Log in
en | fr | nl
  • Kennis
  • Overzicht van besparingsmogelijkheden met procesintensivering in de Nederlandse Chemische...

Overzicht van besparingsmogelijkheden met procesintensivering in de Nederlandse Chemische (proces-)Industrie

  • Public

Laatste bewerking:

22 januari 2016

Project code:

2015-016

Filenaam:

2015 016 1 versie 2.0 22-1-16.doc

Status:

CONCEPT

Revisie:

2.0
 

 Doel

Leveren input voor artikelen over PI voorbeelden ter verbetering van Energie Efficiency

Achtergrond

Wikisheets PI in het kader van SWO RVO – PIN-NL – NLGUTS – NWGD 2016
 

Partijen

Focal points

Telefoon

Email

PIN-NL / Uitvoerder

Henk Akse

T:0348-424462
M:06-41237695

Henk.Akse@traxxys.com

 RVO

Bart Manders

T:088-6022329
M:06-50748086

Bart.Manders@rvo.nl

 

 

Inleiding

Dit Wikisheet #1 is het eerste in een reeks die in 2016 gaat verschijnen. Het geeft een overzicht van wat men in de Nederlandse Chemische Industrie kan besparen door toepassing van proces geïntensiveerde technologie. De basis van deze informatie bestaat uit de ca. 42 PI Quick Scans en de 5 PI In Depth Scans die uitgevoerd zijn bij chemiebedrijven in de periode 2007 – 2012 in samenwerking met VNCI met support van RVO (Ref.1). De hieruit verkregen informatie is geactualiseerd in Q1 2016.
De uit te geven Wikisheets bestaan uit concrete voorbeelden van toepassingen volgens een vast format (het format van dit Sheet wijkt hier als enige van af).


We onderscheiden de volgende zaken:

  • Er is een set commercieel verkrijgbare proces geïntensiveerde technologieën
  • Er is een set in ontwikkeling zijnde proces geïntensiveerde technologieën; de ontwikkelingstermijn van deze technologieën is 3-5 jaar hetgeen de hieronder genoemde analyse bevestigt.

Beide sets hebben we voor dit overzicht recent opnieuw geanalyseerd. Een aantal technologieën is hierdoor verschoven van de categorie ”in ontwikkeling zijnd” naar “commercieel verkrijgbaar”.

  • Een derde onderscheid dat we maken is het verschil tussen technisch haalbare besparingen (technisch potentieel) en waarschijnlijk haalbare besparingen (potentieel). Het laatste begrip houdt in dat we ook andere dan louter technische bedrijfsomstandigheden meenemen bij de inschatting van het potentieel (strategie, investeringscyclus, levensduur product, etc.)

Een belangrijke kanttekening bij deze technologieën is, dat ze niet alleen de energie-efficiency in positieve zin beïnvloeden maar dat ze daarnaast diverse andere voordelen bieden zoals selectiviteits- en yieldverhoging, bijproductvermindering, betere grondstofbenutting en kwaliteitsverbetering van geproduceerde producten.

 

Boodschap

De boodschap in twee zinnen:

Korte termijn:
Met procesintensivering kan men in Nederland in de chemische procesindustrie 26,9 PJ/jaar besparen (technisch potentieel) c.q. 15,9 PJ/jaar (potentieel)

Middellange termijn:
Met procesintensivering kan men in Nederland in de chemische procesindustrie 58,2 PJ/jaar (= 26,9+31,3) besparen (technisch potentieel) c.q. 33,5 PJ/jaar (=15,9+17,6) (potentieel)

Conservatief geschat loopt de potentiële besparing dus op van 15,9 PJ/jaar op de korte termijn tot 33,5 PJ/jaar op de middellange (3-5 jaar) termijn.

 

Wat valt op?

Commercieel verkrijgbare proces geïntensiveerde technologieën (tabel 1, figuur 1)

Procesintensivering omvat het gehele veld aan unit operations: mengen, verwarmen, reageren, scheiden, koelen, opslaan, etc. In dit verband is het opmerkelijk dat (relatief gesproken) de grootste besparingen mogelijk zijn met geïntensiveerde reactortechnologieën. De reden is helder: een betere reactortechnologie grijpt in op het gehele proces. Het leidt tot een hogere selectiviteit naar het gewenste eindproduct, tot een lager grondstofgebruik, tot lagere scheidingskosten aan de achterkant van het proces, tot geringere afvalstromen en overall tot een eenvoudiger proces met minder tot geen recycles.

In ontwikkeling zijnde proces geïntensiveerde technologieën (tabel 2, figuur 2)

Opvallend in tabel 2 is, dat we hier veel voorbeelden zien van grote besparingen door het combineren van twee functies in een apparaat. Dat de commercialisering van apparaten met dubbele functionaliteit lastig is moge blijken uit het feit dat deze technologieën nog in een ontwikkelingsstadium verkeren.

