Nader onderzoek enkele technieken

Er is voor een aantal technieken gekozen die op grond van de te verwijderen componenten, bijvoorbeeld fijnstof en verzurende componenten (zoals NO_x) of door de ontwikkelingen in de afgelopen jaren extra in de belangstelling staan.

Veel van de informatie die relevant is voor de factsheets is ook in de factsheets verwerkt. Het deel van de informatie dat minder goed in de factsheets geplaatst kan worden, is hieronder opgenomen per techniek.

De emissiegetallen die in de factsheets staan vermeld zijn vooral gebaseerd op literatuurdata. Deze zijn steekproefsgewijs gecontroleerd door praktijkgegevens op te vragen bij een aantal provincies en bedrijven en deze te vergelijken met de informatie in de factsheets.

• Stoffilter

• Actief kool filter

• Biologisch filter

• Biotrickling

• SCR

• Oxicator

• Praktijktoetsing van emissies

Stoffilters

Doekfilter

Het doekfilter is al lang een bekende, wijd verspreide en bewezen technologie binnen de industrie om stof en stofgebonden componenten zoals metalen af te vangen. Er zijn op dit moment ontwikkelingen die een breder toepassingsgebied mogelijk maken. Er is nu standaard de mogelijkheid om doekfilters te kunnen coaten met PTFE (Teflon) om zodoende gebruik te kunnen maken van de goede eigenschappen van Teflon (net als een antiaanbaklaag in koekenpannen). Daarnaast zijn er mogelijkheden om doeken te coaten om ze olie- en waterafstotend te maken. De juiste doekkeuze zal altijd afhangen van het specifieke proces waaruit de lucht gereinigd dient te worden omdat dit de eigenschappen van de vervuiling bepaalt.

De keuze om een doek te coaten of een ander type vezel te nemen hangt dus af van de specifieke procesparameters. In de voedingsmiddelenindustrie worden gecoate doeken toegepast waarbij de coating bedoeld is om de vezels zo glad mogelijk te maken. Dit dient er voor om zo min mogelijk kleverige producten (voedingsresten) in het filter achter te laten, in verband met de hygiëne en om schimmelvorming te voorkomen.

Binnen de metaalindustrie is men in Nederland ook op zoek naar een verbeterde toepassing van een doekenfilter. Door toepassing van een doekfilter achter een sinterfabriek kan de uitstoot van zware metalen en stof uit de installatie aanzienlijk verminderen. In Oostenrijk en Duitsland worden deze systemen al toegepast. Deze technieken wijken niet af van het principe en de techniek die in de factsheets worden beschreven. Hierbij is op uitgebreide schaal ervaring opgedaan met verschillende doeksoorten (Bakker, PNH Studierapport nieuwe reinigingstechnologie rookgassen Sinterfabriek, september 2008).

Keramische - metaal filters en multicyclonen

Een aantal leveranciers heeft de keramische filters geschrapt uit het aanbod vanwege de geringe vraag. Men maakt tegenwoordig veelal gebruik van vezelfilters omdat het vaak voordeliger is temperaturen in processen omlaag te brengen en gebruik te maken van de meer conventionele technieken.

Soms kan de vervuiling bij variabele belasting een probleem zijn bij schoonmaken en de werking van een keramisch filter. Sommige leveranciers maken in situaties met ongunstige omstandigheden bij voorkeur gebruik van multicyclonen omdat de werking hiervan als zeer robuust wordt ervaren. Bovendien kunnen zeer kleine fracties worden afgevangen door het na elkaar schakelen van meerdere cyclonen.

Filterinstallaties voorzien van gesinterde, metalen filtermedia

Automatisch reinigbare ontstoffingsfilters voorzien van gesinterde metalen filtermedia zijn geschikt voor processen waarbij conventionele, synthetische filtermaterialen niet meer toepasbaar zijn vanwege de hoge bedrijfstemperatuur (> 300 ºC). Welke constructiematerialen geschikt zijn, is afhankelijk van de samenstelling van het procesgas waaraan het wordt blootgesteld. De meest gangbare materialen zijn RVS 304, RVS 316, Inconel, Hastelloy en Fecralloy.

De voordelen van gesinterd metalen filtermedia zijn:

• toepasbaar bij temperaturen tot 1.000 ºC.
• geschikt voor processen waarbij thermische en mechanische fluctuaties plaatsvinden.
• hoge mate van chemische resistentie.
• emissiereductie tot < 1 mg/m₀³ haalbaar.
• goed reinigbaar door middel van perslucht, stikstof of procesgas (afhankelijk van de samenstelling).
• lage drukval door hoge porositeit van het filtermateriaal.
• hoge mate van betrouwbaarheid en zeer lange standtijden.

Gesinterd metalen filtermedia zijn relatief kostbaar in vergelijking met synthetische filtermaterialen, maar vanwege de specifieke eigenschappen worden gesinterd metalen filterelementen vooral voor zwaardere industriële toepassingen gebruikt op raffinaderijen en op petrochemische plants, waar aan veiligheid en betrouwbaarheid zeer veel waarde wordt gehecht.

