Lage emissie krakingsoliesystemen in lijn met de koolstofregels van 2025

Inzicht in de regelgevende druk voor lage emissie kraakoilsystemen

Verschijnsel: stijgende regelgevende druk op raffinaderij-emissies

Olie raffinaderijen wereldwijd worden nu nauwkeuriger bekeken dan ooit tevoren, omdat regeringen hun koolstofregels steeds strenger maken. Neem bijvoorbeeld het Europese emissiehandelssysteem (EU ETS), dat nu bedrijven boetes oplegt van meer dan 110 dollar per metrieke ton als zij boven hun CO2-limieten uitkomen. En dan zijn er ook nog de Euro VI-regelgeving, die raffinaderijen ertoe aanzet om de uitstoot van fijnstof in de lucht met bijna 30% te verminderen tegen 2025, vergeleken met de situatie in 2020, volgens onderzoek van het ICCT uit vorig jaar. Dit soort regelgeving vindt overigens niet alleen plaats in Europa. Ongeveer een kwart van de Amerikaanse staten heeft in feite Californië's Low Carbon Fuel Standard-programma overgenomen. Ondertussen heeft China aan de andere kant van de Stille Oceaan zijn eigen Nationale Koolstofmarkt opgezet, die ongeveer 2.200 industriële installaties omvat, waarvan er veel ruwe olie verwerken via crackerinstallaties.

Hoe oliecrackingsystemen de koolstofvoetafdruk beïnvloeden

Fluid catalytic cracking (FCC)-eenheden zijn verantwoordelijk voor ongeveer 40 tot 60 procent van de koolstofvoetafdruk van een raffinaderij, omdat deze processen veel energie vereisen voor hun thermische processen en al die katalysator-regeneratiecycli. Volgens recent onderzoek van de Materials & Energy Balance Study uit 2024 kan het moderniseren van oude krakingsystemen daadwerkelijk de emissies van scope 1 verminderen met ongeveer 34% per vat dat erdoor verwerkt wordt. Er zijn verschillende gebieden waar verbeteringen echt verschil kunnen maken. Allereerst helpt het correct aanpassen van de reactortemperaturen om overmatige coking te voorkomen, wat alleen al tussen 12 en 18% bespaart op het gasverbruik. Een andere grote verbetering is het installeren van restwarmterecuperatiesystemen die de stoombehoefte aanzienlijk verlagen met ongeveer 25%. En dan is er natuurlijk nog de overstap naar grondstoffen afkomstig uit biomassa. Deze verandering alleen al vermindert de emissies over de gehele levenscyclus met bijna de helft, namelijk 52%, waardoor het een van de meest effectieve strategieën is die momenteel beschikbaar zijn.

Casusstudie: Europese raffinaderijen voldoen aan Euro VI en EU ETS

Een consortium van raffinaders in de Rijn-Ruhr-regio behaalde in 2023 een emissiereductie van 22% over zes crackers eenheden via gefaseerde maatregelen:

De investering van $740 miljoen leverde $210 miljoen/jaar op in vermijde koolstofkosten en productiviteitswinst, waarmee het businesscase-argument voor naleving werd aangetoond.

Strategische integratie van ESG en naleving in raffinageoperaties

Operatoren die voorop willen blijven lopen, verbinden hun emissiebeheerstrategieën met ESG-standaarden waarin koolstofintensiteit centraal staat. Volgens de nieuwste aanbevelingen van het Energy Institute uit 2024 zouden bedrijven realtime emissietrackingsystemen direct in hun dagelijkse operationele schermen moeten integreren. Sommige bedrijven zijn zelfs begonnen met het koppelen van ongeveer een derde van de bonussen van topmanagers aan hoe goed zij deze dekoolstoftargets behalen. Deze aanpak reageert op wat investeerders tegenwoordig het belangrijkste vinden met betrekking tot milieurapportage, maar er is ook nog een ander aspect. Bedrijven die deze praktijken nu adopteren, staan beter in de startblokken wanneer koolstofprijzen blijven stijgen, iets wat veel experts voorspellen nu regeringen de regelgeving rond broeikasgassen aanscherpen.

Innovaties in laag-emissie-crackingprocessen en katalysatortechnologie

Milieuvriendelijke crackingprocessen: hydrocracking en FCC-verbeteringen

Hydrocracking verloopt tegenwoordig ongeveer 15 tot 20 procent koeler dan traditionele methoden, meestal tussen 300 en 400 graden Celsius. Deze temperatuurdaling betekent dat er over het geheel genomen minder energie nodig is, terwijl de productieniveaus toch hoog blijven. Ook bij fluid catalytic cracking-installaties zijn onlangs verbeteringen opgetreden, waarbij nieuwe ontwerpen voor regeneratoren de verbranding veel efficiënter maken. Deze veranderingen helpen de koolstofdioxide-uitstoot met ongeveer 12 tot 18 procent per verwerkingscyclus te verminderen. Wat betreft katalysatoren, tonen silica-alumina-versies ook echt veelbelovend resultaten. Zij verhogen de omzettingssnelheid van koolwaterstoffen met ongeveer 25% ten opzichte van wat eerder mogelijk was, volgens onderzoek gepubliceerd door Mizuno en collega's in 2023. Dergelijke vooruitgang maakt het voor raffinaderijen bovendien makkelijker om te voldoen aan de eisen van het Europese emissiehandelssysteem.

