• Vedlegg løsningsforslag: VL1 Se arbeidsbok i Excel på diskett. Tabell VL.1
  • Kondensasjon ved varmeveksling; beregning av sammensetning i strømmene F6-F7
  • Tabell VL.2
  • Tabell VL.3
  • Tabell VL.4
  • Tabell BL.5
  • Ntnu fakultet for kjemi og biologi Norges teknisk-naturvitenskapelige Institutt for kjemisk prosessteknologi universitet




    Download 6,71 Mb.
    bet32/32
    Sana31.12.2019
    Hajmi6,71 Mb.
    #7519
    1   ...   24   25   26   27   28   29   30   31   32

    Tabell B13.2: Utregnede verdier for varmevekslerne




    VV1

    VV2

    VV3

    Cp,midlere varmside(J/mol K)

    34.46

    34.62

    34.34

    Cp, midlere kaldside (J/mol K)

    31.79

    75.47

    75.70

    Q varm side (J/s)

    6,973*107

    8,239*106

    5,051*107

    Flow kjølevann (tonn/h)




    109

    2886

    UA (kJ/h K)

    6,33*106

    8,76*105

    3,89*106


    c) Kjølevann til reaktor
    CO + 2 H2  CH3OH Hrx1 = -98,501kJ/mol (B13.22)

    CO2 + 3 H2  CH3OH + H2O Hrx1 = -58,827kJ/mol (B13.23)


    Kjølemengden beregnes i to trinn:

    1. Oppvarming av føde til reaktor fra 225 oC til 255 oC.


    (B13.24)


    1. Reaksjonsvarme dannet i reaktoren:

    (B13.25)


    Noe av reaksjonsvarmen varmer opp strømmen, resten må fjernes vha kjølevann.

    Kjøling i reaktor: 2,300*1011 J/h



    Kjølingen foregår ved at varmen fordamper kokende vann ved 245 oC. Fordampningsvarme ved 245 oC er 31 kJ/mol.
    Nødvendig kjølevann reaktor: (antar at alt vannet fordamper)


    Vedlegg løsningsforslag: VL1
    Se arbeidsbok i Excel på diskett.
    Tabell VL.1: Massebalanse for alle strømmene:




    F1




    F2




    F3




    F4







    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    CO2

    0.082

    918.4

    0.082

    918.4

    0.067

    3338.0

    0.067

    3338.0

    CO

    0.211

    2363.2

    0.211

    2363.2

    0.068

    3358.7

    0.068

    3358.7

    H2

    0.689

    7716.8

    0.689

    7716.8

    0.690

    34155.6

    0.690

    34155.6

    CH4

    0.014

    156.8

    0.014

    156.8

    0.144

    7127.3

    0.144

    7127.3

    N2

    0.002

    22.4

    0.002

    22.4

    0.021

    1018.2

    0.021

    1018.2

    Ar

    0.001

    11.2

    0.001

    11.2

    0.010

    509.1

    0.010

    509.1

    H2O

    0.001

    11.2

    0.001

    11.2

    0.000

    11.2

    0.000

    11.2

    CH3OH

    0.000

    0.0

    0

    0

    0.000

    0.0

    0.000

    0.0




    1.000

    11200.0

    1

    11200

    1.000

    49518.0

    1.000

    49518.0



    F5




    F6













    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    Fraksjon x

    Flow l (kmol/h)

    Fraksjon y

    Flow g (kmol/h)

    Flow tot (kmol/h)

    0.058

    2524.5

    0.000

    0.0

    0.060

    2524.5

    2524.5

    0.024

    1017.9

    0.000

    0.0

    0.024

    1017.9

    1017.9

    0.626

    27033.6

    0.000

    0.0

    0.647

    27033.6

    27033.6

    0.165

    7127.3

    0.000

    0.0

    0.171

    7127.3

    7127.3

    0.024

    1018.2

    0.000

    0.0

    0.024

    1018.2

    1018.2

    0.012

    509.1

    0.000

    0.0

    0.012

    509.1

    509.1

    0.019

    824.7

    0.347

    494.8

    0.008

    329.9

    824.7

    0.073

    3154.3

    0.699

    996.9

    0.052

    2157.4

    3154.3

    1.000

    43209.4

    1.046

    1491.7

    0.998

    41717.8

    43209.4



    F7













    Fraksjon x

    Flow l (kmol/h)

