BE1018869A3 - Productieproces met conversie van afvalwarmte uit meervoudige afvalwartebronnen. - Google Patents

Abstract

Productieproces met conversie van afvalwarmte uit meervoudige afvalwarmtebronnen daardoor gekenmerkt dat de afvalwarmte ten dele geconverteerd wordt naar elektrische energie door middel van een hoofdkoelkringloop (1), waarbij de afvalwarmte van meerdere afvalwarmtebronnen rechtstreekts en/of via één of meerdere intermediaire hulpkoelkringlopen (11) verzameld wordt in een hoofdkoelkringloop (1) voor het opwekken van elektrische energie.

Description

Productieproces met conversie van afvalwarmte uit meervoudige afvalwarmtebronnen.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een productieproces met conversie van afvalwarmte uit meervoudige afvalwarmtebronnen.

Als voorbeeld nemen we het strip- en fractioneerproces van palmolie waarin het bekend is dat vluchtige bestanddelen uit palmolie verwijderd kunnen worden door de palmoliemassa in een stripper te verwerken.

In dit strip- en fractioneerproces wordt de ruwe palmolie in een proces tank gebracht, die op hoge temperatuur wordt gebracht en met stripstoom wordt gemengd, waarbij de vluchtige bestanddelen uit de palmolie verdampen en hierna direct gefractioneerd worden in een aangebouwde fractioneerpijp. Het fractioneerproces laat toe selectief en afzonderlijk de vluchtige bestanddelen stearinezuur en palmitinezuur af te zonderen terwijl nog vluchtigere bestanddelen zoals lagere koolwaterstoffen afgevoerd worden.

Traditioneel komt bij dit proces heel wat afvalwarmte vrij. Zo moet de opgewarmde olie na het strippen weer afgekoeld worden, en moeten ook de afgezonderde fracties stearinezuur en palmitinezuur gecondenseerd worden met afgifte van afvalwarmte.

Ook de condensatie van de gebruikte stripstoom levert afvalwarmte. Deze condensatie kan door een ijscondensor gebeuren die de stoom tot ijs sublimeert en ammoniak als koelmiddel gebruikt, of deze condensatie kan door een alkalisch vacuüm systeem met koeleenheid gebeuren die als primair koelmiddel koud barometrisch water gebruikt en als intermediair koelmiddel een mengsel van water en ethyleenglycol, dat op zijn beurt weer gekoeld wordt in een koeleenheid door een koelmiddel zoals freon of ammoniak. In elk geval komt er afvalwarmte vrij die gerecupereerd kan worden.

Een nadeel van dit proces is dat een hoeveelheid energie in de vorm van afvalwarmte verspild wordt, hetgeen de energiekost voor het totale industriële proces verhoogt.

Een ander nadeel is dat het milieu door afgifte van de afvalwarmte uit evenwicht gebracht kan worden, met de daaraan verbonden kost voor het milieu.

De huidige uitvinding heeft tot doel deze afvalwarmte optimaal te hergebruiken door ze ten dele te converteren naar elektrische energie, en door ze ook te benutten voor het opwarmen van vloeistoffen tijdens het productieproces.

Daartoe betreft de uitvinding een productieproces met conversie van afvalwarmte uit meervoudige afvalwarmtebronnen waarbij de afvalwarmte ten dele geconverteerd wordt naar elektrische energie door middel van een hoofdkoelkringloop , waarbij de afvalwarmte van meerdere afvalwarmtebronnen rechtstreeks en/of via één of meerdere intermediaire hulpkoelkringlopen verzameld wordt in de hoofdkoelkringloop voor het opwekken van elektrische energie.

Een voordeel van de huidige uitvinding is dat voor het productieproces minder externe energiebronnen zoals fossiele brandstoffen nodig zijn, hetgeen de productiekost drukt, doordat een deel van de afvalwarmte geconverteerd wordt.

