,.
,~.,~J
F A B R I E K S S C HEM A •
ZWAVELKOpLSTOF FABRICAGE
'"
I
I N HOU D I. 11. 111.
IV.
V. VI.
I nleiding Bereidingsmethoden. Keuze van de te e;ebr1.liken methode.
Schema en mroeriaalbalans, Berekening warmte en energie-bale.ns , Bibliographie •
..
A. Schoorl C • H. Bu sohme. nn •
- 1 -
I N LEI DIN G •
I.
========~~= = ====~a~.
(De get'lllen tussen haakjes verwi .i zen na9T de bibliographie.) De opdracht l'V'as een berei.dinl1;smethode voor ~rondstoffen
enerzi ids de zwavel, die
ijzeraarde der
~asfabrieken ,
~ev~ oYmen
anderzi;ds een
C~
te ontwik'celen met al s
kan worden uit de afgewerkte
~eschikte
koolstofhoudende
grondstof. Bij de bepal
in~
ve.n dB p:rootte van de proc'luctie werd de hoeveelheid
zwavel, die in Nederland op deze wijze l)eschikbaar kO"j t , als maatstaf p;enomen. We vonden hierover de volgende gegevens . Da hoeveelheid zwavel R;evTonnen uit 100 m~~ ruw gas is 700 g (1). Totale
hoeveelheid 2;as in Nederland uit steenkool geproduceerd was over de maanden 120.000.000 m3 ,over een heel jaar dus ca.
December 1947 en Janueri 1~48 600.000.000 m3
kleine
me.r~e
(2). Hieruit wordt dus
ca. 4000 ton
S gewonnen. Om een
te hellben, is de C2.G -productie gebaseerd op 3.'500 ton S per jaar.•
of. 4150 ton Csa • Als tweede
~ondstof
ke.n in het door on s toegepaste proces af'valcokes
e;ebruikt worden . De pri.is hiar,ran is Ol1 9."P''T1'eer 60/Q
'\Te. 11
de normale industrie-
cokes prijs (3). Het. tegenwoordi
Co.~-'Verbruik
mo~t geheel ~eimporteerd worden
Il.
BE R EI
in Nederland is ongeveer 7000 ton. Dit
(3).
DI~I}
:;l"..ETHODEN .
In Duitsland "aren tvree methoden in gebruik , n .l. het Zahnproces en het l. G. proces . Beide make"'1 c::ebruik van houtskool en zwavel, die ze laten reageren in retorten, die van buiten af mot
!!enenltor~as
verwarmd worden .
Het belangrijkste verschilpunt. is de wijz!'l van zwavelinvoer in de ratole n. Bij het Zahnproces 1J!'ordt de zwavel vloeibaar in de retort f,!;ebracht , in een in da retort e:Abouvrde zW8velverdamper. Bij het 1. G. proces
1'r
ordt de zwavel
buiten de ret.ort. verilempt. en al s m'Brverhit.te demp in de retort gebracht (4),(5),(6),('1),(8),(9).
In Italië en Amerika. waren tl.nr.loe:e berei.01."'o;srnethoden in gebruik,
2 -
echter met electrische verhitting der reactierublte. Ook hier dus houtskool al s tweede e;rondstof. Als koolstofhoudende grondstof kan ook het z... rare residu ven kraakprocessen g;ebruilrt. worden (10), evel"lO.ls CE.&.UI) Bij de eerste e:rondstof is het proces anE\looe; aan de
e~rder
'!enoemden,
bij hHt tweede 'Wordt C!4, Plet z\';sveldsrlp over i .l zersul fine ~evoerd (11).
Ook coke s kan
COS gevormd en CO. Het C03 "'\'"ordt in de tweede re8ci~or verder Ol"'l~ezet in C~ + CO (12). 29. Zwaveldamp + onderme.&-t hlCht o"'er doeiende cokes leid!'m (13). Dit
is in ' principe natuurlijk an~loog aan (le.). 3e. Over,rerhitte z'"rwelde:rp in contact brena:en met voorverhitte fijn verdeelde cokes in quasi vloeibarA toestend (fluidized) (11).
KEU Z E
lIl.
V A N
D E
T E
GEB R U I KEN
==========~=~===~========~==~===~====~~c===~=~===
METHODE .
De keuze
~eschiedt
uiteraard op zuiver economische gronden. De fac-
toren die hiorbii een rol spelen, d .; n o.A..: le. Moe:elijke grondstoffen en prijzen 2e.
Ene r~ie
d~arvan.
en warmte economie
3e. Ko stan apperatut1!" en srheidsi!"'+:ensivi teit.
