Durchbruch bei der Dampfkracktechnologie mit umweltfreundlichen Öfen
Dampfkracken ist das energiehungrigste Verfahren der chemischen Industrie und ist weltweit für etwa 8 % des gesamten Primärenergieverbrauchs der Branche verantwortlich. Eine verbesserte Energieeffizienz würde sich umgehend lohnen, da Energiekosten in durchschnittlichen auf Ethan oder Naphtha beruhenden Olefinanlagen rund 70 % der Netto-Produktionskosten ausmachen. Das EU-finanzierte Projekt IMPROOF verbesserte die Energieeffizienz des Strahlungsteils eines Dampfkrackofens um mindestens 20 %. Das geht mit dem weiteren Vorteil einher, dass die Emissionen von Treibhausgasen und Stickstoffoxiden (NOx) pro Tonne hergestelltem Ethylen um etwa 25 % gesenkt werden können.
Eine innovative Technologie zur Einsparung von Emissionen und Energie
IMPROOF setzte fortgeschrittene Spulenwerkstoffe gemeinsam mit einem neuen kostengünstigen 3D-Ofen und Reaktor ein, was zu Brennstoffeinsparungen von 30 % und 30 % weniger Kohlendioxidemissionen führte. So konnten eine bessere Prozesssteuerung und ein einheitlicherer Wärmetransfer erreicht werden, was wiederum längere Laufzeiten ermöglichte. Darüber hinaus senkte die Anwendung von Beschichtungen mit hohem Emissionsgrad auf die Außenflächen der Strahlungsspulen den Energieverbrauch weiter. „Eine der wichtigsten Methoden, den Energiebedarf von Dampfkracköfen pro Tonne hergestelltem Ethylen zu senken, besteht darin, der Koksbildung an den Wänden des langen röhrenförmigen Reaktors, der in den Öfen montiert ist, so gut es geht vorzubeugen“, erklärt der Projektstipendiat Kevin Van Geem. Das Projekt demonstrierte die Vorteile der kombinierten technologischen Innovationen, von denen es sich eine dreimal längere Betriebszeit erhofft. Folglich müsste der Ofen nur alle drei Monate heruntergefahren und gereinigt werden, statt monatlich. Obgleich die COVID-19-Krise die Fortschritte des Projekts beeinträchtigte und sich die Datenerhebung und direkte Vergleiche daher schwierig gestalteten, arbeitete das Projektkonsortium mit großem Eifer an seinen Lösungen. Zu seinen Bemühungen zählten Erprobungen in einer Pilotanlage und eine fortgeschrittene Prozesssimulation, die Bewertung technisch-wirtschaftlicher, umweltbezogener und betrieblicher Vorteile des Projekts sowie die Verbreitung und Kommerzialisierung der Projektergebnisse und die Bereitstellung von Versuchsdaten über die Verbrennung von Biogas und Bio-Ölsurrogaten.
Die Olefinindustrie und relevante Interessengruppen nehmen Notiz
„IMPROOF ist seit über vier Jahren tätig und die Auswirkungen unseres Projekts sind gewaltig. Immer mehr Unternehmen erkennen, wie sie ihre CO2-Emissionen senken können“, fügt Van Geem hinzu. Die Macht fortgeschrittener 3D-Modellierung kann die Produktion ausweiten, CO2- und NOx-Emissionen senken und das Kosten-Nutzen-Verhältnis verbessern. Die petrochemische Industrie erwägt auch, mehrere innovative Technologien miteinander zu kombinieren, wie Beschichtungen mit hohem Emissionsgrad der Feuerfestmaterialien mit beschichteten Reaktoren. Dies wäre auch für endotherme Prozesse wie die Dampfreformierung, die Glasherstellung, die Elektrifizierung und weitere Anwendungen relevant. Die von IMPROOF befolgte Methode findet weitläufige Beachtung, da sie für die Elektrifizierung des Dampfkrackens verwendet werden kann. Wenn dabei grüne Elektrizität eingesetzt wird, könnten die CO2-Emissionen um 30 % gesenkt werden und beeindruckende 90 % der Emissionen könnten eingespart werden, wenn das konzentrierte CO2 abgeschieden wird. Die Ergebnisse wurden mithilfe von Workshops, Konferenzen, Interessengruppen wie Plastics Europe, Universitäten und Unternehmen sowie in direkten Treffen mit Mitgliedern der akademischen und industriellen Welt weitläufig verbreitet. „Diese Maßnahmen haben erhebliches Interesse an dem Projekt, aber auch an der Technologie geweckt. Das Projekt ist in der Olefinindustrie sehr bekannt und Unternehmen, die nicht als Partnereinrichtungen am Projekt beteiligt waren, bitten oft um Präsentationen an ihren Standorten“, schließt Van Geem.
Schlüsselbegriffe
IMPROOF, Energie, Emissionen, Dampfkracken, Ofen, Kohlendioxid (CO2), Ethylen, Olefin, Stickstoffoxide (Nox), chemische Industrie
