KENNISPLATFORM VOOR LABORATORIA

REDACTIONEEL

EDITIE 39, OKTOBER 2019

 

Petrochemische expertise van KPR&T Europoort ook beschikbaar voor derden

Kuwait Petroleum Research & Technology (KPR&T) in Europoort staat als research- en technologietak binnen Kuwait Petroleum niet alleen andere KP-bedrijven terzijde, maar voert ook onderzoek uit voor externe klanten. De petrochemische expertise strekt zich uit over het hele raffinageproces, van brandstoffen en smeermiddelen tot bitumen. De labmedewerkers maken hierbij gebruik van hoogwaardige technologie, zoals een destillatie-opstelling voor crude assays en een high-throughput catalyst unit voor onderzoek naar katalysatoren.



Ilse Vis werkt inmiddels ruim elf jaar bij KPR&T. Ze is begonnen in de shift voor de productiecontroles van de raffinaderij. Twee jaar geleden heeft ze de overstap gemaakt naar de dagdienst en is ze zich gaan specialiseren in crude destillatie voor de assays.


Hands-on experts. Daarvan zijn er veel te vinden onder de medewerkers in de laboratoria van KPR&T in Europoort. “Door de jaren heen is de focus van het laboratoriumwerk verschoven van QC-analyses naar onderzoek: het oplossen van problemen en beantwoorden van vragen van collega’s van andere vestigingen van Kuwait Petroleum, van hun klanten en –steeds meer– van derden die van onze expertise gebruik willen maken. Dat zie je ook terug in de ontwikkeling van de medewerkers: naast analytische specialisten zijn ze ook steeds meer experts in specifieke toepassingsgebieden binnen de petrochemie”, zo schetst labmanager Norbert Coenjaarts de ontwikkelingen binnen KPR&T. Die ontwikkelingen brengen hem wel de nodige uitdagingen wat betreft het invullen van vacatures.

“We zoeken in de regel mensen met ervaring, bijvoorbeeld in het interpreteren van IR spectra en op het gebied van GCxGC/MS. Er is genoeg aanbod van kandidaten die een spectrum kunnen maken, maar waar het ons om gaat is dat ze zo’n spectrum ook kunnen interpreteren, de vertaalslag kunnen maken naar een toepassing, en dat in combinatie met andere analyses. Mensen met ervaring in dergelijke complexe analyses zijn zeldzaam, zeker in combinatie met de juiste hands-on mentaliteit. Er zijn wat dat betreft ook goede mogelijkheden voor leergierige mensen die we ‘on the job’ in twee, drie jaar de benodigde specialistische kennis en vaardigheden kunnen bijbrengen.” KPR&T maakt regelmatig gebruik van de diensten van Checkmark Labrecruitment om dergelijke talenten te vinden. Checkmark begrijpt goed welke eigenschappen en vaardigheden voor KPR&T belangrijk zijn, en komt op basis hiervan tot passende kandidaten. Dat zijn overigens niet per se mensen die binnen de petrochemie werken. Bij een goede match biedt KPR&T de sollicitant een jaarcontract aan. Verloopt alles van beide kanten naar wens, dan wordt dit doorgaans omgezet in een vast dienstverband.

 


Jeroen Besamusca werkt al bijna twintig jaar bij KPR&T en is in Nederland een van de autoriteiten op het gebied van bitumen. Monsters van zoab (in zijn rechterhand) en regulier asfalt test hij onder meer met de rheometer.

