Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp van. F.E.D. van Halsema. M.G.M van der Horst. onderwerp:

I F.V.O. Nr.

!ro.t.3

Vakgroep Chemische Procestechnologie

I

I

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp van

I

I I I I I I I I I I I I

F.E.D. van Halsema M.G.M van der Horst adres: vld Spiegelstraat 16 tel. :

2613 GA Delft 015 - 145619

onderwerp:

De productie van melkzuur via ammoniumlactaat in een continue celrecycle fermentor met Lactobacillus delbrueckii

Opdrachtdatum :

Februrri 19)3

Verslagdatum:

April 1993

.J~~,f

T U Delft Technische Universiteit Delft

Faculteit der Scheikundige Technologie en der Materiaalkunde

I I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I

SAMENV ATIING

Het is voor iedere student die de cursus Scheikundige Technologie te Delft wil voltooien verplicht een fabrieksvoorontwerp (FVO) te maken. De opdracht voor dit fabrieksvoorontwerp is uitgegeven door de faculteit in samenspraak met de firma Purac te Gorinchem. Purac is een lactaatproducent die batchgewijs melkzuur produceert. Het was de opdracht dit huidige proces te verbeteren. In dit fabrieksvooronwerp wordt een fabriek beschreven die twintigduizend ton melkzuur per jaar in de vorm van een 80 w. % melkzuuroplossing produceert. In een serie van twee 20 rrJl fermentoren, wordt melkzuur fermentatief bereid uit glucose. Het gebruikte microörganisme is de homofermentatieve melkzuur bacterie Lactobacillus delbrueckïi, gedierte dat bij lage pH-waarden en hoge temperaturen (50°C) nog opmerkelijk levendig is. De fermentoren zijn uitgerust met een celretentiesysteem, bestaande uit ultrafiltratie units. Doordat cellen worden gerecirculeerd kan een hoge biomassaconcentratie worden bereikt, hetgeen een grote productiesnelheid waarborgt in verhouding tot conventionele continu systemen zonder celrecyc1e. Ammonia wordt toegevoerd aan de fermentoren om het gevormde zuur te neutraliseren. Het aldus ontstane ammoniumlactaat wordt via een "reactieve" destillatie gesplitst in melkzuur en ammoniak. Ammonia wordt teruggevoerd naar de fermentoren. Hierin ligt de kracht van dit proces boven het huidige batchproces, waarbij grote hoeveelheden gips ontstaan. Een groot deel van de opwerking van ammoniumlactaat is gesimuleerd met het computersimulatiepakket ASPEN+. Volgens de berekeningen treden bij de omzetting van ammoniumlactaat in melkzuur en ammoniak geen verliezen op . Gedurende de fermentatie wordt 94 % van de glucose omgezet in melkzuur. Het microörganisme produceert evenwel een weinig aan andere organische zuren. Een aanzienlijk deel hiervan wordt uit het produkt verwijderd tijdens de destillatie, het laatste deel door ionwisseling. De ROl (Return On Investment) bedraagt 55.5% voor de fabriek. De tijd waarna het proces winst gaat maken (pOT) is 1. 8 jaar.

I I

I

ii

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

I

I I

I I I

I

Het gesimuleerde proces vertoont er de schijn van uiterste rendabel te zijn, zeker als de fabriek buiten de E.G. gebouwd wordt, omdat de glucose prijs op de wereldmarkt een factor 2 à 3 lager is. Uit ASPEN simulaties blijkt dat het mogelijk is een oplossing van ammoniumlactaat in water te splitsen in melkzuur en ammonia. Het terugwinnen van base levert zonder meer grote voordelen op. De resultaten moeten echter met enige scepsis worden bekeken. Het is bijvoorbeeld niet mogelijk gebleken het fermentatiegedeelte met uItrafiltratie goed te simuleren in de beschikbare tijd voor dit FVO. Optimalisatie van het gehele proces is daardoor en door tijdgebrek niet goed mogelijk geweest, waardoor de resultaten, met name die van de kosten enigszins geflatteerd zijn. Er zijn meer haken en ogen die een op dit FVO gebaseerd oordeel over de economische haalbaarheid van dit proces tot een globale indicatie maken. Een goed kinetische model voor de continue fermentatie is niet gebruikt, in plaats daarvan zijn statische "overall" waarden van PURAC gebruikt, die voor een continu proces met hoge celdichtheid met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid niet geheel relevant zijn. Het is in de praktijk de vraag of geen bijprodukten worden gevormd in de ammoniumlactaat destillatie toren door thermische ontleding van organische componenten. De effectiviteit en selectiviteit van het ultrafilter (waarvan in dit FVO is aangenomen dat het slechts water, organische zuren en ammoniumlactaat doorlaat) is in de praktijk onhaalbaar. Zouten en andere kleinere moleculen zullen eveneens hun weg vinden door de

I

filterporiën. Naar aanwezigheid en verwijdering van deze stoffen is in dit FVO niet gekeken. Het is de vraag of de anionenwisselaar als laatste zuiveringsstap een voldoende zuiver produkt levert om als "food grade" op de markt gebracht te worden.

I

Een aantal aanbevelingen voor een verder ontwerp kan worden gegeven:

I

• •

I

•

I

•

I I

I I

I I

•

ultrafiltratie goed inpassen in simulatie tezamen met de recyclestroom; goed kinetisch model voor continue fermentatie gebruiken; optimaliseren van proces en zeker van de energiehuishouding (warmtewisselaars), reboiler en condensor duty's optimaliseren; produktie met glucose als voeding is kostbaar; produktie op melasse o.i.d. is goedkoper, maar vereist een (iets) andere opwerking; verestering van ammoniumlactaat met methanol is een mogelijkheid die de moeite van het bekijken waard is. Het is niet onwaarschijnlijk dat dit in de praktijk een zuiverder produkt oplevert, terwijl ook ammonia teruggewonnen wordt;

I I I I I I I I

ii i INLEIDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

UITGANGSPUNTEN VOOR HET ONTWERP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.1

Thermodynamica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

3

BESCHRIJVING VAN HET PROCES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

5

4

MOTIVERING VAN APPARAATKEUZE EN BEREKENING

8

2

4.1

4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8

I I

I I

I I

13 13

15 15 16 17

6

OVERZICHT SPECIFICATIE APP ARATUUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

22

7

INVESTERINGSKOSTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 7.1

7.2 7.3 7.5

I

I

9

10 12 12

MASSA- EN WARMTEBALANSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

I I

I

8

5

I

I

De fermentor en reactie kinetiek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1 Fermentor en roerder dimensies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4.1.2 De warmte balans over de fermentor . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Ultrafilters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Verdamper (H14) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Compressor (P15) en condensor (H7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Ammoniumlactaat "kraak"-toren (Tl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Ammoniaktoren (TI). . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Ionenwisselaarkolom (T3 en T4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indamper (H16) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Operating costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7.1.1 Afschrijving en rente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7.1.2 Onderhoud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. 1.3 Arbeidskosten....................................... 7.1.4 Grondstofkosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7.1.5 Kosten stoom, koelwater, elektriciteit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7.1.6 Kosten ionenwisselaarshars en ultrafilters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Baten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7.2.1 Opbrengst van melkzuur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Winst en verliesrekening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Economische criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31 31 31 31 32 32 33 34 34 34 35

7.5.1 7.5 .2

35 35

Bepaling van Retum-On-Investment (ROl). . . . . . . . . . . . . . . .. Pay Out Time (POT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

8

SYMBOLENLUST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36

9

LITERATUUR .......... . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ 37

I I I I I

I I

I I

I I I

I I

I I ·1 I I

iv

Bijlage 1

Chemiekaarten van de gebruikte stoffen

Bijlage 2

Kinetiek van Lactobacillus delbrueckii

Bijlage 3

Specificatiebladen van gebruikte apparatuur

Bijlage 4

Uitdraai ASPEN simulatie

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

1

1

INLEIDING

Melkzuur (2-hydroxypropaanzuur, c;H 60 3) en melkzure zouten [1,2] worden in tal van voedingsmiddelen gebruikt als smaakverbeteraar of conserveringsmiddel. Melkzure esters worden gebruikt als lakken, gewasbeschermingsmiddelen en diverse geneesmiddelen. Organische derivaten worden gebruikt als polymeren en implantaten. Melkzuur wordt in het algemeen fermentatief bereid uit glucose, maltose, sucrose of lactose, maar ook wel uit wei . Er zijn vele microörganismen bekend die homofermentatief of heterofermentatief melkzuur produceren (Lactobacilli, Streptococcus lactis). Al deze bacteriën kunnen nog bij relatief lage pH-waarden groeien. De meest toegepaste bacterie voor de melkzuurfermentatie is Lactobacillus delbrueckii , een homofermentatieve melkzuur bacterie die bovendien bij hoge temperaturen (50°C) nog erg vitaal is. Een groot voordeel van deze hoge temperatuur is dat andere stammen bij deze temperatuur de competatieve groei verliezen, zodat sterilisatie minder belangrijk is dan bij ander soortige fermentaties [3]. De opdracht voor dit Fabrieksvoorontwerp bestond uit een procesverbetering van de bestaande melkzuurproduktie door middel van selectieve lactaatverwij dering in het algemeen en het verminderen van de bijproductvorming door verandering van procescondities in het bijzonder. De opdracht was uitgegeven door de firma PURAC te Gorinchem, een bedrijf dat fermentatief, batch gewijs melkzuur produceert. Een voordeel van selectieve lactaatverwijdering is een sterk verbeterde groei, omdat met name het ongedissociëerde melkzuur de groei sterk inhibeert. Een nadeel van het huidige proces (base case) is de grote hoeveelheid gips die vrijkomt. De pH van de fermentor wordt constant gehouden door toevoeging van calciumcarbonaat (kalk), waardoor een carbonaat buffer ontstaat. Het hierdoor gevormde calciumlactaat wordt verder in het proces weer omgezet naar melkzuur door toevoeging van zwavelzuur, waarbij gips neerslaat. De opdracht voor dit fabrieksvoorontwerp was aanvankelijk het verbeteren van het proces door het verminderen van bijproduktvorming (mierezuur, azijnzuur, barnsteenzuur) via een optimalisatie van de procescondities. De kinetiek van het fermentatieproces , met name wat betreft de bijproducten dient dan eerst goed bekend te zijn. Echter speurend naar opheldering tast men in de literatuur volledig in het duister, zodat de opdracht schier onmogelijk bleek. Wel is een kinetisch model opgesteld, dat de groei van LactobaciIIus delbrueckii beschrijft. Echter dit model is voor dit FVO slechts kwalitatief bruikbaar, omdat Purac, nadat de kinetiek van de fermentatie voldoende was opgehelderd, "overall" opbrengsten beschikbaar stelde van haar bacteriestam. Besloten is om met deze getallen verder te rekenen. Srivastava et al. [4) maken melding van de mogelijkheid om lactaat selectief uit het fermentatiemedium te verwijderen met behulp van een strong base anionenwisselaar (b.v. Amberlite IRA 400). Deze op laboratoriumschaal werkende optie bleek uit berekeningen in de industrie minder haalbaar, vanwege de enorme dimensies van dergelijke kolommen en de grote afvalwaterstromen die vrijkomen bij de regeneratie. De ionenwisselaar is slechts geschikt voor adsorptie van lactaat in de OR-vorm. Bij regeneratie moet dus drie keer worden gespoeld. De eerste maal met zoutzuur om het lactaat te verwijderen, vervolgens met (natron)loog om het ionenwisselingshars in de OR vorm te brengen en tot slot moet worden gewassen met water.

I I 2

I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I

Uiteindelijk is gekozen voor een proces waarin de pH van het medium met een ammoniakoplossing wordt geregeld. Het aldus gevormde ammoniumlactaat wordt via een (reactieve) destillatie gesplitst in een melkzuuroplossing en een ammoniak-oplossing. Deze ammoniakoplossing wordt teruggevoerd naar de fermentor. De produktie capaciteit van de fabriek is 20 duizend ton melkzuur per jaar in de vorm van een 80 w% oplossing, hetgeen meer is dan de helft van de huidige wereldprodulctie van melkzuur.

0'0

100~------'-------ïl-------'------~------~

75

50

25

50

75

100

125 "/.

Fig. I . Composition of Aqueous Lactic Acid in Equilibrium. Calculated as Functions of Total Available Acidities, a + b. A : Free lactic acid. B: Total polylactic acids. C: \Vater. Concentrations in per cent by weight.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

3 2

UITGANGSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

De capaciteit van de ontworpen fabriek is 22,600 ton/jaar. Er is uitgegaan van 8000 uur continue productie. De pH in de fermentor wordt op een waarde van 5.5-6.0 gehouden met ammonium-hydroxide, die wordt teruggewonnen tijdens de opwerking. De af te voeren afvalstromen bestaan grotendeels uit water met een lage concentratie aan azijnzuur, mierezuur en barnsteenzuur. Melkzuur is een zwak zuur (PK. = 3.84), dat gemakkelijk oplost in water. Echter bij in geconcentreerde vorm zal door verestering met zichzelf dimerisatie optreden; vanaf concentraties hoger dan 80 % zullen langere polymelkzuurketens ontstaan (zie Figuur I). Melkzuur poly- en dimeren kunnen door koken in een overmaat water worden gedepolymeriseerd. De kook temperatuur van melkzuur is 190°C bij 1 bar. ~,

Tabel 1 Fysische gegevens van gebruikte, c.q. gevormde chemicaliën [5,6].

TB (0C) 1

I1

Ammonia (25 %)

36

I

Tm (0C) -77

I

p

(kg/ml )

I

900

Mw (g/moI) 17.0

--

17.0

53

1200

90.05

101

8

1200

42.0

Azijnzuur (85 %)

103

-15

1100

60.1

Barnsteenzuur

235

188

1600

118.1

Ammoniumlactaat (30 w.%)

102

-15

1073

106.5

Natronloog (33 %)

---

318

1330

40.0

Zoutzuur (36 %)

110

---

1200

36.5

Ammoniak

-33

-78

Melkzuur

190

Mierezuur

Glucose

ontleedt

150

I

180.16

ZIe voor verdere cheIDlsche speeificaties bi~ lage I met chemiekaarten.

Melkzuur is een sterk corrosief zuur, zodat bij materiaalkeus gebruik gemaakt moet worden van roestvast staal (RVS 316L). Ammoniak is een giftig gas waarbij de nodige veiligheidsmaatregelen in acht moeten worden genomen. Van ammoniumlactaat is behalve enkele fysische gegevens [7], weinig meer bekend dan dat het ontleedt bij verhoging van temperatuur.

I I

I I I I

4

2.1

Thermodynamica

De thermodynamica van het gehele proces is gebaseerd op sterke niet-ideale electrolyt oplossingen, aangezien melkzuur een sterk electrolyt is. De best passende beschrijving van de thermodynamica uit het ASPEN simulatie pakket was SYSOPI5M, waarbij gebruik wordt gemaakt van NRTL (Non-Random-Two-Liquid) voor mengsel vergelijkingen en SRK (Soave-Redlich-Kwong) als benadering voor de toestandsvergelijkingen. Om de mogelijke reacties die optreden in een electrolyt-oplossing goed te kunnen simuleren zijn de mogelijke reacties met hun bijbehorende evenwichtsconstanten ingevoerd. Dit waren de volgende:

(1)

I I I I I I I I I I I I

I I I

(2) (3)

met: KI K2 K2

* 10-14 1. 76 * lO-s 1.374 * 10""

1.0

(25 0c) (25 0c) (25 0c)

,

Deze evenwichten zijn in ASPEN onder 'Chemistry' ingevoerd met hun bijbehorende temperatuursafhankelijke evenwichtsconstanten. Lactaat (C;HS0 3-) is in databank van ASPEN niet bekend. Om toch deze stof mee te kunnen nemen in het model is deze stof als iontype ingevoerd. ASPEN genereerde zelf aan de hand van de molecuulformule, lading en molecuulgewicht de benodigde parameters om mee te kunnen rekenen. Over de ontledingsreactie van ammoniumlactaat kon niets worden ingevoerd, omdat er in de literatuur [8,9,10] weinig tot niets bekend bleek te zijn, behalve een kookpunt van ammoniumlactaat in oplossing. Deze kooktemperatuur variëert afhankelijk van de concentratie in water van 100 °C tot 132°C. Van de resterende organische zuren in moleculaire vorm waren fysische eigenschappen beschikbaar in de databank. Deze bijprodukten zijn ook meegenomen in de simulatie.

Figuur"

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

Processchema

Ha

r----..

6

fy

i

!3741 ----,( , ., -------\ .--)

... I

iT

~~

,

bleed

'ti

IJIUCOMopi.

H4

ammonia

Pl , P7

koelwaterpomp

P14

bodemstroompomp H14

VI

buffervat ferm . inhoud

R2,R4

fermentor

P2 , P8

glucose opl. pomp

PIS

topstroom compressor H14

V2

buffervat ammonia

Ml , M2

ultra filtratie uni t

P3 , P9

nutriëntenpomp

P17

pomp voor ion . wisselaar

Tl

ammoniumlact . "kraker"

PS , Pll

pomp naar U. F. unit

Hl , H2

sterilisator voeding R2

T2

ammoniak kolom

P4 , PlO

pomp van U.F. unit

H4,HS

sterilisator voeding R3

T3 , T4

P6 , P12

ammonia pomp

H3 , H6

warmtewisselaar

Rl , R3

H7

condensor topstroom H14

Hl3

koeler topstroom van T2

H8

voorverwarmer

H14

verdamper (0 . 1 bar)

H9

condensor van Tl

HlS

koeler bodemstroom Tl

HlO

reboiler van Tl

H16

indamper

Hll

condensor van T2

H12

reboiler van T2

t;!.. . 1 aar . lonenWlsse inoculum tank

Fermentatie van melkzuur via ammoniumlactaat Fabrieksvoorontwerp van: F . E.D. van Ha1sema M. G.M. van der Horst T.U. Delft '

april 1993

I I I I

I I

I I I I I I I I I I I I I I I

5

3

BESCHRIJVING VAN HET PROCES

Figuur 2 is een processchema van het melkzuur productie proces via ammoniumlactaat. Aangegeven zijn de belangrijkste stromen, waarvan de meeste genummerd zijn door een getal op de stroomlijn. In de beschrijvende tekst wordt een stroom aangeduidt met een getal tussenl ode haken. Op een aantal plaatsen zijn de absolute druk (bar) en de absolute temperatuur (K) aangegeven; temperatuur in een vierkant kadertje en druk in een circeltje. Het proces opereert voor het grootste deel onder atmospherische druk. Het processchema is onder te verdelen in twee delen. Het eerste deel bestaat uit het fermentor gedeelte waarin ammoniumlactaat wordt geproduceerd uit glucose en ammonia, het tweede deel bestaat uit de opwerking van ammoniumlactaat tot melkzuur en ammonia. Ammonia wordt teruggevoerd naar de fermentoren. Dit is de kracht van dit proces boven het huidige proces, waarbij grote hoeveelheden gips vrijkomen. Het fermentorgedeelte bestaat hoofdzakelijk uit een dubbel uitgevoerd systeem van een inoculum tank, een hoofdfermentor die continu opereert en een ultra filtratie unit. Het dubbel uitvoeren van de configuratie geeft een beter te controleren systeem en waarborgt continuiteit van productie bij uitval van één der fermentoren. De inoculum tanks (Rl en R3) worden beënt met een culture van Lactobacillus delbruecldï . De inoculum tanks (1 m3) worden batch-gewijs bedreven bij een temperatuur van 49 oe en een pH-waarde van 5.5. Het waterige medium bestaat voornamelijk uit voedingszouten (0.2 gIl KH 2P0 4 , 0.2 gIl K2HP0 4 , 0.1 gIl MgS04 .7H2 0, 0.03 gIl MnS04 .7H20, 0.03 gIl FeS04) en 15 gIl gistextract o.a. als bron van de, met name voor dit type microorganismen, broodnodige vitamines (vnl. B). Het microörganisme groeit op glucose, waarvan de begin concentratie in de inoculum tanks 200 gIl is. Een inoculum batch duurt ongeveer 2 dagen. De biomassaconcentratie is dan ongeveer 10 gIl. De groei stopt door de grote inhibitie van ongedissociëerd melkzuur. Zie bijlage 2 voor een kwalitatieve beschouwing van de groei. De pH van het medium wordt constant gehouden met de ammonia (8.2 w%) uit de recycle stroom (15) van het opwerkingsproces. De inhoud van de inoculum tanks wordt overgebracht naar de hoofdfermentoren (20 m3) waann reeds groeimedium op de juiste temperatuur is gebracht. Ook in deze fermentoren begint de groei met een batch en wordt de pH constant gehouden met ammonia. Warmte wordt af- of toegevoerd met een koelspiraal. Omdat bij te hoge melkzuurconcentratie de groei te traag zou worden en het te lang zou duren om de biomassaconcentratie te bereiken die nodig is voor de vereiste productiecapaciteit wordt reeds bij een lagere lactaat concentratie de ultrafiltratie unit in werking gesteld. De cellen worden teruggevoerd naar de fermentor en de lactaatconcentratie blijft laag genoeg voor een snelle groei. Zodra de biomassaconcentratie ongeveer 12 gIl is, wordt de lactaat concentratie in de fermentor opgevoerd tot ongeveer 80 gIl door een kleinere filtraatstroom. Het ultrafilter laat slechts ammoniumlactaat door en andere kleine molekuien (voedingszouten). De macromoleculen (eiwitten, polysacchariden) en de cellen gaan mee met de retentaatstroom. On eveer 100~ na het beënten van de hoofdfermentor is steady state bereikt. Dit is echter een schatting die is gebaseerd op een simulatie (bijlage 2), die eigenlijk niet geldig is in dit geval. De filtraatstroom per filter unit is dan 17.4 ~Ib met een lactaat concentratie van 80 gIl. Aldus kan, uitgaande van 300 dagen continue productie per jaar, een productiecapaciteit worden bereikt van 20 duizend ton melkzuur per jl!-llr. Er wordt uitgegaan van de aanname dat alle glucose is opgebruikt; het laatste restje in de filtratie sectie. Zie voor meer informatie over de fermentor verder in dit rapport. Het microörganisme produceert ook een weinig aan andere metabolieten. De bijproduct

X

I I I

I I I

I I I I I I I I I I I I I I I

6 concentratie, bestaande uit 1 deel mierezuur, 1 deel azijnzuur en 2 delen barnsteenzuur is ongeveer 1 % van de lactaat concentratie. Deze organische zuren zijn met name in "food grade" melkzuur uiterst ongewenst, omdat spoortjes hiervan al de smaak en geur kunnen bederven. De fermentoren (R2,R4) zijn uitgerust met een koelwaterspiraal, om de door de microörganismen geproduceerde warmte af te voeren. Om eventueel warmte toe te voeren (bij opstarten) aan het groeimedium is in de koelwaterlijn een warmtewisselaar aangebracht (H3,H6). Via een afsluitklep en wellicht de warmtewisselaar (H3,H6) wordt de temperatuur in de fermentor geregeld. De nutriëntenstroom en de glucose oplossing (300 gIl) wordt gesteriliseerd door verhitten (Hl,H4) tot 100 °c en vervolgens gekoeld tot 49°C (H2,H5), de temperatuur van het groeimedium. Het aanmaken van de glucoseen nutriëntoplossing is niet behandeld in dit fabrielcsvoorontwerp. De pH van alle groei vaten wordt met een afsluitklep in de ammonia aanvoer geregeld op een waarde van 5.5. Ook de ammonia stroom beeft een temperatuur van 49°C. Het volume van het groeimedium kan bijvoorbeeld constant worden gehouden door de boeveelheid water die met de nutriëntenstroom mee gaat te regelen op het vloeistofniveau in de fermentoren. Deze regeling is niet in het processchema aangegeven. De bleedstroom (28,36) is nodig om de concentratie dode cellen en groeiinhiberende metabolieten laag te houden. Aan verdere opwerking van de bleedstroom is in dit fabrieksvoorontwerp geen aandacht geschonken. Het is echter wel ten zeerste aan te bevel het ammoniumlactaat terug te winnen uit deze stroom, omdat het om een aanzienlijke hoeveelheid gaat. De geproduceerde cellen kunnen worden gedood en worden verwerkt tot diervoeding of meststof. In het opwerkingsgedeelte wordt ammoniumlactaat omgezet naar ammonia en melkzuur. De filtraat stromen van

beide filter units komen samen en worden naar een buffervat (VI) gevoerd. Dit buffervat dient er voor om schommelingen in de filtraat stroom op te kunnen vangen. De "feed" stroom wordt geregeld met een stroom regelaar. In een verdamper (H14), die werkt onder verlaagde druk (0.1 bar), wordt een aanzienlijk deel van het water in de "feed" st~oom verdampt (29.6 %) en een groot deel (83 %) van de ammoniumionen wordt uit de oplossing verwijderd in de vorm van ammonia. De druk in de verdamper wordt geregeld via een smoorklep. IIf-t

et

~

Pomp P14 en compressor PIS leveren de nodige zuigkracht voor de druk van 0.1 bar. De vloeistofstroom uit de verdamper bevat alle melkzuur en nog een hoeveelheid ammonium. Om het resterende ammonium te verwijderen wordt de stroom bij 1 bar voorverwarmd door H8 en geïntroduceerd in kolom Tl, de ammoniumlactaat "kraker". In deze kolom die 14 schotels bevat wordt het laatste res~e ammonium in de vorm van ammoniak over de top teruggewonnen. De bodemstroom bestaat uit een melkzuuroplossing van ongeveer 44 w %. Deze stroom bevat nog alle barnsteenzuur die in de fermentor was gevormd, een groot deel van het gevormde azijnzuur (42.5%) en een deel mierezuur (25.5%). Deze organische zuren worden verwijderd met een anionenwisselaar (amberlite IRA 400). Omdat het ionenwisselaarshars een kortere levensduur heeft naarmate de stroom waarmee het in contact komt warmer is, wordt de bodemstroom van Tl gekoeld tot 40°C met een warmte wisselaar (HlS). Het eindproduct, een 80 w% melkzuur oplossing wordt gevormd door met een verdamper (H16) bij een druk van 1 bar een deel van bet water af te dampen. De kationenwisselaar wordt geregenereerd eerst met zoutzuur, vervolgens met natronloog en gespoeld met demi-water. De ionenwisselaar moet in de OH"-vorm worden gebracht, omdat in de CI·-vorm geen uitwisseling zal plaatsvinden met de organische kationen, die minder basisch zijn. Na regeneratie zullen de OH" ionen worden vervangen door de organische kationen. Ammoniak en water uit verdamper H14 wordt gecomprimeerd tot I bar, gekoeld door warmtewisselaar H7, gemengd met de topstroom uit de condensor (H9) van Tl en geïntroduceerd op de derde schotel van destillatie

~

r

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

7 kolom TI. TI bevat 6 schotels en dient er voor ammonia te produceren die teruggevoerd kan worden naar de fermentoren. De bodemstroom bestaat voornamelijk uit water en totaal 6.7 mmolIl mierezuur, melkzuur en azijnzuur (120 (mol) ppm). De afvalstroom die een temperatuur beeft van 100 oe kan worden gekoeld en geloosd of worden ontdaan van organische zuren via ionenwisseling voor hergebruik in de fermentoren. Ook het in verdamper H16 geproduceerde water kan eventueel worden hergebruikt.

I I I I I I

I I

I I I I I I I I I I I I I

8 4

MOTIVERING VAN APPARAATKEUZE EN BEREKENING

In dit hoofdstuk wordt nader ingegaan op de apparaatkeuze en dimensionering. Niet alle apparaten worden

behandeld, omdat vele berekeningen (b.v. van warmtewisselaars) analoog verlopen. Voor specificaties van de resterende apparaten voele men zich verwezen naar de apparaatlijsten.

4.1

De fennentor en reactie kinetiek

Het hart van een chemische productie plant is de reactor. Het is de enige plaats in een proces waar de grondstoffen worden omgezet in eindproduct. De dimensionering van biofermentoren wordt, evenals bij chemische reactoren, bepaald door de vereiste productiecapaciteit, de procescondities en met name door de reactiekinetiek. De lactaatproductiesnelheid, dus de hoeveelheid lactaat die wordt geproduceerd uit glucose per gram microörganisme per tijdseenheid is de belangrijkste parameter bij het bepalen van het vereiste fermentorvolume. Deze parameter wordt sterk beinvloed door procescondities als pH, temperatuur, concentraties van nutriënten en de genetische configuratie van het microörganisme. De op experimenten gebaseerde literatuurwaarden voor de lactaatproductiesnelheid, lopen sterk uiteen en zijn vaak multiinterpretable. De industrie is bovendien zonder twijfel in het bezit van door kweek of genetische manipulatie veredelde rassen, waarvan de prestaties groot en geheim zijn. Opheldering van de reactiekinetiek, met name wat betreft bijproductvorming is een te langdurige en zonder laboratoriumexperimenten wellicht onmogelijke weg gebleken, die niet in een fabrieksvoorontwerp past. De literatuur biedt vele wiskundige modellen die het groei- en productiegedrag beschrijven van homofermentatieve lactaatproducenten. Elk model is geschikt voor een ander parametergebied, echter bijproductvormingwordt nooit meegenomen. Gekozen is een model dat de inhibitie meeneemt door substraat en door ongedissocieerd melkzuur en de pH afhankelijkheid van de maximale groei snelheid. Het is juist de ongedissocieerde vorm van melkzuur die sterk inhiberend werkt op de groei. Dit fabrieksvoorontwerp behandelt de productie van melkzuur op .E>n~ue basis met behulp van een celretentiesysteem, hetgeen leidt tot een hoge cel concentratie ten opzichte van een normale continue fermentatie en dus een hogere productiviteit per eenheid reactorvolume (factor tien t.o. v. continu culture zonder celretentie).

