Gas Treatment Revasin

Gas Treatment Revasin

Publieke samenvatting

Inventariseren van grootschalig hergebruik van hoogovengas

Per ton staal ontstaat in hoogovens ongeveer twee ton zogenoemd hoogovengas: een mengsel van kooldioxide, koolmonoxide, stikstof en waterstof, plus nog wat andere stoffen zoals methaan. Deze gasstroom wordt nu vooral verbrand voor opwekking van elektriciteit. In de chemische industrie is koolmonoxide echter een waardevolle grondstof die, gemengd met waterstof, als synthesegas omgezet kan worden in producten. De uitdaging zit ‘m in het identificeren van technisch robuuste procesroutes die economisch rendabele business cases opleveren voor het omzetten van dergelijke enorme hoeveelheden restgassen.

Het project

In het Revasin-project heeft een verkenning plaatsgevonden van de mogelijkheden om hoogovengas te reinigen en verschillende componenten—met name waterstof, koolmonoxide en kooldioxide—te scheiden en geschikt te maken voor hergebruik als grondstof in de chemische industrie. In het opvolgende Coresym-project zijn de routes voor omzetting van koolmonoxide onderzocht op technische en economische haalbaarheid en op milieu-impact.

Het marktvolume van geschikte producten moet daarbij liefst aanzienlijk groter zijn dan de omvang van de restgasstroom. Anders bestaat de kans dat bij introductie van deze processen de markt overvoerd wordt met een forse nieuwe productstroom, wat de markt sterk kan verstoren. Geredeneerd vanuit de beschikbaarheid van de CO in hoogoven gas, zijn waterstof, methanol, ethanol en nafta als geschikte producten geïdentificeerd.

Voor wie

De verkende routes zijn in de eerste plaats interessant voor de staalindustrie, om de uitstoot van broeikasgassen te reduceren en tegelijk de restwaarde van vooral koolmonoxide anders te benutten dan in verbranding. Voor de bulk- en petrochemie is dit een interessante route naar grondstoffen omdat het hier om zeer grote hoeveelheden gas gaat. Als uiteindelijk reststromen uit de maatschappij (bijvoorbeeld CO2) ingezet worden als koolstofbron in het staalproces kan zelfs een circulaire route voor koolstof ontstaan.

Wat is nieuw?

De gebruikte basisprocessen zoals methanolsynthese en Fischer-Tropsch synthese worden al industriële schaal toegepast, maar nog nooit toegepast op hoogovengas. De moeilijkheden die daarbij optreden zijn—naast de schaalgrootte—ook de mogelijke verontreinigingen in de gasstroom.

Belangrijkste punten van onderzoek

Elk van de routes heeft zijn eigen technologische uitdaging, waarbij opschaling moet zorgen voor een economisch rendabele business case. Als er goede vooruitgang wordt gemaakt, kan in 2030 de schaal van industriële demonstratie operationeel zijn, maar dat kost nog flink wat inspanningen in R&D en innovatie. Daarnaast is de route afhankelijk van een grote stroom waterstof. Deze kan op verschillende manieren geproduceerd worden en dat is situatie-afhankelijk. De grootste moeilijkheid is de schaal waarop het hoogovengas beschikbaar komt, waarvoor navenant hoge investeringen nodig zijn van de orde van een miljard euro per proces optie.

Besparing in dit project

Deze route kan een vermeden CO2 uitstoot van 2-5 Mton per jaar per productielocatie opleveren afhankelijk van het gekozen product.

Brede toepassing

Het uitgangspunt is dat deze route de CO valoriseert die in de restgassen van de staalindustrie zitten. De toepassing is geschikt voor bulkchemie, die de basis vormt voor een breed palet aan chemische producten.

Looptijd

01-09-2013 - 31-12-2015

Partners

Revasin partners:

ArcelorMittal Netherlands B.V., DOW Benelux B.V., Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN), KEMA Nederland B.V., PPP-ISPT, Procede Group B.V.

