TREASURES OF TECHNOLOGY FROM IDEA TO DEPLOYMENT

TREASURES OF TECHNOLOGY FROM IDEA TO DEPLOYMENT

TREASURES OF TECHNOLOGY FROM IDEA TO DEPLOYMENT

FOREWORD VOORWOORD

TABLE OF CONTENTS INHOUDSOPGAVE

In 2014, we celebrate 100 years of research activities by Shell in Amsterdam. What began as a small laboratory of the then N.V. De Bataafsche Petroleum Maatschappij in Amsterdam, has grown into a leading institute and one of Shell’s three most important technology centres worldwide.

In 2014 vieren we 100 jaar onderzoeksactiviteiten van Shell in Amsterdam. Wat ooit begon als een klein laboratorium van de toenmalige N.V. De Bataafsche Petroleum Maatschappij in Amsterdam is uitgegroeid tot een toonaangevend instituut en een van de drie belangrijkste technologiecentra van Shell wereldwijd.

Shell began conducting research in the Netherlands in late 1895. The origins of our current Shell Technology Centre Amsterdam (STCA) lie, of all places, in the kitchen of the former head office in The Hague. There, research was conducted into burners suitable for using Sumatra kerosene. In 1914, a new laboratory opened in Amsterdam, with a staff of nine, on a site suitable for expansion. The early employees were real pioneers. Their facilities were limited to an extent scarcely imaginable in light of today’s STCA.

Eind 1895 begon Shell in Nederland met het doen van onderzoek. De bakermat van ons huidige Shell Technology Centre Amsterdam (STCA) lag nergens anders dan in de keuken van het toenmalige Haagse hoofdkantoor. Hier werd onderzoek verricht op het gebied van branders die geschikt waren voor het gebruik van Sumatra-kerosine. In 1914 opende in Amsterdam een nieuw laboratorium, met negen man personeel, omdat deze locatie groei mogelijk maakte. De medewerkers van het eerste uur waren echte pioniers. Hun faciliteiten waren beperkt. Dat is in het licht van het huidige STCA haast niet meer voor te stellen.

Even in the early days of the lab, oil and the products derived from it were extremely important. The rise of motorised transport created a need for more petrol and asphalt for better roads. The demand for good lubricants also increased. Researchers worked on all of these products in the lab. Over the course of 100 years, the range of activities of Shell in Amsterdam has changed significantly. Many research topics have been added, but some have likewise disappeared. Researchers have developed new products and new production processes. In order to make that possible, research methods and standards were established. In this book, we seek to present an anthology of the technological achievements to which our technology centre has made significant contributions over the past 100 years. Using examples from 12 diverse technologies, we offer you a representative sample of what has been developed in Amsterdam and how it has been applied in various locations around the world: a selection from our treasure trove. This publication is not the culmination of our development. In fact it marks the starting point for the next 100 years, during which the range of our activities will change again. I hope you enjoy browsing through this anniversary publication and that you will embark on the next 100 years with us. Gerald Schotman, Chief Technology Officer and Executive Vice President Innovation and R&D

Zelfs in de begintijd van het lab waren olie en de daarvan afgeleide producten al van groot belang. Door toename van het gemotoriseerde verkeer was meer benzine en asfalt voor betere wegen nodig. Ook de vraag naar goede smeerolie nam toe. In het lab werd naar al deze producten onderzoek gedaan. In de loop van 100 jaar is het spectrum van activiteiten van Shell in Amsterdam aanzienlijk veranderd. Er zijn veel onderzoeksonderwerpen bijgekomen, maar sommige zijn ook weer verdwenen. Onderzoekers hebben nieuwe producten en nieuwe productieprocessen ontwikkeld. Om dat mogelijk te maken, zijn tevens onderzoeksmethoden en -standaarden ontwikkeld. Met dit boek willen we u een bloemlezing bieden van de technologische prestaties waaraan ons technologiecentrum de afgelopen 100 jaar een belangrijke bijdrage heeft geleverd. Aan de hand van twaalf uiteenlopende technologieën tonen we u een doorsnede van wat in Amsterdam is ontwikkeld en hoe dat op diverse plaatsen in de wereld is toegepast. Een greep uit onze schatkist. Deze uitgave is niet het eindpunt van onze ontwikkeling. Het markeert het beginpunt van de volgende 100 jaar, waarin het spectrum van onze activiteiten opnieuw zal veranderen. Ik hoop dat u met genoegen deze jubileumuitgave bekijkt en samen met ons aan de volgende 100 jaar begint. Gerald Schotman, Chief Technology Officer en Executive Vice President Innovation and R&D

FOREWORD VOORWOORD BITUMEN BITUMEN

7

GAS-TO-LIQUIDS GAS-TO-LIQUIDS

15

ENHANCED OIL RECOVERY ENHANCED OIL RECOVERY

23

STANDARD TEST METHODS STANDAARD TESTMETHODEN

31

DISTILLATION DESTILLATIE

39

HYCON PROCESS HYCON-PROCES

47

GAS TREATMENT GASBEHANDELING

55

FLOW ASSURANCE FLOW ASSURANCE

63

COAL GASIFICATION KOLENVERGASSING

71

CATALYSIS KATALYSE

79

GAS CHROMATOGRAPHY GASCHROMATOGRAFIE

87

OMEGA PROCESS OMEGA-PROCES

95

A LOOK AHEAD EEN BLIK VOORUIT

103

BITUMEN BITUMEN

Bitumen, a product based on the residue left from crude oil distillation, can be used as a binder for asphalt in roads. Shell has been engaged in bitumen research in Amsterdam since the 1920s. At that time, increasing traffic meant that better roads were needed. The first patent application for an invention originating from the lab was submitted to the Netherlands Patent Council in 1923. It related to a method for preparing asphalt emulsions. The research in Amsterdam covered product development, safety and lifespan. The lab has established an important role in the application and testing of bitumen and asphalt in road building, hydraulic engineering and industrial applications. Hydraulic engineering applications, for example, made great strides thanks to the challenges posed by the Delta Works, a series of construction projects that aimed to protect the South-west of the Netherlands against the sea. In 1978, Shell published the 400-page Shell Pavement Design Manual, the result of 100 man-years of bitumen research since 1963. This manual has been used all over the world in design studies of asphalt roads. In the 1980s, a synthetic binder was developed for the production of coloured asphalt, for example to be used in making cycle paths and squares. To improve the durability of roads, extensive research was also carried out in polymer modified bitumen. In the 1990s, binders for porous asphalt were developed. This type of asphalt has an ingenious way to drain rainwater from the road surface and improve visibility when it rains. One of the latest innovations is Shell Thiopave. In this product, part of the bitumen in the asphalt mixture is replaced by sulphur, which is obtained as a by-product of oil and gas production. Shell Thiopave requires a lower asphalt production temperature and results in a road with greater load bearing capacity and a longer lifespan.

