Abwärmenutzung bei der Chloralkali-Elektrolyse
Die CABB GmbH stellt am Standort Gersthofen das chemische Vor- und Zwischenprodukt Monochloressigsäure (MCE) für die Pharma-, Lebensmittel-, Agrar- und Kosmetikindustrie her. Im Rahmen des Energiemanagements werden seit Jahren systematisch Maßnahmen zur Effizienzsteigerung entwickelt.
| Methode: | Abwärmenutzung bei der Chloralkali-Elektrolyse zur Solevorwärmung |
| Branchentyp: | Chemieindustrie |
| Standort: | Bayern |
| Unternehmen: | CABB GmbH |
| Verfahren: | Thermische Verfahren (Monochloressigsäure-Herstellung) |
Ausgangszustand
Für die Chloralkali-Elektrolyse wird ein Reinsolesystem sowie ein Reinstsolesystem zur Herstellung, Aufbereitung und Reinigung einer Kochsalzlösung (Sole) betrieben. Die notwendige Vorwärmung der Reinsole von ca. 61 °C auf 70 °C ist ein großer Energieverbraucher und erfolgt durch Einsatz von Frischdampf. Der Dampf wird von einem Energie- und Infrastrukturdienstleister (MVV Energie) bezogen und wird vorrangig über die Verbrennung von Ersatzbrennstoff erzeugt.
Im Jahr 2020 wurde eine Pinch-Analyse im CABB-Produktionswerk in Gersthofen erstellt. Diese hatte das Ziel, für eine energetische Optimierung vorhandene Abwärmequellen und passende Wärmesenken betriebsübergreifend zu identifizieren. Die geeignete Wärmequelle musste dem erforderlichen Temperaturniveau für die Vorwärmung der Reinsole entsprechen, gleichzeitig sollte auch der Energiebedarf möglichst vollständig gedeckt werden. In einem benachbarten Betriebsteil konnte der bestehende Wasserkreislauf zur Kühlung der Reaktoren zur Monochloressigsäure (MCE)-Herstellung sowie einer der vorhandenen Kopfkühler dieser Reaktortürme als Wärmequelle ausgemacht werden.
| Angaben zum Projekt | ||
| Energieeffizienz | Senkung des Energieverbrauchs | 10 GWh/a Dampf 25 MWh/a Strom |
| Prozentuale Energieeinsparung | 24 % bezogen auf den Dampfbedarf des Standorts
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| Klimaschutz | CO2-Einsparung | 2.000 Tonnen CO2e / Jahr[1] |
| Wirtschaftlichkeit | Investitionen | 2,1 Mio. Euro mit Förderung |
| Amortisationszeit | 5,5 Jahre unter Berücksichtigung der Förderung | |
| Förderung | Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz (EEW): Modul 5, Förderwettbewerb | |
[1]Emissionsfaktor wird vom Versorger mit 0,15 t CO2/t Dampf ausgewiesen. Stromversorger weist Stromkennzeichnung mit 639 g CO2/kWh Strom aus
Maßnahmen
Die Abwärmequellen aus dem bestehenden Warmwasserkreislauf zur Kühlung der Reaktoren zur Monochloressigsäure (MCE)-Herstellung sowie einer der vorhandenen Kopfkühler dieser Reaktortürme (Temperatur der gemischten Abwärme: 85 °C) wurden mit der Reinsolevorwärmung verbunden. Zur Wärmeübertragung wurde ein Rohrbündel- Wärmeübertrager mit einer Leistung von insgesamt 1.000 kW eingesetzt. Die Reinstsolebeheizung wurde separiert. Damit wurden die Rohrleitungswege verkürzt und notwendige Kühlung der Reinstsole konnte an einem der vorhandenen Elektrolyseure vermieden werden.
Die Abwärmenutzung führt zu einer Dampfeinsparung von ca. 10 GWh/a im Solesystem sowie im Betrieb zur MCE-Herstellung zu einer Kühlwasserreduktion (Flusswasser) in Höhe von ca. 240.000 m³/a. Zusätzlich wurde durch den Einsatz eines Frequenz-Umrichters der Stromverbrauch zur Förderung der Reinsole um 25 MWh/a gesenkt. Die notwendigen Installationen fanden 2024 statt.
Der Dampfbedarf wird messtechnisch erfasst, gleichzeitig findet ein Abgleich mit der übertragenen Abwärmeleistung (Messung Volumenstrom sowie Vor- und Rücklauftemperaturen) statt. Zusätzlich wird durch den Einsatz eines Frequenz-Umrichters der Stromverbrauch zur Förderung der Reinsole um 25 MWh/a gesenkt. Die Stromaufnahme der Reinsolepumpe wurde vor und nach Einsatz des Frequenzumrichters gemessen und dann über die Betriebslaufzeit der jährliche Strombedarf abgeschätzt.
Die notwendigen Installationen zur Umsetzung der Maßnahmen fanden 2024 statt.