2025 Karbon Kuralları ile Uyumlu Düşük Emisyonlu Kraking Yağı Sistemleri

Düşük Emisyonlu Cracking Oil Sistemlerine Yönelik Düzenleyici Çabaları Anlamak

Olay: Refined Emissionlere Karşı Artan Düzenleyici Basınç

Yakıt rafinerileri dünya çapında hükümetler karbon kurallarını giderek daha da sıkılaştırırken önceki dönemlere göre çok daha yakından incelenmektedir. Örneğin Avrupa Birliği Emisyon Ticareti Sistemi (EU ETS), şirketler CO2 sınırlarını aşarsa metrik ton başına 110 ABD Doları tutarında cezalar uygulamaktadır. Bunun yanında Euro VI düzenlemeleri, rafinerilerin 2020 yılına kıyasla 2025 yılına kadar havadaki mikro partikül emisyonlarını neredeyse %30 oranında azaltmalarını istemektedir. Bu tür düzenlemeler yalnızca Avrupa'da değil, aynı zamanda ABD'de de uygulanmaktadır. ABD'nin yaklaşık dörtte biri kadar eyalet, Kaliforniya'nın Düşük Karbonlu Yakıt Standardı programını neredeyse olduğu gibi kopyalamıştır. Aynı zamanda Pasifik'in diğer yakasında, Çin yaklaşık 2.200 farklı endüstriyel tesisi kapsayan ve bunların çoğunun ham petrolü işleme operasyonları yapan tesisler olduğu Ulusal Karbon Piyasası sistemini hayata geçirmiştir.

Petrol Kırma Sistemlerinin Karbon Ayak İzi Üzerindeki Etkisi

Akışkan katalitik kraking (FCC) üniteleri, rafinerilerin karbon ayak izinin yaklaşık %40 ila %60 sorumlusudur çünkü bu işlemler, termal süreçleri ve katalizör yenileme döngüleri için çok fazla enerji gerektirir. 2024 yılında yayınlanan Materials & Energy Balance Study'den yapılan son araştırmalara göre, eski kraking sistemlerinin modernize edilmesi, işlenen her varil için doğrudan emisyonların (Scope 1) yaklaşık %34 azaltılmasına yardımcı olabilir. Gerçekleşmesi durumunda önemli fark yaratabilecek birkaç alan bulunmaktadır. Öncelikle, reaktör sıcaklıklarının uygun şekilde ayarlanması, fazla kok oluşumunu engeller ve yalnızca bu işlem, yakıt gazı tüketiminde %12 ila %18 arasında tasarruf sağlar. Başka önemli bir adım, buhar gereksinimini yaklaşık %25 oranında düşüren atık ısı geri kazanım sistemlerinin kurulumudur. Ayrıca, biyokütle kaynaklı ham maddeye geçiş konusunu da unutmamak gerekir. Bu değişiklik yalnızca ürün yaşam döngüsü boyunca emisyonları %52 oranında düşürerek bugünkü en etkili stratejilerden biri haline gelir.

Vaka Çalışması: Euro VI ve EU ETS'ye Uyan Avrupa Rafinerileri

Ren-Karadeniz rafinerileri konsorsiyumu, 2023 yılında altı kraking ünitesinde kademeli müdahalelerle %22 emisyon azaltma başarısı gösterdi:

Projenin 740 milyon dolarlık sermaye harcaması, yılda 210 milyon dolarlık karbon ücreti ödemelerinden kaçınılmasını ve verimlilik artışı sağlayarak uyumun iş gerekçesini gösterdi.

Rafineri Operasyonlarında ESG ve Uyumun Stratejik Entegrasyonu

Yeni başlayanlar, emisyon kontrol stratejilerini karbon yoğunluğunu öncelikli hale getiren ESG standartları ile entegre ederek öne geçmeyi hedeflemektedir. Enerji Enstitüsü'nün 2024 yılına ait en son tavsiyelerine göre şirketler, gerçek zamanlı emisyon izleme sistemlerini doğrudan günlük operasyon ekranlarına entegre etmelidir. Bazı şirketler üst düzey yöneticilerin yaklaşık üçte birinin primlerini, bu karbon azaltma hedeflerine ulaşma oranlarına bağlamaya bile başlamıştır. Bu yaklaşım, günümüz yatırımcılarının çevre raporlaması konusunda en çok önemsedikleri şeyi ele almanın yanında başka bir açıdan da avantaj sağlar. Şirketler bu uygulamaları şimdi benimseyerek hükümetlerin sera gazları üzerine düzenlemelerini sıkılaştırdıkça birçok uzmanın önümüzdeki yıllarda gerçekleşecek olarak öngördüğü karbon fiyatlarındaki artışlara karşı daha iyi konumlanabilir.