Bitumen wordt gemaakt op basis van het residu dat achterblijft na de destillatie van ruwe olie. Het kan worden gebruikt als bindmiddel voor asfalt in wegen. In Amsterdam houdt Shell zich al sinds de jaren 20 bezig met bitumenonderzoek. Door het toenemende verkeer waren namelijk betere wegen nodig. De eerste octrooiaanvraag voor een in het lab gedane uitvinding werd in 1923 bij de Nederlandse Octrooiraad ingediend. Het ging om een werkwijze voor de bereiding van asfaltemulsies. Er is in Amsterdam veel gedaan aan productontwikkeling, veiligheid en levensduur. Het laboratorium kreeg een belangrijke positie bij het toepassen en testen van bitumen en asfalt in wegenbouw, waterbouwkunde en industriële toepassingen. De waterbouwkundige toepassingen maakten bijvoorbeeld grote vorderingen door de voortdurende uitdagingen vanuit de Deltawerken. In 1978 publiceerde Shell de 400 pagina’s tellende Shell Pavement Design Manual, ook wel Asfaltboek genoemd. Het resultaat van 100 mensjaren bitumen onderzoek sinds 1963. Dit is overal ter wereld gebruikt voor ontwerpstudies van asfaltwegen. In de jaren 80 is een synthetisch bindmiddel ontwikkeld voor de productie van gekleurd asfalt, bijvoorbeeld voor gekleurde fietspaden en pleinen. Om de duurzaamheid van wegen te verbeteren, is ook uitgebreid onderzoek gedaan naar met polymeer gemodificeerd bitumen. In de jaren 90 werden bind middelen voor het zogenoemde ZOAB (zeer open asfaltbeton) ontwikkeld. Dit type asfalt voert regenwater op een ingenieuze manier af en geeft daardoor beter zicht op de weg als het regent. Een van de meest recente innovaties is Shell Thiopave. In dit product wordt een deel van het bitumen in het asfaltmengsel vervangen door zwavel, een bij product van olie- en gasproductie. Shell Thiopave heeft een lagere asfaltproductietemperatuur nodig en het resultaat is een weg met een grotere draagkracht en een langere levensduur.

7

1927

1925

Bulk transport of Spramex, emulsion for roads.

“THE SHELL PAVEMENT DESIGN MANUAL, RESULT OF 100 MANYEARS OF BITUMEN RESEARCH, HAS BEEN USED ALL OVER THE WORLD IN DESIGN STUDIES OF ASPHALT ROADS.”

J.W. le Nobel with the Hubbard test device that is used to measure the slide resistance of road surface mixtures.

2013

Shell Thiopave in use in Asia.

1978

The first consignment of the Shell Pavement Design Manual.

BITUMEN BITUMEN

1929 1945

The use of asphalt in hydraulic engineering.

1925

Storage of large quantities of Spramex at Shell’s location in Amsterdam.

1956

Prince Bernhard admiring the Asphalt department’s 2-tonne vibrating machine.

1978

The laboratory test track, where many kilometres are completed to test the bitumen in an asphalt mix.

1988

Tixophalt, a polymer/bitumen mix, can even be used underwater for a watertight seal.

2013

13

Another new stretch of Shell Thiopave.


It is sometimes said that Shell can turn lead into gold. This refers to the gas-to-liquids (GTL) process that transforms natural gas into valuable synthetic oil products. The key to it is the Fischer-Tropsch process, originally developed by German scientists in the 1920s and further refined by Shell researchers. In 1972, the Club of Rome’s report The Limits to Growth spelled out the finite nature of many natural resources. In the same year, Shell first published its future scenarios, sketching out plausible visions of the future. One of them was a “crisis scenario”, characterised by a scarcity of crude oil. This view proved to be a prescient one when the crisis in the Middle East erupted a year later. In the light of these scenarios, specialists at Shell researched ways to make oil products from raw materials other than crude oil, such as coal, biomass or natural gas. Ten years later, in 1983, the first pilot plant for GTL was up and running in Amsterdam. Another decade on, Shell’s first commercial GTL plant started up in Bintulu, Malaysia. In 2011, the giant Pearl GTL plant in Qatar, the world’s largest plant to turn natural gas into liquids, came on stream. The GTL plant produces a range of products, including kerosene for aircraft, GTL Fuel for diesel engined cars, trucks and ships, as well as feedstock for making soaps, plastics and lubricants. GTL fuels are synthetic and contain virtually no sulphur. They burn more efficiently and more cleanly than fuels made from crude oil. This can contribute to improved air quality, particularly beneficial in cities and alongside motorways. Researchers at STCA continue to focus on making the GTL process ever more efficient, cheaper and cleaner.

Shell kan lood in goud veranderen, wordt soms gezegd. Dit duidt op het gas-to-liquids (GTL) proces voor het omzetten van aardgas in waardevolle synthetische olieproducten. De sleutel hiervoor is het in de jaren 20 door Duitse wetenschappers ontwikkelde zogenoemde Fischer-Tropsch-proces dat door Shell-onderzoekers verder is verfijnd. In 1972 publiceerde de Club van Rome het rapport Grenzen aan de groei, waarin de eindigheid van veel grondstoffen werd genoemd. In hetzelfde jaar publiceerde Shell voor het eerst zijn toekomstscenario’s. Hierin werden diverse aannemelijke toekomstbeelden geschetst. Een daarvan was een “crisisscenario”, gekenmerkt door een schaarste aan ruwe olie. Dit bleek een vooruitziende blik te zijn toen een jaar later de crisis in het Midden-Oosten uitbrak. Shell-specialisten hadden zich vanwege de scenario’s al over de vraag gebogen of het mogelijk zou zijn olieproducten te maken van andere grondstoffen dan ruwe olie, bijvoorbeeld uit kolen, biomassa of aardgas. Tien jaar later, in 1983, stond in Amsterdam de eerste proeffabriek voor GTL en weer tien jaar later stond in Bintulu in Maleisië Shells eerste commerciële GTL-fabriek. In 2011 startte in Qatar de reusachtige Pearl GTLfabriek, ‘s werelds grootste fabriek voor het omzetten van aardgas in vloeistoffen. De GTL-fabriek produceert een scala aan producten, waaronder kerosine voor vliegtuigen en GTL Fuel voor (vracht-)auto’s en schepen met dieselmotoren. Maar ook grondstoffen voor zeep, kunststoffen en smeeroliën. Doordat GTL-brandstoffen synthetisch zijn en vrijwel geen zwavel bevatten, verbranden ze efficiënter en schoner dan brandstoffen die uit ruwe olie zijn gemaakt. Dit kan bijdragen aan een verbetering van de luchtkwaliteit. Dit is met name gunstig in steden en langs snelwegen. Onderzoekers in STCA blijven zich focussen op het telkens efficiënter, goedkoper en schoner maken van het GTL-proces.

15

1950

Around 1950, work was conducted on the FischerTropsch reaction in Amsterdam. The work was then stopped due to the low price of crude oil.

1983

“TEN YEARS AFTER STARTING THE R&D, THE FIRST PILOT PLANT FOR GTL WAS UP AND RUNNING IN AMSTERDAM. ANOTHER TEN YEARS ON, SHELL’S FIRST COMMERCIAL GTL PLANT STARTED UP IN BINTULU, MALAYSIA.” 1973

Test facility for GTL in Amsterdam.

17

GTL pilot plant, Amsterdam.

2011

The name Pearl is also a tribute to pearl fishing, formerly the most important source of income for Qatar.


1925

The original German Fischer-Tropsch patent.

Test facility for GTL in Amsterdam.

1983

1993

GTL plant at Bintulu, Malaysia.

2009

2014

GTL pilot plant in Amsterdam.

The new GTL pilot plant at STCA.

A growing number of commercial Dutch companies are opting for Shell GTL Fuel.

21

1973


Demand for energy is huge and growing. For the time being, sustainable energy alone cannot meet that demand, which means fossil fuels will remain an indispensable source. It is vital that the world makes the most of existing resources. Traditionally, an average of around two-thirds of oil gets left behind in an oil field. These remains are not easily extracted because, for example, the oil is too thick or too viscous, or because it sticks to the porous rock that contains the oil. In the 1930s, it was discovered that much larger amounts of the oil in a field can be extracted by injecting water, steam or gas, depending on the type of oil contained in the ground. This is called enhanced oil recovery (EOR). Since the 1960s, detergent has also been used to extract larger quantities of oil from a field by “washing” the oil out of the porous rock. In Amsterdam, Shell developed a special industrial detergent for this purpose. This was not Shell’s first detergent. In the 1950s, a synthetic detergent had already been developed in Amsterdam. It replaced a type that had proved impossible to break down in water treatment plants, resulting in large patches of foam left floating on the surface water. In 2004, demand for oil increased, and so did the oil price. Shell increased its EOR research to devise and implement new recovery solutions. Recently discovered oil fields generally contain oil that is increasingly difficult to produce. Researchers in Amsterdam developed new types of detergents and other fluids that are far more efficient at freeing up oil. This work is conducted in close partnership with colleagues in Rijswijk, the Netherlands. The focus is on developing innovative technologies and approaches to efficiently produce more oil from oil fields.