    Fraksjon y

    Flow g (kmol/h)

    Flow tot (kmol/h)

    0.000

    0

    0.061

    2524.5

    2524.5

    0.000

    0

    0.025

    1017.9

    1017.9

    0.000

    0

    0.655

    27033.6

    27033.6

    0.000

    0

    0.173

    7127.3

    7127.3

    0.000

    0

    0.025

    1018.2

    1018.2

    0.000

    0

    0.012

    509.1

    509.1

    0.309

    600.4

    0.005

    224.2

    824.7

    0.721

    1401.9

    0.042

    1752.4

    3154.3

    1.030

    2002.4

    0.999

    41207.1

    43209.4



    F8













    F9




    Fraksjon x

    Flow l (kmol/h)

    Fraksjon y

    Flow g (kmol/h)

    Flow tot

    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    0.013

    50.5

    0.063

    2474.0

    2524.5

    0.063

    2474.0

    0.000

    0.0

    0.026

    1017.9

    1017.9

    0.026

    1017.9

    0.000

    0.0

    0.690

    27033.6

    27033.6

    0.690

    27033.6

    0.000

    0.0

    0.182

    7127.3

    7127.3

    0.182

    7127.3

    0.000

    0.0

    0.026

    1018.2

    1018.2

    0.026

    1018.2

    0.000

    0.0

    0.013

    509.1

    509.1

    0.013

    509.1

    0.205

    824.7

    0.000

    0.0

    824.7

    0.000

    0.0

    0.783

    3154.3

    0.000

    0.0

    3154.3

    0.000

    0.0

    1.000

    4029.5

    1.000

    39180.0

    43209.4

    1.000

    39180.0



    F10




    F11




    F12




    F13




    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    Fraksjon

    Flow (kmol/h)

    0.063

    54.4

    0.063

    2419.6

    0.063

    2419.6

    0.013

    50.5

    0.026

    22.4

    0.026

    995.5

    0.026

    995.5

    0.000

    0.0

    0.690

    594.7

    0.690

    26438.8

    0.690

    26438.8

    0.000

    0.0

    0.182

    156.8

    0.182

    6970.5

    0.182

    6970.5

    0.000

    0.0

    0.026

    22.4

    0.026

    995.8

    0.026

    995.8

    0.000

    0.0

    0.013

    11.2

    0.013

    497.9

    0.013

    497.9

    0.000

    0.0

    0.000

    0.0

    0.000

    0.0

    0.000

    0.0

    0.205

    824.7

    0.000

    0.0

    0.000

    0.0

    0.000

    0.0

    0.783

    3154.3

    1.000

    861.9596

    1.000

    38318.0

    1.000

    38318.0

    1.000

    4029.5



    Kondensasjon ved varmeveksling; beregning av sammensetning i strømmene F6-F7

    Etter reaktoren strømmer gassen gjennom tre varmevekslere. Disse kjøler strømmen slik at noe gass kondenserer. Andel væske er oppgitt i % (flytskjema 1), henholdsvis 3,3 og 4,5 % i strøm F6 og F7. Dette tilsvarer 1426 kmol/h i F6 og 1944 kmol/h i F7. I strøm F8 antas det at all metanol og vann har kondensert til væske.



    Molfraksjon i væskefasen kan bestemmes vha de reelle damptrykk (pA) og damptrykk over ren komponent (poA).

    Raoults lov: (VL.1)
    Daltons lov: (VL.2)
    Komponentbalanse: (VL.3)

    Ved å kombinere likningene VL.1, VL.2 og VL.3 får en uttrykk for væskefraksjon x og gassfraksjon y:


    (VL.4)
    (VL.5)
    Damptrykket for rene komponenter kan beregnes fra likning VL.6.

    (VL.6)
    Tabell VL.2: konstanter for beregning av damptrykk




    metanol

    vann

    A

    45.617

    29.8605

    B

    -3244.7

    -3152.2

    C

    -13.988

    -7.3037

    D

    0.007

    2.42E-09

    E

    0.000

    1.81E-06

    Se i tabell VL.2 for verdiene for A, B, C, D og E. De beregnede damptrykkene er vist i tabell VL.3.


    Tabell VL.3: Damptrykk for ren metanol og rent vann ved 118 og 110 grader Celcius.




