Auswahl von Steuerventilen für die SAF-Produktion

Zur Leseliste speichern Veröffentlicht von Poppy Clements, Redaktionsassistentin Hydrocarbon Engineering, Mittwoch, 30. August 2023, 12:00 Uhr

Grüner oder nachhaltiger Flugtreibstoff (SAF) ist ein erneuerbarer Ersatz für die fossilbasierten Flugtreibstoffe, die in der Vergangenheit die meisten Flugzeuge angetrieben haben. SAF ist ein direkter Ersatz für Standard-Flugtreibstoff, wird jedoch aus nachhaltigen Rohstoffen hergestellt und weist daher im Laufe seiner Lebensdauer eine erhebliche Reduzierung der CO2-Emissionen auf. Obwohl es derzeit teurer ist als Flugtreibstoff auf fossiler Basis, bietet SAF sowohl Herstellern als auch Luftfahrtunternehmen eine Reihe von Gutschriften für grüne Treibstoffe an, sodass die Produktionsraten rasch steigen.

Ähnlich wie bei grünem Diesel gibt es bei SAF Prozessunterschiede, die die Steuerventile in den Umwandlungseinheiten vor erhebliche Herausforderungen stellen können. In diesem Artikel wird der SAF-Produktionsprozess erläutert und Vorschläge zur Auswahl der besten Steuerventile für schwierigere Anwendungen gegeben.

Während der erste Flug mit biobasierten Flugkraftstoffen im Jahr 2008 stattfand, wurde SAF erst 2011 zu einem zugelassenen Kraftstoffersatz, als ASTM International kommerziellen Fluggesellschaften offiziell erlaubte, bis zu 50 % bestimmter Biokraftstoffe ihrem herkömmlichen Flugzeugtreibstoff beizumischen. Seitdem ist eine große Anzahl biologisch gewonnener Flugkraftstoffe auf den Markt gekommen und wird von immer mehr Fluggesellschaften genutzt. Bis zum Jahr 2022 wurden auf 450.000 Flügen eine Kombination aus nachhaltigen Kraftstoffen verwendet, obwohl der Preis für diese Produkte bis zum Dreifachen der Kosten für Flugkraftstoff auf Kerosinbasis betragen kann.

SAF unterscheidet sich von anderen biobasierten Flugkraftstoffen darin, dass es von einem Dritten zertifiziert werden muss, um zu überprüfen, ob der Kraftstoff bestimmte ökologische, soziale und wirtschaftliche Gesichtspunkte erfüllt. Dies erhöht zwar die Produktionskosten, hat jedoch zu einer starken Produktnachfrage geführt, da Herstellern und Verbrauchern eine Reihe staatlicher Kredite für die Produktion und Verwendung des Kraftstoffs angeboten werden.

Während es technisch möglich ist, SAF aus einer Vielzahl von Rohstoffen herzustellen, darunter zuckerhaltige Pflanzen, Algen und sogar Holzbiomasse, stammt der größte Teil des derzeit produzierten SAF aus dem Lipidumwandlungsprozess. Für die anderen Wege wird derzeit intensiv geforscht, aber die Ähnlichkeit der Lipidumwandlung mit dem Hydrotreating/Cracking in der Raffinerie macht es relativ einfach, bestehende Raffinerieanlagen für die Produktion von SAF umzuwidmen. Lipidrohstoffe für die SAF-Herstellung sind vor allem Altspeiseöl, ölhaltige Pflanzen (wie Raps, Carinata, Sojabohnen usw.) und Talg.

Bei der Lipidumwandlung werden Rohstoffe verwendet, die bereits erhebliche Mengen an Öl enthalten. Daher sind die chemischen Verarbeitungsmethoden und -geräte in der Raffinerieindustrie vertraut und gut verstanden.

Unabhängig vom verwendeten Weg erfordern nahezu alle SAF-Rohstoffe eine Art Vorbehandlung, um die Ausgangsstoffe zu verfeinern, aufzuspalten und in die üblichen Zwischenprodukte umzuwandeln, die die nachgeschalteten Hydrotreater-Verarbeitungseinheiten versorgen. Diese Vorbehandlungsprozesse sind je nach dem jeweiligen Ausgangsmaterial sehr unterschiedlich, aber im Allgemeinen zielen alle Vorbehandlungsprozesse darauf ab, Verunreinigungen zu beseitigen, die die Reaktorkatalysatoren vergiften können, und das Ausgangsmaterial chemisch in gemeinsame und konsistente Zwischenprodukte aufzuspalten, um den Hydrotreater-Abschnitt zu versorgen.

Nach der Vorbehandlung werden die SAF-Zwischenprodukte einem Hydrotreating-Prozess zugeführt, der dem in den meisten Raffinerien verwendeten sehr ähnlich ist. Mehrere verschiedene Lizenzgeber bieten Konvertierungsmethoden an. Der Ecofining-Prozess von Honeywell umfasst einen Desoxygenierungsreaktor, gefolgt von Deisomerisierung und Hydrocracken sowie einen Produkttrennungsabschnitt zur Herstellung von leichten Kraftstoffen, grünem Diesel und SAF.

Ein weiterer Lipidumwandlungsprozess nutzt den Axens Vegan HVO-Prozess, um den Rohstoffen Sauerstoff zu entziehen und das resultierende Zwischenprodukt einer Hydrobehandlung zu unterziehen, um SAF, grünen Diesel und Naphtha herzustellen.

In jedem dieser Prozesse gibt es bestimmte kritische Ventile, die äußerst wichtig sind, besonders anstrengenden Betriebsbedingungen standhalten müssen oder beides. Obwohl es in vielerlei Hinsicht dem Standard-Hydrocrackverfahren ähnelt, gibt es Unterschiede, die die SAF-Produktion vor Herausforderungen stellen. Die Zwischenprodukte neigen dazu, korrosiver und klebriger zu sein als bei herkömmlichen Rohstoffen, und sie neigen zu Paraffin- und/oder Wachsablagerungen. Der Prozess erfordert außerdem deutlich mehr Wasserstoff, was zu höheren Prozessdrücken und -temperaturen führt. Schließlich schwankt die Qualität des Zwischenfutters tendenziell, sodass die Reaktionschemie beeinträchtigt wird und weniger konsistent ist. All diese Probleme können die Prozesssteuerung erschweren und den Bedarf an ständiger Wartung und Intervention erhöhen, um den Betrieb der Anlage aufrechtzuerhalten.

Die Auswahl der richtigen Steuerventile für diese Dienste ist von entscheidender Bedeutung, da die richtige Auswahl die Zeit zwischen Ausfällen verlängern und die Betriebszeit erhöhen kann. Die anspruchsvolleren Anwendungen werden im nächsten Abschnitt dieses Artikels besprochen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich in der Augustausgabe 2023 des Magazins Hydrocarbon Engineering veröffentlicht. Um den vollständigen Artikel zu lesen, melden Sie sich an oder registrieren Sie sich für ein kostenloses Abonnement.

Geschrieben von Scot Bauder und Janelle Prusha, Emerson.

Lesen Sie den Artikel online unter: https://www.hydrocarbonengineering.com/special-reports/30082023/control-valve-selection-for-saf-produktion/

Aadam F. Aryan, Distillation Equipment Company Ltd, Großbritannien, erörtert die Auswahl geeigneter Zufuhranordnungen für Zweiphasenzuführungen und listet mehrere industrielle Beispiele auf.

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