4e . So ciale overwegine:en (veili~heidsma 9 tre~elan). Het wil ons 'Voorkol"len, dat h9t hutst is, en wel om de
vol~ende
la. Bij de keuze van de
~enoemde
proces het
~nsth;st
re d enen: ~ondsto :· t'en
zijn ""re wat de zwe'Vel betreft 'liet
vrij. We kunnen dus slechts de koolstofhoudendfl grondstof kiezen. In het bedoelde pro c es ka.n men e;ebruik maken van afvalcokes Lp.v. industriecokes of houtskool. De prt .i i van deze grondstof'~en is momenteel (3): A!.'ve.lcoke s
f. 215,80
ton
Industriacokes f.46,50
ton
Houtskool ca. f.100.-
ton.
----- --------------
De door ons te
~ebruiken
:)
verrewe~
grondstof is dus
het goedkoopst.
Met opzet is hier de 'Voorkeur gegeven "an cokes boven a8.rdol ieproducten, omde t men ook voor de andere grondstof a fhanke li.-ik i s
v~n
de g:f; sfsbrieken.
Het Hikt dus niet gewenst mede van de a: rdolie-irdustrie afhankelijk te zijn. 2e. Door de wi jz e van verhi tb:m van de reactierui1"lte , n.l. door gedeelteli .ike verbrending ve. n de cokes in het apparaat zelf, zi .i n de vrarmtever1 tezen tot een minimum beper1ct, ter'.'ri,j 1 met het. ontwi .ikende hete e:eneratorwa.rl>1U . ~
gas juist voldoende
kan worden
ope:~""ekt
om in de behoefte van het
bedrijf te voorzien. Het zelfde kan hereikt. worden met electri sche energ:ie (n.l. verwarminI!; van het. appar e.at van binnen uit). Dit is verantwoord op plaatsen waer electrische
ec~ter
ener~ie
slechts economisch
zeer goedkoop is, dus niet
in Nederland . Het mechanische energiever1!ruik is hoger dan bij de Duit.se processen . De kleinere warmteverl iez en Maken dit echter rui mschoots goed. 3e. Door het grote oppervlak vsn de cokes, en de dae.r door zeer kleine contacttijd, kan met een k lei ne reactor worden
volst.a~l!1.
De verdere nppara-
tuur voor de voorbere idi'1g der grond .,>tofren 'n de zuiverin;: VB.n het p roduct is voor alle processen
on~eveer
gelijk. De :reactor is dus bepalend voor de
verschill en in apparatuur .
Bi'; het retort proces heeft man voor een zelfde productie 8 retorten nodig met. same n een ruim vier maal z o . ~rote i~houd (5 j . 49 . Een bele.ngrt ik v oorde e l _ al". de
hij e;eheel
8r~esloten
~ekQzen
apparatuur is verder, dat
is, en cont inu in bedrijf kan bliJven , omd st de cokes
h ier quasi vloeibaa r, door leidingen/kan worden aangevoerd , en de as ook nu en à~n kan worden afgeblazen. De kens op lekken en dr."rdoor op vergirti~ing:
en ex plosie is den ook veel kleiner dan hi4 ennare appar eturen. Terwijl
bov endien hierdoor
~een C~
verliezen optreden , zoals vooral bi ,j de Duitse
retor"en het geval is bij het schoonmaken der apparaten. Deze moeten dan n.l. ~e heel buiten bedrijf gesteld worden (4 - g).
- 4 -
IV.
E N
SCHEMA
MAT E Fi I A A L B ;. L A N S •
============= ~=~ ==~=========~C==================_=e=
De getallen corresponderen met die op het e;etekende schema. 1200 ko,:.
e.fg~erkte
ijzer!larde
in een kruisslagmolen , waf,r
(Je
~or' J t
via. een transporthand ae.nge\oerd
ç:rovere stukken fi 41'1 Irpmalen l"orden.
IJ)
Via een JacobsladdetGy!Tordt de ~ema.len i.izereerde hoven in de extractietoren (3) gevoerd en in te~enstroom uit ç;etrokken met CS"
Dit wcrdt door
pompje (4) a9ngevoerd. Als extractie-duur is ca. 2 uur aani':enomen. In het apparaat zijn
}4.
horizontale platen annl1:ebracht op een onderl inge a.fstand
van 30 om , waaro'l7er het. materiaal
\iP~
binnen naer buiten en terug , al ter-
nerend wordt gescho,' en met behulp van op de centrale a.s roterende 'armen. De verhli.ifti .j d per plaat moet dus din ~:o
is steeds
~ = 170 14
kg:.
mat.eri.0~1
= 8,5
minuten. Op elke plaat
aanwezig. Bij een
omwente1in~ssnelheid
dar annen van 1 o.p.m. noeten de schoepen zo i':esteld worden, dat bij volle belasting der platen 20 ke:./minuut 1Vorut doore;eschoven.
