Concurrentie met denkkracht

De laatste keer dat ExxonMobil in België een volledig nieuwgebouwde chemische fabriek in gebruik nam, was in 1977. Betekent dit dat het in ons deel van de wereld al lang niet meer de moeite loont om in chemische installaties te investeren? Niets is minder waar. Sinds die fabriek, de Meerhout Polymers Plant (MPP), er staat, is de productiecapaciteit fors uitgebreid. Er werd en wordt geïnvesteerd, niet alleen in expansie maar daarnaast in innovatie, energie-efficiëntie en slimmere werkmethoden. Ook de zusterfabriek van MPP, de Antwerp Polymers Plant (APP) in Zwijndrecht, die van 1967 dateert, heeft zich de afgelopen decennia voortdurend vernieuwd. Onlangs werd een van de productielijnen uitgebreid.

TEKST ANTON BUYS | FOTO'S STEFAN DEWICKERE

De Antwerp Polymers Plant en Meerhout Polymers Plant zijn verwante fabrieken. Beide produceren polyethyleen met een lage densiteit (LDPE in het jargon). Dit product is bekend van de plastic draagtasjes die we in de winkel meekrijgen, maar kent tientallen andere toepassingen zoals verpakkingen, folie en kabelisolatie. Ondanks de overeenkomst tussen de twee fabrieken zijn er belangrijke verschillen. APP produceert speciale polyethyleensoorten in betrekkelijk kleine hoeveelheden, terwijl MPP zich concentreert op standaardproducten, die het in hoge volumes vervaardigt. Dit verschil komt onder meer tot uitdrukking in de lay-out van de fabrieken. Er zijn twee productielijnen in Meerhout met een gezamenlijke capaciteit van 510 Kton per jaar en zes lijnen in Zwijndrecht die samen jaarlijks 365 Kton op de markt brengen.

De silo's van APP.

Verschillende reactoren | De recente capaciteitsinvestering van APP had een hoog innovatief gehalte. Om die goed te kunnen begrijpen, moeten we eerst iets vertellen over het productieproces. Fabrieken van dit type converteren ethyleengas in een reactor tot polyethyleen. Dat gebeurt door het gas zeer sterk te comprimeren en een stof toe te voegen, initiator, die de reactie op gang brengt. Er zijn twee soorten reactoren: buisreactoren en autoclave-reactoren. Het eerste type bestaat uit een bijna twee kilometer lange 'opgerolde' buis waardoor het samengeperste gas stroomt, het tweede uit een vat met een roerder waarin het gas wervelt en het scheikundige proces onder hoge druk plaatsvindt. Niet al het ethyleengas dat zich in de reactor bevindt, wordt daarbij meteen in polyethyleen omgezet. Daarom wordt het gas dat overblijft, gerecycleerd door het terug te brengen in het proces. Dat gebeurt door het niet gereageerde gas in een separator van de polymeren, de polyethyleen, te scheiden en het gas vervolgens weer in de reactor te steken. In de beginjaren van APP beschikte een van de productielijnen (de F-lijn), over een buisreactor. Later werd deze vervangen door een autoclave-reactor (op de G-lijn), omdat dit type beter geschikt is voor de vervaardiging van een van APP's specialiteiten, polyethyleen coatings. De oude buisreactor bleef echter in gebruik als warmtewisselaar.

Peter Matthys: 'We hebben de
technologie zelf ontwikkeld. '

De directeur van APP, Peter matthys, legt uit hoe deze configuratie werd gebruikt om de capaciteit kosteneffectief uit te breiden. 'Aan de conversie van de autoclave zelf konden we niet veel meer doen, aan de hoeveelheid geproduceerd product op de G-lijn dus ook niet. We waren er op uit méér polyethyleen te produceren uit dezelfde hoeveelheid gas, oftewel het conversiepercentage te verhogen. Wat we hebben gedaan is de oude buisreactor opnieuw in gebruik nemen – "in serie" –, waardoor de scheiding van gas en product als het ware wordt uitgesteld. We voeren nu twee opeenvolgende reacties uit, eerst in de autoclave-reactor en daarna in de buisreactor, wat een duidelijk hogere conversie oplevert dan voorheen. Pas daarna vindt de afscheiding plaats. Het resultaat is dat de capaciteit van de G-lijn met meer dan 25 procent is toegenomen en, tegelijkertijd, het specifiek energieverbruik met ongeveer 25% is gedaald. Dit project', voegt Matthys er niet zonder trots aan toe, 'is uniek binnen ExxonMobil. En we hebben de technologie zelf ontwikkeld!'

Meer smaken | Voor APP was de investering in de G-lijn in sommige opzichten een breuk met het verleden. Hiervóór lag de nadruk op optimalisatie van het proces en productdiversificatie, niet op uitbreiding. Als de capaciteit werd verhoogd, gebeurde dat op beperkte schaal door slimme verbeteringen (capacity creep) en het wegnemen van flessenhalzen (debottlenecking). De recente aanpassing ging veel verder.

