De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Van Aardgas naar Methanol CH 4 CH 3 OH. Methanol Grondstof voor thermoplasten PMMA, PET, UF Grondstof voor thermoharders Formaldehyden Grondstof voor.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Van Aardgas naar Methanol CH 4 CH 3 OH. Methanol Grondstof voor thermoplasten PMMA, PET, UF Grondstof voor thermoharders Formaldehyden Grondstof voor."— Transcript van de presentatie:

1 Van Aardgas naar Methanol CH 4 CH 3 OH

2 Methanol Grondstof voor thermoplasten PMMA, PET, UF Grondstof voor thermoharders Formaldehyden Grondstof voor azijnzuur Oplosmiddel Brandstof

3 Methanol als brandstof Gebruik als brandstof: mengbaar tot 10% met benzine hoger octaangetal slechtere winterstart gevoelig voor water Opties voor gas uit het midden oosten: Affakkelen als vloeibaar aardgas verschepen (bij C) omzetten in methanol en bij 20 0 C verschepen

4 Algemene schets reformersynthese CH 4 H2OH2OH2OH2OH2OH2O CO H2H2 CH 3 OH warmte fornuis O2O2 N2N2 CH 4 CO 2 H2OH2O N2N2 CO 2 - scheiding destillatie

5 Het basisprincipe reformer CH 4 H2OH2O synthese reactor CO H2H2 CH 3 OH H2OH2O Wij kiezen voor een overmaat H 2 O waarom? H2OH2O gunstige evenwichtsligging gemakkelijk te scheiden

6 We gaan eerst de synthesereactor bekijken reformersynthese CH 4 H2OH2OH2OH2OH2OH2O CO H2H2 CH 3 OH warmte fornuis O2O2 N2N2 CH 4 CO 2 H2OH2O N2N2

7 de produktie is 1 kmol s -1 (een grote fabriek) reaktor 1 CO 2 H 2 1 CH 3 OH...nee, nee, nee... methanol maken wij met de reaktie: wij zouden dit zo kunnen doen: We gaan eerst de synthesereactor bekijken

8 Evenwichtsreactie de reactie is een evenwichtsreactie: er blijft altijd CO en H 2 over: reaktor CO H2H2 CH 3 OH CO H2H2 wij moeten weten hoeveel

9 Evenwicht als wij een reaktie de tijd geven, dan loopt hij naar evenwicht tijd concentraties CH 3 OH CO evenwichts- concentraties H2H2 de concentraties veranderen dan niet meer

10 Partiaaldruk bij reakties van gassen, drukken wij de samenstelling uit in partiaaldrukken: bijvoorbeeld voor CO: partiaaldruk gasconstanteabsolute temperatuur in Kelvin! Van CO is de concentratie 30 mol/m 3. De temperatuur is 27 o C. Wat is de partiaaldruk? de som van de partiaaldrukken is de druk (systeemdruk, totale druk)

11 Molfractie partiaaldruk molfractie systeemdruk de verhouding van het aantal mol van een stof tot het totale aantal is de molfractie: in een vloeistof bij gassen:

12 Evenwichtsconstante (1) evenwichtsconstante bij reakties van gassen gebruiken wij een evenwichtsconstante op basis van partiaaldrukken: substitueren

13 vele dekaden Evenwichtsconstante (2) ( voor de synthesereactie)

14 Keuze van Druk en Temperatuur Wij willen een hoge omzetting naar methanol. Moeten wij kiezen: een hoge p of een lage p? een hoge T of een lage T?

15 Evenwichtsomzetting (1) reaktor CO (1 + n) 2 H 2 (1 + n) CH 3 OH 1 CO n H 2 2n wij kiezen (wij kunnen ook iets anders kiezen!) de stromen kennen wij nog niet, maar er moet een overmaat aan CO (n) en H 2 (2n) zijn: kmol s -1 Vanwege de stochiometrie:

16 Evenwichtsomzetting (2) stromen ‘uit’ : CH 3 OH 1 kmol CO n H 2 2n 1 + 3ntotaal molfractiespartiaaldrukken substitueren in MPa

17 Vergelijking Oplossen dit is een derdegraads vergelijking in n n Dus als we bij 620 K en 32 MPa 1,76 kmol CO en 3,52 kmol H 2 toevoeren produceert onze reactor (bij evenwicht) precies 1 kmol CH 3 OH

18 Stromen en Partiaaldrukken reaktor CO 1.76 H CH 3 OH 1 CO 0.76 H kmol s -1 de stromen in de synthesereaktor worden dus: metworden de partiaal drukken ‘uit’: 3.28 MPa

19 Geen Evenwicht! De reaktie gaat alleen naar evenwicht als het gas lang in de reaktor blijft, Dat betekent een zeer grote reaktor Daarom werken wij in een echte reaktor niet bij evenwicht, maar op condities waar de reactie redelijk snel loopt. Een gunstig evenwicht ligt bij lage temperatuur waar de reaktie heel langzaam gaat.

20 Reaktiesnelheid (1) produktie- snelheid vormings- snelheid afbraak- snelheid (mol m -3 s -1 ) De k waarden volgen uit de literatuur de synthese van methanol bestaat uit twee reakties:

21 Reaktie- snelheid (2) vorming r1r1 r2r2 afbraak p evenwicht positieve produktie voor een positieve produktie van methanol moeten wij links van het evenwicht zitten

22 Scheiden van Methanol reaktor CH 3 OH CO H2H2 achter de synthese-reaktor hebben wij een mengsel om die te scheiden, maken wij gebruik van de verschillende eigenschappen van de stoffen: CO en H 2 zijn gassen, die pas bij hele lage temperatuur condenseren CH 3 OH is bij ‘gewone’ temperaturen en drukken een vloeistof

23 Een verdere additie aan de fabriek reformer CH 4 H2OH2O synthese reactor CO H2H2 H2OH2O H2H2 CH 3 OH H 2 O

24 En voor de scheiding: een destillatiestap reformer CH 4 H2OH2O synthese reactor CO H2H2 H2OH2O H2H2 CH 3 OH H2OH2O Nota bene: Wat is het verschil tussen destillatie en distillatie?