Kennis van een goed dynamisch wiskundig model dat de groei van Lactobacillus Delbreckiï beschrijft is erg belangrijk en dient er voor een idee te krijgen van de opstart tijd en de gevoeligheid voor schommelingen in concentraties. Met name een goede regeling van de pH (tussen 5.5 en 6) is erg belangrijk, omdat de maximale groei snelheid van de pH sterk afhankelijk is en omdat schommelingen in condities de groei belemmeren. Bijlage 2 geeft een dergelijk model voor Lactobacillus delbrueckii. Het kinetisch model is met het computer programma PSIIe gesimuleerd. De resultaten en een beschrijving van de resultaten zijn eveneens gegeven in de bijlage. Het model is echter slechts kwalitatief bruikbaar, omdat in dit FVO uitgegaan is van de prestaties van een productiestam van de firma PURAC, waarvan de dynamiek niet bekend is. Voor de lactaatproductiesnelheid werd door PURAC een waarde van 6 gram lactaat per gram glucose per uur gegeven. Dit is een veel hogere waarde dan die volgt uit het boven genoemde en in bijlage 2 beschreven model. Bovendien is deze waarde een statische parameter die niet in een dynamisch model past, omdat de waarde het

r I

I I

I I

b

W=1/4d

1-1/5 d D

d=1/3D

w

< Figuur 3

b=1j10 0

D

)

Fermentordimensies en bijbehorende relaties

15

•

a.

u

•

>.

Cl)

10

0

u

.-> Cl)

t

5

biomass eoneentration (g eells dry weight/U Fig .

4.

Viscosity of thc LnclO/'lIcillll:; bwth \·crstls cell Ctll1ccl1tr,ltiol1 .

I

I I I I

I I I

I I I I I

I I

I I

I I

9 gemiddelde aangeeft over een batch proces. Verder werd door Purac een overall yield aan melkzuur gegeven van Yalp = 0.94 gIg, een overall yield aan biomassa van Y.tx = 0.03 gIg en een yield aan bijproducten van 1 % van de melkzuur yield. De bijproducten bestaan voor de helft uit barnsteenzuur, voor een kwart uit mierezuur en uit azijnzuur. Aldus is uitgegaan van twee fermentoren die parallel opereren (twee vanwege betere controle van met name de pH en continuiteit van productie in geval van uitval of besmetting met andere microörganismen) met een volume van elk 20 of. Als de jaarproductie 20000 ton dient te zijn en er wordt uitgegaan van 300 dagen continue productie per jaar, betekent dit een productie van 2778 kg melkzuur per uur. Met een effectief fermentor volume van 40 m3 houdt dit een productie in van 69 kg melkzuur per uur per of fermentor. Met een lactaatproductiesnelheid van 6 g/glb betekend dit een biomassaconcentratie van 11.6 kg/of. Deze concentratie is laag genoeg om een goede cel- en macromolekuul scheiding te bewerkstelliggen met ultrafiltratie. De maximale melkzuurconcentratie is ongeveer 80 gIl , dus de filtraatflow door het ultrafilter is 2778/80 = 34.7 m3fh. Uitgaande van twee fermentoren en twee filtratie units dus 34.7/2 = 17.4 m3fh per fermentor. De biomassa concentratie kan worden geregeld door de bleed-stroom te variëren. Een verhoging van de productie kan eventueel worden bereikt door de biomassaconcentratie in de fermentoren te verhogen tot een maximaal, nog filterbare concentratie, van 60 gIl. De drukval over de filtratie unit zal dan echter navenant stijgen. Er is per fermentor één inoculum fermentor nodig om biomassa aan te maken Waarmee de fermentoren kunnen worden beënt. De inoculum fermentor wordt batchgewijs bedreven. Als de batch is beeindigd wordt de inhoud overgebracht naar de hoofd-fermentor, die vervolgens ook eerst batch-gewijs zal opereren. Het celrecycle systeem zal in werking worden gezet als de biomassa concentratie 11.6 gIl is. Omdat bij een lactaat concentratie van 80 gIl de groei erg langzaam is, wordt eerst bij een lagere lactaatconcentratie (b. v. 60 gIl) het recycle systeem in werking gesteld. Als de vereiste biomassaconcentratie is bereikt kan de lactaatconcentratie worden opgevoerd.

4.1.1

Fennentor en roerder dimensies

Er is, o.a. door tijdgebrek gekozen voor een standaard dimensionering van de fermentor, zoals die in vele boeken over reactor ontwerp wordt beschreven, bijvoorbeeld door Rose [11], Moo-Young [12] en Atkinson [13]. Zie figuur 3 voor de gebruikte symbolen, maten en relaties. De diameter van de fermentor is gelijk aan de vloeistothoogte. Dit levert voor een fermentor met een volume van 20 of een vloeistothoogte en diameter

I

(0) van 2.94 m. Het constructiemateriaal is roestvast staal 316L gekozen op grond van de goede ervaringen

I

Een goede menging van het groei medium is zeer belangrijk. Extreme concentratie gradiënten van glucose of nutriënten of warmte kunnen leiden tot "schrik" reacties die een optimale groei van de microörganismen

I I I

I I

die de firma Purac daarmee heeft. Het materiaal is goed bestendig tegen het corrosieve milieu.

belemmert. Met name een constante pH, dus een goede menging van ammonia is erg belangrijk. De relatief lage ammoniak concentratie van 8.2w% draagt eveneens bij aan de vereiste abstinentie van pH-gradiënten. De viscositeit van het medium (newtonische vloeistof) als functie van de biomasaconcentratie is een rechte [14], zie figuur 4. Hieruit is af te lezen dat bij een biomassaconcentratie van 10 gIl de viscositeit 2.5 cp is en bij een biomassa concentratie van 60 gIl 10 cp. Een biomassaconcentratie van 60 gIl is ongeveer de maximale concentratie die nog te filteren is met een ultrafilter.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

10 Er bestaan vele soorten roerders. Gekozen is voor een zgn. flat, su blade turbine roerder. De fundering voor deze keuze ligt voornamelijk in het feit dat het meng gedrag van dit type roerder goed bekend is en dat hij bovendien uitstekend mengt bij deze niet te hoge viscositeit. Er zijn vier keerschotten (baffles) aanwezig met een breedte b= (1I10)*D= 29 cm. Op de vertikale roer-as in het midden van de fermentor zijn twee roerders aangebracht. De roerder diameter is d= (1I3)*D= 98 cm. De breedte van het roerblad w= (1I4)*d= 24 cm, de hoogte van het roerblad 1= (l/5)*d = 20 cm. De onderste roerder staat op een afstand d = 98 cm van de bodem van de fermentor. De tweede roerder staat daar 147 cm boven (1.5*d). De relatief grote stroom die wordt rondgepompt door de filter unit geeft ook een behoorlijke menging, evenals de introductie van de voedingsstromen. Normaliter is bij dergelijke fermentatie systemen ongeveer een totaal roervermogen van 1 kW/m3 nodig [Rose,ll]. Nu, vanwege het rondpompen, is aangenomen dat de helft voldoende is, dus met twee roerders 0.25 kW/m 3 per roerder. Het verband tussen roervermogen (van één roerder), roersnelheid, dichtheid van het medium en roerderdiameter voor een newtonische vloeistof (goede benadering) wordt gegeven door:

P

(4)

3 = Np*p *N *d 5 ".;

waarin P het roervermogen is, Np het dimensieloze krachtnummer en N het toerental van de roerder. In dit geval is Np gelijk aan 6 [Atkinson, 13]. Bij een totaal volume van 20 ~ en dus een totaal roerdervermogen van 20*0.5 = 10 kW of 5 kW per roerder betekent dit een ~oerental van 0.97 SI. / "" b-O

4.1.2

.-'1. .

f

.r!--.

,

De wannte balans over de fennentor

Omdat het microörganisme vrijwel alleen melkzuur produceert uit glucose (94% opbrengs) via de EmbdenMeyerhof route (glycolyse) is het een goede benadering om aan te nemen dat alle reactie warmte die in de fermentor wordt geproduceerd het gevolg is van deze exotherme omzetting. De reactie luidt:

(S)

Dus per mol glucose wordt twee mol melkzuur gevormd. De verbrandingsenthalpie

(~H..,..J

van glucose is

669.94 kcal/g mol (25°C) of 28.03*lOS J/mol, de verbrandingsenthalpie van melkzuur is 326.8 kcal/g mol (25°C) of 13.67*lOS J/mol [6]. Netto komt dus per mol omgezette glucose 28.03*lOS-(2*13.67*10S) = 69 kj/mol warmte vrij in het geval dat de reactie plaats heeft bij 25 cC. Zonder verder met warmte capaciteiten te rekenen nemen we aan dat deze waarde ook bij 50°C geen slechte benadering is.

In een fermentor met een volume van 20 m3 wordt per uur 1389 kg melkzuur geproduceerd. Hiervoor was 1389 kg glucose nodig. De molaire massa van glucose is 180 g/mol, dus er wordt per uur 7717 mol glucose omgezet in melkzuur, hetgeen overeenkomt met een warmte productie van 69*7717= 53*10· kj per uur, ofwel 148 kW. Alle stromen (voeding, nutriënten, base) worden op de temperatuur van het groeimedium (49°C) gebracht voor introductie in de fermentor. Er wordt echter nog wel energie in de vorm van warmte aan het reactiemedium toegevoerd door de roerder, en wel 10 kW. Totaal moet dus 158 kW aan warmte worden afgevoerd. De extra warmte die wordt geïntroduceerd door de snelheid waarmee de stromen de fermentor binnenkomen wordt (niet geheel terecht) verwaarloosd.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

11 Via de filtratie unit wordt een deel van de warmte afgevoerd, via de wand van de fermentor en met behulp van een koelspiraal. Omdat de recycle stroom groot is en het bovendien verstandig is de filtratie unit te isoleren om de biomassa niet bloot te stellen aan temperatuurveranderingen, kan deze term van warmteafvoer worden verwaarloosd. Een koel spiraal is nodig om de temperatuur van het medium goed te kunnen regelen en om bij het opstarten het groeimedium warm te houden. Om te berekenen hoeveel moet worden gekoeld door de koelspiraal is het nog nodig de warmteafvoer via de reactor wand te kennen. Het totale contactoppervlak van het medium met de fermentorwand is 0.25*1r*d 2 +1r*d*d= 33.9 m2• Aangenomen wordt dat de temperatuur van de buitenlucht constant 25 °c is en de temperatuur van het medium 49°C. De wannteflux door de wand kan worden berekend met de bekende formule voor warmte overdracht:

waarin Q de warmteflux is, U de totale warmteoverdrahtscoëfficiënt en AT het temperatuursverschil. Een schatting voor de totale warmteoversdrachtscoëfficiënt (water/r. v .s/lucht) volgens Coulson and Richardson is 200 W*m· 2*K·'. Hiervan uitgaande is de warmteflux door de wand 163 kW. De warmte die wordt geproduceerd door mengen en reactie is dus niet voldoende om het medium op temperatuur te houden en zonder isolatie zou het medium afkoelen. Het is beter om de fermentor te isoleren, zodat geen warmteverlies door de wand plaatsvindt. Het voordeel hiervan is dat bij sterilisatie van de fermentor nauwelijks warmte door de wand verloren gaat en dat bij opstarten het groeimedium beter op temperatuur blijft. Met een koelspiraal kan de juiste hoeveelheid warmte goed gecontroleerd worden afgevoerd. Om een idee te krijgen van het benodigde oppervlak van de koelspiraal kan formule 5 weer worden gebruikt. Aangenomen is dat er koelwater beschikbaar is met een temperatuur van 20°C en dat dit wordt opgewarmd tot 30 °C. In dit geval moet worden gerekend met het logarithmisch temperatuurverschil [10] wordt gegeven door:

(7)

waann T _ de temperatuur is van het instromende koelwater, T k'l8 de temperatuur van het uitstromede koelwater en Tm de temperatuur van het medium. Invullen van deze temperaturen en een totale warmteoverdrachtscoëfficiënt van 850W*m·2*K' (waterlr. v .s./water) geeft een log~ritmisch tempertuursverschil van 23.7 °C en een warmteuitwisseling oppervlak van 7.8 m2 • De benodigde koelwaterflux is te berekenen met: (8)

waarin FImc' de koelwaterflux is en Cp de warmtecapaciteit van het koelwater (4.18 kJ*kg·'*K'). Hieruit volgt een koelwaterflux van 3.8 kg*s·' ofwel13.6 m 3*h-'. Een vloeistofsnelheid van v= 2 mis wordt aangenomen. Er geldt 0.25*1r*d 2 = Fkoe/v. Hieruit volgt een pijpdiameter (binnenkant) d van 5 cm. De totale lengte van de spiraal is het totaal uitwisselings oppervlak gedeeld door de omtrek (ongeveer 1r*d), ofwel 7.8 I (1r*O.05) = 50 m.

De inoculum tank wordt batch gewijs bedreven. Zodra de groei in deze tank stopt doordat de melkzuurconcentratie te groot wordt, wordt de inhoud overgebracht in de 20 m 3 fermentor waaruit continu ammoniumlactaat zal worden geput zodra ook daarin de biomassaconcentratie voldoende is. De maximum haalbare biomassaconcentratie bij een batch is ongeveer 10 gil. Gebruikelijk is een begin biomassa concentratie van tussen de 0.1 en 1 gil. In een fermentor van 20 nf moet dus 10 kg biomassa worden geïntroduceerd uitgaande van een biomassa beginconcentratie van 0.5 gil. Hieruit volgt een inoculum tank volume van 1 m3 •

100~-------------------------------------'

operating pressure: 3 bar ~

80 ..

C\J

r

.c

< E :::::-

60

~ ~ co

40 '

circulation speed: 4 mIs measured

f· ~: .... ...~"". ' "'.' .. ~

i

'' '' ' '''' '' ''

calculated

Q)

E ~

Q)

a. i

0'o'------'------'------'-------"--20 40 60 80 100

120

140

biomass concentration: g/I measured calculated ... :.~~...

..

Fig.5 Comparison of the measured and calculated fluxes at the IIsteady-state ll for the UF of LAB broth. The operating pressure

is 3 bar,

the circulation speed 4 mis,

variabie (8-130 g/i).

biomass concentration

I I I I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

12 4.2

Ultrafilters

Om een goede scheiding van het lactaat uit de reactorsuspensie te verkrijgen, is gekozen voor een ultrafilter, daar dit minder snel vervuild dan een microfilter en omdat het tevens de macro-moleculen (eiwitten etc.) uit het groeimedium tegenhoudt. Op grond van een onderroeksartikel [17] is gekozen voor M 8 tubulaire keramische membranen met een interne diameter van 6 mmo Deze membranen bestaan uit een poreuze kool stoflaag op een ZÏTconium oxide (zrO;J laag. De cut off bedraagt 50,000 Dalton. Op grond van de biomassaconcentratie van 11 gIL is uit Figuur 5 af te lezen dat de bijbehorende flux 50 Llo12/h bedraagt. De drukval over de filter unit

bedraagt 3 bar bij een vloeistofsnelheid van 4 mis. Om de flux bij een vloeistofdebiet van 35 nt/h te handhaven (twee fermentoren) is een totaal filteroppervlak nodig van 750 012. Om een bepaalde reserve capaciteit voor vervuiling in te calculeren is 7 % extra filteroppervlak genomen, waardoor het totale oppervlak 800 m2 bedraagt. Eén membraan-unit heeft een oppervlakte van 3.4 m2; er zijn dus in totaal 236 van deze modules nodig. Per fermentor is dus een blok van 118 modules nodig, met een oppervlak van 400 m3 • Bij dergelijke ultrafilters is een relatief grote retentaatstroom nodig, ongeveer 80 % van de voedingsstroom. Dit vereist de nodige pompcapaciteit. Het pompvermogen wordt geleverd door een serie van 6 centrifugaalpompen per fermentor. Uit de praktijk blijkt het verpompen van een groeimedium geen groot probleem op te leveren wat betreft levensvatbaarheid van de microörganismen, De bleedstroom blijft echter belangrijk om ophoping van dode cellen te vermijden.

4.3

Verdamper (H14)

De verdampingsstap van een deel van het fermentorproduct is essentiëel in dit proces. Op relatief eenvoudige wijze vindt indampen en ammonium verwijdering gecombineerd plaats. Simulaties in ASPEN toonden aan dat een verlaagde druk van 0.1 bar voldoende was voor het beoogde doel. Via "trial and error" is een optimum gezocht, want verlaagde druk is duur. Gekozen is voor een 'Long-Tube-Vertical' (LTV) verdamper met vaste pijpplaten, vanwege de volgende voordelen: lage kosten bestand tegen corrosieve stoffen lage hold-up groot warmte-uitwisselings oppervlak geschikt voor vloeistoffen met lage viscositeit simpele verticale enkele mantel en pijp passage Voor

het

warmte-uitwisselend

oppervlak

IS

gebruik

gemaakt

van

formules

6,

7

en

8.

Als

overaIlwarmteoverdrachtscoëfficiënt is 1400 W*m'2*K'1 genomen in het geval van condenserende stoom en 850 W*m'2*K'l in het geval van koelwater. De benodigde warmtestroom wordt geleverd door stoom van 190°C en 3 bar te condenseren bij l34 °C. Verreweg het grootste deel van de warmte die wordt overgedragen is deze condensatie warmte (2160 kJ/kg). De berekende capaciteit van de verdamper is 4.6 MW.

1 I 1 I

13 De benodigde stoomflux kan worden berekend door de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij afkoelen van 190 oe naar 134 oe op te tellen bij de condensatiewarmte die vrijkomt bij condensatie van de gehele stoom stroom. Dus:

Q

I· I

= Fm*CP*~ T

+ Fm*~Hvap

(9)

hierin is Fm de massaflux stoom (kg/s), Cp de gemiddelde warmtecapaciteit van stoom (Jlkg*K), .ó.T het temperatuursverschil (K) en .ó.~ de verdampingswarmte van water bij 3 bar (Jlkg). De gemiddelde warmtecapaciteit van stoom onder de gegeven omstandigheden is 2.043 kJlkg*K. Invulling van de gegevens uit het simulatiemodel (zie ASPEN uitdraai, bijlage 4) geeft een uitwisselend

I I 1 I

oppervlak van 36 m2 en een benodigde stoomflux van 2.02 kg/s. Bij een pijplengte van 6 m en een doorsnede

I I I

4.4

1 I I

I I I I I

van 50.8 mm, geeft dit een aantal van 38 pijpen in de verdamper. De te verdampen stroom wordt door de pijpen geleid, omdat de stroom corrosieve stoffen bevat. Bovendien zijn de pijpen eenvoudiger te reinigen dan de mantel. De druk waarbij deze indampstap verloopt bedraagt 0.1 bar, dit wordt bereikt door voor de verdamper een smoorklep te installeren gekoppeld aan een drukregelaar. Een compressor in de gasstroom en een pomp in de vloeistofstroom na de verdamper zuigen de voedingsstroom door deze klep. Het materiaal waarvan de verdamper geconstrueerd is, is RVS 316L. Gekozen o.a. op grond van de goede ervaringen die Purac met dit materiaal heeft. Zie voor verdere specificatie bijlage 3 blz.3.

Compressor (P1S) en condensor (H7)

Om de voedingsstroom bij 0.1 bar door de verdamper te leiden wordt de verdampte stroom (2.982 kg/s) met een compressor van 0.1 naar 1 bar gecomprimeerd (P15). Dit gebeurt met een isentropische schroefcompressor van RVS. Het asvermogen bedraagt 1.88 MW. Dit vermogen wordt geleverd door electriciteit (krachtstroom van 380 V). Voor verdere specificatie zie bijlage 3 blz.!. De damp stroom wordt daarna gekoeld bij 1 bar tot 60°C met koelwater van 20 oe met een koeler (H7). In warmtewisselaar H7 wordt 8.63 MW onttrokken aan stroom 9 via een uitwisselingsoppervlak van 135 m2 • Deze warmtestroom zou gebruikt kunnen worden om bijvoorbeeld de voedingsstroom te steriliseren. Een efficiëntere warmtehuishouding hoort niet thuis in het land der irrealis.

4.5

Ammoniumlactaat "kraak"-toren (Tl)

Het resterende ammoniumlactaat in oplossing dient eveneens in de vorm van ammoniak en melkzuur te worden gescheiden, zodat ammonia teruggevoerd kan worden naar de fermentoren. Dit gebeurt in destillatiekolom Tl. Uit literatuuronderzoek [8, 10] bleek dat de kooktemperatuur van ammoniumlactaat (20 w. % oplossing) bij ± 101°C ligt, waarbij ammoniak als gas ontsnapt. Zie tabel 2 met kookpunten van oplossingen in water als fuctie van de ammoniumlactaatconcentratie.

I

I I I I I

I I

I I

I I I

I I

I I I I I I

14 Kookpunten van ammoniumlactaat bij 742.0 mmHg

Tabel 2

Concentratie in gewichts %

I

TB

5

99.53

10

99.93

20

101.01

30

101.91

40

104.07

50

105.49

60

107.9

70

111.9

80

117.8

90

132.3

I

Over de snelheid waarmee ammoniak ontsnapt uit een kokende oplossing van ammoniumlactaat wordt in de literatuur niet gerept. De ASPEN simulaties zijn uitgevoerd met behulp van de aanwezige databank met stofeigenschappen en met handmatig ingevoerde data. Bij de simulatie is ervan uitgegaan dat alle ammoniumlactaat volledig gedissociëerd is. De kolom is in ASPEN gesimuleerd met het RADFRAC blok bij atmosferische druk, verlaagde druk bleek niet nodig om het beoogde doel te bereiken. De mogelijke chemische evenwichten die plaats kunnen vinden in de waterige electrolyt oplossing zijn ingevoerd in het RADFRAC-model van ASPEN (zie bijlage 3). Veertien schotels waarbij de voeding op de -r trap binnenkomt, bleken voldoende om een volledige verwijdering te bewerkstelligen van het nog resterende ammonium. De refluxratio op basis van molaire stromen is geminimaliseerd op een waarde van 0.2. Een grotere reflux dan strikt noodzakelijk leidt tot een dure, te grote warmteuitwisseling in de condensor. De boilupratio op basis van molaire stromen is berekend op 4. 15. De toptemperatuur van TI is 99.52 °C, de bodemtemperatuur 103.8 °C. Het vermogen van de reboiler (RIO) is 10.6 MW, met een warmteuitwisselingsoppervlak van 291 m2 • De condensor van Tl wisselt een warmte uit van 2.6 MW en beeft een warmteuitwisselingsoppervlak van 41 m2• 10 de condensor wordt koelwater verwarmd van 20°C tot 30 °C. In de reboiler wordt stoom gebruikt bij 3 bar en 190°C. De berekeningen van kolomdimensies staan gegeven in tabel 3 en 4. Hieruit volgt een kolomhoogte van 11. 85 m, een topdiameter van 1. 9 m en bodemdiameter van 1. 7 m. De bodemstroom bedraagt nu 43.6 w. % melkzuur. De topstroom wordt verder opgewerkt om teruggevoerd te worden naar de fermentoren. De kolom en de schotels dienen gecontrueerd te worden van RVS 316L vanwege de corrosieve eigenschappen van melkzuur.

I~"-'-'-'-~""""'~'

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

TA~GL

I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I I

~-' -'.'

~

~ fN '-I

I

QLK(-) (-)

Number of theoretical trays, N for the rp.flux ratio: R =

Pressure, p

1'1

10 ~.

S9· S2

(bar)

•

Mass flow rate of liquid,

1\

Mass flow rate of vapour,

Me (kg/s)

(ke/s)

I. \

Den3~ty

of liquid, P L (kg/m 3 ) Density of vapour, P G Viscosity of liquid, U {mPa·s} L

/.'1-

(N/m)

!

!

64!j

(3 ~ 2

<..j.

.9S&. '-I ö .l

lOt.

&,

o.

B6

(J, G

S-a '-r

D . 2. &<.

S~.:YS · 'Ó~

.s!J. 3s ' /C):!

·3

3. f,f,8 ' 1'O-~"

param~tp.r:

F = (M /M )(P /P )0.5 LG L G G L

4. ~f2.3"

0

Type of contacting device: Tray spacing (0.3, 0 . 45, 0.6,

o. gm): O.\..,S

O.~S

(m/.s)

O. , 0,9

6.103

(m/s)

1..,. \..,~

'-4. S tot

I. &~ <j

l.)c6

Cm) = Choice from above values! s Capacity (gas load) coefficient:

T

Ctr = f(T s , FLG )

,"

Flooding gas velocity: uG,max = ctr{(P L-PG)/PG)O' 5

Column diameter (80% of max. load) : d

co

1 (m) = 1.1284(M /P · O.8,u G,max G G

)0.:

1.9

I

Column efficiency: E

col

= ' 0.5 (a

U )-0.23

LK L

I

Nurnber of re al trays: col = N/E col Column height:

N

(m) 1-1)T + .1.5+2.5 + 2 s top bottom skirt Pressure drop (6p/tray= mbar) : h

col

\

I !

b lof ()b~

o· "S

c9

I

S". ij I B~-

(kg/m 3 )

0

I

0 . (.

(oC)

Surface tension,

,. ,,~.......

COLUMN SeCTIONS STRIPPING RECTIFICATION TOP TOP I BOTTOM I BOTTOM

T1

Relative volatility,

Temperature, T

; "-. "-_" ~-

.

DATA AND PARAMETERS

Flow

.. .---=... "'..,-.,. ...:

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

= (N

\\. ~S

co

.'

Table 2.9 Data ûnd procp.durp. for preliminûry sizing of columns equipped with TRAYS Z. Olujié, I...:lb. API/TUD, XI/lg<Jl

I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I

DATA AND PARAMETERS

12..

(-) LK Number of theoretical trays, N for thp. rp.flux ratio: R =

Relative volatility,

Temperature, T Pressure, p

COLUMN SCCTIONS RECTIrICATION STRIPPING I TOP J BOTTOM J TOP I BOTTOM

l

Cl

(-)

(bar)

Mass flow rate of liquid, ML (kC/ s )

\

I

IC. 80.9

+.007-

1- :f~

6.~s~

Mass flow rat':'! of vapour, M (kg/s)

I.

h

G

Viscosity of liquid, Surface tension,

0

~L

I

99. bS'

31· \1-

of liquid, P L Density of vapour, P

i

b

(oC)

Den:;~ty

!

I

b

(kg/m 3 )

9SS>.~

9$8. S

(kg/m 3 )

0.$&,

O.S&,

0.2&2-

O.~g,

(mPa·s)

(NIm)

I

s3 .;Js .•;J

s ;J. 9 -; .,ri :

8 b'lt>-I

'2.. \ot ~,. ,-ó'

Flow parameter: F = (ML/MG)(PG/PL)o.s LG

1.'-1

Type of contacting device: Tray spacing (0.3, 0.45, 0.6, o • 9m): T (m) = Choice from above values! s .' Capacity (gas load) coefficient: Ctr= HTs' FLG )

0.1..(

S-

O.4S

(m/.s)

0.0 !jo

O.lob

(m/s)

l.b48

'1. 3 °3

1. S;C4

2. \0

Flooding gas velocity: u G,max =
Column diameter (80% of max. load) : d

" 1 (m) = 1.1284(M /P ·O.8,u )~ co G G G,max

L.IO

I I

Column efficiency: E =0.5 (a U )-0.23 col LK L Number of real trays: N = N/E col col Column height: (m) + 2 co 1-1)T s +1.5+2.5 top bottom skirt Pressure drop (6p/tray= mbar) : h

col

=

(;>'1-

(N

."

Table 2.9 Data and procp.durp. for prf?liminary sizing of columns f?quipped with TRAYS

Z. Olujié,

1...:.11). API/TUD, XI/!IJ!)!

I I I

I I I

I I I I I I I I I I I I I I I

15

4.6

Ammoniaktoren (T2).