De vraag naar energie is groot en groeiend. Duurzame energie alleen kan die vraag voorlopig nog niet dekken. Fossiele brandstoffen zijn daarom nog altijd een onmis bare bron en het is van vitaal belang dat de wereld bestaande bronnen optimaal gebruikt. Van oudsher blijft gemiddeld genomen ongeveer twee derde van de olie achter in een veld. De rest is niet gemakkelijk te winnen, bijvoorbeeld omdat de olie te dik of te stroperig is, of omdat het vastkleeft aan het poreuze gesteente waarin het vastzit. In de jaren 30 werd ontdekt dat een veel groter deel van de olie in een veld te winnen viel door water, stoom of gas in het veld te injecteren, afhankelijk van de soort olie die in de grond zit. Dat wordt Enhanced Oil Recovery (EOR) genoemd. Sinds de jaren 60 wordt ook zeep gebruikt om een groter deel van de olie uit een veld te winnen. De olie wordt als het ware uit het poreuze gesteente gewassen. In Amsterdam ontwikkelde Shell hiervoor een speciale industriële zeep. Dit was overigens niet Shells eerste zeep. In de jaren 50 was in Amsterdam al een synthetische zeep ontwikkeld ter vervanging van een zeepsoort die niet werd afgebroken in waterzuiveringsinstallaties, waardoor grote vlokken schuim op het oppervlaktewater dreven. In 2004 steeg de vraag naar olie, en daarmee de olieprijs. Shell verhoogde het EOR-onderzoek gericht op het bedenken en implementeren van nieuwe winningsoplossingen. Nieuw ontdekte olievelden bevatten veelal steeds minder gemakkelijk winbare olie. Onderzoekers in Amsterdam ontwikkelden nieuwe soorten zeep en andere vloeistoffen die veel efficiënter zijn in het losmaken van de olie. Hierbij wordt nauw samengewerkt met collega’s in Rijswijk en ligt de focus op het ontwikkelen van innovatieve technologieën en benaderingen om op een efficiënte manier meer olie uit olievelden te kunnen halen.

23

1939

When a circus visited Malaysia, a member of Shell staff saw the attendants washing the elephants in the river and gave them a sample of Teepol to try.

1955

Large clusters of foam on surface water in the Netherlands.

2010

Field trial in Habhab, Oman, with EOR solvents researched at STCA.


1930

EOR steam trials, Schoonebeek.

1939

1965

2013

The Teepol plant in the Amsterdam laboratory. Teepol made by Shell was used in synthetic detergents.

Detergent research.

CT scanner used in EOR research at STCA.

1988

Foam titration test to compare the relative activity of dishwashing detergents.

“IN THE 1930S, IT WAS DISCOVERED THAT MUCH LARGER AMOUNTS OF THE OIL IN A FIELD CAN BE EXTRACTED BY INJECTING WATER, STEAM OR GAS, DEPENDING ON THE TYPE OF OIL CONTAINED IN THE GROUND.”

2010

29

Habhab, Oman.


Shell laboratories use standardised methods for testing oil, gas and petrochemical products. These methods determine the properties and composition of test samples, for example to confirm that specifications of end products are met. In its early years, Shell conducted a great deal of research to better understand the properties of petroleum. It soon discovered that different types of oil have distinctive properties. These differences caused problems; for example, during a hot summer, the asphalt on a new road melted because oil from a different field had been used as a feedstock. To understand more about problems like these, better test methods were needed. Furthermore, those test methods had to be standardised to ensure that the results did not vary depending on when, by whom or where the test had been carried out. In 1928 Shell in Amsterdam published the Standard Analytical Methods Book to address these inconsistencies. In 1945, this became the Shell Method Series (SMS), a term still in use today. It was not only Shell that benefited from this standardisation; with Shell’s permission, other companies were also able to make use of the pioneering work carried out in Amsterdam on the development of standard test methods. It takes years to validate a test method, and requires close consultation with users in the lab. Shell has developed nearly 3,000 SMS test methods to date, often for highly specific applications. All methodologies are regularly checked. To further share Shell’s findings, the methodologies are now available online for internal use, whereas before experimenters had to obtain copies from several books and folders. Although test methods are written exclusively for use at Shell, STCA researchers also play an important role in the development of international standard test methods for organisations like the American Society for Testing and Materials (ASTM).

Laboratoria van Shell werken met gestandaardiseerde methoden voor het testen van olie-, gas- en petro chemische producten. Deze methoden zijn nodig voor het bepalen van de eigenschappen en samenstelling van testmonsters, bijvoorbeeld om te bevestigen dat aan specificaties van eindproducten wordt voldaan. In de beginjaren van Shell werd veel onderzoek gedaan om beter inzicht te krijgen in de eigenschappen van aardolie. Al snel bleek dat er diverse soorten olie zijn en dat die verschillende eigenschappen hebben. Door deze verschillen ontstonden problemen: bijvoorbeeld in de zomer, wanneer het asfalt van een nieuw aangelegde weg smolt omdat olie van een ander veld als grondstof was gebruikt. Om dat soort problemen beter te begrijpen, waren betere testmethoden nodig. Bovendien moesten die testmethoden gestandaardiseerd worden om ervoor te zorgen dat de uitkomst niet afhing van wanneer, door wie of waar deze test gedaan werd. Om deze inconsistenties op te lossen, verscheen in 1928 bij Shell in Amsterdam het Standard Analytical Methods Book. In 1945 veranderde dit in Shell Method Series (SMS), een term die nog altijd wordt gebruikt. Niet alleen Shell deed zijn voordeel met de standaardisatie. Met toestemming van Shell maakten ook andere bedrijven gebruik van het pionierswerk dat in Amsterdam was verricht in het ontwikkelen van standaard testmethoden. Het duurt jaren om een testmethode te valideren, en het vereist nauw overleg met de gebruikers in het lab. Shell heeft inmiddels bijna 3.000 SMS-testmethoden ontwikkeld, vaak voor zeer specifieke toepassingen. De methodieken worden regelmatig gecontroleerd. Waar ze vroeger gebundeld werden in boeken en klappers, is nu alles digitaal beschikbaar voor intern gebruik. Hoewel testmethodes uitsluitend worden geschreven voor gebruik binnen Shell, spelen onderzoekers van STCA ook een belangrijke rol in de ontwikkeling van internationale standaard testmethoden voor organisaties zoals de American Society for Testing and Materials (ASTM).

31

1955

1951

Internal training for lab assistants.

“SHELL HAS DEVELOPED NEARLY 3,000 STANDARD TEST METHODS TO DATE, OFTEN FOR HIGHLY SPECIFIC APPLICATIONS.”

Shell was the first company in the Netherlands to use a computer, the Miracle, that enabled computation-intensive analytical techniques.

2014

Analytical researchers at work in STCA.


1928

Internal training for lab assistants.

1936

Handwritten blueprint for a figure in a test method.

1953

1971

Collection of Standard Methods.

Test method first issued in 1948, as revised in 1971 for reasons of safety.

Developed in Amsterdam, SMS is used worldwide: Shell Technology Centre Bangalore, India.

2013

Developed in Amsterdam, the Shell Method Series (SMS) are used worldwide: Shell Technology Center Houston, USA.

