Life cycle assessment of a methanol purification process in the chemical pulping industry

Abstract

The crude methanol purification process is a recent innovation that can be integrated with the side streams of pulp mills, enabling the production of bio-methanol. Methanol is one of the most traded bulk chemicals and chemical intermediates worldwide, also used in engine fuel applications. New green methanol production methods are needed, because only a small part of methanol is produced sustainably from renewable raw materials. The aim of this Master’s Thesis is to investigate the environmental burden caused by the methanol purification process developed by ANDRITZ by applying Life Cycle Assessment. In the processes, condensate produced on recovery line is received and other chemical compounds are separated from it in different unit processes, resulting in purified methanol as the final product.

Global Warming Potential, Water Use and Land Use were chosen as impact categories. The research implies excellent results for the environmental performance of the processes, especially when compared to other methanol production methods: methanol production from natural gas, coal and the e-methanol production route. In addition, the results show the potential of the process from the economic point of view of the pulp industry.

Raakametanolin puhdistusprosessi on tuore innovaatio, joka voidaan integroida sellutehtaiden sivuvirtojen yhteyteen mahdollistaen biometanolin tuotannon. Metanoli on maailmanlaajuisesti yksi myydyimmistä kemikaaleista ja kemiallisista välituotteista, jota käytetään myös moottoripolttoainesovelluksissa. Uusia vihreän metanolin tuotantomenetelmiä tarvitaan, koska vain pieni osa metanolista tuotetaan kestävästi uusiutuvista raaka-aineista ja perinteiset tuotantotavat aiheuttavat paljon ympäristöongelmia. Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia ANDRITZin kehittämän metanolin puhdistusprosessin aiheuttamaa ympäristökuormaa soveltamalla elinkaarianalyysiä. Prosesseissa vastaanotetaan sellutehtaan talteenottolinjalla syntyvä lauhde ja siitä erotetaan eri yksikköprosesseissa muita yhdisteitä, jolloin lopputuotteena saadaan puhdistettua metanolia. Tutkimuksessa tarkasteltiin kahta eri versiota prosessista ja tulokset laskettiin molemmille prosessityypeille.

Vaikutusluokiksi valittiin ilmaston lämpenemispotentiaali, vedenkäyttö sekä maankäyttö. Tutkimus implikoi prosessien ympäristösuorituskyvylle erinomaisia tuloksia erityisesti verrattaessa muihin metanolin tuotantotapoihin: metanolin tuotantoon maakaasusta, hiilestä sekä e-metanolin tuotantoreittiin. Lisäksi tutkimuksessa osoitettiin prosessin potentiaalia taloudellisesta näkökulmasta.