Lave utslipps kreveoljesystemer i samsvar med 2025 karbonregler

Forståelse av reguleringens påvirkning for lavutslippende knekkesystemer for olje

Fenomen: Økende reguleringstrykk på utslipp fra raffinerier

Raffinerier over hele verden blir nå undersøkt nøye, fordi regjeringer stadig innfører strengere regler for karbonutslipp. Ta for eksempel EU's Emissions Trading System, som nå pålegger selskaper bøter på over 110 dollar per metrisk tonn hvis de overskrider sine CO2-grenser. Og så har vi Euro VI-regler som krever at raffinerier reduserer mikroskopiske partikler i luften med nesten 30 % innen 2025 sammenlignet med nivået i 2020, ifølge ICCTs forskning fra i fjor. Denne typen regler skjer ikke bare i Europa. Omtrent en fjerdedel av USAs stater har i praksis kopiert Californias Low Carbon Fuel Standard-program. Mens på den andre siden av Stillehavet, har Kina satt i gang sitt eget nasjonale karbonmarkedssystem som omfatter omtrent 2 200 ulike industrielle anlegg, mange av dem som behandler råolje gjennom cracking-operasjoner.

Hvordan cracking-oljesystemer påvirker karbonavtrykk

Fluid catalytic cracking (FCC)-enheter står for omtrent 40 til 60 prosent av et raffineris karbonavtrykk, fordi disse operasjonene krever så mye energi for deres termiske prosesser pluss alle de katalysator-regenereringsyklene. Ifølge ny forskning fra Materials & Energy Balance Study publisert i 2024 kan modernisering av gamle cracking-systemer faktisk redusere Scope 1-utslipp med cirka 34 % for hver fat som blir prosessert gjennom dem. Det finnes flere områder hvor forbedringer kan gjøre en virkelig forskjell. For det første hjelper det å justere reaktortemperaturer riktig for å hindre overdreven kokking, noe som alene sparer mellom 12 og 18 % på gassforbruk. En annen stor fordel kommer av å installere systemer for gjenvinning av avvarme som betydelig reduserer dampbehovet med omtrent 25 %. Og så skal man ikke glemme å bytte til råvarer som er avledet fra biomasse. Denne endringen alene reduserer livsløpsutslippene med nesten halvparten, 52 %, og gjør det til en av de mest innflytelsesrike strategiene som er tilgjengelige i dag.

Case Study: Europeiske raffinaderier som overholder Euro VI og EU ETS

En konsortium av raffinører i Rhine-Ruhr-området oppnådde 22 % reduksjon i utslipp over seks krakeenheter i 2023 gjennom trinnvise tiltak:

Prosjektets investering på 740 millioner dollar ga 210 millioner dollar/år i unngåtte klimagasser og produktivitetsgevinster, noe som demonstrerer et sterkt økonomisk grunnlag for etterlevelse.

Strategisk integrering av ESG og etterlevelse i raffineridrift

Operatører som ønsker å være i forkant kobler nå utslippskontrollstrategiene sine med ESG-standarder som setter karbonintensitet i fokus. Ifølge Energy Institutes siste anbefalinger fra 2024 bør selskaper integrere sanntidsutslippsovervåkning direkte i sine daglige driftsskjermer. Noen selskaper har til og med begynt å koble rundt en tredjedel av toppledernes bonus til hvor godt de når disse dekarboniseringsmålene. Denne tilnærmingen adresserer det som investorer bryr seg mest om i dag når det gjelder miljørapportering, men det er også en annen side av saken. Selskaper som adopterer disse praksisene nå, er bedre posisjonert når karbonprisene fortsetter å stige, noe mange eksperter spår vil skje de neste årene ettersom regjeringene skjerper reguleringene på klimagasser.

Innovasjoner i lavutslippskraking og katalysatorteknologi

Miljøvennlige krakeprosesser: Hydrokraking og FCC-videreutvikling

Hydrokraking kjører i dag omtrent 15 til 20 prosent kaldere enn tradisjonelle metoder, vanligvis mellom 300 og 400 grader Celsius. Dette temperaturfallet betyr at mindre energi blir nødvendig totalt sett, men likevel opprettholdes produksjonsnivåene. Fluid katalytiske kraking-enheter har også fått forbedringer nylig, med nye regenerator-design som gjør forbrenningen mye mer effektiv. Disse endringene bidrar til å redusere karbondioksidutslipp med cirka 12 til 18 prosent for hver prosesseringscyklus. Når det gjelder katalysatorer, viser silika-alumina-varianter stor lønnsomhet også. De øker hydrokarbonomsetningsrater med omtrent 25 prosent sammenlignet med hva som var mulig tidligere, ifølge forskning publisert av Mizuno og kolleger tilbake i 2023. Slike fremskritt gjør det lettere for raffinerier å møte kravene i henhold til EUs utslippshandelssystem også.