De zwavelhol.l dende C~ wordt bovenin af gevoerd door een overloopbakje . ( ). De oplosbabrheid vs.n zwavel in C.::)...,; is bij 20
0
C. 30 g /100 g.opl. We hebben
8.(1r1C"el'1orten, dat in het on g:unstigste geva.l een oplossing- va.n IR g. zwa.vey
lO)~opl.
wordt verkrep.:en. Er moet dan
3500.60" .. 480 kg: .:/hr worden opgelost. 300 x 24 - /
Hiervoor ià dus nodig!§2.. x 85 - 2720 kg. C~ / hr. 15 N.B. Het zwavelgeha.1te "an i.jzerwae.rde is genidde1d 40;.0. Dus 4BO kg. cl in uitgetrok~en
De
f
x 480 ,. 1200 kg. i .; zerPf rde.
i:jzer û'rde met ol'\nhpngende
C~
(dit vTordt Q:eschs.t op
720 kg.) wordt weer "da een JucohslH.dder ('iJ onhoogge~J o erd in een vecuum drog:er (6). Dit appancla t is ~tlQ: ericht al s (3), ctoch de platen lig:gen hier op dubbel e afstand. Via leiding(6a)wordt hier voor'\"er"'Tarmde st1,kstof (ce. 90
0
C.) in!':6bla.zen. De C~ damp vTordt met de stikstof sf!rezo .e;en via
een condensor (9) door een N as h pomp (10) M D 761 . De nif3t. !!econdenseerde gassen worden afe;evo F;rd !'IR"r de centl'e le anunoniakkoeler (42). De stikstof' wC'rdt vandaAr ~e er ,ia een VOOI'\'armer en blower naflr (6) terufI;e;e".oerd. De p:edro0to:de i ;zeras rde weer
terug~evoerd
~·'ordt.
worden na8r dp.
onder uit het toestel afr;e'Voerd. Ze kan
~p-sfabrteken.
-
De oplossing ':Ta n zwavel in
C~
.C; -
gaat ,'ia leiding (7) naar buffervat (11)
en vendaer naar de indamper (13). Hierin v, ordt eni~e tijd de C~ afi!:edestilleerde De damp wordt in( 1.'3) gecondenseerd en de vloeistof teruge;6voerd naar (3) via leiding (8). De niet gecondenseerde ~ass.n gp ~ n weer naar de centrale 8.lIl!l1oniakkoeler (4-2). -vvanneer op deze wijze de destilleerketel half i!:evuld is met ee :'1 bi.; de kooktemperatuur "Verz!'\dio;de oplo ssine: ven S in C3.3 , wordt de te-operJl.tuur l e n'!'z8.am opgevoerd, terwijl
~een
nieuwe ver-
dunde oplo ssing: wordt toegevoegd. Deze wordt. dan t i,jrielijk in lhlffer"Vat (11) opgeslagen. Op deze wi .ize k an elle
C~G
afp;edestilleerd worden, zodat tenslotte
gesmolten zwavel in de k etel Rchterbli.irt. Deze wordt de_n onderaan de ketel afgetapt en 0p';evangen ln pouten vormen (14). De zwavel heeft een zuive)'heid van ca. \99 iÓ en kan direct in het proces gebrulJct worden . Ze wordt hiertoe gehracht in smeltpannen (16), die alternerend in p.:ebrui.l( zijn en e:ewld worden. De vloeihare zwavel loopt vandee_r door een leidine: in de verd rmper (17) en oververhitter (18), die gettookt wordt met een deel "Jen het o;eneratorp-;BS uit de ma.ctor (36), dot via leiding
(33) '\'ITordt a.anp;9vo ·'rd . De ovvrverhitte zwavel (900
0
C.) wordt via leidin~ (32) naar de reactor
gevoerd. De CO aenvoer wordt automatisch /teree:eld m. b . v. een thermoëlement op de afvoerleidine: ven de over'1:'erhitte zVTaveldnmp.
Cokes
voorbewer ~ in~.
