Проект eLECTRO интегрирует ротодинамический реактор для электрического крекинга пластика в олефины

Ниже представлен полный перевод и адаптация текста статьи на русский язык. Сохранены все цифры, даты, имена собственные и технические детали.

---

Перейти к содержанию

Benkei
Benkei в двух словах
Партнёры и экосистема
Обязательства
Поддержка
Разработка инновационной стратегии
Подготовка проектов и заявок на государственное финансирование
Развёртывание и управление
Обучение и коучинг
Проекты
Команда
Консультанты
Присоединиться к Benkei
Новости

Главная • eLECTRO: Электрифицированная конверсия пластиковых отходов в олефины и интеграция с последующими переделами

eLECTRO — европейский проект, финансируемый в рамках программы Европейского союза Horizon Europe по исследованиям и инновациям. Европейский вклад составляет около 14 миллионов евро. Проект объединяет 11 партнёров из 7 европейских стран и одной страны за пределами Европы — Южной Кореи. Координатором проекта выступает профессор Кевин Ван Гим из Гентского университета (UGENT). Проект стартовал в сентябре 2022 года и продлится до августа 2026 года.

eLECTRO (аббревиатура от Electrified conversion of plastic waste intro olefins & downstream integration — электрифицированная конверсия пластиковых отходов в олефины и интеграция с последующими переделами) направлен на демонстрацию технологической концепции, которая связывает пластиковые отходы с нефтехимической промышленностью, предлагая устойчивое, масштабируемое циркулярное решение с низким углеродным следом для производства олефинов и полиолефинов.

Контекст

1. Смешанные пластиковые отходы

В Европе ежегодно около 20 миллионов тонн смешанных пластиковых отходов (MPW) захоранивается на полигонах или сжигается. Термин «смешанные пластиковые отходы» относится к смеси различных типов пластиковых отходов в одном потоке для переработки (Рисунок 1). Типичными отходами являются смешанные многослойные упаковки из полиэтилена/полипропилена/полистирола (ПЭ/ПП/ПС) и отходы полистирола, также содержащие до 10% непластиковых материалов. MPW часто трудно перерабатывать, поскольку для разделения различных типов пластиков требуются передовые методы сортировки и обработки. Это объясняет, почему менее 10% пластиковых отходов перерабатывается, а остальное попадает на свалки или сжигается.

На европейском уровне целевой показатель переработки пластиковых отходов установлен на уровне 55% к 2030 году.

Пример смешанных пластиковых отходов. Изображение создано с помощью Copilot Designer.

2. Олефины

Олефин, также известный как алкен, — это тип углеводородного соединения, содержащего одну или несколько пар атомов углерода, связанных двойной связью. Олефины являются примерами непредельных углеводородов, то есть содержат по крайней мере одну двойную или тройную связь между атомами углерода. Их общая формула — CₙH₂ₙ, где «C» — атом углерода, «H» — атом водорода, а «n» — целое число. Эти соединения редко встречаются в природе, но могут производиться в больших количествах в промышленных процессах, таких как термический крекинг нефтяных фракций, каталитический крекинг с псевдоожиженным катализатором, паровой крекинг и гидрокрекинг. Олефины важны в нефтехимической промышленности, поскольку они служат основой для многих продуктов, включая пластмассы (например, ПЭ, ПП), моющие средства, клеи и другие.

При производстве одной тонны легких олефинов, таких как этилен и пропилен, выбрасывается примерно одна тонна CO₂. Такой высокий уровень выбросов в основном связан со сжиганием топлива, необходимого для обеспечения требуемой высокотемпературной теплоты реакции.

3. Переработка пластиковых отходов

Химическая переработка пластиков, которая превращает отходы в ценные химические вещества, в настоящее время не получила широкого распространения из-за ограниченного понимания процессов и значительных трудностей. Хотя теоретически возможно селективно разлагать пластики до мономеров с помощью каталитической деполимеризации, это непрактично для смешанных пластиковых отходов. Альтернативные методы, такие как каталитический крекинг и газификация, могут перерабатывать смешанные отходы, но требуют больших затрат энергии и капитальных вложений, давая при этом продукты с более низкой стоимостью, такие как синтез-газ. Тем не менее, пиролиз имеет потенциал, особенно в сочетании с паровым крекингом, поскольку он предлагает способ интеграции с существующей нефтехимической промышленностью за счёт производства высокоценных олефинов в более мягких условиях.

Проект eLECTRO

В этом контексте финансируемый ЕС проект eLECTRO продемонстрирует новую технологию, которая соединяет отрасли переработки отходов и нефтехимию, обеспечивая устойчивое и масштабируемое циркулярное решение с низким углеродным следом для производства олефинов и полиолефинов.