    Partialtrykk metanol

    Partialtrykk vann

    Temp (K)

    Log P

    P mmHg

    P bar

    log P

    P mmHg

    P bar

    391

    3.654

    4510

    6.011

    3.143

    1389

    1.851

    383

    3.553

    3575

    4.766

    3.029

    1068

    1.424

    De beregnede fraksjonene er vist i tabell VL.4.


    Tabell VL.4: Væske-og dampfraksjoner for vann og metanol.




    Metanol




    Vann




    Strøm

    X

    y

    x

    Y

    F6

    0.699

    0.0516

    0.347

    0.00789

    F7

    0.721

    0.0425

    0.309

    0.00543

    En ser at summen av væskefraksjonene blir større enn 1, hvilket gjør at væskeflowen totalt blir litt høyere enn 3,3%. Dette kan vises:





    Total væskestrøm i F6: (495+997) kmol/h = 1492 kmol/h > 1426 kmol/h


    For inerter, CO, H2 og CO2 vil strømmene bli de samme som i F5, og sammensetningene for F6 og F7 kan derfor beregnes.

    Cp-verdier kan beregnes ut fra:




    Tabell BL.5: konstanter for beregning av Cp-verdier

    Gass

























    A

    B

    C

    D

    E

    TMIN

    TMAX

    CO2

    27.437

    0.042315

    -2E-05

    4E-09

    -3E-13

    50

    5000

    CO

    29.556

    -0.00658

    2.01E-05

    -1.2E-08

    2.26E-12

    60

    1500

    H2

    25.399

    0.020178

    -3.9E-05

    3.19E-08

    -8.8E-12

    250

    1500

    CH4

    34.942

    -0.03996

    0.000192

    -1.5E-07

    3.93E-11

    50

    1500

    N2

    29.342

    -0.00354

    1.01E-05

    -4.3E-09

    2.59E-13

    50

    1500

    Ar

    20.786

    0

    0

    0

    0

    100

    1500

    H2O

    33.933

    -0.00842

    2.99E-05

    -1.8E-08

    3.69E-12

    100

    1500

    CH3OH

    40.046

    -0.03829

    0.000245

    -2.2E-07

    5.99E-11

    100

    1500

























    Væske






















    CH3OH

    40.152

    0.31046

    -0.00103

    1.46E-06




    176

    461

    H2O

    92.053

    -0.03995

    -0.00021

    5.35E-07




    273

    615

    Cp-verdier for hver komponent ved forskjellige temperaturer finnes i tabell V.1, i vedlegg 3 til prosessteknikkoppgaven.



    Bilag 14 Korrespondanse


    From STAA@statoil.com Fri Apr 6 12:57:56 2001

    Date: Sun, 28 Jan 2001 11:48:08 +0100

    From: "Ståle Årthun"

    To: tangeras@stud.ntnu.no

    Cc: Roger Hansen

    Subject: Re: Prosjekt
    Hei, Elin.
    Jeg fikk denne forespørselen fra Roger Hansen. Jeg svarer deg direkte siden det

    er en sjanse for at du er på NTNU i dag. Man vet jo heller aldri hvor haren og

    Roger hopper....
    30-H-1303, Inter changer

    30-H-1304, deminvann forvarmer

    30-H-1305, slutt kondenser
    Alle disse er motstrømsvarmevekslere. I et anlegg der energioptimalisering og

    lave kostnader ved design er viktig, er det energi-kostnadsmessig best å bruke

    motstrømsvaremvekslere.
    - Interchanger er fødevarmer for føden til reaktorene samtidig som den er første

    trinn i kjøleprosessen for det ferdige råmetanolproduktet. I denne typen

    metanol-loop er dette det en enkel og grei innretning for energieffektivitet.

    Produktet blir kjølt fra 248 grd C til 120 grd C


    - Deminvannforvarmer varmer det demineraliserte (totalavsaltete) vannet før det

    går til avlufteren (termisk dearator) i dampanlegget. I øyeblikket forvarmes

    vannet fra 47 grd C til 111 grd C ved en mengde på 33 tonn/hr. Dette sparer oss

    for en del ekstra damp inn på avlufteren for å holde et ønsket trykk på 1,2 barg

    og temp på ca. 120 grd C. I tillegg slipper vi å bruke x tonn ekstra med

    kjølevann og sparer dermed strøm på kjølevannspumpene, samt at målene på pumpene

    ble mindre (reduserte byggekostnader)
    - Sluttkondenseren er kjølt av vannet fra lukket kjølekrets. Her blir bortimot

    det meste av metanolen kondensert før syntesegass/metanolblandingen går inn på

    en utskiller som kalles høy-trykkseparator. Her er det viktig å ta ned

    temperaturen så mye som mulig. Foruten størrelsen på varmeveksleren samt mengden

    fra reaktorer (som er konstant (ihvertfall størrelsen, mengden er som regel på

    100%)) er tilgjengelig kjølevannsmengde samt temperaturen på denne viktig.

    Vannmengden deles med luftgassfabrikken som en veldig stor forbruker av

    kjølevann. Temperaturen på vannet er avhengig av bl.a. sjøvannstemperaturen

    (øker endel på høsten, aug.- jan.). Temperaturen etter sluttkondenseren er

    ganske følsom for endringer i kjølevannet.


    Vi har en freksvannskjølekrets som blir kjølt motstrøms med sjøvann i

    platevarmevekslere. Sjøvann blir også brukt til kondensering av dampen fra

    turbinene pga. den store mengden som trengs til denne kondenseringen. Grunnen

    til at kjølekretsen er to-delt er at det blir en reaksjon mellom klor, titan i

    rørmaterialene og metanol som fører til korrosjon og tretthetsbrudd (mer svar på

    disse spørsmålene kan du få av Kåre Andreas Johansson (kajo@statoil.com)). Det

    er også en av grunnene til at det er høyere trykk på kjølevannskretsen enn på

    sjøvannet (men også for å nå rundt til de høytliggende kjølerene).


    Håper at dette var til litt hjelp. Eventuelle andre spørsmål av enkel karakter

    kan jeg kanskje også hjelpe til med. Jeg sitter på 71649395 hele denne uken (men

    så er det ut på langfri).
    Hilsen

    Ståle Årthun


    staa@statoil.com
    From: Roger Hansen on 28.01.2001 00:22
    To: Ståle Årthun@Statoil

    cc:
    Subject: Re: Prosjekt


    Hei Ståle. Kan du svare på dette , motstrøm/medstrøm. ?? Hvis du svarer

    direkte sett meg på

    kopi.

    ---------------------- Forwarded by Roger Hansen on 28.01.2001 00:22



    ---------------------------
    From: tangeras@stud.ntnu.no@stud.ntnu.no on 24.01.2001 15:36
    Please respond to tangeras@stud.ntnu.no
    To: Roger Hansen@Statoil

    cc:
    Subject: Re: Prosjekt


    Hei igjen !


    Varmevekslerene jeg mener er 30-H-1303, 30-H-1304 og 30-H-1305.
    mvh
    Elin Tangerås
    Quoting Roger Hansen :
    > Hei kjære studenter :

    >

    > 1. Medstrøm eller motstrøm ? Tja det er mange varmevekslere i



    > metanolanlegget

    > men la oss forutsette

    > at dere mener metanolreaktorene ??

    > Syntesegassen strømmer fra topp og nedover i rør fyllt med katalysator,

    > syngas

    > omsettes til metanol og vann.

    > Det er i prinisppet motstrøm ved at skallsiden er fyllt med vann på

    > kokepunktet

    > ved 38 barg. Det dannes damp-

    > bobbler i det kokende vann, og det starter en strøm av vann med noe damp

    > som

    > stiger opp i en tank hvor damp og



    > vann separeres. Fra den samme tank ( damp kjelen) går det et rør ned til

    > bunnen av skallsiden i metanolreaktor. Her

    > renner kokende vann nedover som i et U-rør. Vannet sirkulerer p.gr.a.

    > oppdrift. Damp/Vann blandingen har lavere

    > tetthet en vann i røret nedover. Stikkord er naturlig sirkulasjon.

    >

    > 2. Kompressor virkningsgrad = 75%



    >

    > 3. Vi benytter katalysator fra firma Haldor Topsøe AS i Danmark.

    >

    > Håper dette er svarene dere søker.