De cokes wordt via. een tre.nsportba.nd (20) aene:evoerd en door een crusher (21) word&n de p-;rotere brokken kleiner gemalen . In een Raymondmolen model
0
0
(23) wordt vervole:ens de cokes fijngemalen, zoda.t 90% door
een 200 mesh zelf passeert. De fijne deeltjes worden met aen luchtstroom, op~ewekt door blower
(24), meegevoerd en in de stofafscheider (26) weer van
de lucht ~escheiden. De lucht wordt via leiding (2-'1) weer onder in de molen ingevoerd. De ooedercokes valt in de hopper
(27). Hieruit
v~rdt het via een
transport schroef (28) gedoseerd in de valpijp (29) ~ebrpcht. Door leiding (31 wordt het ds.nmet een minima Ie hoeveelheid lucht, n.l. 1,3 m3 per ton poeder
- 6 -
cokes door blower (30) in de reactor ~ebracht . In de reactor wordt een deel
v~m
verbrand. De voor~ew 8 rl"1de lucht (700
o
de colces met
voor~91J'Tarmde
lucht
C.) wordt v9rkre~en door deze via
een blower (34) te voeren door een warr'tte uitwis selaer (3.'5), waer een deel
ve.~
de warmt.e van het uit de reactor ontwijkende q;eneratorgfls wordt
0pr:enomen. De reactor (~6) werkt nu als volgt: De coke s met. de voor'\"erwarmde lucht wor\]t ?;ebracht in ruimte e. Hieruit wordt het via een zeefplaat. 1n de bovenste verhrandi".! !!sruimte t?;ebracht. Intussen is de zuurstof' uit de lucht op!!ehruikt door de reactie 2 C + 02
-> 2 CO + Q •
De resterende cok es + as "rordt van de p.:assen · ~escheide~ in de cycloon f en valt vis. sh.nàpijp (d) naar de bovenste reactieruimte. Hier verbindt de l eatst.e zWll vel zich met de co kes tot C8..,:. De resterende cokes valt weer via standpijp (d) naar de 2e. reactieruimt~
9l'Z.
T"e ar de eerste, waarin de
oververhit.te z"raveldal"lp vlorät I!ebracht. Het spreekt vanzelf ds.t een overmaat C gebruikt
mO'3t
""-oroen. Dezp doet. n.l. dienst a.ls vrarmt e-overdra p.;er
van verbrendings- ne. !'l r reactieruimte. De reactie C + 2 S 110di~e ~armte
endothern, zcdet de \Toor de reactie De temperatuur in de reectieruimte
de verbr8ndin~sruimte maximaal 1000
Ir... moet~~inste~N 0
----:t
Ca..a is n .l.
aangevoerd !'floet "\'lorden. 700 0 C. bedragen, die in
C. (Zie ook berekenin~). In de stand-
pijpen wordt steeds 9~n kleine hoeveelheid stikstof q;eblezen (b) om te zort;en, dat e;een
!'.;E\5
sen met de
001.::135
mee!!:9voerd worden
Onderin het. appar88.t wordt "Teer de minima.al
oml a
benodi~de
lucht ine:eblazen.
(aj om de rondcirculerende cokes in quasi-vloeibare toa atand omhoog te voeren naar de
verbr nnJ in~sruimte.
Nu en dan kan
d~
gevormde as door af-
sluiter (c) verwi ;derd ·worden . De e:evormde C.:t vrorc't met een temperatuur ':sn ce. 800 0 uit de bovenste reactie-ru imte a f!';6VOp.rd. hij pas seert eerst een warmte wi sselaer (37) wa8.rin het ketelwater nodig voor de stlomproductie, wordt 'Voore;ewarmà en wordt, daar na geco1"ldenseerd in condensor (38). De niet ~econdenseerde gassen e;aen weer nBB.r de amr'lo niekkoeler (4.2). De ge condenseerde vloeistof', die nog
7 -
wat zwavel kan bevatten, gaat via buffertank (09) narr de destilleerketel (40). Hier wordt de C.;..... '1reel' afe;edestillep.rd, totdat voldoende z\'Tevel in de ketel is verzameld. Dit, wor,-lt dan op de hekende wi,i za teru!!f!:ewonnen.
De C%-uamp wordt
~e con denseerd
in condensor (41). De zu'Î.."ere C~ gaat
naar de voorrs,e,dtank voor 9flever i _"g, niet geccl"'denseerde damp wordt weer naar
na
centrale koeler
tot ca. - 30
0
~evoerd,
waar met behulp van verdampende 9.l!I!"!.oniak
C. gekoeld '!'rordt. De vloeiat.of e;eet terue: naar. de CSa-
destilletieketel, de gassen, stikstof in hoofdzaak, gaan terue: naer de vecuumdro~er
en de roactor.
- 8 Materiae lbe.lens.
Toestel(3j •
.!!!. pa r c~
ill..
uur
cs..,
3440 kg.
ijzer-1200 kg. aarde
per uur
+ S
2720 leg + 480 kg
ijzeraD.rde +
C~
720 kg + 720 kg
3440
4640 kg.
Toestel (6).
ijzeraarde + ~
c~
1440 kC;
10 m;:3
ij zere.s.r de
720 kg
C~-de.mp
720 kg 10
N.,:•
erf
Toestel (13).
CScl + S
2720 kg + 480 kg
c~
de.mp
2720 kg
s
s
480 kg
c~
5'70 kg <; 6..3
CO
ft4. kg.
S-o
c
2~
~
2~
13
kg kg
180 kg.
+ 1200 = 4640 kg .
.~
.\
\
- 9 -
Aanvulling Hoofdstuk IV. Mat'riaal 'VS.n de reactor. De reactor bestaat uit een detstg.lcn mantel, van binnen bekleed met
carborundumtee:els van 1 inch dikte. Deze tegels z i.in n.l. zee r bestendig t.o.v. corrosie door C~- en i3-damp hij hoe;e temperatuur (15).
/
De platen en standpijpen zijn bekleed met een dun laagje Al (/1) en op deze wi.jzetegen corrosie besohermd.
v.
B ERE KEN I N G • .=~=============~====2
(Warmte belans van de C% -fabriek) Zoals we reeds eerder in het v e rslae; vermeldden, is de wijze van verhitten ven de rea.ctor zo, ds t hierbij, behs.l ve de voor de rea.ctie benodigde we.rmte,
tev~ns
een hoeveelheid generatorgas g;evormd wordt. Deze kan elders
benut worden voor warmte en/ of energie lever ing. Om na te gaan in h09"\'srre de generator gasproducti.e toereikend is voor de re st van hElt hedrijf , i s het norHe: (leze p r oducti A te berekenen. We kunnen dit doen uit de we.!"!lltebala.ns van de re!cto:ç. schematisch
We hetrekken de warmteinhoud van iedere
:":.- x::r:
C+<,-,c.>
L.5;J.
/ 'j6oo~
. Jt>
post op 68 D~n ~eldt '\
0
F.
: ~Î
input .. output.
I + II + Hl + VII
~ysische 1!ege~ens
(/'Ï).(tlY)
=
IV + V + VI + VIII.
- 10 Soorteli ,jke warmte van S damp
1600° F 68 - lÖ ,5 0° F
0 , 35
'I
= 0,26
I1
It
"
"
"
11
O~ 1 ~00 -
1800° F
"
!I
"
1\
1300° F
"
"
"
lucht
1300° F
Ol
0,27
"
"
"
"
"
1500° F
z::
O,!31
"
"
'I
"
CO
1800° F
= 0,30
"
"
"
"
C~
1500° F
= 0,19
"
"
"
"
CO2
lO00 o F
.. 0,27
'I
.. 0,32
"
cokes
rt' (cl + /2 sj
= 0,27
F
° F.
"
, // / '
-;>
' Ci
(2~cJ+/ Ó2''1' ~;>'',2 1
0
:I
l'b
/J °C
Reactie w8. rmten.
fi-(
BTU
11
2000
"
= 0 ,14
~
-
~2,OOO ,
C ) + 4000 BTU hb
,
,:
~
BTU 1100 lbs Cs,.;
C
-'--------. (S'0é-
~-~
/
I
l'
De hoove elhe id cokes per uur is x Ibs.
Bij fig. 1. l • 0
x x 32 x 0,2'7 x 1220 x 4 , 3 • 1890 x 24
I I '"' -
III • IV .,
v= vI
:I
VII •
1060 x 0,14 x 1580..
'k x
BTUj hr
234000 BTU;hr
32 x O,~O x 1~60 x 3 ,3 ( !\,)' +
1260 x 0,19 x 1~00~ = 335000 BTU
h
x 28 x 0,30 x 1760 x 2(CO)=
=
hr
52000 x 12,6 = 655200 BTU/ hr
-4000x"
4000 x
Hia~Jit
0'
64800
VIII •
2335x x
= 821000 :I
351 1bs
Cjhr
Berekening rondcirculerende hoeyeelheirl C. Voor de hoeveelheid C die ronn mo et circu19r e n ber'11l:enen
"'P.
hier
5304 1bs hr , en wel al s volrst; : Over gedra fSen "1o et. worden 655:'00 + 64800 = 720000 BTUjhr Da cokes koelt af van 1830
0
F op 14'10 ° F, dus
.J t
"" ~60o F.
De zwave l levert bij afkoelen tot 1470° F 1060 x 0,14 x (1650 - 1470) • 26712
BTU.
3!5S5x BTU .11~
--------- 11 De rest moet door de cokes Totale hoeveelheir:
V~Jn
y x 0,35 x 380 y
~eleverd
worden.
'-'erbranding skame r nae.r reactiekamer is y Ibs/ hr.
= '720000 = 5502
- 26'712
Ibs C /hr ,
De rondcirculerende hoeveelheid i s dus 5,)()2 - 198 Berekenin~
,5304 lbs Chr.
==
diameter reactor.
Voor de binnendianeter van de reactor "inden Ire bij een gassnelheid van 1 ft sec ... 0 , 3 m sec. een vraDrde van 130 cm. We berekenen n.l. voor het
480 kg hl'
a
~Tolume
van de e;asvormie:e zwavel
15 kg. mol hr •
15 x 22,4
X
~ = 1440
m3 / hr, dus
273
OIYP. doorsnede is dus 0.4 :: 1,33 uP 0 ,3
I'
.!!!Q.
z::
3600
0 4 m~ sec. '
0,6 .5 m.
•
Berekening warpteverliezen reactor . De wennteverliezen zi.i n berekend met hehulp ven figuur G - 17 (/6)
Voor wand uit meer lagen R •
.4)1'<1-
~ ..lvvo· hele
bL + k-. ~
~
et c •
11 La
etc. dikte der lagen in inches.
14. lis
etc. e;eleidingscoefficiënten
/.aJ1o{ .
l'
)J)O
liJM I.
/ JJ
:t..;()
der lagen. A.JIJ
_.~
3.-><.1
j)'v°,..c
7;..A-;O. Iror..>d..t
W4.l-1
M.
Als isolatie van rla reactor is aenrsena-nen: le. een Ie.ag: van 2 , '5 inch grove diatomeeën aarde 2e. een laa g ve.n 3 iach glasvJ'ol of slakkemrol .
We berekenen dan voor R R.
(zie tabel 1).
a+ k-+ b..+ 1L.,.1.+ L. ~ K2 K3 K4 8 '0
2.5. -.1L-.", 0,125.0,02 0 ,77 0 ,60
+ 3 ,2.5-
In fig. 2 lezen we dan 9 f', dat hij een temperatuur van 15000 F. ven de binnenwand, de buitenwand een temperetuur heert van ca. 150
0
F en de
- 12 warmteverliezen ca. 160 BTU/ s,", f't. hr bedragen. Tabe l 1. ~
• dikte carborundum te~els • 1 inch
"
stalen wand
tI
~
..
Kt
a
Ka
'"
diatomeeën isolatie- 2,5
d'
glaswol isol atie
=3
"
"
~eleidbaarheid van carborundum 1500° F = staal
" "
K3 •
K.a
.. 0,.5 inch.
.
1450
diatomeeën
F .. 25
0
F
500 0 F
daswol
ti
1000
0
8
'" 0 , 77 :or
0,60
(Z.ie tabel blz. 234 ( /6 ) ). Opmerking. Glaswol is verrevre,,: het bruikbaar tot ca. 1000° F
~oedkoopste
isolstiemateria.e1, doch is slechts
(/6).
We moeten dus een ander isolati emat.eriaal toepassen. Voor de tempsrnturen der diverse grensvlakken berekenen we (Zie
t:/ Ca. r
61>'-//"
() -
t'2 .. 1500 -
t~ 9~ Is.
---:(I4~ - .,..,..~tl...i..
Q=150a-{ x 160 ..
t 3 .. 1480
1 OOX
t. • 1477 =
965
De diameter ven kolom + isola.tie wordt 1400 + 2 x 5,5
=
tx
1480
tö
Or.1 .trek
Totale warmte verliezen
= 405
x 160
= 64800
BTU/ hr.
F.
1477°
F.
3 ,2 x 160
•
965
0
F•
5 x 160
•
165
3
25 a 1675 mmo
Opp er-r.lak ve. n de rebhte c:llinder is 600 x ,1)265 '" :n60 1 0 · _ = 316 se.- ft. Oppervle.k van boven en onderrlek is d.S .. 89 10 15 ~ .. 89 s~ ft. Totaal buiten oppenlak is 405 sq. ft
0
IK
160
d .. .5265 mmo
VIn
3 .)
ti = 1500° F
= / rOb f
ol (.,vvn
fi~.
0
F.
- 10 -
Warmtebalans van de luchtvoorverhitt.er. Om te extreme temperetuursverschillen te voorkomen, twe~
voorvenrarmen ven de lucht voor de reactor in We willen deze lucht van 68
0
we dus overdragen een hoeveelheid
~eschiedt
het
trappp.n.
F verwarmen op 1290 0 F. Hiervoor nosten ~ elijk
aan IJ
(fi~.
1) •
351 x 1890 BTU hr. Dit onttrekken we
8.8.
n het gas de,t de reactor' ver laat met een tempe-
eindtemperatuur van het
~eneratorgas
is dus t r:,fgez ien van warmteverliezen
\
\
\\
;).~1
\
X
~x 3,3 + 351 24
X
28 24 X
2
1311;:-~
Q
Nu geldt
= U. Opp
u .. t
.
.351 x 1890
1R30 -
=
~em .