Volgende-generatie katalysatoren voor verminderde CO− in crackerijolie-systemen

Katalysatorinnovatie is cruciaal voor de-carbonisatie. Nanostructuurlijke zeolieten die gedoteerd zijn met zeldzame aardmetalen verbeteren de crackersnelheid en maken 30–40% snellere reactiekinetiek mogelijk. Selectieve katalysatoren richten zich momenteel op de productie van olefinen, terwijl ze de vorming van cokes verminderen — een belangrijke bron van directe emissies — en bereiken daarmee 10–15% hogere productselectiviteit en verminderen de noodzaak van herbewerking en het daaraan gekoppelde energieverlies.

Casus: Selectieve katalysatoren behalen 18–22% lagere CO−-uitstoot

In het late 2023 voerde een raffinaderij bij Hamburg tests uit met kobalt-gemodificeerde FCC-katalysatoren in hun daadwerkelijke productieomgeving. Na ongeveer een half jaar zagen zij dat de CO2-emissies daalden met 18 tot 22 procent vergeleken met de reguliere katalysatoren. Het beste deel? De dieselpresentatie bleef tijdens deze hele periode exact hetzelfde. Wat er gebeurde, was dat deze nieuwe katalysatoren het metaal beter verdeelden over de oppervlakken, waardoor de waterstoftransfereacties veel effectiever werkten. Ook eindigde er minder brandstofgas in rook. Al met al betekende dit een jaarlijkse besparing van ongeveer 2,7 miljoen euro, simpelweg doordat er minder EU-koolstofcredits gekocht moesten worden. Hiermee is bewezen dat groener werken niet altijd meer kosten met zich meebrengt.

Integratie van koolstofafvang en -opslag in olieraffinage-systemen

CCUS-technologieën in raffinaderijen: toepassing in crackers

CCUS-systemen spelen een belangrijke rol bij het verminderen van CO₂-uitstoot van olie raffinaderijen, met name wat betreft die crackers. Eigenlijk halen deze systemen de uitstoot direct op waar ze geproduceerd wordt, persen ze in een transporteerbare vorm en sturen ze ze naar bijvoorbeeld diepe ondergrondse zoutwaterreservoirs voor langdurige opslag. Het Britse klimaatbeleidscomité meldde vorig jaar dat als industrieën serieus CCUS-technologie adopteren, we mogelijk rond de helft van alle raffinage-uitstoot kunnen zien verdwijnen tegen 2035. Laten we dit in perspectief plaatsen: crackers verwerken die dikke, zware koolwaterstoffen en veranderen ze in lichtere brandstoffen die mensen daadwerkelijk willen kopen. Deze specifieke onderdelen van raffinaderijen dragen tussen 15% en 25% bij aan de totale CO₂-uitstoot, dus geen wonder dat ze hoog op de lijst staan wanneer bedrijven denken aan het moderniseren van hun faciliteiten met koolstofafvangoplossingen.

CCS-oplossingen specifiek voor Fluid Catalytic Cracking (FCC)-units

Fluid catalytic cracking (FCC)-eenheden die zware gasolie omzetten in bruikbare benzine, beginnen steeds vaker koolstofafvang- en -opslagtechnologie (CCS) te integreren die speciaal is ontworpen voor deze hoge temperaturen en katalysator-gedreven processen. De nieuwste generatie op amines gebaseerde solventen kan zo'n 90 tot 95 procent van de CO2-emissies opvangen, zonder al te veel extra energie uit het systeem te trekken. Volgens recent onderzoek uit 2024, gepubliceerd door Inspenet, leidt de integratie van CCS in FCC-processen tot een reductie van ongeveer 18 tot 22 metrische ton aan emissies per uur. Ook zien we dat hybridesystemen de laatste tijd steeds populairder worden, waarbij postverbrandingsafvangmethoden worden gecombineerd met oxyfuelverbrandingstechnieken. Deze gemengde aanpakken werken het beste in regio's waar de koolstofprijzen boven de 80 dollar per ton zijn gestegen, waardoor de investering economisch aantrekkelijker wordt voor fabrieksoperatoren die hun ecologische voetafdruk willen verkleinen.

