/s

Q

in

kW

o

() 21 (101 cJ

M

Q 10 2020 101 1675!l4 1 11 169604 26 (101 c)

M

Q 92 18686 940 399500 38 15597 1070 433783 '1 ...

_"""

,.-.., ,.-.., t"i

-

.-.. 22 (101 c) 23 (101 c) 24 (101 c) 25 (101 c)

M

Cl.

M

Cl

M

Cl.

M

Q

6 1212 6 1212 4 808 4 808 56 147625 56 24001 45 21381 45 19960 4 252 I 62 148837 62 25213 53 22451 49 20768 27 (101 C) 28 (101

c)

29 (101 c) 30 (93 c)

M

Q

M

Q

M

Q

M

Q

62 12458 30 6228 62 11408 0,6 1431 627 266333 313 133167 627 247250 4 252 25 10398 13 5199 25 9448 4,6 1683 714 289189 356 144594 714 268106

-,

...

'-

o

')

"""'

,...., 1"", '-,

,....

,....,

.-, r""

A

eparaa

t

s1room

₃

_{1 (7}

₈

_c)

3

4

(

88

c)

3

7 (8

6

c)

40 (

65

c)

41 (9

6

c)

V

Componenten

_M

Q

_M

_D-

_M

Q

_M

_0.

_M

Q

Citraat

30

ln05

92

1

628

1

92

1

59

11

H20

3

1

3

1

02

17

1

i

940

349234

940

34

1323

28

4261

28

5226

S02

0,

2

8

0,2

8

NaO

H

13

4

1

20

38

135

90

38

13

28

1

C02

137

8095

137

1

2554

N2

4

68

30420

468

4

5058

02

2

1

1194

2

1

1

82

7

}i:clelg.§-s S en

7

22

7

7

6

11

-.

-Totaal:

_.

_-

₃₅₆

₁₁

₀₉₉₉

₁

₀₁₀

₃

₇

₉

₁

₀₅

₁

₀₇₀

₃

₇

₀₅

₁

₅

₆₆₂

44205

662

65288

:0:--ARQ~rQatstroom

-f

ComEonenten

M

Q

_M

_Cl.

_M

Q

M

Cl.

M

Q

Totaal:

M

in

kg/s

c

-"!~.,. ~-., .",-:: .• :~ ~ .~ •.. Y-~~ •• :~ • • -:.f~.\..· C-::,', ':'~;"-'" ~ -~:·:~"t:'--:\~:~~: ::~~.,,:::,:.1: ->.;.,:( ~

.á

<;:':'~~:' .~,.:-;~·~;~~;~.;,~::."·i:'::\~~·~ ~ t·:"l:.~~~ :~·::~~~·,,:·~:~1:~~0~1.~;;1:~~ ~t~· .~";" ··:·.~.-:··~~·~·J.;2·:;·!~?~~/'~<~;ij .~~ •• ::':~.~"~: • : • •• 4 __ ~~ __ "::';~'<-':::.;':":~.:".'' .:: w . . . . J . .. . ~ • • • •• ' •• ' ' , - ' ; .

"··:":~;:è·d

:!

i~\.:;,:;:: ~·:t2:::;

.

~:,:

;

7.):~~~

~

:

~

0:::~j~~::'

,

~;;~:~·;.<:t~00Z:~~~Ii.i;!X~~J;;';~.~;:ji~:';~:~~·~;

..

;·::.~;::.:

( ( Hoofdstuk 9 (

Economische aspecten.

c

( (

o

o

c

o

o

( ( ( ( (

o

o

o

Delfts Citraat Proces. Economische aspecten

9 Economische aspecten.

Page 40

De ~ruotste post voor investeringen wordt gevormd door de materiele kosten

(H2/3) waarvan de helft wordt gevormd door apparatuurkosten. De nu

vol-gende schattingsmethode CLang) berust OP dit gegeven. De Lang-methode

saat lJit van de prijzen varl de divel'se apal'aten zoals dezEc' aarl de fabriek

geleverd worden (ongemonteerd). Deze worden dan met een bepaalde factor

vermenigvuldigd. De berekening van deze Lang-factor is door Holland ver

-beterd OP basis van gegevens van ChiltOfl.

Lang-factor = 01 x 02 ~ 03

01 = 1,45 VOOI' vaste-stof processen

= 1,39 voor gemengd"" processen

= 1,47 voor gas/vloeistof processen

02 en 03 worden als volgt he rekerpJ:

02 = 1

+

fl

+

f2

+

f3

+

f4

+

f5

03 = 1

₊

fó

₊

f7

+

fS

De factoren fl t/ru f8 worden gegeven door Holland (lit. 29). Voor de

ber~kenin~ van de Lan~-factor blijkt de fabriek uit twee delen te bestaan.

