Lågutsläppande fraktningssystem för olja i linje med 2025 års koldioxidregler

Förstå den reglermässiga drivkraften för lågutsläppande krackningsoljesystem

Fenomen: Öktryck från regleringar kring raffinaderiutsläpp

Raffinaderier över hela världen granskas nu mer än någonsin tidigare eftersom regeringar ständigt förstärker sina koldioxidregler. Ett exempel är EU:s system för utsläppshandel som nu påför företag straffavgifter på över 110 dollar per metriska ton om de överskrider sina CO2-gränser. Och sedan finns det även Euro VI-regler som kräver att raffinaderier minskar de fina partiklarna i luften med nästan 30 % till 2025 jämfört med nivåerna år 2020, enligt ICCT:s forskning från i fjol. Denna typ av regler gäller inte bara i Europa. Ungefär en fjärdedel av USA:s delstater har i princip kopierat Kaliforniens program för biobränslestandard med låga koldioxidutsläpp. Under tiden, på andra sidan Stilla havet, har Kina infört sitt egna nationella koldioxidmarknadssystem som omfattar cirka 2 200 olika industriella anläggningar, varav många bearbetar råolja genom crackingoperationer.

Hur cracking-system för olja påverkar koldioxidavtrycket

Fluidkatalytiska krackningsanläggningar (FCC) står för cirka 40 till 60 procent av en raffinaderis koldioxidutsläpp, eftersom dessa processer kräver mycket energi för sina termiska processer samt alla dessa katalysatorregenereringscykler. Enligt en nyligen genomförd studie från Materials & Energy Balance Study som publicerades 2024 kan modernisering av gamla krackningssystem faktiskt minska Scope 1-utsläpp med cirka 34 % för varje fat som bearbetas i dessa system. Det finns flera områden där förbättringar kan göra en stor skillnad. Till att börja med hjälper det att justera reaktortemperaturerna korrekt för att förhindra överdriven kokbildning, vilket ensamt kan spara mellan 12 och 18 % på förbrukningen av gasol. En annan stor fördel är att installera system för återvinning av spillvärme som betydligt minskar ångbehovet med cirka 25 %. Och låt oss inte glömma att byta till råvaror som är hämtade från biomassa. En sådan förändring minskar ensam livscykelutsläppen med nästan hälften, 52 %, vilket gör det till en av de mest effektiva strategierna som finns idag.

Fallstudie: Europeiska raffinaderier som följer Euro VI och EU ETS

En konsortium av raffinaderier vid Rhen-Ruhr uppnådde 2023 en minskning av utsläppen med 22% över sex cracking-enheter genom stegvisa åtgärder:

Projektets investering på 740 miljoner dollar gav årliga besparingar om 210 miljoner dollar i form av undvikna koldioxidavgifter och ökad produktivitet, vilket visar på affärslogiken bakom efterlevnad.

Strategisk integrering av ESG och efterlevnad i raffinaderiverksamhet

Operatörer som vill behålla sin konkurrensfördel kopplar samman sina utsläppskontrollstrategier med ESG-standarder som prioriterar kolintensitet. Enligt Energy Institutes senaste rekommendationer från 2024 bör företag integrera realtidsövervakning av utsläpp direkt i sina dagliga driftskärmar. Vissa företag har till och med börjat knyta cirka en tredjedel av den översta ledningens bonus till hur väl de uppnår sina dekarboniseringsmål. Detta tillvägagångssätt tar itu med det som investerare i dag främst är intresserade av när det gäller miljörapportering, men det finns också en annan aspekt. Företag som tillämpar dessa metoder redan nu är bättre positionerade när kolpriserna fortsätter att stiga, något som många experter förutspår att kommer ske under de kommande åren när regeringar skärper reglerna för växthusgaser.

Innovationer inom lågutsläppande crackingprocesser och katalysatorsteknik

Miljövänliga crackingprocesser: Hydrocracking och FCC-utvecklingar

Hydrokrackning körs idag ungefär 15 till 20 procent kyligare än traditionella metoder, vanligtvis mellan 300 och 400 grader Celsius. Denna temperatursänkning innebär att mindre energi behövs totalt sett, men trots det bibehålls höga produktionsnivåer. Förbättringar har också skett inom fluidkatalytisk krackning, där nya regenerator-designer gör förbränningen mycket mer effektiv. Dessa förändringar bidrar till att minska koldioxidutsläpp med cirka 12 till 18 procent per bearbetningscykel. När det gäller katalysatorer visar silika-aluminaversioner också stora löften. De ökar omvandlingshastigheterna av kolväten med cirka 25 procent jämfört med tidigare möjligheter, enligt forskning som publicerades av Mizuno och kollegor redan 2023. Sådana framsteg gör det enklare för raffinaderier att uppfylla kraven enligt Europeiska unionens system för utsläppshandel.