Nog een voordeel van de huidige uitvinding is dat in het productieproces nu ook elektrische energie opgewekt wordt, die al dan niet in het productieproces zelf aangewend kan worden.

Een bijkomend voordeel van de huidige uitvinding is dat minder afvalwarmte aan het milieu afgegeven wordt, zodat het milieu meer gespaard wordt.

De hoofdkoelkringloop is een koelmiddel kringloop, die afvalwarmte opneemt door rechtstreekse koeling van een productieproduct, in dit geval het eindproduct gestripte palmolie en fractionatieproducten ervan en ook door koeling van een hulpkoelkringloop die afvalwarmte van productiedeelprocessen opneemt.

De hulpkoelkringloop bevat een mengsel van water en ethyleenglycol, waarmee afvalwarmte door middel van een warmtewisselaar wordt opgenomen, afkomstig van fractionatiecondensors die dienen voor het afzonderen van gefractioneerde producten, zoals stearinezuur en palmitinezuur.

Een voordeel dat gekoppeld is aan het gebruik van afzonderlijke intermediaire hulpkringlopen is dat iedere hulpkringloop een eigen koelmiddel kan hebben, verschillend van het koelmiddel van de hoofdkringloop voor elektriciteitsopwekking, evenals van andere hulpkoelmiddelkringlopen zodat iedere hulpkoelkringloop geoptimaliseerd kan worden voor zijn functie.

De afvalwarmte in de hoofdkoelkringloop opgenomen, wordt nu benut voor het aandrijven van een turbine die gekoppeld is aan een generator voor het opwekken van elektrische energie. Het afgewerkte koelmiddel wordt via een condensor verder afgekoeld en wordt verder gerecycleerd om opnieuw opgewarmd te worden door de afvalwarmtebronnen.

Bij voorkeur benut de hulpkoelkringloop een deel van de opgenomen afvalwarmte voor het voorverwarmen van vloeistoffen in het productieproces, in casu voor het voorverwarmen van een deel van de hoofdkoelkringloop.

De hoofdkoelkringloop koelt een deel van de hulpkoelkringloop voor het afkoelen van een fractioneercondensor in het fractioneerproces.

Het het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een productieproces, in casu een palmolie strip- en fractioneerproces met conversie van afvalwarmte volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch het productieproces weergeeft van een palmolie strip- en fractioneerproces met conversie van afvalwarmte volgens de uitvinding.

In figuur 1 is schematisch een gesloten ammoniak hoofdkoelkringloop 1 weergegeven die een turbine 2 bevat, gekoppeld aan een elektrische stroombron 3, een condensor 4 en een opvangvat 5, een drukpomp 6, en vier warmtewisselaars 7, 8, 9 en 10.

In figuur 1 is tevens schematisch een gesloten hulpkoelkringloop 11 met een mengsel van water en ethyleenglycol weergegeven die vier warmtewisselaars 8, 9, 10, en 12, en twee condensors 13 en 14 bevat.

In figuur 1 is verder schematisch een stripperprocestank 15 weergegeven, met een toevoer van palmolie 16 en een afvoer van palmolie 17, een afvoerpomp 18, en een warmtewisselaar 7. De procestank 15 is verbonden met een fractioneerpijp 19, met twee condensors 13 en 14, twee afvoerpompen 20 en 21, en een stel sproeiers 22. De fractioneerpi jp 19 geeft uit in een afscheider 23, verbonden met een vacuum installatie 24 en een afvoerpomp 25.

De werking van het productieproces in figuur 1 kan als volgt toegelicht worden.

In de stripperprocestank 15 wordt ongezuiverde palmolie op hoge temperatuur gebracht waarbij bestanddelen vluchtiger dan palmolie via een fractioneerpijp 19 afgevoerd worden en bij een temperatuur van 190 °C in een condensor 14 stearinezuur wordt afgescheiden en in een volgende condensor 13 bij een temperatuur van 80 °C palmitinezuur wordt afgescheiden.

Het afgescheiden stearinezuur wordt via een pomp 20 naar een warmtewisselaar 12 gevoerd, waar het stearinezuur afgekoeld wordt tot een temperatuur van 80°C en verder geleid wordt naar de opslag.

Het afgescheiden palmitinezuur wordt via een pomp 21 stroomafwaarts in de fractioneringspijp geïnjecteerd via sproeiers 22, die de vluchtigere fracties absorberen voor zover ze niet gecondenseerd zijn in condensor 13 en ze naar een afscheider 23 meenemen voor afscheiding van de bruikbare fracties die via pomp 25 naar de opslag gevoerd worden. De niet bruikbare lichtere fracties worden via een vacuümsysteem 24 afgevoerd.

Het strip- en fractioneerproces van de palmolie levert afvalwarmte die door middel van een gesloten water/ethyleenglycol hulpkoelkringloop 11 opgevangen wordt. Zo wordt in warmtewisselaar 12 de warmte afkomstig van het koelen van het gefractioneerde stearinezuur opgenomen, en wordt ook de warmte afkomstig van het koelen van de fractionatiecondensors 18 en 19 opgenomen waarna deze warmte overgedragen wordt naar de hoofdkoelkringloop 1 met een koelmiddel in de warmtewisselaars 8, 9 en 10.

Naast de afvalwarmte, opgevangen in een gesloten water/ethyleenglycol hulpkoelkringloop 11, levert het strip- en fractioneerproces afvalwarmte afkomstig van het koelen van de gestripte palmolie zelf, die via de warmtewisselaar 7 rechtstreeks aan de gesloten hoofdkoelkringloop 1 afgestaan wordt.

De hoofdkoelkringloop 1 verzamelt op die manier de opgevangen afvalwarmte van meerdere bronnen in het productieproces, waarna deze warmte benut wordt voor het aandrijven van een turbine 2 gekoppeld met een elektrische generator 3 voor de productie van elektrische energie.

De afgewerkte koelvloeistof wordt verder gekoeld in een condensor 4 en via een verzamelvat 5 en een drukpomp 6 verder gevoerd in de gesloten hoofdkoelkringloop 1 voor heropname van afvalwarmte.

De hoofdkoelkringloop 1 ontrekt afvalwarmte aan de hulpkoelkringloop 11 bij warmtewisselaar 8, waardoor het water/ethyleenglycol mengsel op de juiste lagere temperatuur van T3 (60°C) gebracht wordt om daarmee de fractionatiecondensors 13 en 14 af te koelen.

De hulpkoelkringloop 11 geeft afvalwarmte af aan de hoofdkoelkringloop 1 in de warmtewisselaar 9, waarbij het koelmiddel tot verdamping gebracht wordt vooraleer het met de andere toevoer van koelmiddel die uit warmtewisselaar 7 komt, samengevoegd en verder opgewarmd wordt door de warmtewisselaar 10. Het koelmiddel van T8 (132°C) is nu klaar voor het aandrijven van de turbine 2.

De op de figuur 1 aangeduide temperaturen zijn aangegeven door middel van symbolen. Deze symbolen stellen in dit geval volgende temperaturen voor maar deze symbolen zijn niet gelimiteerd tot deze temperaturen :

Tl = 30 °C T2 = 44,5 °C T3 = 50 °C T4 = 60 °C T5 = 75 °C T6 = 80 °C T7 = 89 °C T8 = 132 °C T9 = 140 °C T10 = 190 °C Til = 205 °C T12 = 270 °C

Behalve het benutten van de afvalwarmte voor het opwekken van elektrische energie, wordt afvalwarmte ook rechtstreeks benut voor het opwarmen of afkoelen van vloeistoffen in het productieproces.

Zo wordt de hoofdkoelkringloop door de hulpkoelkringloop opgewarmd in warmtewisselaar 8, waarbij het koelmiddel van de hulpkoelkringloop op de juiste temperatuur T4 (60°C) gebracht wordt voor het condenseren van palmitinezuur in condensor 13.

