kan superkritische oxidatie van zuiveringsslib een alternatief ... - Stowa

STOWA 2013-W02 kan superkritische oxidatie van zuiveringsslib een alternatief zijn voor superkritische vergassing?
experimenteel onderzoek naar de superkritische oxidatie van organische stoffen of voor
commerciële installaties die superkritische oxidatie toepassen. Temperaturen die bij
commerciële installaties worden toegepast liggen in de orde van grootte van 550 tot 650°C.
In de berekeningen wordt uitgegaan van 650°C. Gesteld wordt dat boven deze temperatuur
mogelijk corrosieproblemen kunnen ontstaan. De benodigde druk ligt in de orde van grootte
van 250 bar. Uit het literatuuronderzoek naar procescondities komt naar voren dat voor
een volledige oxidatie een zuurstofovermaat nodig is van 5 à 10%. In het algemeen wordt
de voorkeur gegeven aan het gebruik van zuivere zuurstof (vloeibare zuurstof) boven het
gebruik van luchtzuurstof. Verder wordt een buisvormige reactor als meest ideale reactor
beschouwd (kleinste volume, propstroom). De studie richt zich vooral op de vraag of het
systeem zelfvoorzienend kan zijn wat betreft de energiebehoefte. In het ontwerp wordt de uit
de superkritische reactor tredende vloeistofstroom met een temperatuur van 650°C gesplitst
in twee stromen: een voor de voorverwarming van de vloeistoffase die naar de reactor wordt
geleid en de ander voor opwekking van elektrische energie in een superkritische stoomturbine.
Gesteld wordt wel dat deze superkritische stoomturbines technisch mogelijk zijn maar
nog niet beschikbaar zijn. Deze bewering is momenteel echter achterhaald. Verder wordt
opgemerkt dat voor praktijk afvalwaterstromen het effluent uit de superkritische reactor,
dat nog opgeloste zouten en deeltjes kan bevatten, in feite niet geschikt is voor een dergelijk
wijze van stroomopwekking. Een van de andere systemen die mogelijk wel interessant is
voor toepassing is de Organic Rankine Cyle (ORC). Hierbij wordt een organische vloeistof als
werkmedium (in een gesloten systeem) gebruikt. Deze systemen zijn zeer flexibel wat betreft
capaciteit en temperatuurtraject waar ze kunnen worden toegepast. Ze zijn met name erg
geschikt voor de productie van elektriciteit uit gasvormige of vloeibare stromen bij relatief
lage temperaturen.
garcia-jarana et al (2012)
Het betreft hier een onderzoek naar de superkritische oxidatie van een N,N –Dimethylformamide
(DMF) en een onderzoek naar de superkritische oxidatie van een waterige
snijvloeistof. De superkritische oxidatie is uitgevoerd in het temperatuurgebied van 400 tot
450°C bij een verblijftijd van de vloeistof in de superkritische reactor van 10 seconden of
minder. Bij dit onderzoek is waterstofperoxide als zuurstof bron gebruikt. De belangrijkste
conclusie uit dit onderzoek is dat een meervoudig injectiesysteem van het oxidatiemiddel
betere resultaten geeft dan dosering via een injectiepunt.
kritzer en DinjuS (2001)
In dit artikel worden een aantal algemene problemen van superkritische oxidatie behandeld.
Met name corrosie en verstopping door zouten. Belangrijkste conclusie uit dit artikel is
dat om corrosieproblemen in het superkritisch gebied te voorkomen andere constructie
materialen nodig zijn dan voor het voorkomen van corrosieproblemen in het subkritische
gebied. Voor het subkritische gebied is titanium in het algemeen een geschikt materiaal in
afwezigheid van fluorionen. In het superkritische gebied zijn nikkellegeringen vaak geschikt.
Het voorkomen dat zouten neerslaan op reactorwand of in de toe- en afvoerleidingen naar
de reactor is mogelijk door precipitatie op een mobiele fase (in het geval van zuiveringsslib
zouden dat bijvoorbeeld de anorganische slibdeeltjes kunnen zijn). Wat betreft de kosten
van superkritische oxidatie wordt gewezen op de hoge kosten van de toevoer van zuurstof.
Verder wordt superkritische oxidatie gezien als een gecompliceerd proces, dat ook de nodige
procesregeling vereist alsmede een gekwalificeerde staf.
47