37

2013


Distillation dates back to classical antiquity, when the technique was used in the laboratories of the alchemists in Alexandria. The process involves separating different substances from a fluid mixture by means of evaporation and condensation. Distillation is the most commonly used separation technology in the petrochemical industry and is necessary for ensuring product quality. Shell has a long history of developing hardware for distillation columns and gas/liquid separators. Separators remove liquid droplets from a gas stream. Distillation is part of the refining process of oil and petrochemical products. Distillation of crude oil had already undergone significant development at Shell in Amsterdam in the period up to 1929, partly as a result of the accelerated introduction of new technologies. Over the subsequent decades, new equipment was acquired and other distillation technologies were invented. An important technological development that took place at Shell in Amsterdam was the Shell ConSep (Contacting Separator) tray, invented in the early 1990s. Instead of gravity, centrifugal force is used to achieve improved separation of gas and liquid. Thanks to this invention, a distillation column can attain up to 60% more throughput. This technology has been in use in Shell since 1995, and has been licensed to third parties since 2006. The research into distillation at STCA continues to focus on improving distillation trays and separators. A new version of the Shell ConSep tray has been successfully tested in the laboratory. It will be demonstrated on a bigger scale before potential deployment in a number of refineries.

De geschiedenis van destillatie gaat terug tot de klassieke oudheid, waar deze techniek werd toegepast in de laboratoria van de alchemisten in Alexandrië. Het is een techniek om door middel van verdamping en condensatie meerdere stoffen uit een vloeistofmengsel te scheiden. Destillatie is de meest gebruikte scheidings technologie in de petrochemische industrie en is nodig om de productkwaliteit te waarborgen. Shell kent een lange geschiedenis in de ontwikkeling van hardware voor destillatiekolommen en gas/vloeistofseparatoren. Separatoren verwijderen vloeistofdruppels uit een gasstroom. Destillatie is een onderdeel van het raffinageproces van olie en petrochemische producten. Destillatie van ruwe olie had, mede door de versnelde invoering van nieuwe technieken, in de periode tot 1929 bij Shell in Amster dam al een hele ontwikkeling doorgemaakt. In de loop der decennia werd nieuwe apparatuur aangeschaft en werden andere destillatietechnieken uitgevonden. Een belangrijke technologische ontwikkeling door Shell in Amsterdam is de begin jaren 90 ontwikkelde Shell ConSep-schotel (Contacting Separator). In plaats van zwaartekracht wordt gebruik gemaakt van centrifugale kracht om gas en vloeistof beter te kunnen scheiden. Door deze vinding kan een destillatiekolom tot wel 60% meer doorzet behalen. Sinds 1995 wordt deze technologie binnen Shell toegepast en vanaf 2006 onder licentie ook daarbuiten. Het onderzoek naar destillatie richt zich in STCA nog altijd op het verbeteren van destillatieschotels en separatoren. In het laboratorium is een nieuwe versie van de ConSep-schotel met succes getest. Voorafgaand aan de potentiële toepassing in raffinaderijen, zal de schotel eerst worden gedemonstreerd op grotere schaal.

39

1914

Distillation apparatus.

1967

Laboratory size distillation column in Amsterdam.

“DISTILLATION OF CRUDE OIL HAD ALREADY UNDERGONE SIGNIFICANT DEVELOPMENT AT SHELL IN AMSTERDAM IN THE PERIOD UP TO 1929, PARTLY AS A RESULT OF THE ACCELERATED INTRODUCTION OF NEW TECHNOLOGIES.”

41

1947

The distillation research equipment looked almost like models of refineries.


1959

A great variety of distillation facilities in one of the Amsterdam research halls (Hall 1).

1965

1995

A Shell ConSep tray.

2013

Distillation tower at Shell Pernis.

A 2.5-m-diameter distillation column for research purposes.

2000

2014

The Schoepentoeter was first registered in the UK under this untranslatable name in 1966 and is still in use.

The backbone of numerous operations around the globe, distillation technology development continues at STCA.

45


Shell Pernis is Europe’s largest refinery and one of the largest in the world. The so-called HYCON facility was commissioned there in 1989. The technology, developed in Amsterdam, facilitates the conversion of even the heaviest fractions in crude oil into lighter, cleaner and higher-value hydrocarbons. It allows a more efficient use of every barrel of oil. The cleanest and most valuable products extracted from oil are the lighter ones such as gasoline, kerosene, diesel and chemicals used to make cycle helmets and detergents, for example. The heaviest fraction in a barrel of oil – known as the residue – is dirtier and less valuable. In the 1960s, research began into conversion of the residue, which was primarily used to produce heating oil and bitumen. Researchers in Amsterdam developed and demonstrated HYCON technology in a pilot plant, before building a plant on a commercial scale at the Pernis refinery. As with many new technologies, the HYCON facility faced initial challenges. After a year, the catalyst beds became clogged by metals deposited in the space between the catalyst particles. This part of the process proved tougher on a commercial scale. A team of researchers from Amsterdam, The Hague and Pernis investigated catalyst samples from Pernis in test facilities in Amsterdam to establish the cause of the problems. Two years later, the facility was operational again. To this day, the HYCON facility continues to function well.

Shell Pernis is de grootste raffinaderij van Europa en een van de grootste ter wereld. In 1989 werd hier de zogenoemde HYCON-installatie in bedrijf genomen. Deze in Amsterdam ontwikkelde technologie maakt het mogelijk om zelfs de zwaarste fractie van aardolie om te zetten in lichtere, schonere en hoogwaardigere koolwaterstoffen. Zo wordt een vat olie efficiënter gebruikt. De schoonste en meest waardevolle producten die uit olie gehaald worden, zijn de lichtere producten. Voorbeelden zijn benzine, kerosine, diesel en de chemische stoffen waarmee bijvoorbeeld fietshelmen en wasmiddelen worden gemaakt. In een vat olie zit ook een zware fractie die minder schoon en waardevol is: het residu. Dit bestanddeel werd vooral gebruikt voor de vervaardiging van stookolie en bitumen In de jaren 60 begon onderzoek naar de conversie van het residu. Onderzoekers in Amsterdam ontwikkelden en demonstreerden de HYCON-technologie in een proef fabriek. Vervolgens werd een fabriek op commerciële schaal gebouwd in de raffinaderij in Pernis. Zoals dat vaker gaat met nieuwe technologie, had de HYCONinstallatie te maken met de nodige uitdagingen. Na een jaar raakten de katalysatorbedden verstopt door metalen die zich ophoopten in de ruimte tussen de katalysatordeeltjes. Dit deel van het proces bleek een stuk moeilijker op commerciële schaal. Een team van onderzoekers uit Amsterdam, Den Haag en Pernis onderzocht katalysatormonsters uit Pernis in testinstallaties in Amsterdam om de oorzaak van de problemen te achterhalen. Twee jaar later werd de installatie in Pernis weer in bedrijf genomen. Tot op de dag van vandaag functioneert de HYCON-installatie nog altijd goed.

47

1984

Development of HYCON technology in Amsterdam.

1986

In the pilot plant.

2004

The HYCON plant is an integrated element of the Pernis refinery.


1986

Mock-ups like this were used to fit HYCON into the Pernis refinery.

“THE TECHNOLOGY, DEVELOPED IN AMSTERDAM FACILITATES THE CONVERSION OF EVEN THE HEAVIEST FRACTIONS IN CRUDE OIL INTO LIGHTER, CLEANER AND HIGHER-VALUE HYDROCARBONS.”

1989

Then Prime Minister Lubbers put HYCON into operation.

HYCON (left) in the Pernis scenery.

2010

2004

The HYCON facility at Shell Pernis.

