Procesoptimalisatie bij Circtec
Hoewel de bouw nog in volle gang is en de productie nog niet is gestart, wordt bij Circtec al volop nagedacht over de optimalisatie van het productieproces. “Het reactortype dat we hier bouwen, is weliswaar gelijk aan dat van de demofabriek in Polen. Toch blijven er nog enkele vragen over. Kunnen we de kwaliteit van het product nog constanter maken? En kan het nog efficiënter? Met ons procesoptimalisatiesysteem willen we dat soort vragen in deze fabriek beantwoorden”, zegt Joren de Korte, Senior Process Engineer bij het bedrijf.
Dit artikel maakt onderdeel uit van de artikelenreeks ‘Onder de motorkap’ (zie de toelichting onder het artikel).
Van bandensnippers naar nieuwe grondstoffen
Bij Circtec worden versnipperde banden via een gesloten pyrolyseproces gerecycled tot grofweg drie grondstoffen. Allereerst is dat recovered carbon black, dat tot de vijf meest geproduceerde chemicaliën ter wereld behoort en wordt gebruikt voor onder andere nieuwe autobanden. Daarnaast worden ook circulaire nafta, voor de productie van circulaire plastics en kunststoffen, en HUPA™ geproduceerd. Deze laatste heeft als mogelijke toepassing biobrandstof in de scheepvaart.
Van demofabriek naar flagship-plant
De door Circtec ontwikkelde CIFR-technologie (Continuous Impeller Fluidized Reactor), een soort wervelbedreactor, is in de demofabriek in Polen ontwikkeld. In Delfzijl bouwt Circtec een flagship-fabriek waarin deze ontwikkelde technologie wordt gekopieerd. In deze fabriek gaat het niet om twee reactoren zoals in Polen. Uiteindelijk worden hier 28 reactoren neergezet, waarvan zes in de eerste fase en de resterende 22 in de tweede. Het is dan wereldwijd de grootste in zijn soort.
Pyrolyse
Zo’n reactor is een grote 12 meter lange buis met een dubbele wand en een diameter van ongeveer twee meter. In de buis voert een roerwerk de snippers door het pyrolyseproces. Tijdens de pyrolyse worden de bandensnippers bij hoge temperatuur en in afwezigheid van zuurstof omgezet. Sinds 1 juli buigt Joren de Korte zich over de procesbeheersing in de nieuwe fabriek. Hij legt uit: “Door de pyrolyse ontstaat recovered carbon black, maar ook pyrogas. Dat pyrogas wordt gekoeld, waardoor het grotendeels condenseert tot TPO, oftewel Tyre Pyrolysis Oil. Deze olie van cyclische koolwaterstoffen bestaat uit een mengsel van circulaire nafta en HUPA™ die we vervolgens van elkaar scheiden. Het resterende gas van vluchtige koolwaterstoffen gaat weer terug naar de reactor als brandstof. Daarmee is de fabriek na het opstarten zelfvoorzienend om de pyrolysetemperatuur te handhaven.”
Meetinstrumenten
Zodra de fabriek operationeel is, kan De Korte met behulp van de meetinstrumenten analyseren welke variabelen van invloed zijn op de kwaliteit van de uiteindelijke producten. “Het gaat hier om hetzelfde reactortype als in Polen. De parameters voor het inregelen van het productieproces zijn bekend, maar er zijn ook nog zaken die we aanvullend willen onderzoeken. Daarom plaatsen we hier ook meer sensoren dan in Polen”, vertelt De Korte.