Een specifieke toepassing van gesinterd metalen filtermedia is de filtratie van fijne katalysatorstofdeeltjes die via schoorstenen op raffinaderijen worden uitgestoten. Een katalysator wordt onder andere gebruikt in FCC units (Fluid Catalytic Cracking), een conversie-unit die olie omzet in waardevolle producten zoals benzine en lichte olefinen. Veel raffinaderijen zijn voorzien van een afgasreinigingssysteem gebaseerd op vooral cyclonen. Maar de eisen die aan de uitstoot van onder meer katalysatorstof op raffinaderijen worden gesteld, worden steeds strenger. Raffinaderijen wereldwijd moeten hun zogeheten FCC 'stack'-emissies aanpassen aan de lokaal geldende milieueisen. Op deze specifieke toepassing zijn al meerdere gesinterd metalen filtersystemen geplaatst die al lange tijd succesvol in bedrijf zijn en ontworpen zijn voor standtijden van minimaal 4 tot 5 jaar, zonder ongeplande stops.

Elektrofilter

Een elektrofilter kan in principe lage emissies voor fijnstof halen. Toch zou de vraag naar het elektrofilter de laatste jaren afgenomen zijn. Omdat de emissienormen voor fijnstof steeds strenger worden en het elektrofilter in bepaalde situaties, bijvoorbeeld tijdens storingen, toch een open doorlaat is. Om dit tegen te gaan zal er een filter achter het elektrofilter moeten worden geplaatst. Volgens de leveranciers is het dan praktischer alleen een ‘dedicated’ filtersysteem te plaatsen. Elektrofilters worden veelal op maat geleverd en geïnstalleerd en worden jaren na gebruik nog geoptimaliseerd voor de specifieke bedrijfsomstandigheden van dat moment.

Roterende deeltjes afscheider (RDS)

De RDS is in zeer verschillende situaties toegepast, waarbij een goed rendement bij lage investeringen worden geclaimd. Het rendement heeft bijna hetzelfde niveau als de ESP maar de kosten zijn significant lager. Er is momenteel geen vaste leverancier, alleen een licentiehouder. De informatie over de RDS is als een variant van de cycloon opgenomen in de factsheets.

Actief koolfilter

Toepassingen en markt

De chemische sector is een brede actuele markt met vele verschillende soorten emissies. Op dit moment zijn er vragen vanuit de styreenverwerkende industrie. Oplossingen zijn op maat, en vragen worden met de bestaande actief kool technieken opgelost (zie factsheet actief kool). De markt voor emissies naar de lucht is verder ook heel divers en varieert van toepassingen bij de bulkchemie, tot geuremissie bij bakkerijen, en ontzwaveling voor gasmotoren bij rwzi’s en de agrarische sector.

Uitvoeringsvormen

Voor de kleinere toepassingen vindt er veel verkoop plaats van de plaatvormige units (NORITHENE) en verhuur van 2 m³-units. Een andere uitvoeringsvorm van het actief koolfilter is de concentrische cilinder, waarin het te reinigen gas in de kern van de cilinder binnenkomt en het koolbed dat zich in de buitenste ring bevindt doorstroomt. De uitvoeringsvorm en constructie wordt door leveranciers verzorgd, zoals een leverancier van doseerapparatuur voor o.a. actieve poederkool injectie. Soms wordt actieve kool gerecycled. Maar in de luchtmarkt, vooral toepassing van kleinere units, wordt 90% van de gebruikte actieve kool niet gerecycled.

Actief kool wordt ook gebruikt in ‘vapour recovery’ systemen (zie factsheets overige technieken), om bijvoorbeeld vluchtige organische stoffen terug te winnen bij de verlading van benzine. Dit is een techniek die al meer dan tien jaar wordt toegepast.

In de Verenigde Staten is de toepassing van actief kool bij elektriciteitscentrales in ontwikkeling, in verband met strengere wet- en regelgeving gericht op vermindering van de emissies van kwik.

Verbeteringen van techniek en ontwikkelingen

De ontwikkelingen gaan in het algemeen langzaam en zijn niet revolutionair te noemen. Belangrijke ontwikkelingen hebben vooral te maken met verbeteringen op het gebied van impregnatie (chemische behandeling om de selectiviteit van adsorptie aan de kool te bewerkstelligen), reactiekinetiek (snelheid van reactie) van de kool, dan wel custom made producten.

Rendement en emissies

Rendementen variëren afhankelijk van de vraag en toepassing tussen de 70 en >99%. Een voorbeeld is de verwijdering van Methylethylketon (MEK) bij de olie en gasindustrie (> 99%). Maar ook hogere rendementen kunnen worden gehaald als dat gewenst is, zoals bij de kwikverwijdering bij LNG (99,99%).

Kosten

De investeringskosten liggen in de ordegrootte van ongeveer € 6.000 m₀³/uur. De operationele kosten zijn zeer situatiespecifiek (belading van de kool, debiet, ingangsconcentratie, component, retrofit situatie, enzovoort). Maar er kan een range voor de kosten worden aangegeven. Voor gerecyclede kool kan € 1.000 per ton, en voor niet-gerecyclede kool kan € 1.500 per ton worden gerekend.