53


Many of us take natural gas at home for granted. But the gas that comes out of the ground is not immediately suitable for use. Various components, such as sulphur and mercury compounds, have to be removed. The removal of sulphur from natural gas has contributed to cleaner combustion and therefore a significant improvement in air quality. Sulphur-rich fields once considered uneconomic to develop have been opened up thanks to advances in technology. Gas treatment is a well-established field of expertise. Around 1928, Shell in Amsterdam started conducting research into the processing of gases released during cracking for use in the nascent petrochemicals industry. In the 1950s, Shell developed its own amine processes. These processes involve cleaning gas by bringing it into contact with amine (an organic ammonia compound). The pollutants are drawn from the gas and into the amine. This is then regenerated using steam, before being redeployed repeatedly in a circulating process. The sulphur compounds released during regeneration are used to make elemental sulphur, an important raw material for fertilisers, for example. Worldwide, hundreds of facilities inside and outside Shell make use of gas treatment technology from Amsterdam. The Pearl GTL plant in Qatar employs almost the entire Shell portfolio of gas treatment technologies. This includes technology to treat synthesis gas that needs intense cleaning so that the plant’s catalytic convertors will last for years. Shell researchers have continued to refine the amine processes, aiming to reduce the energy required and meet ever stricter environmental requirements. Additionally, biological desulphurisation processes have been developed in partnership with Paqell B.V. (a joint venture with Paques Holding B.V.), whereby bacteria do the work instead of chemicals and steam.

Voor veel mensen is het gebruik van aardgas in onze huishoudens vanzelfsprekend. Maar het gas dat uit de grond komt, is niet direct geschikt voor gebruik. Diverse componenten zoals zwavel- en kwikverbindingen moeten eruit worden gehaald. Het verwijderen van zwavel uit aardgas heeft bijgedragen aan schonere verbranding en daarmee een aanzienlijk verbeterde luchtkwaliteit. Dankzij technologische vooruitgang kunnen zwavelrijke velden, die ooit als onrendabel beschouwd werden, nu ontwikkeld worden. Gasbehandeling is een gevestigd vakgebied. Rond 1928 begon Shell in Amsterdam met onderzoek naar de verwerking van bij het kraken vrijkomende gassen voor het gebruik in de petrochemische industrie die toen ontstond. In de jaren 50 ontwikkelde Shell eigen amineprocessen: processen waarbij gas schoongemaakt wordt doordat amine (een organische ammoniakverbinding) in contact gebracht wordt met het gas. De verontreinigde stoffen gaan vanuit het gas in de amine zitten. Dat wordt vervolgens met stoom geregenereerd en daarna telkens opnieuw gebruikt in een circulerend proces. Van de zwavelverbindingen die vrijkomen bij de regeneratie wordt elementaire zwavel gemaakt, een belangrijke grondstof voor bijvoorbeeld kunstmest. Wereldwijd maken honderden fabrieken binnen en buiten Shell gebruik van gasbehandelingstechnologie uit Amsterdam. In de Pearl GTL-fabriek in Qatar wordt nagenoeg Shells hele portfolio aan gasbehandelings technologieën toegepast. Een voorbeeld is de technologie voor het behandelen van synthesegas dat verregaand schoongemaakt moet worden zodat de katalysatoren in de fabriek vele jaren meegaan. Om het energieverbruik steeds verder terug te dringen en om aan steeds strengere milieueisen te voldoen, blijven Shell-onderzoekers de amineprocessen verfijnen. Ook zijn in samenwerking met Paqell B.V. (een joint venture met Paques Holding B.V.) biologische ontzwavelingsprocessen ontwikkeld, waarbij bacteriën het werk doen in plaats van chemicaliën en stoom.

55

1997

“WORLDWIDE, HUNDREDS OF FACILITIES INSIDE AND OUTSIDE SHELL MAKE USE OF GAS TREATMENT TECHNOLOGY FROM AMSTERDAM.”

1950

A lesson in gas analysis.

Study of sulphur recovery processes in a bench scale unit in Amsterdam.

2008

Gas treatment installation at Pearl GTL, Qatar.


1970

Removal of sulphur dioxide from exhaust gases.

1990

2014

Paqell biological natural gas desulphurisation installation, China.

1997

Gas treating process development in Amsterdam.

2013

Developing test methods for improving gas treatment technologies.

61

Laboratory test unit in which equilibrium, low pressure absorption and degradation were measured.


A new heart valve for oilfields: the Smart Choke, developed by Shell researchers in Amsterdam, can bring seemingly depleted oil fields back on stream. The Smart Choke is part of so-called Flow Assurance technology. When oil, gas and water flow from a well to a production platform, many challenges arise. For example, a pipeline can become completely blocked due to impurities. Flow Assurance technology ensures that production can continue, without the system becoming clogged up or irregular flows of gas and liquid severely disrupting the process. The term “Flow Assurance” originated in the early 1990s in Brazil. Shortly afterwards, Shell launched one of its own Flow Assurance projects in Amsterdam involving research into ways of stabilising and monitoring flow in pipelines. Irregular flow can best be compared to the way the water in a bottle moves when it is turned upside down. At that time, a solution to manage irregular flow using a separator was developed in Amsterdam. But the separator was still too big and therefore difficult to install on existing production platforms. In 2003, the researchers invented the Smart Choke, which merely comprises a valve and special management software. The Smart Choke stabilises the flow and reduces vibration in pipelines, extending lifespan and enhancing safety. The efficient and relatively inexpensive Smart Choke has since been installed on various pipelines at Shell production platforms around the world. Some of those wells would otherwise have needed to be closed, such as in 2011 in Malaysia. STCA is currently exploring the possibility of installing Smart Choke at other locations to mitigate problems due to irregular flow and pressure fluctuation.

Een nieuwe hartklep voor een olieveld: de door Shellonderzoekers in Amsterdam ontwikkelde Smart Choke kan olievelden die aan het eind van hun Latijn lijken te zijn weer op gang krijgen. Deze technologie maakt onderdeel uit van wat Flow Assurance wordt genoemd. Bij het transport van olie, gas en water vanuit een put naar een productie platform kunnen allerlei problemen ontstaan. Door vervuiling kan een pijpleiding bijvoorbeeld volledig geblokkeerd worden. Flow Assurance-technologie zorgt ervoor dat de productie kan doorgaan, zonder dat verstoppingen ontstaan of dat onregelmatige stroming van gas en vloeistof het proces ernstig verstoort. De term Flow Assurance ontstond begin jaren 90 in Brazilië. Kort daarna begon Shell in Amsterdam een van zijn Flow Assurance-projecten waarbij onderzoek werd gedaan naar de mogelijkheden om stroming in pijpleidingen te stabiliseren en te controleren. Het onregelmatig stromen lijkt op het klotsen van een fles water die in één keer wordt omgedraaid. In die tijd werd hiervoor in Amsterdam een methode met een separator ontwikkeld, maar deze was nog te groot en daardoor moeilijk te plaatsen op bestaande productieplatformen. In 2003 bedachten de onderzoekers de Smart Choke, die alleen uit een klep en een speciaal aanstuur programma bestaat. De Smart Choke stabiliseert de stroom en vermindert trillingen in de pijpleiding. Dit verlengt de levensduur en komt de veiligheid ten goede. De efficiënte en relatief goedkope Smart Choke is inmiddels op diverse pijpleidingen van Shell-productie platformen in de wereld geplaatst, waar sommige bronnen anders dicht hadden gemoeten, zoals in 2011 in Maleisië. STCA onderzoekt nu de mogelijkheid om de Smart Choke ook op andere plaatsen te installeren om problemen te verminderen als gevolg van onregelmatige stroming en drukverschillen.

63

1965

Study of gas and liquid flows in a perspex model.

