Energieffektivisering av førsteinndampers separasjonsprosess ved hjelp av membraner - en mulighetsstudie gjort for Chemring Nobel AS

Abstract

Chemring Nobel AS (CHN) produserer for tiden sprengstoff ved sitt anlegg på Sætre i Buskerud. Fremstillingen av sprengstoff er en risikabel prosess, og produksjonen er spredt utover flere ulike hus over et stort område ute ved Drammensfjorden. Et av disse husene er syregjenvinningsfabrikken (A-hus). Inn til syregjenvinningsfabrikken kommer en løsning bestående av eddiksyre, vann og løst sprengstoff. Denne løsningen splittes i løpet av prosessen i A-hus i sine respektive komponenter. Slik anlegget drives i dag, skilles eddiksyre og vann fra resten av fødingen ved hjelp av en inndamper. Per dags dato bruker CHN hvert år i overkant av tre millioner kroner på å produsere dampen som må til for å få til denne separasjonsprosessen. Denne kostnaden ønsker CHN å redusere, fortrinnsvis ved å installere membranfiltrering i syregjenvinningsfabrikken. Oppgaven er gitt av CHN, som ønsker å undersøke mulighetene for å installere membraner til å filtrere løsningen som kommer inn til syregjenvinningsfabrikken. I arbeidet med oppgaven er det fokusert på å finne ut hvor mye energi som kan spares ved å fjerne vann fra fødingen før inndamperen. Dette fordi vann krever ekstremt mye tilført energi for å fordampe, samtidig som inndamperen er nødvendig for å sikkert skille eddiksyre, som brukes igjen, fra sprengstoffet i fødingen. Det er også undersøkt om sprengstoffrester kan fjernes fra fødingen ved å filtrere med membraner som skiller eddiksyre fra sprengstoffmolekylene. Det er gjennomført litteratursøk for å finne relevant membranteori og artikler angående forskning tidligere gjort på membraner. I tillegg er membranprodusenter verden over sjekket og kontaktet for å høre om de har membraner som kan brukes i CHNs syregjenvinningsfabrikk. Konklusjonen med oppgaven er at det potensielt er mye energi å spare i syregjenvinningsfabrikken hos CHN. Selv om det per i dag ikke finnes produsenter som anbefaler å bruke deres membraner til å fjerne vann fra den sure fødingen, anbefales CHN å fortsette søket etter en passende membran, eventuelt starte et pilotforsøk med en eller flere membraner som er tilgjengelige i dag, for å se hvordan de reagerer på fødingen. Chemring Nobel AS (CHN) is today producing explosives at their plant at Sætre in Buskerud. The production of the explosives is a risky process. Due to the risk of explosion the production is spread over different houses in a relatively big area. One of these houses is the acid recovery factory. A solution of acetic acid, water and explosives enters this house. During the solution’s progress through A-house, it is separated into its different components. Today acetic acid and water is separated from the explosives by evaporation. To produce the steam needed for this separation process, CHN uses more than three million NOK every year. This is an expense CHN wants to reduce. Hopefully that is achievable if a membrane filtration system is installed in the acid recovery factory. The topic for this Master’s thesis is given by CHN, who wanted to explore their opportunity of installing membranes to filtrate the solution in the acid recovery factory. It has been focused on how much energy can be saved if water is removed from the solution before entering the evaporator. The reason for this approach is the high amount of energy needed for water to evaporate. To still be sure of the separation of acetic acid and the explosives, the evaporator is kept in the factory. It is also investigated if the solution can be filtrated through membranes to remove acetic acid and water away from the explosives and by this completely avoid the use of the evaporator. Searches for relevant membrane theory and scientific articles concerning research done on membranes have been done thoroughly. In addition to this, membrane producers all over the world have been contacted during the last few months to see if any of them can provide membranes usable in CHNs acid recovery factory. The conclusion to this Master’s thesis is that CHN potentially can save a lot of energy. Even though none of today’s membrane producers advice using their membranes for CHNs acid recovery factory, CHN is recommended to keep searching for a fitting membrane. They can also consider doing pilot testing on one or more of the membranes that are available now, to see how they react on the acetic solution in CHN’s factory.