De verkregen ammoniak/water stroom uit de top van TI wordt in een tweede destillatiekolom, TI, voor een deel van elkaar gescheiden. De topstroom, bestaande uit een 8.6 % ammoniakoplossing, wordt teruggevoerd naar de fermentor via een warmtewisselaar en een buffervat. De vloeistoffractie van de voedingsstroom van TI is 0.35. De voeding komt bij I bar op schotel 3 de kolom binnen. Het totale aantal benodigde trappen voor een goede scheiding bleek 6 (T"", = 97.2 °C, Tbodcm = 99.6 °C, zie ASPEN-uitdraai bijlage 3). De bodemstroom bestaat voor bijna 100% uit water en kan, indien de fabriek in België staat als afvalwater worden beschouwd. De kolom is evenals Tl gesimuleerd in ASPEN met behulp van het RADFRAC blok (bijlage 3). De kolomspecificatie zijn berekend in de tabellen 5 en 6. TI is 8.7 m boog, beeft een diameter van 1.16 m in de top en een diameter van 2.1 m aan de voet. De (molaire) refluxratio bedraagt 6, de molaire boilupratio bedraagt 0.992. Het vermogen van de reboiler van TI is 15.8 MW, daarvoor is een warmteuitwisselingsoppervlak nodig van 205 m2 • In de condensor wordt 24.6 MW aan warmte onttrokken, hiervoor is een warmteuitwisselingsoppervlak nodig van 403 rri. In de condensor wordt koelwater verwarmd van 20°C tot 30 °C. In de reboiler wordt stoom gebruikt bij 3 bar en 190°C.

4.7

Ionenwisselaarkolom (T3 en T 4)

Om barnsteenzuur en andere organische zuren uit de produktstroom te verwijderen is er gekozen voor een anionenwisselaarskolom. De kolom zal eerst verzadigen met melkzuur, vervolgens zal uitwisseling plaatsvinden met andere organische kationen. De kosten van een ionenwisselaar zijn verbouding tot een destillatietoren veel lager. Twee kolommen opereren parallel (voor regeneratie) met ieder een volume van 10 m3 , een diameter van 1.2 m en een hoogte van 9 m. De vulling bestaat uit Amberlite IRA 400, een strong base ionenwisselaarsresin. Er moet worden geregenereerd met achtereenvolgens zoutzuur , waarbij de organische zuren uitspoelen en natronloog om de hars in de OH" te brengen; hierbij komt een keukenzoutoplossing vrij. De doorslagtijd van de kolom in de beschreven OH'-vorm en met de aanwezige zuurconcentraties in de produktstroom bedraagt ongeveer 60 uur. De drukval over het gepakte bed in de kolom wordt overwonnen door pomp P17, met een geschat benodigd vermogen van 176 kW (op grond van een drukval van 1 bar). De zuurconstante ~ van mierezuur is 1.77*10'" (20°C), van azijnzuur 1.76*10,5 (25°C), van het eerste afgesplitste proton van barnsteenzuur 6.89*10'5, van bet tweede afgesplitste proton van barnsteenzuur 2.47*10-6 (25°C) en van melkzuur 1.37*1Q-4 (25°C). De zuursterktes verschillen niet enorm; toch is melkzuur na mierezuur het sterkste zuur van de reeks. Mierezuur is vluchtig en verdwijnt voor het grootste deel in de bodemstroom van TI. Uitwisseling van reeds geadsorbeerd lactaat voor een ander organisch anion is op grond van het bovenstaande thermodynamisch niet gunstig. Toch is een ionenwisselaar, oordelend naar praktijk ervaring van PURAC en behebt zijnde met enige statistische kennis, waarschijnlijk wel een werkbare optie.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

16 4.8

Indamper (H16)

De laatste stap in dit proces is het indampen van de 43.6 w. % melkzuur oplossing. Dit gebeurt in eenzelfde soort verdamper als de eerste verdamper, een Long Tube VerticaI verdamper. Het materiaal is RVS 316L. Deze stap is niet gesimuleerd in ASPEN, maar met de hand doorgerekend. Op grond van het feit dat in het huidig opererende batch proces dergelijke concentratiestappen veelvuldig voorkomen, is de haalbaarheid hiervan aangenomen. De indamper opereert bij atmosferische druk. Op grond van de hoeveelheid te verdampen water die nodig is om een 80 w. % oplossing te verkrijgen, is de benodigde hoeveelheid warmte berekend op 2.24 MW. Wederom wordt condenserende stoom gebruikt als warmtebron. Het benodigde warmteuitwisselendoppervlak is 53 m2 •

--------------------Apparaatstroom , Componenten

___W~!LL

Q

M

6~+[J ,

2.Rs

ft

M

Q

__

___ __ )q1':'~~ ~h':l~_

().IDS

___~Jk,,"2M.1
o.nEl

o.~f}

Ö.CJ.6J

_ __lliC2J&2~'"-

(2.002.

_~ VI 1.-IA.w.

e . C02

""~~I .•u..1.A

Tolaal :

Apparoa tslroom , Componenten

~~

-, < B 0

0,Q52

O,OlJtf

o':J.El{l

o . b, '\

0..613

o.fs6

0.Is6

~~ Z Kl

..,8'" g

g~

Q

M

6

ISS26o.c 2ff7 Q

M

51§

M

t-

o~

-~g6/3

0

Q

e

1-. s-f)l

\,2. 0 40.0

Q

M

1.sf)

1/2QLto..6

Q

M

-:LO

2.Bs

______ R.~~b~

___ )t~!nohil&W1

g

a- cs

2

ft ..,~

~

'

0

'1:j

~ ~

00 B

B ..,

•

00

t:s-

O.}).b

~

B.

ó.lJ~~

tt r;

. __ _'t1(~L0_ __

.g

_~bItl.2Jdkl' "R~ d.n ",'2LtIn.

00

~

JI ••

M in kg/s Q in kW

~

:::

t!. cr

O.p.2.

O.IU

- ~~-- 0,695 ________ La..cAanwt ~~

Tolaal :

r.:: : 00 B

B

tJ.cn.s

7-.58

l06CXX10

5:82

-':/-,:;'0(,9.

0

/.7-6

-"2.cfJ/3·O

Stroom/Componentenstaa t

2qi

-36r1Ó.o

2-!1l_

4S31~'O

:E

~

trl t:I:I

Cl)

g ~.l9o QQ~

Z

~, ~ cs ' ~

~

__

>,

trl

F=

~ ~: a- cs

i

2.Bs-

~

~

~

Cl) Cl)

r; - ap !.

~,

lo.SS-

0'

8 ~cs .., > go

Cl.

o.od-! /(J,S, -I SS2..6óe

6.~

O.~

. 0.21[,

0.5"2J9

___ lo..do..c..Á-

n.on7 0.024

0.127

UI

Q.!r.

..~

_

6.~

~ ~

Q.

----~-'1c.V.Nlf

WoJtA. H tP.k,~ ----±tv~!:t

Q

M

3

..9.6~

_q.b~

Q

M

~-

Jüj - (1)

___-Hp~~

~

Q

M

[ PO B

~

trl

Z

..... -.J

--------------------. H~ H~ c:W2x..1- - -

O.fY.J

. Al'n~o.hiGt ~._ .OJ'i1 --

Q

M

Q

M

IS

14

7. 00

1.6't

'8.h4

Q

M

13

I~

:11.

___bJ~

Q

M

Q

M

i\ppa raalsl room , Comp onenl en

'.6'1

,. 6'1

o./~1

D./tt}

i !

i

I

IA~Qhl~_ . ___ ._

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

't1,~~_. _. __ ___ _~~~_1..4LU.

'],,.,..

.k<..J.,'J-i~M

Rr.9

Tolaa l :

Q

M

i\ppar oalslr oom , Comp onenl en

([,

.... \,...bt~ __ ~'89 ti~_____ __

1'22..lt4ao

.

._

222.5&.6

/·1-9

-

Q

M

7-00

lujo2o .0

Q

M

CrB

"1~

2.6'139. 0

Q

M

Q

M

1'9

11

26lt3!JO

.2.0

I!J.

O·9~

Q&Jllg

0.0/1

o·1~&

O.13~

(!).t:.l8

Q.O~2.,

O .Q~'2..

OOQ

().~a

... f{Lf~- -~tw!1Q.~~__.

..

... A.!!1~

. ~L~_. _

____ _.__ . l.~

. . tl;C2.K.L~ ._. __. ___~~h~

~ .<..!-

Tolaa l : M in kg / s Q in kW

~~t - - --

.1M.k,l

l.jb

2°.9:r3·0

1'1'

-'2.1!>1/· ö

1·16

~37/·0

Slroo rrt/Co mpon enlen slaol

0·96

1)()6~.o

I

o.5rf8 f-LtlD. O

.....

00

I I I I I I I I I I I I I I I I

19

Ivoor-

IN Y1

Q

M

I

Q

:'4 Q

~

....

F",l IO.SS

..

~IS5"l6ot

'UIT

.

M

I Q

t:.... d~..-..:

2.02

-llO~."1-

r

2.bs

IY"'q.g

4. bI.(

=2S3.S.2

3/. '1b

$262.0

•

-Sb~O. q

- --

:f. set \\ '2.040.0

Lt

r

1

~,

HSl ~+..,,-

l.bS --:; ~~./

-~

1-- 5 "&

- - -.- -(j

...-

iOht)O().O

p

'

.

~~

'-L

...

11L...~

~

....

I

"'

...3E.

~

(., ..i

4.b'1

-~ ~

l'lq~4.S

3g6f3.o 3

,. -?~o6.~ .o

31."Ib

1.6~:' .2

I.?b ~O~':?
-

-

~

---~

'2.lf1-

5 .g1

,1

..

H:1o

I I I I I

HILj

1<...... _· '2...01.

en

Massa-

J

I

waarts Warmiebalans Retourl

l,c :\

-

'b..

•

Hj

- ~_1w"'c.~,---

-~

lIL.• 1

r'

I I I I I I I I

20

.. --- -3~

2 _ ~'-t

I I I I I I I I I I I I I

~-

---

........

\1

7 _00

. . IO~OW_O

~r------+--------~-----4 ~.

a~r-------+-------+-------4 -,1-----1

HI2. 6.Cj'L

lCj1-5 0 '2. t---~ <~..,..,_ I..

I'" '-

.... .n

b.~2

'6180-S

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

21

\

®

1.-

1\<.. c.I ...~

•

s 1,3

fjs8Lt.o

[il_..... ;~

\·19

_1.. b '11.9.0

4.b:r

- :r'3I.

o. oS

-~&. I

0.33

f-S .3ç. 4

..

5:;'3

.. t.

h~

-41-3 6.0

ikoJ"",~~

r'

~c. ..

Lfr-H,s L\.b1

k.d\oJQfe, ..

•

I

l:'.... I.."'.-k.t .....

-~9°'3

\.1 b -'2.\ H·1. 0

----

~ r;g"" ...i. ..._"" . V' . . 1.

•..10.

r

li .b \NEP' ..

O. :rf~

~

410. 0

c5!-oo- .. lP'

o'9~ -1.1301. B

l'kllr·2.l, ......

~'"

0 .,96

t-.\'5D6s.o

. ~

---r--

i-

5/8.2..3 t..'t Z.4'C8 .~ Massa in kg/s Warmte in kW

~

•

Totaal

5/& 'i 6 ~'2I..,2.\.fIl.'2.

Fabrieksvoorontwerp No:

....

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

22 OVERZICHT SPECIFICATIE APPARA TUUR

6

In dit hoofdstuk worden tabellen gegeven, die een overzicht bieden van de gebruikte, belangrijkste apparaten uit het proces. Voor zover berekend en/of mogelijk zijn in de tabellen media, procescondities, functie etc. aangegeven.

Apparatenlijst reactoren, kolommen, vaten

Apparaatnr. Benaming, type Medium: pijpzijde mantelzijde

Hl H4 verhitter van sterilisator stoom voedingstroom

H2 H5 koeler van sterilisator koelwater voedingstroom

1. 0*10 3

0.65*10 3

12

16

Aantal

2

2

bar pijpzijde mantelzijde

3 1

1 1

pijpzijde mantelzijde

463-403 293-373

293-303 373-322

constructie materiaal

RVS 316L

RVS 316L

Capaciteit uitgewisselde warmte in kW Warmtewisselend oppervlak in m2

H3 H6 verwarming fermentor stoom water

1

P obool...

Tobeolwt

°c

RVS 316L

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

23

Apparatenlijst warmtewisselaars

Apparaatnr. Benaming, type Medium: pijpzijde mantelzijde

H7 condensor stroom uit P1S

H8 verhitter voeding T2

H9 condensor Tl

NH3 /water koelwater

NH 3 /water /MZ stoom

NH 3 /Water koelwater

8.63*10 3

6.0*103

2.6*103

135

83

41

Aantal

1

1

1

PabooIIU bar pijpzijde mantelzijde

1 1

1 3

1 1

T.boo1Wl K pijpzijde mantelzijde

638(V)-333(L) 293-303

319-374 463-403

373 293-303

RVS 316L

RVS 316L

RVS 316L

Capaciteit uitgewisselde warmte in kW Warmtewisselend oppervlak in m2

constructie materiaal

I I I I I I

24 Apparatenlij5t warmtewi55elaar5

Apparaatnr.

Hll

Hl2

condensor T2

reboiler T2

MZjwater stoom

NH3 jwater koelwater

water stoom

10.6*103

24.6*10 3

15.7*103

291

403

205

Aantal

1

1

1

p.boohu bar pijpzijde mantelzijde

1 3

1 1

1 3

Taboohu K pijpzijde mantelzijde

377 463-403

370 293-303

373 463-403

RVS 316L

RVS 316L

RVS 316L

Benaming, type

I

Medium: pijpzijde mantelzijde

I I I I I I

Capaciteit uitgewisselde warmte in kW

I I I I I I I I

Warmtewisselend oppervlak in m2

constructie materiaal

H10 reboiler

Tl

I I I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I

25 Apparatenlijst warmtewisselaars

Apparaatnr. Benaming, type Medium: pijpzijde mantelzijde

H13 ammonia koeler

H14 verdamper deel voeding

HlS koeler bodemstr. T2

NH3 /water koelwater

feed stoom

MZ/water koelwater

4.2* 103

4.6*10 3

0.39*10 3

110

36

11

Aantal

1

1

1

P aboolwl bar pijpzijde mantelzijde

1 1

0.1 3

1 1

pijpzijde mantelzijde

370-321 293-303

319 463-403

377-313 293-303

constructie materiaal

RVS 316L

RVS 316L

RVS 316L

capaciteit uitgewisselde warmte in kW Warmtewisselend oppervlak in m2

T abooh..

K

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

26 Apparatenlijst warmtewisselaars

Apparaatnr. Benaming, type Medium: pijpzijde mantelzijde Capaciteit uitgewisselde warmte in kW Warmtewisselend oppervlak in m2

H16 Indamper (tot 80 w\ MZ) MZ/water stoom 2.24*10 3

53

Aantal

1

P aboohaa bar pijpzijde mantelzijde

1 3

T.boo1UUl

K

pijpzijde mantelzijde

373 463-403

constructie materiaal

RVS 316L

I I I I

I I

I I

I

27 Apparatenlijst pompen en compressoren

Apparaatnr. Benaming, type

te verpompen medium

Pl P7

P2 PB

koelwaterpomp(centrifugaal) koelwater

glucose opl. pomp (centrifugaal) glucose opl. (300 gil)

P3 P9 nutriënten pomp (centrifugaal) waterig

Capaciteit kgjs

3.78

2.74

1.2

Dichtheid kg/m 3

1000

1200

1000

1

1

1

variabel

322 322

322 322

RVS

RVS

RVS

1

1

1

Zuigdruk Persdruk

bar bar

T.boolwt

I I

I I

I I

I I I I I I

IN UIT

K K

-

Vermogen kW theoretisch practisch Materiaal aantal serie/parallel

I I I

28 Apparatenlijat pompen en compreaaoren

I I I I I I I I I I I I I I

I I I I

Apparaatnr. Benaming, type te verpompen medium Capaciteit kg/s Dichtheid kg/m 3 Zuigdruk Persdruk

bar bar

TabooiWI IN UIT

K K

P4 PlO

PS Pll

P6 P12

centrifugaal

centrifugaal

centrifugaal

groeimedium van U.F.

groeimedium naar U.F.

ammonia 8 . 2 w%

28.9

1. 79

1000

1000

1000

RVS 316L

RVS 316L

RVS 316L

3 serie

3

1

serie

24.1

Vermogen kW theoretisch practisch Materiaal aantal serie/parallel

I I I I I I

I I

I I I I I I I I I I I I I

29 Apparatenlijst pompen en compressoren

Apparaatnr. Benaming, type

P14 centrifugaal pomp om H14 op 0.1 bar te houden

P15 compressor

P17 centrifugaal pomp

MZ/water

NH3 /water damp

44 w.% Melkzuur

Capaciteit kg/s

7.58

2.982

1. 76

Dichtheid kg/m3

968

(in) 6.79*10-2

972

Zuigdruk Persdruk

bar bar

0.1 1

0.1 1

1 2

T.booIWl IN UIT

K K

319 319

319 639

377 377

0.705 1.25

1. 35*10 3 1.88*103

ongeveer 176

RVS 316L

RVS 316L

RVS 316L

1

1

1

te verpompen medium

Vermogen kW theoretisch practisch Materiaal aantal serie/parallel

I

I I

30 INVESTERINGSKOSTEN

7

I I I

I I

I I I I I I I

I I

I I I

I

De totale investeringskosten bestaan uit de volgende vier termen:

I 2 3 4

Battery limits, IB Investeringen in hulpapparatuur, inclusief indirecte kosten, IH Investeringen in niet tastbare zaken, zoals licenties en knowhow, I L Het werkkapitaal, Iw

De som van IB en IH wordt wel aangeduid als fixed capital, IF•

De investeringen zijn berekend volgens de methode van Lang [20). Deze factorenmethode gaat uit van de kosten van de geleverde apparaten (A). Door de kosten van de fundamenten, ondersteuning en montage lopen deze op tot 1.43*A (:B). De benodigde pijpleidingen zijn afhankelijk van de aggregatietoestand van de produkten, Lang stelt de totale kosten inclusief leidingen voor gas/vloeistof op 1.60*B (:C). De kosten voor de elektrische installaties, hulpdiensten en voorzieningen, 'de off sites', worden gevonden door de kosten C met 1.5 te vermenigvuldigen (:0). Voor de indirecte kosten (constructie, overhead, engineering etc.) voert Lang weer de verschillende aggregatietoestanden in, namelijk voor gas/vloeistof processen wordt de Lang factor dan 4.74. De totale vaste investeringen, IF' worden weergegeven in onderstaande tabel:

Tabel?

I

Investeringen in de apparaten in kfl. voor 1993

Apparatuur

I

kfl.

540.00

Torens

20.00

Schotels Warmtewisselaars

900.00

Pompen

1025.00

Compressor

1676.00

Vaten

1261.00

Ultrafiltermodules

844.00

Verdampers

230.00

Opslagtanks

398 .00

I Totale investeringen

I

I

6894.00

I

I I I I I I I I I I I I I

31 De pompen en compressor zijn inclusief elektromotoren. Alle apparaten zijn in roestvast staal (RVS 316L) uitgevoerd vanwege de corrosieve eigenschappen van melkzuur. De kosten van de warmtewisselaars, pompen, compressor, vaten, torens en opslagtanks zijn bepaald met behulp van het WEBCI prijzenboekje uit 1984. De prijs van de schotels zijn bepaald met het WEB Cl [23] prijzenboekje uit 1992. De kosten van de ultrafilters en de verdamper zijn bepaald met behulp van Perry [22]. De kosten van de filters zijn gebaseerd op cijfers uit 1978 en de verdamper op cijfers uit 1968. Als Chemica1 Engineering Plant Cost Index voor 1993 is 363 aangehouden, afkomstig uit Chem. Eng. feb 1993. Voor 1984, 1978 en 1968 waren respectievelijk indexcijfers gegeven van 322.7, 218.8 en 113.7. Voor de dollar is een koers van fl 1.80 aangehouden van april 1993. Met een Lang factor van 4.74 komen de totale kosten vaste investeringskosten, IF' op kfl. 32,678. Uit [20] blijkt dat de totale vaste investeringen ongeveer 80 % van de totale investeringskosten uitmaken. Om nu de totale investeringen te bepalen dient IF dus met 100/80 vermenigvuldigt te worden. Dit geeft een bedrag van kfl. 40,847.

7.1

Operating costs

7.1.1

Afschrijving en rente

Investeringsgebonden kosten zijn gedefinieerd als een fractie f van de totale investeringen

(10)

De grootte van f (= Capital Charge) hangt af van afschrijving, onderhoud etc. Volgens lsard [8] is deze factor 0.194. Bij dit model zijn ren te en afschrijving inbegrepen. Voor jaarlijkse afschrijving en rente geeft dit dan 0.194*40847

=

kfl. 7924

I

I I I I I I I

7.1.2

Onderhoud

Voor het onderhoud wordt 4 % van de vaste investeringen genomen. In de chemische industrie ligt deze waarde tussen de 2 en de 5%. De onderhoudskosten worden dan 0.04*32678 = kfl. 1307

I

I I

7.1.3

I

Voor het bereken van de loonkosten is uitgegaan van de Wessel-relatie, waarbij geldt:

32

I I

I I I

Arbeidskosten

manuren tonprodukt

=

K

*

aan tal stappen (capaciteit / dag)

(11) 0.76

De capaciteit is hierin uitgedrukt in ton per dag en bedraagt in dit geval 66.9 ton/dag. K is een constante die de waarde 1.3 voor 1993 heeft. De te onderscheiden stappen zijn de fermentatie stap, de destillatie stap en de opzuiveringsstap c.q. indampstap. Het totaal aantal stappen komt daarmee op 3. Het aantal manuren per ton produkt wordt dan 0.1599. Dit komt overeen mp7)pnctie-plaatsen rekening houdend met ploegendienst. Een functieplaats kost (gemiddeld) o~r kRo 350 per jaar, dus de arbeidskosten bedragen 7*350 = kfI. 2450.

JV

7.1.4

Grondstofkosten

1/'

I

Per uur wordt er 2786 kg melkzuur geproduceerd. Hiervoor is 2786/0.94

I

1.00 = kfl. 23712. Deze prijs geldt in de E.E.G. ten gevolge van diverse accijnzen; wordt de fabriek buiten de E.G. gebouwd dan geldt een glucose prijs van fl. 0.40 per kg.

I

Aangenomen is dat een concentratie van 10 gIl gist-extract nodig is in de nutriëntenstroom; er wordt

I

I I I I I

I I

I

= 2964 kg glucose nodig. De

prijs van glucose is ongeveer ft. 1.00 per kg in Nederland. De kosten op jaarbasis bedragen 2964 * 8000 *

aangenomen dat het gist-extract niet door het ultrafilter verdwijnt maar circuleerd met de retentaat stroomr. Op jaarbasis is er 2360 ton/jaar gist-extract nodig met een kostprijs van kfl. 5 per ton. De totale kosten worden dan 2360 * 5 = kfl. 11800 . Bronwater kost fl 0.60 per m3• Het verbruik is 34.8 m3/uur, waarmee de totale jaarlijkse kosten voor proceswater op (34.8 - 5.9) * 8000* 0.60 = kfl. 139 per jaar komen. De kosten van de andere grondstoffen, nl. de voedingszouten, natronloog en zoutzuur voor regeneratie van de ionenwisselaarskolommen en ammoniak voor de pH-regeling zijn verwaarloosbaar ten opzichte van de kostprijs van glucose en gist-extract.

7.1.5

Kosten stoom, koelwater, elektriciteit

Uit de warmtebalansen volgt dat er voor de opwerking 17.21 kg/s en voor de sterilisatoren 4.42 (*2) kg/s LD stoom nodig is. De totale hoeveelheid stoom op jaarbasis bedraagt 750240 ton/jaar. Als uitgegaan wordt van een gemiddelde prijs voor stoom van fl. 30.- per ton bedragen de stoomkosten kfl. 22507.20. Aangezien echter niet is gezocht naar een efficiënte warmtehuishouding door combinatie van warmtestromen, is als schatting 80 % van de stoomkosten gebruikt in de kostenberekenen. Dit geeft een bedrag van kfl. 18006 per jaar.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

33 De totaal benodigde hoeveelheid koelwater voor de opwerking bedraagt 490.47 kg/s en voor de fermentatie 7 153.8 kg/s. De totale hoeveelheid op jaarbasis bedraagt dan 644.25 kg/s ofwel 18.6 * 10 ton/jaar. De kostprijs van koelwater bedraagt ongeveer ft. 0.08 per m3 • Hiermee komen de koelwaterkosten op kfl. 1484 per jaar. De electriciteitskosten van de meeste apparaten zijn te verwaarlozen behalve die van de compressor. Het 7 benodigde vermogen voor de compressor bedraagt 1.877 * 1(t5 Watt. Dit is gelijk aan 1.5 * 10 kWh. per jaar. De prijs voor electriciteit bedraagt ongeveer ft. 0.25 per kWh. Hiermee komen de electriciteitskosten op kft. 3775 per jaar.

7.1.6

Kosten ionenwisselaarshars en ultrafilters

De ultrafilters zelf hebben een levensduur van ± 1 jaar. De vervangingskosten van de filters alleen bedragen ft. 321.45 per m2 [perry,22J. Dit bedraagt voor het benodigde oppervlak 800 * 321.45 = kft. 257.16. De vulling van de twee ionenwisselaarskolommen beeft een levensduur bij 40 °C van ongeveer twee jaar. De kosten Amberlite IRA-400 bedraagt ft. 43.70 per kg. Voor een kolom met 10 rIf is 1845 kg vulling nodig (p = 0.369). Dit is per jaar 0.5 * 1845 * 43.7 * 2 = kft. 80.63.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

34 7.2

Baten

7.2.1

Opbrengst van melkzuur

Jaarlijks wordt er 22290 ton melkzuur geproduceerd (edible kwaliteit). De prijs deze voedingskwaliteit bedraagt kfl. 4.20 per ton. Dit levert dus jaarlijks kfl. 93618 op.

7.3

Winst en verliesrekening

De jaarlijkse kosten en baten worden hieronder in een tabel weergegeven:

Tabel'.

Jaarlijkse kostenlbaten

I Onderdeel

I1

Kosten (kil.)

Afschrijvingen en rente

7924

Onderhoud

1307

I

I

81

Ionenwisselaarshars Ultrafilters

257

Arbeid

2450

Koelwater

1484

Electriciteit

3775

Stoom

18006

Grondstoffen

25651

Opbrengst melkzuur

93618 70935

totale kostenlbaten

Winst

Baten (kil.)

I

I

93618 22683

I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

35 7.5

Economische criteria

7.5.1

Bepaling van Return-On-Investment (ROl)

De ROl is de verhouding van de winst ten opzichte van de totale investeringen vermenigvuldigd met 100%. De winst is de totale opbrengsten minus de kosten inclusief afschrijvingen. In formuleform uitgedrukt geeft dit:

ROI

=

WINST IF+IW

*

100 %

(12)

De winst (tot. opb-tot.kosten) = kfl. 22683 De totale investeringen bedragen kfl. 40847 Dit levert een ROl van 55.5 %.

7.5.2

.eerd als het minimum aantal jaren dat nodig is om de oorspronkelijke Onder de oorspronkelijke investering wordt alleen maar de afschrijfbare vastgelegde kapitaalsinveste ' g gerekend. De berekening gaat uit van een exploitatie overschot Eo· Eo is de opbrengst minus de varia e en semivariabele kosten. Als nu de investering IF als (negatieve) cash flow

(13)

Dit levert een POT van 1.8, na deze tijd zal er dus op het proces winst gemaakt worden. Dit lijkt ons wel een erg rooskleurig beeld, er dus wel enkele vraagtekens bij de berekende waarden.

I I I I I

36 8

SYMBOLENLUST

SymhooI:

Omschrijving:

Eenheid:

I

A

I

cp

oppervlakte concentratie per kg specifieke warmtecapaciteit bij constante druk

m2 kg/m2 J/(g. K)

d

diameter roerder

m

D h

diameter hoogte verdampings enthalpie verbrandings enthalpie

m m Jlkg J/gmol

N

evenwichtsconstante lengte massa moleculaire massa toerental

m kg g/mol lis

Np

dimensieloos krachtnummer

p p

bar W W

V

druk (absolute, totale) roervermogen warmteflux temperatuur logaritmisch temperatuursverschil temperatuursverschil totale warmteoverdrachtscoëfficiënt snelheid volume

w w.

roerblad breedte gewichtsfractie

m

GnekS sym-

Omschrijving :

Eenheid:

viscositeit (abs.) dichtheid

cp kg/m3

I

c

t.~ ~Hcomb

I I

I I I

I I

I I I I I I

K I,L m M

Q T ~TlD ~T

U

v

°e,K oe oe W/(m2 ·K) mis m3

hooi: JI. p

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

37 9

LITERATUUR

1.

Holten, C.H., Lactic Acid, Properties an Chemistry of Lactic Acid and Derivates, verslag chemie 1971, Kopenhagen. Kirk, R.E. and Othmer, D.F., Encyclopedia of chemica1 technology, 8, New York, 1952, 167-180. Vickroy, T.B., Lactic acid, Comprehensive biotecbnology, Volume 3, Ch. 38, 1983. Srivastava, A. e.a., Biotechnol. and Bioeng., vol. 39, p 607-13,(1992) Chemiekaarten, derde editie, 1984. Weast, R.C., Handbook of Chemistry and Physics, Florida, 1988, D-119. Dietz, A.A., Degering, E.D. en Schopmeyer, H.H., Physica1 properties of sodium, potassium and

2. 3. 4. 5.

6.

7. 8.

9.

10. 11. 12.

13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

22. 23.

ammonium lactate solutions, Industrial and engineering chemistry, 33, nov. 1941, 1444-1447. Costello, E.J. en Filacbione, E.M., Preparation and properties of pure ammonium-DL-Iactate, J. Am. Chem. Soc., 75(1), 1953, 1242-1244. Escales en Koepke, Dest. u. Subl. v. Ammoniumsalzen : Milchsaures Ammonium, J. Prakt.

Chem.,87, 1913,268-269. Troupe, A.A., Aspy, W.L. en Schrodt, P.R., Viscosity and density of aqueous lactic acid solutions, Industrial and engineering chemistry, 43, may. 1951, 1143-1146. Rose, L.M., Chemical reactor design in practice, New York, 1981, hoofdstuk 7. Atkinson, B. & Mavituna, F., Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook, 2Dd Ed., 1991, hoofdstuk 20. Murray Moo-Young, Comprehensive Biotecbnology, vol.2, hoofdstuk 3, 1985. Obleyer,E., Blanch, H.W. and Wilke, C.R., Appl. Biochem. and Biotechnol., 11, 317-32, (1985) Coulson, J.M. and Richardson,LF., Chemical engineering, Volume 6, 1983. Stammers, Fysische transportverscbijnselen Qing, C. Y., Cross flow ultrafiltration in eell recycle fermentation. Coulson, J.M. and Richardson,J.F., Chemical engineering, Volume 1, 137 Olujié, Z., Fundamentals of multicomponent distillation, TU Delft. Montfoort, A.G., De chemische fabriek, deel 2: Cost engineering, 1989. Janssen, L.P.B.M. and Warmoeskerken, M.M.C.G., Transport phenomena data companion, 1987. Perry, R.H. and Green, D., Perry's chemical engineers' handbook, 6tb edition, 1984. WEBCI prijzenboekje, 1984.

I

1

Bijlage 1

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

AMMONIA (25% oplossing in water) CAS-nr: 11336-21-61

NH.OH

ammoniakwater FYSISCHE GROOTHEDEN Kookpunt 'C SmeltpUnt 'e R~latieve Dichtheid Iwater:l) Relatieve Dampdichtheid (Iucht:l) Dampspanning in mbar bij 20 'C Oplosbaarheid in water Relatieve Molecuulmassa

BELANGRIJKE GEGEVENS 36

-77

KLEURLOZE VLOEISTOF, MET STEKENDE GEUR De oplossing raag eert heftig met zuren en is corrosiel O.I. ten opzichte van aluminium en zink. Vormt met

0,9

halogenen, kwik· en zilveroxide slaggevoelige verbindingen. Tast vele metalen aan.

0,6 153

MAC·waarde in ppm 'als NH3) MAC·waarde in mgJm 3 'als NH3)

25 18

x

35,1

Wijzt van opn.me: De stol kan worden opgenomen in het lichaam door inademing en inslikken. Directe gevolgen: Destolwerlct bijtend opde ogen, de huid en de ademhalingsorganen. Inademing van damp enlol nevel kan Idemnood veroomken !longoedeem!').

DIRECTE GEVARENI VERSCHIJNSELEN

PREVENTIE

BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP

_ __. - ...__.._-------------_._- ------------_.._--_._---_....- .. _._.._-----_.__.._.. _.._._--

_

Brand: niet brandbaar,

................. ............-

.._

_

........ ... .... Inldemen: bijtend. keelpijn, hoesten. ademnood.

........ Huid: bijtend. roodheid. pijn. ernstige brandwon· den,

ventilatie, plaatselijke afzuiging ol adembescher· ming.

lrisse lucht, rust. halfzittende houding. en naar zie· kenhuis vervoeren,

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

handschoenen,

verontreinigde kleding uittrekken, huid spoelen met veel water ol aldouchen, en naar arts verwijzen,

-Ogen: ....--.------.-.-.-------_·_-- -----_·_--------1------·_--------bijtend. roodheid, pijn, slecht zien, gellltsscherm. eerst spoelen met veel w.ter, dan naar .rts vervoe· ren.

--.---------... -....--.-..-....-.-- _._--_._--.------_._-----1-------------------_.Insllklttn : bijtend. keelpijn, buikpijn, misselijkheid.

mond Illen spoelen, veel wller I.ten drinken, en on· middellijk naar ziekenhuis vervoeren.

OPRUIMING ventilllie, lekvloeistol opvingen in afsluitbare ve· ten. restant wegspoelen met veel water, (eX1r, persoonlijk. bescherming: GASPAK!.

OPSLAG gescheiden van lUren, koel, ventihrtle,

GEBRUIKSETIKETIERING (bags, ags, agp) R: 3Sl37f38 S: 2-26

Irriterend

OPMERKINGEN De stof kIn onder bepaalde omstandigheden brandbare damplluchtmengsels vormen [15-29 vol. "), die moeilijk te ontsteken zijn. ') De verschijnselen van longoedeem openbaren zich veelal pas nl enkele uren en worden versterkt door lich.melijke inspanning. Rust en opname in een ziekenhuis is daarom noodzakelijk. Tevoren dient.ls eerste hulp toediening Vin een eortieosteroidhovdende sprly, door arts ol de door deze gemlchtigde, te worden overwogen. Zie ook PUBUKATIEBlAO OP 13 inZlh de opslag en het vervoer van ammoniak van de Arbeidsinspectie. Luchtdichte verpakking toepassen.

42

Best,IcocIt c-oon

I 2.

I I I I I

I I I I I

AMMONIAK* (drukhouder) CAS-nr: 17664-41-7]

FYSISCHE GROOTHEDEN Kookpunt 'e Smeltpunt 'e Vlampunt 'e brandbaar oas Zelfontbrandingstemperàtuur 'C Relatieve Dampdichtheid (lucht: 1) Dampspanning in bar bij 20 'C Oplosbaarheid in water, g!100 mi bij 20'e Explosiegrenzen, volume % in lucht Minimum Ontstekingsenergie, mJ Relatieve Molecvulmas$l

BELANGRIJKE GEGEVENS -33 -78 650

0,6 B,S S3 15-29

680 17,0

DIRECTE GEVAREN! VERSCHIJNSELEN Brlnd: brandbaar,

ONDER DRUK TOT VLOEISTOF VERDICHT GAS, AAN DE GEUR TE HERKENNEN Het gas is lichter dan lucht. De vloeistof lost op in water onder warmteontwikkeling. Is moeilijk tot ontbranding te brengen. Vormt met kwik· en zilveroxide slaggevoelige verbindingen. Reageert heftig met sterke oxidatie· middelen en halogenen. Reageert heftig met zuren en is corrosief o.a. ten opzichte van aluminium en zink. Tast koper, aluminium, link en hun legeringen aan. --------------------------------~--------------------_.

MAC·waarde in ppm

3

25

MAC·waarde in mglm 18 ----'------='--------------------'-------------_ .. - - - _ ... Wijz. Yin opnlme: De stof kan worden opgenomen in het lichaam door inademing. DirKte g.... oIgen: De stof werkt bijtend op de ogen, de huid en de ademhalingsorganen. Door snel verdampen kan de vloeistof bevri,zing veroorzaken. Inademing van damp enlof nevel kan ademnood veroorzaken Ilong· oedeem)'). In ernstige gevallen kans op dodelijke afloop.

PREVENTIE geen open vuur en niet roken,

__...__._-_._--_._----_..- _._--------._-------_.__._

BLUSSTOFFEN!EERSTE HULP loevoer afsluilen. indien niel mogelijk en geen ge· vaar voor omgeving. lalen uilbranden. anders blus· sen met poeder, halonen, koolzuur,

......_._............................................._.. _............. .

I

_.

I I I I I I I I I

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

Explosie: gas met lucht explosief,

gesloten apparatuur, ventilatie, explosieveilige elec· trische apparatuur en verlichting,

bij brand: drukhouder koel houden door spuiten met water,

Inademen: bijtend, keelpijn. hoesten, kortademig. heid. ademnood.

ve.ntilatie, plaatselijke abuiging of adembescher· ming,

Huid: bijtend. bij bevriezing: roodheid, pijn, ernstige brandwonden.

koude·isolerende handschoenen. beschermende kleding,

frisse lucht. rusl. halfzinende houding. en arts waar· schuwen. ...... ... ..... .. .. .... ..... ..................... . bij bevriezing: GEEN kleding uinrekken. huid spoe· len met veel water ot afdouchen. en naar arts verwij· zen,

Ogen: b/ït,nd. roodheid. pijn. slecht zien,

gelaatsscherm. of oogbescherming in combinatie met adembescherming,

eerst spoelen met veel water. dan naar ans vervoe· ren,

OPRUIMING

OPSLAG

GEBRUIKSETIKETTERING (bags, ags, agpl

omgeving ontruimen. deskundige waarschuwen, nooit met waler in vloeistof spuiten, gaswolk bestri~ den met watergordijn. drukhouder naar veilige plaats brengen, (extra persoonlijke bescherming: GASPAKI.

gescheiden van oxidatiemiddelen, gescheiden van zuren, gescheiden van halogenen, brandveilig, in· dien binnen een gebouw,

_ _ _ _ _ _ _._

OPMERKINGEN

De reukgrens ligt boven de MAC·wurde. ') De verschijnselen van longoedeem openbaren zich veelal pas na enkele uren en worden verst er" door lichamelijke insoan·

ning. Rust en opname in een ziekenhuis is daarom noodzakelijk. Tevoren dient als eerste hulp toediening van een corticosteroidhoudende spray. door Irts ol de door deze gemachtigde. te worden overwogen. Lekkende drukhouder met lek naar boven draaien anders ontsnapt vloeibaar ammoniak. De waarde van de oplosbaarheid geldt bij een druk van 1 bar. Zie ook het rapport Vin de Commissie Preventie van Rampen door Gevaarlijke StoHen: 'De opslag en het vervoer van ammoniak'. Drukhou · der met speciale appendages toepassen.

I 3

I I I I I

I

LD.-MEllKZUUR CAS-nr: 1598-82-3] Hydroxypropionzuur; 2-hydroxypropionzuur e ; ecidum Ilcticum FYSISCHE GROOTHEDEN Wpunt'C Ilalllpunt'C

BELANGRIJKE GEGEVENS

':

I\.b.

~'C ~. Dichtheid

Iw.lIr-ll OpioIbNrhtid in wallr ~. Molecuulma",

-

18

>"1.2

ICLEURLOZ1 VISIWJZf VlOEISTOF Of HYGAOSCOPISOtE KRISTALllH 0. opioNing in w'\ar la "n zuur en ia corro5Ï.f.

MAC-wllrde

n,b.

&

90,1

Wijz. van opname: Ot stof un worden opgenomen in het lichum door inademing en in$likitn, DirKaa lfYoIiea: Ot alof wem prikkelend op de huid en de .demhaling50rganen, Ot stof w.rkt bijtend op de ogel\.

I

,

I I I I I I I

DIRECTE GEVAREN! VERSCHIJNSELEN

I

BLUSSTOFFEN!EERSTE HULP

I!IM: brandbur,

geen open vuur en niee roken,

........ : belpijn, hoNt.n, korademigheid.

pl •• t5eIijka afzuiging of .dembescherming,

lilt roodh.id. pijn.

h.ndadloen.n.

,

-

poeder, alcohol bestendig schuim, 'Pfoeiwul w., IIr, IIIlon.n, koolzuur,

-

,

0,.: biittnd. roodheid. pijn, alecht zien.

veiligheidsbril,

OPMERKINGEN ~

l 1+1 en 0 H mtlkzuur: SJ 'C.

verontreinigde kleding uinr.llin, huid spoelen mee veel water of aldouchen, eerat Spo6lWl mil veel water, den nall arts vervoeren, . mond la~ ~I.n. vNI wallr 1.I,n drinltan,.n 11'\1 w.arJChuwen,

OP.SLAG

lItwIoNlof opv.ngen in afsluitbare v.ten, gemorste

aal opdItppen, restant wegspoelen mee vNI

------

\

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

OPRUIMING

-,

fri", lucht. rust. .n Ins waarschuwen, \

......: keelpijn. buikpijn,

I I I I I

PREVENTIE

WI-

GEBRUIKSETIKETIERING (bags, ags, agp)

I-·~d ' . ,

I

I I I I I I I I I I

I I

~

MIEREZUUR*

HCOOH

CAS-nr: 164-' 8-61

hydrogeen carbonzuur BELAN GRIJK E GEGEVENS

FYSISCHE GROOTHEDEN KOOkpu"t C Smellpunt 'C Vlampunt -( Zelfontbrandingstemperatuur 'C Retatieve Dichtheid Iwater ~ 11 Retatleve DampdIchtheid (lucht~ 11 Retatieve D,chthe,d bil 70 C van vemdlgd dampnuchlmengsel {Iuehl ~ 11 DampsnanninQ in mbar bij 70'C OplosbaarheId In water ExplosIegrenzen. volume ~~ ,n lucht Soonelolke GeleidIng. pS!m Relatoeve MOlecuulmassa

1,6

KLEURLOZE VLOEISTOF. MET STEKENDE GEUR vorming van koolmonolfidt IZOf De damp mengt zich goed met lucht De $lof ontleedt bij v.rhining onder Reageert hehig met sterke olidl al dur!. De stol is een sterk zuur en reageert hehig mei basen en is corrosiel. tiemiddelen. TIst vele kunststoffen aan. .. ---- ---- ---- --_._ ---- ---- ---_ ..- .._. .5 MAC·waarde in ppm 9 ____ ____ _ .____ __ . __ . ~AC,waarde~.~m~ .. _____ . _ _ _ _ _ _

1,02 42

en inslikken. Wijze van opname: Oe 5101 kan worden opgenomen in het lichaam door inademing . Inademing van de stot gsorganen ademhalin de en huid de ogen, de op bijtend werkt Slof Oe gevolgen: Directe kan longoedeem veroorzaken' I. In ernstige gevallen kans op dodelijke afloop.

101 8 69 520 1,2

__._

x

14 - 33 6.8.109 46,0

DIRECTE GEVAR EN! VERSCHIJNSELEN

PREVENTIE

BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP poeder, alcoholbestendig schuim, sproeislrul y(1 Ier, halonen. koolzuur,

Brand : brandbaar.

geen open vuur en niel roken,

Explosie : boven 69 'C : damp met lucht explosief.

boven 69 'C: gesloten apparatuur, venlilatie,

Inademen: bij/end. keelpijn. hoesten, kortademig' heid. ademnood.

ventilatie, plaatselijke afzuiging of adembescherming,

Iris se lucht. rusl, h.lfzinende houding. en nii: 1 t kenhuis vervoeren,

Huid: bij/end, roodheid. pijn, brandwonden.

handschoenen, beschermende kleding,

veronlreinigde kleding uinrekken, huid spoelen rrt. veel water ol .Idouchen, en naar Ins verwijze •.

Ogen : bIj/end. roodheid. pijn, slechtlien,

gelaatsscherm, of oogbescherming in combinalie meI adembescherming,

eerSI spoelen mei veel waler, dan zo nodig nur ,nI vervoeren, mond lalen spoelen, veel waler lalen drinken. ,nO" middellijk naar ziekenhuis vervoeren,

Inslikken : bij/end. keelpijn, buikpijn, diarree,

I I

I I I I I

OPRUI MING

OPSLAG

leltvloeistol opvangen in alsluilbare valen, reslanl wegspoelen meI veel waler, leXlra persoonlijke beo 5Cherming: GASPAK},

gescheiden van oxidaliemiddelen, gescheiden van basen,

GEBRUIKSETIKETTERING (bags, ags, agp) ft: 35

S: 2·23·26

I~ Corrosief

OPME RKING EN

lic~ >ff'l lig I boven de MÁC-waarde. ' I De verschijnselen van longoedeem openbarenhutp t~ t hplosiegrenzen van een 90~~ ·oplossing in water: 18·57 vol. %. De reultgrens dient als eerste Tevoren ijk. noodzakel durom is ziekenhuis een in opname en Rusl g. pas nl enkele uren en worden verslerkt door lichamelijke inspannin de, Ie worden overwogen. ning van een conicosteroldhoudende spray, door ans ol de door deze gemachtig

Tr.n.port Em"lIency C.rd TECIR}·"

VN·nummtr:

1n,

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

AZIJNZUUR (85% in water) CAS-nr: [64-19-71

methaancarbonzuur; ethaanzuur* BELANGRIJKE GEGEVENS

FYSISCHE GROOTHEDEN Kookpunt 'e Smeltpunt"C Vlampunt "C Relatieve Dichtheid (water,.. 1) Relatieve Dampdichtheid (lucht .. ,) 'Relatieve Dichtheid bij 20 'C van verzadigd damplluchtmengsel . (lucht,,'1 Dampspanning in mbar bij 20 'C Oplosbaarheid in water Relatieve Molecuulmassa

103

-15 40 1,1

2,0 1,02

KLEURLOZE VLOEISTOF, MET STEKENDE GEUR waterstof. De damp mengt zich goed met luchL Tast vele metalen aan onder vorming van

MAC·waarde in ppm MAC·waarde in mgJm J

10

25

inademing en inslikken. Wijze van opname: De stof kan worden opgenomen in het lichaam door gsorganen. Inademing van damp Directe gevolgen: De stof werkt bijtend op de ogen, de huid en de ademhalin kans op dodelijke afloop. en/of nevel kan ademnood veroorzaken (longoedeem)1). In ernstige gevallen

20 60,1

DIRECTE GEVAREN! VERSCHIJNSELEN Brand: brandgevaarlijk,

PREVENTIE

BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP

geen open vuur, geen vonken en niet roken,

pOj!der, alcoholbestendig schuim, sproeistraa l W1' ter, halonen, koolzuur,

boven 40 'C: gesloten apparatuur, ventilatie, explo· sieveilige electrische apparatuur,

bij brand: tankslvaten koel houden door spuiten milt water,

----- ----- --.._._-- --_ .--- _._..-._...._._-_. _.._._._...._._--_._-_._._kortadem _._ ----keelpijn, e houding, en naar halfzinend rust, lucht, frisse her· adembesc of ventilatie, plaatselijke afzuiging ig' hoesten, Inldemen: bijtend, kenhuis vervoeren, ming, heid, ademnood, . __.__._-----_._------- ---- ---_ ._..- --_...__._..-._.._.............- ..........._._............_....._---_ ---verontreinigde kleding uittrekken, huid spoelen milt Explosie: boven 40 "C: damp met lucht explosief,

li~

Huid: bijtend, roodheid, pijn, ernstige brandwon· den,

handschoenen,

water of afdouchen, en arts waarschuwen.

veel ----.....----..--- --- I --.-...----......-...........---. --.- --.--. ---- --.- ---.-.--..--.....-..--. ---.... eerst spoelen met veel water, dan naar arts vervoegelaatsscherm, Ogen: bijtend, roodheid, pijn, slecht zien,

ren,

Inslikken: bijtend, maagkrampen, braken, diarree,

mond laten spoelen, veel water laten drinken, en onmiddellijk naar ziekenhuis vervoeren,

lekvloeistof opvangen in afsluitbare vaten, restant wegspoelen met veel water, (extra persoonlijke beo scherming: persluchtmasker!,

GEBRUIKSETIKETTERING

OPSLAG

OPRUIMING brandveilig,

(bags, ags, agp) R: 34

S: 2·23-26

141

Corrosief

OPMERKINGEN

een ziekenhuis is uren en worden versterkt door lichamelijke inspanning. Rust en opname in '1 De verschijnselen van longoedeem openbaren zich veelal pas na enkele overwogen. worden te de, gemachtig deze door de of arts door spray, nde roidhoude daarom noodzakelijk. Tevoren dient als eerste hulp toediening van een corticoste

Transport Emergtncy Card TEC(R)-614

VN·nummer: 2790

(1~80%)

I--~

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

BARNSTEENZUUR CA5-nr: [1'0-15-6)

1,2-ethaandicarbonzuur*; butaandizuur FYSISCHE GROOTHEDEN lookpunt. ontleedt bij oe Smeltpunt 'C Y'IIrnpunt 'C ReIlti"" Dichtheid Iw.,er-1) Oplosbaarheid in water Rllitieve Molecwlml$$1

BELANGRIJKE GEGEVENS

.'

235 188 n.b.

1.6

1I echt ',S.1

..

WITTE KRlSTAU.EH ., " .. ~. _. Oe oplQJSing in waler ia, een zuur. , MAC·waarde

n.b.

' WIJz. van opnarIIt: Ot IlOf kan worden opgenomen in het lichaam door inademing en inslikken. :' Dirtcta gevolgen: Ot slOf w.~ prikJr.elend op de ogen. de huid In de .demhaling$Org.nen. . .'

"

'"

I

:

DIRECTE GEVAREN! VERSCHIJNSELEN

PREVENTIE

1rInd: brandbaar.

geen open vuur en niel roken,

BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP sproeisuaal water. poeder.

a.s.mlll: keelpijn. hoesten.

plulSelijke afzuiging of .dembescherming.

,.

tklld: roc.dheid. pijn,

:

. ,.

-

handschoen.n.

'. Ogen: roodheid. pijn.

veiligheidsbril.

.

.

frisse lucht. rust, halfzinende houding. en zo nodig arts waarschuwen. verontreinigd. kleding uinr.kJr.en. huid spoel.n m.t VIII water ol .Idouc;hen, ..rSl spoel.nmet veel w.t.r. dan naar arts v.rvoe· ren,

lnIIkk.n: keelpijn. buikpijn. braken.

mond I.ten spoelen. v.el water laten drinken. en arts . raadplegen.

OPRUIMING ~orll'lIo1 opscheppen.

-----

__ _---

VERSPREIDEN VAA STOF VOORKOMEN

.OPSLAG

-

GEBRUIKSETIKETTERING (bags, ags, agp)

r..tant w.glpoel.n met _I waler. (extra perloonlijka beSCherming: Itol· kI.sse 2. - inert stol; Slolmasker P11.

OPMERKINGEN 0. ma.tregelen op ótze k.lrt g.lden ook voor glutaaCluur (1,3·propa.ndicarboNuur·).

..

" ,

,

I I I I I I I I I I

I I I I I I I I I

NATRONLOOG · (33%) NaOH

CAS-nr: 11310-73-21 natriumhydroxide-oplossing* FYSISCHE GROOTHEDEN Smellpunl 'C Relatieve Dichlheid (wal er .. ' ) Dampspanning in mbar bij 20 'C Relatieve Molecuulmassa

BELANGRIJKE GEGEVENS 8 ',33 8 40,0

KLEURLOZE VISKEUZE OPLOSSING VAN NAmtUMHYDROXIDE IN WATER De slol is een sterke base en reageert heftig met lUren en is corrosief o.a. len opzichte van aluminium en zint. Test still, nikkel, monel en sommige kunststoffen (in concentraties van ten hoogste 50%) niet uno MAC·waarde in mglm 3 (.Is NaOH·stof)

C2

Wijlt Yin opn.me: De stof kan worden opgenomen in het lichaam door inademing en inslikken.

Directe gevolgen: De stof wam bijtend op de ogen, de huid en de ademhalingsorganen. Inademing van damp enlof nevel kan ademnood veroorzaken (longoedeem)1).

DIRECTE GEVARENI VERSCHIJNSELEN

PREVENTIE

BLUSSTOFFENIEERSTE HULP

------Inedemen: bijtend, kortademigheid, keelpijn, hoes· ten, ._._--

(bij verspreiding van nevelI, plaetselijke Ifzuiging of adembescherming,

frisse luchL rust. halfzittende houding, en arts waar· schuwen,

Huid: bijtend, ernstige brandwonden,

handschoenen, beschermende kleding,

-------Ogen: bijtMld, roodheid, pijn, slechlzien,

verontreinigde klading uittrekken, huid spoelen met veel water of afdouchen, en naar arts verwijzen,

_.

gelaatsscherrn,

eerst spoelen met veel water, dan naar .rts vervoe· ren,

Inliikken: bijtend, diarree, buikkrampen, breken,

niel elen, 'drinken of roken tijdens het wark.

mond laten spoelen, veel water lalen drinken, en on· middellijk naar ziekenhuis vervoeren,

Brand: niet brandbaar,

OPRUIMING lekvloeistol opvangen in afsluitbare vaten, restJnt wegspoelen mei veel water,

GEBRUIKSETIKETTERI NG

OPSLAG gescheiden van lUren,

(bags, ags, agp) R: 35

S: 2·26-27·37139 NOU B

[@ Corrosief

OPMERKINGEN De MAC,wllrde geldt hier als maximum dat niet mag worden overschreden. ') De verschijnselen vin longoedeem openbaren zich veelal pas nl enkele uren en worden verstem door lichamelijke inspanning. Rust en opname in een ziekenhuis is dil rom noodz.kelijk. Tevoren dient .Is eerste hulp toediening van een corticosteroidhou· dende spray, door arts of de door deze gemachtigde, te worden overwogen.

I TrefllPOrt

I

690

EmertencY Cwd TEC{R).52

VN-nummer: 1124

I I I I I I

I

8

ZOUTZUUR (ca. 36%) HCI

CAS-nr: [7647-01-0J chloorwaterstofzuur (ca. 36%); geconcentreerd zoutzuur; waterstofchloride* BELANGRIJKE GEGEVENS

FYSISCHE GROOTHEDEN 110 1,2

Kook.punt 'C Relatieve Dichtheid (water z 1) Relatieve Dampdichtheid (lucht=l) Relatieve Dichtheid bij 20 'C van verzadigd damplluchtmengsel (lucht=l) Dampspanning in mbar bij 20 "C Oplosbaarheid in water Relatieve Molecuulmassa

1,3 1,04 145

"

36,5

I

I I I I

DIRECTE GEVAREN! VERSCHIJNSELEN

I I I I

I I I

MAC·waarde in ppm MAC·waarde in mglm 3

C5 C7

__._----_

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

. .-

Wijze Yin opname: De stof kan worden opgenomen in het lichaam door inademing en inslikken. Directe gevolgen: De stof werkt bijtend op de ogen, de huid en de ademhalingsorganen. Inademing van damp enlof nevel kan ademnood veroorzaken (longo~deem) 1).

PREVENTIE

BLUSSTOFFEN/EERSTE HULP

Inademen: bijtend, keelpijn, hoesten, kortademig. heid, ademnood.

ventilatie, plaatselijke afzuiging of adembescher· ming,

Irisse lucht. rust, halfzinende houding, en naar l.e· kenhuis vervoeren,

Huid: bijtend, roodheid, pijn, brandwonden,

handschoenen, beschermende kleding,

verontreinigde kleding uinrekken, huid spoelen met veel wlter ol aldouchen, en arts waarschuwen,

Br.nd: niet brandbaar,

-------

---.--- 1--.---.--.--.----------

-----.----------.--.--- --..-.----.----------- r------.--.-..--..-.-.... -......-.. -...Ogen: bijtend, slecht zien, roodheid, pijn,

__.._-_._-----_._--_

.

I I

KLEURLOZE, ROKENDE VLOEISTOf Vormt aan de lucht sterk corrosieve lUumevels die zwaarder zijn dan lucht en zich over de grond verspreider.. De stof is een sterk zuur en reageert heftig met basen en is corrosief. Reageert heftig met sterke oxidatiemidde· len onder vorming van giftig gas (eh/ootl . Tast vele metalen aan onder vorming van brandbaar gas I wIlterstof, zie aldaar).

....

Inslikken: bijtend, keelpijn, buikpijn, diarree,

gelaatsscherm, of oogbescherming in combinatie met adembescherming,

eerst spoelen met veel water, dan naar arts vervoe· ren,

_----------_._._-------- ..._----_._..__._._-_.__._...._.. mond I.ten spoelen, veel water lalen drinken, en on· middellijk naar ziekenhuis vervoeren,

GEBRUIKSETIKETIERING (bags, ags, agp)

OPRUIMING

OPSLAG

lekvloeistol opvangen in afsluitbare vatIIn, mors· vloeistol neutraliseren en met veel water wegspoe· len, lUurnevels met verneveld water neerslaan, (extra persoonlijke bescherming : GASPAK),

gescheiden v.n oxidatiemiddelen, gescheiden v.n sterke basen,

R: 34·37

S: 2·26 Nota B

Corrosief

OPMERKINGEN form,ld~hyde reageren onder vorming van het zeer giftige diehloormethylether, zie aldaar. De MAC·waarde geldt hier als maximum dat niet mag worden overschreden. 1) De verschijnselen van longoedeem openbaren zich veelal pas na enkele uren en worden versterkt door lichamelijke inspanning. Rust en opname in een ziekenhuis is daarom noodzakelijk. Tevoren dient als eerste hulp toediening van een corticosteroidhoudende spray, door arts of de door deze gemachtig· de, te worden overwogen. In PUBLIKATIEBLAD P 134·3 van de Arbeidsinspec1ie worden uitvoerige instructies gegeven voor het veilig werken met loutruur(zwemin· richtingen).

De stof kan met

Transport Emtrllency C.rd TECIR)-SOB

VN·nummer: • ___ • ___.. __..... __.... ~

~

nIS c:_____

_ __ __ __ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _--IoO""o ......

I I I I I I I I

I I

1

BIJLAGE 2

Het kinetisch model Van het homofermentatieve melkzuurproducerende microörganisme Lactobacillus delbrueckii wordt aangenomen dat de groeisnelheid met het volgende wiskundig model kan worden bepaald [Goncalves,l]: (1)

In dit model wordt rekening gehouden met inhibitie van de groei door substraat (glucose) en door product (melkzuur). Sm en Pm zijn substraat en product concentraties, waarboven het organisme niet kan groeien. Hiervoor zijn waarden van respectievelijk 401.8 gil en 81 gil gevonden. De exponenten n1 en n2 zijn experimenteel bepaald op respectievelijk 0.71 en 2.1 [1]. De hoogst mogelijke melkzuurconcentratie in de fermentor ligt dus rond de 80 gil, hoewel de literatuur ook melding maakt van hogere waarden (120 gil). Er zal zich ergens een optimale melkzuurconcentratie bevinden; een hoge melkzuurconcentratie levert een efficiëntere opwerking, maar een lagere groeisnelheid. ~mu

wordt o.a. door de pH van het medium bepaald. Het maximum ligt tussen de pH-waarden 5.5 en 6, waar ~mu een waarde heeft van ongeveer 0.6 h- 1 • Aangenomen wordt dat dit beschreven kan worden met de volgende relaties [Li-Hong,2]:

I I I I I I I I I I I

(2 )

waarin: (3)

en waarin Pu,min de minimale concentratie ongedissocieerd melkzuur is, waaronder geen groei-inhibitie optreedt. Hiervoor is experimenteel [2] een waarde van 0.12 gil gevonden. De groeiterm voor het microörganisme is: Ix=j.l*X

Voor de lactaatproductiesnelheid wordt een voor lactaatproducerende homofermentatieve organismen gebruikelijke relatie gebruikt [Luedeking en Piret, 3]: I

p

=a*Ix +A*X ..,

(S)

waarin ex en B experimenteel bepaalde kinetische constanten zijn (resp. 2.36 g melkzuur*g-I cel en 0.816 g melkzuur*g-I cel*h- I ) . Substraat (glucose) wordt gebruikt voor de productie van celmassa, voor de lactaatproductie en voor onderhoud (mainte-

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

2

nance). De substraatconsumptie worden gegeven door:

snelheid

kan

bijvoorbeeld

= _1_* dP + m*X Yp / s dt

(6)

De onderhoudscoëffiënt is relatief klein en wordt in veel modellen verwaarloost. In figuur 1 is schematisch een flow-sheet gegeven van een celrecycle systeem. Met een ultra filtratie unit worden de cellen en macromoleculen afgescheiden en teruggevoerd naar de fermentor. Het filtraat wordt verder opgewerkt. C)

0

.e

~

..01IIII

(1)

J

> (1)

r

~ (1) (1)

:i :0 ~

0

0

~

...

~

~

.0 CL.

P. S.x. F3 S1, F1

B

...

r

FILTER

r FERMENTOR ..01IIII

~

P6.

ss. X6

F6

...

PI. Sf. Xt. F5

De materiaalbalansen over de reactor met aanname van constante dichtheden, luiden:

volume

V,

onder

Substraat:

ofwel: (8)

Biomassa: (9 )

Product: (10)

Voor het reactorvolume kan worden geschreven: De uitstroom van het filter (F6) bevat geen biomassa. Om ophoping van cellen te voorkomen in de ractor is een bleed-

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

3 dV =Fl+F 2+F5 -F3

(11)

dt

het filte r stroo m nodig (F4) van geco ncen treer de celle n. Over zijn de volge nde stofb alan sen op te stell en: F3=F 4+F5+ F6

(12)

(13)

(14) (15)

ende verh ouVerd er is Pf=P b, Sf=S b en Xf=Xb en gelde n de volg ding en:

(16)

104 als een In het mode l word t melk zuur, met een Kz van 1.27* Bij een pHsterk (voll edig disso ciëre nd) zuur besch ouwd . t: waar de van 5.5 is dit niet onre delij k; aldu s geld

de pH cons tant waar in L de conc entra tie OH- is in stroo m F2 om het éénw aardi van te houd en. Het geta l 90 is de mola ire mass a proto nen in ge melk zuur. Per mol melk zuur, word t een mol oplo sing gebr acht. ande r gesim uMet het comp uter progr amma PSIE /e is het één en op 60 gil, de geld leerd . De biom assa conc entra tie word t gere conc entra tie op prod uctc once ntrat ie op 40 gil en de subs traat prop ortio nele ne gewo 10 gil. In het PSI/e progr amma zijn 0, lacta at: k=40 assa: rege laars gesim uleer d. De k-wa arden (biom g aang ezolan zijn ars k=70 00, gluco se: k=15 00) van de P-re gela de plot in is zien past tot de offs et acce ptab el was. Te uur is 100 veer onge (bijl age 2 blz.5 ) dat stead y state na bruik t opge t word traat bere ikt. Aang enom en word t dat alle subs aat filtr het in ose gluc in het filter com parti men t, zoda t geen de in en genom y iënc effic aanw ezig is. Voor het filte r is een amma progr het van raai simu latie van 90 %. Zie voor een uitd bijla ge 2 blz.6 en 7.

I I I

I I I I I

I I I I I I I I I

I I I I

4

Gebr uikte symb olen:

1

Symb ool

I1

IJ. IJ. max

S Sm n1,n2 P Pm X

[H+ ] k p u.min rx rl' r.

Oms chrij ving spec ifiek e groe isnel heid maxi male spec ifiek e groe isnel heid subs traat conc entra tie maxi male subs traat conc entra tie, waar bove n geen groe i plaa tsvin dt. expo nente n prod uct conc entra tie

I

Eenh eid h- I h- I g*l-I g*l-I

g*1-1

maxi male prod uct conc entra tie, waar bove n geen groe i plaa tsvin dt. biom assa conc entra tie

g*l-I

proto nen conc entra tie inhi bitie cons tante

mol*l -I

conc entra tie onge disso cieer d melk zuurw aarbo ven groe i inhi bitie optre edt. groe isnel heid biom assa prod uctie snelh eid melk zuur cons umpt iesne lheid subs traat

g*l-l

g*l-l g*1-1*h-1 g*l-1*h- 1 g*l-1*h-1 h- I

ex

afste rfsne lheid (dea th-ra te) kine tisch e cons tante

B

kine tisch e cons tante

gme~r*I

Yp/s

prod uct opbr engs t (yiel d)

gmelkzuur* gglucose-I

Y xt•

biom assa opbr engs t (yiel d)

gbiomassa* g!1ucose-I h- I

kd

m

Fx

onde rhou dsco ëffic iënt (mai ntena nce) volum e stroo m x

gme~r*

geel g cel- *h-

1*h-1

LITERATUUR

., 13, 3151. L.M.D . Gonc alves c.s., Enzym e and Micr ob. Tech 19, (1991 ) 7, (1991 ) 2. P. Li-H ong c.s, J. Ferm . and Bioe ng.,7 1 (1), 75-7 obio l. 3. R. Lued eking and E.L. Pire t, J. Bioch em. and Micr Tech . and Eng. , 1 (4), 393-4 12, (1959 )

I I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I

.....

.\

psr'" cop 27-Apr-1993 21:22

HAM: MAX:

X

158

File:

21:22

.~:\TEST7

File: A:\TEST7

s.

6B

288 ~

TIME

F6

P6 ..

i~

3B888 q

2BB

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

...'

...,

!""'I-:

i"-"

-<

..-:

j· r· ~I· · 6!t ~ ')('11 thJ. tU. l,jtJ ..: r

n .,,..,,..,172 ö. (.,:-":-1..,

49.48297

I

I I I I I

I

pre~ent

** Strueture and parameters of model ** =============================================== Par ParI Par2 Type Inputs / Cornment Bloek ======================================================================= :

ALB ALB ALB ALB ALS ALS ALS ALS CON CON IKT

PBH PHREGH PREGH SREGH SREGH,SREG PBH,PB PHREGH,PHREG PREGH,PREG

P

INT

DPDT

S

I

I !\T INT

I

x

I I I I

A

PAR

B

PAR

ETA

P.l\R

HPLF

PAR

KD

PAR

L

PAR

M

PAR

PO

PAR

PM

PAR

PUHIN

PAR

sa

PAR

SI

PAR

SM

PAR

va

PAR

xO

P.a.R

YPS

P.;R

YXS

PAR

I I

I I I I I

I

80.00 100.0 3.5000E+04 400.0 1.0000E-08 1.000 1.0000E-04 1.0000E-08 1.0000E-04 1.0000E-08 1.0000E-08 10.00 .7100 2.100 (DPDT/90)-(HPL*F3 / V)+(HPLF*F5/V)-(L*F2/V)-(HPL*DVDT / V) 1.0000E-06

PB PHREG PREG SREG BLA1 BLA2 BLA3 BLA4 NI N2 HPL

INT

PO

;lactic acid prod. DSDT isubstrate cone. DVDT ifermenter v olume

so VO

XO

DXDT ibiomass prod. 2.2 ig/g 0.53 ig/g / h 0.9 ieffieieney filter 1E-5 iestinated pH of fS 0 ideath rate h--l 2 i2 M Na OH 0.1 irnaintenanee h--1 0.01 iinitial lact.cone. 81. 0 irnax.lact. conc. gil 0.12 irnax.undis.lact. gil 200 iinitial gluc.conc 300 ig/1 sûbstr. in 401.8 irnax. substr. gil 20000 iinit. ferm. volume 0.1 iinit. biom. eone. 0.93 i1act.yield gig 0.03

.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

;biom. yield gig Fl

REL

F2

REL

F3

REL

F4

REL

BREG DPDT DSDT DVDT DXDT FS F6

p6 PBH PF PH PHREGH PREGH RP

VAR VAR VAR \7}:,R V.'\R VAR VAR V.'\R VAR V.'\R VAR VAR VAR VAR VAR VAR VAR VAR VAR VAR VAR

RS RX

VAR VAR

S6 SB

VAR VAR

SF SREGH XB XF

VAR VAR VAR VAR

K

LIl"IB LHIP LIMPH LIMS HU ~1UMAX

LIMS,SREG;U icontr. of substr. LHIPH, PHREG , 0 ;contr. of pH LIMP,PREG,O icontr. of P LH-IB, BREG, 0 icontr. of biomass (X-60)*400 «PF*FS-P*F3-(P*DVDT) )/V)+RP ( (Sl*Fl+SF*F5-S*F3-(S*DVDT»/V)+RS

o «XF*FS-X*F3-(X*DVDT) )/V)+RX (l-ETA)*F3 F3-F4-FS 0.64+(1.lE-11/(HPL~2) ) 60-X 40-p (lO~ (-6) -HPL) S-lO MUMAX*( (l-(S/SM) )~~1)*( (1-(P/PM)I~N2) (0.2+(1.44E-6/HPL»*EXP(-K*PUMIN) (P/S)*S6 (P*F3-P6*F6)/(FS+F4+1E-8) PB -LOG(HPL) «1/90)*DPDT-«l/V)*(HPL*F3-HPLF*FS)-(HPL*DVDT/V)*(V / L 1500*(P-40l A*RX+B*X iprod. rate lact. -(I (l/YPSI*DPDT)+«l/YXS)*DXDTI+M*X) MU*X-KD*X igrowth+death (S*F3-SF*(F4+F5»/(F6+1E-8) (S/PI*PB isubstr. in bleed SB 1500*(10-8) (X*F3)/(F4+F5+1E-8) XB

I I I I I I

I I I I I I I I I I

I I I I I

1

BIJLAGE 3 COMPRESSOR SPECIFICATIEBLAD

Apparaatnummer : P15 : continu Dienst : Isentropische compressor Type "Dynamic centrigugal fan (axial flow)" : 1 Aantal FYSISCHE GEGEVENS POMPVLOEISTOF Fluïdum Temperatuur in Temperatuur uit Dichtheid stroom in Dichtheid stroom uit viscositeit (373 K) Dampspanning (319 K)

.

[KJ [KJ [kg*m-3 J [kg*m-3 ] [N*s*m-2 ] [Pa]

water/ammoniak damp 319 639 : 6.79*10-2 : 0.3387 : 12.5*10-6 : 10083 : :

VERMOGEN Capaciteit Zuigdruk Persdruk Volumestroom in Volumestroom uit Theoretisch vermogen Isentropisch effect Mechanisch effect Asvermogen

[kg*S-l] [bar] [bar] [m3 *s-1 J [m3 *s-1 J [MWJ [MW]

: 2.982

·:

0.1 1 : 43.91 : 8.804 1. 35 0.72 : 1 : 1. 88

· ·

CONSTRUCTIEVE GEGEVENS Max. aantal omw. per minuut Aandrijving Spanning Elastische koppeling Manometer zuigzijde Manometer perszijde

· ·: · · ·

10000 electrisch 380 V ja ja ja

MATERIAAL Pomp-huis

·

RVS 316L

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

2

CENTRIFUGAALPOMP SPECIFICATIEBLAD

Apparaatnununer : P14 Dienst : continu : centrifugaal pomp Type Aantal 1

.

FYSISCHE GEGEVENS POMPVLOEISTOF Fluïdum Temperatuur Dichtheid viscositeit Dampspanning

(323 K) (323 K)

[K] [kg*m-3 ] [N*s*m-2 ] [Pa]

· ·

waterig 319 968 0.546*10-3 : 12331

.:

VERMOGEN Capaciteit Zuigdruk Persdruk Volumestroom Theoretisch vermogen nuttig effect Mechanisch effect Asvermogen

[kg/s] [bar] [bar] [m3 /s] [kW] [kW]

·: :

: : :

·:

7.58 0.1 1 7.84*10-3 0.705 0.563 1 1. 25

CONSTRUCTIEVE GEGEVENS Aantal omw. per minuut Aandrijving Spanning Fundatieplaat Elastische koppeling Manometer zuigzijde Manometer perszijde Minimale overdruk boven Pst [bar] N.P.S.H.

3550 electrisch 380 V gecombineerd : ja : ja ja : 1.3 14.7 m :

· ·

··· · ·

MATERIAAL Pomp-huis

·

RVS 316L

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

3

VERDAMPER SPECIFICATIEBLAD

Apparaatnummer : H14 continu Dienst : Long Tube vertical Evaporator Type : 1 Aantal

.

ALGEMENE EIGENSCHAPPEN Functie

: Het verdampen van een deel van de voeding.

De dampstroom bestaat uit waterdamp en ammoniak. uitvoering

: met vaste pijpplaten

Positie

: vertikaal

Capaciteit Warmtewisselend oppervlak Overallwarmteoverdrachtscoëfficiënt Logaritmisch temperatuurverschil (LMTD Aantal passages pijpzijde Aantal passages mantelzijde Correctiefactor LMTD Gecorrigeerde LMTD

.: : : : : : :

4.6 36 1400 63 1 1 0.98 62

(berekend) m3 (berekend) W*m-2 *K-1 °C

MW

°C

BEDRIJFSeONDITIES Mantelzijde Soort Fluïdum Massastroom Massastroom te verdampen Gem. soortelijke warmte Verdampingswarmte Temperatuur IN Temperatuur UIT Druk Materiaal

: stoom

kg*s-l : 2.02 kg*S-1 kJ*kg- 1 *Kl : 2.043 kJ*kg- 1 : 2160 oe : 190 oe : 130 bar : 3 :

Pijpzijde

.

waterig

: 10.6 : 2.98

: 4.18 : 2386 : 40 : 45 : 0.1

RVS 316 L

I I I I I I

4

WARMTEWISSELAAR SPECIFICATIEBLAD

Apparaatnummer Dienst Type Aantal

ALGEMENE EIGENSCHAPPEN Functie

I I

I I I

I I

I I I

I I I I I

: H8 : continu : Warmtewisselaar : 1

: Het verwarmen van de voeding voor Tl

Uitvoering

.

Positie

: vertikaal

met vaste pijpplaten

capaciteit Warmtewisselend oppervlak Overallwarmteoverdrachtscoëfficiënt Logaritmisch temperatuurverschil (LMTD Aantal passages pijpzijde Aantal passages mantelzijde Correctiefactor LMTD Gecorrigeerde LMTD

6.04 MW (berekend) 81 m3 (berekend) 1400 W*m-2 *K1 oe 53 1 : 1 : 0.98 : 52 °C :

·· ·· ·

BEDRIJFSCONDITIES Mantelzijde Soort Fluïdum Massastroom Gem. soortelijke warmte Verdampingswarmte Temperatuur IN Temperatuur UIT Druk Materiaal

kg*S-1 kJ*kg- 1 *K-1 kJ*kg- 1 °C °C bar

stoom .: 2.65 . 2.043 : 2160 : 190

·: ··

130 3

Pijpzijde

waterig .: 7.58 . 4.18 : 2386 . 45

: 100 : 1 RVS 316 L

I I I I I I

I I I I

Techn1sche Universiteit Delft

Fabrleksvooront~erD

Vakgroep Chemische Procestechnologie

Datum of'l<.i\ Iq3. Ont~orpen 000:- : ç.

\ Apparaa:nummer

ALGE~NE

I

I

I I

EIGENSCHAPPEN

Funktie .............. .

èestillatie /

Type

ê;e]!Jsit: !

tore~

.... . ...... .

e!tuûlltie

ltlekj_ / zeefplaa: /

Aant~l

t

schotels ...... .

Aantal schote l s ...... .

I

/

_....... ~

*

~

I '-I

he 0 r e ~ i s c h

praktisc~

O. ':-1S ...

Q \IS 3.1

üiamete: :c:-e:: .. ..... .

·1.,8· .--

/I.9'S

Materiaai tore:: ..... .

RVS

Schotela~stan~

I

û -eS6F~tH

/

schotel " s~F8eler / . . . . . . . . . . . . . . . . ~

Type schote l ......... .

/ HE!S

Verwarming ............ :

~

bL

WI.

31bL 8~efl

/

SEBBIII

I reooÜer /

BEDRIJFSKONDITIES Boaern

Top

\ Voeàing

oe

, 00;3 \

Druk .. . . ........

bar Dichtileici ....... kg/m 3

I

...... kg/s ! I

~assas::-oo:-:-

3.1- I 1 0SS II

s-.91.

I

I.rb

1

I

:

I

..

1

I

ONT\.iER!' Aantal klokjes i zeeigaten i ........ ~* :

Type pakkinb····· ·

Aktiei schoteloppervlak ............... :

~ateriaal

~

Lengte overlooprand ........ , ......... . Diamete~

I Veroere "l\< -

val?ij? / gat / . . . . . . . . . ....

pakking

Afmetingen pakking

:

gegevens o~ schets vermelde~

aoorstreoen

~at

nle[ van

[oepass:~ ;

\

miàdel/ ...

~n·l.b

0.$9

I

Samensu:ll.ir:g 1:'. mol resp . ge ..... ;:

~xuaktie

I

\

'2.. 0

I I

\

lO~ .8

.9J.$

l \

\ Reflux/absorptie miààel

\

\

I

I

FatHleksnummer

l. ~.

Temperatuur .... .

I I I I

E.D. Vl)..... -H.c..ls.e '-G.. en. (; .P. v,,"" dc.'C +10 "'~

ïORENSPEC!YIKATIEELAD

I I

No:

-

,_0>-

"'- indien een toren schotels van verschillend

on~wer-;)

beva:. dit vermelden!

I

I I

Technische Universiteit Delft Vakgroeu Chemische Procestechnologie

Fabrieksvooront~erD

Clplot..,·L

Datur.::

Ont~oq,en cioor

I

No: I

'!;':!'

tI ... ~c-.L, l1,G,.11. VOo'" ~ +to,,'

ç E.D.

vc. ...

TORENSPECIFIKATIE3LAD

I I I

I I I

---------------------

: -r.2.

\ I\pparaöt:l\.!mmer

Fabrieksnummer ALGE!1E~i:

Funkt:'e ... .... ....... .

EIGE;~SCHAPPEN

, schotel / S'!iI'~eler / ................

Type torer... ... ...... .

\ Type sC:lote l . ........ . schote~s

praktisch

\

Schotelaista~~

.0 ..'15' ,,'

I

Diamete:- tore;: . ...... .

~~!~

I

!

.I ...~ ... '

Ma ter i a a 1. tor e!": ..... . . .

:

Ver\Jarrnin; . ................

:

I

~

i

'B~efl

SEBeft!

i reboiler /

Î

3EDRIJFSKONDITIES Top

\ Voeding

I

Reflu~~ ~bsor?-

\ Bodem

t~e

\ Temperatuur .....

I I I

6

theoretisch

Aantal schotels .. .. .. .

'!'

*

'p, :'okj e / zeeiplaa: / ~ !

...... . !

/ ..•.•.•. '!"

àestillatie / e .. t:rllktie /

Druk. . . . . . . . . . .. bar ' . , " 3 DlCntnel:: ....... kgire !'1assas:roo::-...... kg / s

;__________________ Samenste~::'i.::g mo~

1::

91-'-

~3·6

o.:fh

gs~. '1-

I.r~

1

1·

Ol

ml.ooel

\ Extraktie \ midàel/ ...

\ 1 I

\

~----------~~~---L~--~----------~--------~ I

.. resp . ge .... :

I I

I I I I I

I \

I

;

I

I

I

I

~ , -------------------~---~~---~'---~---~---~!------~------~--------I

\

ONTWERP : A an ta 1"

i<. 1 OK] "

:

es " zee!- gaten / . . . . . . . ..** :

Type pakkinb······ 2

pakking

Aktief schoteloppervlak ............... :

m

Ma~eriaal

Lengte overloopranà ...................... :

mm

Afmetingen pakking

Diamete~

mm

vaipijp / gat / .. ........... :

,

I

Veroe~e

I

x

,

gegevens

coor5~re~e~

~at

OD

schets

niet van

vermelcie~ [Oe~3SS:~;

:s.

..:" indien eer. toren schotels van vers chillenci

ont:~er~ beva~.

dit

vermelàen~

sssss S SSSSS s sssss

·W·V 0.:62::6

"l""l."l"l"l '1

annnn n n 0

~~na

:KOY~Y'1'1Y~S~

,,-.. ·S :aSYll'13H Yd-dH :HOISHaA

X VaSlfllJLL ~661:

'2:2: '1IllcIV

01:06-L6" I L1:9 6~1:2:0 s~~as~VSSYH OO~9-2:~ LI 2: (2:~) adOHna OL06-L6~ / LL9 -y·g-n :3NI'"l.LOH

'1 '1 '1

n n

0

n n

d d ddddd d d ddddd

H H H NH H H H H H H NH H

-~NI

AC

'a~IHgwy~

~aaH~S HYSSYA 1: .. 2: IA~OKHja~ N3dSY NadSY

XHVH3~~

3:aaa3 a aaaaa a aaaaa

V SI

d d ddddd d d ddddd

Sn~d

SS'SSS

s sssss S sssss

Y Y

V

Y

YVYYY

Y

Y

YVYYY

W~

...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ...

...

... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ...

...

... ... ...

+ ... +

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

...

...

... ... ...

... ...

...

... ... ...... ... ... ... ... ...

...

...... ... ... ... ... ...

...

... ... ... ... ... ... ...... ...... ...... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ...

...

...

... ...... ... ... ... ...

...

...

...

... ...... ... ... ...

...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... ...

...

... ... ... ... ... ... ...

+

...

... ... ... ... ... ...

... ... ... ... + ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

S:ilIaLSOaNI

SS3:>o&d aH..I. aOd

HOI~~QH7S

~aHS~A

H:>a.LHadSY

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ...... ...... ... ... ...

...

... ...

...

...

... ... ... + ... ... ... ... ... ......... ...... ...... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... ... ... ...

... ... +

...

... ... ... ... ... ... ......... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

...

... ...... ...... ... ... ...

...

...... ... ... ...

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

...

...

... ... ... ... ... ... ...

I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I

...

... ... ... ... ... ...

...

tr afrEn Ç1g

I I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ASPEN PLUS(TM) (ASPEJfTECB ) ,

XS A PROPR1ETARY PRODUCT OF ASPEN TECHNOLOGY,

AlfD KAY

BE USED ONLY

RESTRICTED RIGBTS LEGEND:

USE,

INC .

ONDER AGREEMENT WITB ASPENTECR.

DUPLICATION, OR DISCLOSURE BY TUE

GOVERNKENT XS SUBJECT TO RESTRXCTIOKS AS SET PORTB XK DEAR AKD DPAR 252-227-7013 (C)(1)(XI) OF TBE RXGBTS IK TECENICAL DATA AHD COMPUTER SOFTWARE ~OSES OR OTBER SIKILAR REGOLATIONS OP OTBER GOVERNKEKTAL AG~CIES WBICH DESIGNATE SOFTWARE AHD DOCUMENTATION AS PROPRIETARY. INPUT ECHO ( ES ) »

CURREHT RUN

ORIG I NAL RON 9:29:40 A~M. I NPUT FILE: Da5i&21 . inp

APRIL 22, THORSDAY

~993

OUTPUT PDP: b&sis21 VERSIOK : 1 LOCATED IN: / bo•• / dutah13 / student / baXseaa por SIZE: PILE (PSIZE)- 9999 RECORDS. IN-CORE 1 2 3

400 RECORDS.

;xnput fiXe created Dy ModeXManAger ReX. 3 . 3-4 on Tbu Apr 22 09:29:22 1993 ;Directory / bo•• / dutsb13 / student / baXsema Runid BASIS21

4 5 6 7

TITLE ftdesti~~a~ie van ammonium ~ac~aa~"

8

9

IN-UNITS SI

10 11

12 13 l.4

15 16 l.7

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

DEP-STREAMS COKVEN ALL DESCRIPTXON ft Desti~~eren van ammonium 1acttaat oa 1actic acid te verkrin

DATABANKS ASPEKPCD /

DIPPRPCD /

PROP-SOURCES ASPENPCD /

AQUEOUS /

DIPPRPCD /

BINARY /

AQUEOUS /

SOLIDS

BINARY /

SOLIDS

COHPONENTS WATER 820 WATER / EPLUS H+ EPLUS / HYDROXY OB- BYDROXY / AMMONXA B3N AKHONXA / AMMONIUM KB4+ AKHONIUM / MELKZUUR C3B603-D1 MELKZUUR LACTATE * LACTATE / KIEREZUR CH202 MIEREZUR / AZIJKZOR C2B402-1 AZIJKZUR / BARKSTZR C4B604-2 BARKSTZR

33

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

75 76 77

78 79 80 8l.

82 83 84 85 86 87 88

89 90 9l.

92 93 94 95 96 97

98 99

100 l.0l.

FORMOLA l'ORMOLA LACTATE "C3B503"

CHEMISTRY SOUR PARAM TAPP-298

STOIC 1 WATER -1 / BPLUS 1 / BYDROXY 1 STOIC 2 AKHONIA -1 / WATER -1 / AMMONItJM X / 1

STOIC 3 MELKZUUR -1 / K-STOXC 1

A-~40_932

LACTATE X /

BYDROXY

,.

BPLUS X

S--13445.9 C--22 . 4 77 3

K-STOIC 2 A- 2 .7 6 S--3335. 7 C-1.49 7 1 D--0.0370566 K-STOIC 3 A--S.97 FLOWSBEET BLOCK E14 XN-2 OUT- 3 4 BLOCK P14 IN-4 OUT-5 BLOCK TX IN- 6 OUT-7 S BLOCK BB x~-s OUT-6 BLOCK MIXER IN-XO 7 OUT-11 BLOCK P15 IN-3 OCT-9 B~ B7 1N-9 OUT-10 BLOCK T2 IN - 11 OUT - 12 13

BLOCK BLOCK BLOCK BLOCK

P13 IK-PEED OUT- 2 B13 IN-12 OUT-X4 B15 IN-S OUT-X7 S1 IN-17 OUT-18 100

PROPERTIES SYSOP15M CBEKISTRY-SOOR PROP-DATA LACTATE IIf-tJNITS SI PROP-LIST CHARGE / KW PVAL LACTATE -1 / S9.05 ESTrMATE ALL STRUCTCRES STRUCTCRES LACTATE C1 C2 S I 05 D / C. 06 S

C2 03 S /

C2 C4 S /

C4

,.