(1.5)
5
gem. = 600
Opp
• t
( v5)
680000 3000
= 226
sq ft is 113 sq ft per eenheid.
Indien we 1,5 inch pijpen
ne~en
met
8 8~
lengte van 0 voet, dan
hehhe~
deze pi.jpjes ieder een oppervlak van 2 , ,'1 sq ft. We moeten dus minstens 44 pijpen in elke warmte wis selaar bouwen. Rekeninl!; houdend met warmte verliezen zijn tVTee TTarmtewisselaars van 450
l11J'!l.
d.iameter
a!'n~ebracht
met "'6 p ijpen elk.
ïlsrmtebalans van de zwavel-verdamper. We we het
bere" ~€'mm
hiertoe eer st de eindtempentuur t die we hereUIen als
~ener~tore:s
s met een bee:tntemperatuur van 700
o
theoretische hoeveelheid lucht. We nemen '700
0
F hierbij als basistempere.tuuT aan.
F verbranden met de
-----
--------
- 14 I
Verbrandine:s\"armte
~ I •
0
F '" -
Generator~as
ill x 24
700
Na
IV Verbrand e;as
-;>
~:
x ::S51 Ibs COf. + 351 x 10140 ih'U.
BTU.
3.560.000
II Lucht 68
111
x 3!H Ibs C + Of;
o
:0
CO;,
F
3
~~1 =
w
32 x 4,;) x 632 x 0,27 '"' - 350000 BTU.
O. ,x 32 :x: 0,29 :x:
lli. x 24
t :x: 6,6 .. llOO t1 t.
44 x 0,30 xJ t x 2 - 388 11 t.
fJ t = 2160
1488J t • 3.210.000 De temperatuur na verbra.nding
LJ
1.5
0
F.
dus 2160 + 700 = 2860
We willen dat de gassen bij t-tet ver laten ratuur van 1000
0
F hebben (kooktemp.
;l
"I!S
0
F.
n df3 oven nog een tempe-
is 835 0 F.)
Vie hebben dus een tempeNltuurverve 1 van het. gas ven 1860
o
F.
Vle moeten aan de zl'rsvel t .oevoelren 1e. voor oververhitten van 1060 1bs S van 8~5 - 1650 1060 x 0,14 x 815 = 121000
2e. voor ve rdampen
'V
1060
F.
hr
sn 1060 1bs S
Verdampingswarmte S
'22 , x
BTu
0
20.200
c
20.200 Cal/ mol.
= 303.000
32
Ca~/ hr =
1.212.000
ETU / hr.
Totaal dus 1.333.000 BTU / hr. Om dit te ber eiken moet en we dus inclusief de warmt e'lf el" 1 ~'-ezen , ~eschat op
167000 BTU
1.500.000 1860 :x: 0,29
:s
2'780 lbs vl3rbrs.ndgas leveren.
De totale hoeveelheid gas was
~!l (32 x 6,6 + 44 x 2) = 4;:190 Ibs. We moeten dus ~ x 100% 4390 verbranden.
:z
63/Ó van het generatorgas in de zwavelverhitter
1.'~
-
-
Met de verbre.ndinq-sge.s:san , die de zW9.ve1-verhi+.ter verlaten, wordt de zwavel
no~ ~esmolten.
Economizer in
C~
De warmte "'an de
afvoerleiding:. C~,
temper~l.tuur '~l an
1ie de reactor verlaat met een
1470 0 F, wordt be'1ut om het voedingswater voor de stoomketel te verhitten. C~
De
wor dt hi e rbij afgekoeld t. ot 210
o
F.
S.w. C% de.mp = 0,19. Hoeveelheid C,,",- is 1200 1bs; hr. Hierbij kont
dU3
vrij: 1260 x 0,19 x 1260 .. 302000 BTU/hr.
Hi.ermee wordt '''e.ter ope;ew~rmd van 12.ï - 210° F, dus 302000 .. 3500 Ibs water/ 85 / hl Wanntebalans v s. n verdere a.pparat.uur. Een deel va.n het door de economi zergel everde water wordt direct gebruikt voor de destillatie V1ln no~
besohikbare
~ener9tor;;as
C%.
Eel1
ander deel wordt met behulp
verwerkt op stoom van 4 at.rtl. en 300
Deze stoom wordt p;ebruikt voor desti llatie ven
C~
o
V!J.l1
het
F.
en aansluitend
opmr:nen en smelten VBn de zwavel. Voor de
1 lbs stoom van deze temperatuur is nodig
bereidin~ VRn
tilC;a..a-v,oiL
ca. 1100 BTU.
,;a-..Ht.O
{/~21J IJ,c
Uit het generator~as is besohikbaar hij e.f'koeling tot 300 (1590-2780) x
iJ
t x
$.W.