“THE SMART CHOKE HAS BEEN INSTALLED ON VARIOUS WELLS AT SHELL PRODUCTION PLATFORMS AROUND THE WORLD THAT OTHERWISE WOULD HAVE HAD TO CLOSE DOWN.”

2013

65

The Smart Choke is deployed on various production platforms around the world, for example in Malaysia, Nigeria and the Gulf of Mexico.

2014

Experimental Flow Assurance facility at STCA.


1965

The use of perspex test models offered valuable insight into combined gas and liquid flow.

Laser doppler anemometry, measuring the velocity in transparent and semitransparent fluid flows.

2000

The Slug Suppression System: predecessor of the Smart Choke.

The Smart Choke in action.

2013

1990

2011

Part of the experimental Flow Assurance assembly at STCA.

2014

Commissioning team next to the Smart Choke on a platform in Malaysia.

69


Gasification is a process that converts biomass, gas, oil or coal into a mixture of carbon monoxide and hydrogen, known as synthesis gas. The resulting synthesis gas can be used to make all kinds of chemical products which are subsequently converted into end products such as plastics and fertilisers. It can also be used for power generation. During the oil crisis of the 1970s, researchers at Shell in Amsterdam broadened their oil gasification technology. One outcome was the construction of a pilot plant for coal gasification in 1976. The coal gasification process was subsequently tested and demonstrated on an increasingly larger scale in the 1980s at refineries in Hamburg, Germany, and Houston, USA. In the Netherlands, the partnership of electricity producers (Samenwerkende Elektriciteitsproducenten) was interested in using coal and the gasification process to generate cleaner electricity. They chose Shell’s coal gasification technology. The Willem-Alexander power station in Buggenum, in the south of the Netherlands, was the first commercial coal gasification power plant in the world. For 20 years, from 1993 onwards, electricity was successfully generated there. For the last 10 years the power station also used biomass. The success of the Buggenum coal gasification plant attracted worldwide interest. Coal gasification is an important technology, particularly in China, and is used for example, for the production of fertilisers and methanol for manufacturing plastics. There are now more than 20 coal gasification plants operating with Shelllicensed technology. The development of the technology continues to this day and is focused primarily on lowering investment costs for the process.

Vergassen is een proces om uit grondstoffen als biomassa, gas, olie of steenkool een mengsel te maken van koolmonoxide en waterstof, ook wel bekend als synthesegas. Hiermee kunnen allerlei chemische tussenproducten gemaakt worden die vervolgens worden omgezet in eindproducten zoals plastics en kunstmest. Synthesegas kan ook worden gebruikt voor de productie van elektriciteit. Tijdens de oliecrisis in de jaren 70 werd een beroep gedaan op onderzoekers van Shell in Amsterdam om hun olievergassingstechnologie te verbreden. Een van de resultaten was de bouw van een proeffabriek voor kolenvergassing in 1976. Vervolgens werd het kolenvergassingsproces in de jaren 80 op steeds grotere schaal getest, in raffinaderijen in Hamburg, Duitsland en Houston, Verenigde Staten. In Nederland hadden de Samenwerkende Elektriciteitsproducenten (SEP) interesse om uit kolen, via vergassing, schonere elektriciteit op te wekken. Hiervoor kozen zij de kolenvergassingstechnologie van Shell. De Willem-Alexander Centrale in het Limburgse Buggenum was de eerste commerciële kolenvergassingcentrale ter wereld. Vanaf 1993 is hier gedurende twintig jaar succesvol elektriciteit opgewekt, waarvan de laatste tien jaar niet alleen uit kolen maar ook uit biomassa. Het succes van de kolenvergassingscentrale in Buggenum trok wereldwijde belangstelling. Kolenvergassing is een belangrijke technologie, vooral in China, en wordt onder andere gebruikt voor de productie van kunstmest en het maken van methanol voor plasticfabricage. Er opereren inmiddels meer dan twintig kolenvergassingsinstallaties met door Shell gelicentieerde technologie. De ontwikkeling van de technologie richt zich vandaag de dag primair op het verlagen van de investeringskosten voor het proces.

71

1968

The early GasCo plant in Amsterdam, for gasifying heavy fuel oil into synthesis gas.

“SHELL BEGAN EXPERIMENTING WITH GASIFICATION IN THE 1950S.” 1993

The Willem-Alexander power station in Buggenum, in the south of the Netherlands, was the first commercial coal gasification power station in the world.

1972

GasCo pilot plant, Amsterdam.


1976

The modified GasCo pilot plant in Amsterdam, used for developing coal gasification technology.

Detail of the GasCo pilot plant.

1980

1984

2007

2014

The Liuzhou plant in China uses Shell’s coal gasification technology to produce syngas as a feedstock for ammonia.

The Dongting plant in China uses Shell’s coal gasification technology to produce syngas as a feedstock for fertiliser production.

77

Shell Coal Gasification Project-1 demonstration plant located in Shell’s petrochemicals complex in Houston, USA. A total of 18 types of coal were tested.

CATALYSIS KATALYSE

STCA is an important centre for Shell’s expertise in catalysis. The ability of catalysts to speed up chemical reactions is essential to almost all industrial processes. They can accelerate production, increase yield and save energy, and can be crucial to the success of petrochemicals projects. In the 1970s, research in this field was heavily focused on removing sulphur from the heavy oil residue. Researchers in Amsterdam optimised the conditions for, as well as the composition and porous structure of, the catalysts. A process was also developed for the selective removal of metals from the residue, the Shell hydrodemetallisation process. For a catalyst, activity, selectivity and lifespan are important. Catalysts are held within reactors. If they are very active then the reactor can be smaller, potentially improving safety and reducing costs. In addition, catalysts should have a long lifespan and they need to be selective, producing a minimum of unwanted byproducts. The second generation of catalysts for the gas-to-liquids (GTL) process, for example, produces larger quantities of heavy wax which can be used for many purposes, such as waterproofing paper cups. Until the early 1980s, researchers in Amsterdam also collaborated on early research into the catalysis for ethylene oxide synthesis. This chemical substance is used in many products, from antifreeze and coolants to a component for polyester and PET bottles. Over the years, the selectivity of the catalyst for this process has improved substantially. One of Shell’s catalyst companies – the CRI Catalyst Company – is a leading supplier and a significant amount of ethylene oxide worldwide is made using the process developed by Shell. Today, the catalyst group is a pioneer of enhanced experimentation within Shell – or high throughput experimentation – which can reduce the time it takes to bring advances in process technology to market by months or, in some cases, even years.

STCA is een belangrijk centrum voor Shells deskundig heid in katalyse. Het vermogen van katalysatoren om chemische reacties te versnellen, is essentieel voor bijna alle industriële processen. Katalysatoren versnellen de productie, verhogen de opbrengst en besparen energie. Daarmee zijn ze cruciaal voor het succes van petrochemische projecten. Het onderzoek op dit gebied richtte zich in de jaren 70 sterk op het ontzwavelen van het zware olieresidu. Onderzoekers in Amsterdam optimaliseerden de condities voor de katalysatoren, en ook de samenstelling en poreuze structuur ervan. Ook werd een proces ontwikkeld voor de selectieve verwijdering van metalen uit het residu, het Shell-hydrodemetalliseringsproces. Voor katalysatoren is activiteit belangrijk. Wanneer ze zeer actief zijn, kan de reactor waar katalysatoren in zitten kleiner worden, wat de veiligheid bevordert en kosten vermindert. Ook de levensduur is belangrijk. Hiernaast moet een katalysator selectief zijn, dus zo min mogelijk ongewenste bijproducten maken. De tweede generatie katalysatoren voor het gas-to-liquids (GTL) proces bijvoorbeeld, produceren grotere hoeveelheden zware was die onder meer gebruikt wordt om kartonnen drinkbekertjes waterdicht te maken. Ook hebben onderzoekers in Amsterdam tot begin jaren 80 meegewerkt aan onderzoek naar de katalyse voor de synthese van ethyleenoxide. Deze chemische stof wordt voor veel producten gebruikt, van antivries en koelvloeistoffen tot een component voor polyester en petflesjes. In de loop der jaren is de selectiviteit van de katalysator voor dit proces aanzienlijk verbeterd. Een van Shells katalysatorbedrijven – CRI Catalyst Company – is een toonaangevende producent; een groot deel van de ethyleenoxide in de wereld wordt gemaakt volgens het door Shell ontwikkelde procedé. Vandaag de dag is de katalysatorgroep een pionier binnen Shell op het gebied van het ontwikkelen van methoden om sneller te kunnen testen. Dit kan de tijd die nodig is voor een ontwikkeling met maanden, of zelfs jaren, verkorten.