<Het succes hiervan smaakt naar meer>

Het succes ervan smaakt in ieder geval naar meer. Peter Matthys: 'We kijken of we op andere productielijnen iets vergelijkbaars kunnen doen. Er is daar weliswaar geen oude reactor over, maar we hebben nu wel de kennis. De G-lijn zelf heeft ook nog potentieel. Door bijvoorbeeld de schroef van de extruder aan te passen kan de opbrengst nog verder verhoogd worden (De extruder perst de polyethyleenmassa door een plaat met gaatjes en snijdt de zo gevormde slierten af met een snel roterend mes. Dit gebeurt onder water om te voorkomen dat de zo gemaakte polyethyleenbolletjes ('pellets') aan elkaar kleven). In het algemeen willen we onze infrastructuur maximaal matchen met onze specialiteiten, bijvoorbeeld door de verschillende productvariëteiten beter over de productielijnen te verdelen. Dan hoef je minder vaak te stoppen om over te schakelen op een ander product en ook dat is pure winst.'

Energiebesparing en milieuzorg | De laatste grote expansie voor de Meerhout Polymers Plant dateert van 2002, toen de conversiecapaciteit met circa 10 procent werd verhoogd door het scheikundig proces in de buisreactoren te optimaliseren. MPP moet het zoals gezegd hebben van grote volumes – hoe meer wordt geproduceerd, hoe meer de fabriek immers profiteert van de economy of scale – maar de groei van de LDPE markt in Europa stagneert. Mede daarom kijkt de ondernemingsleiding momenteel vooral naar nieuwe mogelijkheden om de efficiëntie van het productieproces te verhogen, met name door het energieverbruik te beperken. De recente vernieuwing van de vergunning noopte daarnaast tot het verder aan banden leggen van de uitstoot van vluchtige koolwaterstoffen (KWS), in dit geval ethyleengas.

Aart-Jan Vogel: 'Enkel brainpower'

Deze twee eisen werden aan elkaar gekoppeld. Technical manager Aart-Jan Vogel schetst de achtergrond: 'Energieverbruik en KWS-emissies hangen nauw samen. Een deel van het ethyleengas dat ten behoeve van de recyclage in de separator van de geproduceerde polyethyleen wordt gescheiden, verdwijnt in de atmosfeer. Als je de druk in dit vat kunt verminderen, gebruik je om te beginnen minder energie, maar ontsnapt ook minder ethyleengas in de atmosfeer. Helaas verloopt het scheidingsproces dan ook minder goed. Dit dilemma hebben we opgelost door een modern type drukvat te plaatsen, een zogenaamde Medium Pressure Separator, die onder lagere druk werkt, maar het gas even goed van de polyethyleenmassa scheidt als de conventionele drukvaten. Dankzij deze investering kost het minder energie om de druk in de installaties op peil te houden, iets dat ons twee Megawatt vermogenswinst heeft opgeleverd. Dat staat gelijk aan een aanzienlijke kostenbesparing.'

Drukval beperken | MPP heeft nog meer gedaan om het energieslurpende 'opdrukken' te beperken. De druk in de lange buisreactoren loopt namelijk van het begin naar het einde van de buis terug, met als gevolg dat ook de opbrengst van polyethyleen vermindert. Aart-Jan Vogel verklaart: 'Hoe groter de diameter van de buis, hoe minder drukval. Nu heeft de twee kilometer lange buis niet één vaste diameter. Er zitten oude en nieuwere stukken in en de doorsnee varieert daardoor. Wij hebben een aantal delen vervangen door nieuwe met een grotere diameter. De drukval wordt bovendien bestreden door onnodige vernauwingen in de reactoren systematisch op te sporen en weg te nemen. Al deze ingrepen hebben een bijkomend voordeel opgeleverd: het contactoppervlak is nu groter, waardoor het reactieproces efficiënter verloopt en dus het conversiepercentage hoger ligt. Met andere woorden: we maken meer polyethyleen tegen dezelfde kosten.'

Een andere belangrijke investering is de vervanging van het oude procesbesturingssysteem door een moderne versie die weer bij de tijd is. Ook deze vernieuwing, noodzakelijk geworden doordat de oude instrumentatie aan het einde van haar levenscyclus was gekomen, draagt bij tot verhoging van efficiëntie. Ten slotte wordt de infrastructuur momenteel aangepast aan de huidige ExxonMobilnormen. Dit project werd goedgekeurd in 2005 en is in volle gang. Naar verwachting is het medio 2009 afgerond. Samen met de energieprojecten en de capacity creep stellen deze projecten MPP in staat om qua kosten zeer efficiënt te werken.

Ten slotte zijn de afgelopen tijd naast deze grote investeringen verschillende kleinere verbeteringen doorgevoerd. Door bijvoorbeeld het toepassen van andere, betere modifiers – dat zijn toevoegingen die de eigenschappen van het polyethyleen beïnvloeden – kunnen dezelfde soorten polyethyleen onder een lagere druk worden geproduceerd. Ook dat kost minder energie. 'En geen investeringsgeld', benadrukt Aart-Jan Vogel. 'Enkel brainpower.'

Met dat begrip, brainpower, vat hij wellicht onbedoeld samen waarmee de chemische fabrieken zich hier moeten onderscheiden om mee te kunnen komen in de wereldwijde concurrentieslag. Of, om met APP-directeur Peter Matthys te spreken: 'De markt van de Europese Unie is volgroeid. De vraag naar LDPE stijgt als geheel niet meer. We moeten daarom twee dingen doen: verder specialiseren door ons te richten op die polyethyleenapplicaties waar nog wel groei in zit en gewoon efficiënter werken dan de rest.'

En dat vereist – inderdaad – vooral veel denkkracht.