Neste Generasjons Katalysatorer for Redusert CO− i Kraking Oljesystemer

Katalysatorinnovasjon er avgjørende for dekarbonisering. Nanostrukturerte zeolitter dopet med sjeldne jordmetaller forbedrer kreveeffektiviteten og muliggjør 30–40 % raskere reaksjonskinetikk. Selektive katalysatorer prioriterer nå produksjon av olefiner samtidig som de minimerer koksdannelse – en viktig kilde til direkte utslipp – og oppnår 10–15 % høyere produktselektivitet og reduserte behov for etterbehandling og tilhørende energispill.

Case Study: Selektive katalysatorer oppnår 18–22 % lavere CO−-utslipp

På slutten av 2023 kjørte en raffineri nær Hamburg tester på cobolt-modifiserte FCC-katalysatorer rett i deres faktiske produksjonsmiljø. Etter omtrent et halvt år så de en reduksjon i CO2-utslipp mellom 18 og 22 prosent sammenlignet med det de fikk fra vanlige gamle katalysatorer. Beste delen? Dieselproduksjonen forble nøyaktig den samme hele tiden. Det som skjedde var at disse nye katalysatorene spredte ut metallet bedre over overflatene, noe som gjorde at hydrogenoverføringsreaksjonene fungerte mye bedre. Mindre drivstoff gikk også tapt i røyken. Alt i alt betød dette at rundt 2,7 millioner euro ble spart hvert år bare ved å kjøpe færre EU-kreditter for karbon. Så her har vi et bevis på at å gå over til grønnere løsninger ikke alltid betyr at man må bruke mer penger.

Integrasjon av karbonfangst og -lagring i cracking-oljesystemer

CCUS-teknologier i raffinerianlegg: Anvendelse i cracking-enheter

CCUS-systemer spiller en stor rolle i å redusere CO₂-utslipp fra oljeraffinerier, spesielt når det gjelder cracking-enheter. Grunnen er at disse systemene fanger opp utslippene akkurat der de produseres, presser dem sammen til en form som kan transporteres, og sender dem til steder som dyptliggende saltvannsreservoarer for langvarig lagring. Det britiske klimakomiteen rapporterte i fjor at hvis industrien blir alvorlig med på å ta i bruk CCUS-teknologi, kan vi se for oss at cirka halvparten av alle raffineriutslipp forsvinner innen 2035. La oss sette dette i perspektiv: cracking-enheter tar de tykke, tunge hydrokarbonene og gjør dem om til lettere drivstoffer som folk faktisk ønsker å kjøpe. Disse delene av raffineriene står for 15 % til 25 % av total karbonutslipp, så ikke så rart at de er høyt oppe på listen når selskaper vurderer å ettermontere karbonfangstløsninger i sine anlegg.

CCS-løsninger spesifikt for Fluid Catalytic Cracking (FCC)-enheter

Fluid catalytic cracking (FCC)-enheter som omdanner tung gasolje til brukbar bensin, begynner å integrere karbonfangst- og lagringsteknologi (CCS) som er spesielt utviklet for disse høytemperaturprosessene som drives av katalysatorer. Nyeste generasjon av løsemidler basert på aminer kan faktisk fange opp omtrent 90 til 95 prosent av CO2-utslippene, uten å trekke for mye ekstra energi ut av systemet. Ifølge ny forskning publisert av Inspenet i 2024, reduserer integrering av CCS i FCC-operasjoner de totale utslippene med cirka 18 til 22 metriske tonn hver eneste time. Vi ser også at hybridløsninger blir mer populære nylig, hvor post-forbrenningsfangst kombineres med oksyfyringsforbrenningsteknikker. Disse blandede metodene fungerer best i områder hvor karbonprisene har steget over 80 dollar per tonn, noe som gjør investeringen mer økonomisk lønnsom for anleggsoperatører som ønsker å redusere sitt miljøavtrykk.