Coresym partners:

DOW Benelux B.V., Tata Steel Europe, Arcelor Mittal Gent, AkzoNobel, Nuon, Metabolic, Rijksuniversiteit Groningen, ISPT, en met steun van de TKI Energie en Industrie

Volgende stappen

In het (Europese) Interreg project Carbon2Value wordt op dit moment op pilotschaal de reiniging van industrieel hoogovengas onderzocht. Vanaf 2019 zal het Steel2Chemicals project de pilot voor Fischer-Tropsch conversie van het CO-N2 deel van het hoogovengas onderzoeken. Daarnaast worden voorbereidingen getroffen voor de ontwikkeling van demonstratieplants.


Inventory of large-scale reuse of blast furnace gas

Per tonne of steel, about two tons of so-called blast furnace gas is produced in blast furnaces: a mixture of carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen and hydrogen, plus some other substances such as methane. At present, this gas flow is combusted for power generation. But especially carbon monoxide is a valuable feedstock which, mixed with hydrogen to syngas, can be converted to products.  The challenge lies in identifying technically robust processes that provide economically viable business cases for such huge amounts of residual gases.

The project

The Revasin project has explored the possibilities of separating and cleaning blast furnace gas, preparing various components—particularly hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide—for reuse as feedstock in the chemical industry. In the subsequent Coresym project, carbon monoxide conversion routes were examined for their technical and economic feasibility and their environmental impact. The market volume of suitable products must preferably be considerably larger than the volume of the residual gas stream. Otherwise, there is a chance that when these processes are introduced, the market will be overflowed with a new product stream, which can greatly disrupt the market as a market disruptor. Therefore, from the point of view of availability of the CO in blast furnace gas, for example, hydrogen, methanol, ethanol and naphtha are identified as suitable products.

For whom?

The explored routes are primarily interesting for the steel industry, in order to reduce the emission of greenhouse gases while profiting from the residual value of carbon monoxide in particular, rather than in combustion. For bulk and petrochemicals this is an interesting route to raw materials because this involves very large quantities of gas. If ultimately residual flows from society (for example CO2) are used as carbon sources in the steel process, a circular route for carbon can be created.

What's new?

The basic processes used such as methanol synthesis and Fischer-Tropsch synthesis are already applied on an industrial scale, but have never been applied to blast furnace gas. The difficulties that arise - in addition to the scale - are also the possible impurities in the gas flow.

Key points of research

Each of the routes has its own technological challenge, with scaling up to ensure an economically viable business case. If good progress is made, the scale of industrial demonstration can be operational by 2030, but that still requires considerable effort in R&D and innovation. In addition, the route depends on a large flow of hydrogen. This can be produced in different ways, dependent on the local situation. The biggest difficulty is the scale on which the blast furnace gas becomes available, which requires correspondingly high investments of the order of one billion euros per process option.

Saving in this project

This route can result in avoided CO2 emissions of 2-5 Mton per year per production site depending on the chosen product.

Broad application

The starting point is that this route valorises the CO which are in the residual gases of the steel industry. The application is suitable for bulk chemistry, which forms the basis for a wide range of chemical products.

Duration

01-09-2013 - 31-12-2015

Partners

ArcelorMittal Netherlands B.V., DOW Benelux B.V., Energy research Center of the Netherlands (ECN), KEMA Netherlands B.V., PPP-ISPT, Procede Group B.V.

Coresym partners:

DOW Benelux BV, Tata Steel Europe, Arcelor Mittal Gent, AkzoNobel, Nuon, Metabolic, Rijksuniversiteit Groningen, ISPT, with support from TKI Energie en Industrie.

Next steps

The present (European) Interreg project Carbon2Value covers the investigation of cleaning of industrial blast furnace gas on a pilot scale. From 2019, the Steel2Chemicals project will investigate the pilot for Fischer-Tropsch conversion of the CO-N2 part of the blast furnace gas. In addition, preparations are being made for the development of demonstration plants.