STREAK FEED SOBSTREAK MIXED TEMP-313.15 PRES-1 KASS-FLOW WATER 34700 / AMMONXA 530 / ,. MELKZUUR 2 7 78 / MIEREZUR 6.94 / ,. AZXJNZCR 6.94

/

BARNSTZR 13 . 89

BLOCK MIXER MIXER PARAM PRES-X BLOCK S1 SEP FRAC STREAK- 18 SOBSTREAH-MIXED COKPS-WATER BPLUS BYDROXY NELKZUUR LACTATE FRACS-1 1 ~ X 1 BLOCK B13 BEATER

PARAM TEMP-321 PRES-1

BVOCK B15 BEATER PARAK TEMP-40 PRES-1 NPBASE-1 PBASE-L

BLOCK B7 BEATER

PARAM TEMP-333 PRES-1

BLOCK-OPTXON FREE-WATER-NO BLOCK BS BEAT ER

PARAM PRES-1 DELT-55

BLOCK P13 BEAT ER PARAH PRES-O.1 DUTY-O

,.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

i8~

10. 10'; 106 107 108 109 110 111 112 113 1.1.. 1.1.'; 1.1.6 117 118 119 1.20 121 1.22 1.23 1.2. l.2!> 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 l.31. 132 133 1.34 13'; 1.36 1.37

BLOCK Bl.4 FLASH2 PARA" PRES-O.l. VYRAC-0.3 HAXrT-200 BLOCJ< Tl. RADl'"RAC PARA" NSTAGB-l.. ALGORrTHM-NOHXDEAL rBEDS 6 7 ON-STAGE PRODO=S 7 1. V / 8 14 ~ P-SPEC 8 1

BYDRAU~rC-NO MAXO~-';O

CO~-SPECS MO~E-RDV-1 MO~-D-O.323 MOLE-RR-O . 2 REAC-STAGES 2 1. SOOR T-EST 2 1.00 / 1.4 l.20 TRAY-REPORT TRAy-oPTrOB-A~L-TRAYS srZE-DATA COND-YES REB-YES ~rGHT-KEY-WATER ~ HEAVY-KEY-KBLKZUUR

BLOCK T2 RADrRAC PARAM HSTAGE-6 ALGORITHM-HONXDEAL HYDRAOLXC-HO rEEDS lol. 3 OB-STAGE P.RODO=S l.3 6 ~ / :L2 1 V P-SPBC 3 1. CO~-SPBCS MO~E-RDV-l. MOLE-D-O.l. MOLE-RR-6 RBAC-STAGES 2 6 SODR T-EST l. 90 / 6 l.OO srZE-DATA LrGHT-~-AMMONrA HEAVY-KEY-WATER BLOCJ< Pl.4 POMP PARAH PRES-].

BLOC!< Pl.'; COKPR PARA" TYPE-XSENTROPXC PRES-Ol.

I

I I I I I

I I

I I

I I I

I I

I I I

I I

I

*** rNPUT TRANSLATOR HESSAGES *** TalS VERSION OF ASPEN PLOS LICENSED TO

Oe~ft

university of

Techno~oqy

WARMING IN PHYSICAL PROPERTY SYSTEH WRILE ESTIKATING PROPERTY PARAMETERS (PCESSR.I) PUNCTI0NAL GROeP GENERATION POR TBE BENSON METBOD CAHNOT BE COHPLETED POR COMPONENT LACTATE. TBE POLLOWING ATOHS WERE NOT HATCHED: C 2

GROUP NUKBER

TBE PUNCTI0NAL GROUPS GENERATED NO. OF OCCUR. GROUP NOHBER

165

1

189

1

179 100

!fO.

OF OCC"CR.

1

1

WARMING IN PBYSICAL PROPERTY SYSTEH WRILE RETRIEVING AND CBECKING PARAMETER VALUES (LCLIHS . 4) PARAMETER DBVLWTjELEHENT 5 (DATA SET 1) OPPER I!OOIfD VI01.ATED POR COMPONENT LACTATE VALUE 505.29 ,OPPER SOUND SOO.OO WARMING IN PHYSICAL PROPERTY SYSTEH WBILE RETRIEVING AND CBECKIHG PARAMETER VALOES (LCLIHS. 4 ) PARAMETER DBVLWT J ELEHENT 5 (DATA SET 1) OPPER SOUND VI01.ATED POR COHPONEJfT aARNSTZR VALOE !>O8.00 ,UPPER BOOIfl) 500.00 WARMING ~ PBYSICAL PROPERTY SYSTEH WBILE RETRIEVING AND CBECKING PARAMETER VALOES ( LCCBCK. 1 ) PARAMETER PLXANT (DATA SET 1) FOR COMPONKNT aARNSTZR: UNREASONABLE VAPQR PRESSORE CALCOLATED AT BORHAL SOILING POINT. VALOE SROOLD BE wITlil:N 10' OF IOS NjSQM. PLEASE CHECK YOUR INPUT FOR TEE AHTOINE PARAMETERS.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

**_ FLOWSHEET ANALYSIS

MESSAG~S

w*.

FLOWSHEET OONNECTrVITY BY STREAHS STREAM FEED 4

7 6 9 l.2 2 l.7 l.00

SOURCE lil. 4 Tl. H8 Pl.5 T2 Pl.3 Bl.5 Slo

DEST Pl.3 Pl.4 MIXER Tl. B7 Bl.3 Bl.4 Slo

STREAM 3 5 8 l.l. l.0 l.3 l.4 l.8

SOURCE

Hl. 4 Pl.4 Tl. MIXER B7 T2 Bl.3 Slo

FLOWSJlEET comn:=IVITY BY BLOCKS BLOCK lU4 Pl." Tl. B8 MIXER Pl.5 B7 T2 Pl.3 Hl.3 Bl.5 Slo

IffLETS 2

..

6 5 l.0 7 3 9 l.l. FEED l.2 8 l.7

OUTLETS

3 4 5 7 8 6 l.l. 9 l.0 l.2 l.3 2 l." l.7 l.8 l.00

COMPCTATION ORDER FOR THE FLOWSHEET IS: Pl.3 Hl.. Pl.. H8 Tl. Hl.5 Sl. Pl.5 B7 MIXER T2 Bl.3 MODOLE ap.od IS USED1 CREATION DATE 06 / 23/92 l.3:48:02:00 LOCATED IN: / usr / l.oca~ / ~ib / aspr85 / aspenp~us

.*.

SOMMARY OF ERRORS

PBYSICAL SYSTEM SIMULATION PROPERTY o o o TERMINAL ERRORS o o o SEVERE ERRORS o o o ERRORS o 4 0 WARJUNGS SIMULATION PROGRAM MAY BE EXECUTED

------_.-._.-----_ .. _._._--*------------_._----ASPEN PLUS INPUT TRANSLATOR ENDS EXECUTION ------_._.---*-------_.*._.-----*_._-_._--------

DEST Pl.5 H8 JU5 T2 MIXER

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

••• CALCULATION TRACE

--*

SXHULATXON CALCOLATXONS BEGXN

OOS BLOCK P13 KODE - 1 NTRIAL -

HODEL: HEATER 8 T 316.5

DOS BLOCK H14 MODEL: FLASH2 KODE - 3 NTRIAL 3 T 318.5 VOS BLOCIC

P1.4

VOL-FLOW BRAKE PWR -

.19

TIHE OF BLOCK P13

ElfTRALPY CALCUI..ATION FOR INLET STREAK FEED KODE - 2 NTRIAL 4 T 313.2 P

MODEL:

.1..000E+06

V-

.OOOOE+OO

TIME .22 Q .OOOOE.OO

P -

.1000E+05

V-

. 7198E-01

TIHE .65 Q .0000E+00

P -

.1000E+05

V-

.3000

Q -

TJ:.ME -

TI:HE

PUMP

.7837E-02, DELTA P .9000E+05, FLUID PWR 1..253. , ELEC PWR ~253_ , POMP EFF -

OOS BLOCK H8 KODE - 2 HTRIAL -

HODEL: HEATER • T 373.5

UOS BLOCK T1

HODEL: RADFRAC

.1000E+OEi

P -

1..08

. 4607E+07 1.18

-

705.3 .5630 V-

TIHE 1.29 Q .. 6038E+07

.3092

1.39

TIME

••• ITERATION HISTORY OOTSIDE LOOP

l.

l.

2

. 22556E-01

OOTSIDE LOOP

2

1

1.

• 46364E-02

OOTSIDE LOOP

3

1

l.

• 2291..4E-02

OOTSIDE LOOP

4

1

1

OUTSIDE LOOP

5

1

10

.11344E-02

OOTSIDE LOOP

6

l.

1

• 67925E-02

7

1

l.

• 17475E-04

OOTSIDE LOOP oos BLOCK lD..5

313.2

P -

.l.OOOE+06

V -

.OOOOE+OO

TIME 6.67 Q -.3920E+06

UOS BLOCK Sl. HODEL: SEP ---FLASH OOTLET STREAK 18 2 NTRIAL 3 T 31.3.2 --FLASH OOTLET STREAK l.oo KODE - 2 NTRrAL 2 T 313.2

P -

.1000E+06

V

.OOOOE+OO

Q -

.OOOOE"'OO

P

.1000E+06

V

.0000E+00

Q

.OOOOE+OO

KODE -

2

MODEL:

NTRIAL -

3

BEATER

T -

KODE -

OOS BLOCK P15

OOTLET TEMP • 1878E+07 ISENTR TEMP . 3114E+06

TIHE -

552.0

CALC

-

-

TrME -

MODEL: COMPR 638.5 OOTLET PRES -

.l..OOOE+06

ISENTR ErF -

. 1878E+07

INDICATED HP ISENTR

.7200

6.75

6.83 BRAKE HP -

.~352E+07

HP

UOS BLOCK H7 KODE - 2 HTRIAL -

HODEL: HEAT ER 3 T 333.0

P

.1000E+06

V-

.7999E-02

TIHE 6.87 Q -.8639E+07

OOS BLOCK MIXER KODE - l. HTRIAL -

RODEL: MrXER 3 T 372.0

P -

.10ooE+C6

V

.6468

Q -

OOS BLOCK T2

HODEL: RADFRAC

~

.. - .... .OOOOE+OO

TIME -

7.14

ITERATION HISTORY OOTSIDE LOOP

l.

1

OOTSIDE LOOP

2

l.

OOTSIDE LOOP

OOTSIDE UOOP

_.*

OOS BLOCK 813 KODE - 2 KTRJ:.AL -

1

• 27769E-03

• 27l.98E-03

3

l.

2

• 21.145E-03

4

1

1

• 62811E-05

HODEL: HEATER 3 T 321.0

.l.OOOE+06

P -

V -

• 3903E-Q1

TIME 8.64 Q -.4~82E+07

SIKOLATION CALCULATIONS COMPLETED

TIME -

8.71

POF OPDATED

TIME

8.80

REPORT WRITER ENTEREn

TIME

REPORT GENERATED

TIME -

NO ERRORS OR WARHINGS GENERATED

..._**--_ ............-..... --............... _----.. _-* .. -_ ........... _--_.............. _.......... * ASPEN PLUS SIKOLATIOH PROGRAM ENDS EXECUTIOH

NOMBER OF APRO OSED:

239.53

•

8.81 10.62

HP

-

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

+ • + • + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + +

+

+ + +

+

+ + +

+ +

+

+

+

+ +

+ + + + + + +

+ + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+

+

+

+

+

+

+ +

+

+

+ +

+

+ +

+

+ + +

+

+ + + + + + + +

+ + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + • + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + +

+ + +

+ + + + +

+ + + +

+ +

+

+

+

+ + + +

+

+ +

+

+ +

+ +

+

+ + +

+

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+

+

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + • • + • + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ~ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+

+ + +

+ +

+ +

+ + + + + + +

+ + +

+ +

+

+ +

+ + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + +

+

+

+ +

+ +

+ + + +

+ + + + +

+ +

+ + + + + + + + + + + + + +

+ + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + TM

AAAAA A

A

AAAAA

A A

A A

sssss

PPPPP

EEEEE

P

E

SSSSS

PPPPP

EEEEE E

SSSSS

P P

NlI N N N H N N 11 N NlI

EEEEE

N

s

s

P

ASPEN PLUS XS À TRADEHARK OF ASPEN TEClDtOLOGY, XNC. 25X VASSAR STREET CAK8RXDGE, MASSACB05ETTS 02X39 6X7/497-9QXO

VERSXO)!: HP-PII. RBLEASE: 8.5-4 DlSTALLATXOII:

DOTSCB5

PPPPP P P PPPPP

N

P P

L L L L

LLLLL

IJ IJ IJ

IJ IJ U IJ utJOOO

HOTLINE: U.5.A. 617/497-9QXO EUROPE (32) 2 / 732-6300

APRIL 22, X993 TlWRSDII.Y 9:30:l.3 A.M.

IJ

SSSSS S SSSSS

5 SS5SS

I I

I I I I

I I I I I I I I I I I I I

I I

04 / 22 / 93

ASPEN PLOS

PAGE

ASPEN PLOS(TM) IS A PROPRIETARY PRODUCT OF ASPEN TECKNOLOGY, INC. (ASPEKTECH), AJfD MAY BE OSED ONLY ONDER AGREEMENT WITH ASPENTECB. RESTRICTED R1GBTS LEGEND: OSE, DOPLICATI0N, OR DISCLOSURE BY TBE " GOVERNMElfT IS SUBJECT TO RESTRICTXONS AS SET FORTB IN D2AR ANI) DFAR 252-227-7013 (C)(1)(II) OF TBE RXGBTS IN TECKNICAL DATA ANI) COMPUTER SOFTWARE CLAOSES OR OTHER SIMILAR REGOLATI0NS OF OTHER GOVERNMENTAL AGENCIES WBICB DESIGNATE SOFTWARE AltD DOCUMENTATION AS PROPRIETARY. 'l'ABLE OF CONTENTS RON CONTROL SECTION •.•••...••.•..••••••• •··••·· RON CONTROL INFORHATION • . . . . • • . . • . . • . . . . . . DESCRIPTION. • • • • . • . • • • • • • • • . • • • . . • • . • • . . . . BLOCK STATOS . • . • . • . . . . • . . . . . . . . . • . . • • . . . . •

1 1 I 1

FLOWSHEET SECTION .•..•..••.•••..••.••.. · · • · · · · · l'"LOWSREET CORNECTIVXTY BY STREAMS......... FLOWSllEET CONNECTIVITY BY BLOCKS .•.•...••• COKPOTATIONAL SEQOENCE •••.•••••.•••••• •••• OVERALL FLOWSBEE'l' BALANCE .••.•••....•.•• ·•

2 2 2 2 2

PBYSICAL PROPERTIES SECTION •••••••••.• ·•••··•·• COKPOHENTS........... . . . . . • • . . • . . . . . •..•..

"

SECTION ••••..•••••••••..•• •••••·•· • B13 MODEL: BEATER •.•••••••.•• B14 MODEL: FLASB2 • . . • . . . • . . . • BIS MODEL: BEATER ••..••••••.. B7 MODEL: BEATER ..•••••..... B8 MODEL: BEATER ••..•.••.... MIXER MODEL: MIXER .••..•••••• ·· PI3 MODEL: BEATER . • . . . . . . . • . • Pl.4 MODEL: POMP • • • • • • • • • • •••• P15 MODEL: COMPR . . . . . . . . . . • . . Sl. MODEL: SEP . • . . . . . • . . • · · · · '1'1 MODEL: RADFRAC . . . . • . . • . . • '1'2 MODEL: RADFRAC .••..•...•.

5

O-O-S BLOeI< BLOCK: BLOCJC: BLOCK: BLOCJC:

BLOCK: BLOCK: BLOCK: BLOCK: BLOCK: BLOCK: BLOCK: BLOCK:

4

5 5 6 7 8 9 9

l.0 11 12 14 19

STREAM SECTI0N . • • . . • • • • . . . • • . . . . . . . . . . · · · · · · • · • 24 10 100 1l. 12 13 ...•..•..••.•..••.•.••. ·••· 24 14 17 18 2 3 •.•...••.•.•••...•••..••..••• · 25 " 9

S

6

7

8 •••••••• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ••••••

26

FEEn ••... .. •••••....••.•.....•..•• ··.••· 27

I

I I I

I I

I I

I I I

I I

I I

I I I I I

I

ASPEN PLUS

VER: HP-PtlESTXL~il:8VXii4 AKMONHjfFi.A~nTB5 RON CONTROL SECTION

04 / 22 / 93

PAGE l.

RON CONTROL INFORMATIOti THIS VERSION OF ASPEN PLUS LICENSED TO De~ft un1vers1ty of Techno~ogy THE FOLLOWItIG LAYERED PRODOCTS HAVE BEEN INSTALLED: RATEFRAC RELEASE l..~-' INSTALLED ON 0 7/ 2l. / 92 AT l.9:5l.:30 : oo TYPE OF RUN: NEW INPOT FILE NAKE: Das1s2l..1np OOTPOT PROBLEM DATA FILE NAKE: Das1S2l. VERSION NO. l. LOCATED IN: /bo.e / dut&hl.3 / student / Da~se.a

PDF SIZE USED FOR IKPOT TRAtlSLATION: RUMBER OF FrLE RECORDS (PSIZE) 9999 NOKBER OF IN-CORE RECORDS 400 PSIZE NBEDEn FOR SIKOLATION 2000 CALLING PROGRAM IiAKE: LOCATED IN:

apaod

/ usr / ~oca~ / ~ib / aspr85 / aSpenp~us

SIKOLATIOti REQOESTED FOR ENTIRE FLOWSHEET DESCRIPTION DESTILLEREN VAN AMMONIUM LACTTAAT OM LACTIC ACID TE VERKRIN BLOCK STATUS

._-*_.-._----_.... *-_ ..... _._-----_. __ .-._*--_._-_.-.. ---_ ... _------_._. __ .... *

ALL UNIT OPERATI:ON BLOCKS WERE COMPLETED NORMALLY

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

A.SPE~

PLUS

VeR: HP-P~E:STIL~iE:8VXN4AMMONfM~TLAe~~TB5 FUDWSHEET SECTION

04 / 22 / 93

FLOWSHEET OONNECTIVITY BY STREAMS

--------------------------------STREAM FE:E:D 4 7

SOORCE:

6 9

B8 Pl.5 T2 Pl.3

~2

2 l.7 l.00

P~4

STREAM 3 5

MJ:XE:R

8

T~

~~

DE:ST P~3

H~4

T~

10.5

H7

JU3 Hl. 4 SJ.

SOORCE:

P~5

P~4

H8 Hl.5 T2 MIXE:R

Tl. MJ:XE:R H7 T2 Hl.3 SJ.

l.0 l.3 l.4 J.8

SJ.

P'LOWSHEET COIflfECTIVITY BY BLOCKS

-------------------------------BLOCK Hl.4 Pl.4 Tl. H8 MIXER Pl.5 H7 T2 P13 Hl.3 Hl.5 S~

6

OUTLE:TS 3 4 5 7 8

5 10 7 3

9

J:NLETS 2 4

9

1l. YEED l.2 8 17

6

l.l. 10 J.2 13 2 ~4

COMPOTATIONAL SE:QUE:NCE SE:QUE:NCE: USED WAS: P~3 H~4 P14 B8 Tl. Hl.5 S~ P~5 H7 MJ:XER T2 H~3 OVERALL YLOWSHEET BALANCE

-------------------------

l.7 ~8

DE:ST

H~4

100

PAGE 2

I I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

"SPD! PLOS

VER: HP-PbEsTJ:LMHE8vXii4 AHMONfmlTi.AerrHTHl> FLOWSHEET SECTION

04 / 22 / 93

PAGE 3

OVERALL FLOWSHEET BALAJJCB (COKTIJfOED) ""SS AND ElfEl
W"TBR HPLDS HYDROXY

AHMONl:A AMHOJll:OH KELKZOOR

LACTATE Kl:EREZCR AZIJJCZOlI. BIUOCSTZR TOTAL BALAJlCB MOLE(KMOL/SEC) HASS(KG / SBC ) EJlTBALPY (WATT

GEJf!!JtATl:OB

RELATl:VE Dl:FF.

. l>3l>048 • 83656l.B-04 .l.24292E-06 • 280l.70B-02 • 584267E-D2 • 264037B-02 .l>92620E-D2 .4l.88l>4E-04 • 32l.0l.8E-04 .326728E-04

.l>35040 • 374l.79B-03 • 77l>l.63E-05 • 863676E-02 • 760425E-ol> .819254B-02 • 374032E-03

-.523l>47E-07 -.19024l.E-03 • 523l>471:-o7 • 368958E-D3 -.368958E-D3 • 559252E-03 -.55925211-03

.1.4l.l>7 61:-04 -l..28485 -.9772l.2 -.63288B .935550 -.609447 • 8425l.6

_41.8854E-O. .. 321.018B-04

.OOOOOOE+OO

-.8280438-l..1.

.. 0000001::+00

.l.04091E-l.0

• 326728B-04

.OOOOOOE .... OO

.3078612-10

.l>l>2449 l.O. 5655 -.155258E+09

.552740 l.O. 5655 -.l.56832E,,"09

-.l.9024l.E-03

-.869784E-03 .736352E-06 . 1003741:-01

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ASPEN

PLUS

VER:

HP-P~EST~L~iE8VXi4AKHONf~TLA~~TR5

04 / 22 / 93

PAGE 4

PHYSICAL PROPERTIES SECTION COMPOJfENTS TYPE WATER C HPLUS C HYDROXY C AMMONIA C AMMONIUM C MELKZUUR C LACTATE C MIEREZOR C AZXJlfZUR C BARNSTZR C

~D

l'ORMULA H20 H+ OHH3N NR4+ C3H603-DI C3HS03 CH202 C2B402-I C4H604-2

NAME OR ALIAS 820 H+ OHH3N HH4+ C3H603-DI MISS~NG

CH202 C2B402-I C4H604-2

REPORT NAME WATER HPLOS HYDROXY AMMONIA AMMON~UM

HELKZt10R

LACTATE MrEREzUR AZXJJlZUR

BARNSTZR

I I

I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I

ASPEN PLOS BLOCK:

04 / 22 / 93

VER: HP - PbESTIL~iE8VXN4AMHONf~TLA~~~~5 O-o-S BLOCK SECTION

R13

MODEL :

PAGE 5

HEATER 12 14 SYSOP15M ELECTROLYTE NRTL / - TROE SPECIE:S SOOR

INLET STREAM: OOTLET STREAM: PROPERTY OPTION SET: CREKISTRY ID:

MASS AND ENERGY BALANCE IN

TOTAL BALANCE: MOLE(KMOI../ SEC) MASS(KG / SEC )

1.79322 - . 222578E+08

RELATIVE DIl'l'.

OOT

- . 129753E-06

.100000

.100000

ENTRALP'Y (WATT

REDLICR-KWONG-SOAVE

.. OOOOOOE+OO

1..79322 -.2643942+08

.1.581.58

INPOT DATA PRASE TP FLASH SPECIl'IED TEMPERATtlRE SPECIFIED PRESSORE MAXIMUM NO. ITERATIONS CONVERGENCE TOLERAHCE

TWO

321.000

K

B / SQM

1.00,000.

30 0.00010000 RESOLTS

OOTLET TEMPERATORE OUTLET PRESSURE REAT DOTY VAPOR FRACTION

321.00 . l.OOOOE+06 -.41.81.6E+07

K

N/ SQM WATT

• 39029E-Ol.

V-I.. PRASE EQOILIBRIUM : K ( I) .11267

F ( I) .91348

XCI )

WATER

RPLOS HYDROXY AMMONIA AMMONIUM

.OOOOOE+OO .OOOOOE+OO . 86444E-Ol. .OOOOOE+OO

.l.3052E-06

Y(I ) .10660 .00000E+00

• 79208E-04

.OOOOOE+OO

.OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

• 53591E-01

.89339

16.67 l.

.. 79077E-04

.OOOOOE+OO

.. OOOOOE+OO

MELKZUUR

• 25723E-l.2 ; ooOooE+OO .70262E-04 .60103E-05

• 41863E-l.1 • "502 " E-08 • 7 2637E-04 • 6237"E-05

.24346E-14 .00000E+00

. 58157E-03 . OOOOOE+OO .16230 . ti6934E-0l.

COMP

LACTATE MIEREZOR AZIJNZOR BLOCK :

R14

MODE:L :

INLET STREAM : OOTLE:T VAPOR STREAM: OUTLET LIQOID STREAM: PROPERTY OPTION SET : CREKISTRY ID:

.9461.7

. 117 89E-04 • 417 "9E-06

F LASR2 2 3 4

SYSOPl.5M ELECTROLYTE NRTL / - TROE SPECIES SOOR

REDLICR-KWONG-SOAVE

I I I I I I

I I

I I I I I

I I

I I I I I

I

ASPEN PLUS BLOCK :

VER: HP-PbESTI:d~fTiE8VXii4 AMHOHf~Ti.A.ellnI?5 U-O-S BLOCK SECTION

Hl. 4

04 / 22 / 93

PAGE 6

MODEL: FLASB2 ( COHTINUED) MASS ANI> ENERGY BALANCE l:H

TOTAL SALANCE MOLE(KMOL / SEC) MASS(KG / SEC ) ENTHALPY(WATT

. 552622 1.0.5654 -.J.55257E+09

RELATl:VE Dl:I"I".

OOT

- . 265J.28E-Q3 - . 835J.84E-05 -.296656E-OJ.

. 5527 68 1.0 . 5655 - . J.5065J.E+09

l:HPUT DATA TiOO PHASE PV l"LASB SPSCl:Fl:ED PRESSORE N/ SQK vAPOR FRA=l:ON MAXl:KUH NO . l:TERATl:ONS CONVERGElfCE TOLERAJlCE

1.0,000 . 0

0.30000 200 0.0001.0000 RESULTS

OOT LET TEKPERATORE OOTLET PRESSORE HEAT DOTY VAPOR FRA=l:ON

*-*

K

N/ SQK WATT

31.8.51. 1.0000 . • 46066E+07 .30000

V-L PHASE EQUILIBRIUM : WATER AMMONl:A AMMON:t:OH MELK ZOOR LA=ATE Ml:EREZUR AZIJNZOR BARNSTZR BJ.5

.97288 .1.041.1.1>-02

• 46374E-03 • 49897E-07 .l..04Q4:E-01 ... 52386E-02

HPLtlS

HYDROXY

BLOCK:

XII )

F(I) .96820

COMP

• 22851.E-07

.. 27759E-03 . 34783E-02

.1.7586E-OJ. • 45J.93E-02 .67035E-04 .66484E-04 .84439E-04

.979941>-02 • 57023E-02 . 7 5794E-04 • 58090E-04 . 59J.23E-04

Y(l:) .95642 .OOOOOE+OO

K(I) .98308 .000008+00

• 43364E-Ol.

.OOOOOE+OO 1.56 . 22

.00000E+OO • 7 9590E-Q4 .00000E+00 . 96J.65E-Q4 .38454E-Q4 • 25709E-Q9

• 45258E-Q2 .OOOOOE+OO 1..4346 .57839 .30447E-05

.OOOOOE+OO

. OOOOOE+OO

MODEL: HEATER

l:NLET STREAK: OUTLET STREAM. : PROPERTY OPTION SET: CHEM:I.STRY ID:

8

1.7

SYSOP1..5M

SOOR

ELECTROLYTE NRTL /

-

TROE SPECl:ES

REDLICB-KWONG-SOAVE

I I I I I I

I

A,SPEl'I PLOS

I I

I I

I I I I I I I

I I

04 / 22/93

PAGE 7

0-0-5 BLOCK SECTION

H15

St.OCK:

MODEL: HEAT ER (COKTJ:ftOEDI

***

MASS

ENERGY BA.LA1fCE

AH])

xa

ENTHALPY (WATT

XIlPUT DATA

ONE

PIlASE

TP

SPBCXFXBl)

FLASH

SPE!CJ:FXBD TEKPERATORE SPECXFXED PRESSORE MAXJ:HOK NO. XTERATXONS COHVERGEKCE TOLERANC8

BLOCK:

H7

XS

313.150

K

1.00,000.

IC/SOM

*.* OOTLET TEHPERATORE OOTLET PRESSORE HEAT DOTY

PllASE

RESOLTS

• 339615E-03 .OOOOOOE+OO .1a3408E-01

• 638981E-01 1.7649;2 -.;213707E+08

. 639198E-01 1.7649;2 -.;2097878+08

MOLE(KHOL/SEC) KASS(KG/SEC )

Rr:LATXVE PXFF.