Nästa generations katalysatorer för minskad CO− i oljekrackningssystem

Katalysatorinnovation är avgörande för avkolning. Nanostrukturerade zeoliter dopade med sällsynta jordmetaller förbättrar crackingeffektiviteten, vilket möjliggör 30–40 % snabbare reaktionskinetik. Selektiva katalysatorer prioriterar idag etenframställning samtidigt som de minimerar kolbildning – en stor källa till direkta emissioner – och uppnår 10–15 % högre produktselktivitet samt minskar behovet av omförfärdling och den associerade energiförlusten.

Case Study: Selektiva katalysatorer som uppnår 18–22 % lägre CO−-utsläpp

På hösten 2023 körde en raffinaderi nära Hamburg tester på koboltmodifierade FCC-katalysatorer direkt i deras faktiska produktionssystem. Efter cirka ett halvår såg de en minskning av CO2-utsläppen med mellan 18 och 22 procent jämfört med vad de tidigare fick från vanliga katalysatorer. Den bästa delen? Dieselproduktionen förblev exakt densamma under hela tidsperioden. Det som hände var att dessa nya katalysatorer spridde ut metallen bättre över ytor, vilket gjorde att väteöverföringsreaktionerna fungerade mycket hårdare. Mindre bränslegas släppte också ut i röken. Sammantaget innebar detta en årlig besparing på cirka 2,7 miljoner euro bara genom att behöva köpa färre EU-koldioxidkrediter. Så här har vi bevis på att det inte alltid kostar mer pengar att gå grönt.

Integrering av koldioxidinfångning och lagring i crackingssystem för olja

CCUS-tekniker i raffinaderier: Tillämpning i crackingenheter

CCUS-system spelar en viktig roll i att minska CO₂-utsläpp från oljeraffinaderier, särskilt när det gäller dessa crackingenheter. I grunden fångar dessa system upp utsläppen direkt där de produceras, pressar ihop dem till en form som kan transporteras, och skickar dem till platser som t.ex. djupa underjordiska saltvattenreservoarer för långvarig lagring. Storbritanniens klimatförändringskommitté rapporterade förra året att om industrin blir allvarlig med att tillämpa CCUS-teknik, kan vi se att cirka hälften av alla raffinaderiets utsläpp försvinner senast 2035. För att sätta detta i perspektiv: crackingenheter tar dessa tjocka, tunga kolväten och omvandlar dem till lättare bränslen som människor faktiskt vill köpa. Dessa specifika delar av raffinaderier bidrar med mellan 15 % till 25 % av den totala koldioxidutsläppen, så det är ingen tvekan om att de står högt upp på listan när företag överväger att rusta upp sina anläggningar med koldioxidavskiljningslösningar.

CCS-lösningar specifikt för Fluid Catalytic Cracking (FCC)-enheter

Fluidkatalytiska krackningsenheter (FCC) som omvandlar tunga gasoljer till användbar bensin börjar integrera teknik för kolfangst och lagring (CCS) som är specifikt utformad för dessa högtemperaturprocesser som drivs av katalysatorer. Den senaste generationen aminbaserade lösningsmedel kan faktiskt fånga upp cirka 90 till 95 procent av CO2-utsläppen utan att förbruka alltför mycket extra energi från systemet. Enligt en nyligen publicerad studie av Inspenet 2024 minskar CCS-integrering i FCC-operationer de totala utsläppen med cirka 18 till 22 metriska ton varje timme. Vi ser också att hybridlösningar blir allt mer populära på senare tid, där fangst efter förbränning kombineras med oxiförbränningstekniker. Dessa kombinerade metoder fungerar bäst i områden där kolpriserna har stigit över 80 dollar per ton, vilket gör investeringen mer ekonomiskt hållbar för anläggningsoperatörer som vill minska sin miljöpåverkan.

