Lotos: większa produkcja paliw dzięki innowacyjnej filtracji

Od kilku lat ten półprodukt instalacji hydrokrakingu MHC, największej instalacji gdańskiej rafinerii zbudowanej w Programie 10+ i uruchomionej w 2010 r. jest nowatorsko przerabiany na paliwa oraz oleje smarowe.

Shell - licencjodawca hydrokrakingu MHC zakładał, że hydrowaks, czyli UCO (Unconverted Oil), nazywany również frakcją parafinową, będzie stanowił aż 40% produkcji hydrokrakingu i będzie sprzedawany. Sprzedaż jednak jest trudna i mało opłacalna. Inżynierowie Lotosu znaleźli rozwiązanie, które zdumiało licencjodawcę, nie spodziewającego się, że jego instalacja może być znacznie bardziej efektywna. Większość UCO zawrócili do ponownego przerobu w instalacji MHC uzyskując z niego wysokomarżowe paliwa. Stopniowo zwiększyli, z 60 do 90%, konwersję instalacji, czyli ilość wysoko marżowych paliw uzyskanych ze wsadu - wprowadzając innowacyjne zmiany w procesie produkcji. Dzięki temu rafineria Lotosu produkuje się dodatkowo ok. 70 tys. ton paliw rocznie, o wartości na stacjach ponad 300 mln zł.

Zobacz także: Lotos angażuje się w realizację globalnych celów ONZ

Część hydrowaksu nasi inżynierowie skierowali do przerobu na instalacji 900 - destylacji próżniowej. Okazało się, że z frakcji olejowych na bazie hydrowaksu powstają lepsze niż dotychczas oleje bazowe, a z nich powstają wyższej klasy oleje smarowe (II grupy). Pozwoliło to zwiększyć produkcję bloku olejowego i jego zyskowność, a marże uzyskiwane z produkcji olejów są zwykle wyższe niż z paliw. Ponadto, w trakcie przerobu w Zakładzie Olejowym wsadu z przerobu hydrowaksu powstał nowy produkt rafinerii – woski niskosiarkowe, służące do wytwarzania różnych specyfików parafinowych. Frakcje próżniowe z destylacji UCO na instalacji 900 przerabiane są również na drugim hydrokrakingu (izokrakingu) na paliwa. Warto dodać, że LOTOS jako jedna z pierwszych firm na świecie stosuje deasfaltyzat DAO (z instalacji ROSE) jako wsad instalacji hydrokrakingu MHC, dzięki czemu jakość hydrowaksu jest unikatowa. 

Nie tylko plusy

Oprócz wielu korzyści, dotychczasowe zagospodarowanie hydrowaksu (UCO) w Lotosie ma też dwa minusy. Po pierwsze, przerób UCO na instalacji 900 ogranicza jej główne zadanie, czyli destylację pozostałości z przerobu ropy. A po realizacji Projektu EFRA hydrokraking MHC znacznie zwiększy produkcję UCO: z obecnych 20 do 60 ton na godzinę. Dlatego w ramach EFRY zdecydowano się na budowę instalacji HVDU – destylacji próżniowej hydrowaksu, która odciąży instalację 900. Po drugie – zagospodarowanie hydrowaksu ograniczone jest przez obecność w nim niewielkiej ilości ciężkich, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). 

Groźne WWA 

WWA powstają na hydrokrakingu MHC w trakcie reakcji krakingu destylatów próżniowych, ekstraktów aromatycznych i deasfaltyzatu. Gdy UCO jest przerabiane na hydrokrakingu, to WWA przyspieszają w reaktorach  dezaktywację katalizatorów, które trzeba częściej wymieniać. A wraz ze spadkiem sprawności katalizatorów rośnie też zawartość WWA w hydrowaksie. WWA mają ponadto tendencję do „wypadania” i zanieczyszczają powierzchnię wymienników ciepła, pogarszając pracę instalacji. Z tych powodów część UCO dodawana jest do nisko marżowego ciężkiego oleju opałowego, który po realizacji Projektu EFRA nie będzie już produkowany przez Lotos.  Przeprowadzono kilka próbnych projektów w celu usunięcia niepożądanych WWA:filtrację przez złoża węgla aktywnego, ziem bielących oraz laboratoryjne testy rafinacji furfurolem. Realizacja tych projektów okazała się jednak zbyt kosztowna.  

Po raz pierwszy na świecie

Grupa Lotos zwróciła się więc do firmy Polymemtech o podjęcie wspólnych wysiłków w celu rozwiązania problemu za pomocą zintegrowanych technik filtracyjnych. Obie firmy utworzyły konsorcjum. Praca nad tym projektem zaplanowana jest na 30 miesięcy - do stycznia 2019 roku.

- W wyniku wdrożenia tej innowacyjnej technologii co najmniej 85% produkowanego przez nas UCO będzie wykorzystane w rafinerii jako pełnowartościowy surowiec do produkcji paliw – powiedział Jan Biedroń, szef Biura Innowacji w Grupie LOTOS. - Ponadto ta nowa technologia powinna budzić zainteresowanie innych rafinerii, w których pracują instalacje hydrokrakingu.

W tej unikalnej technologii, nazwanej UCOPURE wykorzystuje się po raz pierwszy na świecie metodę zintegrowanej filtracji membranowej do usuwania z hydrowaksu niewytrąconych WWA. Wymaga ona stworzenia nowatorskich systemów wykorzystujących membrany filtracyjne. Na świecie stosowane są dwie technologie usuwania WWA: destylacyjna próżniowa i saturacyjna. Ta pierwsza może być zastosowana tylko przy przerobie lekkich wsadów, a druga wymaga sporych nakładów inwestycyjnych, czyli budowy instalacji rafinacji wodorem.

W metodzie filtracyjnej usuwanie WWA z hydrowaksu odbywa się przy innowacyjnym zastosowaniuzintegrowanych układów filtracji. Metoda ta może być stosowana dla usuwania UCO powstałego zarówno z lekkiego, jak i ciężkiego wsadu. W odróżnieniu od innych rozwiązań, jest to proces niskotemperaturowy i niskociśnieniowy. Na potrzeby badań, Polymemtech zbudował laboratoryjną instalację badawczą, w której wykorzystał własną technologią filtracyjną. Wykonano szereg testów, siedmioma metodami, a próbki otrzymanych olejów były badane w LotosLab.

Wyniki są bardzo obiecujące

- Zawartość niepożądanych WWA znacznie obniżyła się, nawet poniżej wymaganego minimalnego stężenia i może być jeszcze niższa – komentuje Dagmara Aptowicz szef Biura Technologii w Grupie Lotos i dodaje. - Instalację usuwania WWA z hydrowaksu można zbudować w każdym miejscu łańcucha procesowego związanego z przerobem UCO. Koszt jej budowy oraz zużycie energii będą znacznie niższe niż w alternatywnych procesach destylacji czy hydrorafinacji.