    >

    > Mvh


    > Roger Hansen

    >

    >



    >

    >

    > From: tangeras@stud.ntnu.no@stud.ntnu.no on 24.01.2001 13:43



    >

    > Please respond to tangeras@stud.ntnu.no

    >

    > To: Roger Hansen@Statoil



    > cc:

    >

    > Subject: Prosjekt



    >

    >

    >



    > Hei !

    > Vi er tre studenter som tar faget prosjektering i kjemiteknikk. Vår gruppe

    > ser

    > på metanolfremstilligen på Tjeldbergodden.



    > Vi har ikke kommet så godt i gang enda og lurer på en del ting. Håper du

    > kan


    > svare på noen spørsmål.

    > - Er det medstøm eller motstrøm i varmevekslerene dere bruker ?.

    > - Hva er virkningsgraden på kompressorene ?.

    > - Hvilken katalysator blir benyttet i reaktoren ?.

    >

    > Vennlig hilsen



    >

    > Elin Tangerås

    > Kristin Vennes

    > Trond Haldorsen

    >

    >

    >



    >

    >

    >



    >

    > -------------------------------------------------------------------

    > Statoil: The information contained in this message may be CONFIDENTIAL and

    > is


    > intended for the addressee only. Any unauthorised use, dissemination of the

    > information or copying of this message is prohibited. If you are not the

    > addressee, please notify the sender immediately by return e-mail and delete

    > this


    > message.

    > Thank you.

    >

    >


    Elin Tangerås

    Oslovein 44b

    7018 Trondheim

    Tlf. 73920063

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

    Statoil: The information contained in this message may be CONFIDENTIAL and is

    intended for the addressee only. Any unauthorised use, dissemination of the

    information or copying of this message is prohibited. If you are not the

    addressee, please notify the sender immediately by return e-mail and delete this

    message.


    Thank you.
    From ROG@statoil.com Fri Apr 6 12:58:41 2001

    Date: Mon, 19 Mar 2001 10:20:35 +0100

    From: Roger Hansen

    To: tangeras@stud.ntnu.no

    Subject: Re: Metanolprosjekt

    Gass-sammensetning har dere her ( lotus 123) : (See attached file:

    NG_COMP_tbo.WK4)
    Pris på naturgass i Norge er "hemmelig" . Den forhandles frem for hvert prosjekt

    og ofte i all

    hemmelighet.

    På TBO kan dere bruke 30 øre/Sm^3 for dette formålet.


    Prisen på metanol er nå ca 240 $/Tonn

    Oxygen = 35 $/Tonn

    Anlegget bruker ca 32 MW kraft totalt. Anlegget produserer selv 25 MW dvs ca 7

    MW kjøpes fra

    el.nettet i Norge.

    Mvh


    Roger Hansen

    From: tangeras@stud.ntnu.no@stud.ntnu.no on 16.03.2001 13:46


    Please respond to tangeras@stud.ntnu.no
    To: Roger Hansen@Statoil

    cc:
    Subject: Metanolprosjekt


    Hei Roger!


    Vi har nå kommet til lønnsomhetsanalyse av metanolanlegget i prosjekteringen.
    Lurte på om du kunne fortelle oss sammensetningen av naturgass som kommer inn

    til metanolanlegget på Tjeldbergodden?


    Har du priser på naturgass, metanol og oksygen?
    Hvor mange MW energi forbrukes i metanolprosessen, og hvor mye produseres på

    anlegget?

    Er denne energiproduksjonen nok til å dekke hele behovet til prosessen, eller må

    energi kjøpes?


    God helg!

    Mvh


    Elin
    -------------------------------------------------------------------

    Statoil: The information contained in this message may be CONFIDENTIAL and is

    intended for the addressee only. Any unauthorised use, dissemination of the

    information or copying of this message is prohibited. If you are not the

    addressee, please notify the sender immediately by return e-mail and delete this

    message.


    Thank you.
    [ Part 2, "Lotus 1-2-3 4.x / 5.x" Application/VND.LOTUS-1-2-3 ]

    [ 6.7KB. ]



    [ Unable to print this part. ]




    Download 6,71 Mb.
    1   ...   24   25   26   27   28   29   30   31   32




    Download 6,71 Mb.

    Bosh sahifa
    Aloqalar

        Bosh sahifa



    Ntnu fakultet for kjemi og biologi Norges teknisk-naturvitenskapelige Institutt for kjemisk prosessteknologi universitet

    Download 6,71 Mb.