Balans tussen kosten en duurzaamheid bij de adoptie van CCS

CCS heeft zeker milieuvoordelen, maar wijdverspreide adoptie hangt af van het verlagen van die kosten en het opstellen van steunende beleidsmaatregelen. Op dit moment voegt CCS ongeveer 12 tot 18 dollar toe per vat raffinolie, waarbij het grootste deel van die kosten voortkomt uit de aanleg van opslagfaciliteiten en transportnetwerken. Het goede nieuws is dat we enkele veelbelovende ontwikkelingen zien. Modulaire captagesystemen en gedeelde CO2-pijpleidingnetwerken verminderen de initiële investeringskosten al met ongeveer 30 tot 40 procent in veel gevallen. Als we kijken naar wat de Britse overheid uiteenzette in hun CCS-strategie van 2024, merken zij op dat het combineren van financiële stimuleringsmaatregelen zoals de belastingkorting van 85 dollar per ton met grootschalige waterstofproductieprojecten CCS-projecten bij raffinaderijen al in 2027 financieel interessant zou kunnen maken.

Digitalisering en AI voor emissie-optimalisatie in crackersoperaties

AI-gestuurde procesoptimalisatie in oliecrackingsystemen

Moderne machine learning-systemen analyseren tegenwoordig allerlei gegevens afkomstig van oliecrackingprocessen. Ze volgen bijvoorbeeld welk type grondstof wordt gebruikt, hoe de temperaturen in de tijd veranderen en hoe goed de katalysatoren presteren, voordat ze in real-time aanpassingen doen. Sommige zeer slimme algoritmes kunnen zelfs voorspellen wanneer de beste momenten zijn voor de crackingprocessen, meestal ergens tussen een dag en twee dagen van tevoren. Dit helpt om energieverspilling te verminderen wanneer er wordt overgeschakeld van het ene proces naar het andere. Volgens recente bevindingen van de Internationale Energieagentschap (IEA) besparen installaties die AI hebben ingezet voor hun crackingunits doorgaans 12 tot wel 18 procent aan energiekosten, vergeleken met oudere methoden waarbij mensen alles handmatig moesten bedienen. Dat is een aanzienlijk verschil, gezien de huidige hoge energieprijzen.

Automatisering en real-time monitoring voor energie-efficiëntie

Fluid catalytic cracking units zijn momenteel uitgerust met IoT-sensoren die koolstofdioxide-niveaus, warmteverdelingspatronen en de prestaties van de katalysatoren in de gaten houden. Deze slimme systemen passen automatisch dingen aan zoals de verhouding van lucht en brandstof, het moment waarop stoom wordt geïnjecteerd en de temperatuur waarop de reactoren tijdens de operaties draaien. Onderzoek van vorig jaar naar emissiecontrole via sensoren toonde iets indrukwekkends: deze kleine aanpassingen kunnen de uitstoot van broeikasgassen tijdens de raffinage met zo'n twintig procent verminderen. Voor raffinaderijen die proberen te voldoen aan milieunormen zonder productie in te leveren, maakt dit soort real-time monitoring al het verschil.

Casus: AI-geoptimaliseerde FCC-units die het energieverbruik met 15% verminderen

Een Europese raffinaderij heeft onlangs AI-gestuurde voorspellende regelsystemen geïntroduceerd voor hun FCC-unit, met een specifieke focus op de energie-intensieve regeneratiecycli. De machine learning-systemen berekenden de optimale instellingen voor de branders en de circulatiesnelheid van katalysatoren, afhankelijk van het type ruw olie dat op dat moment werd verwerkt. Na ongeveer 18 maanden met deze opstelling, zagen zij een indrukwekkende daling in het aardgasverbruik van circa 15%, wat neerkomt op ongeveer 3,2 MMBtu per vat verwerkt product. Nog belangrijker is dat zij de crackers-efficiëntie op een indrukwekkende 99,2% wisten te behouden. Dit succesverhaal laat zien dat vergelijkbare aanpakken goed kunnen werken op grote schaal, met name voor grotere installaties die dagelijks meer dan 200.000 vaten verwerken, zonder afbreuk te doen aan de prestatienormen.

Veelgestelde vragen

Wat zijn de belangrijkste drijfveren achter de regelgevende druk voor lage emissies bij kraakoil-systemen?

Strikte CO2- en emissieregels, zoals het EU Emissiehandelssysteem en Euro VI, dwingen raffinaderijen ertoe lage emissiesystemen te adopteren om boetes te vermijden en naleving te waarborgen.

Hoe beïnvloeden cracker-systemen de CO2-voetafdruk van een raffinaderij?

Crackersystemen, met name vloeistofkatalytische crackers (FCC), dragen aanzienlijk bij aan de CO2-voetafdruk van een raffinaderij vanwege hun hoge energiebehoefte en katalysator-regeneratiecycli.

Welke technologieën kunnen raffinaderijen implementeren om emissies te verminderen?

Raffinaderijen kunnen warmteteruggewinnsystemen implementeren, overschakelen op biomassa-afgeleide grondstoffen en CCUS en AI-gestuurde optimalisaties adopteren om emissies effectief te verminderen.

Hoe kunnen raffineurs kosten en duurzaamheid in balans brengen bij de adoptie van CCS-technologieën?

Financiële stimuleringsmaatregelen, modulaire afvangsystemen en gedeelde CO2-pijpleidingennetwerken kunnen raffinaderijen helpen kosten en duurzaamheid met elkaar in balans te brengen, waardoor de adoptie van CCS haalbaarder wordt.