 

Bitumen

Al bijna twintig jaar werkzaam bij KPR&T is Jeroen Besamusca uitgegroeid tot de specialist op het gebied van bitumen. Hij is tevens lid van de NEN-commissie ‘Bitumen’ en is namens Nederland vertegenwoordiger in de TC 336, de Technische Commissie van de CEN (de Europese normcommissie) op het gebied van bitumen. Ook verzorgt hij jaarlijks een gastcollege bij Civiele Techniek in Delft, uiteraard over bitumen. “Bitumen is feitelijk het restproduct uit de vacuümdestillatie, die wordt uitgevoerd op het bodemproduct van de destillatie daarvoor, de destillatie onder atmosferische druk van de lichte producten als LPG, nafta, kerosine, diesel en gasolie uit ruwe aardolie. Bitumen vindt voor 85% zijn weg in de wegenbouw, 10% gaat naar dakbedekkingen en 5% wordt gebruikt voor specialties, zoals in tapijttegels en als geluidsisolatiemateriaal op metalen frames van bijvoorbeeld auto’s en vaatwassers. Er wordt meer bitumen geproduceerd dan er voor die toepassingen nodig is. Dat overschot wordt gekraakt tot kleinere moleculen als benzine en kerosine. Het kraken van bitumen is alleen maar economisch rendabel voor grote raffinaderijen, vanaf een dagproductie van zo’n 300.000 barrels. Dat is inmiddels niet meer van toepassing op de Gunvor raffinaderij in Europoort, waar we hier op uitkijken,die met 80.000 barrels per dag relatief klein is.”

De expertise op het gebied van bitumen, die is gefundeerd op de jarenlange kwaliteitscontrole van bitumen van deze raffinaderij op basis van met name fysische testen als hardheid en ‘softening point’, is in de loop der jaren tot verder tot bloei gekomen. “We waren op dit gebied al een veelvuldig geraadpleegde vraagbaak voor onze klanten. Eenmaal onafhankelijk, want niet meer direct betrokken bij de verkoop van bitumen in Europa, hebben we deze positie alleen maar verder weten uit te bouwen. We zijn in dat kader veel betrokken bij productontwikkeling. Aannemers willen bijvoorbeeld een speciaal asfalt maken, dat minder rolweerstand heeft, of minder spoorvorming, of minder rafelt (dat er steentjes los raken uit het asfalt). Hierbij kijken we naar het gehele asfaltsysteem, dat voor 95% uit steen, vulstof en zand bestaat, en voor maar 5% uit bitumen. Verbetering van bitumen eigenschappen in de wegenbouw kan met een polymeer zoals styreen-butadieen-styreen (SBS) of ethyleenvinylacetaat (EVA). Bitumen heeft een goede kleefkracht, die je nog kunt verbeteren met adhesiepromotoren. Dat kan nodig zijn omdat bepaalde steentjes die je in je asfalt wilt gebruiken een ander chemisch karakter hebben, waardoor ze minder goed hechten. Wil je een rood fietspad maken, dan heb je daarvoor bijvoorbeeld schots graniet nodig. Die gekleurde steentjes zijn nodig om de rode kleur te behouden van het fietspad. Als een weg net is gelegd, is die prachtig zwart. Na een paar maanden wordt die echter grijs omdat de toplaag van de bitumen, die over de bovenste steentjes zit, eraf is gereden. Dan zie je dus de steen, die feitelijk de kleur van de weg bepaalt. Het is dus niet voldoende om voor een rood fietspad een alleen een rode kleurstof in je bitumen te doen”, legt Jeroen uit.

 

Zoab

Ook bij zoab is het zaak om bitumen met de juiste additieven toe te passen. “Zoab is een prachtige vinding om water goed te laten weglopen en voor geluidsreductie. Met 25% holle ruimte (tegenover < 5% in normaal asfalt) worden geluidstrillingen veel beter geabsorbeerd en zijn uittredende geluidsgolven veel zwakker. Dat gaat nog beter met tweelaags zoab, waarbij er een toplaag is met kleine steentjes (dus met kleinere holle ruimtes) en daaronder een laag met grotere stenen en dus met grotere holle ruimtes.

Bij zoab heb je wel een ander type bindmiddel nodig dan bij dicht asfalt. Er is minder spoorvorming, want je hebt steentjes die op steentjes rusten. Dus het bitumen fungeert vooral als plakmiddel; dit moet er voor zorgen dat de steentjes blijven zitten en niet gaan rafelen. Bij dicht asfaltbeton zit er een laagje van bitumen en vulsel tussen twee steentjes. Dan moet het ook een verende kracht hebben om iedere keer weer terug te komen. Dat kan je realiseren door een polymeer aan het bindmiddel toe te voegen.”