Zo wordt de hulpkoelkringloop opgewarmd in warmtewisselaar 12, door middel van afvalwarmte die vrijkomt bij het koelen van het gefractioneerde stearinezuur, afgescheiden in condensor 18, waarna het gekoelde stearinezuur bij de gewenste temperatuur van T6 (80°C) naar de opslag gevoerd wordt.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een dergelijke werkwijze voor het converteren van afvalwarmte uit meervoudige bronnen in een productieproces voor het opwekken van elektrische energie en voor het rechtstreeks opwarmen van vloeistoffen tijdens het productieproces kan volgens verschillende varianten verwezenlijkt worden, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (13)

1. Productieproces met conversie van afvalwarmte uit meervoudige afvalwarmtebronnen daardoor gekenmerkt dat de afvalwarmte ten dele geconverteerd wordt naar elektrische energie door middel van een hoofdkoelkringloop (1), waarbij de afvalwarmte van meerdere afvalwarmtebronnen rechtstreeks en/of via één of meerdere intermediaire hulpkoelkringlopen (11) verzameld wordt in een hoofdkoelkringloop (1) voor het opwekken van elektrische energie.

2. Productieproces volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de hoofdkoelkringloop (1) afvalwarmte opneemt door rechtstreekse koeling van een eindproduct, en ook door koeling van een hulpkoelkringloop (11) die afvalwarmte van productiedeelprocessen opneemt.

3. Productieproces volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de productiedeelprocessen bestaan uit de thermische fractionering van vluchtige bestanddelen uit palmolie in een fractioneerpijp (19) met condensors (13,14), en uit de koeling van de gezuiverde fractioneerproducten door middel van een warmtewisselaar (12) .

4. Productieproces volgens conclusies 1 tot 3 daardoor . gekenmerkt dat de hulpkoelkringloop (11) een mengsel van water en ethyleenglycol bevat.

5. Productieproces volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de hulpkoelkringloop (11) afvalwarmte opneemt van fractionatiecondensors (13, 14) die gefractioneerde producten afzonderen.

6. Productieproces volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de gefractioneerde producten stearinezuur en palmitinezuur zijn.

7. Productieproces volgens conclusies 1 tot 6 daardoor gekenmerkt dat de hoofdkoelkringloop (1) rechtstreeks het gevormde eindproduct, gezuiverde palmolie, afkoelt via een warmtewisselaar (7).

8. Productieproces volgens conclusies 1 tot 7 daardoor gekenmerkt dat de hoofdkoelkringloop (1) een turbine (2) aandrijft, gekoppeld aan een elektrische stroombron(3) voor het opwekken van elektrische energie.

9. Productieproces volgens conclusies 1 tot 3 waarbij de hulpkoelkringloop (11) afvalwarmte benut voor het voorverwarmen van vloeistoffen in het productieproces.

•10,- Productieproces volgens conclusie 9 daardoor gekenmerkt dat de hulpkoelkringloop (11) de hoofdkoelkringloop (1) voorverwarmt via warmtewisselaars (8,9).

11.- Productieproces volgens conclusie 1 tot 3 daardoor gekenmerkt dat de hoofdkoelkringloop (1) de hulpkoelkringloop (11) voorkoelt via warmtewisselaars (8,9) .

12. Productieproces volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat de hoofdkoelkringloop (1) de hulpkoelkringloop (11) voorkoelt teneinde één of meer fractionatiecondensors (13,14) van het fractioneerproces te koelen via een warmtewisselaar (8).

13, - Productieproces volgens conclusie 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat de hulpkoelkringloop opgewarmd wordt in een warmtewisselaar (12), door middel van afvalwarmte die vrijkomt bij het koelen van het gefractioneerde stearinezuur afgescheiden in een condensor (14).