 

Wat kunnen we verwachten?

Enerzijds is het vervangen van de conversiesectie in een fabriek door een nieuwe technologie zo ongeveer de meest ingrijpende proceswijziging die men kan doorvoeren.

Anderzijds is er een toenemende druk op productiebedrijven om duurzaam te produceren. Dit kan zich vertalen in het overschakelen op andere – meer duurzame – grondstoffen. Dit heeft automatisch consequenties voor de inrichting van de voorzijde van productieprocessen.

Het eerste argument kan ertoe leiden dat bedrijven hun energie efficiencyverbetering in de komende jaren vooral zullen halen uit de scheidingssecties van hun processen, daar waar men hoofdproducten op specificatie brengt. In dit geval zal er speciale aandacht vanuit bedrijven zijn voor scheidingsprocessen. Wij verwachten dat deze interesse op korte termijn zal blijken.

Het tweede argument stelt bedrijven voor de strategische vraag, hoe zij hun processen voor de komende decennia gaan inrichten in lijn met eisen van duurzaamheid en kostenefficiency (lees energie-efficiency). Dit zal tot speciale aandacht leiden voor nieuwe geïntensiveerde conversietechnologieën. Gezien de grote impact die wijzigingen aan de voorkant van productieprocessen met zich meebrengt en de daarmee gepaard gaande strategische besluitvorming binnen bedrijven, verwachten wij dat besluitvorming binnen bedrijven zich op de middellange termijn zal voordoen (3 – 5 jaar) waarbij de interesse in conversiealternatieven daarop vooruitloopt.

 

Tabel 1. Potentiële besparingen met commercieel verkrijgbare proces geïntensiveerde technologieën [Nederland, (chemische) procesindustrie]

Ranking Technologie Technisch potentieel [TJ/jaar] Potentieel [TJ/jaar]
1 Static mixers 3552 1598
2 Static mixers-reactors 3276 1310
3 Centrifugal extractors 2801 1541
4 Structured internals for mass transfer operations 2065 1961
5 Other structured catalytic reactors (KATAPAK’s, parallel passage etc.) 1936 1646
6 Hex Reactor 1863 1025
7 Molecular Imprinted Polymers 1459 729
8 Rotating Packed Beds 1413 706
9 Simulated Moving Bed Reactor 1380 966
10 Microchannel heat exchangers 1267 444
11 Spinning Disc Reactors 1174 470
12 Multistream heat exchangers 991 941
13 Reactive distillation 908 500
14 Oscillating Baffled Flow Reactor / Crystallizer 858 686
15 Static mixers - heat exchangers 698 454
16 Ionic liquids 542 325
17 Buss loop reactor 275 234
18 Ejector (Venturi) -based reactors 234 175
19 Micro mixers 130 91
20 Rotor-stator mixers 82 82
       
  Totaal [TJ/jaar] 26904 15885

 

Figuur 1. Potentiële besparingen met commercieel verkrijgbare proces geïntensiveerde technologieën [Nederland, (chemische) procesindustrie]

figuur 1

 

Tabel 2. Potentiële besparingen met in ontwikkeling zijnde proces geïntensiveerde technologieën [Nederland, (chemische) procesindustrie]

Ranking Technologie Technisch potentieel [TJ/jaar] Potentieel [TJ/jaar]
1 Membrane absorption/stripping 3313 1656
2 Pervaporation assisted Reactive distillation 2810 1405
3 Extractive distillation 2606 1303
4 Membrane adsorption 2462 1231
5 Extractive crystallization 2113 1373
6 Membrane extraction 1974 1480
7 Impinging streams reactor 1941 776
8 Distillation - pervaporation systems 1884 1036
9 Centrifugal adsorption technology 1784 1338
10 Foam reactors 1777 888
11 Reactive crystallization / precipitation 1714 1028
12 Heat-integrated distillation 1143 400
13 Reactive absorption 1078 701
14 Membrane reactor (selective) 900 585
15 Pulsed chromatografic reactors 728 364
16 Hydrodynamic cavitation reactors 628 314
17 Pulsing operation of multiphase reactors 603 332
18 Millisecond reactors 560 532
19 Adsorptive distillation 503 402
20 Nano filtration 452 339
21 Microwave reactors - non cat 320 160
       
  Totaal [TJ/jaar] 31292 17645

 

Figuur 2. Potentiële besparingen met in ontwikkeling zijnde proces geïntensiveerde technologieën [Nederland, (chemische) procesindustrie]

figuur 2

 

Referenties

“Technology Outlook” H.N. Akse, H. van den Berg, First issue date: July 20th
2011, Report Code: 2011 008 2 version 9.0 20-7-11.doc; Client: Institute for Sustainable Process Technology Amersfoort; Data updated Q1 2016.