 


Labmanager Norbert Coenjaarts ziet naast het laboratoriumwerk van QC-analyses voor de achterliggende raffinaderij, een toename in het oplossen van allerhande onderzoeksvragen, op een breder vlak dan voorheen, voor zowel interne als externe klanten.

 

Productontwikkeling

Productontwikkeling, van het vinden van een optimale bitumen voor zoab tot het onderzoeken van de mogelijkheden van alternatieve bio-bindmiddelen, begint in de regel met het maken van een vertaalslag van het probleem of de vraag naar een oplossingsrichting. Die wordt op het lab nagebootst door één of meer series (waarbij je varieert in bepaalde additieven) op het model los te laten. Op basis daarvan wordt een boorkern of asfaltplaat geproduceerd door de aannemer, waarop allerlei asfalttesten kunnen worden gedaan. Als die positief verlopen wordt het nieuwe asfalt ergens in een proefvak toegepast.

Belangrijk instrument voor de simulaties is een rheometer, waarmee je de kracht bepaalt die nodig is om een bepaalde beweging op te leggen. “In een opstelling met een vlakke plaat die stil ligt, daarop je product en daarboven een andere plaat, die je op verschillende manieren kan bewegen, kan je een enorme dataset genereren, waarmee je iedere denkbare situatie kan simuleren. We kunnen –overdrachtelijk gezien natuurlijk– op het apparaat een vrachtwagen met 80 kilometer per uur over een asfalt laten rijden. Op basis van de data die uit zo’n expe riment worden gegenereerd kunnen we de klant adviseren of een modifi catie van zijn product tot de gewenste verbetering leidt.” De advisering voor aannemers heeft mede zo’n hoge vlucht genomen vanwege de opgang van functioneel specifi ceren bij het aanbesteden van wegenbouwprojecten. Het is niet meer ‘ik wil een weg volgens die en die specifi caties’, maar ‘ik heb een verbinding nodig tussen A en B, die, bijvoorbeeld, tien jaar lang goed moet blijven, met twee maal onderhoud met een oponthoud van maximaal één dag. Het maakt niet uit hoe dat wordt uitgevoerd’. In dat laatste zit hem voor aannemers de uitdaging: hoe kunnen we ons onderscheiden en wat kunnen we daarin bereiken met productontwikkeling? “Aannemers komen hiervoor bij ons om hulp vragen, wat ons ook weer meer mogelijkheden geeft om nieuwe ontwikkelingen naar voren te schuiven, onze expertise te profi leren.”

 

Crude assay

Waar het vooral externe partijen zijn die bij Jeroen Besamusca en zijn collega’s van het bitumen-lab aankloppen, heeft zijn collega Ilse Vis nu nog vooral interne klanten, met name de raffi naderijen van Kuwait Petroleum Corporation. Haar expertise is op het gebied van crude assays: het karakteriseren en het middels destillatie nabootsen van de raffinage van ruwe aardolie. “Raffinaderijen gebruiken verschillende crudes. Die verschillen per veld en niet iedere raffi naderij kan identieke crudes verwerken. Vaak mengen ze verschillende crude-partijen uit verschillende velden om aan een gewenste specificatie te voldoen. Voordat die verwerkt kunnen worden moet er worden onderzocht of de crude compatibel is; je kunt niet alle crude-soorten zomaar met elkaar mengen.

