Výběr nejlepší technologie selektivní hydrogenace FCC benzínu pro

Výběr nejlepší technologie selektivní
hydrogenace FCC benzínu pro ČeR a
dopad na konfiguraci rafinérie
Josef SVÁTA, Hugo KITTEL
Česká
eská rafiné
rafinérská
rská a.s. , Wichterleho 809, 278 52 Kralupy nad Vltavou
Vltavou
E-mail: [email protected],
[email protected], [email protected]
17.4.2007, Milovy,
Milovy, hotel Devě
Devět skal
Připraveno pro konferenci APROCHEM 2007
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
OSNOVA:
Úvod
Analýza problému
Řešení pro Českou rafinérskou
Hlavní cíle projektu
Určení optimální technologické konfigurace
Charakteristika vybraných technologií
selektivní hydrogenace FCC benzínu
Hodnotící analýza a výběr nejlepší technologie
Hlavní milníky projektu
Závěr
2
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
ÚVOD
Situace v produkci AuBi v ČeR v r. 2003
Směrnice EU č. 98/70EC a 2003/17/EC
max. 50 ppm S v AuBi od 1.1. 2005
max. 10ppm S v AuBi od 1.1. 2009
• Schválen a realizován projekt trojděliče FCC benzínu
v Kralupech – zajištění plné produkce AuBi s max. 50
ppm S od r. 2005 v obou rafinériích
• Zajištění plné produkce AuBi 10 ppm S Î nezbytná
nová jednotka selektivní hydrogenace FCC benzínu
3
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
ANALÝZA PROBLÉMU
Komponenty poolu benzínu
Reformát, izomerát, MTBE, alkylát, butany – obsah
síry < 10 ppm
Krakový benzín z FCC – hlavní zdroj síry – stovky
ppm síry
Obecné řešení problému
Odsíření nástřiku na FCC – neselektivní proces,
investičně náročný, nebyl zvolen pro ČeR
Odsíření produktů z FCC – selektivní proces,
investičně méně náročný – zvolen jako vhodné řešení
pro ČeR
4
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
ANALÝZA PROBLÉMU
Hlavní problémy při redukci obsahu S v FCC
benzínu
Odstranění reaktivních dienů z nástřiku – prevence
před koksováním
Maximální ochrana olefinů (vysoké MON a RON)
Potlačení krakovacích reakcí – snižují výtěžek
kapalných produktů
Udržení rekombinovaných merkaptanů na min.
úrovni
Dodatečná spotřeba vodíku – úzký profil v rafinériích
5
CRC‘s solutions
APROCHEM 2007 Milovy
ANALÝZA PROBLÉMU
Přehled dostupných technologií odsíření FCC
benzínu v roce 2003
Technologie průmyslově zavedené
Název
CDHDS+
EXOMER
ISAL
OATS
OCTGAIN
PRIME G+
SCANFINING 2
S ZORB SRT
Licensor
Typ technologie
CDTech
ExxonMobil/Merichem
UOP & Intevep SA
BP / Axens
ExxonMobil
Axens
ExxonMobil
ConocoPhillips
Katalytická destilace
Extrakce těžkých merkaptanů
Neselektivní odsíření+obnova oktanů
Olefinická alkylace thiofenů
Neselektivní odsíření+obnova oktanů
Selektivní hydrogenace
Selektivní hydrogenace
Adsorpce s regenerací sorbentu
6
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
ANALÝZA PROBLÉMU
Přehled dostupných technologií odsíření FCC
benzínu v roce 2003
Technologie ve zkušebním režimu
Název
ASR-2
CED
GT-DESULPH
S-BRANE
TREND
Licensor
Unipure
Petrostar
GT Technology
Grace and Sulzer
KBR
Typ technologie
Oxidační odsíření
Oxidační odsíření.
