Revamp hydrokrakové jednotky České

Transkript

1 Revamp hydrokrakové jednotky České rafinérské Ing. Milan Vitvar ČESKÁ RAFINERSKÁ, a.s.

2 Obsah Hydrogenace Jednotka PSP Společné milníky rafinérie a jednotky PSP, I. revamp Synergie rafinerií a ethylenové jednotky,ii. Revamp Hlavní principy modifikací Výhody intenzifikace hydrokraku Závěr

3 Hydrogenace Hydrogenace byly objeveny ve 30. letech min. století v rámci vývoje procesů pro zpracování uhlí spol. IG Farben. V tomto období byly objeveny i katalytické účinky některých kovů a jejich sirníků. Dostaly se do zpracování ropy v r. 1929, kdy IG Farben prodala patentová práva Essu Hydrogenace, používané později ve zpracování ropy, byly nejčastěji v mírné formě jako hydrogenační rafinace. Pokud existovaly hydrokraky, jednalo se o procesy využívající méně aktívní katalyzátory na alumosilikátovém nosiči a pracující s velkými objemy katalyzátoru. V roce 1965 postavila americká společnost Unocal v Los Angeles první moderní hydrokrak, pracující se dvěma katalytickými systémy předrafinačním a krakovacím. Využití zeolitických katalyzátorů pro krakování bylo převratným aktem, který umožnil rozvinutí veškerých předností procesu hydrokrakování zejména jeho vysokou variabilitu a flexibilitu.

4 Jednotka PSP V 80.letech započala příprava výstavby nové hydrokrakovací jednotky v Záluží. Koncepce narážela na stále limitovanou spotřebu pohonných hmot v Československu a na záměr postavit hydokrakovací jednotku ve Slovnaftu. Byla proto zvolena forma mírného hydrokraku, kde hlavním produktem byl nezkonvertovaný olej pro ethylenovou jednotku. Řešení umožnilo uvolnit plynový olej a benzín (používaný původně pro ethylenovou jednotku) pro potřebu výroby paliv a nahradit je surovinou pocházející z hluboké přeměny ropy. Byla vybrána technologie firmy Unocal (USA), pracující za vysokého tlaku při mírné konverzi, cca %. Synergie rafinérie a ethylenové jednotky byly takto maximálně využity. Výtěžková struktura žádaných petrochemickýchh produktů z hydrokrakové suroviny je podobná struktuře z benzínu zatímco zvolená technologie mírného hydrokrakování ušetřila mnoho energií a vodíku.

5 Štěpná jednotka pracuje při tlaku 16,0 17,0 MPa. První reaktor je určen k odsíření, denitrifikaci suroviny a k sycení aromátů, surovina se hluboko prorafinuje. Reaktor má dominantní vliv na snížení indexu BMCI, což je index charakterizující míru rafinace nezkonvertovaného zbytku a je klíčovým parametrem pro další zpracování produktu v ethylenové jednotce. Ve druhém reaktoru, který je vybaven zeolitickým katalyzátorem, dochází zejména ke štěpení těžkých podílů. Jednotka se provozuje spolehlivě více než 20 let a stala se oporou rafinérie v řešení technologických přeměn, které si vyžadoval další vývoj. Změny vycházely zejména z respektování požadavků na ekonomii výroby a z legislativy na ochranu životního prostředí.

6 Společné milníky rafinérie a jednotky PSP I. Revamp jednotky Ke konci devadesátých let legislativa na ochranu životníhoo prostředí utlumuje v České republice prodej topných olejů s vysokým obsahem síry. Rafinérie stále vyráběla vyšší množství této komodity. Alternativou byla výstavba visbreakingové jednotky s vakuovou fleší, která ale produkovala určité množství vakuového destilátu. Další vakuové destiláty byly uvolněny z mísení topných olejů. Nutností se proto stává první intenzifikace, kdy se výkon jednotky zvyšuje z původních 100 t/h při nízké konverzi na 130 t/h. Intenzifikace vycházela z využití projektových rezerv, a proto nebylo uskutečněno mnoho změn uvnitř jednotky s výjimkou změn v obsazení katalyzátoru.

7 Synergie rafinerií a ethylenové jednotky, II. Revamp Hydrokrakové jednotky bývají považovány za zvlášť výhodné pro výrobu bezsirných paliv (paliva do 10 ppm síry). Plynový olej z hydrokrakové jednotky České rafinérskéé obsahuje pod 10 ppm síry. Je proto výhodnou komponentou. V roce 2002 získávají pracovníci ČeR prostřednictvím ČAPPO informaci o nadcházející dieselizaci motorového parku připravované v Evropě v důsledku parametru emise CO 2 na km jízdy. Využití naftového motoru se stává nutností a situace bude mít obrovský vliv na změnu proporcí výroby/spotřeby motorové nafty a autobenzínu. Česká rafinérská musela řešit tento vývoj pro obě své rafinérie.

