GENERAL MEMORANDUM. Code : - Department : Plant Technology - HPC Date : [Publish Date] Name : Sven J Timmer

Transcriptie

1 Refining Solutions GENERAL MEMORANDUM Code : - Department : Plant Technology - HPC Date : Name : Sven J Timmer Project code : - Project name : Revisievergunning 2015 Distribution (external): Click here to paste distribution list. Berekening van verbrandingsenthalpie van HPC katalysatoren Keywords: Enter keywords. Attachments: 0 Number of pages: 5

2 1 Inleiding HPC katalysatoren kunnen organische additieven bevatten die op het eindproduct aanwezig blijven. Om de opslag van deze katalysatoren volgens de richtlijnen van de PGS wetgeving te kunnen uitvoeren is het van belang om de brandbaarheid van de produkten te kennen. De aanwezige organische additieven leveren een bijdrage aan deze brandbaarheid. Het is van benlang om te weten hoeveel energie in theorie vrij kan komen bij de oxidatie van deze stoffen, zodat classificatie naar brandbaarheid kan plaatsvinden conform de definitie in de PGS-15; Berekening 2.1 Methode De verbrandingsenthalpie van de gebruikte organische additieven is berekend met behulp van de bindingsenthalpieën tussen de atomen in het organische molecuul. Tijdens de verbranding wordt het molecuul opgesplitst in atomen, wat energie oplevert, en vervolgens worden bindingen gecreëerd om de verbrandingsproducten koolstofdioxide, stikstofdioxide en water te vormen. Volgens de reactievergelijkingen van de verbrandingsreacties kunnen vervolgens de energieën worden opgeteld, waarmee de verbrandingswarmte per organisch molecuul wordt bepaald. Met behulp van de compositie van de HPC katalysatoren kan dit vervolgens worden omgerekend naar de verbrandingswarmte per kilogram product. Voor de individuele bindingen tussen atomen zijn energie waarden vastgesteld. In deze studie is gebruik gemaakt van waarden uit verschillende handboeken. Ter referentie kan ook de lijst met waarden volgens Wikipedia worden gegeven, die een goede indicatie geeft van de gebruikte waarden (er kunnen dus geringe verschillen aanwezig zijn tussen de gebruikte waarden en die volgens Wikipedia) Reacties Voor het opstellen van de reactievergelijkingen is uitgegaan van volledige verbranding. Dit betekent dat alleen CO 2, NO 2 en H 2 O als reactieproducten gevormd worden. Qua reactie-enthalpie levert dit de meeste warmte op tijdens verbranding, dus de aanname is een worst-case benadering. Citroenzuur: Diethyleen glycol: Diethanol amine: P a g e

3 2.3 Bindingsenthalpieën Bindingsenthalpieën worden typisch gegeven in kilojoule per mol bindingen. Een mol bestaat uit bindingen. De waarden in onderstaande tabel zijn gebruikt in de berekening van verbrandingswarmten. Binding Enthalpie [kj/mol] C-C 347 C-O 358 C-N 305 O-H 464 C-H 412 N-H 386 O=O 498 C=O 805 N=O Verbrandingsenthalpie organische additieven Met de reactievergelijkingen en bindingsenthalpieën zoals vermeld in voorgaande paragrafen, zijn de verbrandingswarmtes voor de pure organische stoffen berekend: Component Structuurformule Molecuul massa [g/mol] Verbrandingsenthalpie [kj/mol] [kj/g] Citroenzuur Diethyleen glycol Diethanol amine Ter verificatie van de methode kan de berekende waarde voor bijvoorbeeld citroenzuur worden vergeleken met literatuurwaarde, aangezien die voor deze stof wel bekend is. Wikipedia geeft kj/mol als verbrandingswarmte, wat 5% lager is dan de berekende waarde volgens de methode in deze studie. Deze afwijking wordt geaccepteerd, zeker aangezien de hier gebruikte benadering een overschatting van de exotherme warmte geeft en dus zorgt voor een worst-case benadering. 3 P a g e

4 2.5 composities Om representatieve waarden te vinden voor de brandbaarheid van HPC katalysatoren zijn de producten met de hoogste gehaltes aan organische additieven gebruikt in deze studie. De hoeveelheden organische additieven zijn in onderstaande tabel gegeven als gewichtspercentage van de opgeslagen katalysator. Citroenzuur Diehtyleen oxide Diethanol amine KF KF KF RT KF KF Verbrandingswarmtes De berekeningen resulteren in de verbrandingswarmtes volgens onderstaande tabel. Verbrandingswarmte [MJ/kg katalysator] KF KF KF RT KF KF P a g e

5 3 Conclusies De verbrandingsenthalpieën van HPC katalysatoren zijn berekend aan de hand van produkt compositie en verbrandingswarmte van de organische additieven. Deze verbrandingswarmtes zijn berekend met behulp van bindingsenthalpieën van de organische stoffen en van de ontledingsproducten. De berekening is een worst case, theoretische berekening van de daadwerkelijk verbrandingswarmte. Verbrandingswarmte [MJ/kg katalysator] Brandbaar volgens worst-case berekening? Brandbaar volgens UN test? KF Ja KF Ja KF Ja RT Ja Nee KF Ja Nee KF Ja Nee Van een drietal katalysatoren is volgens UN norm getest op brandbaarheid. Deze katalysatoren zijn alle drie niet brandbaar. Geen van de andere katalysatoren levert een hogere verbrandingswarmte of bevat andere organische additieven, waarmee geconcludeerd kan worden dat ook de andere katalysatoren niet als brandbaar geclassificeerd hoeven te worden. 5 P a g e