Düşük Emisyonlu Kraking Süreçlerinde ve Katalizör Teknolojisinde Yenilikler

Çevre Dostu Kraking Süreçleri: Hidrokraking ve FCC İlerlemeleri

Bugün hidrokraking, geleneksel yöntemlerden yaklaşık 15 ila 20 santigrat derece daha düşük sıcaklıklarda çalışmaktadır, genellikle 300 ila 400 santigrat derece arasında. Bu sıcaklık düşüşü, toplamda daha az enerji kullanılmasına olanak tanır ve yine de üretim seviyelerinin yüksek kalmasını sağlar. Son zamanlarda, akışkan katalitik kraking ünitelerinde de iyileştirmeler olmuştur; yeni regeneratör tasarımları sayesinde yanma süreci çok daha verimli hale gelmiştir. Bu değişiklikler, her işlem döngüsünde karbon dioksit emisyonlarının yaklaşık %12 ila %18 oranında azalmasına yardımcı olmaktadır. Katalizörler konusunda ise silika-alümina içerikli versiyonlar da gerçek bir umut vadetmektedir. 2023 yılında Mizuno ve meslektaşları tarafından yayınlanan araştırmalara göre, bu katalizörler hidrokarbon dönüşüm oranlarını önceki seviyenin yaklaşık %25 üzerine çıkarmaktadır. Bu tür gelişmeler, rafinerilerin Avrupa Birliği Emisyon Ticareti Sistemi kapsamında belirlenen gereklilikleri karşılamalarını da kolaylaştırmaktadır.

Kraking Yağ Sistemlerinde Düşürülmüş CO− için Yeni Nesil Katalizörler

Katalizör inovasyonu dekarbonizasyon için kritik öneme sahiptir. Nadir toprak metalleri ile katkılanmış nano yapıdaki zeolitler, çatlatma verimini artırarak reaksiyon kinetiğinde %30-40 daha hızlı sonuç alınmasını sağlar. Şimdi seçici katalizörler, doğrudan emisyonların önemli bir kaynağı olan kok oluşumunu en aza indirgeyerek olefin üretimi öncelikli hale gelmiştir. Bu durum, %10-15 daha yüksek ürün seçiciliği elde edilmesini ve yeniden işleme ihtiyacı ile buna bağlı enerji israfının azaltılmasını sağlamaktadır.

Vaka Çalışması: Seçici Katalizörler ile %18-22 Daha Düşük CO− Emisyonu Sağlanması

2023'ün sonlarında Hamburg yakınlarındaki bir rafineri, üretim ortamlarında kobalt modifiye edilmiş FCC katalizörleri üzerinde testler yaptı. Yaklaşık yarım yıl sonra, normal eski katalizörlerden elde ettikleriyle karşılaştırıldığında CO2 emisyonlarında %18 ila %22 arasında bir düşüş gözlemlediler. En iyi kısım ise dizel üretiminin tüm bu süreç boyunca tamamen aynı kalmasıydı. Aslında bu yeni katalizörler, metalin yüzeylerde daha eşit şekilde yayılmasına neden oldu; bu da hidrojen transfer reaksiyonlarının çok daha verimli çalışmasına yol açtı. Aynı zamanda daha az yakıt gazı israf edildi. Genel olarak, bu durum, sadece yılda yaklaşık 2.7 milyon euro tasarruf sağladı çünkü daha az Avrupa Birliği karbon kredisi satın alınması gerekti. Bu da yeşile geçmenin her zaman daha fazla harcama yapmak anlamına gelmediğinin bir kanıtıdır.