79

1991

1988

The mechanisms of catalytic conversions are studied under deep space conditions in the Amsterdam lab.

“THE SECOND GENERATION OF CATALYSTS FOR THE GAS-TO-LIQUIDS PROCESS PRODUCES LARGER QUANTITIES OF HEAVY WAX WHICH CAN BE USED FOR MANY PURPOSES, SUCH AS WATERPROOFING PAPER CUPS.”

Cleaning the cooling coil of an autoclave for new catalyst testing.

2002

A research scientist operates a catalyst extruder in Amsterdam while his colleague checks the process conditions.

CATALYSIS KATALYSE

1980

1985

Extrusion of a small catalyst batch.

1997

Catalyst testing at microflow scale.

Cross section of a contaminated catalyst particle.

Exploring catalyst preparation techniques.

1995

2013

Exploration of novel catalyst formulations at STCA.

Prototype of a new catalyst developed at STCA.

2013

85


One of the world’s most widely used analytical techniques for the separation and analysis of compounds – such as crude oil – is gas chromatography. It is an important technique for characterising complex products. In 1952, the inventors of gas chromatography were awarded the Nobel Prize for Chemistry. Immediately afterwards, Shell researchers in Amsterdam started research into gas chromatography focused on petroleum applications. The Dutch Shell employee Jan van Deemter devised a model for performing gas chromatography in the most efficient way possible. To this day, every user of gas chromatography is familiar with the so-called Van Deemter Curve. More recently in Amsterdam, researchers developed a technique – comprehensive two-dimensional gas chromatography – in which entire samples undergo two independent chromatographic separations. As a result, complex samples can be analysed much more reliably. For example, petrol consists of roughly 250 individual components and diesel of some 100,000. In 1953 it was possible to separate around 40 components; today the figure is at least 10,000. The use of gas chromatography is not limited to the oil, gas and chemicals industry. Its applications touch the whole of society. For example, this technique is used to measure dioxins or issue clean-soil certificates. Almost every scientific discipline uses gas chromatography. STCA is working with other Shell technology centres to improve and refine the technique. The ultimate goal of the research is to separate, for example, the 100,000 individual components that make up diesel fuel.

Een van ’s werelds meest gebruikte analytische technieken voor de scheiding en analyse van verbindingen – zoals ruwe olie – is gaschromatografie. Het is een belangrijke techniek voor het karakteriseren van complexe producten. In 1952 werden de uitvinders van gaschromatografie beloond met de Nobelprijs voor de Scheikunde. Direct daarna gingen Shell-onderzoekers in Amsterdam aan de slag met onderzoek naar gaschromatografie toegespitst op aardolietoepassingen. De Nederlandse Shell-medewerker Jan van Deemter beschreef een model voor het zo efficiënt mogelijk uitvoeren van gaschromatografie. Tot op de dag van vandaag kent iedere gebruiker van gaschromatografie de zogenoemde Van Deemter-curve. Recenter is de ontwikkeling in Amsterdam van een techniek – zogenoemde comprehensive tweedimensionale gaschromatografie – waarbij complete monsters twee onafhankelijke chromato grafische scheidingen doorlopen. Hierdoor kunnen complexe monsters op veel betrouwbaarder manier worden geanalyseerd. Benzine bestaat bijvoorbeeld ruwweg uit 250 individuele componenten en diesel uit wel 100.000. In 1953 konden zo’n 40 componenten van elkaar gescheiden worden, tegenwoordig zijn dat er zeker 10.000. Het gebruik van gaschromatografie beperkt zich niet tot de olie-, gas- en chemische industrie. De hele maatschappij heeft ermee te maken. De techniek wordt bijvoorbeeld gebruikt om dioxine te meten of een schone-grondverklaring af te geven. Bijna elke wetenschappelijke discipline gebruikt gaschromatografie. STCA werkt samen met andere Shell-technologiecentra aan de verbetering en verfijning van de techniek. Het ultieme doel van het onderzoek is het scheiden van bijvoorbeeld de 100.000 individuele componenten waaruit diesel bestaat.

87

1990

1965

Gas chromatograph with auto sampler.

Gas-Liquid Chromatography in the New Lab.

“IN 1953 IT WAS POSSIBLE TO SEPARATE AROUND 40 COMPONENTS; TODAY THE FIGURE IS AT LEAST 10,000.”

89

2013

Comprehensive two-dimensional gas chromatograph coupled with time-of-flight mass spectrometry (GCxGC-ToFMS).


1953

Assembly of the first apparatus for Gas-Liquid partition chromatography in the Olie Constitutie department. The Van Deemter Curve, as obtained from the original publication.

1987

1956

Analysis report generated on the computer following a few keyboard commands. Early example of a two-dimensional gas chromatogram.

2001

Gas chromatography coupled with mass spectrometry.

2013

2013

Chromatogram obtained with twodimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry (GCxGC-ToFMS).

Samples for analysis.

93

1997


Over the past 20 years, demand for products such as polyester for use in clothing and PET for bottles has risen – and it continues to grow. The raw material MEG (mono-ethylene glycol) is necessary for producing these materials. Shell researchers in Amsterdam have developed a new process for making MEG: OMEGA.

De vraag naar producten zoals polyester voor kleding en PET voor flessen is de afgelopen twintig jaar gestegen, en blijft groeien. MEG (mono-ethyleenglycol) is als grondstof nodig voor het maken hiervan. Onderzoekers van Shell in Amsterdam hebben een nieuw proces ontwikkeld voor het maken van MEG: OMEGA.

In the 1950s Shell scientists in the USA developed a new process to produce ethylene oxide (EO), which is converted into MEG. Shell’s new EO process was a breakthrough and spread worldwide – but it was not yet very selective. Fifty years on, the technology has been improved to such an extent that the raw materials can be converted into EO and MEG with up to 90% selectivity.

In de jaren 50 ontwikkelden Shell-wetenschappers in de Verenigde Staten een nieuw proces voor de productie van ethyleenoxide (EO), die vervolgens wordt omgezet in MEG. Shells nieuwe EO-proces was een doorbraak en werd wereldwijd verspreid, maar het proces was nog niet erg selectief. Vijftig jaar later is de technologie zodanig verbeterd dat de grondstoffen tot 90% selectiviteit kunnen worden omgezet in EO en MEG.

In 2002 Shell took an important step when it licensed a technology developed by Mitsubishi Chemical Corporation and combined it with Shell’s EO/MEG technology. Within two years, the researchers in Amsterdam managed to improve this process and integrate it successfully with Shell’s own EO technology to create the Shell OMEGA process. Compared to the conventional process, OMEGA yields up to 10% more of the desired MEG product for the same quantity of raw material.

In 2002 zette Shell een belangrijke stap. Het licentieerde een door Mitsubishi Chemical Corporation ontwikkelde technologie. In twee jaar tijd wisten de onderzoekers in Amsterdam dit proces te verbeteren en succesvol te integreren met de eigen EO-technologie tot het Shell OMEGA-proces. Vergeleken met het conventionele proces levert OMEGA per hoeveelheid grondstof tot 10% meer van het gewenste product MEG op.

