The integration of High Temperature Heat Pumps (HTHP) in drying processes in Swedish Chemical industry

In Sweden, the chemical industry is not the largest industry, unlike in many other countries, but it still plays a crucial role in energy consumption. As part of efforts to meet the EU and Swedishenergy and climate goals, the industry is increasingly shifting towards electricity as primary energy carrier from the current usage of fossil fuels, with Sweden anticipating a significant rise in demand by 2030.  The objective of this project is to conduct a study with the intent to implement HighTemperature Heat Pumps (HTHP) into drying processes within the chemical industry in Sweden, to increase energy efficiency. This is done by researching the potential that HTHPs have to align with the European energy and climate goals. The thesis assesses the feasibility, benefits, and challenges of the implementation of HTHP while focusing on technical, environmental, and economic aspects. This project is linked to the International Energy Agency Heat Pumping Technologies (IEA HPT) Annex 59 project. Initially, the method included a literature review and interviews with chemical industry companies regarding the implementation of HTHPs. However, due to time constraints, the focus shifted solely to the literature review, with prepared interview questions to use in the future of the Annex 59 project. Furthermore, heat pumps offer significant energy-saving potential, particularly in drying processes, by utilizing low-temperature heat sources to deliver heat at higher temperaturesresulting in significant energy savings compared to traditional heating methods. HTHPs provide process heat at temperatures above 100°C which is beneficial for the chemical and especially pharmaceutical industry.  This report presents two case studies within the pharmaceutical industry: Steam (re-) generation from EPDM-Stripping Overhead Vapor and High Temperature Indirect Mechanical Vapor Recompression (MVR) Heat Pump solution, known as project IHP-MVR-4S-78, for energy recovery in a chemical industrial plant. The case studies show promising potential for integrating HTHP in the chemical industry, especially within the pharmaceutical sector. However, addressing identified challenges requires further research and demonstration projects.To fully assess the potential of implementing HTHP in the Swedish chemical industry for drying processes, further research specific to the Swedish chemical industry is necessary.I Sverige är kemiindustrin inte den största industrin, till skillnad från många andra länder, men den spelar fortfarande en avgörande roll för energiförbrukningen. För att uppnå uppsatta mål vänder sig industrin allt mer från fosila bränslen till elektricitet som en primär energikälla, och Sverige förväntar sig en betydande ökning av efterfrågan fram till 2030.  Syftet med detta projekt är att studera implementationen av högtemperaturvärmepumpar (HTHP) i torkningsprocesser inom kemiindustrin i Sverige för att öka energieffektiviteten. Detta uppnås genom att utforska potentialen hos högtemperaturvärmepumpar för att öka användandet av förnybara energikällor, vilket minskar koldioxidutsläppen och går mot europeiska energi- och klimatmål. Avhandlingen bedömer genomförbarheten, fördelarna och utmaningarna med implementeringen av HTHP med fokus på tekniska, miljömässiga och ekonomiska aspekter. Detta projekt är kopplat till International Energy Agency Heat PumpingTechnologies (IEA HPT) Annex 59-projektet. Inledningsvis inkluderade metoden en litteraturstudie och intervjuer med företag inom den svenska kemiindustrin, angående implementeringen av HTHP. På grund av tidsbegränsningar samt begränsad tillgänglighet från företag skiftades fokuset till endast litteraturstudie. Intervjuförfrågor skapades även till framtida forskning inom Annex 59.  Värmepumpar erbjuder en energibesparingspotential, särskilt i torkningsprocesser genom att utnyttja lågtemperaturvärmekällor för att leverera värme vid högre temperaturer. Detta leder till betydande energibesparingar jämfört med traditionella uppvärmningsmetoder. HTHP tillhandahåller processvärme vid temperaturer över 100°C vilket är fördelaktigt för den kemiska-, och framförallt, läkemedelsindustrin. Denna rapport presenterar två fallstudier inom läkemedelsindustrin: Heat Recovery in Chemical Processes – A Case Studie on a very high temperature Heat Pump Using MVR Technology in a EPDM stripping process och A High Temperature indirect MVR Heat Pump solution for energy recovery with high COP in a chemical industrial plant (project IHP-MVR4S-78). Resultaten från fallstudierna drar slutsatsen att en integration av HTHP inom den kemiska industrin, mer specifikt läkemedelsindustrin, visar stor potential. Det finns dockfortfaranade många utmaningar och hinder som måste överkommas och mer forskning och demonstrationsprojekt krävs för att hantera dem. För att sammanfatta potentialen för en HTHPimplementering inom kemiindustrin för torkprocessen, specifikt i Sverige, krävs ytterligare forskning om den svenska kemiindustrin