Het eersLe gedeelte, de absorber sectie, omvat de absorbers met daarbij de

kuelwater-rec~cle stroom en de ventlJri scrubbers. Het lweede gedeelte, de

stripper seclie, omval het overige deel van de fabriek. In de volgende

t abe I z i Jrl de f acta ren voo ï' he i de sec i e'i> aange!'leven:

i Absorber sectie I Stripper Sectie i

01 1,39 1,47 fl 0,25 0,35 f2 0,08 0,08 f3 0,1 Od2 f4 0,25 '" I""\c:" v,.::...; f5 011 Od fó 0,25 0,3 f7 0,05 0,05 f8 0,25 I 0,25 I G2 1,78 I 1,90 03 1,55 I 1,ÓO I I I ---1---1---1 I I I Lan~-ractor: 1 3,84 I 4,47 1

.

....

". "'

-c

( ( ( ( ( (

o

o

o

, : .. :;.',:. ','" ~.' _ # . # ~ , . . • • , . , ' . .- .'> - " ' ',. ~ ..

Delfts Citraat Proces. Econollli sche aspecten

De totale investeringskosten kunnen nu als volgt worden berekend

(~ie ook de appardatspecificatie in biJla~e H.):

Apparaat 1 Aantal 1 Prijs/stuk 1

1 1 [Dfl.J Warmtewisselaar Hl 3 183.000.- 1 POlhP F'3 2 27.000.- 1 VOO I' raadva t V4 1 122.000.- 1 SLoffiHer H6 2 161.000.- 1 1 Absol'be r T7 1 3 i 447.000.- 1 ---1 Absorptie sectie: 1 Lang-factor: 1 Kosten:

Apparaat

1

Aantal

1

Prijs/stuk

1

1 1 [Dfl.J 1 Wachttank V8 1 408.000.-F'lateflwarllltew. H9 3 540.000.-F'latenwal'llItew. Hl1 1 505.000.-POIRP P12 4 104.000.-S tOOlllS L ri ppe r T13 1 455.000.-Ve nlafilpe I' H14 1 213.000.-VlsL/:dëiS scheider V15 1 50.000.-B Ij i z ~ n wa,' Ol te \4 • H1ó 1

267.000.-Luch Lkue Ie,' H17 ?

Kristallisatie-secLie 1 óOO.OOO.-Wót:ht i:.ank V19 1 277.000.-PÛ~IP P20 4 93.000.-Brdndel'i:.Je F21 1

150.000.---1

Stripper sectie:

1

Lans-factor:

1

Kosten:

i F'akking 1 inhoud I priJs!1II3

[11I3J [[lfl.J 1 Ab."o I'be I' I 3990 740 1 Stripper 1 1220 1 740 1

---1

Stort kosten: 1 factor 1 Kosten Totaal [Dfl.J 549.000.- 54.000.- 122.000.- 322.000.-

1.340.000.-

--- 2.387.000.-3,84 ;< 9.166.000.- (Ai Totaal [Dfl.J 408.000.- 1.620.000.- 505.000.- 416.000.- 455.000.- 213.000.- 50.000.- 267.000.- 600.000.- 277.000.- 372.000.- 150.000.- --- 5.933.000.-4,47 ;{ 26.521.000.- (B) Totaal [Dfi. J 2.951.000.- 902.000.- 3.853.000.-1,2 ;-: 4.624.000.- (Ci Page 41

( ( ( ( (

o

o

o

('I .. '.: ':.:-. - ''"'>.' - . . 0 " " ,', \," , .. ' ... \: ~ ... '. .:/ '-'--. ';.~', . -\ ", '-..

:,--.'<:

;~~

:

.. :

"::,

~

~;~~::'~.7~·

;:/::.:

.:"::'::.:~:;: .4:~>

."._

<~?\~~:;ij?:f'

.:-\ .

~

:P;;":::' )

':·::!:":f;"t:.:~,:

,' .. h .:ti

'.~.:

..

'

:.

;,:'..

;:·

.

;.;:~<;:

..

~:~;\:';.;;;~:~:i!i~,:~i;:Jir:t:iJ~\~E~Äm:~~iZtI.0~s{ifi~~~Z~~

Delfts Citraat Proces.

Econo~ische aspecten Page 42 Subsidie I In aanvraag bij de I overheid Totaal [Ofl. ]

~.@@@.@@@.-De totale investeringen voor de installatie bedragen:

A

+

B

+

C

- D

= Dfl.

40.311.000.-(D)

(Hel ge~even bedra~ is het maximum, aangezien D nog niet

bekend is).

Enkele op~erkingen:

Voor de kristallisatie-sectie is een totaalbedrag geschat, mede aan de harlrJ van de kosterl die Flakt hiervoor opgeeft.

- De men~er MlO wordt bij de leidingen gerekend, en valt dus binnen de Lang-factor.

De gekozen units voor H17 bleken bij navraag verouderd te zijn, maar de kostprijs voor het nieuwe type kon uit de oude geschat worden.