25 De reformer reformersynthese CH 4 H2OH2OH2OH2OH2OH2O CO H2H2 CH 3 OH warmte fornuis O2O2 N2N2 CH 4 CO 2 H2OH2O N2N2

26 De reformer wij maken de voeding voor de methanol-synthese uit methaan (aardgas) en water die zijn beiden in Groningen te vinden deze reaktie heet de ‘reformer-reaktie’:

27 De Reformer (1) maken van CO en H 2 snel de reformer-reaktie loopt pas bij hoge temperaturen; hij is dan wel snel evenwicht

28 Reformer (2) wat kies je om een goede conversie te krijgen: een hoge of een lage T? een hoge of een lage p? lage druk hoge temp Verdere berekeningen analoog aan de synthese reactor

29 En verder: Problemen met produktgas: te heet te veel H 2 O druk te laag te veel H 2 koelen en condenseren comprimeren wij hebben CO + 3 H 2 dit moet 2 zijn De reform reactie is sterk endotherm we gebruiken een fornuis voor de warmtetoevoer

30 Het fornuis reformersynthese CH 4 H2OH2OH2OH2OH2OH2O CO H2H2 CH 3 OH warmte fornuis O2O2 N2N2 CH 4 CO 2 H2OH2O N2N2

31 De CO / H 2 Verhouding oplossing:CO bijmaken en H 2 verbruiken met de reaktie dit kunnen wij uit de schoorsteen- gassen van het fornuis halen reformer reaktie hulp-reaktie zoals gewenst

32 De Synthese met zijn Nieuwe Voeding synthese reaktor condensor 1 CO 2 H 2 1 CH 3 OH 0.25 H 2 O 0.25 CO 2 van de reformersnelle omzetting door de CO 2 toevoeging veranderen er een paar dingen:

33 Een Fornuis voor Warmte fornuis warmte O N CH CO CO H 2 O 1.04 N CO 2 - scheiding de reformer moeten wij opwarmen; daar is warmte voor nodig in de synthese moeten wij CO 2 toevoegen die krijgen wij beide uit een fornuis We komen hier nog op terug

34 Toevoegen van het fornuis reformersynthese warmte fornuis CO 2 scheiding

35 Processchema met Stromen reformersynthese CH H 2 O 0.50H 2 O 2.85H 2 O 0.25 CO 1.00 H CH 3 OH 1.00 warmte fornuis O N CH CO CO H 2 O 1.04 N CO 2 - scheiding destillatie

36 Sankey diagram in molstromen reformer condensor fornuis comp CO 2 - scheiding synthese condensor dest N2N2 H2OH2O CO 2 CH 4 O2O2 N2N2 H2OH2O H2H2 H2H2 CO CH 3 OH 1 kmol s -1

37 Laten we de apparaten eens bekijken Reformer en fornuis Synthese reactor CO 2 winning Destillatie Compressie

38 Reformer Fornuis vlammen verbrandingsgas naar de CO 2 -winning gas en lucht naar de branders buis- wanden hete verbrandingsgas buiswanden voor de voeding-verwarming

39 Buiswand van de Reformer wand buizen katalysator deeltjes reformer gassen

40 Warmte- wisselaar (1) heet gas ‘koud’ gas warmte opgewarmd produkt dit stuk van het fornuis is een ‘warmtewisselaar’

41 Een Warmte- wisselaar (2) in, pijpenin, mantel uit, manteluit, pijpen pijp mantel temperatuur warmteoverdracht wij kunnen warmte- wisselaars ook compacter bouwen warmte schematisch:

42 De Synthese-reaktor voeding produkt ‘bed’ van katalysator- deeltjes 3 mm koud gas in heet gas uit koeling: zeer dikke wand vanwege hoge druk 2 m 10 m

43 Schakeling CO 2 -winning rookgas absorptie- kolom regeneratie -kolom rookgas met CO 2 verdamper

44 Een Schotel- kolom gas uit gas in vloeistof in vloeistof uit

45 Een Zeefschotel gas vloeistof plaat met gaten van ongeveer 1 cm valgoot voor de vloeistof op de schotel staat een wilde schuim of druppel- massa

46 Methanol-water Destillatie (1) damp vloei- stof verdamper voeding condensor ‘reflux’ warmte methanol water warmte

47 Een Compressor (1) gas- aanzuiging zeer snel draaiende holle schijf (> 300 m/s) gekromde schoepen wegslingeren van gas aan de rand een gaspomp een ‘centrifugaal’compressor bevat een aantal rotoren:

48 De Compressor (2) achter elke rotor zit een stator tegen-schoepen de stator brengt het gas terug naar het midden een (rotor + stator) verhoogt de druk 1.4x

49 De Compressor (3) rotoren statoren toenemende druk wij hebben een groot aantal rotoren nodig zij worden dunner (of kleiner) naar achteren afnemende volumestroom

50 De Hele Fabriek schoorsteen CO 2 - winning reformer controle-kamer synthese destillatie opslag

51 Kosten Methanolproduktie totaal ca €110,- per ton aardgas rente & afschrijving winst loon chemicalien onderhoud


Download ppt "Van Aardgas naar Methanol CH 4 CH 3 OH. Methanol Grondstof voor thermoplasten PMMA, PET, UF Grondstof voor thermoharders Formaldehyden Grondstof voor."

Verwante presentaties


Ads door Google