OOT

TO'l' AL SALANCE

30 0.00010000

***

313.15 .10000E+06 -.39195E+06

K

II / SOM WATT

MODEL: HEATER

XKLET STREAM:

9

OOT1.ET STREAM: PROPERTY OPTXOH SET: CHBNXSTRY XD:

1.0

SYSOPJ.5K SOOR

-

ELECTROLYTE lfR'l'L I REP1.XCB-ttWOIfG-SOAVE TROE SPECXES

KASS ANI> EHERGY

~CE

XII

TOTAL BALA!I'CE HOLE (KMOL / SEC ) KASS(KG/SEC ) ENTllALPY(WATT

.165831 ;2.98;203 -.367356E+08 XIIPOT DATA

TP FLASH SPECJ:FJ:EP TEMPERATtlRE SPBCXFXED PRESSURE MAXDMUM NO. XTERATIONS CONVERGBJlCE TOLERAJlCE

TWO

I

VER: BP-P~esTXL~iE8vXB4AMMOafMMTLA~

PHASE

K

IIJSQM

*_.

RELATXVE DXFF.

OOT

-.35;2;233E-06 .OOOOOOE+OO .190386

.165831 ;2.98;203 -.453743E+08

333.000 1.00,000.

30 0.0001.0000

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ASPJ:':N PLUS BLOeI<:

VER: HP-P~ESTIL~iE8VXN4AHMONfMRTLAB~IiTH5 U-o-S BLOeI< SECTION

H7

04 / 22 / 93

PAGE 8

MODEL: HeATER (CONTINUEO) RESOLTS

OCTLET TEKPERATORE OUTLET PRESSORE BeATDUTY VAPOR I'RA=ION

333.00 .l.ooOOE+06 -.86386E+07 • 79985E-U2

IC

N/ SQM WATT

V-L PBASE EQUILrBRIUM : WATER

.95642

BPLUS BYDROXY AMMONIA AMMONIUM MELKZUUR LA=ATE KIEREZOR AZIJNZUR BARNSTZR

.00000E+00 • 43364E-0l. .OOOOOE+OO • 7 9590E-04 . OOooOE+OO • 96l.65E-04 .38454E-04 • 25709E-09

BLOCK:

BS

~OOOOOE+OO

MODEL:

IC( I)

Y(I) .l.9282

XCI) .96255 • 35507E-06 . 3l.l.87E-04 • 37095E-0l. .l.l.087E-03 • 19275E-06 .80039E-04 • 96737E-04 • 38727E-04 • 25917E-09

F(I)

COMP

. 20032 .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

.OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

21.759 .00000E+00 • 15689E-02 . OOOOOE+OO .26062 .l.l.693 .l.3653E-05

.807l.5 .00000E+OO .3024l.E-09 .00000E+00 • 252l.2E-04 • 45285E-05 • 35383E-l.5

BEATER

-----------------------------5 DlLET STREAM: OUTLET STREAK: PROPERTY OPTION SET: CBEKISTRY ID:

6

SYSOPl.5K SOUR

-

ELECTROLYTE mtTL / TRUE SPECIES

KASS AND ENERGY BALANCE IN TOTAL BALANCE KOLE(KMOL / SEC ) KASS(KG / SEC ) ENTHALPY (WATT

.386938 7.58343 -.112037E+09

REDLICB-KWONG-SOAVE

RELATIVE DII'F.

OUT

- . 463736E-03 -.129583E-09 -.538893.E-Ol.

.387117 7.58343 -.l.05999E+09

INPUT DATA T~ PBASE TP F~B SPECII'IED TEMPERATURE CHANGE SPECIFIED PRESSCRE MAXIMUM NO. ITERATIONS CONVERGENCE TOLERANCE

K

N/ SQH

55.0000 100,000.

30 0.0003.0000

I I I I I I

ASPEN

PLUS

VER: HP-PbESTILfl+ÏE8VXH4AHMONf~TLA~~TH5

BLOCK:

.. *.

RESOLTS

373.53 .l.OOOOE+06

K

OOTLET TEHPERATORE OOTLET PRESSURE

N/ SQM WATT

HEAT DUTY

.60376E+07 .3091.6

VAPOR FRA=ION

V-L PBASE EQUILIBRIUM :

I I I I I

I I

I I I I I

I

Y(I) .99050 .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO • 86877E-02

X(I) .96434 .21.77611-02 .5I4627E-08 .l.955l.E-03 .1.35071:-02

K(I) 1..0271. .00000E+OO .00000E+00

MELKZUUR

F(I) .97288 .1.041.1.11-02 • 22850E-07 .27774E-03 • 34781.E-02 .1.7586E-Ol.

• 281.39E-Ol..

.OOOOOE+OO .70574E-03

LACTATE

.. 451..92E-02

• 35283E-02

.000008+00

.OOOOOE+OO

• 67035E-04 .664845-04

• 66B05E-04

.67448E-04

~.0096

• 765351E-04 .1.221.7E-03

.. 4391.4E-04

.57375

COHP WATER HPLUS HYDROXY AMMONIA AHMONI:OH MIEREZUR AZI:.ncZOR BARNSTZR

BLOCK:

• 844351E-04

• 52803E-08

"4.436

.oooooe.oo • 25080E-O:l.

. 43222E-04

MODEL: MIXER

MIXER

----------------------------:1.0 IIILET STREAMS: OOTLET STREAK: PROPERTY OPTIOK SET: CHEMISTRY ID:

7 lol. SYSOP1.5M ELE=ROLYTE HRTL / BOOR - TRUE SPECXES HASS AHD ENERGY

TOTAL BALANCE MOLE(KMOL/SEC) MASS(KG / SEC ) ENTHALPY (WATT

B.A.l..o.ANCE

.48883:1. 8.80056 -.1.22443E+09

REDLICH-KWONG-SOAVE

RELATIVE DIF'F.

OUT

-.763678E-05 .3l.508l.E-07 -.553l.62E-06

.488834 8.80056 -.1.22443E+09

I:NPUT DATA TWO

I

PAGE 9

MODEL: HEATER (CONTINtJED)

H8

IN

I

04 / 22 / 93

U-0-5 BLOCK SECT10N

PRASE

MAXXMUM NO.

FLASH XTERATIONS

COKVERGENC8 TOLERANCE OUTLET PRESSURE N/SQH

30 0.00010000 100,000.

I

ASPEN PLOS

VER: HP-P6EST~L~iE8VXN4AMHONf~TLAe~IXTR5

04 / 22 / 93

PAGE

~O

U-0-5 BLOCK SEC'l' I.ON

I I I I I I I I I I I I I I

I I I I

I I

Bl...OCK:

P~3

MODEL:

BEATER

l:lfLET STREAH: OOTLET STREAK: PROPERTY OPTION SET: CHEMISTRY ID:

FEED 2

ELECTROLYTE HRTL / TROE SPECIES

SYSOP~5M

-

SOOR

HASS AND EKERGY BALANCE IN TOTAL BALAltCE

MOLE(lCMOL/ SEC) HASS(KG/SBC } ENTHALPY (WATT

1.0.51655

RELATl:VE DIFI".

OOT

.552622

.552449

- .. ~55258E+09

REDLICB-KWONG-SOAVE

-.31.2363E-03 .. :LJ.8326E-04 - .. 643l.1.3E-05

10.5654 -.1.55257E+09

IlfPOT DATA TWQ PRASE PQ FI..ASB SPECl:Fl:ED PRESSORE SPECIFl:ED BEAT DOTY MAXl:KOM NO. ITERATIONS CONVERGENCE TOLERANCE

N/SQM wATT

10,000 .. 0

0.0 30 0.000l.0000

RESOLTS OOTLET TEMPERATORE

K

31.6.5.1.

OUTLET PRESSORB

N/SQM

1.0000.

VAPOR

.. 71.979E-Ol.

FRACTXON

V-L PRASE EQOl:LIBRIOM : COMP

1"(1)

X(I)

Y(I)

K(I)

WATER HPLUS

.. 96850

.97606

.. 86681.

.. 88806

.. ~5~43E-03 • 22498E-06

.4997~E-03

.. OOOOOE+OO

.. S3767E-07 • 8931..5E-03

.OOOOOE+OO

HYDROXY AMMONIA AMMONIOM MELK ZOOR LACTATE MIEREZOR AZIJ1fZOR .aARHSTZR BLOCK:

P~4

.507l.4E-02 .l.0576E-0l. .47794E-02 .l.0727E-0l. .758l.8E-04 • 58l.08E-04 • 591.42E-04

.56449E-02

.l.0556E-01. • 61.446E-02 • 7409l.E-04 .601.50E-04 • 63709E-04

.1.3302

.OOOOOE+OO .. OOOOOE+OO

.. OOOOOE+OO

148.95 .OOOOOE+OO

.400l.9E-04 .00000E+00 .97751.E-04 • 31.536E-04 .l.5735E-09

• 37907E-02 .OOOOOE+OO 1..31.93 .52429 .24697E-05

MODEL: POMP

IHLET STREAM: OOTLET STREAM: PROPERTY OPTION SET: CHEMISTRY ID:

4

5

SYSOPl.5M SOOR

-

ELECTROLYTE HRTL / TROE SPECIES

REDLl:CB-KWOKG-SOAVE

I I I I I I I I I I I

I I I I I

I I I I I

ASPEN PLUS

V~R:

04 / 22 / 93

HP-P~ESTILfX+i~8VXN4AMMONf~TtA~~TB5

PAGE 11

U-o-S BLOCK SECTION BLOCK :

P14

MODEL: PUMP (OOIf'l'IJroED) HA.SS AlfD ENERGY BALANCE

IN

OOT

RELATIVE DIFF.

'l'O'l'AL B.ALAIICE

HOLE(lOfOL/ SEC) MASS(KG/SEC ) EHTRALPY(WATT PRESSORE (H/SQH DRIVBR EFFICIENCY

OUTL~T

......

.386938 7.58343 -.112038E+09

.386938 7.58343 -.112037E+09

-.317795E-07 .OOOOOO~+OO

-.111808E-04

UfPOT DATA 100,000.

1.00000

FLASH SPECIrICATIOHS:

LIQOID PHASI!: CALCULATIOH NO FLASll PERFORHED MAXIKOH MOMBER OF ITERATIOHS TOLERAlfCE

30 0.00010000

Rl!!SOLTS VOLUMETRIC FLOW RATE (CUM/SEC ) PRESSURE CHANGE (H/SOM ) FLOID POWER (WATT ) BRAKI: POWER (WATT ) ELECTRICITY (WATT ) POMP EFFICIENCY OSED HET WORK (WATT ) BLOCK:

P15

0.0078365 90,000.0

705.286 1.,252 .. 69

1.,252.69

0.56302 -1,252.69

MODJSL: COKPR

IHLI!:T STREAK: OOTLET STREAK: PROPERTY OPTION SET: CREHl:STRY ID:

*** TOTAL BALAKCE HOLB(I04OL/ SEC) HASS(KG/SEC ) EHTRALPY (WATT

3

9

SYSOP15H ELECTROLYTE NRTL / REDLICR-KWOHG-SOAVE SOUR - TRUE SPECl:1!:S

MASS ANP EHERGY BALANCE IN .165831 2 . 98203 -.386~33B+08

_.OOT

RBLATIVI!: DIFf".

.165831 2.98203

.0OOOooE+00 - .. 1&8922E-l...5 -.486270E-01

- .. 3673 S6E+08

INPOT DATA GAS PHASE CALCULATIOH NO FLASH PERFORHED TYPE : ISEJfTROPrC CEHTRIP'UGAL COMPRESSOR OUTLET PRESSOR!: H/SQH ISENTROPIC EFFICIENCY HECHANICAL EFFICIENCY

3.00,000.

0.72000 3..00000

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ASPEN PLUS

VER: HP-PbESTILEXTiE8VXN4AMMONfM~TLA~~TH5

04 / 22 / 93

PAGE

~2

0 -0-5 BLOCK SECTION

BLOCK:

MODEL: COKPR (CONTINUED)

P~5

*** XNDICATED BRAKE NET WORK,

RESCLTS

HORSEPOWER REQOIREMENT HORSEPOWER REQOXREHENT

~,877,650.

WATT WATT

1.,877,650. -1.,877,650. 1.,351,91.0.

WATT

XSENTROPIC HORSEPOWER REQOIREHENT

WATT

CALCOLATED O'CTLET TEMP

K

638.532

ISENTROPIC TEKPERATURE OOTLET VAPQR FRACTXON

K

55~.985

BLOCK:

S~

~.OOOOO

MODEL: SEP

INLET STREAH: OOTLET STRBAKS: PROPERTY OPTION SET: CBEMISTRY ID:

~7 ~OO

~8 SYSOP~5M

SOOR

-

ELECTROLYTE NRTL / TROE SPECIES

MASS AHD ENERGY

BAL.ANCE

IN 'I'OTAL BALAJfCE

• 638981.E-01.

MOLE(KMOLjSEC) MASS(KG/SEC ) ENTBALPY(WATT

REDLICB-KWONG-SOAVE

~.76492

-.21.3707E+08

OUT

RELATIVE DIFF.

• 638981.E-01. 1..76492

.584164E-06

-.255833E-06 .1..1.9673E-OS

- .21.3707E+08

IJIPtlT DATA FLASH SPECS POR STREAH 1.8 TWO

PBASE

TP

FLASH

PRESSORE DROP N/ SQM MAXIMUM NO. ITERATIONS CONVERGENCE TOLERANCE FLASH SPECS POR STREAK ~OO TWO PBASE TP FLASH PRESSURE DROP N/ SQM MAXIMOK NO. ITERATIONS CONVERGENCE TOLERANCE

0.0 30 O.OOO~OOOO

0.0 30 O.OOO~OOOO

I

ASPEN PLUS

HP-P~ESTILrnÏE8vXN4AKHONfllMTi.Ae~IiTB5

VER :

04 / 22 / 93

U-o-S BLOCK SECTION

I

BLOCK:

MODEL: SEP (CONTINUED)

Slo

FRACTIO~

OF FEED

SUBSTREAK- MIXED STREAH-

1.8

I I I I I I I I I I I I I I I

FRACTION-

WATER

HPLUS HYDROXY MELKZUUR LACTATE

I I I I

CPT-

RESULTS COMPONENT -

STREAK l.8

WATER

SOBSTREAK MI:XED

SPLIT FRA=ION 1. .. 00000

COMPONENT STREAK 18

HPLOS SOBSTREAH MIXED

SPLIT FRACTION l. . 00000

COMPONENT

HYDROXY SUBSTREAK MIXED

SPLIT FRA=ION l..00000

STREAK l.8 COHPOJfE:HT -

AKMOHIA

STREA.H

SUBSTREAM

~oo

MIXED

SPLXT FRACTION

l..00000

COMPONENT -

AMMONIUM

COMPONENT STREAK l.8

MELKZOOR SOBSTREAK MIXED

SPLIT FRACTION l..00000

COMPONENT STREAK l.8

LA=ATE SOBSTREAH MIXED

SPLIT FRA=ION 1.00000

COHPOHENT

HIEREZUR

STREAK l.00

STREAK l.oo COMPONENT -

STREAK l.00 COMPONENT STREAK l.00

SOBSTREAK MIXED

SOBSTREAK MIXED

SPLXT FRACTXON

l..00000

SPLIT FRACTION l..00000

AZ:tJHZOR

SOBSTREAK MIXED

SPLIT FRA=ION l..00000

BARNSTZR SOBSTREAK MIXED

SPLIT FRACTION l..00000

1.00000 l..00000 1.00000 1.00000 l..00000

PAGE l.3

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

VER: HP-PbESTILfl+ÎE8VXN4AKMONfMRTL;.~IiTH5 U-0-5 BLOCK SECTION

ASPEN PLUS

BI..OCK:

PAGE

~4

MODEL: RADP'RAC

T~

INLETS OUTLETS

04 / 22 / 93

-

6

7 8

PROPERTY OPTION SET: CHEMISTRY ID:

STAGE STAGE STAGE

7 ~ ~~

SYSOP~~M

SOUR

-

ELECTROLYTE NRTL / TRUE SPECIES

MASS ANP ENERGY B.ALANCE IN OOT TOTAL BALABCE MOLE(KMOLjSEC) MASS(KGjSEC ) ENTHALPY(lIiATT

.386920

.387~~7

REDLICH-KWONG-SOAVE

GENERATION

RELATrVE Dr.FF ..

-.~97564E-03

-.4733J..9E-J,.6

-.379404E-05

7 . 58346

7 .583~3

- . ~05999E+09

-.750~34E-0J.

-.980478E+08

INPUT DATA INPUT PARAMETERS NUMBER OP' STAGES ALGORITHM OPTION INITIALIZATION OPTION BYDRAULIC PARAMETER CALCULATIONS INSIDE LOOP CONVERGEIICE KE'l'BOD DESIGN SPECIFICATION KETBOD MAXIMQM NO. OF OOTSIDE LOOP ITERATIONS MAXIMUM NO. OF INSIDE LOOP ITBRATIONS MAXIMQM NUMBER OF FLASH ITERATIONS FLASH TOLERANCE

OUTSIDE LOOP CONVERGENCE TOLERANCE

~4

NONIDEAL STMIDAlU> 1tO

NEWTON NESTED 50 ~O

,,"0

0.0001.0000 0.0001.00000

COL-SPECS MOLAR VAPOR DIST / TOTAL DI ST MOLAR REFLOX RATIO KOLAR DISTILLATE RATE

KMOL/ SEC

1..00000 0.20000 0.32300

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ASPEN PLUS

VER: HP-PbESTrL~ÏE8VXN4AHHONfHMTLAe~lXfH~ U-o-S BLOCK SECTI0N

Tl.

BLOCK:

MODEL:

04 / 22 / 93

PAGE

RADFRAC (CONTINUED)

REAC-STAGES SPECIFICATIONS a_**

STAGE 2

TO

REACTI0NS / CHEMISTRY ID SOUR

STAGE 14

PROFILES P-SPEC

STAGE

8

PRES, N/ SQH

TEMP-EST

STAGE

2

TEMP, K

.1.00,000 .

373.150 393.150

J.4

•• ** RESOLTS ••• _••• _••• *.*****. TOP STAGE TEKPERATORE BOTTOM STAGE TEMPERATURE TOP STAGE LIQOID FLOW BOTTOM STAGE LIQOID FLOW

372.670

K K

TOP STAGE VAPQR FLOW

KMOL/SEC KMOL / SEC KMOL / SEC

BOT'l'OH STAGE VAPOR FLOW

KMOL/SBC

MOLAR REFLOX RATIO MOLAR BOILOP RATIO CONDENSER DOTY (\0/0 SOBCOOL) REBOILER DOTY

376.975 0.064600 0.063920

0.32300 0.26514

0.20000 4.14806

WATT WATT

-2,642, 7 80. 0.1.0594.1.+08

KAXIMOH FINAL RELATIVE ERRORS .68696E-08

BUBBLE POINT COMPONENT MASS BALANCE

.279~~E-12

ENERGY BALAHCE

.~6081E-08

STAGE- 14 STAGE3 COHP-MELKZOUR STAGE- 14

PROFILES

STAGE TEKPERATORE K J.

2 3

372.67 372.69 372.69

PRESSURE N/ SQH

ENTBALPY J / KMOL VAPOR LIQUID

.10000E+06 .10000E+06

-.28038E+09 -.28038E+09 - .. 28037E+09

-.28038E+09

4

372.69

.l.OOOOE+06 .l.OOOOE+06

5 6 7

372.71 372.81 373 . 50

.~OOOOE+06

-.28035E+09

.10000E+06 .l.0000E+06

-.281.00E+09 -.28832E+09

-.23860E+09 -.23875E+09 - . 23875E+09 -.23875E+09 -.23875E+09 -.23877E+09 -.23894E"'09

HEAT DOTY \OATT -.26428+07

1~

I I I I I I

I I

I I I I I

I I I I I I I I

ASPEN PLUS

HP-PbESTIL~ÏE8VXN4AKHONfMHTLA~IXTH5

VER:

04 / 22 / 93

PAGE 16

U-O-S BLOCK SECTION

BLOCK:

MODEL:

Tl.

RADFRAC (CONTIHUED) ENTHALPY

STAGE TEMPERATORE K

l.0 11 l.2 l.3

373.57 3 7 3.59 373.60 373.60 373.60 373.68

l.4

376.97

8 9

STAGE

.10000E+06

.. l.OOOOE+06 .l.OOOOE+06 .l.0000E+06 .l.00OOE+06 .l.0000E+06 .1oo00E+06

l. 2

FLOW RATE KMOL/SBC LIQOID VAPOR • 6460E-0l. .3230 . 6460E-0l. .3876

3

. 6460E-01

.. 3876

4 5 6 7 8 9 l.0 1l.

• 6462E-0l. • 6477E-ol. • 65l.3E-01 • 33l.6 .3304 .3301 .3300 .3300

.3876 .3876 .3878 .3881 .2673 • 266l. .2658 .2657

12

.3300

.2657

329~

.. 2657

13

..

14

.6392E -01

STAGE l. 2 3 4 5 6 7 8 9 l.0 l.l. 12 13 14

.97089

. 97081 .96798 .85938

- .. 28855E+09 -.28861.E+09

-.28862E+09 -.28862E+09 -.28865E+09 -.28958Ji:+09 -.32820E+09

LIQUID

HEAT DOTY WATT

-.23952E+09 -.23964E+09 -.23967E:+09

-.23968E+09 -.23969E+09 -.2397l.E+09 -.24082E+09

FEED RATE ICMOL / SEC VAPOR

MIXED

.. 10594+08

PRODUCT RATE KMOL/SEC LIQOID VAPOR 0.3230

0.387l.

.. 63920-01

.2651

WATER .99976 .99976 .99976 .99971 • 999l.8 .99543 _97061 .97084 .97088 .97089

J / JCMOL LIQUID VAPOR

PRESSURE N / SQH

X-PROf'ILE HYDROXY HPLOS .l.OOOOE-29 . l.OOOOE-29 • 35025E-05 .27424E-05 • 32898E-05 • 29233E-05 • 540l.0E-06 .18867E-04 . 77346E-07 .l.5485E-03 • 22926E-07 • 65098E-03 • 88376E-08 .21.854E-02 • 23823E-02 .24324E-02 .24448E-02 .. 24478E-02

• 245l.5E-02 • 25906E-02 . 60200E-02

AMMONIA . l.0259E-03 • 858571!-04 • 85796E-04 • 85794E-04 • 85788E-04 • 85767E-04 .. 85335E-04

AMMONIUM .l.00001l-29 • 76l.52E-06 • 81l.l.9E-06 • 52352E-05 . 42949E-04 .l.80l.0E-03

• 78751E-08 • 7659BE-08 • 76081E-08

• 45l.24E-05

• 7595l.E-08 • 75839E-08 • 725l.3E-08 • 3293l.E-08

.l.0968E-05 .. 26752E-06

.. 59206E-03 .1.4268E-03 .34764E-04 .. 84920E-05 .20738B-05

• 65054E-07 .l.5557E-07 .34734E-08

.50502E-06 .l.2739E-06 . 6l.l.6l.E-07

.. 1.8901.E-04

MELKZUUR • 36632E-l.l. • 28645E-10 .98376E-08 .3l.763E-05 • 1867l.E-03 .26733E-02 • 23502E-0l. • 23850E-Ol. • 239292-0l. .. 23948E-Ol.

• 23954E-0l. • 24006E-0l. • 265l.82-ol. .l.2779

I

ASPEN PLUS

VER:

HP-PbESTILfX+iE8vXN4AMMONfa~TLA~~TB5

04 / 22 / 93

PAGE 17

U- O-S BLOCK SECTI0N

I I

I I

I I I

I I

I I I I

I I I I I

I I

BLOCK:

STAGE 1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 1.1. 1.2 1.3 1.4 STAGE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.0 1.1 12 1.3 1.4 STAGE 1. 2 3 4 5 6 7 8 9 1.0 1.1. 1.2 1.3 1.4

T1

HODEL:

LA=ATE! • 39077E!-27 .1.3788E!-08 • 44474E!-06 • 23562E!-04 . 19772E!-03 .8310SE-03 . 27774E-02 .. 25250E-02 . 24672E-02

.24533E-02 • 24499E-02 • 2451.9E!-02 • 25907E-02 .60201.E-02 WATER .99540

.. 9961.2 .99612 .99612

.9961.2 .99605 .99551. .99845 .99908 .99923 .99926

.99926 .999~7

.99587

(CONTI.IfUED)

RADPRAC

X-PROFILE BARIISTZR MXE!RE!ZOR AZIJltZOR .100001::-29 • 68823E!-04 .67144E-04 • 82930r;-22 • 68971.E!-04 • 76oo2E-04 • 36667r;-1.8 .68996E-04 . 78652E!-04 • 15079E-14 • 68997r;-04 .79442E-04 • 68968E-04 • 79641E-04 • 61955E-11 .687528-04 .. 67321..E-04 ... 67557E-04

.67833E-04 • 681.71.E-04 .68584E-04 .69087E-04 • 69542E!-o4 • 63675E-04 HPLOS

.. 794o&OE-04 .. 77564E-O",

• 25307E-07

• 78573E-04 .80473E-04

. 98900E-04 • 98981..E-04

.84512E-04 .93226E-04 .1.1.204E-03 .1.5227E-03 • 21.358E-03

• 99000r;-04 • 99OO5E!-04 • 99009E-04 • 991.72E-04 • 51.1.1.5E-03

'i-PROFILE HYDROXY

.OOOOOE+OO .. OOQOOE+OO .. 00000.2+00 .OOOooE+OO

.00000E+00 .00000E+00 .OOOOOE+OO .00000E+00 .00000E+00 .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .. OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .. OOOOOE+OO

.. OOOOCE .... OO .. OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

.OOOOOE+OO .00000E+00 .00000E+00 .OOOOOE+OO .00000E+00 .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .000002+00 .OOOOOE+oo

.00000E+00

.9B~.l..E-04

AHMOIfIA. • 44993:E-02 .. 37665E-02 .. 37639E-C2 • 37639E-02 .37644E-02

• 3769U:-02 • 37893E-02 • 84022E-03 .20063E-03 • 48769E-04 .1.1.895E-Q4 • 28928E-05

.692598-06 .1.6208E-06

.OOOOOE+OO

'i-PROFILE BARIISTZR MIEREZOR AZIJltZOR .67704E-04 .37378E-04 .40462E-34 • 33608E-26 • 67890E-04 .423391::-04 • 6791.5E-04 • 4381.5E-04 .1.4860E-22 • 44257E-04 • 61.1.1.3E-1.9 • 6791.9E-04 • 679l.9E-04 .44390E-04 • 251.38E-1.5 • 44438E-04 .10349B-l.l. • 6791.6E-04 • 4444l.E-04 • 42472E-08 .678878-04

.OOOOOE+OO

• 68278E-04

.00000E+OO .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .00000E+00 .OOOOOE+OO

• 68591.E-04 • 68940E-04 • 69360E-04 .69874E-04 .70500E-04 .710798-04

LA=ATE .00000E+00 .00000E+00 .00000E+00 .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

.00000E+00

• 451.39E-04 .. 462562-04

• 48585E-04 • 53596E-04 • 6441.8E-04 • 87790E-04 .1.37768-03

• 42881E-08

• 42971.E-08 • 42992E-08 • 42998E-08 • 43007E-08 .433391::-08 • 281531E-07

AMMONIOM • DOOOOE+OO .OooOOE+OO

.OOOOOE+OO .000008+00

.00000E+00 .00000E!+00 .00000E+OO .00000E+OO .OOOOOE+OO .. OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

.00000E+00 .. OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

MELI<.ZOOR • 87267E-1.3 .68325E-1.2 .234658-09 • 75766E-07

• 44577E-05 • 6421.4r:-04 • 5881.2E-03 • 59957E-03 .6021.7E-03 .60279E-03 .. 60297E-03 .. 60437E-03 .. 67073E-03 . 39177E-02

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ASPEN PLUS

BLOCK:

HP-P6ESTILfi+iE8VXN4AKMON±fiÀTLA~lX~H5 U-O-S BLOCK S8CTION

V ER:

T1

MODEL:

RAD~RAC

04 / 22 / 93

PAGE 1.8

( =NTINUED) )(-VALUES

STAGE

HYDROXY

3.

