W gdańskiej rafinerii od ponad 40 lat ropa naftowa jest przerabiana na paliwa i inne produkty. Aby sprostać wymaganiom rozwijającego się rynku naftowego, zakład jest regularnie modernizowany, a inżynierowie wciąż szukają rozwiązań, dzięki któremu instalacja może być znacznie bardziej efektywna.
W ten sposób, w ramach projekt UCOPure, powstała nowatorska technologia, wykorzystująca metodę zintegrowanej filtracji membranowej do usuwania z hydrowaksu, czyli nieprzereagowanego oleju (UCO, z ang. unconverted oil), ciężkich wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Są one groźne dla katalizatorów, a to unikalne rozwiązanie pozwala obniżyć ich zawartość nawet o 95 proc.
Optymalizacja przerobu ropy
Punktem wyjścia do wdrożenia projektu UCOPure była chęć zagospodarowania jednego ze strumieni z instalacji hydrokrakingu MHC (z ang. mild hydrocracking). Umożliwia ona pogłębienie przerobu ropy naftowej i jest drugą tego typu instalacją w gdańskiej rafinerii. Pogłębiony przerób charakteryzuje najnowocześniejsze rafinerie na świecie i pozwala na uzyskiwanie z każdej baryłki większej liczby produktów o najwyższej jakości i najwyższych marżach rynkowych.
Półproduktem z instalacji hydrokrakingu MHC jest wspomniany wcześniej UCO. Shell – licencjodawca tej instalacji – zakładał, że hydrowaks będzie stanowił aż 40 proc. produkcji hydrokrakingu i będzie sprzedawany. W praktyce jest to jednak trudne i nieopłacalne. Na szczęście, inżynierowie LOTOSU znaleźli rozwiązanie, dzięki któremu instalacja może być znacznie bardziej efektywna. Większość UCO zawrócono do ponownego przerobu w instalacji MHC, uzyskując z niego wysokomarżowe paliwa. Stopniowo zwiększono, z 60 proc. do 90 proc., konwersję instalacji, czyli ilość wysokomarżowych paliw uzyskanych ze wsadu – wprowadzając innowacyjne zmiany w procesie produkcji. Dzięki temu rafineria LOTOSU produkuje dodatkowo ok. 70 tys. ton paliw rocznie.
Należy jednak pamiętać o koncentrujących się w hydrowaksie WWA, które powstają w trakcie reakcji krakingu destylatów próżniowych, ekstraktów aromatycznych i deasfaltyzatu oraz oleju HCGO uzyskanych z ropy naftowej, w obecności wodoru. Pomimo niewielkiej zawartości, powodują one istotną przeszkodę w dalszym efektywnym zagospodarowaniu i przetwarzaniu produktu. Wpływają bowiem na stopniową dezaktywację katalizatora, co przekłada się na skrócenie długości jego cyklu pracy. Dodatkowo mają tendencję do „wypadania” i zanieczyszczają powierzchnie wymienników ciepła, przez co pogarszają wymianę ciepła i powodują wzrost oporów przepływu. Zawartość WWA w UCO rośnie wraz ze spadkiem sprawności katalizatorów stosowanych na instalacji hydrokrakingu.
UCOPure – przełomowa technologia filtracji
Projekt o nazwie UCOPure tworzy konsorcjum Grupy LOTOS i firma PolymemTech. Jego celem jest opracowanie technologii usuwania z pozostałości po hydrokrakingu (UCO) ciężkich wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w procesie filtracji. Co ważne, chodzi o usunięcie całej grupy WWA, a nie jedynie niektórych, i to w sposób selektywny. W odróżnieniu od innych rozwiązań jest to proces niskotemperaturowy i niskociśnieniowy.
Grupa LOTOS intensywnie pracuje nad innowacjami. W wyniku wdrożenia technologii UCOPure, co najmniej 85 proc. produkowanego przez nas oleju UCO będzie wykorzystane w rafinerii jako pełnowartościowy surowiec do produkcji paliw lub olejów bazowych – przewiduje Jan Biedroń, szef Biura Technologii w Grupie LOTOS.
Warto podkreślić, że instalacja może zostać zbudowana w każdym miejscu łańcucha procesowego i stanowić zarówno integralną część instalacji hydrokrakingu, jak i powstać w wielu innych miejscach w rafinerii. Mało tego, można także szybko stworzyć jej mobilną wersję.
Przewidywany koszt budowy oraz zużycie energii w procesie filtracji będzie znacznie niższe, niż w procesach destylacyjnych czy procesach wysokociśnieniowej hydrorafinacji. Wynika to z charakterystyki samego procesu, kosztów użytych materiałów oraz parametrów pracy instalacji, takich jak temperatura i ciśnienie.
Projekt jest w trakcie realizacji. W trakcie pierwszego etapu zaprojektowano i wybudowano instalację w skali laboratoryjnej, przeprowadzono testy oczyszczania dla poszczególnych surowców i wykonano szereg analiz laboratoryjnych.
Aktualnie trwa montaż instalacji pilotażowej. W kolejnym etapie instalacja będzie przetransportowana do rafinerii Grupy LOTOS, gdzie odbędą się testy. Zgodnie z planem, projekt pilotażowy zakończy się do końca 2021 r. Później rozpocznie się etap rozwojowy. Po zakończeniu projektu konsorcjum przewiduje optymalizację rozmiarów instalacji i stopniową komercjalizację technologii. Dzięki temu będzie mogła być wykorzystana także w innych rafineriach.
Czytaj też:
Długowieczny asfalt od LOTOSU