Цепочка создания стоимости проекта eLECTRO

Для этого будет использована комбинация инновационного модульного экструдера для оптимальной предварительной обработки пластиковых отходов и электрически нагреваемого реактора для каталитического пиролиза пластиковых отходов. Основным продуктом станет пиролизное масло из пластиковых отходов, которое будет использоваться в качестве сырья для паровых крекинг-установок. Проект протестирует технологию на различных потоках отходов, включая отходы из Республики Корея и Индонезии.

Методология eLECTRO

Современный модульный экструдер будет объединён с электрическим реактором для достижения каталитического пиролиза пластиковых отходов на уровне технологической готовности (TRL) 7. Получаемый основной продукт — пиролизное масло из пластиковых отходов — будет подаваться в паровые крекинг-установки.

В рамках eLECTRO паровой крекинг будет модернизирован с использованием ротодинамического реактора RotoDynamic Reactor™ (RDR) — ещё одной современной реакторной технологии, которая будет валидирована на уровне TRL 7. Благодаря RDR отпадает традиционная необходимость передачи тепла от нагревательных горелок через змеевики, содержащие реакционный газ. Вместо этого высокоскоростные лопасти ротора RDR генерируют тепловую энергию, непосредственно нагревая газ быстрее и эффективнее. В результате RDR демонстрирует значительно более высокую селективность по лёгким олефинам и повышает общую эффективность процесса.

Эти лёгкие олефины затем будут преобразованы в полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП), что подчёркивает техническую осуществимость химической переработки и использование пластиковых отходов в качестве циклического источника углерода.

Эта универсальная концепция обещает способствовать развитию надёжного промышленного симбиоза: предварительные оценки жизненного цикла показывают снижение выбросов парниковых газов на 90% по сравнению с современными технологиями. Учитывая объём пластиковых отходов, которые могут быть перепрофилированы, а также спрос на производимые материалы, ожидается, что экологическая выгода eLECTRO будет особенно значительной.

1. Партнёрство

eLECTRO объединяет междисциплинарный консорциум из 7 промышленных партнёров, 1 исследовательской и технологической организации и 3 университетов. Он состоит из 11 партнёров из 7 различных европейских стран и одной внеевропейской страны (Южной Кореи), как показано на следующем рисунке.

Карта консорциума eLECTRO.

UGENT
Гентский университет играет центральную роль в этом проекте и участвует во всех рабочих пакетах. С технической стороны Гентский университет участвует в оценке и детализации сырья, проектировании реакторов, предварительной обработке и улучшении катализаторов. Учёные работают над повышением ценности углеводородной смеси, проводят испытания на загрязнение (fouling) для сравнения пиролизного масла из муниципальных пластиковых отходов, а также занимаются электрифицированной конверсией углеводородной смеси. Университет также вносит вклад в создание и валидацию моделей, предоставляя модель коксообразования и детальные характеристики сырья. Кроме того, они сосредоточены на интеграции в энергосеть, экологической оценке, потенциале масштабирования и тиражирования, а также на разработке стратегий для решения сложных социальных проблем. Как координатор проекта, Гентский университет участвует в управлении и отвечает за распространение результатов, обучение, использование и коммуникацию. В проекте задействованы две лаборатории: Лаборатория химических технологий (LCT) и Центр устойчивого развития (CDO).

COOLBROOK
В ротодинамическом реакторе (RDR) паровой крекинг электрифицируется, и COOLBROOK отвечает за его оптимизацию, адаптацию и демонстрацию.

BOREALIS
BOREALIS отвечает за оценку методов повышения ценности пиролизного масла (py-oil) путём анализа его состава, подтверждение эффективности парового крекинга для пиролизных масел и разработку подходящих технологических режимов для процесса парового крекинга.

AristEng
Основные обязанности ARISTENG будут включать сбор исходных данных, проведение оценки жизненного цикла (LCA) созданного процесса и разработку альтернативных процессов для оптимизации.

PRYME
Основное направление деятельности PRYME — электрифицированная конверсия пластиковых отходов в пиролизные масла высокой чистоты. Они играют ключевую роль в совершенствовании пиролизного реактора, разработке и проведении экспериментов совместно с другими партнёрами и доведении демонстрации до уровня TRL 7. Кроме того, PRYME принимает активное участие в управлении проектом.

LABORELEC
Engie Laborelec возглавит исследование по интеграции в энергосеть и утилизации отходящих газов. Engie Lab CRIGEN будет поддерживать LBE (Laborelec) по вопросам моделей циркулярной экономики.