Balansering av kostnad og bærekraft i CCS-adoptering

CCS har definitivt miljømessige fordeler, men for å få stor utbredelse må kostnadene ned og støttende politikk på plass. I dag legger CCS til rundt 12–18 dollar per fat raffinert olje, og størstedelen av denne kostnaden kommer av bygging av lagringsfasiliteter og transportnett. Det gode er at vi ser noen lovende utviklinger. Modulære innsamlingssystemer og felles CO2-rørledningsnett reduserer allerede de innledende investeringskostnadene med omtrent 30–40 prosent i mange tilfeller. Ser vi på hva den britiske regjeringen la frem i sin CCS-strategi fra 2024, viser de til at kombinasjonen av økonomiske insentiver, som den på 85 dollar per tonn i skattekreditt, og store hydrogenproduksjonsinitiativ faktisk kan gjøre CCS-prosjekter i raffinerier til en lønnsom investering så tidlig som i 2027.

Digitalisering og AI for utslipptilpasning i cracking-operasjoner

AI-drevet prosesstilpasning i oljekrakingssystemer

Moderne maskinlæringsystemer analyserer diverse data fra oljeraffineringer i dag. De overvåger ting som hvilken type råvare der anvendes, hvordan temperaturen ændres over tid og hvor effektivt katalysatorerne fungerer, før der foretages justeringer i realtid. Nogle meget avancerede algoritmer kan faktisk forudsige de mest optimale tidspunkter for crackingprocesser, normalt et sted mellem en og to dage frem. Dette hjælper med at reducere unødigt energiforbrug, når der skiftes fra én proces til en anden. Ifølge ny forskning fra International Energy Agency (IEA) opnår raffinaderier, der har implementeret AI til deres crackingenheder, typisk energibesparelser på omkring 12 til hele 18 procent i forhold til ældre metoder, hvor alt skulle kontrolleres manuelt af personale. Det er en betydelig forskel, især med tanke på de høje energipriser, vi oplever i dag.

Automatisering og overvågning i realtid for energieffektivitet

Fluid katalytiske cracking-enheter er nå utstyrt med IoT-sensorer som overvåker nivåer av karbondioksid, varmefordelingsmønster og hvor godt katalysatorene fungerer. Disse smarte systemene justerer automatisk forholdet mellom luft og brensel, når damp blir tilført og hvilken temperatur reaktorene kjører på under drift. Forskning fra i fjor som så på utslippskontroll gjennom sensorer viste noe ganske imponerende – faktisk kan disse små justeringene redusere klimagassutslipp under raffinering med omkring tjue prosent. For raffinerier som prøver å møte miljøstandarder uten å ofre produksjon, betyr denne typen overvåkning i sanntid hele forskjellen.

Case Study: AI-optimaliserte FCC-enheter som reduserer energiforbruk med 15 %

En europeisk raffinaderi nylig satte i gang AI-drevne prediktive kontroller for deres FCC-enhet, med spesiell fokus på de energikrevende regenereringssyklene. Maskinlæringsystemene fant de beste innstillingene for brennere og hvor raskt katalysatorer skulle sirkulere, basert på hvilken type råvare som kom gjennom på ethvert tidspunkt. Etter omtrent 18 måneder med denne oppsettet, så de en ganske imponerende reduksjon i naturgassforbruk på rundt 15 %, noe som tilsvarer omtrent 3,2 MMBtu per fat prosessert. Det som er enda bedre, er at de klarte å holde cracking-effektiviteten på en fantastisk 99,2 %. Denne suksesshistorien viser at lignende tilnærminger kan fungere godt i stor skala, spesielt for større anlegg som prosesserer over 200 tusen fat hver dag uten å kompromittere ytelsesstandarder.

OFTOSTILTE SPØRSMÅL

Hva er de viktigste faktorene bak den regulatoriske presset for lavutslippsspaltingssystemer?

Strenge regler for karbon og utslipp, som EU's system for utslippshandel og Euro VI, tvinger raffinerier til å innføre lavutslippsløsninger for å unngå bot og sikre etterlevelse.

Hvordan påvirker cracking-oljesystemer et raffineris karbonavtrykk?

Cracking-systemer, spesielt Fluid Catalytic Cracking (FCC)-enheter, bidrar vesentlig til et raffineris karbonavtrykk på grunn av deres høye energibehov og katalysator-regenereringsprosesser.

Hvilke teknologier kan raffinerier innføre for å redusere utslipp?

Raffinerier kan innføre systemer for gjenbruk av avfallsvarme, skifte til biomassebaserte råvarer og ta i bruk CCUS og AI-drevne optimaliseringer for å redusere utslipp effektivt.

Hvordan kan raffinører balansere kostnader og bærekraftighet når de innfører CCS-teknologier?

Økonomiske insentiver, modulære fangstanlegg og felles CO2-rørledningsnett kan hjelpe raffinerier med å balansere kostnader og bærekraftighet, og gjøre innføring av CCS mer gjennomførbar.