Системи за крековање нафте са ниском емисијом у складу са правилима о угљеничном диоксиду из 2025.

Razumevanje regulatornog pritiska za sisteme za pucanje nafte sa niskim emisijama

Fenomen: Rastući regulatorni pritisak na emisije rafinerija

Rafinerije širom sveta podvrgavaju se sve većem nadzoru jer vlade sve više pojačavaju pravila o emisiji ugljen-dioksida. Uzmimo na primer Evropski sistem za trgovinu emisijama koji sada kažnjava kompanije iznosom većim od 110 dolara po metričkom tonu ako pređu svoje granice emisije CO2. Zatim postoje Euro VI propisi koji zahtevaju da rafinerije smanje emisiju finih čestica u vazduhu skoro za 30% do 2025. godine u poređenju sa nivoom iz 2020. godine, prema istraživanju ICCT-a iz prošle godine. Ovakva pravila ne važe samo u Evropi. Otprilike četvrtina američkih saveznih država praktično je preuzela kalifornijski program Niskog ugljeničnog goriva. U međuvremenu, na drugoj strani Pacifika, Kina je pokrenula sopstveni nacionalni sistem trgovine emisijama koji obuhvata otprilike 2.200 industrijskih objekata, od kojih mnogi preradjuju sirovu naftu kroz procese krekovanja.

Kako sistemi krekovanja nafte utiču na emisioni ugljenični otisak

Jedinice za fluidno katalitičko krakovanje (FCC) odgovorne su za otprilike 40 do 60 procenata ugljeničnog otiska rafinerije jer ove operacije zahtevaju veliku količinu energije za termalne procese, kao i sve cikluse regeneracije katalizatora. Prema nedavnom istraživanju iz Balansa materijala i energije objavljenom 2024. godine, modernizacija starih sistema krakovanja može smanjiti emisije iz Scope 1 za oko 34% po barelu koji se obradi. Postoji nekoliko oblasti u kojima poboljšanja mogu učiniti stvarnu razliku. Prvo, pravilno podešavanje temperature reaktora pomaže u sprečavanju prekomernog stvaranja koke, čime se štedi između 12 i 18% potrošnje gasnog goriva. Još jedna velika štednja postiže se instalacijom sistema za oporabu toplote iz otpadnih gasova, što značajno smanjuje potrebe za parom za oko 25%. Takođe, ne treba zaboraviti na prelazak na sirovine dobijene iz biomase. Samo ovaj prelazak smanjuje emisije tokom životnog veka za skoro pola, 52%, čime postaje jedna od najefikasnijih dostupnih strategija u ovom trenutku.

Студија случаја: Европске погоне за прераду нафте које испуњавају захтеве Euro VI и EU ETS

Конзорцијум погонa за прераду нафте у Рајни-Руру постигао је смањење емисија за 22% на шест јединица за крековање током 2023. године кроз фазне интервенције:

Пројекат је захтевао капитална улагања од 740 милиона долара и донео уштеде од 210 милиона долара годишње у облику избегавања карбонских такси и повећања продуктивности, чиме је показан економски случај за прислушкивање прописима.

Стратегијско укључивање ЕСГ и прописа у рад погонa за прераду нафте

Оператори који желе да остану у кораку са временом повезују своје стратегије контроле емисија са ЕСГ стандардима који стављају интензитет емисије угљен-диоксида на прво место. Према најновијим препорукама Института за енергетику из 2024. године, компаније треба да интегришу праћење емисија у реалном времену директно у екране свакодневних операција. Неке фирме су чак почеле да вежу око трећине бонуса врхунског менаџмента за то колико добро испуњавају циљеве декарбонизације. Овакав приступ ублажава онo што инвеститори највише цене у вези са еколошким извештавањем, али постоји и још један аспект. Компаније које усвоје ове праксе сада боље су позициониране уколико цене угљеника наставе да расту, што много експерата предвиђа у наредних неколико година док владе затегну регулаторе око емисије стакленичних гасова.

Иновације у процесима крековања са ниском емисијом и технологији катализатора

Еколошки прихватљиви процеси крековања: Хидрокрековање и напредак у ФЦЦ процесима

Хидрокрековање данас ради отприлике 15 до 20% хладније у односу на традиционалне методе, обично између 300 и 400 степени Целзијуса. Ово смањење температуре значи да је укупно потребно мање енергије, а и даље одржава висок ниво производње. Јединице флуидног каталиличког крековања такође су недавно претрпеле побољшања, при чему нови дизајни регенератора чине сагоревање много ефикаснијим. Ове измене помажу да се емисија угљен-диоксида смањи за око 12 до 18% по циклусу процеса. Када је реч о катализаторима, верзије на бази силиката и алумината показују такође значајан напредак. Оне повећавају стопу конверзије угљоводоника за отприлике 25% у односу на претходне могућности, према истраживању објављеном од стране Мицуне и сарадника још 2023. године. Такви напредци олакшавају рафинеријама да испуне захтеве у склопу Европског систем за трговину емисијама.

