23/05/2018
Door Ad Spijkers
Om chemische mengsels in hun afzonderlijke bestanddelen te scheiden, wordt in de industrie gebruik gemaakt van energie verslindende destillatie. Onderzoekers van de Technische Universität Kaiserslautern ontwikkelen een camerasysteem dat het proces bewaakt
Bij destillatie worden vloeistoffen door verdampen en vervolgens condenseren van de damp in hun bestanddelen gescheiden. Een bekend voordeel is de raffinage van aardolie, waarbij de ruwe olie wordt gescheiden in zware stookolie, diesel, petroleum tot en met kerosine en benzine. Deze gangbare methode vergt veel energie.
De ingenieurs in Kaiserslautern ontwikkelen een techniek waarmee het energetisch rendement in de toekomst valt te verbeteren. Het is gebaseerd op een camerasysteem dat het proces in de gaten houdt. Destillatie in de chemische industrie gebeurt in scheidingskolommen waarin zogeheten schotels zijn ingebouwd die naar behoefte afzonderlijk zijn vormgegeven.
Camerasysteem
Bij destillatie ontstaan verontreinigingen omdat de vloeistof niet goed in de bestanddelen uiteenvalt. Verschillende factoren kunnen hiervan de oorzaak zijn, zoals een te hoge dampstroom, een te hoge druk of te weinig vloeistof in het systeem. Het kan gebeuren dat vloeistof en damp op de bodem worden vermengd, zodat veel druppels uit de vloeibare fase door de damp mee naar boven worden gesleurd. De druppels gaan mee tot de volgende schotel, waar ze blijven liggen. Bij de raffinage van ruwe olie kan zo bijvoorbeeld zware stookolie bij diesel terecht komen waardoor de chemische samenstelling hiervan verandert.
Het camerasysteem kan hier in de toekomst uitkomst bieden. De camera bevindt zich in een sonde, een buis uit roestvast staal die hem beschermt tegen de hete damp. De sonde wordt via een luik in de scheidingskolom geschoven. De camera krijgt door een glazen schijf een blik in het inwendige van de kolom. Om contrastrijke opnamen mogelijk te maken, is de belichting in een tweede toegang ondergebracht.
Het systeem kan op verschillende plaatsen in de scheidingskolom kan worden gepositioneerd. Op de beelden zien de technici hoe groot de druppels zijn of hoe snel ze worden gevormd. Met deze techniek kunnen ze parameters meten die voorheen niet te onderzoeken waren.
Software
De camera wordt aangestuurd via software die ook de beelden evalueert en daarbij het meesleuren bepaalt. Tot nu toe waren er geen onderzoeken hoe dit proces precies verloopt. De hier verzamelde data geen de onderzoekers onder meer in zicht hoe de parameters voor het proces anders moeten worden ingesteld.
In de toekomst zou de industrie de software kunnen gebruiken voor een automatisch regelsysteem dat tegenstuurt wanneer de meetwaarden afwijken van de norm. Het helpt ook verwarmingscapaciteiten te verlagen en daarmee de operationele kosten te verlagen. Bovendien kan met de techniek materiaal worden bespaard, wanneer bijvoorbeeld wordt aangetoond dat bepaalde scheidingstrappen niet noodzakelijk zijn of te groot gedimensioneerd zijn.
Het systeem is ontwikkeld door Markus Lichti (links) en Jonas Schulz (foto: TU Kaiserslautern/Thomas Koziel).