Crude bevat een grote verscheidenheid aan organische verbindingen, zwavel- en stikstofverbindingen, zouten, water en metalen, die afhankelijk is van de bron. Per crude zit hier een bepaalde balans in die verstoord kan raken bij het mengen met andere soorten crude, waardoor bepaalde componenten uit de crude neerslaan en problemen in het raffi nageproces kunnen geven. Via een crude assay kun je achterhalen wat voor specifi caties zo’n crude heeft. Uit wat voor componenten is de crude is opgebouwd? Welke vervuilende elementen zijn er aanwezig? Zijn er componenten die corrosie kunnen veroorzaken? Wat voor typen koolwaterstoffen zitten erin? Heeft de crude een paraffinisch karakter, aromatisch of naphtenisch? Op basis daarvan kan een oliemaatschappij beslissen waar en wanner te gaan processen. Wanneer zijn de economische omstandigheden optimaal? Er wordt dan onder andere gekeken naar de vraag van de markt, maar ook naar de energie die nodig is om het materiaal te processen, bijvoorbeeld het verwijderen van waxen, aromaten of zwavel. Kan er bijvoorbeeld een goede on-spec jet-fuel uit worden gemaakt voor de zomermaanden, wanneer er in de markt de meeste vraag naar is?”, legt Ilse uit.

Een typisch crude assay vindt plaats op monsters van 20 liter, waarbij 10 tot 15 liter per keer kan worden gedestilleerd. Na een intake analyse (zoutgehalte, density, zit er water in?) wordt aan de hand van een aantal key-points de destillatieapparatuur ingesteld. Dat ga je dan uitsplitsen op de snijpunten die de klant vraagt, bijvoorbeeld gasolie tot 360 °C. Die fracties ga je analyseren aan de hand van bijvoorbeeld een SimDist, density, zwavel- en stikstofgehalte. Meer analyses worden ook uitgevoerd op een fractie, afhankelijk van de vraag van de klant. Interessant is altijd de compositie van de fracties, potentieel corrosief, eigenschappen bij koude condities zoals kristalvorming en de temperatuurafhankelijke vloei-eigenschappen (viscositeit, faseovergangen). Van sommige fracties maak je een nieuwe blend, zodat die meer overeenkomt met een (ruw) product, zoals dat in de praktijk wordt geleverd. Die test je dan wat uitvoeriger. Na de destillatie vindt er ook een vacuümdestillatie plaats op het residu uit de atmosferische destillatie, waarbij de verschillende fracties, inclusief het achterblijvende vacuümbodem (basis voor bitumen), worden gekarakteriseerd.

 

Black box

“Het werk van Ilse levert ons ook weer meer inzicht in bitumen. Het blijkt namelijk dat de ene bitumen de andere niet is. Die hangt samen met de crude, die per veld kan verschillen. En als raffi naderijen dan ook nog verschillende soorten ruwe olie mengen, dan besef je hoe belangrijk het is om bitumen goed te karakteriseren voordat je ermee aan de slag gaat voor applicatieonderzoek. Dat gebeurt dan wel aan de hand van fysische parameters. Chemisch gezien is bitumen letterlijk een black box, met duizenden verschillende moleculen, tot wel C500 en groter. Wat dat betreft weten we er nog maar heel weinig van!”, relativeert Jeroen Besamusca.

 

Checkmark Labrecruitment

www.checkmark.nl

 

Kuwait Petroleum Research & Technology

www.kprt.nl

 

 

Kuwait Petroleum Research & Technology

Kuwait Petroleum Research & Technology (KPR&T) is onderdeel van Kuwait Petroleum, bekend onder de merknaam Q8. Circa 45 medewerkers verrichten er onderzoek naar nieuwe producten en toepassingsgebieden voor met name smeermiddelen, brandstoffen, bitumen en katalysatoren. Naast een organisch-, anorganisch-, bitumen- en engine & wear testlaboratorium is er de high-bay, waar processen worden gesimuleerd in een destillatie-unit en een katalyse-unit met zestien reactoren. De chemici en engineers van KPR&T werken nauw samen met de smeeroliemengfabrieken in Europa, de verkoopmaatschappijen en de raffinaderijen. Voor de raffinaderij in Europoort verzorgt KPR&T ook de kwaliteitscontrole. Vanwege de toenemende vraag naar complexe analyses investeert KPR&T regelmatig in nieuwe technieken, zoals GCxGC met gekoppelde MS.