Proces intensifiëring: SEWGS case

vrijdag 20 november 2015 11:16

Proces intensifiëring omvat het combineren van meerdere processtappen met als doel de specifieke kosten te verkleinen. Een typische proces intensifiëring is de combinatie van een evenwichts-gelimiteerde reactie met de na-geschakelde scheiding. De dalende kosten kunnen resulteren uit een toegenomen productie van het gewenste product, een afgenomen energievraag voor de simultane scheiding of het verkleinen van recyclestromen.

ECN ontwikkeld in deze context het Sorption Enhanced Water-Gas Shift proces (SEWGS). De water-gas shift reactie is een evenwicht gelimiteerde reactie voor de omzetting van CO en stoom in CO2 en H2. In het SEWGS proces wordt een vast adsorbens te gebruikt die de reactie promoot en het reactie product CO2 bindt en deze zodoende uit het evenwicht wegneemt. Hierdoor wordt het evenwicht verschoven naar de producten CO2+H2 volgens het principe van Le Chatelier. De WGS reactie en H2/CO2 scheiding worden gecombineerd in een enkel proces:

Dit proces vindt plaats bij verhoogde druk (typisch 30 bar) en verhoogde temperatuur (typisch 400°C). Op het moment dat het adsorbens is verzadigd met CO2, wordt het geregenereerd. Dit gebeurd middels een druk-afname en spoelen met stoom. Na regeneratie is het sorbent weer beschikbaar voor de WGS reactie gecombineerd met CO2 opname.

Door meerdere kolommen parallel te gebruiken, wordt dit stapsgewijze proces een continu proces, waarbij elke kolom alternerend iedere stap van het proces uitoefent. Zo ontstaat een heet reactief scheidingsproces, gebaseerd op Pressure Swing Adsorption (PSA) principes. Effectief wordt de CO conversie reactie gecombineerd met de scheiding, resulterend in een H2-rijk product en een CO2-rijk product. De belangrijkste verschillen met een conventionele koude H2-PSA zijn onder weergegeven. Doordat SEWGS heet wordt bedreven en het adsorbens uitstekende hydrothermale eigenschappen heeft, kan stoom worden gebruikt om de H2/CO2 scheiding te faciliteren. Hierdoor kan, in tegenstelling tot lage temperatuur H2-PSA, een hoge H2 recovery worden gecombineerd met een hoge CO2 recovery. Bovendien is het H2-product op druk en warm, wat gunstig kan zijn voor na geschakelde conversie-systemen.

SEWGS is een platform technologie met typische applicaties zoals H2 productie in de chemie en CO2 afvangst in Carbon Capture and Storage (CCS). Systeemanalyses, gebaseerd op experimenteel onderbouwde modellen, laten zien dat het energieverbruik voor SEWGS lager is dan voor alternatieve scheiding technologieën zoals absorptie met fysische (bijv. Selexol ) of chemische (bijv. amine) oplosmiddelen. Bovendien wordt met SEWGS meer CO2 verwijderd uit het gas. 

In het Stepwise project wordt een pilot opstelling gebouwd bij de SSAB staalfabriek in Luleå, Zweden. Deze pilot opstelling vangt 14tCO2 per dag af.

Gerelateerde literatuur:

1)        CO2 adsorbent ontwikkeling en demonstratie:

Lees meer:

2)        Model ontwikkeling:

Lees meer:

3)        SEWGS systeem analyse:

Lees meer:

Categorie: Corporate, Energy efficiency