Destillasjon og energiforbruk

Arbeidet vil gi bedre forståelse for hvordan integrerte destillasjonskolonner skal konstrueres og styres og kan føre til at teknologien vil bli mer utbredt. Den direkte virkningen vil bli redusert energiforbruk i industrien.

Destillasjon er den mest utbredte teknologien for separasjon. Dette er energikrevende prosesser, som står for en betydelig del av forbruket i prosessindustrien. Avhandlingen tar for seg direkte integrerte destillasjonskolonner.

For slike er det rapportert energibesparelser på 20-40 prosent i forhold til konvensjonelle løsninger. Men industrien har vært tilbakeholden med å ta teknologien i bruk, og usikkerheter ved design og regulering er oppgitt som hovedårsaker.

Halvorsen har utviklet nye metoder for å beregne minimum oppnåelig energiforbruk i multikomponent destillasjon, og disse metodene gir en ny og bedre forståelse av de karakteristiske egenskapene for integrerte destillasjonskolonner, og dermed bedre innsikt i hvordan de bør konstrueres og når teknologien er egnet.

For å oppnå det teoretiske minimum i praksis er det viktig at kolonnene styres korrekt, ellers vil uunngåelige forstyrrelser og endringer i råstoff føre til at hele den potensielle energibesparelsen går tapt. Det viser seg at valg av reguleringsstruktur er sentralt, og i avhandlingen er metoden "selvoptimaliserende regulering" undersøkt nærmere.

Resultatet viser at ved korrekte valg av variable som skal reguleres, kan det oppnås at prosessene alltid opereres optimalt, selv med de driftsforstyrrelser man må forvente i praksis i prosessindustrien. Et viktig resultat er at man normalt kan benytte konvensjonelle regulatorer som finnes i alle vanlige styresystemer.

Avhandlingen har tittelen Minimum Energy Requirements in Complex Distillation Arrangements (Minimum energibehov for integrerte destillasjonskolonner). Den er utført ved Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU, med professor Sigurd Skogestad som veileder. Arbeidet er utført med støtte fra Norges forskningsråd.