Катализатори нове генерације за смањење CO− у системима крековања нафте

Inovacije katalizatora su ključne za dekarbonizaciju. Nanostrukturirani zeoliti dopirani redakim zemljama poboljšavaju učinkovitost cijepanja, omogućujući 30–40% brže kinetike reakcije. Selektivni katalizatori sada prioritetno proizvode olefine i time minimiziraju stvaranje koksa – glavni izvor izravnih emisija – postižući 10–15% višu selektivnost proizvoda i smanjujući potrebu za ponovnim procesiranjem i povezanom potrošnjom energije.

Studija slučaja: Selektivni katalizatori koji postižu 18–22% niži izlaz CO−

Крајем 2023. године, погон за прераду нафте у близини Хамбурга тестирао је катализаторе за флуидну каталитичку крековање (FCC) модификоване кобалтом у стварној производној средини. Након отприлике пола године, уочен је пад емисије CO2 између 18 и 22 процента у поређењу са оним што су добијали коришћењем обичних старијих катализатора. Најбоље од свега је било да је производња дизел горива током тог периода остала непромењена. Оно што се десило је да су нови катализатори боље распоредили метал по површинама, чиме су реакције трансфера водоника радиле много ефикасније. Такође, мање горива је пропало у ваздух у облику гасова. Укупно гледано, то је значило уштеду од око 2,7 милиона евра годишње само кроз куповину мање ЕУ карбон кредитних јединица. Дакле, овде имамо доказ да прелазак на зелене технологије не мора увек да значи већа инвестиција.

Интеграција захватања и складиштења угљен-диоксида у системима крековања нафте

CCUS технологије у погонима за прераду нафте: примена у јединицама крековања

CCUS системи имају важну улогу у смањивању емисије CO₂ из наведених погонских јединица нафтних рефинерија. У основи, ови системи прикупљају емисије тачно на месту настанка, сабијају их у облик погодан за транспорт и шаљу их у дубинске солене базене за дугорочно складиштење. Комитет за климатске промене Уједињеног Краљевства је прошле године известио да би уколико индустрија озбиљно прихватила CCUS технологију, до 2035. године могло да дође до смањења око половине свих емисија из рефинерија. Да бисмо ствари довели у перспективу: јединице за фракционисање претварају густе, тешке угљоводонике у лагане горива која људи заправо желе да купе. Управо ови делови рефинерија чине између 15% и 25% укупног излаза угљен-диоксида, тако да није изненађујуће што су на првом месту када компаније размишљају о надоградњи постојећих погонских јединица системима за захватање угљен-диоксида.

CCS решења специфично за јединице каталитичког фракционисања (FCC)

Jedinice za fluidno katalitičko krakovanje (FCC) koje pretvaraju teške gasne ulja u upotrebljiv benzin počinju da uključuju tehnologiju za hvatanje i skladištenje ugljen-dioksida (CCS), specifično dizajniranu za ove procese sa visokom temperaturom i katalizatorima. Najnovija generacija rastvarača zasnovanih na aminima može zapravo da uhvati oko 90 do 95 procenata emisije CO2, a da pri tom ne troši previše dodatne energije sistema. Prema nedavno objavljenim istraživanjima autora sa Inspeneta iz 2024. godine, kada se CCS integriše u FCC procese, ukupna emisija se smanjuje za oko 18 do 22 metričke tone svakog sata. Takođe, u poslednje vreme primećujemo rast popularnosti hibridnih sistema, gde se metode hvatanja nakon sagorevanja kombinuju sa tehnikama oksidnog sagorevanja. Ovakvi mešoviti pristupi najbolje funkcionišu u oblastima gde su cene ugljenika prešle 80 dolara po toni, što čini investiciju ekonomski isplativom za operatore postrojenja koji žele da smanje svoj ekološki otisak.

Ravnoteža između troškova i održivosti pri primeni CCS tehnologije

CCS sigurno ima ekološke prednosti, ali njegova široka primena zavisiće od smanjenja troškova i uspostave podrške politikama. Trenutno, primena CCS tehnologije dodaje oko 12 do 18 dolara na svaki barrel rafinisanog nafte, a najveći deo ovih troškova proističe iz izgradnje skladišta i transportnih mreža. Dobra vest je da uočavamo neke obećavajuće razvojne tendencije. Modularni sistemi za zadržavanje CO2 i zajedničke CO2 transportne cevovodne mreže već smanjuju početne investicione zahteve za oko 30 do 40 procenata u mnogim slučajevima. Uspostavljajući finansijske podsticaje poput poreskog kredita od 85 dolara po toni zajedno sa velikim projektima proizvodnje vodonika, kao što je navedeno u strategiji CCS-a koju je UK vlada objavila 2024. godine, moguće je da će CCS projekti u rafinerijama postati finansijski isplativi već 2027. godine.

