HEADLINES

Heat Integrated Distillation enabling Innovative Ethylene crackers

Publieke samenvatting

Een innovatieve zuinige kraker

Het kraakproces is de basis voor de chemie. Bij het ‘kraken’ van bijvoorbeeld naftaontstaan allerlei nuttige koolwaterstoffen. Het scheiden van deze koolwaterstoffen gebeurt traditioneel in geschakelde destillatiekolommen. In elk van die kolommen wordt de het mengsel verder gesplitst totdat de nuttige gassen (propyleen, ethyleen, en nog vele andere lichtere koolwaterstoffen) in zuivere vorm beschikbaar zijn. In elk van die kolommen wordt onderin de kolom warmte toegevoerd en boven in de kolom gekoeld. Daarmee gaat heel wat warmte gepaard.

Al lang weten we hoe die restwarmte met een warmtepomp kan worden opgekrikt naar een niveau dat weer bruikbaar is onderin de kolom. Een nog slimmere manier is om de destillatiekolom zelf in te richten als een warmtepomp. Daartoe wordt de kolom in tweeën verdeeld. Door de uitgang met een compressor iets in druk te verhogen, bereikt de warmte de temperatuur die aan de ingang van de kolom nodig is.

Dat bespaart niet alleen energie, ook wordt ten minste een deel van het aardgasverbruik voor verwarming van de onderkant van de kolom wordt vervangen door input van elektriciteit voor het aandrijven van de compressor. Dat past in de wens van de industrie om verder te elektrificeren ten koste van aardgas.

Het project

Een consortium van gebruikers, onderzoekers en technologieleveranciers werkt samen om het concept van de Heat Integrated Distillation Column (HIDiC) te ontwikkelen tot een pilot, en later een demonstratieproject op industriële schaal.

De eerste fase bestaat uit het modelleren van de kolom voor een specifieke toepassing. Als de modelberekeningen—geverifieerd met een opstelling van één module op labschaal—aantonen dat de gerealiseerde energiebesparing de investering rechtvaardigt, start een pilot met meerdere modules die geënt zijn op reguliere krakers.

Voor wie

De innovatieve kraker is geschikt voor toepassing bij chemische bedrijven en raffinaderijen.

Wat is nieuw?

Nooit eerder en nergens in de wereld vond onderzoek naar het HIDiC-concept op deze schaal plaats.

Belangrijkste punten van onderzoek

Een prominent punt van onderzoek is de economische haalbaarheid: Is de integratie van HIDiC in de kraakprocessen van een chemisch bedrijf een geschikte businesscase? Daarnaast gaat het om ontwikkeling van modellen voor het procesontwerp en om het ontwerpen van een HIDiC-kolom die in een volgende fase kan worden getest.

Besparing binnen dit project

De geschatte energiebesparing is juist onderwerp van onderzoek in de eerste fase van dit project.

Brede toepassing

De Nederlandse chemie en raffinage leunt zwaar op destillatiekolommen. Toepassing van HIDic zou ruw geschat neerkomen op een besparing van 18 PJ per jaar en daarmee € 100 miljoen kunnen opleveren. Een update van deze schatting op basis van de uitkomsten maakt deel uit van het project.

Looptijd

01-11-2017 - 31-10-2019

Partners

Bronswerk Heat Transfer BV, DOW Benelux BV, Energieonderzoek Centrum Nederland (TNO), Stichting TKI-ISPT, Technip Benelux BV.          

Volgende stappen

Bij succesvolle afloop van dit project is binnen drie tot vier jaar een pilotproject op industriële schaal kansrijk.


An innovative economical cracker

The cracking process is the basis for the chemical industry. When for example naphtha is 'cracked' it is converted into all kinds of useful hydrocarbons. Separation of the hydrocarbons is traditionally done in successive distillation columns. In each of these columns the raw material split into specific fractions until the desired products (propylene, ethylene, and many other lighter hydrocarbons) are obtained as pure components. This requires a lot of heat.

We already know how the residual heat at the top can be boosted with a heat pump to a level that is useable at the bottom of the column. An even smarter way is to arrange the distillation column itself as a heat pump. To this end, the column is divided into two parts. By slightly increasing the output pressure with a compressor, the heat reaches the temperature required at the column's entrance.

This saves energy and replaces at least part of the natural gas (for heating) by electricity input (for driving the compressor). This coincides with the industry’s goal to further electrify its energy use, at the expense of natural gas.

The project

A consortium of users, researchers and technology suppliers is cooperating to develop the concept of the Heat Integrated Distillation Column (HIDiC) into a pilot, and later a demonstration project on an industrial scale.

The first phase consists of modelling the column for specific applications. If the model calculations—verified with an arrangement of one module on a lab scale—show that the realized energy savings justify the investment, a pilot with multiple modules that are based on regular production arrangements will start.

For whom

The innovative cracker is suitable for use at many chemical companies and refineries.

What's new?

Research on the HIDiC concept on this scale did not take place anywhere in the world.

Key points of research

A prominent point of research is the economic feasibility: Is the integration of HIDiC into the cracking processes of a chemical company a viable business case? In addition, research involves the development of models for the process design and the design of HIDiC columns for testing in a next phase.

Saving in this project

The estimation of energy savings is the subject of research in the first phase of this project.

Wide application

Dutch chemicals and refining rely heavily on distillation columns. The application of HIDic would roughly amount to a saving of 18 PJ per year and thus could generate € 100 million of savings. An update of this estimate based on the outcomes is part of the project.

Duration

01-11-2017 - 31-10-2019

Partners

Bronswerk Heat Transfer BV, DOW Benelux BV, Energy Research Center Netherlands (TNO), TKI-ISPT Foundation, Technip Benelux BV.

Next steps

Upon successful completion of this project, a pilot project on an industrial scale will be due within three to four years.