Kömür Sistemlerinde Karbon Yakalama ve Depolama Entegrasyonu

RAFİNERİLERDE CCUS TEKNOLOJİLERİ: KIRILMA ÜNİTELERİNE UYGULAMA

CCUS sistemleri, özellikle kraking ünitelerinde, rafinerilerden kaynaklanan CO₂ emisyonlarını azaltmada önemli bir rol oynamaktadır. Temel olarak, bu sistemler emisyonların üretildiği yerde yakalayıp, taşınabilir hale getirilmesini sağlar ve bunları uzun vadeli depolama amacıyla yeraltındaki derin tuzlu su rezervuarlarına gönderir. Geçen yıl İklim Değişikliği Komitesi (UK Climate Change Committee), sanayi sektörünün CCUS teknolojisinin uygulanmasına ciddi şekilde odaklanırsa, 2035 yılına kadar rafinerilerden kaynaklanan emisyonların yaklaşık yarısının ortadan kalkabileceğini bildirmiştir. Bunun ne anlama geldiğini bir düşünelim: kraking üniteleri, kalın ve ağır hidrokarbonları insanlar tarafından satın alınmak istenen daha hafif yakıtlara dönüştürür. Rafinerilerin bu özel bölümleri toplam karbon emisyonlarının %15 ila %25'ine katkıda bulunduğu için, şirketler tesislerine karbon yakalama çözümleri kurmayı düşündüklerinde bu üniteler öncelikli hedefler arasına girmektedir.

Akışkan Katalitik Kraking (FCC) Üniteleri İçin Özel CCS Çözümleri

Kullanılabilir benzinlere dönüşen ağır gaz yağlarını işleyen katalitik kraking (FCC) üniteleri, bu yüksek sıcaklık ve katalizör odaklı süreçler için özel olarak geliştirilmiş karbon yakalama ve depolama (CCS) teknolojilerini kullanmaya başlamıştır. En yeni nesil amin bazlı solventler, sistemin fazla enerjisini tüketmeden yaklaşık %90 ila %95 oranında CO2 emisyonunu yakalama kapasitesine sahiptir. Inspenet tarafından 2024'te yayınlanan son araştırmaya göre, CCS teknolojisi FCC işlemlerine entegre edildiğinde her saat yaklaşık 18 ila 22 metrik ton emisyon azalması sağlanmaktadır. Ayrıca son zamanlarda post yanma yakalama yöntemlerinin oksiyakıt yanma teknikleriyle birleştirildiği hibrit sistemlerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Bu tür karma yaklaşımlar, karbon fiyatlarının ton başına 80 dolaryı geçtiği bölgelerde daha ekonomik olarak uygulanabilmektedir ve çevresel ayak izini azaltmak isteyen tesis operatörleri için yatırımın geri dönüşümünü sağlamaktadır.

CCS Uygulamasında Maliyet ve Sürdürülebilirliğin Dengelenmesi

CCS'in kesinlikle çevresel avantajları vardır ancak yaygın olarak benimsenmesi, maliyetlerin düşürülmesine ve destekleyici politikaların hazırlanmasına bağlıdır. Şu anda CCS uygulaması, rafine edilmiş her varil petrol başına yaklaşık 12 ila 18 dolar ek maliyet getirmektedir ve bu maliyetin büyük kısmı depolama tesisleri ve taşıma ağlarının inşasıyla ilgilidir. İyi haber şu ki bazı umut verici gelişmeler görüyoruz. Modüler yakalama sistemleri ve ortak CO2 boru hattı ağları, başlangıç yatırımları için gereken miktarı birçok durumda yaklaşık %30 ila %40 oranında azaltmıştır. İngiltere hükümetinin 2024 CCS stratejisinde belirttiği gibi, ton başına 85 dolarlık vergi teşviki gibi finansal teşviklerin büyük ölçekli hidrojen üretimi çabalarıyla birleştirilmesi, rafinerilerdeki CCS projelerini 2027 yılına kadar dahi finansal olarak yatırım yapılabilir hale getirebilir.

Kırma İşlemlerinde Emisyon Optimizasyonu için Dijitalleşme ve Yapay Zeka

Kırma Petrol Sistemlerinde Yapay Zeka ile Proses Optimizasyonu

Günümüzde modern makine öğrenimi sistemleri, petrokimya tesislerinden gelen çeşitli verileri analiz eder. Kullanılan ham madde türünü, sıcaklık değişimlerini ve katalizörlerin performansını izleyerek gerçek zamanlı ayarlamalar yaparlar. Oldukça akıllı algoritmalar, genellikle bir ila iki gün öncesinden, petrokimya süreçlerinin en iyi zamanlarını önceden tahmin edebilir. Bu da bir süreçten diğerine geçişler sırasında enerji israfını azaltmaya yardımcı olur. Uluslararası Enerji Ajansı'nın (IEA) recent bulgularına göre, kırma üniteleri için yapay zekâ uygulayan tesisler, eski yöntemlerle çalışanlara kıyasla enerji maliyetlerinde ortalama %12 ila %18 oranında tasarruf sağlar. Enerji fiyatlarının son dönemdeki yüksek dikkate alındığında bu fark oldukça büyüktür.