- De kosten voor de brander F21 worden arbitrair geschat OP

150.000.-- De kusten van de electrbstati5ch~ vliegds-vdnser M2 en de schoorsteen S22

Zl~n DIJ deze berekening niel meegenomen, vanwege de aanname dat deze al

bij eert bestaande centrale geplaatst zullen zijn. (of al in de begroting van een nieuw te bouwen centrale vallan)

- De ko~ten VOOI" het pakking-materiaal zijn niel met de Lan~ faclor

vermen-i~vuldi~d, daar dit niet reeel is. Voor het storten is 20% van de

aan-schafpriJs gerekend.

- Er is ~een opbren~st gerekend voor de gevormde produkten, alhoewel de

( ( ( ( ( ( () 0

o

o

Delfts Cilraat Proces. Economische aspecten Pase 43 l- Il- III-Grondstoffen en Utilities

naam hoeveelheid prijs kosten

1

1

[Ofl./h]

1

1---
---
---
---1

1

stOO1l1 56,2 ks/s 123623 kW th

1

1

1

1

=46978 kW e ' I

1

1

1 1 \~7

__

~~ntl~ . I 3288.- __ --1 ---I---I---~----I---1

koelwater Hl

1

466 om3/s

1

$071/1000 sal

1

I

1 x2 (schaars) I 1 1 = Dfl 0,14/m3 1 235.- 1

---1---1---1---1

citraat 1 24 ks/h 1 Dfl 2,80/ks 1 1 1 1 (lit. 34) 1 67.- 1

---1---1---1---1

electricll.

1

1490 KW

1

Dfl 0,08/kWh

1

119.-

1

(pollIPen) 1 1 (interne k.) 1 1

---1---1---1---1

NaOH 75 ks/h 1 Dfl 560/ton 1 1 (lil. 34) 1 42.- 1

---1

Totale koslen: 1 Dfl/h: 3751.-Hoeveelheid Personeel.

Volsens Wessel relatie (lit. 35) zijn bij een productie van 600 ks/s ~ez­

uivt'l'd afsas v~l~·""'l;ta;;-(I 63 Illan nodi:3. (Dit is overdreven veel)

De SLein relatie (lil. 35) saat niel op, daar de plant te klein is.

Sta:3e ervarins (Shell-Pernis): Per 5 proceseenheden (stappen) zijn vier

ploesen van 17 man noois. De proceseenheden worden :3eachl van

vergel-iJkbare afmeilnsen te zijn. Ons ontwerp bestaat uit 2 1/2 proceseenheden

(slappen).

aanname: 17 x 0,5 >: 1,2 -= 10

Een reeel aantal zal dus neerkomen OP vier ploesen van 10 man.

70.000.- per Jaar x S werknemers per functieplaats =

Dfl. 14.000.000.- per Jaar

---;L---(

<.

( ( ( ( (

o

o

o

·A~ •• ./"~'.' . •• '.;.~·.·1 •. :.~·, . . ~'.""' .... :: '.~ .,: .... ::..:~ •...

Delfts Citraat Proces.

Econo~ische aspecten

Totale jaarlijkse kosten.

=========================

PaEle 44

De totale jaarlijkse kosten zijn Elebaseerd OP 8000 draai-uren per jaar.

A-

Uti l i ties

₊

Grondstoffen

30.008.000.-B- Onderhoud (37.)

1.209.000.-C- Loonkosten 14.000.000.- _

D- Belasting, verzekering etc. (1,57.) 600.000.-E- Overhead (607. van B

+

C)

9.125.000.-F-

Capital Charge

5.360.000.-(rente 127., afschrijvinEi 20 jaar, annuiteit 13,4ï. (li t. 35) )

Totaal

60.302.000.-60.302.000 : 8000

=

Dfl. 7538 per uur. kosten:

Ter vergelijking:

De nu volElende tabel geeft de kosten van de verschillende rookEiasontzwa-velingsprocessen weer (lit. 8):

condities:

500 MWe centrales; 1982; kolen 3,5 7. zwavel.

Gezien de dramatische stiJElin~ der crude-oil-barrel prIJS (indertijd $13 --) $28), zijn de toenmalige bedrijfskosten (1978) niet om te rekenen,

daar de ener~iebiJdrage hierin voor de diverse processen niet nader

ges-pecificeerd is. proces Investeringen

1

I

[Dfl.J

1

---1---1

kalksteen/slib I 127.000.000.- 1 kalk/slib 119.000.000.-dubbel alkali/slib r,alksteen/gips zw ave lzuurh!i ps natriulllsulfiet/ zwavel lI1agnes i unIO!-: i del

zwavelzuur

Delfts Cit. Proc.! zwaveldio:üde

Delfts Cit. Proc./

zwavelzuur 112.000.000.- 142.000.000.- 105.000.000.- 148.000.000.- 142.000.000.- 40.000.000.-ca.