8 Nová evropská legislativa výroby čistých paliv a dieselizace osobní a komerční přepravy způsobuje změnu podmínek na trhu paliv Předpověď z r. 2002, že v Evropě bude do roku 2015 chybět 15 mil. t motorové nafty a 10 mil. t autobenzínu bude přebývat, se začíná naplňovat i na českém trhu. V Evropě jsou současné prognózy ještě horší. V této situaci nastává problém s uplatněním fluidně krakovacích jednotek.

9 Situace v trendu spotřeby autobenzínu a motorové nafty v České republice

10 Uspořádání hydrokrakovací a ethylenové jednotky nabídlo synergii. Zvýšení konverze a výkonu hydrokraku může přispět ke zvýšení výroby motorové nafty a naopak deficit ve výrobě nezkonvertovaného oleje povede k použití nadbytečného benzínu jako suroviny pro ethylenovou jednotku. Na tomtoo principu byla založena druhá intenzifikace jednotky. Návrh byl vypracován ve spolupráci se SGSI a využíval možnosti vyšší konverze (až 71 %) a vyššího výkonu (do 160 t/h). Z technologických principů se jedná především o: maximální využití objemu stávajících reaktorů pro větší množství katalyzátoru použití moderních distribučních pater dosažení maximálního výtěžku středních destilátů úprava destilační sekce

11 Hlavní principy modifikací Reaktory Zvětšení množství katalyzátoru, instalace HD rozdělovacích pater Předehřívač cirkulačního plynu Zvýšení Chladič výkonu vložením další konvekční sekce odtahu reaktoru Rozšíření Nástřikové čerpadlo Nový motor, úprava Cirkulační kompresor Úprava Čerpadla promývací vody Výměna

12 Hlavní principy modifika ací (pokračování) Úprava destilační sekce Přepatrování debutanizéru, frakcionátoru a redestilace benzínu, instalace odběrového patra pro letecký petrolej, instalace druhého předehřívače pro frakcionátor, modifikace teplovýměnného systému a čerpadel Využití stávajícího objemu reaktorů, pokroku v chemickém inženýrství a katalytické chemii

13 Hlavní proměnné Konverzee (40 71%) Katalyzátor, výtěžkové schéma Surovina a její kvalita, obsah síry, dusíku, Conradsonův zbytek, obsah kovů, přítomnost těžkých frakcí BMCI nezkonvertovaného oleje (při vyšší konverzi výhodnější pro etylenovou jednotku) Výtěžek středních destilátů a jejich kvalita Katalyzátory v současné době Rafinační: KF Q Hydrokrakovací: HC 26L/HC 43LT

14 Simulace možností ve způsobu řešení reakční sekce Case 1a 1b 2a 2b Nb of reactors Pretreating catalyst Cracking catalyst Z 623 Z 623 Z673 Z 673 Throughput (t/h) Operating mode OT OT OT OT Vcat1 (m3) Vcat2 (m3) Run length cat1 (years) Run length cat2 (years) Plant conversion (%woff) Yields (%woff) H2S NH H2O C1 C Naphtha (C5 130 deg C) Kerosene ( deg C) Gasoil ( deg C) Hydrowax (370+ deg C) Total yield Total middle distillate a 3b 4a 4b Z 623 Z 623 Z673 Z 673 Z 623 Z 673 Z OT OT OT OT OT OT R (CFR=1.2)

15 Projekt intenzifikace Projektové činnosti BDEP a prováděcí projekt zpracován firmou ABB Lummus ( CB &I) EPC fázi (realizaci) rovněž uskutečnila ABB Lummus Celkové náklady: 680 mil. Kč Kontrakt podepsán Jednotka byla předána k najetí Převážná část aktivit proběhla během zarážky 2007 Najetí zařízení na plný výkon proběhlo bez vážnějších problémů Garanční test odhalil příležitosti ke zlepšení v debutanizační koloně a několik menších závad v jiných celcích budou řešeny v odstávce 2009

16 Výhody intenzifikace hydrokraku Unikátní příležitost pro řešení naléhavých problémů současné doby Využití synergií celku Úloha ve výrobě čistých paliv, zvláště motorové nafty Zlepšení podmínek pro ethylenovou jednotku výrazné zlepšení BMCI, výrazný pokles obsahu aromátů ( ze 20 na 11 % hm), vyšší poměrové zastoupení benzínu v surovinách pro EJ Možnost výroby leteckého petroleje hydrokrakováním Lepší využití obou rafinérií, zvýšení konverze, Minimalizuje či eliminuje výrobu topných olejů Přiměřené náklady na projekt

17 Závěr Česká rafinérská zintenzifikovala hydrokrakování v rafinerii Litvínov dostatek vodíku vyráběného Unipetrolem parciální oxidací těžkých ropných zbytků 3 jednotky (2 původní jednotky a hydrokrak firmy Unocal) poslední intenzifikace jednotky Unocal řeší zvyšující se poptávku po motorové naftě a výrazně zvýšuje rafinérskou marži maximální uplatnění synergií v litvínovském areálu

18 Děkuji za pozornost Ing. Milan Vitvar Tel : E mail : milan.vitvar@crc.cz