1610 x 2560 x 0,29
'"
We l{Unnen hiermee dus 1.200000
We hebben
= 1.200000
'" 10CiO lbs stoom/ hr
1100
0
F. BTU/ hr.
maken.
nu dus ter 'heschikkinc; 2410 Ibs water ", gn 210 0 F en 1090 Ibs
stoom van 300
0
F.
Bij condensatie bij 300
o
levert de stoom weer 1000 BTU lb. We hebben nodi:?;
voor verhitten en smelten van 1060 lbs zwavel bij 300
0
F
1050 x (300-125) x 0,5 + 1060 x 24 • 126000 BT~hr. Hiervoor is dus 126 lbs stoom
nodi ~
per uur. De warmte voor het verdampen
van de Cd.~ kan !;sleverd worden bij 125
0
F (kookpunt Ca.~
= 11.50
Bij afkoe1ine: op deze temperatuur komt beschikbaar 2410 x (210 -
12,)
z
204 .800 BTU/hr uit h8t ~ater
~64 x 1000 + 964 x (300 - 125) ; 1.132.700 BTUjhr.
In totaal dus 1.337 • .500 BTU jhr.
F)
- 16 Voor verdam.pine: van alle
C~
is nodig
~" fÜ44'O-} '~~~~102'COO'-BT'O---h~
(lJ.j-d'r 3'1~.)+ '// v) x / De hoeveelheid
C~
-2 .::: lcPS ~) .JJ
!3 ,--.,:!Jz,
die verdampt moet worden is 3440 lbs hr voor de extraotie
en 1258 Ibs product~.
-f-'IJtJ& uJ-e>t.e
~~~
/Y"7.j ~-. 1-t~~ ;~ ~~
~ t"t-~ I () Z ~Cvz~ (jvt.
Beschikbaar 1.132 . 700 BTU Warmte verlie?en
1. 132./00 BTU. We zien dus, dat de beschikbe.re warmte globaal gezien ,juist de gehele behoerte van de fabriek kan dekken . Het is dus niet mo!!:elijk gebleken ook dA henodiq:de ene rgie uit het. e;eneratorgas te betrekken
De energiebehoeften zijn:
IJzeraarde molen ... transport
6 P k
IJzeraarde extra ctie en drogen
6 P k
Blol' e rs en vloeistofpompen
10 P k
Koelwat er ponpen
10 P k
NH~
20 P k
T
installRtie
Cokesmolen
15 P k 77 P k.
Delft , 27 Mei 1950.
~J\
-17•
VI
Bibliographie . 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. 8.
9. 10 . 11 .
12 . 13. 14. 15 . 16 . 17 . 18 .
V. T.Volkmann Chem . Techn . des heuchtgases blz . 77 Het Gas 68 82 (1948 ) Economische Voorlichtingsdienst 1950 B, I . O. S. final report 424 " "" 425 ti ti ft 1702 C. I . O. S . XXVIII, 1 F. I . A. T. finä1 report 723 C. LO . S. XXXVI, 31 U. S. P. 2 . 447 . 003 (1948) U. S. P. 2 . 411 . 236 (1946) U. S. P. 1 . 350 . 858 (1920) U. S. P. 2 . 443. 383 (1948) U. S. P . ~ . 443 . 854 (1948) Perry Handbook Chemica1 Engineering C1arlie Manua1 for Process Eng . B. P. 180 . 175 Handbook of Chemistry and Physics
-
14
~ ,,--;:-~
=--
t:....~ ~ ___-_. --
((.))
-
,/ __ ~'è
..
;[1
-','>
j
31
~~..,..
,J"-~ /
_~L .1 - 137 I
•
Lb---,-
---r
-
. ~"
I
/
dl
jJh,
- 0<>---- rI-
L_ --.--J
--
th-r --I
[ol
I
I , .
I . I I I
L~ j
., I
L
I
--- _I 1
J?
t \;:
l
1
I
/llj I. /i
-
• ~
36 ., .
~~
I
- "'1'""1-
- 1/
I
F :---.1
_. ,
I
'
~ ~ .= '.. ~ I.' i ~~~ f _ _ - --_ - ~_
J ~ ~-' -
I
,I
,I.
-
0
I
I:...J
_
-- -_
,I
r
-
~
----=
-r
~ ==-1J C,.., IC
...::i::;J
II
44
43
BEREIDING CS
A..?.fHOQ.R~
... ,
.:.-...-1fi/IIIli
--===========--
~----~---------------~~--~====~
/
29
31
,-- - ---- -- --
(' ('''EI' iII t - ,
q4 ~
dt ' e.cl :... O'---.:.:33~_~-J 19 11
t-,r,
.c~
~
YlERAAROE
6
