HEAT

Demonstration Polymer Heat Exchanger

Publieke samenvatting / Public summary

Corrosiearme warmtewisselaars in de schoorsteen

Het project

Door vele schoorstenen in de industrie verdwijnt nog een aanzienlijke hoeveelheid warmte in de atmosfeer. Nuttig gebruik van deze warmte is vaak een technologische uitdaging, omdat de rookgassen stoffen bevatten die gemakkelijk corrosie veroorzaken in de standaard metalen warmtewisselaars. BioMCN in Delfzijl gaat nu de polymere warmtewisselaars van HeatMatrix op hele grote schaal inzetten.

Voor wie?

Polymere warmtewisselaars kunnen een forse energiebesparing realiseren bij vooral raffinaderijen, chemie en petrochemie, omdat de teruggewonnen warmte via de corrosie resistente warmtewisselaar in de primaire processen kan worden ingezet, als vervanger van aardgas.

Wat is nieuw?

De HeatMatrix warmtewisselaar is al in ontwikkeling sinds 2009, is nauwelijks gevoelig voor corrosie door condensatie van zuren en heeft zijn waarde op middelgrote schaal al bewezen. Nu wordt de haalbaarheid bij BioMCN onderzocht op de schaalgrootte van ongeveer 8,5 megawatt thermisch vermogen.

Belangrijkste onderzoekpunten

BioMCN produceert methanol en is het eerste bedrijf ter wereld dat ook op grote schaal bio-methanol maakt, een tweede generatie-biobrandstof welke wordt bijgemengd bij autobrandstoffen. Het volcontinu-bedrijf wint al warmte terug uit de hete rookgassen (~1100 tot 300°). De warme rookgassen op een temperatuur onder 300°C bevatten nog zwaveldioxide en zwaveltrioxide, dat snel condenseert tot zwavelzuur beneden de 150ºCC. Dit zou een te agressief milieu voor metalen warmtewisselaars zijn. BioMCN wil daarom een polymere warmtewisselaar naschakelen voor het afkoelen van de rookgassen van 150°C naar zo’n 85°C.

Het belangrijkste onderzoekpunt schuilt in het opschalen van de technologie naar een grootte die voor industriële reformers van syngas (waar men waterstof, methanol of ammoniak mee maakt) geschikt is. De polymere bundels van de warmtewisselaar zitten in een speciale omkasting van enkele meters hoog die aan de schoorsteen gekoppeld wordt. Het continubedrijf van de methanolproductie mag daarbij uiteraard geen risico lopen om onderbroken te worden. Rentabiliteit van de investering is tevens van groot belang.

Looptijd

2019-2020

Besparing binnen dit project

Het afkoelen van de rookgassen van 150 naar zo’n 85°C levert potentieel een energiebesparing (op aardgasgebruik) van zo’n 6% op. Alleen al bij BioMCN kan dat 0,25 PJ per jaar aan besparing opleveren.

Brede toepassing in Nederland

Het potentieel voor dit product voor toepassing bij steamreformers in Nederland is 1,2 PJ energiebesparing per jaar. Het totale potentieel aan energiebesparing in Nederland wordt geschat op 10 PJ, hetgeen een uitstoot vermindering betekent van 0,6 miljoen ton CO2 per jaar.

Partners

Stork Termeq, Heat Matrix, ISPT.

Volgende stap

Momenteel loopt het onderzoek naar het basisontwerp van de toepassing bij BioMCN, dat in 2020 moet resulteren in een detailengineering en de bouw van de industriële installatie. Daarmee zou het project uitgroeien tot een referentieproject voor toepassing elders.


Corrosion-resistant heat exchangers in the chimney

The project

Through industrial chimneys a huge amount of energy disappears as heat into the atmosphere. Economical usage of this heat by heat exchange is often a technological challenge because the flue gases contain acidic components that easily cause corrosion in standard metal heat exchangers. Therefore, BioMCN in Delfzijl is now installing innovative polymer heat exchangers from HeatMatrix at a very large scale to be able to recover the otherwise lost energy.

For whom?

Polymer heat exchangers can achieve substantial energy savings, especially at refineries and in the chemical and petrochemical industry. Heat that is recovered with the corrosion resistant polymer heat exchanger is used in the primary processes, replacing heating with natural gas.

What's new?

The HeatMatrix heat exchanger, of which the development started in 2009, is hardly susceptible to corrosion as the result of the condensation of acids from the flue gas. On a mid-sized scale, the proof-of-principle has been demonstrated. Now the feasibility at BioMCN is being investigated at an even bigger scale of 8.5 megawatts of thermal power.

Main research points

BioMCN produces methanol. It is the first company in the world to produce bio-methanol on a large scale, a second-generation biofuel that is blended with car fuels. The 24/7 operation already recovers heat from the hot flue gases (~ 1100 to 300°C). The hot flue gases of 300ºC contain sulfurdioxide and sulfur trioxide, which condenses to sulfuric acid below 150ºC. This forms a too aggressive environment for metal heat exchangers. BioMCN therefore wants to install the acid resistant polymer heat exchangers to cool the flue gases from 150°C to about 85°C.

The main research interest is the scaling up of the technology to a size suitable for steam reformers that produce syngas, which is used for the production of hydrogen, methanol or ammonia. The heat exchanger polymer bundles are placed in a special casing of a few meters high, which is connected to the chimney. Obviously, the 24/7 operation of methanol production must not be at risk of being interrupted. The return on the investment is also of great importance.

Duration

2017-2020

Saving in this project

Cooling down the flue gases from 150ºC to around 85°C, potentially yields energy savings (on natural gas consumption) of around 6%. In BioMCN alone, this can save 0,25 PJ a year.

Broad application in the Netherlands

The potential of this product for steam reformers in the Netherlands is 1,2 PJ savings per year. The total potential in the Netherlands has been estimated at 10 PJ of energy savings, which corresponds to 0.6 megaton of CO2 emission reduction per year.

Partners

Stork Termeq, Heat Matrix, ISPT.

Next step

At the moment, research focuses on the basic design of the application at BioMCN, which in 2020 should result in a detailed engineering and the construction of the industrial installation. This would make the project a reference project for application elsewhere.