Bouw van de Flagship-plant
Een van de pyrolysereactoren
Zuurstof als boosdoener
Hij vervolgt: “Een van de zaken waar we rekening mee moeten houden, is zuurstof. Ons proces is inert. Dat betekent dat we met stikstof de aanwezige zuurstof verdrijven, dat heet ‘purgering met stikstof’. Als er zuurstof bij ons pyrolyseproces komt, is dat namelijk gevaarlijk, gezien de brandbare aard van het materiaal. In kleinere hoeveelheden zorgt zuurstof ook voor oxidatie van het materiaal, wat slecht is voor de kwaliteit van onze producten. We willen daarom voorkomen dat er op andere plekken toch ongewenst zuurstof bijkomt en dat moeten we dus goed monitoren. Door het verzamelen en analyseren van procesdata zoals temperaturen, drukken, doorzet, instelwaarden en invoedsnelheid van de stikstof kunnen we statistische correlaties zoeken met de zuurstofmetingen en de productkwaliteit. Op deze manier kunnen we met dat inzicht het productieteam nog meer handvatten geven om deze parameters te controleren.”
Vluchtige organische verbindingen in Carbon Black
Naast zuurstof wordt ook gekeken naar de hoeveelheid overgebleven olie in het carbon black. Te veel olie zorgt onder meer voor slechtere prestaties van het product. Om ervoor te zorgen dat de olie voldoende is gereduceerd, gaat het carbon black uit de eerste pyrolysereactor naar een tweede pyrolysereactor waar het onder hogere temperaturen verhit wordt. Twee van de zes reactoren in deze eerste fase zijn voor deze vervolgstap in het proces ingericht.
“Ook dan kan er nog olie in het carbon black zitten”, legt De Korte uit. “Het product wordt opgeslagen in een tussenopslag. Alleen wanneer het materiaal na analyse is goedgekeurd, wordt het doorgezet naar onze eindopslag. Als er toch nog te veel olie in het carbon black zit, wordt het teruggestuurd naar de tweede pyrolysereactor voor herverwerking. Dat willen we natuurlijk voorkomen. We hebben liever dat we in één run meteen binnen de specificatie-eisen produceren. Door procesdata te verzamelen, krijgen we inzicht in de onderliggende correlaties, waardoor het operationele team ook hier extra mogelijkheden krijgt om het proces te controleren en te optimaliseren.”
Bandensnippers startklaar
Tussen- en eindopslag van het recovered carbon black
Datagedreven procesbeheersing
Zo wil De Korte uiteindelijk door middel van statistische procesbeheersing (SPC) voldoende controle krijgen over de productieparameters, zodat hij van tevoren kan voorspellen welke kwaliteit het eindproduct zal hebben. Bij Circtec gebruiken ze daarvoor dataservers met software die alle procesmetingen verzamelt en opslaat en die analyse mogelijk maakt. De Korte: “Naast diepgaande statistische analyse van de datahistorie die opgebouwd gaat worden, laat het programma ook toe dat we live berekeningen kunnen doen. Dit is vooral interessant voor inzicht in (energie)efficiëntie. Op die manier stellen we het productieteam in staat om live in te zien wat de prestaties zijn van pompen, compressoren en warmtewisselaars onder verschillende procescondities.”
Nog energie-efficiënter worden
Ook wanneer dit proces optimaal verloopt, ziet De Korte nog mogelijkheden voor verdere verbetering. “Dan moet je bijvoorbeeld denken aan het energie-efficiënter maken van het systeem. De restwarmte die we opwekken in de reactoren, kunnen we mogelijk nog elders in de fabriek inzetten.”
Onder de Motorkap
Continu verbeteren is essentieel voor toekomstbestendige industriële productie. Leden van SBE zetten daarom dagelijks stappen op het gebied van innovatie, variërend van procesoptimalisatie tot geavanceerde technologieën. Maar wat gebeurt er precies binnen deze bedrijven? Waar liggen de kansen en hoe worden uitdagingen aangepakt? In deze serie artikelen onder de titel ‘Onder de motorkap’ geven we een uniek kijkje achter de schermen van industriële bedrijven en belichten we actuele ontwikkelingen in procestechnologie en R&D.
Wil u ook laten zien wat er bij uw bedrijf onder de motorkap gebeurt en zo andere bedrijven in de regio inspireren? Neem dan contact met ons op.
Updates ontvangen? Schrijf u in voor onze nieuwsbrief of volg ons op LinkedIn!
-
Over ons
-
Thema's
-
Sectoren
-
Contact
Duurswoldlaan 2
9936 HA Farmsum