Balansera kostnad och hållbarhet i CCS-adopteringsprocessen

CCS har definitivt fördelar för miljön, men för att få genomslag krävs att kostnaderna minskar och stödande politik etableras. För närvarande lägger CCS till cirka 12–18 dollar per fat råolja, och större delen av denna kostnad kommer från byggandet av lagringsanläggningar och transportnät. Den goda nyheten är att vi ser vissa lovande utvecklingstrejder. Modulära fångstanläggningar och delade CO2-ledningsnät minskar redan de initiala investeringskostnaderna med cirka 30 till 40 procent i många fall. Om vi tittar på det som den brittiska regeringen beskrev i sin CCS-strategi 2024, framhäver de att kombinationen av ekonomiska incitament, såsom den 85 dollar per ton höga skatteavdragen, med storskalig väteproduktion faktiskt kan göra CCS-projekt i raffinaderier till en investering som är värd att göra redan 2027.

Digitalisering och AI för utsläppsoptimering i crackingoperationer

AI-driven processoptimering i oljekrackingssystem

Moderna maskininlärningssystem analyserar diverse data från oljekrakningsprocesser dessa dagar. De följer saker som vilken typ av råvara som används, hur temperaturerna förändras över tid och hur väl katalysatorerna fungerar innan justeringar görs i realtid. Ganska sofistikerade algoritmer kan faktiskt förutsäga optimala tidpunkter för krakningsprocesser, vanligtvis någonstans mellan en och två dagar framåt i tiden. Detta hjälper till att minska onödigt energislukande skiften mellan olika processer. Enligt nyligen rapporter från International Energy Agency (IEA) sparar fabriker som implementerat AI för sina kräkningsenheter i genomsnitt cirka 12 till 18 procent på energikostnader jämfört med äldre metoder där allt styrdes manuellt. Det är en betydande skillnad med tanke på hur dyra energipriserna har blivit på sistone.

Automatisering och övervakning i realtid för energieffektivitet

Fluid catalytic cracking-enheter är nu utrustade med IoT-sensorer som övervakar koldioxidnivåer, värmeutbredningsmönster och hur bra katalysatorerna fungerar. Dessa smarta system justerar automatiskt saker som blandningsförhållandet mellan luft och bränsle, när ånga injiceras samt vilken temperatur reaktorerna arbetar vid under pågående operationer. Forskning från förra året som undersökte emissionkontroll genom sensorer visade något ganska imponerande – faktum är att dessa små justeringar kan minska växthusgasutsläpp under raffinering med cirka tjugo procent. För raffinaderier som försöker uppfylla miljökrav utan att offra produktion kan denna typ av övervakning i realtid göra all skillnad.

Case Study: AI-optimerade FCC-enheter som minskar energiförbrukningen med 15%

En europeisk raffinaderi nyligen införde AI-drivna prediktiva kontroller för sin FCC-enhet, med särskild fokus på de energikrävande regenereringscyklerna. Maskininlärningssystemen räknade ut de bästa inställningarna för brännare och hur snabbt katalysatorerna skulle cirkulera, baserat på vilken typ av råvara som kom in i varje given tidpunkt. Efter cirka 18 månader med denna konfiguration såg de en ganska imponerande minskning av naturgasanvändningen med cirka 15 %, vilket motsvarar ungefär 3,2 MMBtu per bearbetad barrel. Ännu bättre var att de lyckades behålla klyvningsverkningsgraden på en fantastisk 99,2 %. Denna framgångshistoria visar att liknande tillvägagångssätt kan fungera väl i större skala, särskilt för större anläggningar som bearbetar över 200 tusen barrel per dag utan att kompromissa med prestandastandarder.

Frågor som ofta ställs

Vilka är de främsta drivkrafterna bakom den regleringsdrivna utvecklingen av lågutsläppande klyvningsoljesystem?

Strikta koldioxid- och emissionsregler, såsom EU:s system för utslagshandel och Euro VI, tvingar raffinaderier att anta lågemissionssystem för att undvika påföljder och säkerställa efterlevnad.

Hur påverkar oljekracksystem ett raffinaderis koldioxidavtryck?

Kracksystem, särskilt Fluid Catalytic Cracking (FCC)-anläggningar, bidrar i stor utsträckning till ett raffinaderis koldioxidavtryck på grund av deras höga energibehov och katalysatorernas regenereringscykler.

Vilka tekniker kan raffinaderier tillämpa för att minska emissioner?

Raffinaderier kan använda system för återvinning av spillvärme, byta till råvaror från biomassa och tillämpa CCUS samt AI-drivna optimeringar för att effektivt minska emissionerna.

Hur kan raffinaderier balansera kostnader och hållbarhet vid införande av CCS-tekniker?

Ekonomiska incitament, modulbaserade fångstsystem och delade CO2-pelarledningsnät kan hjälpa raffinaderier att balansera kostnader med hållbarhet, vilket gör införandet av CCS mer genomförbart.