Digitalizacija i veštačka inteligencija za optimizaciju emisija u procesima krekiranja

Optimizacija procesa korišćenjem veštačke inteligencije u sistemima krekiranja nafte

Modereni sistemi mašinskog učenja analiziraju različite vrste podataka iz procesa frakcioniranja nafte. Oni prate stvari poput vrste sirovine koja se koristi, promena temperature tokom vremena i efikasnosti katalizatora pre nego što naprave prilagođavanja u realnom vremenu. Prilično pametni algoritmi mogu zapravo predvideti najpovoljnije trenutke za procese frakcioniranja, obično negde između jednog i dva dana unapred. Ovo pomaže u smanjenju potrošnje energije prilikom prelaska sa jednog procesa na drugi. Prema nedavnim nalazima Međunarodne agencije za energiju, postrojenja koja su primenila veštačku inteligenciju za svoje jedinice za frakcioniranje u proseku štede oko 12, pa čak i do 18 procenata energije u poređenju sa starijim metodama gde su ljudi morali ručno da upravljaju svime. To je prilična razlika, imajući u vidu koliko je energija skupa u poslednje vreme.

Automatizacija i praćenje u realnom vremenu radi energetske efikasnosti

Јединице за флуидно каталирално крековање сада имају уграђене ИоТ сензоре који прате нивое угљен-диоксида, шаре топлотне дистрибуције и ефикасност катализатора. Ови интелигентни системи аутоматски подешавају ствари као што је мешавина ваздуха и горива, тренутак инјекције паре и температура на којој реактори раде током операција. Прошлогодишња истраживања која су пратила контролу емисије путем сензора показала су нешто прилично упечатљиво – заправо, та мала подешавања могу смањити емисију стакленичних гасова током процеса рафинирања за око двадесет посто. За рафинерије које покушавају да испуне еколошка стандарда без смањења производње, овакво праћење у реалном времену чини све разлике.

Студија случаја: АИ-оптимизоване ФЦЦ јединице које смањују потрошњу енергије за 15%

Jedna evropska rafinerija nedavno je uvela prediktivno upravljanje uključujući veštačku inteligenciju za svoju FCC jedinicu, s posebnim osvrtom na energetski zahtevne cikluse regeneracije. Sistemi mašinskog učenja utvrdili su optimalne postavke za gorionike i brzinu protoka katalizatora, u skladu sa vrstom sirovine koja je preradjivana u svakom trenutku. Nakon oko 18 meseci rada u ovom režimu, zabeležen je značajan pad potrošnje prirodnog gasa za oko 15%, što iznosi približno 3,2 MMBtu po barelu prerade. Još bolje, uspeli su da održe efikasnost frakcionisanja na izuzetnih 99,2%. Ova priča o uspehu pokazuje da slični pristupi mogu uspešno funkcionišati u većim razmerama, posebno u većim objektima koji prerade preko 200 hiljada barela dnevno, bez narušavanja standarda performansi.

Često postavljana pitanja

Koji su glavni faktori koji pokreću regulatornu potrebu za sistemima za frakcionisanje nafte sa niskim emisijama?

Строго регулисање емисија угљеника, као што су систем трговине емисијама Европске уније и Euro VI стандард, приморавају рафинерије да прихвате системе са ниском емисијом како би избегле казне и обезбедиле пристајање прописима.

Како системи за крековање нафте утичу на угљенични отисак рафинерије?

Системи крековања, посебно јединице флуидног каталитичког крековања (FCC), значајно доприносе угљеничном отиску рафинерије због високе потрошње енергије и циклуса регенерације катализатора.

Које технологије могу рафинерије да спроведу како би смањиле емисије?

Рафинерије могу спровести системе за рекуперацију отпадне топлоте, променити на биомасу као сировину и прихватити CCUS технологије и оптимизације засноване на вештачкој интелигенцији како би ефективно смањиле емисије.

Како рафинери можда да избалансирају трошкове и одрживост приликом усвајања CCS технологија?

Финансијски подстицаји, модуларни системи за захватање CO2, те дељене CO2 цевоводне мреже могу помоћи рафинеријама да избалансирају трошкове и одрживост, чинећи усвајање CCS технологија изводљивијим.