Biologisch filter

Er zijn geen grote innovaties bij biologische filters doorgevoerd de laatste jaren. De belangrijkste verandering is dat het toepassingsgebied verder is uitgebreid.

Markt en toepasbaarheid

Er kan onderscheid worden gemaakt tussen mesofiele en thermofiele toepassingen. Mesofiele systemen werken tussen 15 – 50 graden en thermofiel tussen 50 – 60 graden. Thermofiele toepassingen zijn gevoeliger voor temperatuurschommelingen.

Als de temperatuur boven de 60 graden uitkomt, zal het biologische leven snel afnemen (pasteurisatie van het bed). Bij mesofiele toepassingen zijn temperatuurschommelingen minder ernstig. De effectiviteit zal wel korte tijd afnemen, maar het filter zal zich wel herstellen. Kunststofpakkingen zouden momenteel in de markt niet (veel) meer toegepast worden.

Verbeterpunten

De techniek kan verder worden verbeterd door opstarttijden van de techniek te verkleinen en door een verbeterde vastlegging van zwavel in de bedden.

Biotrickling

Sectoren en beschikbaarheid

Biotrickling is een gunstig alternatief voor naverbranders als de VOS-emissies laag en discontinue zijn. Naverbranders zijn veelal gunstiger als de concentratie van VOS in de afgassen hoger is dan 1 -2 g/m₀³. Voor een goede werking van de installatie moet het ontwerp daarvan worden toegesneden op de operationele omstandigheden, nutriëntenoplossing en toepassingsgebied. Het toepassingsgebied en het te behalen rendement is sterk afhankelijk van de specifieke te verwijderen componenten.

Voor- en nadelen milieu

Bij toepassing voor VOS is de waterspui gering. Bij toepassing voor H2S-verwijdering is de waterspui groter om verzuring tegen te gaan. Als afvalproduct komt dan een waterige zwavelzuur vrij.

Rendementen

De rendementen van de biotrickling filters (of bio-towers) varieren zeer naar gelang het type te verwijderen koolwaterstof, geur (ruim 70%) of zwavel verbinding (van 15% voor dimethyl sulfide tot ruim 90% voor zwavelwaterstof). Voor referenties en meer informatie wordt naar de desbetreffende sheet verwezen.

SCR

De verbeteringen en ontwikkelingen van deze techniek gaan langzaam en zijn niet revolutionair te noemen. Wel hebben er verbeteringen plaatsgevonden met betrekking tot de levensduur van de katalysator en het verminderen van NH3-slip (NH3-emissie) door aanpassingen op het gebied van de meet- en regeltechniek en het toepassen van een bepaald type katalysator (red kat; ammoniakkiller).

De rendementen zijn iets geoptimaliseerd en variëren van 90-94%. Typische emissies voor NO_x bij stookinstallaties zijn 40 mg/m₀³ .

Als hulpstoffen worden 25% ammoniakoplossing of maximaal 40% ureum-oplossing gebruikt. Met het oog op de veiligheid wordt nog steeds bij voorkeur ureum gebruikt, omdat de veiligheidsvoorzieningen aanzienlijke kosten met zich mee kunnen brengen.

Het toepassingsgebied is de laatste tien jaar breder geworden en heeft zich vooral ook gericht op de ontwikkelingen op het gebied van toepassingen van biogas.

Oxicator

Deze techniek is gebaseerd op katalytische oxidatie van VOS waarbij de katalysator wordt verhit door middel van magnetrongolven. Door gebruik te maken van magnetrongolven is het systeem energie efficiënt. De informatie hierover staat verder vermeld als variant op de factsheet katalytische naverbrander.

Praktijktoetsing van emissies

De emissiegetallen die in de factsheets staan vermeld zijn vooral gebaseerd op literatuurdata. Deze zijn steekproefsgewijs gecontroleerd door praktijkgegevens op te vragen bij een aantal provincies en bedrijven en deze te vergelijken met de informatie in de factsheets. Een overzicht van deze gegevens, de technieken, emissies en type bedrijven, is terug te vinden in Praktijkdata van emissies (doc, 39 kB).

Voor ongeveer de helft van de getoetste emissiewaarden geldt dat deze binnen de range liggen van emissiegrenzen zoals die in de factsheets per techniek opgegeven zijn. Voor een ander deel van de emissiewaarden uit de meetrapporten geldt dat deze soms moeilijk te vergelijken zijn met de emissiewaarden uit de factsheets, bijvoorbeeld omdat de situatie (al dan niet in combinatie met de af te vangen component) te specifiek is.

Het andere deel van de beschouwde emissies valt buiten de range (tot 100%) van emissies die in de factsheets staan. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn als er verschillende eenheden voor de emissies worden gebruikt in de vergunning. Om deze reden wordt geadviseerd om de in de factsheets gegeven emissiewaarden met de nodige voorzichtigheid toe te passen. De restemissies zijn indicatief bedoeld, zijn sterk afhankelijk van de praktijksituatie en zijn bedoeld als een richtpunt voor wat haalbaar is.