Zuiniger en met minder CO2 dankzij nieuwe absorptietechniek
Absorptie en distillatie zijn belangrijke scheidingstechnologieën in de chemische industrie maar ze vergen veel energie. TNO werkt met industriële eindgebruikers, apparatenbouwers en technologieleveranciers aan de ontwikkeling en opschaling van technieken om de processen efficiënter en energiezuiniger te maken. In het project E-Champ zijn de eerste successen geboekt.
TNO werkt in het project E-Champ samen met eindgebruiker Dow Benelux, apparatenbouwer Vahterus uit Finland en diens Nederlandse leverancier Wijbenga, systeemintegrator TechnipFMC en R&D-bedrijf SUSTER. “Na succesvolle proeven in het lab bij TNO werden wij ingeschakeld om de technologie op grotere schaal onder reële condities te testen”, vertelt directeur Bert Heesink van SUSTER.
“We hebben installaties beschikbaar om CO2-absorptietechnologieën op pilotschaal te beproeven. De labresultaten van TNO vormden hiervoor de basis. We hebben de door Wijbenga geleverde warmtewisselaar in onze proefopstelling ingebouwd en getest, nadat deze door Vahterus geschikt is gemaakt voor CO2-absorptie met een vloeibaar solvent. Zo hebben we laten zien dat het mogelijk is om de absorptiewarmte direct na vrijkomen af te vangen en de CO2-absorptiecapaciteit van de unit te vergroten. En dat resulteert in kostenbesparing en minder milieubelasting.”
Kostenbesparing
Nieuw in de technologie is het gelijktijdig absorberen en koelen. Die twee functies zijn nu voor het eerst in één apparaat verenigd. Gebruikelijk is om een reactor en een koeler (of verwarmer) als gescheiden units in een industrieel proces toe te passen. Dat betekent niet alleen een grotere investering maar ook minder efficiëntie.
“De geïntegreerde koeling levert een bedrijf een forse kostenbesparing op”
TNO-expert Yvonne van Delft: “De geïntegreerde koeling kan een besparing van maar liefst vijftien procent op de circulatiesnelheid geven en nog eens zeven procent bij de reboiling om het geabsorbeerde CO2 af te koken. Dat levert een bedrijf een forse kostenbesparing op. Het gaat om substantiële bedragen.”
Uitstoot CO2 omlaag
De geteste module, ook wel plate-&-shell warmtewisselaar genoemd, kan nieuw worden aangeschaft, maar is ook in bestaande installaties in te bouwen. Vergeleken met traditionele combi’s van reactoren en warmtewisselaars gebeurt de koeling nu veel sneller en intenser.
Door de betere koeling wordt er minder energie gebruikt per ton verwijderde CO2 en hiermee wordt ook de CO2-uitstoot van het verwijderingsproces zelf lager. CO2 uit industriële gasstromen verwijderen is tamelijk prijzig, reden waarom het nog steeds niet op grote schaal gebeurt. De nieuwe technologie is hier niet per se voor bedoeld, maar levert er wel een welkome bijdrage aan.
Meer toepassingen
“Zo snijdt het mes aan twee kanten”, zegt Yvonne van Delft. “Een unit als deze kun je bijvoorbeeld ook in de farmaceutische industrie gebruiken. Er zijn meer toepassingen denkbaar waarbij je tijdens de opwarming van vloeistoffen in een industrieel proces, tijdens absorptie of tijdens een reactie direct wilt koelen. Sectoren als de olie- en gasindustrie en de chemie staan voor de opgave minder CO2 uit te stoten. Met deze techniek heb je minder energie nodig en gaat de CO2-uitstoot omlaag.”
“Je kunt dit principe toepassen bij elk chemisch proces waarbij warmte moet worden af- of toegevoerd”
Bert Heesink:
“Je kunt dit principe toepassen bij elk chemisch proces waarbij warmte moet worden af- of toegevoerd. In de nieuwe module kun je aan de bron warmte toevoeren of afvoeren al naar gelang de behoefte. Het kan wenselijk zijn warmte af te voeren om te voorkomen dat bij een chemische reactie het chemisch evenwicht wordt bereikt om zo een hogere conversie te halen. In de farma kun je door koeling voorkomen dat je product tijdens het proces te heet wordt en gaat afbreken.”
Ontwerp verder verbeteren
Het E-champ project is een van de vele voorbeelden waarbij TNO als kennispartner samenwerkt met industriële eindgebruikers en de maakindustrie aan technologische innovaties. De metingen die zijn uitgevoerd tijdens de testen bij SUSTER worden nu door TechnipFMC in hun modellen verwerkt.
Dat moet leiden tot een verbeterd ontwerp van de module om die vervolgens in een industriële pilot te testen. Uiteindelijk moet een apparaat opleveren dat zowel voor absorptie- als destillatieprocessen inzetbaar is. Met deze technologie behoort Nederland internationaal tot de voorhoede.