AVGI
AVGI участвует в технико-экономической оценке, масштабируемости и тиражировании. AVGI также разработает прогнозную имитационную модель для ротодинамического реактора.

POLITECNICO DI MILANO (POLIMI)
POLIMI создаст кинетические модели для детального описания термического разложения распространённых полимеров, содержащихся в муниципальных пластиковых отходах (ПП, ПЭ, ПС, ПВХ, ПЭТ, ПА), прогнозирования скоростей деградации и образования побочных продуктов. Кроме того, POLIMI разработает модели последующих газофазных реакций для определения оптимальных условий в реакторе. Оптимизационный инструмент POLIMI позволит приближённо оценивать свойства сырья, используя полный спектр полимеров с валидированными моделями деградации. В конечном итоге POLIMI намерен уточнить технологические условия и конструкцию системы для четырёх различных видов сырья из четырёх стран.

Университет Аристотеля в Салониках (AUTH)
AUTH отвечает за каталитическое улучшение сырого пиролизного масла из пластиковых отходов (py-oil) для улучшения его состава и свойств с целью использования в последующем электрифицированном паровом крекинге.

VTT
Основная роль VTT в этом проекте связана с предварительной обработкой с использованием технологии MODIX и подачей гетерогенного сырья из смешанных пластиковых отходов (MPW) в процесс пиролиза с повышенной технико-экономической ценностью.

Гентский университет Global Campus (UGKOR)
UGKOR поставляет и анализирует образцы смешанных пластиковых отходов, а также проводит технико-экономические оценки и коммуникационные инициативы для тиражирования результатов в Республике Корея (ROK).

2. Цели

В центре внимания eLECTRO — потоки пластиковых отходов, которые в настоящее время не перерабатываются, а сжигаются или захораниваются на полигонах, включая сложные многослойные пластики и смеси ПЭ/ПП/ПС.

Основная цель eLECTRO — валидировать инновационную технологию, которая устраняет разрыв между секторами управления отходами и нефтехимией, предлагая им устойчивый, масштабируемый циркулярный подход с низким углеродным следом для производства олефинов и полиолефинов.

Чтобы усилить влияние eLECTRO, мы демонстрируем глобальную воспроизводимость и экономическую целесообразность концепции с использованием отходов из Республики Корея и Индонезии, а также реализуем комплексную стратегию обучения нового поколения инженеров и техников, специализирующихся на управлении отходами.

3. Ожидаемые результаты

Проект eLECTRO намерен усовершенствовать режимы работы модульного экструдера для масштабирования пиролизных реакторов, что позволит достичь полной конверсии смешанных пластиковых отходов в высококачественное пиролизное масло. Ключевая цель — достижение цикличности за счёт получения значительных объёмов высококачественных циркулярных углеродных ресурсов. В основе eLECTRO лежит использование электрической энергии: мы планируем эксплуатировать электрифицированные пиролизные печи совместно с RDR для парового крекинга.

Для достижения этой цели необходимо отточить стратегию электрификации, включающую интеграцию с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ), и изучить возможность использования остаточных H₂/CH₄, образующихся на месте, для компенсации электроэнергии. Ожидается, что эти меры приведут к сокращению выбросов CO₂ до 90% при производстве олефинов; этот вывод будет подтверждён комплексной оценкой жизненного цикла (LCA) и экологической экспертизой.

Кроме того, инициатива направлена на содействие образовательному росту путём активного вовлечения студентов и сотрудников в этот трансформационный процесс и создания учебных материалов, нацеленных на достижение промышленного симбиоза.

Участие Benkei

В проекте eLECTRO роль Benkei заключается в том, чтобы быть надёжным партнёром, поддерживающим консорциум в достижении намеченных целей посредством эффективного управления проектом и активной поддержки коммуникационных мероприятий. На данный момент Benkei создал веб-сайт проекта и управляет его аккаунтами в социальных сетях. В этом проекте Benkei представляет Жан ЭРИССОН.

Более подробная информация о eLECTRO:
https://electro-project.eu/
https://www.benkei.eu

Этот проект получил финансирование в рамках исследовательской и инновационной программы Европейского союза Horizon Europe по грантовому соглашению № 101058412 (HORIZON-CL4-2021-TWIN-TRANSITION-01). Однако выраженные взгляды и мнения принадлежат только автору(ам) и не обязательно отражают точку зрения Европейского союза или HADEA. Ни Европейский союз, ни грантодающая организация не могут нести ответственность за них.

Наверх

Источник

Источник

Теги

• #Электрификация
• #Крекинг
• #RDR
• #Олефины
• #eLECTRO

Источник: https://www.benkei.eu/electro/

#Электрификация #Крекинг #RDR #Олефины #eLECTRO