.99563

HPLUS .OOOOOE+OO

.OOOOOE+OO

2

.99636

.. OOOOOE+OO

.OOOOOE+OO

3 4

.99636 .99643. .99693 1 . 0006 1..0256

.OOOOOE+OO .000002+00 . 000002+00 .OOOOOE+OO .000002+00

.000002+00 . OOOOOE+OO .00000E+OO .000002+00

1.028. 1 .. 0290 1.0292 1.0292

.OOOOOE+OO

5 6 7 8 9

J.O J.3. J.2 3.3 J.4 STAGE 3. 2 3 4

5 6 7 8 9

3.0 J.3. J.2 3.3 3.4

STAGE 3. 2 3 4

5 6 7 8 9

J.O J.J. J.2 13 14

WATER

J..0293 1.0322 1..3.588 U=ATE .00000E+OO .OOOOOE+OO .00000E+OO .000002+00 .OOOOOE+OO

.000001::+00 .. OOOOOE+OO .OOOOOE+OQ

.00000E+OO .000001::+00 .00000E+OO .00000E+OO .000008+00 .000001::+00

WATER

.. OOOOOE+OO

.OOOOOE+OO

• QOOOOE+OO

.oooaoE+OO

.OOOOOE+OO

.OOOOOE+oO

.000001::+00

.OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

.00000E+00

.OOOOOE+OO .00000E+00

.000002+00

43.870 43.873. 43.883. 43.950 44.405 44 .. 452 44.463

.".465> 44 .. 466 44 .. 46 7

44.5J.9 46 .. 663

AMMONIUM

ME~ZUOR

.000008+00 .00000E+00 .00000E+OO .000008+00 .00000E+00 .00000E+OO .000002:+00

• 23823E-03. • 23852E-03. • 23852E-03. • 23854E-03. • 23875E-03. • 24023.E-03. • 25024E-oJ. . 253.40E-01

.000008+00 .. OOOOOE+OO .OooOOB+oo .OOOOOE+OO

• 251.64E-01. • 251.70E-Ol. .. 251. 7 2E-Ol. • 251.75E-Ol..

.000008+00 .000008+00

• 252941l-oJ. .30657E-03.

.OOOOOE+OO

K-VALUES BARNSTZR MIER2Z0R AZIJHZUR .98373 .55668 .404628-04 .98433 .55707 .40525E-04 .98433 .55707 .40526E-04 .98437 .. 98480 .. 98785 1 .. 0084 1.0107

.55710 .55738 .. 55939 .. 57296

.57448

3..0112

.57483.

.405302-04

.405758-04 .... 089 ... E-04

1 .. 0113

.57488

• 431.01.E-04 • 43358E-04 .. 4341.3E-04 .. 43427E-04

1..01.1.3 3..03.3.4 1..03.38 1. . 3.3.63

.57493. .57495 .57653 .64502

.43430E-04 .43437E-04 • 43701E-04 .5603.28-04

HPLUS

RATES OF GENERATION KMOL/S8C HYDROXY AMMONIA

.OOOOE+OO

.OOOOE+OO

.22632-06

.3.7768-06 .29891::-07 • 35J.6E-08 .3.0941::-08 .32861::-09 .7321.1::-1.0 .J.755E-10 .44221::-11 • 3776E-J.J.

.J.772E-06 • 13.69E-07 .1030E-05 • 88J.OE-05 • 3237E-04 .99868-04 .6244E-04 .1.5898-04 .3921E-05 . 97572-06 .J.J.58E-05

.. 1l.32.E-()9 .2:l.79E-oa

-.468'9E-03

.0000E+00 -.2263E-06 • 137"E-07

AMMONXA 43 .. 857 43.870

• 4467l!:-o"

-.1.374E-07 -~1.776E-06

-.2989Il-07 -.353.6E-08 -.J.0941l-08 -.3286E-09 -.732J.E-J.O -.3.7558-1.0 -.4422E-J.3. -.3776E-11. - .. 1132E-09 -.21798-08

AMMONIUM

.OOOOE+OO - . 4920E-Q7

.OOOOE+oo • 4920E-07

-.32098-08 -.2859E-06 -.2443E-05 -.8948E-05 .3.7678-03 .J.492E-03 • 3566E-04 • 8673E-05 .213.82-05 • 5177E-06 .1.2478-06

• 3209E-08 • 2859E-06 .24431::-05 • 8948E-05 -.1.7672-03 -.J.492E-03 -.35662-04 -.86738-05 -.2118E-05 -.53.77E-06

.38078-07

-.012478-()6 - .. 3807B-07

MELKZUUR . OOOOE+OO -.8907E-l.O -.2864E-07 - .. 1.494E-oS

-.1.1288-04 -.4J.32E-04 • 7680E-04 • 8673E-04 .J.977E-04 • 4752E-05 .J.J.43E-05 -.64ooE-06 - ••• 55B-O. .46898-03

I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I

ASPEN PLUS

BLOCJr:::

VER: HP-P6ESTILfX+iEBVXN4AMMON~"TLA~~~5 U-O-S BLOCK SECTION

Tl.

04 / 22 / 93

PAGE l.9

MODEL. RADFRAC (CONTINUED)

..... STAGE l. 2 3 4 5 6 7 8

9 l.0 l.l. l.2 l.3 l.4

BLOCk:

LACTATE .OOOOE+OO • 8907E-l.0 • 2864E-07 .. 1.494E-05

.l.l.28E-04 • 4132E-04 -.768011-04 -.8673E-04 -.l.977E-04 -.4752E-05 -.1l.43E-oS • 64ooE-06 . • • S5E-04

-.46898-03

RATES OF GENERATION **** IOtOL/SBC BARNSTZR AZl.JNZUR MIEREZUR .OOOOE,,"OO .00001:+00 .OOOOE,,"OO .0OOOE,,"00 .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE,,"OO .OOOOE+OO .ooooE1-oo .0000E+OO .0000E+OO .00OOE+OO .OOOOE+OO .00008+00 .000011+00 .0000E+OO .OOOOE+OO .. OOOOB"'OO .000011+00 .OOOOE+OO .00OOE+OO .OOOOE+OO .00008+00 .OOOOE+OO .OOOOE+OO .0000E+00 .0000E+00 .OOOOE+OO .ooooE+OO .0000E+00 .OOOOE+oo .OOOOE+OO .0000E+00 .0000E+00 .0000E+OO .000011+00 .OOOOE+oo .OOOOE+OO .00OOE+00 .OOOOE+OO .0000E+OO .. OOOOE+OO

MODEL: RADFRAC

T2

-----------

STAGE 3 11 STAGE l. 12 STAGE 6 13 SYSOPl.5M ELECTROLYTE NRTL / PROPBRTY OPTIOJI SET: BOOR - TRUE SPECIES ClIJDUS'l'RY :tJ): IKLET5 OOTLETS

-

REDLI:CH-KWONG-SOAVE

•• * GEHERATION 'I"O"I'AL BA.LAJfCE

MOLE(ICMOL/ SEC) MASS("G / SEC ) ENTBALPY(WATT

.488834 8.80056

-.l.22443E+09

.488842

8.80056

-.l.3l.280E:+09

RELATrVE DXFF.

. 732286E-05

• 638097E-J,.6 -.565079E-OS .. 6731.1.5E-Ol.

I I I

I I I I I I I

I I I I I I

I I I

I I

VER: HP-PbESTrL~ÏE8vXN4AMMONf~TLA~IX~5

ASPEN PLUS

04 / 22/ 93

PAGE 20

U-0-5 BLOCK SECTION

sU>O<:

MODEL: RADrRAC (CONTrNUED)

T2

_._._----_._._---*---* INPUT DATA •••• ---*--**---*.*------**

-.--

rNPOT PARAMETERS 6

NUMBER OF STAGES

ALGORXTHM OPTXON XNXTXALrZATXON OPTXON BYDRAULrC PARAMETER CALCOLATXONS rNSXDE LOOP CONVERGENCE METBOD DESIGN spscrrrCATION METBOD MAXrMUM NO. OF OOTSIDE LOOP ITERATIONS MAxrMUM NO. or INSIDE LOOP ITERATIONS MAxrMUM NUMBER or FLASB ITERATIONS FLASH TOLERAJlCE OUTSXDE LOOP CONVERGENCE TCLERANCE

NONrDEAL STANDARD NO NEWTON NESTED 25

ro o.oooroooo o . ooorooooo

50

COL-SPECS

MOLAR VAPOR DXST / TOTAL DXST MOLAR REFLOX RATXO MOLAR DrSTrLLATE RATE

). . 00000

6.00000

KNOL/SEC

o.roooo

_*** REAC-STAGES SPEcrrXCATrONS STAGE

TC

2

REACTrONS/CHEMrSTRY rD SOUR

STAGE 6

PROrrLES P-SPEC

STAGE

3

PRES, N/SQM

TEMP-EST

STAGE

l. 6

TEMP, K

1.00,000.

363.r50 373.r50

I I I I I I

I I

I I I

I I I I I

I I I I I

ASPEN PLUS

BP-PbESTXLf1+iE8VXN4AKHONf~TLA~~H5

VER:

04 / 22 / 93

PAG E 21

U-o-S BLOCK SECTXON BLOCK:

MODEL: RADFRAC (COHTUfOED)

T2

****

RESOLTS

TOP STAGE TEHPERATORE STAGE TEHPERATORE TOP STAGE LXQUID FLOW BOTTOK STAGE LIQOID FLOW TOP STAGE VAPOR FLOW BOTTOH STAGB VAPOR FLOW MOLAR REFLUX RATXO HOLAR BOILOP RATXO CONDEMSBR DOTY (W/O SUBCOOL) REBOILER DUTY BOTTOH

3 7 0 . 318 3 7 2 .7 96 0.60000 0.38884 0.10000 0.38592 6.00000 0.99248 -0.246216+08

K K

lQK)L j SEC lQK)L / SEC lQK)L / SEC I
0 .. 1.57 849+08

MAXIMUM FINAL RELATIVE ERRORS STAGESTAGESTAGE-

.40261E-08 .36885E-11 • 285041!-o8

BOBBLE POrNT COMPONENT HASS BALANCE ENERGY BALANCE

PROFILES ENTHALPY

STAGB TEHPBRATORE K 1

2 3 4

5 6

STAGE

370.32 3 7 2.40

3 7 2.45 3 7 2 . 78 3 7 2. 7 9 372.80

N/ SQH .l.OOOOE+06

.10000E+06 . 10oo0E+06 .10000E+06 .10000E+06 .10000E+06

FLOW RATE I
.1.000 . 7 000

3 •

5 6

. 7748 .3888

.3859 .3859

1.

2

J/lQK)L LXQOXD VAPQR

PRESSUR!!

. 7 016 .3856

-.2801.2E+09 -.28034E+09

- . 22258E+09 -.236 7 2E+09

-.28034E+09 -.280381!+09 -.28038E+09 -.28038E+09

-.23702E+09 -.2393 7 1:+09 -.239481:+09 -.239481:+09

LIQUID

FEED RATE KMOL/ SEC VAPQR

MIXED

BEATDDTY WATT - .. 2 .. 622+08

. 15785+08 PRODOCT RATE KHOL/ SEC LXQOXD VAPOR 0.1000

0 .4888

0 . 3888

I

PLUS

ASPEN

V~R:

BP-PO~ST~LEXTiE8VXi4AHMONf~TLA~~TH~

04 / 22 / 93

PAGE 22

U-o-S BLOeI< SECT:I.ON

I I I I I

I I I I I I I I I I I I I

I I

BLOCK:

STAGE l. 2 3 4 5 6 STAGE 1. 2 3 4 5 6 STAGE

1. 2 3 4 5 6 STAGE

1. 2 3 4 5 6 STAGE 1 2 3

..

5 6

STAGE 1. 2 3 4 5 6

T2

MODEL:

(COlfTrNUED)

RADFRAC

WAT&R .99787 .99957 .99957 .99984 .99985

X-PROFILE HYDROXY lIPLOS .1.OOOOE-29 .1.OOOOE-29 • 44365E-05 .2l.768E-05 .l.1.341.E-05 .88604E-05 .65348E-06 .l.5330E-04 • 62897E-06 .1.5925E-04

AMMOIHA .20400E-02 .32269E-03 .2882l.E-03 .1.3557E-04 .64939E-06

.99981..

.. 28S83E-04

.. 35>9508-06

.. 30435E-07

LAC'I'ATE

.1.OOOOE-29 • 27776E-07 .1.6034E-04 .1.5348B-04 .1.5330E-04 • 28227E-04 WATER

X-PROFILE AZ:IJNZDR Mr&REZUR .1.1.71.7E-04 . 76599E-Q4 .1.9765E-04 • 77556E-04 • 783OOE-04 .32233E-04 • 3301.3E-04 .78438B-04 • 35821.E-04 .78684E-04 • 45902E-04 • 791.82E-04

.9~348

IlPLUS .. OOOOOE+OO

. 98582

.. 000008"+00

Y-PROFrLE HYDROXY .. OQOOOE+OO

.OOOOOE+OO

BARlfSTZR .1.1.81.OE-1.8 • 25536E-1.4 • 55055E-l.0 • 55031.E-1.O • 55031.E-1.O .1.0964E-09 AMMOIHA .. 86444E-O~ .. 14098E-Ol..

.. 98 7 31.

.. 00000:8+00

. OOOOOE+OO

.1..2599E-Ol..

.99931. .99987 .99989

.OOOOOE+OO .00000E+00 .00000E+00

.. OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .OOOOOJ!+OO

• 59552E-03 • 28531.E-04 .1.3372E-05

LACTATE .OOOaOE+OO

Y-PROFILE MIEREZOR AZIJlfZOR

.. 39872E-23

.1.01.23E-1.8

• 7651.7E-04

.. 1.780SE-04

.. 77409E-04

.1.8447J!-04 .20026E-04 • 25664E-04

.. 21896E-1.4 .. 22452E-1.4

.OOOOOE+OO .. OOOOOE+OO

.. OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

.77689E-04 • 781.84E-04

.._.

1.0001

K-VALUES HYDROXY .OOOOOE+OO .00000E+00 .. OOOOOE+OO .. OOOOOE+OO .00000E+00 .OOOOOE+OO .00000E+00 .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .OOOOOE"'OO

LACTATE .OOOOOE+oo .0OOOOE+00 .OOOOOE+OO .00000E+00 .000OOE+00 .00000E+00

x'-VALOES MI&REZUR AZXJlfZOR .91.726 .51.296 .97599 .551.56 .97723 .55238 .98689 .55876 .98734 .55907 .98739 .5591.0

WAT&R .91.543 .98624 .98 77 4 .999"'7

1. . 0000

lIPLUS .OOOOOE+OO

AMMONXUH .OOOOOE+OO

.. 25723E-12

.. OOOOOE+OO

.1.0691.E-1.O

MELKZUUR

.OOOOOE+OO

.. 24208E-07

.. OOOOOe:+OO

.OOOOOE+OO .00000J!+00

.40993E-07 . 42579J!-07 .1.3721.J!-06

AMMONIUM .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

MELKZUUR .20695E-01. .23448E-01.

BARNSTZR

.. 601.03E-05

.1.0902E-04

.. OOOOOE+OO

.70262E-04 .75694E-04

AMMOKrUM MELKZUUR .l.0000E-29 .1.2429B-l.0 • 22875E-05 • 45593E-09 • 83077 E-05 .1.0298E-05 . 67081.E-06 .1.7097E-05 • 33366E-07 .1.7742E-05 • 28066E-08 • 571.66E-05

.22479E-14 • 44793E-1.4 AMMONIA 42.375 43.688 43 .. 71.5 "'3.926

43.936 43.937

BARIIISTZR • 33761.E-04 • 39642E-04 .39772E-04 .40799E-04 .40848E-04 .40853E-04

.000002+00

• 23507E-01

.OOOOOE+OO .OOOOOE+OO .OOOOOE+OO

• 23977E-01. . 23999E-01 • 24001E-Ol.

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

/.SPE)! PLUS

VER:

HP-P~EST~L~iE8~Xi4AKMONrM~TLA~IX~5

U-o-S BLOCX BLOCK:

T2

WATER .OOOOE+OO -.2669E-05 .l.876E-05 • 3720B-06 .l.898B-07 . 347SE-D6

STAGE l.

LACTATB .00001'+00 .l.671E-07 • 96S0E-06 -.S264E-06 -.1348E-07 -.90l.2E-06

4

S 6

PAGE 23

MODEL: RADl"RAC (COKTUftlED)

STAGB 1 2 3 4 S 6

2 3

04 / 22/93

SECT~ON

RATBS Ol" GDJERAT~ON ICMOL/SEC AMHON~A HPLOS HYDROXY .OOOOE+OO .OOOOB+OO .OOOOE+OO • 2669E-05 - . 1376E-05 • 1310E-05 • 267l.B-05 . 1760E-05 -.1876E-Q5 . 5914E-OS .50l.SE-oS -.3720B-06 • 4939E-06 • 4614B-06 -.1S9SB-07 .2476);;-07 -.1224E-OS -.347SE-06 RATES Ol" GElfERATl:OIf ICMOL/ SEC BAJtl(STZR Ml:ZREZUR AZl:JKZOR .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO . OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOB+OO . OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOE+OO .OOOOB+OO

AMHO)!~OM

.OOOOB+OO .l. 376E-05 -.267l.B-05 -.S914E-DS -.4939B-06 -.2476E-07

MELKZUUR .. OOOOE+OO

-.l.67l.B-07 -.9650B-06 .S264E-06 .l.348B-07 . 90l.2E-06

I I I

I I I

I I

I I

I I I I I I I I

I I

ASPEN PLUS

04 / 22 / 93

VER: HP-PbESTIL~iESVXN4AMMONföKTLA~~ STREAM SE=ION

PAGE 24

:LO :LOO :L:L :L2 :L3 :LO B7

STREAlt Hl FROH : TO

:LOO S:L

MIXER

SUBSTREAlt: MIXED PHASE:

COHPONENTS: KKOL/SEC WATER lIPLOS HYDROXY AMMONI:A AMMONI:tJK MEU::ZOOR LACTATE MI:EREZtJR AZI:JNZtJR BARHSTZR

HXXED

Ll:QOID

:L1 MIXER

12

13

T2

T2

T2

B13

MIXED

VAPQR

0.4801 3. 79l.5-06 8.5l.14-08 8.6366-03 7.7288-06 l..763 .. -06 l..l.435-05 3. 78l.5-05 1.8450-05

9.l.348-02 0.0 0.0 8.6 ...... -03 0.0 2.5723-14 0.0 7.0262-06 6.0103-07 3.9872-25

PRES

JI/SQM

VFRAC LFRAC SFRAC ENTBALPY:

J / KMOL

J / KG WATT

0.3887

4.2634-11

0.:L658 2.9820 3.9820-02

5.0399-05 4.8656-03 3.5040-06

8.8005 9.7841..

0.l.000 l..7932 3.0789

0.3888 7.0073 7.3l.32-03

333.0000 :L.0000+05 7.9985-03 0.9920 0.0

3:L3.:L500 :L.OOOQ+05 0.0 :L.oooo 0.0

372.0456 1.0000+05 0.6 .. 68 0.3531 0.0

370.318" 1.0000+05 l..0000 0.0 0.0

372.7961 1.0000+05 0.0 l..oooo 0.0

5.S4:L:L-OS 5.:L305-06 7.:L72S-03 :L.8239-05 3.:L708-o8 :L.3:L67-05 :L.5947-05 6.3768-06

4.2634-11

TOTAL FLOW:

KMOL/SEC KG/SEC CUM/SEC STATE VARI:ABLES: TEKP K

Ll:QtJID

0.0 0.0 0.0 5. 22:L:L-:L:L 4.0792-09 0.0 0.0 4.070:L-06 :L.3652-05 3.2673-05

0.l.586

0 ... 888

l..l.l.l.4-05 1.3979-07 1.l.834-08 l..09l.3-o9 2.2229-06 1.0976-05 3.0789-05 1.784.9-05 4.2634-].1.

-2.7362+08 -7.5656+08 -2.5048+08 -2.2258+08 -2.8038+08 -1.5216+07 -7.8367+06 -1.3913+07 -1 . 2412+07 -1.5558+07 -4.5374+07 -3.8130+04 -1.2244+08 -2.2258+07 -1.0902+08

ENTROPY:

J j KMOL-K J/KG-K DEJISITY, KMOL/ CUM KG/CUM AVG HW

-1.5368+05 -4.7279+05 -7.5760+04 -3.9155+04 -1.4629+05 -8546.1817 -4897.3l.27 -4208.1457 -2183.521" -8117.5957 4.1644 7".8870 l.7.9823

14.3834 1388 . 5888 96.5407

4.9962-02 0.8994

l.8.003:L

3.2479-02 0.5824 l.7.932:L

53.1696 958.l.747 l.8 . 02l.0

I I

ASPEN PLUS

VER:

HP-PàESTILfl+iE8VXN4AMMONfMMTLA~llTH5

14 17 18 2

I

I I I I I

I I

I I I I I I I I

PAGE 25

3

----------STREAM l"ROK :

=

14 Kl. 3

TO

I I I

04 / 22 / 93

STREAM SE=ION

SUBSTREAM: MIXED PRASE: COMPONENTS: KMOL/SEC WATER BPLOS BYDROXY AMMONIA AMMONIUM MELKZUUR LA=ATE MIEREZUR AZIJNZOR BARNSTZR TOTAL l"LOW: KMOL/ SBC KG/SEC CUM/SBC STATE VARIABLES: TEMP K PRES IC/SQM VFRAC Ll"RAC Sl"RAC ENTllALPl(: J/KMOL J/KG WATT EKTROPl(: J / KMOL-K J/KG-K DENSITl(: KNOL/CUM KG/CUM AVG HW

MIXED

17 B15 S1 LIQUID

9.1340-02 1.2542-08 7.6116-06

5.4931-02 3.6309-04

8 .. 6368-03 7.5993.-06 4 .. 0230-13 4.3267-10

5.2211-11

18 S1

2 P13 B14

3 B14 P15

LIQUID

MIXED

VAPOR

0.5350 2.5627-04 2.7574-08 2.8950-03

0.1586 0.0 0.0 7.1911-03 0.0

8 .. 1.903-03

5 .. 41.53-03

1 .. 31.99-05

7.0262-06 6.0103-07 0.0

8.1903-03 3.6309-04 4.0701-06 1.3652-05 3.2673-05

3.6306-04 0.0 0.0 0.0

3.1512-03 4.1885-05 3.2102-05 3.2673-05

0.0 1.5947-05 6.3768-06 4.2634-11

0.1000 1.7932 0.1059

6.3898-02 1.7649 1.7225-03

6.3848-02 J..7600 J..7J.86-03

0.5526 10.5653 10.4781

0.1658 2.9820 43.9145

321.0000

3J.3.J.500 J..0000+05 0.0 J..OOOO 0.0

1..0000+05

3.9029-02 0.9609 0.0

2.29.1.4-10 4.0792-09

5.4931-02 3.6305-04 2.2926-10 0.0 0.0

5 .. 7494-03

3J.3.J.500

316.5143

3J.8.5052

1 .. 0000+05

1.0000+04

1.0000+04

0.0 J..OOOO 0.0

7.J.979-02 0.9280 0.0

J..0000 0.0 0.0

-2.6439+08 -3.3445+08 -3.34.1.2+08 -2.8095"'08 -2.3285"'08 -]..4744+07 -1..2.1.09+07 -1.2120+07 -1. 4695"'07 -1.2949+07

-2.6439"'07 -2. 137J. ... 07 -2.J.333"'07 -1.5526"'08 -3. 86J.3"'07 -1.5433"'05 -2.0027"'05 -2.0011"'05 -1.5105"'05 -2.3794"'04 -8606.1986 -7250.5795 -7259.03J.4 -7900.77.1.3 -J.323.19J.6 0.9436 16.9207 1.7.932l.

37.0971

37.1507

5.274J.-02

3.7762-03

.1.02 .... 6559

1024 .. 11.44 27 .. 566.

1.0083 19.1186

6.7905-02

27 .. 6208

1.7.9823

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ASPEH PLUS

"

04 / 22 / 93

VER: HP-P~ESTIL~iE8VXN4AKHONI~TLA~~TH~ STREAM SECTION

PAGE 26

567 8

STREAM ID f'ROM TO

:

SUBSTREAM: MrXED PRASE: COHPONENTS: KMOL/ SEC WATER HPLOS HYDROXY

AMMONIA AMMONnJM MELKZUUR LA=ATE MIEREZOR AZIJHZUR BARNSTZR TOTAL f'LOW: lO40L/SEC KG/SEC CUM/SEC STATE VAR~ABLES: TEMP K PRES II/SOM Vl"RAC

Lf'RAC Sf'RAC ENTHALPY:

J/KMOL J/KG WATT ENTROPY:

J / KMOL-K J/KG-K DENSITY: KMOL/CUM KG/CUM AVG HW

5 P1.4

6

7

8

H8

P1.4

H8

T1. MIXER

T1.

T1

LIQUID

LIQUID

MIXED

VAPOR

4

H1.4

0.3764 4.0283-04 8 .. 8420-09

1.0741.-04 1.34~9-03

6.8047-03 1..7487-03 2.5938-05

0.376"

0.3764

0.321.~

4 .. 0284-0.

5.8236-04 2.5307-09 1.0921-03 3.6123-04 7.6098-03 9.4359-04 2.5938-05 2.5725-05 3.2673-05

0.0 0.0 1. 4533-03 0.0 2.81.87-1.4 0.0 2.1.868-05 1.2073-05 1..3069-35 0.3230 5.81.85 1.0.0081

8.841.4-09 1.0747-04 1.34!>8-03 6.8047-03 1.7487-03 2.5938-05

2.572~-05

2.572~-05

3.2673-05

3.2673-05

0.3869

0.3869 7.5834 7.8363-03

0.387l. 7 .. 583.

318.5303 1.0000+05 0.0 1.0000 0.0

373.5303 1.0000+05 0.3091. 0.6908 0.0

7.5834

7.8365-03

318.5052 1.0000+04

0.0 1.0000 0.0

3.7226

Hl. 5

LIQUID 5.4931.-02 3.8480-04

2.1.050-1.0 2.2202-1.0 3.9094-09 8.1.686-03 3.8480-04 4.0701.-06 1.3652-05 3.2673-05 6.3920-02 1.7649 l. .. 81.46-03

372.6702

376.9747

1. .. 0000+05

1..0000+05

1..0000 0.0 0.0

0.0 1..0000 0.0

-2 .. 8955+08 -2.895~+08 -2.7382+08 -2 .. 3860+08 -3 .. 2820+08 -1..4774+07 -1.4774+07 -1 .. 3978+07 -1. .. 3245+07 -1 .. 1886+07 -1.1.204+08 -1.1.204+08 -1 .. 0600+08 -7 .. 7069+07 -2 .. 0979+07

-]..6265+05 -1 .. 6265+05 -1..1.742+05 -3.671.0+04 -1..8291.+05 -8299.241.7 -8299.1589 -5993.9546 -2037.8693 -6624.3276

49.3762 967.7044 1.9.5985

49.3774 967.7276 1.9.5985

0.1.039 2.0371. 19.5894

3.2274-02 0.581.3 1.8.01.40

3~.2245

972.6022 27.611.4

I

I I I

I I

I

ASPDI PLUS

I I

I I I

I I

I I

I I I

I

HP-P6ESTIL~iE8VXN4AMMOKf~TLA~~5

STREAt! SE=ION 9 TEED

STREMt ID

9

TROM :

Pl.5

TO

B7

P1.3

S0B8TREAM: MIXED PHASE:

VAPOR

LIQUID

COKPOKElfTS: KMOL / SEC WATER HPLUS HYDROXY AMMONIA

AMMONIUM MELKZUUR LACTATE MIEREZUR AZIJNZUR BJUUfSTZR

TEED

0.l.586 0.0 0 .0 7.l.9l.l.-03 0.0 1..3l.99-05 0.0 l. . 5947-05 6 . 3 7 68-06 4.2634-1.l.

0 . 5350 8.3656-05 l..2429-o7 2.80l.7-03 5.8427-03 2.6404-03 5 . 9262-03 4.l.885-05 3.2l.02-05 3 . 267 3-05

0.l.658 2 . 9820 8.8038

0 . 5524 l.0.5654 9.9925-03

638 . 5320 l..oooo+05 1..0000 0.0 0.0

3l.3 . 1.500 l..0000+05 0.0 1..0000

TOTAL TLOIQ:

KHOL/ SEC KG/ SEC CCM/ SEC

STATE VARIABLES: TEMP K PRES N/ SQM VYRAC LTRAC SFRAC

0.0

ENTRALPY:

J / ICMOL J / KG

-2.2153+08 -2.8104+08 -1.2319+07 -1._695+07

WATT

-3.6736+07 -1..5526+08

EHTROPY:

J / KHOL-K J / KG-K DENSITY: KMOL/ CUM KG / CUM

I

VER:

AVG

HW

-1..8461.+04 -1..5883+05 -1.026.5913 -8305.0320 1..8836-02

55.2863

0.3387 1 7. 9823

1057 . 3&22 19_~248

04 / 22 / 93

PAGE 2 7

I I I I I I I I I

I-

914859

1 I 1 I I I