Extraktivní odsíření
Membránový proces
Adsorpce na fluidním loži
7
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
ŘEŠENÍ PRO ČESKOU RAFINÉRSKOU
Hlavní cíle projektu selektivního odsíření
FCC benzínu:
Odsířit FCC benzín na úroveň umožňující produkci
AuBi s 10 ppm S v obou rafinériích ČeR, s využitím
projektované kapacity jednotky FCC
Optimalizovat relaci čisté současné hodnoty investice
(NPV) oproti investičním nákladům
Realizovat zavedenou a spolehlivou technologii
Garantovat min. čtyřletý provozní cyklus nové
jednotky
Realizovat projekt v co nejkratším termínu
8
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
ŘEŠENÍ PRO ČESKOU RAFINÉRSKOU
Základní řešené problémy spojené s
realizací nové technologie:
Navržení nejlepší technologické konfigurace pro
novou jednotku
Rozhodnutí o správné kapacitě jednotky
Výběr technologie nejlépe zapadající do navržené
konfigurace
Provést jasnou a důkladnou analýzu kladů a záporů
zvoleného řešení
Stanovení urychleného, ale realistického časového
harmonogramu realizace projektu
9
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Technologická konfigurace pro novou jednotku
Originální schéma odsíření FCC benzínu:
HLAVNÍ FRACTIONÁTOR
M EROX
180 ppm S
UNIONFINER
STABILIZÁTOR
LPG, C3=
Schéma nebylo
navrženo k
dosažení 50
ppm S v AuBi
Těžký benzín
hydrogenován
neselektivně
AuBi
2500 ppm S
340 ppm S
Široký řez
benzínu
odsiřován na
jednotce Merox
v neextraktivním
modu
10
CRC‘s solutions
APROCHEM 2007 Milovy
Technologická konfigurace pro novou jednotku
Současné schéma odsíření FCC benzínu – AuBi 50 ppm S:
LPG, C3=
UNIONFINER
2500 ppm S
340 ppm S
590 ppm S
HrBi
REDESTILACE
180 ppm S
3 - CESTNÁ DĚLICÍ KOLONA
HLAVNÍ FRACTIONÁTOR
M EROX - E
STABILIZÁTOR
15 ppm S
AuBi
Etylénová jednotka
1 ppm S
AuBi
SRR
Zařazena
jednotka
trojděliče
Střední
řez veden
na
jednotku
HrBi
Reaktor
HRBi
opatřen
novým
chlazením
AuBi
180 ppm S
11
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Technologická konfigurace pro novou jednotku
Budoucí nejlepší schéma odsíření FCC benzínu – AuBi
10 ppm S:
LPG, C3=
AuBi
Na nové jednotce
bude selektivně
hydrogenován
střední řez z
trojděliče
10 ppm S
Stávající jednotky
Merox a Unionfiner
budou relokovány za
trojdělič
M EROX - E
AuBi
SDS
UNIONFINER
STABILIZÁATOR
3 - CESTNÁ DĚLICÍ KOLONA
STABILIZÁTOR
HLAVNÍ FRACTIONÁTOR
15 ppm S
Kapacita nové
jednotky přímo
odvozena z navržené
konfigurace
15 ppm
AuBi
Diesel
12
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Výběr technologie nejlépe zapadající do
navržené konfigurace
Základní kritéria stanovená pro výběr nové
technologie:
Zavedená a osvědčená technologie demonstrovaná
na provozní jednotce
Schopnost dosáhnout obsahu síry pod 10 ppm v
produktu
Maximální výtěžek odsířeného benzínu
Minimální ztráta oktanů
Minimální spotřeba vodíku
Nízké investiční a provozní náklady
Snadná integrace do konfigurace ČeR
13
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Výběr technologie nejlépe zapadající do
navržené konfigurace
Technologie doporučené vlastníky do výběrového
řízení:
CDHDS+ , CD Tech
Prime G+, AXENS
SCANFINING 2, EXXONMOBIL
S ZORB SRT, CONOCOPHILLIPS
¾ ČeR byla zpracována poptávka a zaslána příslušným
licensorům
¾ Byly navštíveny referenční jednotky k získání
podkladů pro závěrečné vyhodnocení
14
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
CDHDS+ CDTech
Chevron / Texaco Pembroke
Charakteristika technologie:
• Technologie reaktivní destilace Æ 2 odlišné
procesy v 1 aparátu – chemická reakce a
destilace
• Speciální ocelové moduly s hustě sypaným
katalyzátorem v destilační koloně
• Dodatečný reaktor k odstranění
rekombinovaných merkaptanů
• První jednotka CDHDS v provozu od r. 2000
Pro:
• Zavedená a osvědčená technologie
• Mírné provozní podmínky
• Vratné CD moduly dodávané na bázi leasingu
• Nízká tendence ke koksování Æ delší životnost
katalyzátoru
• Odstraněná síra ve formě H2S
Proti:
• Nevhodný pro odsíření pouze středního řezu
• Vyšší ztráta oktanů
• CDTech je jediným dodavatelem CD modulů dovoz pouze z USA
• Řízení procesu změnou tlaku není operativní
• Komplikovaná výměna katalyzátoru – 3 týdny
15
zarážka
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
Technologické schéma CDHDS+
16
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
PRIME G+ Axens
Charakteristika technologie:
• Modifikované schéma standardní
odsiřovací jednoty
• Vysoce selektivní katalyzátory Æ nízká
ztráta oktanů a spotřeba vodíku
• Standardně 2 reaktory s pevným ložem
– duální katalytický systém
• První jednotka PRIME G v provozu od r.
