Sähköiset prosessilämmitysmenetelmät kemianteollisuudessa - rotodynaaminen lämmitin/reaktori

Thumbnail Image

Files

Garam_Matias_2025.pdf (1.04 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-09-03

Department

Major/Subject

Energia- ja konetekniikka

Mcode

ENG4000

Degree programme

Insinööritieteiden kandidaattiohjelma

Language

fi

Pages

29

Series

Abstract

Kemian- ja petrokemianteollisuus on saastuttavin yksittäinen teollisuuden ala. Tämä johtuu suurelta osin olefiinituotannosta, jota toteutetaan höyrykrakkaamalla esimerkiksi naftaa tai etaania. Höyrykrakkaus perustuu fossiilisten polttoaineiden polttoon, jonka seurauksena raaka-ainemateriaali lämpenee enimmillään hieman yli 1000 ℃:een lämpötilaan, minkä seurauksena syntyy kevyitä olefiineja. Perinteisen krakkausuunin toiminnassa syntyy jopa noin 300 miljoonan tonnin hiilidioksidipäästöt vuosittain. Coolbrook Oy -niminen yritys on 2020-luvulla kehittänyt rotodynaamista lämmitintä ja sen sovellusta rotodynaamista reaktoria, joka pystyy lämmittämään olefiinituotantoon vaadittavat prosessikaasut käyttämällä sähköä lämmitysprosessin ylläpitämiseen. Tämä kandidaatintyö käsittelee rotodynaamisen lämmittimen konseptia, rotodynaamisen reaktorin toimintaa ja tulevaisuutta, sekä myös vertailee vaihtoehtoisia sähköä hyödyntäviä lämmitysmenetelmiä kemianteollisuudessa. Rotodynaaminen reaktori pystyy shokkiaaltojen avulla kasvattamaan prosessikaasujen sisäistä energiaa, joka konvertoituu höyrykrakkaamisen vaatimiin lämpötiloihin. Lämmitysprosessi on rotodynaamisessa reaktorissa hyvin nopea ja energiahyötysuhteeltaan rotodynaaminen reaktori on huomattavasti parempi kuin perinteinen höyrykrakkausuuni. Rotodynaamisen reaktorin lämmitysprosessi on itsessään hiilineutraali, mutta sen käytön hiilineutraaliuus riippuu sähkön alkuperästä, niin kuin muissakin sähkölämmitysmenetelmissä. Rotodynaamiselle reaktorille vaihtoehtoisia sähköä hyödyntäviä lämmitysmenetelmiä voidaan joissain tapauksissa asentaa jo valmiina oleviin höyrykrakkausuuneihin, ja osa näistä menetelmistä on jo kaupallisessa käytössä. Tässä työssä pohditaan tekijöitä, jotka vaikuttavat sähköisen prosessilämmitysteknologian kaupalliseen potentiaaliin ja vertaillaan erityisesti täysin sähköllä toimivia prosessilämmitysmenetelmiä rotodynaamisen reaktorin kanssa. Haasteita rotodynaamisen teknologian kaupalliseen kehitykseen tuovat esimerkiksi infrastruktuurin muutokset ja sähkön käytön aiheuttamat kustannukset. Perinteisten fossiilisten polttoaineiden hintaan nähden sähkön hinta tuo vielä toistaiseksi ison haasteen sähkölämmityksen käyttöönotolle. Muiden sähkölämmitysvaihtoehtojen osalta haasteita tuovat myös esimerkiksi teknologiavalmius ja menetelmien modulaarisuus. Hyvän mahdollisuuden rotodynaamisen reaktorin tulevaisuuden käyttöön antavat sen tekninen kehittyneisyys sekä perinteisiin krakkausuuneihin verrattuna hyvä energiamuunnoshyötysuhde ja pienet investointikustannukset, jotka johtuvat reaktorin pienestä koosta ja toimintavarmuudesta.

Description

Supervisor

Holmberg, Henrik

Thesis advisor

Rönn, Kristian

Keywords

höyrykrakkaus, olefiini, TRL, energiamuunnoshyötysuhde

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202510077478

Collections

[kand] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG