Optymalne podejścia do produkcji biopaliw w istniejących rafineriach
Sektor transportu jest uzależniony od paliw kopalnych bardziej niż jakikolwiek inny, a w 2021 roku jego udział w emisji CO2 z wszystkich sektorów zastosowań końcowych wyniósł 37 %. Zaawansowane biopaliwa są obiecującym zamiennikiem tradycyjnego paliwa, który mógłby znacznie zmniejszyć ślad węglowy trudnych do dekarbonizacji segmentów sektora transportowego. Paliwa te zastępują istniejące biopaliwa pierwszej generacji surowcami niespożywczymi. Surowiec w postaci stałej poddawany jest upłynnieniu i przetwarzaniu w celu uzyskania biooleju, który następnie przechodzi rafinację w celu uzyskania zaawansowanych biopaliw. Zastosowanie tych procesów w istniejących rafineriach odegra kluczową rolę w wykorzystaniu potencjału zaawansowanych biopaliw. Pozwoli to na wykorzystanie istniejących procesów i infrastruktury rafineryjnej, umożliwiając zwiększenie skali dla alternatywnych paliw kopalnych w konkurencyjny pod względem kosztów sposób. W ramach finansowanego ze środków UE projektu 4REFINERY opracowano nową technologię produkcji biopaliw z różnorodnych surowców, aby ułatwić jej skuteczne i efektywne wdrożenie w istniejących rafineriach.
Pierwotna konwersja różnorodnych surowców z biomasy w bioolej
Biomasa różni się od węglowodorów z paliw kopalnych przede wszystkim zawartością tlenu oraz stałym stanem skupienia. Aby możliwe było wzbogacenie jej w istniejących rafineriach, wymaga ona przeprowadzenia wstępnego etapu konwersji, upłynnienia do postaci biooleju. Najbardziej obiecującymi sposobami na upłynnienie są szybka pyroliza i upłynnianie hydrotermalne (ang. hydrothermal liquefaction, HTL). „Zespół projektu 4REFINERY ocenił kilka sposobów na zintegrowanie z procesami rafineryjnymi w celu optymalizacji wydajności i kosztów pierwotnej konwersji pozostałości leśnych, eukaliptusa i słomy przy użyciu wzajemnie dopełniających się technologii szybkiej pirolizy i HTL”, mówi koordynator projektu Duncan Akporiaye z SINTEF.
Przetwarzanie biooleju na biobenzynę i biodiesel w istniejących rafineriach
Istniejące rafinerie zostaną wykorzystane do współprzetwarzania biooleju i ropy naftowej. Fluidalny kraking katalityczny (ang. fluid catalytic cracking, FCC) i hydrorafinacja (ang. catalytic hydrotreating, HDT) są ważnymi procesami rafineryjnymi, które rozkładają duże fragmenty ropy naftowej na lżejsze strumienie węglowodorów. W ramach projektu 4REFINERY zbadano wszystkie główne etapy wspólnych procesów FCC i HDT przeznaczonych do otrzymania biooleju w procesach rafineryjnych. Kluczowe ustalenia wskazują, że poddany łagodnemu przetwarzaniu olej z pirolizy można użyć we wspólnym procesie FCC, ale użycie go we wspólnym procesie HDT wymaga intensywniejszego przetwarzania biopłynów z pirolizy. Z uwagi na pewne problemy z rozpuszczalnością stwierdzono problemy ze zgodnością biopłynów HTL w procesie współprzetwarzania z olejem napędowym z pierwszej destylacji (ang. straight run gas oil, SRGO) (wytwarzanym w procesie destylacji przed dalszą konwersją lub przetwarzaniem). Jednakże destylacja frakcyjna i wykorzystanie ciężkich destylatów pozwoliły na uzyskanie całkowitej mieszalności w SRGO, co sugeruje, że nadal może stanowić obiecujący sposób współprzetwarzania bioolejów i paliw kopalnych.
Narzędzie do pomocy rafineriom w wyborze optymalnych procesów
Zespół projektu 4REFINERY wykazał, że istniejące procesy rafineryjne oparte na paliwach kopalnych można poddać rekonfiguracji w celu produkcji zaawansowanych biopaliw na skalę komercyjną, unikając konieczności budowy zupełnie nowych jednostek produkcyjnych. Możliwość tę wykorzystał partner projektu, firma BTG Biomass Technology Group, która zbudowała w Szwecji jednostkę komercyjną, w której wdrożono koncepcje opracowane w ramach projektu. Równocześnie konsorcjum i inni partnerzy pracują obecnie nad zwiększeniem skali jednego z łańcuchów wartości 4REFINERY w celu produkcji paliw lotniczych i morskich. Projekt umożliwił głębsze zrozumienie wpływu różnych kombinacji surowców z biomasy i procesów przetwarzania na charakterystykę produktu, dostarczając informacji na temat efektów synergicznych. „Projekt 4REFINERY był dość wyjątkowy, ponieważ umożliwił przetestowanie bardzo szerokiego zakresu alternatywnych łańcuchów wartości, co pozwoliło na opracowanie kompleksowych modeli. Wyniki tych badań wprowadzono do narzędzia, które może posłużyć rafineriom do oceny potencjału różnych scenariuszy”, podsumowuje Akporiaye.
Słowa kluczowe
4REFINERY, rafinerie, biopaliwa, biomasa, piroliza, bioolej, FCC, HDT, HTL, biopłyny, upłynnianie hydrotermalne, hydrorafinacja, fluidalny kraking katalityczny