1995, PRIME G+ (10 ppm S) od r. 2001
Pro:
• Leader v oboru – nejvíce referenčních
jednotek
• Zavedená a osvědčená technologie
• Jednoduchost technologického řešení
• Mírné provozní podmínky
• Odstraněná síra ve formě H2S
• Optimalizace strategie u katalyzátorů –
možnost využití různých výrobců
katalyzátorů v budoucnu
• Nezávislý licenzor, katalyzátory
dostupné v Evropě
Proti:
• Žádné významné argumenty
17
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
Technologické schéma PRIME G+
18
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
SCANFINING II ExxonMobil
Rafinérie Mogstadt
Charakteristika technologie:
• Modifikované schéma standardní
odsiřovací jednoty
• Vnitřní by-pass reaktoru
• Standardně 2 – 3 reaktory se
speciální distributory
• První jednotka SCANFINING v
provozu od r. 1995
Pro:
• Zavedená a osvědčená technologie
• Jednoduchost technologického řešení
• Mírné provozní podmínky
• Optimalizace lože katalyzátorů –
možnost využití odlišných
katalyzátorů v budoucnu
• Odstraněná síra ve formě H2S
•
Kontinuální vývoj technologie a
katalyzátorů
Proti:
• Nabízená technologie pro odstranění
rekombinovaných merkaptanů nebyla
provozně nasazena
• Katalyzátory dostupné pouze v USA a
nejsou regenerovatelné
19
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
Technologické schéma SCANFINING II
20
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
S ZORB SRT ConocoPhillips
Rafinérie Borger
Charakteristika technologie:
• Dvě revoluční řešení
– Fluidní lože katalyzátoru +
regenerátor
– Speciální sorbent místo
hydrogenačního katalyzátoru
• První jednotka S Zorb v provozu od
r. 2001
Pro:
• Umožňuje kontinuální, časově
neomezený provoz – závisí jen na
spolehlivosti
• Flexibilita v úrovni odsiřování
• Minimální ztráta oktanů
• Žádný problém s rekombinovanými
merkaptany
•
Nezávislí dodavatelé speciálního
sorbentu v Evropě
Proti:
• Ne plně zavedená technologie
• Síra ve formě SO2
• Velké tlakové rozdíly mezi procesní
a regenerační sekcí – bezpečnostní
riziko
21
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Charakteristika procesů vybraných do tendru
Technologické schéma S ZORB SRT
22
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Výběr technologie nejlépe zapadající do
navržené konfigurace
Metodologie výběru finální technologie:
Atributy formátu výběrových a hodnotících kritérií:
Komplexnost , transparentnost, objektivnost
Zohlednění hlavních stanovených cílů projektu
Reflektování názorů expertů ČeR
Výsledky a doporučení:
PRIME G+
proces byl vyhodnocen jako nejvhodnější pro
specifické podmínky ČeR
23
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Hlavní milníky projektu selektivní
hydrogenace FCC benzínu
Zahájení procedury výběru technologie
07/2003
Podpis licenční smlouvy
04/2004
Zpracování základní projektové dokumentace
06/2005
Podpis kontraktu na výstavbu jednotky
03/2006
Zahájení prací na staveništi
09/2006
Mechanické dokončení
09/2007
Příprava k najetí
10/2007
Zkušební provoz
11/2007
24
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Ukázka současného stavu prací na staveništi
25
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Ukázka současného stavu prací na staveništi
26
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Ukázka současného stavu prací na staveništi
27
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
3D počítačová projekce nové jednotky
28
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
ZÁVĚRY
Výběr nejvhodnějšího schématu a technologie pro
odsíření FCC benzínu byl pro ČeR velkou výzvou
Byly úspěšně vyřešeny hlavní cíle projektu:
Nejvhodnější technologické schéma
Správná kapacita
Nejlepší technologie
Proces PRIME G+ byl po detailním a komplexním
vyhodnocení vybrán jako nejlepší a nejvhodnější
pro ČeR
Realizací této technologie bude ČeR schopna
vyrábět plnou produkci AuBi s obsahem S pod 10
ppm od 1. ledna 2008
29
APROCHEM 2007 Milovy
CRC‘s solutions
Děkuji za pozornost
30