Following the development stage the technology was commercialised and in 2005 Shell decided to build an OMEGA unit on its integrated refinery and petrochemicals complex in Singapore, which has been operating since 2009. To support this project, as well as future developments, an OMEGA pilot plant was built in Amsterdam.

Na de ontwikkelingsfase besloot Shell in 2005 om de technologie op commerciële schaal toe te passen en een eigen OMEGA-fabriek te bouwen op een raffinaderijen petrochemiecomplex in Singapore, dat in 2009 in bedrijf is genomen. Ter ondersteuning van dit project en toekomstige ontwikkelingen, is in Amsterdam een proeffabriek gebouwd.

The development of OMEGA technology has opened up the opportunity to collaborate with new partners. This fuels the ambition for Shell to retain a leading position in the field of EO/MEG technology over the coming decades.

Met OMEGA is een technologie ontwikkeld die de mogelijkheid opent om samen te werken met nieuwe partners. Dit voedt Shells ambitie om de komende decennia een leidende rol te blijven spelen op het gebied van EO/MEG-technologie.

95

2014

“COMPARED TO THE CONVENTIONAL PROCESS, OMEGA YIELDS UP TO 10% MORE OF THE DESIRED MEG PRODUCT FOR THE SAME QUANTITY OF RAW MATERIAL.”

1965

Polymer research in the 1960s.

The OMEGA pilot plant at STCA was commissioned in 2006 and is still used for process optimisation and to support the OMEGA plants.

2009

OMEGA plant at Shell Eastern Petrochemicals Complex in Singapore.

2008

Construction of the Shell OMEGA plant in Singapore.


2010

Positioning an ethylene oxide (EO) reactor on its foundation.

1965

Polymer research in the 1960s.

2008

Engineering Excellence Award for the Shell OMEGA process.

2009

2010

OMEGA test facility at STCA.

The Shell Eastern Petrochemicals Complex in Singapore.

Maintenance work at the plant.

2012

101

A LOOK AHEAD EEN BLIK VOORUIT

We are constantly working to anticipate changes in the world’s energy systems – in the short term, medium term and in our New Lens Scenarios even up to 100 years from now. Innovative technologies are needed to deal with known and unknown challenges in meeting rising energy demand under growing environmental pressures. Constant innovation is a tradition that we can fully relate to, illustrated by the examples in this book. But our approach is not about technology for its own sake; it is about deploying it as fast as possible and adapting it to local needs. We need to provide our customers with safe, reliable and affordable energy, while remaining commercially competitive and environmentally responsible. We’ve been innovating since the inception of our operations in Amsterdam, often in partnership with our other technology centres and other organisations. Looking forward, the urgency to collaborate is even greater as no single company can tackle the energy challenge by itself. We want to tap into the best and brightest minds, regardless of their location or the industry or sector in which they are working. Our global open innovation strategy goes well beyond new technology: we must be open to new collaborations and we must also find novel applications for existing solutions. Preparing for the future means leaving one’s comfort zone and embracing the unknown – while always keeping an eye firmly focused on the goal. In Shell’s case, we aim to contribute to building a sustainable energy future. And at STCA, we continue to help shape the future of energy through innovation. Gerald Schotman, Chief Technology Officer and Executive Vice President Innovation and R&D

We zijn voortdurend bezig te anticiperen op verande ringen in de energiesystemen van de wereld – op de korte en middellange termijn, en in onze New Lens Scenarios zelfs tot 100 jaar vanaf nu. Innovatieve technologieën zijn nodig voor het kunnen omgaan met zowel bekende als onbekende uitdagingen in het voldoen aan de stijgende energievraag onder een toenemende druk op het milieu. Voortdurende innovatie is een traditie waar we volledig achter staan, en de voorbeelden in dit boek illustreren dat. Maar onze aanpak gaat niet om de technologie ter wille van de technologie zelf; het gaat om het zo snel mogelijk in praktijk brengen en het aanpassen aan de lokale behoeften. We moeten onze klanten veilige, betrouwbare en betaalbare energie leveren, terwijl we tegelijkertijd commercieel concurrerend en milieubewust moeten blijven. Sinds we met de eerste activiteiten in Amsterdam begonnen, zijn we al aan het innoveren. Vaak in samenwerking met onze overige technologische centra, alsook met andere organisaties. Als we vooruitblikken, is de urgentie om samen te werken nog groter, aangezien geen enkel bedrijf de energie-uitdaging op eigen houtje aankan. We willen putten uit ideeën van de beste en intelligentste mensen, ongeacht de locatie, industrie of sector waarin zij werken. Onze mondiale open innovatiestrategie gaat veel verder dan nieuwe technologie: we moeten openstaan voor nieuwe samenwerkingsverbanden en we moeten nieuwe toepassingen vinden voor bestaande oplossingen. Voorbereiden op de toekomst betekent dat we uit onze vertrouwde omgeving moeten stappen en het onbekende omarmen – echter altijd met de blik strak gericht op het doel. In het geval van Shell betekent dit dat we willen bijdragen aan de bouw van een duurzame energietoekomst. En bij STCA blijven we de toekomst van energie vormen door middel van innovatie. Gerald Schotman, Chief Technology Officer en Executive Vice President Innovation and R&D

103

105

CREDITS COLOFON

DESIGN

Shell Production Centre of Excellence

CHIEF EDITORS

Peter van Boesschoten and HP Calis

COPY

Barbara Bulten

TRANSLATIONS AND COPY-EDITING

CX Translations

IMAGE RESEARCH AND CO-ORDINATION

Constant Guédon, Bianca Breure and Imtiaas Ramdjanbeg

PHOTOGRAPHY

Shell Historical Archive, Shell Photographic Services, STCA Archives, Spaarnestad Photo and N.V. Nuon Energy; part of Vattenfall

THIS BOOK WAS PRODUCED IN COLLABORATION WITH

Catherine Aitken, Linda Andrik, Rob van den Berg, Diederik Boersma, Jan Blomberg, Charlotte Brookes, Thomas Fasting, Jacky Freer, Kirsten Gesink, Cor de Graaf, Gert Haandrikman, Arend Hoek, Marjoleine van Jaarsveld, Ingrid de Jong, Harry Kooijman, Ulfert Klomp, Burgard Koenders, Herman Kuipers, Eduard Kieffer, Jarton Kyle, Reini van Leeuwen, Marlies Lukkes, Axel Makurat, Lindsey McAndrews, Pim Mul, Sjaam Oedai, Jos den Ouden, Tom Pasfield, Bert Regeer, Arthur Rots, Nico Rozendaal, Gerald Schotman, Kees Smit, Koen Steernberg, Peter Veenstra, Nicki Welding, Wim van de Wiel, Hans Wijnbelt, Peter Wilkinson, Levien Willemse and Angelica Zhang

PRINTING

Opmeer Drukkerij B.V. commissioned by Charterhouse Print Management B.V.

© 2014 Shell International B.V. All information or advice provided as part of this book is intended to be general in nature and you should not rely on it in connection with the making of any decision. Shell International B.V. tries to ensure that all information provided as part of this book is correct at the time of inclusion in the book but does not guarantee the accuracy of such information. Shell International B.V. is not liable for any action you may take as a result of relying on such information or advice or for any loss or damage suffered by you as a result of you taking this action. In this book, the term “Shell” is used for convenience but may constitute any separate entity within the Royal Dutch Shell plc group of companies engaged in the activities referenced in the book.

SHAPING THE FUTURE OF ENERGY THROUGH INNOVATION

TREASURES OF TECHNOLOGY FROM IDEA TO DEPLOYMENT

Recommend Documents