Enerji Verimliliği için Otomasyon ve Gerçek Zamanlı İzleme

Akışkan katalitik kraking üniteleri artık karbon dioksit seviyelerini, ısı dağılımı desenlerini ve katalizörlerin ne kadar iyi çalıştığını izleyen IoT sensörleriyle donatılmıştır. Bu akıllı sistemler, hava ve yakıt karışımının oranını, buharın ne zaman enjekte edileceğini ve işlem sırasında reaktörlerin çalıştığı sıcaklık gibi parametreleri otomatik olarak ayarlamaktadır. Geçen yıl yapılan ve emisyon kontrolünü sensörler aracılığıyla inceleyen araştırmalar oldukça etkileyici bir bulguya varmıştır: aslında bu küçük ayarlamalar, rafinasyon sırasında üretilen sera gazlarını yaklaşık yüzde yirmi oranında azaltabilmektedir. Çevresel standartlara ulaşırken üretimden ödün vermek istemeyen rafineriler için bu tür gerçek zamanlı izleme büyük bir fark yaratmaktadır.

Vaka Çalışması: Enerji Kullanımını %15 Oranında Azaltan Yapay Zeka ile Optimize Edilmiş FCC Üniteleri

Bir Avrupa rafinerisi yakın zamanda FCC ünitesi için özellikle enerji tüketimi yüksek olan rejenerasyon döngüleri üzerine odaklanarak yapay zeka destekli tahmini kontrol sistemleri devreye soktu. Makine öğrenimi sistemleri, her an iletilen farklı ham maddeye göre brülörler için en iyi ayarları ve katalizörlerin sirküle hızını belirledi. Yaklaşık 18 ay bu yapıyı çalıştırmasının ardından doğal gaz kullanımında yaklaşık %15 oranında dikkat çekici bir düşüş sağlandı; bu da işlenen her varil için yaklaşık 3,2 MMBtu'ya denk geliyor. Daha da önemlisi, kırma verimliliğini inanılmaz bir şekilde %99,2 düzeyinde tutmayı başardılar. Bu başarı hikayesi, özellikle günde 200 binden fazla varil işleyen büyük tesislerde, performans standartlarını riske etmeden benzer yaklaşımların ölçeklenebilir olduğunu göstermektedir.

SSS

Düşük emisyonlu kırma (cracking) petrol sistemleri için regülasyonların uygulanmasındaki temel itici güçler nelerdir?

Avrupa Birliği Emisyon Ticareti Sistemi ve Euro VI gibi sıkı karbon ve emisyon düzenlemeleri, rafinerilerin cezalardan kaçınmak ve uygunluk sağlamak için düşük emisyonlu sistemleri benimsemesine zorlamaktadır.

Kırma (cracking) yağ sistemi, bir rafinerinin karbon ayak izini nasıl etkiler?

Yüksek enerji talepleri ve katalizör yenileme döngüleri nedeniyle özellikle Akışkan Katalitik Kırma (FCC) üniteleri, rafinerilerin karbon ayak izlerine önemli ölçüde katkıda bulunmaktadır.

Rafineriler emisyonları azaltmak için hangi teknolojileri uygulayabilir?

Rafineriler atık ısı geri kazanım sistemleri kullanabilir, biyokütle kaynaklı ham maddeye geçiş yapabilir ve emisyonları etkili bir şekilde azaltmak için GGAK (Karbon Yakalama, Kullanma ve Saklama) ve yapay zekâ destekli optimizasyonları benimseyebilir.

Rafineriler CCS (Karbon Yakalama ve Saklama) teknolojilerini benimserken maliyet ile sürdürülebilirliği nasıl dengeleyebilir?

Finansal teşvikler, modüler yakalama sistemleri ve ortak CO2 boru hattı ağları, rafinerilerin maliyet ile sürdürülebilirlik arasında denge kurmasına yardımcı olabilir ve CCS teknolojisinin benimsenmesini daha uygulanabilir hale getirebilir.